10 课时精练(九) 自感现象与涡流-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版2019）

课时精练(九)　自感现象与涡流 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．关于自感现象，下列说法中正确的是(　　) A．自感现象是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象 B．自感电动势总是阻止原电流的变化 C．自感电动势的方向总是与原电流的方向相反 D．自感电动势的方向总是与原电流的方向相同 A　[自感现象的定义是：线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，产生的自感电动势总是“阻碍”原电流的变化，故A正确，B错误。根据楞次定律，当原电流增大时，感应电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电动势与原电流方向相同，故C、D错误。] 2.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图所示为高频感应炉的示意图。冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是(　　) A．利用线圈中电流产生的焦耳热 B．利用红外线 C．利用交变电流的磁场在冶炼锅内金属中产生的涡流 D．利用交变电流的交变磁场所激发的电磁场 C　[线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在金属中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多。故C正确，A、B、D错误。] 3.(多选)(2022·辽宁营口高二期末)金属探测器是用来探测金属的仪器，如图所示，关于其工作原理，下列说法中正确的是(　　) A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 AC　[金属探测器利用涡流探测金属物品的原理是：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会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，故A、C正确，B、D错误。] 4.如图所示，金属球用绝缘细线挂于O点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程经过水平匀强磁场区域，虚线为该磁场的竖直边界，已知磁场区域的宽度大于金属球的直径。若不计空气阻力，则(　　) A．金属球在摆动过程中始终产生涡流 B．金属球在摆动过程中，机械能始终守恒 C．金属球在磁场区域中摆动时，机械能守恒 D．金属球最终将静止在竖直方向上 C　[只有当金属球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生涡流，故A错误；当金属球进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生涡流，机械能向电能转化，所以机械能不守恒，故B错误；整个金属球进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生涡流，机械能守恒，故C正确；在金属球不断经过磁场，机械能不断损耗过程中金属球越摆越低，最后整个金属球只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化(一直是最大值)，所以机械能守恒，即金属球最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不静止在竖直方向上，故D错误。] 5.如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0＝，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是(　　) A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零 B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0 D　[S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错误；最后达到稳定时，电路中总电流为I＝＝2I0，故D正确。] 6.(2022·山东莱西高二期末)如图所示的电路中，a、b为两盏完全相同的灯，L是自感线圈，线圈的直流电阻值跟灯的电阻值相等。则下列说法正确的是(　　) A．合上开关后，a、b两灯同时亮起来，最后一样亮 B．合上开关后，a灯先亮起来，b灯后亮 C．断开开关后，b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象 D．断开开关后，a灯马上熄灭，b灯先闪亮一下，然后逐渐熄灭 C　[合上开关后，由于L的自感作用，流过L的电流逐渐增大，则a、b两灯同时发光，a灯逐渐变亮，由于L上有电阻，b灯逐渐变暗，但不熄灭，故A、B错误；断开开关后，a灯马上熄灭，L与b灯在同一回路中，由题意可知断电前通过L和b灯的电流相等，所以b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象，故C正确，D错误。] [能力提升] 7.(多选)(全国卷Ⅰ高考题)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是(　　) A．圆盘上产生了感应电动势 B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 AB　[当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，圆盘的半径切割磁感线产生感应电动势，选项A正确；圆盘内的涡电流产生的磁场对磁针施加磁场力作用，导致磁针转动，选项B正确；在圆盘中心正上方悬挂小磁针，分析知在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量不变，选项C错误；电流是自由电荷定向移动形成的，圆盘呈电中性，本身没有多余的电荷，因此圆盘中的自由电子随圆盘一起转动不会形成电流，选项D错误。] 8.(多选)如图安检门的门框内有线圈，线圈中通有变化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，以下关于安检门的说法正确的是(　　) A．安检门能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的金属刀具 C．安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应 D．如果门框内的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作 BC　[安检门的工作原理：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生涡流，而金属物品中涡流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而使金属物品被探测到。安检门不能检查出毒贩携带的毒品，能检查出旅客携带的金属刀具，故A错误，B正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，也利用了电流的磁效应，故C正确；根据安检门的工作原理可知，如果门框的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，故D错误。] 9.某光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其一部分处在一个沿水平方向的匀强磁场中，直线y＝a是磁场的上边界(如图中的虚线所示)，一个小金属块(可视为质点)从抛物线上y＝b(b>a)处以初速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热的总量是(　　) A．mgb　　　　　　　　 B．mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 D　[金属块在进入磁场和离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块中产生涡流，进而产生焦耳热。最后，金属块在直线y＝a以下的曲面上做往复运动。减少的机械能为mg(b－a)＋mv2，这些机械能最终完全转化为内能，故选项D正确。] 10．如图所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流。已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。求： (1)线圈的直流电阻RL是多少？ (2)开关断开时，该同学观察到什么现象？ (3)计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势。 解析：　(1)由图像可知S闭合稳定时IL＝1.5 A RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω。 (2)此时小灯泡电流I1＝＝ A＝1 A S断开后，L、R、R1组成临时回路 电流由1.5 A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭。 (3)自感电动势EL＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V。 答案：　(1)2 Ω　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　(3)15 V 学科网（北京）股份有限公司 $$