高考物理選修知識點鞏固練習 互感和自感、渦流

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1、 【鞏固練習】 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。下面說法正確的是(　　) A．閉合開關(guān)S時，A、B燈同時亮，且達到正常 B．閉合開關(guān)S時，B燈比A燈先亮，最后一樣亮 C．閉合開關(guān)S時，A燈比B燈先亮，最后一樣亮 D．斷開開關(guān)S時，A燈與B燈同時慢慢熄滅 2．如圖所示，電阻R1=3Ω，R2=6Ω，線圈的直流電阻不計。電源電動勢E=5 V、內(nèi)阻r=1Ω，開始時開關(guān)S閉合。則（ ） A．斷開S前，電容器帶電荷量為零 B．斷開S前，電容器電壓為 C．斷開S的瞬間，

2、電容器a板上帶正電 D．斷開S的瞬間，電容器b板上帶正電 3．在彩色電視機的電源輸入端裝有電源濾波器，其電路圖如圖所示，主要元件是兩個電感線圈L1、L2（它們的自感系數(shù)很大），F(xiàn)是保險絲，R是壓敏電阻（正常情況下阻值很大，但電壓超過設(shè)定值時，阻值會迅速變小，可以保護與其并聯(lián)的元件），C1、C2是電容器，S為電視機開關(guān)。某一次用戶沒有先關(guān)電視（沒斷開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器、鎮(zhèn)流器和日光燈管，下列說法中

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

4、＞I0＞I2 C．I1=I2＞I0 D．I1＜I0＜I2 6．如圖所示，電路原來接通，在t1時刻突然斷開開關(guān)S，則通過電阻R1的電流i隨時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)于小球的運動情況是（不計空氣阻力）（ ） A．做等幅振動 B．做阻尼振動 C．振幅不斷增大 D

5、．無法判定 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有界勻強磁場，則從球開始進入磁場到完全穿出磁場過程中（磁場寬度大于金屬球的直徑），小球（ ） A．整個過程勻速運動 B．進入磁場過程中球做減速運動，穿出過程做加速運動 C．整個過程都做勻減速運動 D．穿出時的速度一定小于初速度 10．如圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放，向右擺至最高點B，不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（ ） A．A、B兩點在同一水平線上 B．A點高于B點 C．A點低于B點

6、 D．銅環(huán)將做等幅擺動 二、填空題 11．如圖所示的電路，L為自感線圈，R是一燈泡，當S閉合的瞬間，通過燈泡的電流方向是________。當S斷開的瞬間，通過燈泡的電流方向是________。 12．如圖所示的電路，開關(guān)原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時刻突然斷開開關(guān)S，則通過電阻R1中的電流I1隨時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，當開關(guān)閉合時，小燈泡將_______（選填“逐漸”或“立刻”）變亮。當開關(guān)斷開時，小燈泡將（選填“逐漸”或“立刻”）_____熄滅。 　　　　　

7、　　　　　　　　　　　　 三、解答題 14．如圖所示，一狹長的銅片能繞0點在紙平面內(nèi)擺動，有界的磁場其方向垂直紙面向里，銅片在擺動時受到較強的阻尼作用，很快就停止擺動。如果在銅片上開幾個長縫，銅片可以在磁場中擺動較多的次數(shù)后才停止擺動，這是為什么？ 15．如圖所示，把蹄形磁鐵的兩極靠近一個金屬圓盤（不接觸），當磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動時，圓盤會轉(zhuǎn)動嗎？說明理由。 16．（2015 臺州校級月考）如圖所示，一個質(zhì)量為m、電阻為R的金屬小圓環(huán)（半徑很小），用一根長為L的絕緣細繩懸掛于O點，離O點下方處有一寬度為的垂直紙面向里的勻強磁

8、場區(qū)域，現(xiàn)使圓環(huán)從與懸點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，則金屬環(huán)在整個過程中產(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，兩根平行直導軌間有豎直方向且等距離的勻強磁場B1和B2，導軌上有金屬框abcd，當勻強磁場B1和B2同時以速度v沿直線向右運動時，金屬框也會沿直導軌運動。設(shè)直導軌間距為=0.4m，B1=B2=1 T，磁場運動速度v=5 m／s，金屬框的電阻R=2Ω。試回答下列問題： （1）金屬框為什么會運動?若金屬框不受阻力，將如何運動？ （2）當金屬框始終受到f=1 N的阻力時，金屬框的最大速度

9、是多少？ （3）當金屬框始終受到f=1 N的阻力時，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，閉合開關(guān)S時，B燈比A燈先亮，最后一樣亮，選項A、C錯誤B正確；斷開開關(guān)S時，L中產(chǎn)生自感電動勢，A燈與B燈同時慢慢熄滅，選項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、放電問題。注意到電感線圈的直流電阻不計，說明當流過電感線圈的電流不變時，可以把它當作導線；S斷開的瞬間，電感線圈又相當于電源向

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S前，電路穩(wěn)定，L相當于無電阻的導線，則Uab=0，從而電容器的帶電荷量為零，A項正確。斷開S的瞬間，由于L的自感作用，L中仍然存在著一個自右向左的電流。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極板帶負電，故C項正確。 3．【答案】AC 【解析】沒關(guān)電視先拔電源插頭時，L1、L2中會產(chǎn)生很大的自感電流而可能燒壞自身和C2，C1因有R的保護不 會被燒壞，故選A、C。 4．【答案】BC 【解析】日光燈工作時都要經(jīng)過預熱、啟動和正常工作三個不同的階段，它們的工作電流通路如圖所示。

11、 在啟動階段鎮(zhèn)流器與啟動器配合產(chǎn)生瞬間高壓。工作后，電流由鎮(zhèn)流器經(jīng)燈管，不再流過啟動器，故日光燈啟動后啟動器不再工作，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】當滑動片從A端迅速滑向B端時，總電阻減小，總電流增大，L產(chǎn)生自感電動勢阻礙增大，故I1比P穩(wěn)定在C點時的電流I0??；當P從B端迅速滑向A端時總電流減小，L自感電動勢阻礙減小，自感電流方向與原電流方向相同，故I2大于P穩(wěn)定在C點時的電流I0，故D正確。 6．【答案】D 【解析】S斷開瞬間，由于三的自感作用阻礙其原有電流的變化，在S斷開后，L與R1、R2構(gòu)成的回路中的電流由原來L上的電流逐漸

12、減小到零。對于R1來說，在S斷開瞬間，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，鋁框隨之轉(zhuǎn)動，并切割磁感線產(chǎn)生感應電流，就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來。所以，這樣做的目的是利用渦流來起渦流阻尼的作用。 8．【答案】B 【解析】小球在通電線圈磁場中運動，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運動而使它做阻尼振動。 9．【答案】D 【解析】小球在磁場中運動有渦流產(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)在進入和穿出磁場的過程中，穿過環(huán)的磁通量發(fā)生變化，環(huán)中有感應電流產(chǎn)生，將損耗一定的機械能，所以A點高于B點。 二、填空題 11．【答案】A→R→B B→R→A 　 12．【答案】D 　　【解析】開關(guān)斷開時通過R1的電流立刻變?yōu)榱?，但是由于自感的作用，通過線圈L的電流不能立刻為零，保持原來的方向?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D正確。 　　13．【答案】逐漸；立刻 【解析】當開關(guān)閉合時，通過線圈L的電流增大，穿過線圈的磁通量增大，線圈產(chǎn)生的感應電動勢阻礙電流的增大，電路的電流只能逐漸增大，A逐漸亮起來。當開關(guān)斷開時，電路斷開，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】見解析 【解析】沒有開長縫的銅片在磁場中擺動時，銅片內(nèi)將產(chǎn)生較大的渦流，渦流在磁場中所受的安培力總是阻礙銅片的擺動，因此銅片很快就停止擺動。如果在銅片上開有多條長縫，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，所以銅片可以擺動多次后才停止擺動。 15．【答案】見解析 【解析】當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，相當于金屬圓盤向反方向做切割磁線的轉(zhuǎn)動，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力的作用是阻礙圓盤和蹄形磁鐵之間的相對運動，所以圓盤隨磁鐵一起轉(zhuǎn)動，但圓

15、盤的轉(zhuǎn)速要小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，兩者轉(zhuǎn)動方向相同。 16．【答案】 【解析】金屬環(huán)穿過磁場的過程中，產(chǎn)生感應電流，金屬環(huán)中產(chǎn)生焦耳熱，環(huán)的機械能減少，當環(huán)在磁場下方擺動，不再進入磁場時，擺動穩(wěn)定，金屬環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱等于環(huán)減少的機械能，由能量守恒定律，得 17．【答案】（1）見解析 （2）vm=1.875 m／s （3）P=5 W，即每秒鐘消耗5 J的能量，這些能量是由磁場提供的 【解析】（1）因為磁場B1、B2向右運動，金屬框相對于磁場向左運動，于是金屬框ad、bc兩邊切割磁感線產(chǎn)生感應電流，當線框在實線位置時，由右手定則知產(chǎn)生逆時針方向的電流，受到向右的安培力作用，所以金

16、屬框跟隨勻強磁場向右運動。如果線框是處于虛線位置，則產(chǎn)生順時針方向的感應電流，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運動狀態(tài)，線框始終受到向右的安培力作用。線框開始處于靜止狀態(tài)（對地），受安培力作用后，向右做加速運動，當速度增大到5 m／s時，金屬框相對磁場靜止，做勻速運動。（2）當金屬框始終受到f=1 N的阻力時，達最大速度時受力平衡，，式中，，v－vm為磁場速度和線框最大速度之差，即相對速度，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，這些能量是由磁場提供的。