专题32自感和涡流(含解析)【备考2022】高考物理 一轮复习

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专题32自感和涡流(含解析)【备考2022】高考物理 一轮复习

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专题32自感和涡流
试卷副标题
考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
一、多选题
1.电和磁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.图中若该元件用金属材料制作,则通入图示的电流时,上表面电势比下表面电势低
B.图示,闭合开关,用外力顺时针(从左边看)转动铜盘,电路中会产生感应电流,通过R的电流自上而下
C.图中如果线圈B不闭合,开关S断开时将不会产生延时效果
D.图中给电磁炉接通恒定电流,可以在锅底产生涡流,给锅中食物加热
【答案】AC
【详解】
A.图中若该元件用金属材料制作,导电粒子为电子,根据左手定则可知,电子向上偏转,上表面电势比下表面电势低,故A正确;
B.图示,闭合开关,用外力顺时针(从左边看)转动铜盘,电路中会产生感应电流,根据右手定则可以判断,通过R的电流自下而上,故B错误;
C.图中如果线圈B不闭合,开关S断开时B中不会产生感应电流,将不会产生延时效果,故C正确;
D.图中给电磁炉接通恒定电流,不会产生变化的磁场,不会产生涡流,故D错误。
故选AC。
2.如图所示,灯A、B完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略,则(  )
A.S闭合的瞬间,A、B同时发光,接着A变暗,B更亮,最后A熄灭
B.S闭合瞬间,A不亮,B立即亮
C.S闭合瞬间,A、B都不立即亮
D.稳定后再断开S的瞬间,B熄灭,A闪亮一下再熄灭
【答案】AD
【详解】
ABC.S接通的瞬间,L所在支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流非常小,即干路中的电流几乎全部流过A,所以A、B会同时亮。又由于L中电流逐渐稳定,感应电动势逐渐消失,线圈的电阻可忽略,对A起到“短路”作用,因此A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流知识可知,B会比以前更亮,故A正确,BC错误;
D.稳定后S断开瞬间,由于线圈的电流较大,L与A组成回路,A要闪亮一下再熄灭,B立即熄灭,故D正确。
故选AD。
3.如图所示的电路中有L1和L2两个完全相同的灯泡,线圈L的电阻忽略不计。下列说法中正确的是(  )
A.闭合S时,L2先亮,L1后亮,最后一样亮
B.断开S时,L2立刻熄灭,L1过一会儿熄灭
C.闭合、断开S过程中L1中的电流始终从b到a
D.闭合、断开S过程中L2中的电流始终从d到c
【答案】AC
【详解】
A.闭合S瞬间,电流变大,L2先亮,但电感线圈产生与原电流方向相反的自感电流阻碍原电流的增大,故灯泡L1逐渐亮起来,最后一样亮,故A正确;
B.断开S瞬间,线圈产生与原电流方向相同的自感电流阻碍原电流的减小,两灯都逐渐熄灭,故B错误;
C.闭合S过程中L1中的电流从b到a;断开S过程中L1中的电流从b到a,故C正确;
D.闭合S过程中L2中的电流从d到c;断开S过程中L2中的电流从c到d,故D错误。
故选AC。
4.如图所示,将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上,一端接上电池(电池另一极与锉刀接触),手持导线的另一端,在锉刀上来回划动,由于锉刀表面凹凸不平,就会产生电火花。则下列说法中正确的是(  )
A.产生电火花的回路只由导线与电池组成
B.若导线端向两个方向划动都能产生电火花
C.锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D.自感电动势的方向无关与导线端划动的方向
【答案】BD
【详解】
A.由图可知,产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成,故A错误;
B.手执导线的另一端,在锉刀上来回划动时产生的电火花,是由于电路时通时断,在回路中产生自感电动势产生的,与导线运动的方向无关,即导线端向两个方向划动都能产生电火花,选项B正确;
C.产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成,如果锉刀是绝缘体,则实验不能完成,故C错误;
D.自感电动势的方向与导线端划动的方向无关,故D正确。
故选BD。
5.如图所示的电路中,和是完全相同的灯泡,线圈的直流电阻可以忽略,下列说法中正确的是(

A.闭合电键接通电路时,始终比亮
B.闭合电键接通电路时,先亮,后亮,最后一样亮
C.断开电键切断电路时,和都要过一会儿才熄灭
D.断开电键切断电路时,先熄灭,过一会儿才熄灭
【答案】BC
【详解】
AB.闭合电键接通电路时,线圈阻碍电流增加,先亮,后亮,最后一样亮;故A错误,B正确;
CD.断开电键切断电路时,线圈阻碍电流变小,使和中都有相同的电流逐渐减小,故两个灯都要过一会儿才熄灭,故D错误,C正确。
故选BC。
6.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(直流电阻可忽略不计)。则(  )
A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭
C.电路接通稳定后,BC灯亮度相同,A灯熄灭
D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭
【答案】AC
【详解】
A.S闭合时,L由于自感作用会阻碍电流通过,电流流过A灯,A灯立即亮,然后逐渐熄灭,故A正确;
B.S闭合时,B灯先不太亮,然后亮,并不会熄灭,故B错误;
C.电路接通稳定后,A灯被短路,A灯不亮,BC灯亮度相同,故C正确,
D.电路接通稳定后,S断开时,L由于自感作用会阻碍电流减小,ABC灯逐渐熄灭,故D错误。
故选AC。
7.图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,和为电感线圈。实验时,断开开关瞬间,灯突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关,灯逐渐变亮,而另一个相同的灯立即变亮,最终与的亮度相同。下列说法正确的是(  )
A.图1中,的电阻大于的电阻
B.图1中,闪亮时,流过的电流方向向左
C.图2中,变阻器与的电阻值相同
D.图2中,闭合瞬间,中电流与变阻器中电流等大
【答案】BC
【详解】
A.题图1中,稳定时通过A1的电流记为I1,通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间,A1突然闪亮,可知IL>I1,因此L1的电阻小于A1的电阻,故A错误;
B.图1中,因开始时通过L1的电流向右,则A1闪亮时,流过A1的电流方向向左,故B正确;
CD.题图2中,闭合S2时,由于自感作用,通过L2与A2的电流I2会逐渐增大,而通过R与A3的电流I3立即变大,因此电流不相等,由于最终A2与A3亮度相同,所以两支路电流I相同,根据部分电路欧姆定律,两支路电压U与电流I均相同,所以两支路电阻相同,由于A2、A3完全相同,故变阻器R与L2的电阻值相同,故C正确,D错误。
故选BC。
8.有多款智能手机支持无线充电,如图为充电原理示意图。充电板接交流电源,对充电板供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电,下列说法正确的是(  )
A.手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
B.如果图示方向的磁场在变强,受电线圈中c点的电势低于d点的电势
C.在送电线圈电压不变的情况下,增加送电线圈匝数可以提高受电线圈的电压
D.受电线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
【答案】BD
【详解】
A.外壳不能使用金属材料,若使用金属材料外壳也会发生电磁感应,形成回路,消耗能量,故A错误;
B.通过楞次定律结合右手螺旋法则,知电流由d流出,相当于电源正极,d点电势高于c点,故B正确;
C.在送电线圈电压不变的情况下,增加送电线圈匝数不改变送电线圈的电流和周围的磁场,不可以提高受电线圈的电压,故C错误;
D.根据电磁感应原理可知,接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同,故D正确。
故选BD。
9.电磁炉又名电磁灶,是现代厨房革命的产物,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具,完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是(  )
A.电磁炉通电线圈加恒定电流,电流越大,电磁炉加热效果越好
B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作
C.电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流,电流变化越快,电磁炉加热效果越好
D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因是这些材料的导热性能较差
【答案】BC
【详解】
A.电磁炉通电线圈加恒定电流,会产生恒定磁场,穿过锅底的磁通量不会发生变化,不能产生涡流,所以没有加热效果,故A错误;
B.电磁炉原理是磁场感应涡流加热,即通电线圈加交变流电后产生交变磁场,所以通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作,故B正确;
C.电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流,电流变化越快,穿过锅底的磁通量变化就越快,根据法拉第电磁感应定律可知,产生的感应电动势就越大,涡流就越大,从而导致单位时间内产生的热量就越多,即电磁炉加热效果越好,故C正确;
D.金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅,陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料,不会产生涡流,而不是因为导热性能较差,故D错误。
故选BC。
10.下列现象中利用的原理主要是电磁感应的有(  )
A.如图甲所示,真空冶炼炉外有线圈,线圈中通入高频交流电,炉内的金属能迅速熔化
B.如图乙所示,安检门可以检测金属物品,如携带金属刀具经过时,会触发报警
C.如图丙所示,放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体,其中心放一圆柱形电极,边缘内壁放一环形电极,通电后液体就会旋转起来
D.如图丁所示,用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘,铜盘很快静止下来
【答案】ABD
【详解】
A.真空冶炼炉外中的线圈中通有高频交流电,从而在线圈中产生很强的变化的电磁场,最终导致炉内金属产生涡流,使得金属到达很高的温度从而熔化,利用了电磁感应的原理,故A正确;
B.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品,原理是:线圈中交变电流产生的磁场,会在金属物品中产生变化的感应电流,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,即利用了电磁感应的原理来工作,故B正确;
C.放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体,其中心放一圆柱形电极,边缘内壁放一环形电极,从而使得圆柱形电极与边缘形成电流,电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动,不是利用电磁感应的原理,故C错误;
D.用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘,铜盘内部将会产生涡流,从而会很快静止下来,利用了电磁感应的原理,故D正确;
故选ABD。
11.下列现象中与事实相符的是(  )
A.甲图中,李辉用多用电表测量带铁芯的线圈的电阻。刘伟两手分别捏住待测线圈裸露的两端,当李辉将表笔与线圈两端脱离时,刘伟有被电击的感觉
B.乙图的电路中,当变阻器滑动端向右移动时,电压表的读数增大且灯泡变亮
C.丙图是洛仑兹力演示器,当同时调节两个旋纽,使励磁线圈中的电流和加速电子的电压均变大时,电子运动的轨迹半径将变大
D.丁图的装置中,金属弹簧的下端恰好与水银面接触,当接通电源时,弹簧会上下振动
【答案】AD
【详解】
A.当回路断开时电流要立即减小到零,由于线圈的自感现象会产生感应电动势,所以刘伟有被电击的感觉,故A与事实相符;
B.当变阻器滑动端向右移动时,外电阻减小,总电流变大,可知路端电压减小,所以电流表示数减小,故B不与事实相符;
C.增大励磁线圈中的电流,电流产生的磁场增强,加速电子的电压均变大时,电子的初速度增大,根据
可知电子运动的轨迹半径不一定变大,故C不与事实相符;
D.当有电流通过弹簧时,构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场,根据安培定则可知,各圈导线之间都产生了相互的吸引作用,弹簧就缩短了,当弹簧的下端离开水银后,电路断开,弹簧中没有了电流,各圈导线之间失去了相互吸引力,弹簧又恢复原长,使得弹簧下端又与水银接触,弹簧中又有了电流,开始重复上述过程,所以弹簧上下振动,故D与事实相符。
故选AD。
12.在如图所示的电路中,A、B
是相同的灯泡,L为自感系数足够大、直流电阻不计的线圈。下列说法正确的有(  )
A.闭合S瞬间,A
灯立即亮
B.闭合S瞬间,B
灯逐渐变亮
C.闭合S待电路稳定后,断开S的瞬间,A灯立即熄灭
D.闭合S待电路稳定后,断开S的瞬间,B灯逐渐熄灭
【答案】BC
【详解】
AB.开关闭合后瞬间,由于线圈自感电动势的阻碍,电流逐渐增大,AB灯都逐渐变亮,故A错误,B正确;
CD.开关由闭合到断开瞬间,由于无法形成通过线圈的闭合回路,则AB灯都立即熄灭,故D错误,C正确。
故选BC。
13.在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,为自感系数较大而直流电阻可以忽略的线圈,为固定电阻,为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是(  )
A.合上开关,a先亮,b后亮;稳定后a、b一样亮
B.合上开关,b先亮,a后亮;稳定后a比b亮一些
C.断开开关,b立即熄灭、a闪亮后再渐渐熄灭
D.断开开关,b闪亮后再与a一起渐渐熄灭
【答案】BD
【详解】
AB.灯b与电阻R串联,当电键S闭合时,灯b立即发光,通过线圈L的电流实然增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,电路的电流只能逐渐增大,a逐渐亮起来,所以b比a先亮。由于线圈直流电阻忽略不计,当电流逐渐稳定时,a灯电流大于b灯的电流,所以稳定后a比b亮一些,故A错误,B正确;
CD.稳定后当电键断开后,由于自感效应,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,与灯泡a、b和电阻R构成闭合回路放电,由于稳定时a灯的电流大于b灯泡的电流,故a逐渐变暗,b先闪亮一下,最后一起熄灭,故C错误,D正确。
故选BD。
14.如图为演示自感现象的实验电路,电感线圈的自感系数较大,且使得滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等,下列判断正确的是(  )
A.接通开关S,灯A1、A2立即变亮
B.接通开关S,灯A1逐渐变亮,A2立即变亮
C.断开开关S,灯A1、A2逐渐熄灭
D.断开开关S,灯A1逐渐熄灭,A2闪一下逐渐熄灭
【答案】BC
【详解】
AB.电阻R不产生自感现象,接通开关S瞬间,灯A2立即正常发光。而电感L产生自感电动势,根据楞次定律得知,自感电动势阻碍电流的增大,使得电路中电流只能逐渐增大,所以闭合开关的瞬间,A1灯逐渐变亮,即A2灯先亮,A1灯后亮,故A错误,B正确;
CD.闭合开关,待电路稳定后断开开关,通过A2灯原来的电流立即消失,电感线圈L产生自感电动势,相当于电源,两灯串联,自感电流流过两灯,两灯逐渐熄灭,故C正确,D错误。
故选BC。
15.关于自感现象,下列说法中正确的是(  )
A.对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感系数也较大
B.线圈中产生的自感电动势较大的其自感系数一定较大
C.感应电流不一定和原电流方向相反
D.对于同一线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势越大
【答案】CD
【详解】
AB.自感系数是由线圈本身的特性决定的,与自感电动势的大小、电流变化快慢无关,故AB错误;
C.根据楞次定律,当原电流增大时,感应电流与原电流方向相反;当原电流减小时,感应电流与原电流方向相同,故C正确;
D.根据法拉第电磁感应定律可知,当电流变化越快时,磁通量变化越快,自感系数不变,自感电动势越大,故D正确。
故选CD。
二、单选题
16.磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框,铝框、指针固定在同一转轴上。线圈未通电时,指针竖直指在表盘中央;线圈通电时发生转动,指针随之偏转,由此就能确定电流的大小。如图所示,线圈通电时指针向右偏转,在此过程中,下列说法确的是(  )
A.俯视看线圈中通有逆时针方向的电流
B.穿过铝框的磁通量减少
C.俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流
D.使用铝框做线圈骨架会使电流的测量值偏小
【答案】C
【详解】
A.根据指针的偏转方向,铝框右边受到的安培力向下,左边受到的安培力向上,根据左手定则可知,俯视看线圈中通有顺时针方向的电流,故A错误;
B.根据图可知,铝框转动时,穿过铝框的磁通量增大,故B错误;
C.线框转动,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,俯视看产生的感应电流为逆时针方向,故C正确;
D.由于铝框转动时会产生感应电流,所以铝框要受安培力,安培力阻碍铝框的转动使其快速停止转动;即发生电阻尼,当铝框停止转动后,就没有感应电流产生,故不影响电流的测量,故D错误。
故选C。
17.自感系数的单位是(  )
A.F
B.Wb
C.T
D.H
【答案】D
【详解】
自感系数的单位是亨利,简称亨,符号是H,故选D。
18.关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是(  )
A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大
B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大
C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零
D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大
【答案】B
【详解】
AB.电感一定时,电流变化越快,越大,由E=L知,自感电动势越大,故A错误,B正确;
C.线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错误;
D.当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错误。
故选B。
19.如图的是自感现象的实验装置,A是灯泡,L是带铁芯的线圈,E为电源,K是开关。下述判断正确的是(  )
A.K接通的瞬间,L产生自感电动势,K接通后和断开瞬间L不产生自感电动势
B.K断开的瞬间L产生自感电动势,K接通瞬间和接通后L不产生自感电动势
C.K在接通或断开的瞬间L都产生自感电动势,K接通后L不再产生自感电动势
D.K在接通或断开瞬间以及K接通后,L一直产生自感电动势
【答案】C
【详解】
电路中电流发生变化时,L中的磁通量发生变化,L会产生自感电动势。接通后,电流稳定后,磁通量保持不变,L不再产生自感电动势。
故选C。
20.如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,D是理想二极管具有单向导电性,L是带铁芯的线圈,其直流电阻忽略不计。下列说法正确的是(  )
A.S闭合瞬间,A先亮,B逐渐变亮
B.S闭合瞬间,A、B同时亮
C.S断开瞬间,B立即熄灭,A闪亮一下,然后逐渐熄灭
D.S断开瞬间,A立即熄灭,B逐渐熄灭
【答案】C
【详解】
AB.开关S闭合瞬间线圈相当于断路,二极管为反向电压,故电流不走A灯泡,AB都不亮,故A错误,B错误;
CD.开关S断开瞬间B立刻熄灭,由于二极管正向导通,故自感线圈与A形成回路,A闪亮一下,然后逐渐熄灭,故C正确,D错误;
故选C。
【点睛】
21.如图中灯泡A1、A2完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略不计,则(  )
A.S闭合瞬间,A1、A2同时发光,接着A1变暗A2变得更亮
B.S闭合瞬间,A1不亮A2立即亮
C.S闭合瞬间,A1、A2都不立即亮
D.稳定后再断开S瞬间,A1熄灭,A1灯亮且比A2更亮
【答案】A
【详解】
当S闭合瞬间,L支路中的电流从无到有发生“变化”,因此,在L中产生自感电动势阻碍电流增加,由于自感系数很大,对电流的阻碍作用很强,所以S接通的极短时间内L中电流几乎为零,L并没有起到“短路”的作用,A1灯中有电流通过,A1、A2同时亮。由于L中电流从无到有很快稳定,感应电动势消失,上述那种对电流的阻碍作用不再存在,它对A1灯的短路作用形成,A1灯便熄灭,由于电路的电阻变小,A2灯便显得更亮。
故选A。
22.如图所示电路中,L是一个带铁芯的线圈,R为纯电阻,两支路的直流电阻相等,A1、A2为双向电流表,在接通和断开开关S的瞬间,两电流表读数I1、I2分别是(  )
A.I1I2
B.I1C.I1D.I1=I2,I1【答案】B
【详解】
接通开关S时,由于L中的自感电动势阻碍电流的增大,所以I1故选B。
23.如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。当开关S断开与闭合时,A、B灯泡发光情况是(  )
A.S刚闭合后,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮
B.S刚闭合后,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮
C.S闭合足够长时间后,A灯泡和B灯泡一样亮
D.S闭合足够长时间后再断开,A、B灯逐渐熄灭
【答案】A
【详解】
AB.S刚闭合后,灯泡A与电感并联,由于电感阻碍电流的增大,所以A灯亮一下,但电感的直流电阻为零,故A灯然后逐渐熄灭,B灯与电容器并联,由于电容器充电,所以B灯逐渐变亮,故A正确,B错误;
C.S闭合足够长时间后,C中无电流,相当于断路,L相当于短路,所以B很亮,而A不亮,故C错误;
D.S闭合足够长时间后再断开,B灯与电容器构成回路,电容器放电,所以B灯是逐渐熄灭,A灯与L线圈构成回路,L线圈产生自感电动势,而A灯原来是熄灭的,所以A灯先闪亮一下然后再逐渐熄灭,故D错误。
故选A。
24.下列哪些单位关系是不正确的(  )
A.1亨=1欧·秒
B.1亨=1伏·安/秒
C.1伏=1韦/秒
D.1伏=1亨·安/秒
【答案】B
【详解】
根据法拉第电磁感应定律得
得1伏=1韦/秒=1亨·安/秒,变换得1亨=1伏/(秒·安)
=1欧·秒。
故选B。
25.关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是(

A.线圈中电流变化越大,线圈自感系数越大
B.对于某一线圈,自感电动势正比于电流的变化量
C.一个线圈的电流均匀增大,这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D.自感电动势总与原电流方向相反
【答案】C
【详解】
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定,所以A错误;
线圈的自感电动势与线圈的自感系数以及电流的变化率成正比,与电流的变化量无关,所以B错误;
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定,所以线圈的自感系数不变,线圈电流均匀增大,即电流的变化率不变,所以线圈自感电动势不变,所以C正确;
当原电流增大时,会产生反方向的自感电流来阻碍电流的增大,此时自感电动势的方向与原电流相反,当原电流减小时,会产生同方向的自感电流来阻碍电流的减小,此时自感电动势与原电流方向相反,所以D错误。
故选C。
26.通过一个线圈的电流在均匀增大时,则这个线圈的(

A.自感系数也将均匀增大
B.自感电动势也将均匀增大
C.磁通量保持不变
D.自感系数和自感电动势不变
【答案】D
【详解】
ABD.线圈的自感系数由线圈本身的特性决定,所以线圈的自感系数不变,线圈的自感电动势与线圈的自感系数以及电流的变化率成正比,与电流的变化量无关线圈电流均匀增大,即电流的变化率不变,所以线圈自感电动势不变,所以AB错误,D正确;
C.线圈电流增大,磁通量也会增大,所以C错误。
故选D。
27.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流,使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确的是(  )
A.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
B.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物
D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成,以加快热传递、减少热损耗
【答案】B
【详解】
A.直流电不能产生变化的磁场,在锅体中不能产生感应电流,电磁炉不能使用直流电,A错误;
B.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关,B正确;
C.锅体只能用铁磁性导体材料,不能使用绝缘材料制作锅体,C错误;
D.电磁炉的上表面如果用金属材料制成,使用电磁炉时,上表面材料发生电磁感应要损失电能,电磁炉上表面要用绝缘材料制作,D错误。
故选B。
28.如图所示,一块长方形光滑铝板A1水平放在桌面上,铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁,一质量分布均匀的闭合铝球以初速度v从板的左端沿中线向铝板的右端滚动,则(  )
A.铝球的滚动速度将越来越小
B.铝球将保持匀速滚动
C.铝球的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D.铝球的运动速率不变,但运动方向发生改变
【答案】A
【详解】
AB.由于铝环的移动,导致产生感应电动势,从而产生感应电流,出现安培阻力,使其速度越来越小,A正确,B错误;
C.运动的铝环受到安培力,与磁场方向垂直,因此不会偏向磁铁的N极或S极,C错误;
D.铝环的运动速率会改变,但运动方向将不会发生改变,当铝环的速度为零时,磁通量不变,则没有安培力出现,所以会停止,D错误。
故选A。
29.如图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的方形磁场,铜球在A点由静止释放,向右摆到最高点B,不考虑空气及摩擦阻力,则下列说法正确的是(  )
A.A、B两点在同一水平面上
B.A点高于B点
C.A点低于B点
D.铜球将做等幅摆动
【答案】B
【详解】
铜球在进入和穿出磁场的过程中,穿过金属球的磁通量发生变化,球中产生涡流,进而产生焦耳热,因此球的机械能减少,故A点高于B点。
故选B。
30.下列说法正确的是(  )
A.磁感应强度是矢量,其单位是Wb
B.磁通量是矢量,其正负代表方向
C.电感线圈的自感系数与电流的变化率成正比
D.金属探测器是利用涡流工作,而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流
【答案】D
【详解】
A.磁感应强度是矢量,其单位是T,A错误;
B.磁通量是标量,B错误;
C.线圈的自感系数只与本身的特性有关,与外界因素无关,C错误;
D.金属探测器是利用涡流工作,而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流,D正确。
故选D。
31.一机械式车速表可用来测量车辆瞬时速率,其结构简图如图所示,主要由紧固在主动轴上的永久磁铁,带有指针的铝制速度盘等组成。不工作时,指针指在刻度盘最左侧的零点位置。当车开始向前启动时,主动轴带动永久磁铁转动,速度盘随之转动,指针指示相应车速。下列说法正确的是(  )
A.向前启动时,主动轴的转速可能小于指针转速
B.倒车时指针指在零刻度
C.铝制速度盘中的电流是由于盘的转动形成
D.向前行驶时,速度盘中的安培力阻碍指针的偏转
【答案】B
【详解】
AC.由于电磁感应,永久磁铁将在铝制速度盘中产生涡流,涡流在永久磁铁磁场的驱动下,使指针产生偏转,因此主动轴的转速一定比指针转速大,且电流是涡流,故AC错;
D.安培力作用使指针偏转,故D错误;
B.因倒车时安培力反向作用,指针仍指在左侧零刻度,故B正确。
故选B。
32.图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(  )
A.图1中,A1与L1的电阻值相同
B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流
C.图2中,变阻器R与L2的电阻值相同
D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等
【答案】C
【详解】
AB.题图1中,稳定时通过A1的电流记为I1,通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间,A1突然变亮,可知IL>I1,因此A1和L1电阻不相等,故AB错误;
CD.题图2中,闭合S2时,由于自感作用,通过L2与A2的电流I2会逐渐增大,而通过R与A3的电流I3立即变大,因此电流不相等,由于最终A2与A3亮度相同,所以两支路电流I相同,根据部分电路欧姆定律,两支路电压U与电流I均相同,所以两支路电阻相同,由于A2、A3完全相同,故变阻器R与L2的电阻值相同,故C正确,D错误。
故选C。
33.在如图所示的电路中,LA为灯泡,S为开关,L为有铁芯的线圈。对于这样的电路,下列说法正确的是(  )
A.因为线圈L通电后会产生自感现象,所以S闭合后,灯泡LA中无电流通过
B.在S打开或闭合的瞬间,电路中都不会产生自感现象
C.当S闭合时,电路中会产生自感现象
D.在S闭合后再断开的瞬间,灯泡LA可能不立即熄灭
【答案】C
【分析】
由线圈电阻与灯泡电阻关系得出其电流关系,迅速断开开关S时,灯泡中原来的电流突然消失,线圈中电流逐渐减小,且要与灯泡组成回路。
【详解】
ABC.闭合开关的瞬间,由于线圈中自感电动势的阻碍,通过灯的电流缓慢增大,所以S闭合后,灯泡LA中有电流通过,当S闭合时,电路中会产生自感现象。故AB错误,C正确。
D.在S闭合后再断开的瞬间,由于不存在自感回路,所以没有感应电流产生,灯泡LA立即熄灭。故D错误。
故选C。
34.如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个相同的灯泡。则(  )
A.当S闭合瞬间,A灯不亮B灯亮
B.当S断开瞬间,A、B两灯同时熄灭
C.当S断开瞬间,a点电势比b点电势低
D.当S断开瞬间,流经灯泡B的电流由a到b
【答案】D
【详解】
A.电键S闭合瞬间,线圈L对电流有阻碍作用,则相当于灯泡A与B串联,因此同时亮,且亮度相同,稳定后B被短路熄灭,故A错误;
BCD.稳定后当电键K断开后,A马上熄灭,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源左端为高电势,与灯泡B构成闭合回路放电,流经灯泡B的电流是由a到b,a点电势比b点电势高,B闪一下再熄灭,故D正确,BC错误;
故选
D。
35.如图所示,两个灯泡L1、L2的电阻相等,电感线圈L的电阻可忽略,开关S从断开状态突然闭合,稳定之后再断开,下列说法正确的是(  )
A.闭合开关之后L1立刻变亮、L2逐渐变亮,然后L1、L2逐渐变暗
B.闭合开关之后L1、L2同时变亮,然后L1逐渐变亮,L2逐渐变暗
C.断开开关之后L1立即熄灭、L2逐渐变暗
D.断开开关之后L1逐渐变暗,L2闪亮一下再熄灭
【答案】B
【详解】
AB.开关S闭合瞬间,由于自感线圈相当于断路,所以两灯是串联,两灯同时亮;待电路稳定后,线圈相当于导线,把灯L2短路,所以灯L2逐渐变暗,而灯L1逐渐变亮,故A错误,B正确;
CD.断开开关后,L1立即熄灭,由于线圈的自感作用,L相当于电源,与L2组成回路,L2突然闪亮一下再逐渐熄灭,故C、D错误。
故选B。
36.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈,当电流通过线圈时,会产生磁场,这个磁场的大小和方向是不断变化的,这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流,由于锅底有电阻,所以感应电流又会在锅底产生热效应,这些热能便起到加热物体的作用从而煮食。因为电磁炉是以电磁感应产生电流,利用电流的热效应产生热量,所以不是所有的锅或器具都适用。以下说法正确的是(  )
A.最好使用铝锅或铜锅
B.最好使用平底不锈钢锅或铁锅
C.最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅
D.在电磁炉与铁锅之间放一层白纸后无法加热
【答案】B
【详解】
AB.铝和铜不是导磁材料,所以电磁炉不能用这两种材料制作的锅具,最好使用平底不锈钢锅或铁锅,选项A错误,B正确;
C.因为陶瓷、玻璃在一般情况下不导磁也不导电,在磁场中不会产生感应电流,则不能使用陶瓷锅或耐热玻璃锅,选项C错误;
D.因为磁感线能穿过白纸,铁质锅具有足够的磁感线穿过,故电磁炉能正常工作,选项D错误。
故选B。
37.下列情况中不可能产生涡流的是(  )
A.把金属块放于匀强磁场中
B.让金属块在磁场中匀速运动
C.让金属块在磁场中加速运动
D.把金属块放于变化的磁场中
【答案】A
【详解】
A.把金属块放在匀强磁场中,没有磁通量的变化,不产生感应电流。故A错误;
BC.让金属块在非匀强磁场中匀速运动或加速运动时,磁通量发生变化,会产生涡流,故BC正确;
D.把金属块放在变化的磁场中,变化的磁场产生电场,能够产生涡流。故D正确。
本题选择不可能的,故选A。
38.如图所示,一金属圆盘放在水平桌面上,金属圆盘正上方有一带铁芯的线圈。下列说法正确的是(  )
A.若线圈接直流电且电压一直变大,则金属圆盘对桌面的压力减小
B.若线圈接直流电且电压一直变大,则金属圆盘中有逆时针方向的涡流
C.若线圈电阻忽略不计,则无论接什么电源线圈中电流都趋于无穷大
D.若线圈接交变电流,只增大交变电流的频率,金属圆盘的发热功率增大
【答案】D
【详解】
AB.若线圈接直流电且电压一直变大,则线圈中电流变大,穿过金属盘的磁通量增加,根据楞次定律推论可知,金属圆盘对桌面的压力增加;因磁场方向不确定,不能确定金属圆盘中的涡流方向,AB错误;
C.若线圈电阻忽略不计,当接直流电源时,线圈中电流趋于无穷大;若接交流电源,则线圈中会产生感应电动势阻碍电流的变化,则线圈中电流不会无穷大,C错误;
D.若线圈接交变电流,只增大交变电流的频率,金属圆盘中产生的涡流变大,金属盘的发热功率增大,D正确。
故选D。
39.如图,A、B是两个完全相同的白炽灯,L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈,下面说法正确的是(  )
A.闭合开关S时,A、B灯同时亮,且达到正常亮度
B.闭合开关S时,A灯比B灯先亮,最后一样亮
C.断开开关S时,A灯与B灯同时逐渐熄灭
D.断开开关S时,B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭
【答案】C
【详解】
AB.开关S闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光。由于线圈的自感阻碍,A灯后发光,由于线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮,最后一样亮,故AB错误;
CD.断开开关S的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当电源,两灯逐渐同时熄灭,故C正确,D错误。
故选C。
40.在如图所示的电路中,ab为两个完全相同的灯泡,L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈,E为电源,S为开关;关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是(  )
A.断开开关,a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭
B.断开开关,b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭
C.合上开关,a先亮,b后亮;稳定后a、b一样亮
D.合上开关,b先亮,a后亮;稳定后b比a更亮一些
【答案】D
【详解】
AB.断开开关,线圈中储存的磁场能转化为电能,通过a灯的电流在原来电流大小基础上逐渐减小,因电流不增大,a灯不会变得更亮,只是逐渐熄灭,通过b的最大电流比原来电流小,因此也不会变得更亮,故AB错误;
CD.合上开关,因电感线圈产生自感电动势,阻碍电流增大,因此b先亮,a后亮;稳定后b支路上电阻小,通过b的电流更大,所以b比a更亮一些,故C错误,D正确。
故选D。
41.车速表是用来测量车辆瞬时速度的一种装置,其工作原理如图所示。永久磁铁固定在驱动轴上,当车运动时,驱动轴会带动磁铁转动,由于电磁感应,由金属做成的速度盘也会随之转动,从而带动指针指示出相应的速度。则下列说法正确的是转动,从而带动指针指示出相应的速度。则下列说法正确的是(  )
A.速度盘和磁铁将以相同的角速度同时转动
B.在速度盘转动过程中,穿过整个速度盘的磁通量发生了变化
C.速度盘中产生的感应电流受到的安培力驱使速度盘转动
D.速度盘中的感应电流是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的
【答案】C
【详解】
A.当磁铁转动时,由于电磁感应,速度盘也会随磁铁发生转动,但会略有滞后,故A错误;
B.在速度盘转动的过程中,穿过整个速度盘的磁通量不发生变化,故B错误;
C.当磁铁转动时,在速度盘中会产生感应电流,感应电流在磁铁产生的磁场中受到安培力,安培力驱使速度盘转动,故C正确;
D.速度盘中的感应电流是由电磁感应产生的,不是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的,故D错误。
故选C。
42.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采取了双线绕法,如图所示,其道理是(  )
A.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消
B.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时,电流的变化量相互抵消
D.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消
【答案】D
【详解】
由于采用了双线绕法,两根平行导线中的电流反向,它们的磁场相互抵消。不论导线中的电流如何变化,线圈中的磁通量始终为零,所以消除了自感现象的影响,故选D。
43.变压器的铁芯是利用硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为(  )
A.增大涡流,提高变压器的效率
B.减小涡流,提高变压器的效率
C.增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量
D.减小铁芯中的电阻,以减小发热量
【答案】B
【详解】
变压器的铁芯不是采用一整块硅钢的原因是可以减小涡电流,在变压器上消耗的电能小了,输出的功率就高了;同时增大铁芯中的电阻,以减小发热量,选项B正确,ACD错误。
故选B。
第II卷(非选择题)
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三、填空题
44.四个发光二极管如图所示连接,已知电感线圈自感系数很大,但是自身电阻几乎为0,则开关闭合后最先发光的是________,开关闭合一段时间后,再将开关断开,则从开关闭合到断开,一直没发光的是_________。(填a、b、c、d)
【答案】b
c
【详解】
[1][2]因ac加反向电压,bd加正向电压,开关闭合后因电感线圈有阻碍作用,则最先发光的是b;开关闭合一段时间后,再将开关断开,则电感线圈相当电源,与上面的电路组成新的回路,则电流将通过d和a导通,则从开关闭合到断开,一直没发光的是c。
45.下列现象属电磁阻尼的是________,属电磁驱动的是________。
A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C.自制金属地雷探测器
D.交流感应电动机
E.当图中B变大时,a、b在固定光滑导轨上滑动
【答案】AB
DE
【详解】
[1]电磁阻尼是指导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体运动,磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做,是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动;微安表的表头在运输时要把两接线框短接,也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。
[2]电磁驱动是磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力作用,安培力使导体运动而不是阻碍导体运动,交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动;E选项图中B变大时,a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。
46.如图所示为演示自感现象的实验电路图,图中L是一个带铁芯的线圈,A是一只灯泡,电键S处于闭合状态,电路是接通的。现将电键S断开,则在电路切断的瞬间,通过灯泡A的电流方向是从______端到端______。(填a端或b端)
【答案】a
b
【详解】
在S断开前,自感线圈L中有向左的电流,断开S后瞬间,L的电流要减小,于是L中产生自感电动势,阻碍自身电流的减小,但电流还是逐渐减小为零。原来跟L并联的灯泡A,由于电源的断开,向左的电流会立即消失。但此时它却与L形成了串联的回路,L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过,方向由a到b。
四、解答题
47.如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内电阻不计,L1、L2两灯均标有“6V,0.3A”,电阻R与电感线圈的直流电阻RL阻值相等,均为20Ω。试分析:S闭合和断开的瞬间,求L1、L2两灯的亮度变化。
【答案】见解析
【详解】
开关S闭合时L1、L2两灯立即发光,电感支路相当于断路,此时L2电压比L1大,随后电流变化逐渐平缓,电感支路电阻逐渐减小,直至变成稳定的电阻RL,将L2灯并联,所以L2灯中电流将逐渐减小,电压减小,L1灯电压逐渐增大,电流逐渐增大;故开关闭合瞬间两灯同时亮,L2比L1更亮,随后L2变暗,L1变亮,稳定后两灯亮度相同;
开关S断开时,L1灯中电流立即减至零,线圈要产生自感电动势,L2灯有电流通过,灯泡电阻为
即与线圈直流电阻相等,则在电路稳定状态时线圈支路电流与灯泡电流相等;故断开时L1会立刻熄灭,L2灯逐渐变暗熄灭。
48.如图所示,L是自感系数较大的一个线圈,电源的电动势为E=6V,开关S已闭合,当S断开时,在L中出现的自感电动势E′=100V,求此时a、b两点间的电势差。
【答案】-106V
【详解】
当S断开后,线圈中出现的自感电动势阻碍原电流的减小,因此电动势方向与线圈中原电流方向相同,即L的右端电势高于左端电势,由于S断开时,a、b两点间断路,相当于电阻很大,所以整个回路中由电动势造成的电势差集中在a、b两点间,有
φb-φa=E+E′=(6+100)V=106V
即a点的电势比b点低106V。
49.弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁。将磁铁托到某一高度后放开,磁铁能振动较长一段时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈,使磁铁上下振动时穿过它(如图所示),磁铁就会很快停下来。解释这个现象,并说明此现象中的能量转化情况。
【答案】见解析
【详解】
当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈,也就是磁铁振动时除了受空气阻力外,还有线圈的磁场力阻碍,克服阻力需要做的功较多,弹簧振子的机械能损失较快,因而会很快停下来。此过程中系统损失的机械能转化为线圈的电能(克服安培力做功)和增加环境的内能(克服空气阻力做功)。

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