第2章 第3节 自感现象与涡流-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（鲁科版2019）

物理 选择性必修 第二册 LK 1 3 第3节 自感现象与涡流 刷基础 2 1.关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是( ) D A.当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零 B.线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C.自感电动势与原电流方向相反 D.对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比 题型1 自感现象的理解及分析 3 解析 当线圈中通恒定电流时，穿过线圈的磁通量不变化，线圈中没有自感现象，不产生自感电 动势，线圈自感系数与线圈的大小、形状、匝数及是否有铁芯等有关，因此线圈自感系数不为零， 故A错误.线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关， 故B错误.根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原 电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向 相同，故C错误.根据可知，对于确定的线圈，自感系数 一定，其产生的自感电动势与其 电流变化率成正比，故D正确. 题型1 自感现象的理解及分析 4 2. [山东济宁一中2023高二下月考] 如图所示， 是自感系数较大的线圈， 其直流电阻可忽略不计，、、 是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是 ( ) C A.开关闭合后，灯立即亮，、 灯逐渐亮 B.开关闭合瞬间，、 灯一样亮 C.开关断开，灯立即熄灭，、 灯逐渐熄灭 D.开关断开瞬间，流过 灯的电流方向与断开前相反 题型1 自感现象的理解及分析 5 解析 开关闭合后，、灯立即亮， 灯由于与线圈串联，线圈会产生自感电动势，阻碍电流的 通过，因此灯逐渐变亮，A、B错误；开关断开，灯处于断路状态，立即熄灭，而、 灯与线 圈串联构成闭合回路，因线圈在开关断开瞬间产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以、 灯 逐渐熄灭，C正确；开关断开瞬间，由于自感的作用，通过线圈与两灯的电流方向为线圈 灯 灯，因此流过灯的电流方向仍与未断开前相同，而流过 灯的电流方向与断开前相反，D错 误. 题型1 自感现象的理解及分析 6 【教材变式】本题目由教材P55第10题演变而来，本题比教材第3题的电路图多了个小灯泡 ，考 查点更复杂.解答本题的关键是知道断电自感时，感应电流不能发生突变，而是在原来线圈电流 的基础上逐渐减小到零. 题型1 自感现象的理解及分析 7 3.[辽宁沈阳东北育才学校2023高二上月考] 在如图所示的电路中， 为电 源，为开关，三盏灯泡、、完全相同， 是一个自感系数很大、直流 电阻为零的线圈， 是电容很大的电容器.则( ) B A. 闭合瞬间，三盏灯泡同时亮 B.闭合瞬间，亮，、 均不亮 C.闭合足够长时间后，、一样亮，而 会较暗 D.闭合一段时间后再断开，、一起缓慢熄灭， 立即熄灭 题型2 含电容器的自感现象分析 8 解析 刚闭合时，线圈中产生自感现象，此时线圈可看成一个阻值很大的电阻，故 不亮，由于 C是电容很大的电容器，故容抗很小，在闭合瞬间，电流从电容器经过，将短路，故不亮， 亮，A错误，B正确； 闭合足够长时间后，电路稳定，自感现象消失，因为线圈的直流电阻为零， 故此时线圈可看成一根导线，、一样亮，电容器相当于断路，故电流经过，且流过 的电流 是流过、的电流之和，故会较亮，C错误；闭合时，电容器C充电， 闭合一段时间后，C 中无电流，相当于断路，再断开，由于自感现象，此时线圈可看成新的电源，、 一起缓慢熄 灭，电容器与组成闭合回路，电容器将放电，故 也将缓慢熄灭，D错误. 题型2 含电容器的自感现象分析 9 4.[湖北荆州2024高二上期末] 如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，电感线圈 的直 流电阻不计，电阻的阻值大于灯泡D的阻值.在时刻闭合开关，经过一段时间，在 时 刻断开，下列表示流过灯泡D的电流 随时间变化的图像中，正确的是( ) D A. B. C. D. 题型3 自感现象中的图像问题 10 解析 开关闭合时，线圈由于自感对电流产生阻碍作用，可看作电阻，且线圈电阻逐渐减小，并 联电路电阻逐渐减小，根据闭合电路欧姆定律可知，灯泡D两端电压逐渐减小，故 逐渐减小； 开关闭合一段时间后再断开时，线圈与电阻 、灯泡D形成闭合回路，线圈的感应电流与原电流 方向相同，流过灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，又由于电阻 的阻值大于灯泡D 的阻值，当开关闭合电路稳定后，线圈所在支路的电流小于流过灯泡D的电流，故当开关断开瞬 间，线圈产生的感应电流也小于原来流过灯泡D的电流.故选D. 题型3 自感现象中的图像问题 11 5.（多选）金属探测器利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电 流，从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”（感应电流）.“涡流” 会产生磁场，从而影响原始磁场，导致探测器发出蜂鸣声而报警.下列说法正确的是( ) BD A.欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物体上方不停地晃动 B.待检测物体内部产生“涡流”（感应电流）时，探测器可能静止在待检测物体上方 C.若待检测物体为塑料制品则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D.若待检测物体为塑料制品则不能报警，因为待检测物体中含有极少能够自由移动的带电粒子 题型4 涡流的应用及防止 12 解析 因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，故即使 探测器静止在待检测物体的上方，待检测物体中依然有感应电流产生，A错误，B正确；因为塑料 制品为绝缘体，导电性能极差，塑料制品内部含有极少可自由移动的电荷，使得待检测物体中感 应电流太小不能引起报警，检测区域中有磁通量变化，C错误，D正确. 题型4 涡流的应用及防止 13 6.[广东部分学校2024高二上期末改编] （多选）“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食 品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通 电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料的瞬间产生大量小涡流，使铝箔自行快 速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有 关说法正确的是( ) CD A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C.封口过程中温度过高，可通过适当减小所通电流的频率来解决 D.该封口机适用于玻璃、塑料等材质的容器封口，但不适用于金属容器 题型4 涡流的应用及防止 14 解析 由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电， 故A、B错误；根据、 可知，减小内置线圈中所通电流的频率可以减小磁通量的 变化率，减小感应电动势 ，在相同时间内减少封口过程中产生的热量，即控制温度，故C正确； 封口材料应是金属类材料，但被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，可以是玻璃、塑料 等材质的容器，故D正确. 题型4 涡流的应用及防止 15 7.[江苏南京2023高二下期末] 当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，线圈附近的导体中 都会产生感应电流.如图所示，将绝缘导线绕在圆柱形铁块上，导线内通以随时间变化的电流，铁 块内就会产生虚线所示的感应电流，即涡流.当线圈中的电流方向如图所示且正在减小时，下列判 断正确的是( ) D A.线圈内部空间的磁感线方向竖直向下 B.从上往下看，铁块内沿虚线圆的涡流方向为顺时针方向 C.为减小涡流，可以把铁块沿横向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来 D.为减小涡流，可以把铁块沿纵向切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来 题型4 涡流的应用及防止 16 解析 线圈内部的磁场由通过线圈的电流产生，根据安培定则可知，线圈内部的磁感线方向竖直 向上，故A错误；因为线圈中的电流正在减小，则线圈中电流产生的磁场减弱，根据楞次定律， 从上往下看，涡流的方向为逆时针方向，故B错误；由于产生的感应电动势的大小一定，而要减 小涡流，应增大铁块的电阻，根据电阻定律可知，可减小铁块的横截面积，故可以把铁块沿纵向 切成很薄的铁片，涂上绝缘层后叠放起来，故C错误，D正确. 题型4 涡流的应用及防止 17 8.如图所示，在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈，并接有电源，圆盘的四周固定有许 多带负电的小球，将整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列 关于圆盘的说法中正确的是( ) A A.将逆时针转动（俯视） B.将顺时针转动（俯视） C.不会转动 D.先逆时针转再顺时针转（俯视） 题型5 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 18 解析 电源接通的瞬间，由安培定则可知，线圈内的磁场方向向上，线圈中的电流增大将产生增 强的磁场，根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生电场，根据楞次定律和安培定则可知，线圈 周围产生顺时针方向的电场（俯视），负电荷受到的电场力与电场方向相反，则带负电的小球会 受到逆时针方向的电场力（俯视），故圆盘将逆时针转动（俯视），A正确，B、C、D错误. 题型5 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 19 9.[云南师范大学附属中学2024高二上期末] 某车型的减震系统由两部分组成：一部分是机械弹簧 主减震系统；另一部分是电磁辅助减震系统.装置示意图如图所示，强磁体固定在汽车底盘上，阻 尼线圈固定在轮轴上，轮轴与底盘通过弹簧主减震系统相连，在震动过程中强磁体可在线圈内上 下移动.则( ) C A.对调强磁体的磁极，电磁减震系统就起不到减震效果 B.增加线圈匝数，不影响安培力的大小 C.只要产生震动，电磁减震系统就能起到减震效果 D.震动过程中，线圈中有感应电流，且感应电流方向不变 题型5 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 20 解析 对调强磁体的磁极，震动过程线圈仍会产生感应电流，不影响减震效果，故A错误，C正确； 根据法拉第电磁感应定律 可知，增加线圈匝数，产生的感应电动势增大，线圈中电流增 大，电磁阻尼现象越明显，会影响安培力的大小，故B错误；震动过程中，线圈中磁通量的变化 情况会根据磁体的靠近或者远离而反复改变，由楞次定律可知，感应电流方向也会随之改变，故 D错误. 题型5 电磁阻尼与电磁驱动问题的分析 21 $$