2.5涡流、互感与自感-2024-2025学年高二物理同步培优练（人教版2019选择性必修第二册）

2.5 涡流、互感与自感 一、涡流及电磁阻尼 1．如图所示绝缘光滑轨道中间部分水平，左右为对称斜面，在水平部分中间a、b两直线间有垂直纸面的匀强磁场，一金属小圆环从左边斜面的A 点由静止滑下，到达直线a刚要进入磁场时速度为v，经过直线a全部进入磁场时速度为，圆环继续向右运动到右边斜面，最高能到达B点，然后又往回滑，滑至左边斜面，最高能到达C点，这样来回运动，设AB高度差为，BC高度差为，下列说法正确的是（　　） A． B． C．金属小圆环一共通过b 线4 次 D．金属小圆环一共通过a 线8 次 2．如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直．下列说法正确的是（    ）    A．金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁场时板内产生感应电流 B．板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止 C．金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止 D．板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变 3．（2024·北京朝阳·模拟预测）如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，下列说法正确的有（　　） A．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 B．金属圆盘中的涡流只存在于磁场边界附近 C．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 D．若所加匀强磁场穿过整个圆盘，圆盘也会减速 二、自感 （23-24高二上·上海松江·阶段练习）仅仅靠电池还无法改变世界，电磁感应的发现才真正标志着一场重大的工业和技术革命的到来，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，人类自此才真正进入了电气时代。到如今，电磁感应现象的应用已经非常广泛，相关的现象也非常常见。 4．如图1所示，螺线管线圈的匝数：匝，线圈的总电阻，定值电阻，电阻箱的变化范围。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图2所示规律变化，线圈产生的感应电动势大小是，则线圈的横截面积 ；当消耗的电功率最大时 ；消耗功率最大时， 。    5．线圈在电磁感应现象中扮演了重要的角色。如图所示，灯泡、的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（　　）    A．当接通电路时，和始终一样亮 B．当断开电路时，立即熄灭、过一会才熄灭 C．当断开电路时，两灯都过一会才熄灭 D．当接通电路时，先达到最大亮度，后达到最大亮度，最后两灯一样亮 6．我们可以做很多有趣的小实验来探究电磁感应现象的规律。如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　）    A．磁体做匀加速直线运动 B．磁体的机械能守恒， C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量 D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和 7．电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）      A．图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．图丙中，冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，冶炼金属 D．图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 8．一种重物缓降装置利用电磁感应现象制成，其物理模型如图所示，半径为L的铜轴上焊接一个外圆半径为的铜制圆盘，铜轴上连接轻质绝缘细线，细线缠绕在铜轴上，另一端悬挂着一个重物，从静止释放后整个圆盘可以在重物的作用下一起转动，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，铜轴的外侧和大圆盘的外侧通过电刷及导线和外界的一个灯泡相连，电磁感应中产生的电流可以通过灯泡而使灯泡发光，如果已知磁感应强度为B，灯泡电阻恒为R额定电压为U，重力加速度为g，不计一切摩擦阻力，除了灯泡以外的其余电阻不计，问： （1）当灯泡正常工作时圆盘转动的角速度的大小是多少； （2）如果绳子足够长，铜轴所处高度足够高，重物质量m满足什么条件才能使灯泡不烧毁。    9．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈，下列情况可能发生的是（　　） A．只闭合的瞬间，灯逐渐亮起来 B．先闭合，再合上，稳定后，灯不亮 C．、均闭合，稳定后，只断开的瞬间，灯立即熄灭，灯亮一下再熄灭 D．、均闭合，稳定后，只断开的瞬间，和灯过一会儿才熄灭 10．如图，已知电阻R1=3Ω、R2=15Ω、R3=60Ω，电容器电容C=20μF。灯泡L1的电阻恒为1Ω，灯泡L2的电阻恒为2Ω，电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，自感系数很大，直流电源E=12V，内阻r=4Ω，二极管的正向电阻为R4=12Ω，二极管的反向电阻无穷大，电流表为理想电流表。开关K1闭合，K2断开，以下说法正确的是（　　） A．理想电流表的示数约为0.63A B．将一带电微粒（不计重力）放入电容板中点处时，微粒不会运动 C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1和L2同时发光 D．同时闭合开关K1和K2，待电路稳定后，断开K1，则灯泡L1闪亮一下才慢慢熄灭 11．如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则下列说法不正确的是（　　）                         A．合上S的瞬间，A、B同时亮 B．合上S的瞬间，A先亮，B后亮 C．合上S后，A逐渐变得更亮，B逐渐变暗直至熄灭 D．断开S时，A立即熄灭，B灯重新亮随后逐渐熄灭 12．在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（　　） A．A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭 B．在灯熄灭前的任意时刻，A、B两灯的电压相同 C．在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍 D．在灯熄灭前，L中会产生自感电动势 13．（23-24高三上·重庆沙坪坝·阶段练习）如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，总电阻，在线圈内存在面积为且垂直线圈平面的匀强磁场区域，外电路中灯、的电阻始终为6Ω（可忽略温度对电阻影响），L是自感系数很大、直流电阻可忽略的自感线圈。时刻闭合开关S，同时控制线圈内的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙（取垂直线圈平面向外的磁场方向为正），则下列说法正确的是（　　） A．0~8s通过灯L的电流方向始终为 B．若时断开开关，灯会立马熄灭 C．由于自感线圈的存在，灯的亮度始终比灯亮 D．2~4s内灯产生的热量为3J 14．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是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源.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，分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是（    ） A．B．C．D． 15．如图（1）所示是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值小于R。图（2）是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（　　）    A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．乙图是开关S由断开变为闭合通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 16．如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像。不计电源内阻及电感线圈的电阻。下列说法正确的是（　　）    A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C．开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D．根据题中信息，可以推算出图乙中 17．（2024·北京朝阳·二模）定值电阻、电容器、电感线圈是三种常见的电路元件，关于这几个元件有如下结论： ①一个定值电阻R满足关系； ②一个电容器的电容为C，两极板间电压为U时，储存的能量为； ③一个电感线圈的自感系数为L，自感电动势，式中为电流变化率；通过的电流为I时，储存的能量为。 如图所示，足够长的光滑金属框架竖直放置，顶端留有接口a、b，两竖直导轨间距为d。一质量为m、长度为d的金属棒始终与竖直导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直，重力加速度为g。不计空气阻力，不计框架和金属棒的电阻及电磁辐射的能量损失。 （1）若在a、b间接入一个阻值为R的定值电阻，现从静止释放金属棒，求金属棒的最终速度大小v1； （2）若在a、b间接入一个电容为C的电容器，现从静止释放金属棒，求当电容器两极板间电压为时，金属棒下落的高度h； （3）若在a、b间接入一个电阻不计、自感系数为L的电感线圈，现从静止释放金属棒，求金属棒下落过程中的最大速度v2。 18．小明学习自感后进行了以下实验。在图甲所示的电路中，为电源，为线圈，闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，发现灯泡不会立即熄灭，而是持续一小段时间再熄灭。 （1）断开开关后，灯泡上的电流方向 （选填“向左”或“向右”）；若在线圈中插入铁芯后再重复该实验，则断开开关后灯泡上电流持续的时间 （选填“变长”“变短”或“不变”）。 （2）小明为了进一步研究影响灯泡上电流持续时间的因素，保持线圈一定，仅更换电源（内阻不计）或仅更换灯泡进行实验，并用电流传感器（图中未画出）测量开关断开后灯泡中的电流随时间的变化。其中的一组图像如图乙所示。 若①②两条曲线对应的电源电动势分别为、，则其大小关系为 ； 若①②两条曲线对应的灯泡电阻分别为、，则其大小关系为 。 19．（2024·浙江·高考真题）若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 20．为了演示在通电瞬间和断电瞬间的自感现象．利用电流传感器设计了如图所示的电路．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．在t＝0时刻，闭合开关S，穿过线圈L的磁通量逐渐 （选填“增加”或“减少”），电路稳定后，在t1时刻断开S．通过电阻R的电流方向为 ．（选填“a→b”或“b→a”）．电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象．下列图象中正确的是 A． B． C． D． 21．（2024·山东·模拟预测）如图所示，倾角为、间距为d的光滑导轨的上端连接一自感系数为L的线圈，空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处由静止释放，由于电路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做简谐运动，导体棒的最大速度等于圆频率与振幅的乘积，即，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．导体棒做简谐运动的振幅为 B．回路中的最大电流为 C．导体棒的最大动能为 D．导体棒做简谐运动的周期为 22．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（　　） A．S闭合时，B、C灯立即亮，A灯缓慢亮 B．电路接通稳定后，B、C灯亮度不同 C．电路接通稳定后断开S，A灯闪一下后逐渐熄灭 D．电路接通稳定后断开S，b点的电势高于a点 三、互感 23．（2024·江苏南通·二模）下列两个靠近的线圈之间最不容易产生互感现象的是（　　） A． B． C． D． 24．（23-24高二下·江苏无锡·期中）无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（    ） A．供电线圈中电流的有效值为 B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次 C．t=0.01s时受电线圈的感应电流最小 D．t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大 25．（2024·山西阳泉·三模）“钳形电流测量表”工作原理如图所示，铁芯绕有匝数为的线圈，并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时，按下扳手，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A，可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则下列说法正确的是（　　） A．该测量仪工作时需要将电流表A与通电导线相连 B．该测量仪工作原理是互感 C．若导线中通过的是恒定直流电，电流表中通过的电流是 D．正确使用时电流表的示数随通电导线中电流的增加而增加 26．（24-25高三上·广东·开学考试）无线充电技术已应用于新能源汽车领域，其工作原理如图所示，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，供电线圈和受电线圈各串一个保护电阻R，当两个线圈靠近时可实现无线充电。当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A．ab端的输入功率大于12kW B．无线充电原理与变压器的原理相同 C．供电线圈和受电线圈匝数比一定为19∶30 D．若输入端ab接上380V稳恒直流电，则不能正常充电 27．（2025高三·全国·专题练习）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（　　） A．送电线圈中电流产生的磁场是恒定的 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.5 涡流、互感与自感 一、涡流及电磁阻尼 1．如图所示绝缘光滑轨道中间部分水平，左右为对称斜面，在水平部分中间a、b两直线间有垂直纸面的匀强磁场，一金属小圆环从左边斜面的A 点由静止滑下，到达直线a刚要进入磁场时速度为v，经过直线a全部进入磁场时速度为，圆环继续向右运动到右边斜面，最高能到达B点，然后又往回滑，滑至左边斜面，最高能到达C点，这样来回运动，设AB高度差为，BC高度差为，下列说法正确的是（　　） A． B． C．金属小圆环一共通过b 线4 次 D．金属小圆环一共通过a 线8 次 【答案】BC 【详解】CD．金属圆环在进出磁场的时候由于磁通量变化会有涡流产生，从而受安培力作用，做减速运动，进入磁场后，在a、b之间运动时由于磁通量没有变化，故做匀速直线运动；设圆环半径为d，圆环第一次穿过直线a前的速度大小为v，穿过直线a后的速度为大小v1，穿过b线后的速度大小为v2，第三次穿过磁场边界后的速度大小为v3，…… 因为每次通过磁场边界时圆环磁通量的变化相等，由 可知通过圆环的电量相等，故则其所受安培力的冲量由 可知圆环每次进出磁场时安培力对它的冲量也相等，圆环第一次经过a线，根据动量定理有 将代入，解得 圆环通过b线即第二次通过磁场边界，有 圆环第三次通过磁场边界，有 圆环第n次通过磁场边界，有 所以 又由，解得 n=8 所以圆环一共可以通过磁场边界8次，故圆环能通过a线4次，能通过b线4次，C正确，D错误； AB．从A到B，根据动能定理 从a线到b线，根据动能定理 所以 同理可得 由 可知，而，故，所以，A错误，B正确。 故选BC。 2．如图所示，用丝线将一个圆形金属板悬于O点，竖直虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场，不计空气阻力，现将金属板从图示位置由静止释放，金属板面在摆动过程中始终与磁场垂直．下列说法正确的是（    ）    A．金属板离开磁场时板内不产生感应电流，进入磁场时板内产生感应电流 B．板内始终不能产生感应电流，金属板摆动不会停止 C．金属板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止 D．板内虽然能产生感应电流，但受到的安培力合力为零，故金属板摆动幅度不会改变 【答案】C 【详解】AB．当金属板进入或离开磁场区域时都磁通量发生变化，都会产生电流，故AB错误； CD．环在运动过程中在摆进或摆出磁场时有感应电流产生，根据楞次定律得出感应电流的产生会阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能，所以板的摆动幅度逐渐减小，摆动一段时间后会停止，故C正确，D错误； 故选C。 3．（2024·北京朝阳·模拟预测）如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，下列说法正确的有（　　） A．所加磁场越强越易使圆盘停止转动 B．金属圆盘中的涡流只存在于磁场边界附近 C．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高 D．若所加匀强磁场穿过整个圆盘，圆盘也会减速 【答案】AC 【详解】A．所加磁场越强，感应电流越强，安培力越大，对圆盘转动的阻碍越大，故A正确； B．金属圆盘中的涡流是由于磁通量的变化而产生的环形电流存在于磁场所扫过的区域，故B错误； C．把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”，由右手定则知，靠近圆心处电势高，故C正确； D．若将整个圆盘置于磁场中，则圆盘中无感应电流，圆盘将匀速转动，故D错误。 故选AC。 二、自感 （23-24高二上·上海松江·阶段练习）仅仅靠电池还无法改变世界，电磁感应的发现才真正标志着一场重大的工业和技术革命的到来，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，人类自此才真正进入了电气时代。到如今，电磁感应现象的应用已经非常广泛，相关的现象也非常常见。 4．如图1所示，螺线管线圈的匝数：匝，线圈的总电阻，定值电阻，电阻箱的变化范围。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图2所示规律变化，线圈产生的感应电动势大小是，则线圈的横截面积 ；当消耗的电功率最大时 ；消耗功率最大时， 。    5．线圈在电磁感应现象中扮演了重要的角色。如图所示，灯泡、的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（　　）    A．当接通电路时，和始终一样亮 B．当断开电路时，立即熄灭、过一会才熄灭 C．当断开电路时，两灯都过一会才熄灭 D．当接通电路时，先达到最大亮度，后达到最大亮度，最后两灯一样亮 6．我们可以做很多有趣的小实验来探究电磁感应现象的规律。如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　）    A．磁体做匀加速直线运动 B．磁体的机械能守恒， C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量 D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和 7．电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）      A．图甲中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．图乙中，电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．图丙中，冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，冶炼金属 D．图丁中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 8．一种重物缓降装置利用电磁感应现象制成，其物理模型如图所示，半径为L的铜轴上焊接一个外圆半径为的铜制圆盘，铜轴上连接轻质绝缘细线，细线缠绕在铜轴上，另一端悬挂着一个重物，从静止释放后整个圆盘可以在重物的作用下一起转动，整个装置位于垂直于圆盘面的匀强磁场中，铜轴的外侧和大圆盘的外侧通过电刷及导线和外界的一个灯泡相连，电磁感应中产生的电流可以通过灯泡而使灯泡发光，如果已知磁感应强度为B，灯泡电阻恒为R额定电压为U，重力加速度为g，不计一切摩擦阻力，除了灯泡以外的其余电阻不计，问： （1）当灯泡正常工作时圆盘转动的角速度的大小是多少； （2）如果绳子足够长，铜轴所处高度足够高，重物质量m满足什么条件才能使灯泡不烧毁。    【答案】4． 0.01 0 5 5．D 6．C 7．D 8．（1）；（2） 【解析】4．[1]由法拉第电磁感应定律可知 解得线圈的横截面积 [2]消耗的电功率 当消耗的电功率最大时 [3]消耗功率 消耗功率最大时 5．AD．合上开关S接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A错误，D正确； BC．断开开关S，切断电路时，通过A2的用来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故BC错误。 故选D。 6．A．磁体在铝管中运动的过程中，穿过铝管的磁通量发生变化，产生感应电流，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，所以铝管受到向下的安培力，磁体受到向上的安培力，因此，磁体的加速度小于重力加速度；磁块运动的速度越快，磁通量变化越快，由根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势越大，铝管中感应电流越大，所以铝管受到的安培力越大，则磁体受到的安培力也越大，根据知磁体的加速度是逐渐减小的，磁体做的不是匀加速直线运动，故A错误； B．磁体在下落过程中，安培力对磁体要做负功，故磁体的机械能不守恒，故B错误； C．磁体在下落过程中，磁体的重力势能转化为磁体的动能和铝管中的电能，根据能量守恒定律可知，磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故C正确； D．对铝管和磁体组成的整体，由于磁体有竖直向下的加速度，处于失重状态，所以，铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和，故D错误。 故选C。 7．A．根据感应电流产生的条件可知，充电设备中的发射线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电流，不能实现无线充电。故A错误； B．电磁炉不能用陶瓷锅是因为陶瓷锅属于绝缘材料，不会产生涡流。故B错误； C．当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生交变磁场，被冶炼的金属产生涡流，产生大量的热从而冶炼金属。故C错误； D．电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D正确。 故选D。 8．（1）设圆盘转动的角速度为，圆盘切割磁感应线产生的感应电动势 灯泡正常发光时灯泡两端电压等于额定电压，灯泡两端电压等于圆盘转动时产生的感应电动势，即 解得圆盘转动的角速度 （2）重物做匀速直线运动时速度最大，设最大速度为v，此时感应电动势最大，此时灯泡功率最大，灯泡功率等于额定功率，灯泡功率 重物做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，绳子拉力 拉力功率 重物做匀速运动的速度 此时灯泡消耗的电功率等于绳子拉力的功率，即 解得 灯泡不烧毁重物的质量 9．如图所示，L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈，下列情况可能发生的是（　　） A．只闭合的瞬间，灯逐渐亮起来 B．先闭合，再合上，稳定后，灯不亮 C．、均闭合，稳定后，只断开的瞬间，灯立即熄灭，灯亮一下再熄灭 D．、均闭合，稳定后，只断开的瞬间，和灯过一会儿才熄灭 【答案】ABC 【详解】A．只闭合的瞬间，由于线圈的自感作用，流过灯的电流将逐渐增大，灯逐渐亮起来，而灯立即变亮，选项A正确； B．先闭合，再合上，稳定后，由于线圈的直流电阻很小，灯几乎被短路，故灯不亮，选项B正确； CD．、均闭合稳定后，只断开的瞬间，由于闭合，线圈L与灯构成回路， 由于线圈L的自感作用，电流将由稳定时L中的值逐渐减小，由于，所以灯将亮一下再熄灭，而灯与电阻R串联后被短路，故灯立即熄灭，选项C正确，选项D错误。 故选ABC。 10．如图，已知电阻R1=3Ω、R2=15Ω、R3=60Ω，电容器电容C=20μF。灯泡L1的电阻恒为1Ω，灯泡L2的电阻恒为2Ω，电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，自感系数很大，直流电源E=12V，内阻r=4Ω，二极管的正向电阻为R4=12Ω，二极管的反向电阻无穷大，电流表为理想电流表。开关K1闭合，K2断开，以下说法正确的是（　　） A．理想电流表的示数约为0.63A B．将一带电微粒（不计重力）放入电容板中点处时，微粒不会运动 C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1和L2同时发光 D．同时闭合开关K1和K2，待电路稳定后，断开K1，则灯泡L1闪亮一下才慢慢熄灭 【答案】B 【详解】A．开关K1闭合，K2断开后，电路稳定时，等效电路如图所示 结合等效电路图，电流表测干路总电流，由闭合电路欧姆定律 其中 代入数据，可求得电流表示数 故A错误； B．电容器两端电压取决于图2中a、b两点电势差Uab，根据题目中给出数据可得 同一支路电流相同，电压之比等于电阻之比，因此有 又因为 因此a、b两点电势相同，因此电容器两端没有电压，放入带电微粒不会运动，故B正确； C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1发光，L2支路由于有电感，故缓缓变亮，故C错误； D．闭合开关，K1和K2电路稳定后，因为电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，且灯泡L1的电阻小于灯泡L2的电阻，流经L1的电流大于L2的电流，断开K1，流经L1的电流反向、变小，所以灯泡L1慢慢熄灭不会闪亮，故D错误。 故选B。 11．如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则下列说法不正确的是（　　）                         A．合上S的瞬间，A、B同时亮 B．合上S的瞬间，A先亮，B后亮 C．合上S后，A逐渐变得更亮，B逐渐变暗直至熄灭 D．断开S时，A立即熄灭，B灯重新亮随后逐渐熄灭 【答案】B 【详解】ABC．闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，AB同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外部总电阻减小，总电流增大，A变亮，AC正确，但不符合题意，B错误，符合题意； D．断开S，A立即熄灭，线圈L中电流减小，产生感应电动势，感应电流流过B，B闪亮一下后熄灭，故D正确，但不符合题意。 故选B。 12．在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（　　） A．A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭 B．在灯熄灭前的任意时刻，A、B两灯的电压相同 C．在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍 D．在灯熄灭前，L中会产生自感电动势 【答案】AD 【详解】A．开关闭合且电路稳定时，二极管是导通的，灯泡A被短路，电容器上极板带负电，下极板带正电，当开关断开，电容器放电，电流由下极板经电路流向负极板，因为电感线圈对电流的阻碍作用，会有电流通过A灯，A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭，故A正确； BC．灯熄灭前，A灯电流减小，电感线圈的电流先增大后减小，二者电流不相等且二者电流之和等于B灯电流，A、B两灯的电压不相同，通过B灯的电流不是A灯的2倍，故BC错误； D．电容器放电过程中，二极管是导通的，通过L中的电流发生变化，产生自感电动势，故D正确。 故选AD。 13．（23-24高三上·重庆沙坪坝·阶段练习）如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，总电阻，在线圈内存在面积为且垂直线圈平面的匀强磁场区域，外电路中灯、的电阻始终为6Ω（可忽略温度对电阻影响），L是自感系数很大、直流电阻可忽略的自感线圈。时刻闭合开关S，同时控制线圈内的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙（取垂直线圈平面向外的磁场方向为正），则下列说法正确的是（　　） A．0~8s通过灯L的电流方向始终为 B．若时断开开关，灯会立马熄灭 C．由于自感线圈的存在，灯的亮度始终比灯亮 D．2~4s内灯产生的热量为3J 【答案】D 【详解】A．0~8s磁感应强度B的变化率恒定，由楞次定律可判断感应电流的方向始终为，A错误； B．断开开关后，线圈与两灯一起构成一个自感回路，、不会立即熄灭，B错误； C．由于线圈的自感阻碍，灯后发光，逐渐变亮，由于线圈的电阻忽略不计，则最后两灯一样亮，C错误； D．根据达拉第电磁感应定律可得，电动势 ， 2~4s内灯产生的热量 D正确。 故选D。 14．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是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源.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，分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是（    ） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】当S闭合时，L的自感作用会阻碍L中的电流变大，电流从D1流过，方向与规定的正方向相同。 当L中电流稳定时，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路中的总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，总电流较小，当D1中电流为零时，总电阻变小，总电流变大至稳定。 当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1先重新亮起来再慢慢熄灭，D1中的电流方向与规定的正方向相反且逐渐减小至零。 综上所述知选项A、C正确，BD错误。 故选AC。 15．如图（1）所示是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值小于R。图（2）是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（　　）    A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．乙图是开关S由断开变为闭合通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 【答案】BC 【详解】AB．开关S由断开变为闭合，由于L的自感作用，通过传感器1的电流是逐渐增大的，当稳定以后，自感消失，电流保持不变，选项A错误，B正确； CD．开关S由闭合变为断开，传感器1的电流立即为零，由于L的自感作用（相当于电源），传感器2的电流与原来反向且逐渐减小为零，选项C正确，D错误。 故选BC。 16．如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像。不计电源内阻及电感线圈的电阻。下列说法正确的是（　　）    A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C．开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D．根据题中信息，可以推算出图乙中 【答案】A 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯和串联，流经灯和的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故 稳定后灯和并联再与串联，流过的电流为 故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所以灯逐渐熄灭，故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律 电路稳定后，流过D3的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够为和提供与之前等大电流，故其两端电压为 所以 故D错误。 故选A。 17．（2024·北京朝阳·二模）定值电阻、电容器、电感线圈是三种常见的电路元件，关于这几个元件有如下结论： ①一个定值电阻R满足关系； ②一个电容器的电容为C，两极板间电压为U时，储存的能量为； ③一个电感线圈的自感系数为L，自感电动势，式中为电流变化率；通过的电流为I时，储存的能量为。 如图所示，足够长的光滑金属框架竖直放置，顶端留有接口a、b，两竖直导轨间距为d。一质量为m、长度为d的金属棒始终与竖直导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直，重力加速度为g。不计空气阻力，不计框架和金属棒的电阻及电磁辐射的能量损失。 （1）若在a、b间接入一个阻值为R的定值电阻，现从静止释放金属棒，求金属棒的最终速度大小v1； （2）若在a、b间接入一个电容为C的电容器，现从静止释放金属棒，求当电容器两极板间电压为时，金属棒下落的高度h； （3）若在a、b间接入一个电阻不计、自感系数为L的电感线圈，现从静止释放金属棒，求金属棒下落过程中的最大速度v2。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）对金属棒受力分析，当受力平衡时，具有最大速度，即 又 ， 联立，解得 （2）由能量守恒定律，可得 又 联立，解得 （3）设金属棒下落速度为v，根据题意有 设金属棒速度达到最大值时，电流为，有 设该过程金属棒下落的高度为，根据能量守恒定律有 又 可得 联立，解得 18．小明学习自感后进行了以下实验。在图甲所示的电路中，为电源，为线圈，闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，发现灯泡不会立即熄灭，而是持续一小段时间再熄灭。 （1）断开开关后，灯泡上的电流方向 （选填“向左”或“向右”）；若在线圈中插入铁芯后再重复该实验，则断开开关后灯泡上电流持续的时间 （选填“变长”“变短”或“不变”）。 （2）小明为了进一步研究影响灯泡上电流持续时间的因素，保持线圈一定，仅更换电源（内阻不计）或仅更换灯泡进行实验，并用电流传感器（图中未画出）测量开关断开后灯泡中的电流随时间的变化。其中的一组图像如图乙所示。 若①②两条曲线对应的电源电动势分别为、，则其大小关系为 ； 若①②两条曲线对应的灯泡电阻分别为、，则其大小关系为 。 【答案】 向左 变长 E1＝E2 R1＞R2 【详解】（1）[1] 断开开关，线圈电流减小，根据楞次定律，感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，线圈会产生和原电流方向相同的感应电流，故灯泡上的电流方向向左； [2]产生的感应电流和自感系数成正比，线圈中插入铁芯，自感系数增大，感应电流增大，断开开关后灯泡上电流持续的时间变长。 (2）[3]若①②两条曲线对应的电源电动势分别为E1、E2,由乙图可知，在断开开关之前，①②电流相同，根据闭合电路欧姆定律知，电源电动势相同，即E1=E2; 乙图曲线与坐标系围成的面积表示通过导体截面的电荷量，即，若①②两条曲线对应的灯泡电阻分别为R1、R2，根据乙图可知,S1 < S2 ,且线圈磁通量变化相同，则有，可得：R1> R2 19．（2024·浙江·高考真题）若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】线圈中电流的减小将在线圈内导致自感电动势，故 其中L代表线圈的自感系数，有 在计算通过线圈的磁通量时，以导线附近即处的B为最大，而该处B又可把线圈当成无限长载流导线所产生的，根据题意 则 根据电阻定律有 联立解得 A，V 则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为，。 故选D。 20．为了演示在通电瞬间和断电瞬间的自感现象．利用电流传感器设计了如图所示的电路．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．在t＝0时刻，闭合开关S，穿过线圈L的磁通量逐渐 （选填“增加”或“减少”），电路稳定后，在t1时刻断开S．通过电阻R的电流方向为 ．（选填“a→b”或“b→a”）．电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象．下列图象中正确的是 A． B． C． D． 【答案】 增加 BD 【详解】电键闭合式，电路中电流突然增大，磁场增强，所以穿过L的磁通量增加．电路稳定后，在t1时刻断开S，因为线圈的电阻小于电阻R的阻值，所以流过线圈的电流大于流过电阻R的电流．当S断开时电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，所以线圈和电阻R组成闭合回路，所以流过R的电流为从右向左，即从． 电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻小于电阻R的阻值的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以IL慢慢增大，最后稳定时电感相当于电阻，IL为恒定，当电键断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，不过大小在减小，故A错误，B正确．当电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、有直流电阻的线圈，导致通过电阻的电流刚开始较大，然后减小，所以 IR慢慢较小，最后稳定，当断开电键，原来通过R的电流立即消失当电键断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与规定图示流过电阻的方向相反，IR慢慢减小最后为0．故C错误，D正确．故选BD． 【点睛】电感对电流的变化起阻碍作用，闭合电键时，电感阻碍电流IL增大，断开电键，R、L构成一回路，电感阻碍电流IL减小． 21．（2024·山东·模拟预测）如图所示，倾角为、间距为d的光滑导轨的上端连接一自感系数为L的线圈，空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，现将一根质量为m的导体棒从导轨上某处由静止释放，由于电路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做简谐运动，导体棒的最大速度等于圆频率与振幅的乘积，即，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．导体棒做简谐运动的振幅为 B．回路中的最大电流为 C．导体棒的最大动能为 D．导体棒做简谐运动的周期为 【答案】BCD 【详解】A．导体棒两端产生的动生电动势始终等于线圈产生的自感电动势，设导体棒的速度为v时产生的动生电动势为e，导体棒沿导轨下滑的距离为x时，导体棒的加速度为a，电路中的电流为i，结合牛顿第二定律有 即 两边求和得 根据牛顿第二定律有 解得 作出图像如图所示 解得 故A错误； B．回路中的最大电流为 故B正确； CD．图像与坐标轴围成的面积的两倍等于导体棒速度的平方，当导体棒处于时，最大动能为 最大速度为 解得 故CD正确。 故选BCD。 22．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，则（　　） A．S闭合时，B、C灯立即亮，A灯缓慢亮 B．电路接通稳定后，B、C灯亮度不同 C．电路接通稳定后断开S，A灯闪一下后逐渐熄灭 D．电路接通稳定后断开S，b点的电势高于a点 【答案】C 【详解】A．S闭合的瞬间，通过L的电流等于零，A、B、C灯都立即亮，A错误； B．电路接通稳定后，L相当于导线，B、C灯亮度相同，B错误； C．电路接通稳定后，L相当于导线，A灯熄灭，断开S的瞬间，L相当于电源给A灯供电，A灯又亮了，然后A灯逐渐熄灭，所以A灯闪一下后逐渐熄灭，C正确； D．电路接通稳定时，通过L的电流方向向左，断开S的瞬间，L相当于电源阻碍电流减小，产生向左的电流，a是电源的正极，b是电源的负极，b点的电势低于a点，D错误。 故选C。 三、互感 23．（2024·江苏南通·二模）下列两个靠近的线圈之间最不容易产生互感现象的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】ABD．如图所示两个靠近的线圈在另一个线圈中的磁通量均不为零，容易产生互感现象。故ABD正确，与题意不符； C．如图所示垂直放置的两个线圈在另一个线圈中的磁通量为零，当第一个线圈中的电流变化时，第二个线圈的磁通量始终为0。故C错误，与题意相符。 本题选错误的故选C。 24．（23-24高二下·江苏无锡·期中）无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（    ） A．供电线圈中电流的有效值为 B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次 C．t=0.01s时受电线圈的感应电流最小 D．t=0.01s时两线圈之间的相互作用力最大 【答案】C 【详解】AB．结合图乙知，供电线圈中电流的有效值为 交流电的周期为0.02s，其频率 一个周期内交流电的方向改变两次，则受电线圈中的电流方向每秒钟改变100次，故AB错误； CD．由图乙知，t=0.01s时供电线圈中电流最大，磁通量变化率最小，为0，则感应电动势最小，为0，感应电流最小为0，此时两线圈之间的相互作用力最小，故C正确，D错误。 故选C。 25．（2024·山西阳泉·三模）“钳形电流测量表”工作原理如图所示，铁芯绕有匝数为的线圈，并与电流表A组成闭合电路。某次进行测量时，按下扳手，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A，可以间接测出通电导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则下列说法正确的是（　　） A．该测量仪工作时需要将电流表A与通电导线相连 B．该测量仪工作原理是互感 C．若导线中通过的是恒定直流电，电流表中通过的电流是 D．正确使用时电流表的示数随通电导线中电流的增加而增加 【答案】BD 【详解】A．原线圈与电流表相连，通电导线与副线圈相连，故A错误； B．该测量仪工作原理是利用互感现象，故B正确； C．若导线中通过的是10A直流电，变压器不工作，电流表无示数，故C错误； D．根据公式 而、不变，故增大，则电流表示数增大，故D正确。 故选BD。 26．（24-25高三上·广东·开学考试）无线充电技术已应用于新能源汽车领域，其工作原理如图所示，供电线圈固定在地面，受电线圈固定在汽车底盘上，供电线圈和受电线圈各串一个保护电阻R，当两个线圈靠近时可实现无线充电。当输入端ab接上380V正弦交流电后，电池系统cd端的电压为600V，电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻，下列说法正确的是（　　） A．ab端的输入功率大于12kW B．无线充电原理与变压器的原理相同 C．供电线圈和受电线圈匝数比一定为19∶30 D．若输入端ab接上380V稳恒直流电，则不能正常充电 【答案】ABD 【详解】A．电池系统端的功率为 若送电线圈和受电线圈可视为理想变压器，则送电线圈两端的功率 ， 故 故A正确； B．无线充电技术利用电磁感应的原理，与变压器的原理相同，故B正确； C．因，所以，，故 故C错误； D．无线充电技术只适用于变化的电流，若用稳恒直流，则无法达到充电的目的，故D正确。 故选ABD。 27．（2025高三·全国·专题练习）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（　　） A．送电线圈中电流产生的磁场是恒定的 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 【答案】C 【详解】AB．由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，故AB错误； C．根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，故C正确； D．手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，故D错误。故选C。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$