新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题68自感和涡流

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[2023·上海市虹口区二模]如图，条形磁铁悬挂在绝缘橡皮筋的下端．将磁铁向下拉到某一位置后由静止释放，磁铁上下振动．将一铜制容器P置于磁铁正下方且不与磁铁接触，不计空气阻力及散热，则( )
A．铜制容器的温度不变
B．铜制容器的温度会升高
C．系统的机械能守恒，磁铁振动的振幅减小
D．系统的机械能守恒，磁铁振动的振幅不变
2.
(多选)如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd.磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动．若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将不可能是( )
A．静止
B．随磁铁同方向转动
C．沿与磁铁相反方向转动
D．要由磁铁具体转动方向来决定
3.
2021年7月25日，台风“烟花”给上海带来明显风雨影响，高达632米的上海中心大厦在台风里却能够保持稳定，位于第126层的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作用．这款阻尼器由我国自主研发，重达1 000吨，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器质量块的惯性会产生一个反作用力，产生反向摆动，在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，其简化示意图如图所示．下列关于该阻尼器的说法正确的是( )
A．质量块下方相对的地板可以是导体也可以是绝缘体，对减振效果没有影响
B．安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，才会有较好的阻尼效果
C．安装在质量块下方的圆盘状永磁体只有下端为N极上端为S极，才会有较好的阻尼效果
D．地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉
4．(多选)如图甲、乙所示，电感线圈L自感系数很大，其电阻等于定值电阻R.接通S，电路稳定后，灯泡A均发光，则下列说法正确的是( )
A．在电路甲中，闭合S，A将逐渐变亮
B．在电路乙中，闭合S，A将逐渐变亮
C．在电路甲中，电路稳定后断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗，最后熄灭
D．在电路乙中，电路稳定后断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗，最后熄灭
5．[2023·山东聊城期中]如图甲所示是新型的高效节能厨具——电磁炉，又名电磁灶，是现代厨房革命的产物．电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具，如图乙所示是电磁炉的工作示意图，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高．下列关于电磁炉的说法正确的是( )
A．提高励磁线圈中电流变化的频率，可提高电磁炉的加热效果
B．炊具中的涡流是由励磁线圈中的恒定电流的磁场产生的
C．利用陶瓷材料制成的炊具可以在电磁炉上正常加热
D．电磁炉工作时，炉面板中将产生强大的涡流
6．如图所示，扇形铜框在绝缘细杆作用下绕点O在同一水平面内快速逆时针转动，虚线把圆环分成八等份，其中虚线为匀强磁场的理想边界，扇形铜框恰好可以与其中一份重合．下列线框停止最快的是( )
7．[2023·河南省三模]航母上的飞机起飞可以利用电磁驱动来实现．电磁驱动原理示意图如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，不计所有接触面间的摩擦，则闭合开关S的瞬间( )
A．铝环向右运动，铜环向左运动
B．铝环和铜环都向右运动
C．铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力
D．从左向右看，铜环中的感应电流沿顺时针方向
8．[2023·湖北省随州市模拟](多选)如图甲所示的电路中，灯泡电阻为R，A1、A2为完全相同的电流传感器(内阻不计).闭合开关K，得到如图乙所示的I­t图像，电源电动势为E，内阻r，则( )
A．r＝ eq \f(I1＋I2,2I2－I1) R
B．E＝ eq \f(I1I2,2I2－I1) R
C．断开开关时，小灯泡中的电流方向从右向左
D．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
9．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块( )
A．在P和Q中都做自由落体运动
B．在两个下落过程中的机械能都守恒
C．在P中的下落时间比在Q中的长
D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大
专题68 自感和涡流
1．B 铜制容器P置于磁铁正下方且不与磁铁接触，磁铁上下振动，铜制容器会产生涡流发热，温度会升高，系统机械能变小，磁铁振动的振幅减小，B项正确．
2．ACD 根据楞次定律可知，为阻碍线圈中磁通量的变化，则线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，线圈的转速一定比磁铁转速小，则A、C符合题意，B不符合题意；根据楞次定律可知，为阻碍线圈中磁通量的变化，则线圈与磁铁转动方向相同，与磁铁具体的转动方向无关，故D符合题意．
3．D 在质量块下方圆盘状的永磁体与楼体地板相对，由于电磁感应产生涡流，从而使大厦减振减摆，可知该阻尼器为电磁阻尼，只有下方地板是导体时，才会起作用，A错误；安装在质量块下方的圆盘状永磁体左端为N极右端为S极，可知磁场方向沿水平方向，这样在地板导体中产生的感应电流很小，电磁阻尼效果不好，B错误；由电磁感应原理，可知安装在质量块下方的圆盘状永磁体的磁场方向只要是在竖直方向，都有较好的效果，有下端为N极上端为S极，或下端为S极上端为N极，阻尼效果相同，C错误；地板随大厦摆动时，在地板内产生涡流，地板导体内有电阻，使大厦摆动的机械能最终转化为热能逐渐耗散掉，符合电磁阻尼原理，D正确．
4．AD 在电路甲中，灯泡A与电感线圈在同一支路，电流相同，闭合S，电感线圈中的自感电动势的作用会使得支路中的电流逐渐增大，则灯泡A将逐渐变亮，A正确；在电路乙中，灯泡A与电感线圈并联，闭合S，电感线圈对灯泡没有阻碍作用，则灯泡A立即变亮，B错误；在电路甲中，灯泡A与电感线圈在同一支路，流过电流相同，电路稳定后断开S，电感线圈中的自感电动势作用会使得支路中的电流瞬间不变，然后逐渐减小，所以灯泡A只会逐渐变暗，然后熄灭，不会更亮，C错误；在电路乙中，灯泡A与电感线圈并联，由于灯泡A支路的总电阻大，则灯泡A支路的电流小，电感线圈支路的电流大．电路稳定后断开S，电感线圈中的自感电动势作用会阻碍电感线圈支路中的电流减小，此时电感线圈相等于一个电源给小灯泡A供电，因此流过灯泡A的电流会突然增大，然后再逐渐减小，所以灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗，最后熄灭，故D正确．
5．A 提高励磁线圈中电流变化的频率，可以提高产生交变磁场变化的频率，从而提高穿过炊具底面磁通量的变化率，涡流增大，提高电磁炉的加热效果，A正确；炊具中的涡流是由励磁线圈中的交变电流的磁场产生的，B错误；陶瓷是绝缘体，无法形成涡流，所以利用陶瓷材料制成的炊具无法在电磁炉上正常加热，C错误；电磁炉工作时，炊具底面将产生强大的涡流，D错误．
6．D 当线框转动时，如果穿过线框的磁通量发生变化，则线框中产生感应电流，线框就会受到安培力的阻碍作用，磁通量变化越快，阻碍作用越大，越容易停下来．由选项A、B图可知，线框转动时，磁通量不变，没有感应电流产生，无阻碍作用，不会停下来，A、B错误；由选项C、D图可知，线框转动时，D项的磁通量变化快，阻碍作用大，更容易停下来，故C错误，D正确．
7．D 闭合开关S的瞬间，穿过两个金属圆环的磁通量均增大，为阻碍磁通量的增大，铝环向左运动，铜环向右运动，A、B错误；由于铜环和铝环的形状、大小相同，铜的电阻率较小，故铜环的电阻较小，两环对称地放在固定线圈两侧，闭合开关S瞬间，穿过两环的磁通量的变化率相同，两环产生的感应电动势相等，则铜环中的感应电流较大，故铜环受到的安培力较大，C错误；由右手螺旋定则可知，闭合开关S瞬间，穿过铜环的磁通量向左增大，由楞次定律知，从左向右看，铜环中的感应电流沿顺时针方向，D正确．
8．BC 由图乙可知，当t＝t0时，自感线圈中电流为零，流过灯泡支路的电流为I1，根据闭合回路欧姆定律有E＝I1r＋I1R；当t＝t1时，电路稳定，两支路电流相等为I2，根据闭合回路欧姆定律有E＝2I2r＋I2R，联立解得r＝ eq \f(I1－I2,2I2－I1) R，E＝ eq \f(I1I2,2I2－I1) R，A项错误，B项正确；由电路图可知，断开开关时，由于自感现象，小灯泡中的电流方向从右向左，C项正确；闭合开关时，自感线圈中电流为零，但电流变化率不为零，自感电动势不为零，D项错误．
9．C 小磁块在铜管中下落过程中，由于电磁感应现象会在铜管中产生涡流，在铜管中会生热，小磁块会受向上的安培力阻碍下落，其加速度小于重力加速度，机械能减小，而在塑料管中下落，塑料管不能发生电磁感应现象，小磁块做自由落体，机械能守恒，运动时间比在铜管中短，落到底部的速度较大，C正确，A、B、D错误．