2019屆高考物理一輪復習 熱點題型 專題4.5 通電自感和斷電自感渦流學案.doc

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專題4.5 通電自感和斷電自感　渦流 1. 自感現(xiàn)象的四大特點 (1)自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化。 (2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。 (3)電流穩(wěn)定時，自感線圈就相當于普通導體。 (4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動勢只是延緩了過程的進行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。 2. 自感中“閃亮”與“不閃亮”問題 與線圈串聯(lián)的燈泡 與線圈并聯(lián)的燈泡 電路圖 通電時 電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮 電流突然增大，燈泡立刻變亮，然后逐漸減小達到穩(wěn)定 斷電時 電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變 電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2 ①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變 3. 渦流：當線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的導體中產(chǎn)生的像水的旋渦一樣的感應電流。 (1)電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的相對運動。 (2)電磁驅動：如果磁場相對于導體轉動，在導體中產(chǎn)生的感應電流使導體受到安培力的作用而運動起來。 (3)電磁阻尼和電磁驅動的原理體現(xiàn)了楞次定律的推廣應用。 題型1 自感現(xiàn)象 【典例1】(2017北京理綜19)圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮。而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A.圖甲中，A1與L1的電阻值相同 B.圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流 C.圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同 D.圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等 【答案】　C 中電流，故選項C正確，D錯誤。 【典例2】(多選)如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈泡A的電阻，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則(　　) A.在電路甲中，斷開S后，A將逐漸變暗 B.在電路甲中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗 C.在電路乙中，斷開S后，A將逐漸變暗 D.在電路乙中，斷開S后，A將先變得更亮，然后才逐漸變暗 【答案】　AD 【解析】　題圖甲所示電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，電流相同，斷開S時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，通過R、A形成回路，燈A逐漸變暗，選項A正確，B錯誤；題圖乙所示電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，通過燈A的電流則小于線圈L中的電流，斷開S時，電源不給燈供電，而線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流比原來大，A將變得更亮，然后逐漸變暗。 【跟蹤訓練】 1.在研究自感現(xiàn)象的實驗中，用兩個完全相同的燈泡A、B與自感系數(shù)很大的線圈L和定值電阻R組成如圖所示的電路(線圈的直流電阻可忽略，電源的內(nèi)阻不能忽略)，關于這個實驗下面說法正確的是(　　) A.閉合開關的瞬間，A、B一起亮，然后A熄滅 B.閉合開關的瞬間，B比A先亮，然后B逐漸變暗 C.閉合開關，待電路穩(wěn)定后斷開開關，B逐漸變暗，A閃亮一下然后逐漸變暗 D.閉合開關，待電路穩(wěn)定后斷開開關，A、B燈中的電流方向均為從左向右 【答案】　B 2. 如圖所示，電路中自感線圈電阻很小，可以忽略不計。R的阻值和L的自感系數(shù)都很大，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，下列說法正確的是(　　) A．A比B先亮，然后A滅 B．B比A先亮，然后A燈逐漸變亮 C．A、B一起亮，然后A滅 D．A、B一起亮，然后B滅 【答案】　B 【解析】　S閉合時，由于與A燈串聯(lián)的線圈L的自感系數(shù)很大，故在線圈上產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，由于L的直流電阻很小，所以穩(wěn)定后A燈的電流變大，A燈逐漸變亮，故A、C、D錯；穩(wěn)定后，由于與B燈連接的電阻很大，流過B燈支路的電流很小，所以B燈逐漸變暗，故B正確。 3. 在如圖所示的電路中，LA、LB為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，在S閉合狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光?，F(xiàn)突然斷開S，則(　　) A．LA、LB會突然亮一下再熄滅 B．LA會突然亮一下再熄滅，LB突然熄滅 C．LA、LB同時變暗到熄滅 D．LB先熄滅，LA后熄滅 【答案】　C 【解析】　在S接通狀態(tài)下，LA、LB都能正常發(fā)光，則兩支路的電流相等，都為I；當開關S斷開時，由LA、LB及線圈組成閉合回路，電流由I減小，所以LA、LB中電流不會比原來大，因此LA、LB一定不會突然亮一下，而是同時變暗到熄滅，選項C正確，A、B、D錯誤。 4. 如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，且其電阻可以忽略不計，L1、L2是兩個完全相同的小燈泡，隨著開關S閉合和斷開的過程中，燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷)(　　) A．S閉合，L1亮度不變，L2亮度逐漸變亮，最后兩燈一樣亮；S斷開，L2立即不變，L1逐漸變亮 B．S閉合，L1不亮，L2很亮；S斷開，L1、L2立即不亮 C．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2亮度不變；S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才熄滅 D．S閉合，L1、L2同時亮，而后L1逐漸熄滅，L2則逐漸變得更亮；S斷開，L2立即不亮，L1亮一下才熄滅 【答案】　D 【解析】　當S閉合時，L的自感系數(shù)很大，對電流的阻礙作用較大，L1和L2串接后與電源相連，L1和L2同時亮，隨著L中電流的增大，L的直流電阻不計，L的分流作用增大，L1中的電流逐漸減小為零，由于總電阻變小，總電流變大，L2中的電流增大，L2燈變得更亮；當S斷開時，L2中無電流，立即熄滅，而線圈L將要維持本身的電流不變，L與L1組成閉合電路，L1燈要亮一下后再熄滅。綜上所述，選項D正確。 5．如圖所示的電路中，三個燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，下列判斷中正確的是(　　) A． 閉合開關S的瞬間，燈泡A和C同時亮 B． 閉合開關S的瞬間，只有燈泡C亮 C． 閉合開關S穩(wěn)定后，燈泡A、C一樣亮，B不亮 D． 在電路穩(wěn)定后，斷開開關S的瞬間，燈泡B、C均要亮一下再熄滅 【答案】BC 漸熄滅，D錯誤． 6．如圖所示的電路中，開關S閉合且電路達到穩(wěn)定時，流過燈泡A和線圈L的電流分別為I1和I2，在開關S斷開的瞬間，為使小燈泡能比原來更亮一些，然后逐漸熄滅應(　　) A． 必須使I2>I1 B． 與I1、I2大小無關，但必須使線圈自感系數(shù)L足夠大 C． 自感系數(shù)L越大，切斷時間越短，則I2也越大 D． 不論自感系數(shù)L多大，開關S斷開瞬間I2只能減小，不會增大 【答案】AD 【解析】當斷開電鍵，因為線圈阻礙作用，A這一支路電流立即消失，因為線圈阻礙電流的減小，所以通過A的電流不會立即消失，會從原來的大小慢慢減小，而且A和L構成回路，通過A的電流也流過L，所以成反向，且為使小燈泡能比原來更亮一些，必須使，BC錯誤AD正確． 題型2 渦流 【典例3】渦流檢測是工業(yè)上無損檢測的方法之一．如圖所示，線圈中通以一定頻率的正弦交流電，靠近待測工件時，工件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，同時線圈中的電流受渦流影響也會發(fā)生變化．下列說法中正確的是(　　) A．渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化 B．渦流的頻率等于通入線圈的交流電頻率 C．通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力 D．待測工件可以是塑料或橡膠制品 【答案】 ABC　 【跟蹤訓練】 1．(多選)電磁爐為新一代炊具，無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在．電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當磁場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．下列相關說法中正確的是(　　) A．鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的 B．恒定磁場越強，電磁爐的加熱效果越好 C．鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的 D．提高磁場變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果 【答案】 CD　 【解析】 渦流是由電磁感應產(chǎn)生的，故鍋體內(nèi)是變化的磁場，由法拉第電磁感應定律可知，磁場變化頻率越高，感應電動勢越大，故C、D正確． 2.(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有(　　) A.增加線圈的匝數(shù) B.提高交流電源的頻率 C.將金屬杯換為瓷杯 D.取走線圈中的鐵芯 【答案】　AB 3．如圖所示是冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖，冶煉爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬，線圈通入高頻交變電流，這時被冶煉的金屬就能被熔化．這種冶煉方法速度快、溫度容易控制，并能避免有害雜質(zhì)混入被煉金屬中，因此適于冶煉特種金屬．該爐的加熱原理是(　　) A． 利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱 B． 利用紅外線 C． 利用交變電流的交變磁場在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流 D． 利用交變電流的交變磁場所激發(fā)的電磁波 【答案】C 【解析】把冶煉的金屬放在冶煉爐中，冶煉爐外面繞著線圈，給線圈通入高頻交流電，冶煉爐內(nèi)待冶煉的金屬在快速變化的磁場中被感應出很強的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱量使金屬熔化．這種冶煉方法速度快，溫度容易控制，還可以在真空條件下進行，避免金屬的氧化，保證金屬的純度，特別適合于特種合金和特種鋼的冶煉；故選C. 高考+模擬綜合提升訓練 1．（2019屆重慶市綦江南州中學高三10月月考試） 如圖所示的電路中，A 1 、A 2 為完全相同的燈泡，線圈L 的電阻忽略不計.下列說法中正確的是 A． 閉合開關K接通電路時，A 2 先亮A 1 后亮，最后一樣亮 B． 閉合開關K接通電路瞬間，A 1 和A 2 同時變亮 C． 斷開開關K切斷電路時，A 2 立即熄滅A 1 過一會兒才熄滅 D． 斷開開關K切斷電路時，A 1 ，A 2 立即熄滅 【答案】A 【解析】A. 合上開關K接通電路，A2立即亮，線圈對電流的增大有阻礙作用，所以通過A1的電流慢慢變大，最后兩燈泡的電壓一樣大，所以一樣亮。故A正確，B錯誤； C. 斷開開關K切斷電路時，通過A2的原來的電流立即消失，線圈對電流的減小有阻礙作用，所以通過A1的電流會慢慢變小，并且通過A2，所以兩燈泡一起過一會兒熄滅。故C錯誤，D錯誤。 故選：A 2．（2019屆北京市通州區(qū)潞河中學高三開學檢測） 如圖所示，將帶鐵芯的電感器L與燈泡A串聯(lián)，再與另一個完全相同的燈泡B并聯(lián)，接在以正弦交流信號發(fā)生器為電源的兩端。通過調(diào)節(jié)交流信號發(fā)生器上的旋鈕，可以改變輸出電壓和信號的頻率。閉合開關S，A、B兩燈均發(fā)光。關于該實驗，下列說法中正確的是 ( ) A． 保持交流信號頻率不變，適當提高輸出電壓，發(fā)現(xiàn)A燈始終比B燈亮 B． 保持輸出電壓不變，提高交流信號頻率，發(fā)現(xiàn)A燈變暗，B燈不變 C． 保持輸出電壓和信號頻率不變，撤去鐵芯后，發(fā)現(xiàn)A燈比原來暗 D． 斷開開關S，發(fā)現(xiàn)B燈閃亮一下，然后熄滅 【答案】B 【解析】A項：提高輸出電壓，B端電壓變大，A與L兩端電壓增大，由頻率不變，所以A燈與B燈一樣亮，故A錯誤； D項：由于穩(wěn)定時A、B兩燈亮度相同，所以當開關S斷開時，A中的電流逐漸熄滅，故D錯誤。 3．（2019屆山東省夏津一中高三上開學考試） 水平面上固定相距為d的光滑直軌道MN和PQ，在N、Q之間連接不計電阻的電感線圈L和電阻R.勻強磁場磁感應強度為B，方向垂直導軌平面向上，在導軌上垂直導軌放置一質(zhì)量為m，電阻不計的金屬桿ab，在直導軌右側有兩個固定擋塊C、D，CD連線與導軌垂直．現(xiàn)給金屬桿ab沿軌道向右的初速度v0，當ab即將撞上CD時速度為v，撞后速度立即變?yōu)榱愕慌c擋塊粘連．以下說法正確的是(　　) A． ab向右做勻變速直線運動 B． 當ab撞上CD后，將會向左運動 C． ab在整個運動過程中受到的最大安培力為 D． 從ab開始運動到撞上CD時，電阻R上產(chǎn)生的熱量小于 【答案】BD 【解析】A.ab向右運動時受到向左的安培力而做減速運動，產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流減小，安培力隨之減小，加速度減小，所以ab做非勻變速直線運動，故A錯誤； B. 當ab撞CD后，ab中產(chǎn)生的感應電動勢為零，電路中電流要減小，線框將產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律可知自感電動勢方向與原來電流方向相同，沿b→a，根據(jù)左手定則可知ab受到向左的安培力，故當ab撞CD后，將會向左運動。故B正確； C. 開始時，ab的速度最大，產(chǎn)生的感應電動勢最大，由于線圈中產(chǎn)生自感電動勢，此自感電動勢與ab感應電動勢方向相反，電路中的電流小于，最大安培力將小于BdI= ，故C錯誤； D. 從ab開始運動到撞CD時，由于線圈中有磁場能，所以電阻R上產(chǎn)生的熱量小于.故D正確。 故選：BD 4．小宇為了研究自感現(xiàn)象，利用實驗室提供的實驗器材設計了如圖所示的電路，其中甲、乙為兩個完全相同的小燈泡，L為自感系數(shù)很大的線圈，且穩(wěn)定時的電阻與電路中定值電阻R的阻值相同．則下列說法正確的是(　　) A． 開關閉合的瞬間，甲、乙兩燈同時變亮 B． 斷開開關的瞬間，甲燈立即熄滅，乙燈過一會兒后熄滅 C． 閉合開關，當電路穩(wěn)定時甲、乙兩燈的亮度相同 D． 斷開開關的瞬間，m點的電勢高于n點的電勢 【答案】C 【解析】A：開關閉合的瞬間，由于線圈中自感電動勢的阻礙，甲燈先亮，乙燈后亮。故A項錯誤。 B：斷開開關的瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，甲、乙兩燈串聯(lián)在一起構成閉合回路，兩燈同時逐漸熄滅。故B項錯誤。 C：閉合開關，當電路穩(wěn)定后，自感作用消失，又由于穩(wěn)定時線圈的電阻與電路中的定值電阻R的阻值相同，則穩(wěn)定時通過甲、乙兩燈的電流相等，兩燈亮度相同。故C項正確。 D：斷開開關的瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，線圈中的電流方向與斷開開關前相同，線圈的右端相當于電源的正極，與甲、乙兩燈泡和定值電阻構成回路，n點的電勢高于m點的電勢。故D項錯誤。 5．（2018云南省新平縣一中高二下六月月考） 在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關．關于兩燈泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是(　　) A． 合上開關，a先亮，b逐漸變亮；斷開開關，a、b同時熄滅 B． 合上開關，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關，a先熄滅，b后熄滅 C． 合上開關，b先亮，a逐漸變亮；斷開開關，a、b同時熄滅 D． 合上開關，a、b同時亮；斷開開關，b先熄滅，a后熄滅 【答案】C 6．（2017福建師范大學第二附屬中學高二下期中考試） 如圖所示，電源的電動勢為E，內(nèi)阻r不能忽略．A、B是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當大、電阻可忽略的線圈．關于這個電路的說法正確的是(　　) A． 從開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內(nèi)，A燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定 B． 從開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內(nèi)，B燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定 C． 開關由閉合到斷開瞬間，A燈閃亮一下再熄滅 D． 開關由閉合到斷開瞬間，電流自左向右通過A燈 【答案】A 【解析】開關閉合到電路中電流穩(wěn)定的時間內(nèi)，B燈立刻亮，當線圈電流阻礙較小后B燈逐漸變暗，當線圈對電流沒有阻礙時，燈泡亮度穩(wěn)定．故B正確，A錯誤；開關處于閉合狀態(tài)，在斷開瞬間，線圈提供瞬間電壓給兩燈泡供電，由于兩燈泡完全一樣，所以不會出現(xiàn)電流比之前還大的現(xiàn)象，因此B燈不會閃亮一下，只會一同慢慢熄滅．故C錯誤；開關處于閉合狀態(tài)，在斷開瞬間，線圈相當于電源，電流方向仍不變，所以電流自右向左通過B燈，故D正確；故選BD.