高二物理教案-随堂练习 互感和自感、涡流.doc

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1、【巩固练习】一、选择题1(2014 深圳南山期末)如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是()A闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常B闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮C闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮D断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭2如图所示，电阻R1=3，R2=6，线圈的直流电阻不计。电源电动势E=5 V、内阻r=1，开始时开关S闭合。则（ ） A断开S前，电容器带电荷量为零 B断开S前，电容器电压为 C断开S的瞬间，电容器a板上带正电 D断开S的瞬间，电容器b板上带正电3在彩色电视机的电源输入端装有电源滤波器，其电路图如

2、图所示，主要元件是两个电感线圈L1、L2（它们的自感系数很大），F是保险丝，R是压敏电阻（正常情况下阻值很大，但电压超过设定值时，阻值会迅速变小，可以保护与其并联的元件），C1、C2是电容器，S为电视机开关。某一次用户没有先关电视（没断开S）就拔去电源插头，结果烧坏了图中电路元件，则可能被烧坏的元件是（ ） AC2 BCl CL1或L2 DF4在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是（ ） A日光灯点亮后，镇流器、启动器都不起作用 B镇流器在点亮灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用 C日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉 D日光灯点亮后，使镇流器短路，目光

3、灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗5如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则（ ） AI1=I2=I0 BI1I0I2 CI1=I2I0 DI1I0I26如图所示，电路原来接通，在t1时刻突然断开开关S，则通过电阻R1的电流i随时间变化的图象可能是下图中的（ ） 7磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（ ） A防止涡流 B利用涡流 C起电磁阻尼的作用 D起电磁驱动的作

4、用8如图所示，金属球（铜球）下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是（不计空气阻力）（ ）A做等幅振动 B做阻尼振动C振幅不断增大 D无法判定9如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中（磁场宽度大于金属球的直径），小球（ ） A整个过程匀速运动 B进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动 C整个过程都做匀减速运动 D穿出时的速度一定小于初速度10如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ） AA、B

5、两点在同一水平线上 BA点高于B点 CA点低于B点 D铜环将做等幅摆动二、填空题11如图所示的电路，L为自感线圈，R是一灯泡，当S闭合的瞬间，通过灯泡的电流方向是_。当S断开的瞬间，通过灯泡的电流方向是_。12如图所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的（ ）13（2015 姜堰市模拟）如图所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将_（选填“逐渐”或“立刻”）变亮。当开关断开时，小灯泡将（选填“逐渐”或“立刻”）_熄灭。三、解答题14如图所示，一狭长的铜片能绕0点在纸平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆

6、动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动。如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？ 15如图所示，把蹄形磁铁的两极靠近一个金属圆盘（不接触），当磁铁绕轴转动时，圆盘会转动吗？说明理由。 16（2015 台州校级月考）如图所示，一个质量为m、电阻为R的金属小圆环（半径很小），用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方处有一宽度为的垂直纸面向里的匀强磁场区域，现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放，下摆中金属环所在平面始终垂直磁场，则金属环在整个过程中产生多少焦耳热？17磁悬浮列车的原理如图所示，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等距离的匀强磁场B1

7、和B2，导轨上有金属框abcd，当匀强磁场B1和B2同时以速度v沿直线向右运动时，金属框也会沿直导轨运动。设直导轨间距为=0.4m，B1=B2=1 T，磁场运动速度v=5 ms，金属框的电阻R=2。试回答下列问题： （1）金属框为什么会运动?若金属框不受阻力，将如何运动？ （2）当金属框始终受到f=1 N的阻力时，金属框的最大速度是多少？ （3）当金属框始终受到f=1 N的阻力时，要使金属框维持最大速度，每秒钟需消耗多少能量？这些能量是谁提供的？【答案与解析】一、选择题1【答案】BD【解析】由于自感的作用，闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮，选项A、C错误B正确；断开开关S时，L中产生自

8、感电动势，A灯与B灯同时慢慢熄灭，选项D正确。2【答案】AC 【解析】本题是一道电感线圈和电容器相结合的综合题，既考查了断电自感现象，又考查了电容器的充、放电问题。注意到电感线圈的直流电阻不计，说明当流过电感线圈的电流不变时，可以把它当作导线；S断开的瞬间，电感线圈又相当于电源向外供电。电容器a、b两极的电压决定了它们的带电情况。断开S前，电路稳定，L相当于无电阻的导线，则Uab=0，从而电容器的带电荷量为零，A项正确。断开S的瞬间，由于L的自感作用，L中仍然存在着一个自右向左的电流。L与C构成了回路，则L中的电流要向C充电，使a极板带正电，b极板带负电，故C项正确。3【答案】AC 【解析】没

9、关电视先拔电源插头时，L1、L2中会产生很大的自感电流而可能烧坏自身和C2，C1因有R的保护不 会被烧坏，故选A、C。4【答案】BC 【解析】日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如图所示。 在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬间高压。工作后，电流由镇流器经灯管，不再流过启动器，故日光灯启动后启动器不再工作，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C。5【答案】D 【解析】当滑动片从A端迅速滑向B端时，总电阻减小，总电流增大，L产生自感电动势阻碍增大，故I1比P稳定在C点时的电流I0小；当P从B端迅速滑向A端时总电流减小，L自感电动势阻碍减小，自感电流方

10、向与原电流方向相同，故I2大于P稳定在C点时的电流I0，故D正确。6【答案】D 【解析】S断开瞬间，由于三的自感作用阻碍其原有电流的变化，在S断开后，L与R1、R2构成的回路中的电流由原来L上的电流逐渐减小到零。对于R1来说，在S断开瞬间，其电流方向发生改变，故A、B、C都不正确。7【答案】BC 【解析】本题考查涡流现象的作用。线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流。涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来。所以，这样做的目的是利用涡流来起涡流阻尼的作用。8【答案】B 【解析】小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，所以小球要受到安培力作用阻碍

11、它的相对运动而使它做阻尼振动。9【答案】D 【解析】小球在磁场中运动有涡流产生，要受到阻力。10【答案】B 【解析】本题考查了电磁阻尼现象和能量转化情况。铜环在进入和穿出磁场的过程中，穿过环的磁通量发生变化，环中有感应电流产生，将损耗一定的机械能，所以A点高于B点。二、填空题11【答案】ARB BRA 12【答案】D【解析】开关断开时通过R1的电流立刻变为零，但是由于自感的作用，通过线圈L的电流不能立刻为零，保持原来的方向对R1供电，电流按指数规律减小，所以R1中的电流由正方向变成反向减小，选项D正确。13【答案】逐渐；立刻【解析】当开关闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，线圈

12、产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来。当开关断开时，电路断开，线圈和灯泡不能构成回路，故电流立即为零，故小灯泡立刻熄灭。三、解答题14【答案】见解析【解析】没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动。如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动多次后才停止摆动。15【答案】见解析【解析】当蹄形磁铁转动时，相当于金属圆盘向反方向做切割磁线的转动，在金属圆盘里形成涡流。根据楞次定律可知，金属圆盘中的涡流受到的磁场力

13、的作用是阻碍圆盘和蹄形磁铁之间的相对运动，所以圆盘随磁铁一起转动，但圆盘的转速要小于磁铁的转速，两者转动方向相同。16【答案】【解析】金属环穿过磁场的过程中，产生感应电流，金属环中产生焦耳热，环的机械能减少，当环在磁场下方摆动，不再进入磁场时，摆动稳定，金属环中产生的焦耳热等于环减少的机械能，由能量守恒定律，得17【答案】（1）见解析 （2）vm=1.875 ms （3）P=5 W，即每秒钟消耗5 J的能量，这些能量是由磁场提供的 【解析】（1）因为磁场B1、B2向右运动，金属框相对于磁场向左运动，于是金属框ad、bc两边切割磁感线产生感应电流，当线框在实线位置时，由右手定则知产生逆时针方向的

14、电流，受到向右的安培力作用，所以金属框跟随匀强磁场向右运动。如果线框是处于虚线位置，则产生顺时针方向的感应电流，由左手定则知，所受安培力方向仍然是水平向右。故只要两者处于相对运动状态，线框始终受到向右的安培力作用。线框开始处于静止状态（对地），受安培力作用后，向右做加速运动，当速度增大到5 ms时，金属框相对磁场静止，做匀速运动。（2）当金属框始终受到f=1 N的阻力时，达最大速度时受力平衡，式中，vvm为磁场速度和线框最大速度之差，即相对速度，所以。（3）消耗的能量由两部分组成，一是转化为线框的内能，二是克服阻力做功，所以消耗能量的功率为，式中，所以P=(1.25)22+11.875 W=5 W，这些能量是由磁场提供的。