第15讲 互感、自感 涡流-高二物理上学期知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第15讲 互感、自感 涡流 适用学科 物理 适用年级 高二 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 互感和自感，涡流、电磁阻尼和电磁驱动 了解互感现象及互感现象的应用，了解自感现象，认识自感电动势的作用，知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化； 了解涡流的产生原理，了解涡流的防止和应用，了解电磁驱动和电磁阻尼。 一．对自感现象的理解 1．自感现象 自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。 2．对自感电动势的理解 （1）产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势。 （2）自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同（即：增反减同）。 （3）自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用。 3．对电感线圈阻碍作用的理解 ①若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变；②若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 4．自感电动势的大小 根据已知条件不同，自感电动势的大小可以有以下两种算法： 由E＝n计算，其中n为线圈的匝数，为线圈中磁通量的变化率。 由E＝L计算，其中L为线圈的自感系数，为线圈中电流的变化率。 例1．如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来打开，电流为I0，今合上开关将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此电动势（　　） A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零 B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0 （变式训练1）（多选）如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到（　 　） A．灯泡变暗 B．灯泡变亮 C．螺线管缩短 D．螺线管伸长 二．通电自感和断电自感 两种电路的自感比较 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流突然变大，然后逐渐减小达到稳定 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2 ①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗； ②若I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。 两种情况灯泡电流方向均改变 特别提醒： （1）分清两种演示电路，演示通电自感时，线圈和灯泡串联，演示断电自感时，线圈和灯泡并联。 （2）分清两种自感现象，一是灯泡缓慢变亮，二是灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。要弄清缓慢变亮和闪亮一下的原因。 例2．（多选）如图（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则（　　） A．在电路（a）中，断开S，D将渐渐变暗 B．在电路（a）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗 C．在电路（b）中，断开S，D将渐渐变暗 D．在电路（b）中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗 （变式训练2）如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合，S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是（　 　） A．B灯立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一下后再熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为a→b 三．互感与自感的应用策略 1．互感问题 （1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在绕在同一铁芯上的两个线圈之间，还可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。 （2）利用互感现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路。下一章将要学习的变压器就是利用互感现象制成的。 （3）在电路工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。 （4）处理方法：可利用楞次定律、右手定则及左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受力方向，还可从能量角度分析。 2．自感现象的“三种状态”“一个特点” （1）三种状态 ①线圈通电瞬间可把自感线圈看成断路。 ②断电时自感线圈相当于电源。 ③电流稳定后，自感线圈相当于导体电阻，理想线圈的电阻为0，相当于短路。 （2）一个特点 在发生自感现象时，线圈中电流不发生“突变”。 例3．置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　 　） A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动 B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动 C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动 D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动 （变式训练3）（多选）如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则（　 　） A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用 D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长 四．对涡流的理解 1．涡流的产生 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。 2．涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路（产生涡流）时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。 3．能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 特别提醒： （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。 例4．如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是（　　） A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越慢 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 （变式训练4-1）（多选）下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业。属于涡流现象的是（　　） （变式训练4-2）（多选）电磁炉为新一代炊具，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能是电磁炉的优势所在。电磁炉的工作原理是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身快速发热，然后再加热锅内食物，如图所示。下列相关说法正确的是（　　） A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 B．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 C．磁场越强，电磁炉的加热效果越好 D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果 五．电磁阻尼与电磁驱动 1．电磁驱动和电磁阻尼的形成原因 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化。例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零。当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。 从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是相对的两个方面，不可分割。 2．电磁阻尼与电磁驱动的比较 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力 效果 安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外做功 相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动。 特别提醒：电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度。 例5．（多选）如图所示，为早期制作的发电机及电动机的示意图，A盘和B盘分别是两个可绕固定转轴转动的铜盘，用导线将A盘的中心和B盘的边缘连接起来，用另一根导线将B盘的中心和A盘的边缘连接起来。当A盘在外力作用下转动起来时，B盘也会转动。则下列说法中正确的是（　　） A．不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势 B．当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩 C．当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动 D．铜盘B的角速度小于铜盘A的角速度 （变式训练5）（多选）如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是（　　） A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 1．在无线电仪器中，常需要在距离较近的地方安装两个线圈，并要求当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流影响尽量小，则下图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是（　 　） 2．在制造精密电阻时，为消除电阻使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其道理是（　 　） A．当电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消 B．当电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C．当电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D．以上说法均不正确 3．关于线圈自感系数的说法，错误的是（　　） A．自感电动势越大，自感系数也越大 B．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 C．把线圈匝数增加一些，自感系数变大 D．电感是自感系数的简称 4．在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下列方案可行的是（　 　） 5．如图所示，两相同灯泡A1、A2，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是（　 　） A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮 B．闭合开关S稳定后，A1，A2亮度相同 C．断开S的瞬间，a点的电势比b点低 D．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭 6．（多选）如图所示，线圈L的自感系数很大，其直流电阻可以忽略，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S的闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是（　 　） A．当开关S闭合时，L1立刻变亮，L2逐渐变亮，最后两灯一样亮 B．当开关S闭合时，L1、L2两灯同时亮，以后L2灯更亮，L1灯熄灭 C．当开关S断开时，L1、L2立即同时熄灭 D．当开关S断开时，L2立即熄灭，L1亮一会儿才熄灭 7．如图所示电路中，开关S原先闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1，I2，已知R1＞R2，不计线圈L的直流电阻，为理想电流表。在某一时刻突然断开开关S，则通过电流表的电流I随时间t变化的图线可能是下图中的（　 　） 8．如图所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，设电流大小为I1；CD支路由电阻R和电流表 A2串联而成，设电流大小为I2，两支路直流电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，以下说法正确的是（　 　） A．S接通瞬间I1<I2；断开瞬间I1＝I2 B．S接通瞬间I1<I2；断开瞬间I1>I2 C．S接通瞬间I1>I2；断开瞬间I1<I2 D．S接通瞬间I1>I2；断开瞬间I1＝I2 9．（多选）在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是（　　） A．合上开关后，b、c先亮，a后亮 B．合上开关一会儿后断开开关时，N点电势高于M点 C．合上开关一会儿后断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭 D．合上开关一会儿后断开开关，c马上熄灭，b闪亮一下后缓慢熄灭 10．如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是（　　） A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光 B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光 C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光 D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光 11．关于涡流，下列说法中错误的是（　　） A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 12．（多选）某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是（　　） A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的 B．若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的 C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的 D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 13．（多选）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　 　） A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 14．如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁（质量为m），铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合，则悬挂磁铁的绳子中拉力F随时间t变化的图象可能是（　　） 第15讲 互感、自感 涡流 适用学科 物理 适用年级 高二 完成情况 完成评分 1．在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆。在电路接通稳定工作后再断开的瞬间，下面哪个说法符合实际（　 　） A．G1指针向左摆，G2指针向右摆 B．G1指针向右摆，G2指针向左摆 C．G1、G2的指针向左摆 D．G1、G2的指针向右摆 2．（多选）如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，A和B是两个完全相同的小灯泡。将电键S闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键S断开，则下列说法中正确的是（　 　） A．S闭合瞬间，两灯同时亮，且亮度始终相同 B．S闭合瞬间，A灯先亮，B灯后亮，最后两灯亮度一样 C．S断开时，两灯都慢慢熄灭 D．S断开时，A灯立即熄灭，B灯闪一下再慢慢熄灭 3．将一个闭合金属环用绝缘丝线悬于O点，如图所示，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，将小球拉至图示位置释放后（　 　） A．金属环的摆动不会停下来，一直做等幅摆动 B．金属环的摆动幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摆动 C．金属环的摆动最终会停下来 D．金属环最终停止在初始释放位置 4．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是（　 　） A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯 答案 第15讲 适用区域 江苏 适用年级 高二 例1　【答案】 D 解题指导：解决该题需考虑以下两个问题。 (1)线圈中产生的电动势能阻止电流的增大吗？ (2)电路稳定时，还有自感电动势吗？如何计算电路中的电流？ 解析：当S合上时，电路的电阻减小，电路中电流增大，故L要产生自感电动势，阻碍电路中的电流增大，但阻碍不阻止；当S闭合电流稳定后，L的自感作用消失，电路的电流为I＝＝2I0，D项正确。 〔变式训练1〕【答案】 AD　 解析：当软铁棒插入螺线管中，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，所以电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流作用力减小，故螺线管伸长。 例2　【答案】 AD 解题指导：深入理解自感现象的产生机理，是处理问题的基础。 解析：在电路(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在电路(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗，故选项AD正确。 〔变式训练2〕【答案】 A　 解析：S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻亦为R，闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等。当S1断开后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成b→A→a→L→c→b的电流，所以 A正确C、D错误；由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故B错误。 例3　【答案】C　 解析：由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b。由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动。同理，若圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动；故A、D错误；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，故B错误；若圆盘顺时针减速转动时，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场减弱。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由右手螺旋定则可知，ab棒中感应电流方向由b→a，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向右，ab棒将向右运动，故C正确；故选C。 〔变式训练3〕【答案】　BC　 解析：线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以选项B正确，选项A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以选项C正确，选项D错误。 例4 　【答案】C　 解题指导：高频焊接利用了涡流的热效应，而涡流的本质就是电磁感应现象，可用法拉第电磁感应定律和电路中热功率的公式分析本题。 解析：高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故A、B错误；工件中各处电流大小相等，但接口处电阻大，电流热功率大，温度升的很高，故C正确D错误。 〔变式训练4-1〕【答案】 ABC　 解析：线圈接有交变电流，在线圈中会产生变化的磁场，变化的磁场在冶炼炉中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故 A中属于涡流现象；充电器工作时有交变电流通过，交变电流产生的交变磁场穿过铁芯，在铁芯中产生电场，使自由电荷在电场力的作用下定向移动形成涡流，故B中属于涡流现象；线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场又会反过来影响原有的磁场，从而被探测到，故C中属于涡流现象；工作服用包含金属丝的织物制成，形成一个导体壳，壳外有电场，壳内场强保持为0，高压外电场不会对内部产生影响，故D中属于静电屏蔽。 〔变式训练4-2〕【答案】 BD　 解析：电磁炉接交流电，其锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故 A错误，B正确；电磁炉的加热效果与磁场的强弱无关，只与磁场的变化快慢有关，故C错误；根据发热原理可知，提高磁场变化的频率，可增强涡流，提高电磁炉的加热效果，故D正确。 例5　【答案】　ABD　 解题指导：可将整个装置等效为发电机模型和电动机模型，灵活应用左右手定则分析判断。 解析：将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型，铜盘B所在的一组装置作为电动机模型，在A中找一辐条，根据右手定则可以判定出产生的感应电动势的方向，其他辐条也产生同样的电动势，各辐条产生的总电动势相当于电池并联，故选项 A正确；当A盘顺时针(俯视图)转动时，产生的感应电流由盘心流向边缘，此电流通过铜盘B时，受到安培力的作用，由左手定则知此力对转轴有逆时针(俯视图)方向的力矩，使铜盘B逆时针转动，故选项B正确，C错误；由于B在转动时也产生反抗其发生相对运动的感应电动势Eb，电路中的总电动势E＝Ea－Eb>0，可得Ea>Eb，即铜盘B的角速度小于铜盘A的角速度，D正确。 〔变式训练5〕【答案】　AD　 解析：这是涡流的典型应用之一。当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动。总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用。所以它能使指针很快地稳定下来。 1．【答案】　D　 解析：某一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁场的变化率越小，影响则越小，欲使两线圈由于互感的影响尽量小，应放置成D选项的情形，这样线圈内的磁场是垂直的关系，故D选项正确。 2．【答案】　C　 解析：由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确。 3．【答案】　 A 解析：自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的，与电流大小、自感电动势大小无关，匝数越多，自感系数越大，有铁芯时，自感系数显著增大，故 A选项错误，B、C选项正确；同时，自感系数简称为电感，故D选项也正确。 4．【答案】　D　 解析：闭合S时，二极管处于反向截止状态，不影响电路正常工作。断开S时，由于自感现象，线圈跟二极管D组成闭合回路，此时二极管处于正向导通，可以避免电弧的产生，故D选项正确。 5．【答案】　C　 解析：闭合开关S后，线圈产生自感电动势，两灯立刻亮，电路稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以A1与二极管被短路，导致灯泡A1不亮，而A2将更亮，故A、B错误；断开S瞬间，A2会立刻熄灭，线圈L与灯泡A1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势低于b端，但二极管具有单向导电性，所以回路没有形成电流，A1也立即熄灭，故D错误，C正确。 6．【答案】　BD　 解析：当S闭合时，产生通电自感，此时L中没有电流通过，电路相当于L1和L2串联。随后，L会将L1逐渐短路，同时L2中电流会逐渐增大，故B对。当S断开时，产生断电自感，L相当于电源且只对L1放电，故D对。 7．　【答案】D　 解析：S断开后的瞬间L与R1构成闭合回路，流过电流表的电流反向且从I2开始减小，故D项正确。 8．　【答案】 A 解析：如题图所示，当S接通瞬间，通过线圈L的电流要增加，则线圈会产生感应电动势阻碍电流的增加，从而使得电流慢慢增加，故I1<I2；当S断开瞬间，通过线圈L的电流要减小，则线圈会产生感应电动势阻碍电流的减小，从而使得电流慢慢减小，但两电流表串联，故电流相等，即I1＝I2，故 A正确。 9．【答案】 AB　 解析：开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过a灯的电流逐渐增大，所以b、c先亮，a后亮，故 A正确；合上开关一会儿后，线圈中电流逐渐稳定，断开开关的瞬间，由线圈中产生自感电动势，L和a、b组成的回路中有电流，电流的方向与L中原来电流的方向相同，方向为L→N→b→M→a→L，可知N点电势高于M点，故B正确；合上开关一会儿后，因线圈有电阻，则当电路中电流稳定时，a的电流小于b，断开开关S的瞬间，L和a、b组成的回路中有电流，导致a、b一起缓慢熄灭，而c没有电流，马上熄灭，由于原来a的电流小于b，开关断开的瞬间，通过a、b和线圈回路的电流从a灯原来的电流减小，所以两灯都不会闪亮，故C、D错误。 10．【答案】 C　 解析：当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的电压值，日光灯不能发光，选项 A错误。当S1、S2接通，S3断开时，灯管两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误。当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误。当只有S1、S2接通，通过镇流器的电流很大，再断开S2，镇流器中会产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使灯管中的气体导电，日光灯正常发光，选项C正确。 11．【答案】　B　 解析：真空冶炼炉是利用涡流产热来熔化金属的， A正确；要想产生涡流，必须是变化的磁场，因为变化的磁场才能产生电场，产生涡流，B错误；根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，C正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D正确。 12．　【答案】BC　 解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故。所以甲方案是不可行的。在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”。 13.　【答案】 AB　 解析：交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯会产生感应电流而发热，从而使杯内水沸腾。增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大金属杯产生的电流，可缩短加热时间，选项A、B正确；将金属杯换成瓷杯，变化磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选项C错误；取走线圈中的铁芯，会减小周围的磁场，金属杯产生的电流会减小，从而增加加热的时间，选项D错误。 14．【答案】 B　 解析：铜环闭合，铜环在下落过程中，穿过铜环的磁通量不断变化，铜环中产生感应电流；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁体间的相对运动，当铜环在磁铁上方时，感应电流阻碍铜环靠近磁铁，给铜环一个向上的安培力，因此拉力大于重力；当铜环位于磁铁下方时，铜环要远离磁铁，感应电流阻碍铜环的远离对铜环施加一个向上的安培力，则拉力大于重力；当铜环处于磁铁中部时，磁通量不变，则没有感应电流，没有安培阻力，因此拉力等于重力，故ACD错误，B正确，故选B。 1．【答案】　B　 解析：电路稳定后断开，通过电阻这一支路的电流立即消失，由于电感线圈对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，所以含有电感线圈的支路的电流从“＋”接线柱流入G1指针向右摆。含有电阻的支路电流从“－”接线柱流入G2指针向左摆。故B正确，A、C、D错误，故选B。 2．【答案】　BC　 解析：S闭合瞬间，A灯先亮，由于自感线圈对电流的阻碍作用，B灯后亮，最后两灯亮度一样，选项 A错误，选项B正确；S断开时，由于自感线圈阻碍电流减小，两灯会慢慢熄灭，选项C正确，选项D错误。综上本题选BC。 3．【答案】　C　 解析：当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生感应电流，从而阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能；所以环最终静止，故ABD错误，C正确。 4．　【答案】C　 解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$