第二章专题 自感、涡流、电磁驱动、电磁阻尼 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

自感、涡流、电磁驱动、电磁阻尼 一、自感现象 （1）自感现象的四大特点 ①自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。 ②通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 ③电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。 ④线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。 （2）断电自感中，灯泡是否闪亮问题 ①通过灯泡的自感电流大于原电流时，灯泡闪亮。 ②通过灯泡的自感电流小于等于原电流时，灯泡不会闪亮。 【例1】在如图所示的电路中，LA、LB为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，在S闭合状态下，LA、LB都能正常发光。现突然断开S，则(　 　) A．LA、LB会突然亮一下再熄灭 B．LA会突然亮一下再熄灭，LB突然熄灭 C．LA、LB同时熄灭 D．LB先熄灭，LA后熄灭 【例2】如图所示电路中，L是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、b为L的左、右两端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来电键K是闭合的，三个灯泡均在发光。某时刻将电键K断开，则下列说法正确的是 (　 　) A．a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭 B．b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭 C．a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭 D．b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭 【变式1】 1. 如图所示的电路中A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是(　 　) A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭 B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭 C．接通时A1先达最亮，断开时A1先灭 D．接通时A2先达最亮，断开时A2先灭 2. 如图所示的电路可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆去时应(　 　) A．先断开开关S1 B．先断开开关S2 C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R 3.（多选）如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈，则(　 　) A．在S刚闭合时，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮 B．在S刚闭合时，两灯同时亮，然后A灯熄灭，B灯更亮 C．S闭合一段时间后，再将S断开，A、B两灯同时熄灭 D．S闭合一段时间后，再将S断开，A灯亮一会熄灭，B灯立即熄灭 4.（多选）如图所示是研究自感通电实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S。重新闭合电键S，则 (　 　) A．闭合S瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮 B．闭合S瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮 C．稳定后，L和R两端电势差一定相同 D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同 5.（多选）如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．t=0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S．I1、I2分别表示通过电灯D1和D2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　 　） 二、涡流 （1）涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律． （2）磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． （3）防止： 1. 增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢 2. 另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯． 【例3】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线下半部分处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中虚线所示)，一个金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是(　 　) A．mgb B.mv2＋mgb C．mg(b－a) D.mv2＋mg(b－a) 【例4】如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线悬挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，使圆环在竖直平面内摆动，摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，不计空气阻力，则(　 　) A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在平衡位置 【变式3】 1. 下列做法中可能产生涡流的是 (　 　) A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块