高考物理選修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 互感和自感、渦流

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．(2014 深圳南山期末)如圖，A、B是相同的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈。下面說(shuō)法正確的是(　　) A．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A、B燈同時(shí)亮，且達(dá)到正常 B．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，B燈比A燈先亮，最后一樣亮 C．閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈比B燈先亮，最后一樣亮 D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，A燈與B燈同時(shí)慢慢熄滅 2．如圖所示，電阻R1=3Ω，R2=6Ω，線圈的直流電阻不計(jì)。電源電動(dòng)勢(shì)E=5 V、內(nèi)阻r=1Ω，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合。則（ ） A．?dāng)嚅_(kāi)S前，電容器帶電荷量為零 B．?dāng)嚅_(kāi)S前，電容器電壓為 C．?dāng)嚅_(kāi)S的瞬間，

2、電容器a板上帶正電 D．?dāng)嚅_(kāi)S的瞬間，電容器b板上帶正電 3．在彩色電視機(jī)的電源輸入端裝有電源濾波器，其電路圖如圖所示，主要元件是兩個(gè)電感線圈L1、L2（它們的自感系數(shù)很大），F(xiàn)是保險(xiǎn)絲，R是壓敏電阻（正常情況下阻值很大，但電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，阻值會(huì)迅速變小，可以保護(hù)與其并聯(lián)的元件），C1、C2是電容器，S為電視機(jī)開(kāi)關(guān)。某一次用戶沒(méi)有先關(guān)電視（沒(méi)斷開(kāi)S）就拔去電源插頭，結(jié)果燒壞了圖中電路元件，則可能被燒壞的元件是（ ） A．C2 B．Cl C．L1或L2 D．F 4．在日光燈電路中接有啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器和日光燈管，下列說(shuō)法中

3、正確的是（ ） A．日光燈點(diǎn)亮后，鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器都不起作用 B．鎮(zhèn)流器在點(diǎn)亮燈管時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，點(diǎn)燃后起降壓限流作用 C．日光燈點(diǎn)亮后，啟動(dòng)器不再起作用，可以將啟動(dòng)器去掉 D．日光燈點(diǎn)亮后，使鎮(zhèn)流器短路，目光燈仍能正常發(fā)光，并能降低對(duì)電能的消耗 5．如圖所示電路，L是自感系數(shù)較大的線圈，在滑動(dòng)變阻器的滑片P從A端迅速滑向B端的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)AB中點(diǎn)C時(shí)通過(guò)線圈的電流為I1；P從B端迅速滑向A端的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)通過(guò)線圈的電流為I2；P固定在C點(diǎn)不動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)通過(guò)線圈的電流為I0，則（ ） A．I1=I2=I0 B．I1

4、＞I0＞I2 C．I1=I2＞I0 D．I1＜I0＜I2 6．如圖所示，電路原來(lái)接通，在t1時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則通過(guò)電阻R1的電流i隨時(shí)間變化的圖象可能是下圖中的（ ） 7．磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是（ ） A．防止渦流 B．利用渦流 C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 8．如圖所示，金屬球（銅球）下端有通電的線圈，今把小球拉離平衡位置后釋放，此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況是（不計(jì)空氣阻力）（ ） A．做等幅振動(dòng) B．做阻尼振動(dòng) C．振幅不斷增大 D

5、．無(wú)法判定 9．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定的初速度通過(guò)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則從球開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)過(guò)程中（磁場(chǎng)寬度大于金屬球的直徑），小球（ ） A．整個(gè)過(guò)程勻速運(yùn)動(dòng) B．進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過(guò)程做加速運(yùn)動(dòng) C．整個(gè)過(guò)程都做勻減速運(yùn)動(dòng) D．穿出時(shí)的速度一定小于初速度 10．如圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（ ） A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線上 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn)

6、 D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 二、填空題 11．如圖所示的電路，L為自感線圈，R是一燈泡，當(dāng)S閉合的瞬間，通過(guò)燈泡的電流方向是________。當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，通過(guò)燈泡的電流方向是________。 12．如圖所示的電路，開(kāi)關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則通過(guò)電阻R1中的電流I1隨時(shí)間變化的圖線可能是下圖中的（ ） 　　 　　13．（2015 姜堰市模擬）如圖所示的電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，小燈泡將_______（選填“逐漸”或“立刻”）變亮。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，小燈泡將（選填“逐漸”或“立刻”）_____熄滅。 　　　　　

7、　　　　　　　　　　　　 三、解答題 14．如圖所示，一狹長(zhǎng)的銅片能繞0點(diǎn)在紙平面內(nèi)擺動(dòng)，有界的磁場(chǎng)其方向垂直紙面向里，銅片在擺動(dòng)時(shí)受到較強(qiáng)的阻尼作用，很快就停止擺動(dòng)。如果在銅片上開(kāi)幾個(gè)長(zhǎng)縫，銅片可以在磁場(chǎng)中擺動(dòng)較多的次數(shù)后才停止擺動(dòng)，這是為什么？ 15．如圖所示，把蹄形磁鐵的兩極靠近一個(gè)金屬圓盤（不接觸），當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？說(shuō)明理由。 16．（2015 臺(tái)州校級(jí)月考）如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R的金屬小圓環(huán)（半徑很小），用一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，離O點(diǎn)下方處有一寬度為的垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁

8、場(chǎng)區(qū)域，現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點(diǎn)O等高位置A處由靜止釋放，下擺中金屬環(huán)所在平面始終垂直磁場(chǎng)，則金屬環(huán)在整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生多少焦耳熱？ 17．磁懸浮列車的原理如圖所示，在水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2，導(dǎo)軌上有金屬框abcd，當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2同時(shí)以速度v沿直線向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)沿直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。設(shè)直導(dǎo)軌間距為=0.4m，B1=B2=1 T，磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)速度v=5 m／s，金屬框的電阻R=2Ω。試回答下列問(wèn)題： （1）金屬框?yàn)槭裁磿?huì)運(yùn)動(dòng)?若金屬框不受阻力，將如何運(yùn)動(dòng)？ （2）當(dāng)金屬框始終受到f=1 N的阻力時(shí)，金屬框的最大速度

9、是多少？ （3）當(dāng)金屬框始終受到f=1 N的阻力時(shí)，要使金屬框維持最大速度，每秒鐘需消耗多少能量？這些能量是誰(shuí)提供的？ 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】BD 【解析】由于自感的作用，閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，B燈比A燈先亮，最后一樣亮，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤B正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，A燈與B燈同時(shí)慢慢熄滅，選項(xiàng)D正確。 2．【答案】AC 【解析】本題是一道電感線圈和電容器相結(jié)合的綜合題，既考查了斷電自感現(xiàn)象，又考查了電容器的充、放電問(wèn)題。注意到電感線圈的直流電阻不計(jì)，說(shuō)明當(dāng)流過(guò)電感線圈的電流不變時(shí)，可以把它當(dāng)作導(dǎo)線；S斷開(kāi)的瞬間，電感線圈又相當(dāng)于電源向

10、外供電。電容器a、b兩極的電壓決定了它們的帶電情況。斷開(kāi)S前，電路穩(wěn)定，L相當(dāng)于無(wú)電阻的導(dǎo)線，則Uab=0，從而電容器的帶電荷量為零，A項(xiàng)正確。斷開(kāi)S的瞬間，由于L的自感作用，L中仍然存在著一個(gè)自右向左的電流。L與C構(gòu)成了回路，則L中的電流要向C充電，使a極板帶正電，b極板帶負(fù)電，故C項(xiàng)正確。 3．【答案】AC 【解析】沒(méi)關(guān)電視先拔電源插頭時(shí)，L1、L2中會(huì)產(chǎn)生很大的自感電流而可能燒壞自身和C2，C1因有R的保護(hù)不 會(huì)被燒壞，故選A、C。 4．【答案】BC 【解析】日光燈工作時(shí)都要經(jīng)過(guò)預(yù)熱、啟動(dòng)和正常工作三個(gè)不同的階段，它們的工作電流通路如圖所示。

11、 在啟動(dòng)階段鎮(zhèn)流器與啟動(dòng)器配合產(chǎn)生瞬間高壓。工作后，電流由鎮(zhèn)流器經(jīng)燈管，不再流過(guò)啟動(dòng)器，故日光燈啟動(dòng)后啟動(dòng)器不再工作，而鎮(zhèn)流器還要起降壓限流作用，不能去掉，故選B、C。 5．【答案】D 【解析】當(dāng)滑動(dòng)片從A端迅速滑向B端時(shí)，總電阻減小，總電流增大，L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙增大，故I1比P穩(wěn)定在C點(diǎn)時(shí)的電流I0??；當(dāng)P從B端迅速滑向A端時(shí)總電流減小，L自感電動(dòng)勢(shì)阻礙減小，自感電流方向與原電流方向相同，故I2大于P穩(wěn)定在C點(diǎn)時(shí)的電流I0，故D正確。 6．【答案】D 【解析】S斷開(kāi)瞬間，由于三的自感作用阻礙其原有電流的變化，在S斷開(kāi)后，L與R1、R2構(gòu)成的回路中的電流由原來(lái)L上的電流逐漸

12、減小到零。對(duì)于R1來(lái)說(shuō)，在S斷開(kāi)瞬間，其電流方向發(fā)生改變，故A、B、C都不正確。 7．【答案】BC 【解析】本題考查渦流現(xiàn)象的作用。線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)。所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起渦流阻尼的作用。 8．【答案】B 【解析】小球在通電線圈磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，小球中產(chǎn)生渦流，所以小球要受到安培力作用阻礙它的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使它做阻尼振動(dòng)。 9．【答案】D 【解析】小球在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)有渦流產(chǎn)生，要受到阻力。 10．【答案】B 【解析】本題考查了電磁阻尼現(xiàn)象和能量轉(zhuǎn)化情況。

13、銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)環(huán)的磁通量發(fā)生變化，環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，將損耗一定的機(jī)械能，所以A點(diǎn)高于B點(diǎn)。 二、填空題 11．【答案】A→R→B B→R→A 　 12．【答案】D 　　【解析】開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)通過(guò)R1的電流立刻變?yōu)榱?，但是由于自感的作用，通過(guò)線圈L的電流不能立刻為零，保持原來(lái)的方向?qū)1供電，電流按指數(shù)規(guī)律減小，所以R1中的電流由正方向變成反向減小，選項(xiàng)D正確。 　　13．【答案】逐漸；立刻 【解析】當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，通過(guò)線圈L的電流增大，穿過(guò)線圈的磁通量增大，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大，電路的電流只能逐漸增大，A逐漸亮起來(lái)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電路斷開(kāi)，線圈

14、和燈泡不能構(gòu)成回路，故電流立即為零，故小燈泡立刻熄滅。 三、解答題 14．【答案】見(jiàn)解析 【解析】沒(méi)有開(kāi)長(zhǎng)縫的銅片在磁場(chǎng)中擺動(dòng)時(shí)，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場(chǎng)中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動(dòng)，因此銅片很快就停止擺動(dòng)。如果在銅片上開(kāi)有多條長(zhǎng)縫，就可以把渦流限制在縫與縫之間的各部分銅片上，較大地削弱了渦流，阻力隨之減小，所以銅片可以擺動(dòng)多次后才停止擺動(dòng)。 15．【答案】見(jiàn)解析 【解析】當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于金屬圓盤向反方向做切割磁線的轉(zhuǎn)動(dòng)，在金屬圓盤里形成渦流。根據(jù)楞次定律可知，金屬圓盤中的渦流受到的磁場(chǎng)力的作用是阻礙圓盤和蹄形磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以圓盤隨磁鐵一起轉(zhuǎn)動(dòng)，但圓

15、盤的轉(zhuǎn)速要小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。 16．【答案】 【解析】金屬環(huán)穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬環(huán)中產(chǎn)生焦耳熱，環(huán)的機(jī)械能減少，當(dāng)環(huán)在磁場(chǎng)下方擺動(dòng)，不再進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，擺動(dòng)穩(wěn)定，金屬環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱等于環(huán)減少的機(jī)械能，由能量守恒定律，得 17．【答案】（1）見(jiàn)解析 （2）vm=1.875 m／s （3）P=5 W，即每秒鐘消耗5 J的能量，這些能量是由磁場(chǎng)提供的 【解析】（1）因?yàn)榇艌?chǎng)B1、B2向右運(yùn)動(dòng)，金屬框相對(duì)于磁場(chǎng)向左運(yùn)動(dòng)，于是金屬框ad、bc兩邊切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)線框在實(shí)線位置時(shí)，由右手定則知產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，受到向右的安培力作用，所以?/p>

16、屬框跟隨勻強(qiáng)磁場(chǎng)向右運(yùn)動(dòng)。如果線框是處于虛線位置，則產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，由左手定則知，所受安培力方向仍然是水平向右。故只要兩者處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，線框始終受到向右的安培力作用。線框開(kāi)始處于靜止?fàn)顟B(tài)（對(duì)地），受安培力作用后，向右做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度增大到5 m／s時(shí)，金屬框相對(duì)磁場(chǎng)靜止，做勻速運(yùn)動(dòng)。（2）當(dāng)金屬框始終受到f=1 N的阻力時(shí)，達(dá)最大速度時(shí)受力平衡，，式中，，v－vm為磁場(chǎng)速度和線框最大速度之差，即相對(duì)速度，所以。（3）消耗的能量由兩部分組成，一是轉(zhuǎn)化為線框的內(nèi)能，二是克服阻力做功，所以消耗能量的功率為，式中，，所以P=[(1.25)2×2+1×1.875] W=5 W，這些能量是由磁場(chǎng)提供的。