第3節自感現象與渦流課后篇鞏固提升必備知識基礎練1.(2020福建莆田第二十四中學期中)如圖所示,在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流,一段時間后,一個容器中水溫升高,則通入的電流與水溫升高的是()A.恒定直流、小鐵鍋B.恒定直流、玻璃杯C.變化的電流、小鐵鍋D.變化的電流、玻璃杯解析通入恒定直流時,所產生的磁場不變,不會產生感應電流;通入變化的電流,所產生的磁場發生變化,在空間產生感生電場。鐵鍋是導體,感生電場在導體內產生電流,電能轉化為內能,使水溫升高;渦流是由變化的磁場在導體內產生的,所以玻璃杯中的水不會升溫。答案C2.(2020福建廈門檢測)如圖所示,多匝線圈和電池的內阻均為零,兩個電阻的阻值均為R,開關S斷開時,電路中的電流為I。現將S閉合,于是電路中產生自感電動勢,此自感電動勢的作用是()A.使電路中的電流減小,最后由I減小到零B.有阻礙電流的作用,最后電流小于IC.有阻礙電流增大的作用,故電流總保持不變D.有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后變為2I解析當S閉合后,電路總電阻減小,電流增大,線圈產生自感電動勢阻礙電流增大,但“阻礙”并不是“阻止”,電流最終仍增大到2I,故只有選項D正確。答案D3.(多選)(2020陜西西安第七十中學檢測)某線圈通有如圖所示的電流,則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有()A.第1s末 B.第2s末C.第3s末 D.第4s末解析在自感現象中,當原電流減小時,自感電動勢與原電流的方向相同,當原電流增加時,自感電動勢與原電流方向相反。在圖像中0~1s時間內原電流正方向減小,所以自感電動勢的方向是正方向,在1~2s時間內原電流負方向增加,所以自感電動勢與其方向相反,即還是正方向;同理分析2~3s、3~4s時間內自感電動勢的方向,可得B、D兩項正確。答案BD4.(多選)安檢門是一個用于安全檢查的“門”,“門框”內有線圈,線圈里通有交變電流,交變電流在“門”內產生交變磁場,金屬物品通過“門”時能產生渦流,渦流產生的磁場又反過來影響線圈中的電流,從而引起報警。以下關于這個安檢門的說法正確的是()A.這個安檢門也能檢查出毒品攜帶者B.這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C.如果這個“門框”的線圈中通上恒定電流,也能檢查出金屬物品攜帶者D.這個安檢門工作時,既利用了電磁感應現象,又利用了電流的磁效應解析安檢門是利用渦流的原理進行工作的,因而只能檢查出金屬物品攜帶者,A錯,B對;若“門框”的線圈中通上恒定電流,只能產生恒定磁場,它不能使塊狀金屬產生渦流,因而不能檢查出金屬物品攜帶者,C錯;安檢門工作時,既利用了電磁感應現象,又利用了電流的磁效應,D對。答案BD5.(2020廣東清遠英德第一中學檢測)金屬探測器已經廣泛應用于安檢場所,下列關于金屬探測器的說法正確的是()A.金屬探測器可用于食品生產,防止細小的砂石顆粒混入食品中B.金屬探測器探測地雷時,探測器的線圈中產生渦流C.金屬探測器探測金屬時,被測金屬中感應出渦流D.探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運動的探測效果相同解析金屬探測器只能探測金屬,不能防止細小的砂石顆粒混入食品中,故A錯誤;金屬探測器探測金屬時,被測金屬中感應出渦流,故B錯誤,C正確;探測過程中金屬探測器與被測物體相對運動或相對靜止時,得出探測效果不同,故D錯誤。答案C6.變壓器的鐵芯是利用薄硅鋼片疊壓而成,而不采用一整塊硅鋼,這是為了渦流,提高變壓器的效率,鐵芯的發熱量。(選填“增大”或“減小”)

解析渦流的主要效應之一就是發熱,而變壓器的鐵芯發熱,是我們不希望出現的,所以不采用整塊硅鋼,而采用薄硅鋼片疊壓在一起,目的就是為了減小渦流,從而減小鐵芯的發熱量,進而提高變壓器的效率。答案減小減小7.如圖所示,電源的電動勢E=15V,內阻忽略不計,R1=5Ω,R2=15Ω,電感線圈的電阻不計,分別求當開關S接通的瞬間、S接通達到穩定時、S切斷的瞬間流過R1的電流。解析開關S接通瞬間,流過線圈L的電流不會發生突變,所以流過R1的電流仍為0。達到穩定時,線圈相當于導線,所以流過R1的電流為I1=ER1=155A=3A。開關S斷開瞬間,流過線圈L的電流不會發生突變,所以流過R1答案03A3A關鍵能力提升練8.(2021河南鄭州期末)下列四個圖都與渦流有關,其中說法不正確的是()A.真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B.自制金屬探測器是利用被測金屬中產生的渦流來進行探測的C.電磁爐工作時在它的面板上產生渦流加熱食物D.變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊合而成是為了減小渦流解析真空冶煉爐的線圈中的電流做周期性變化,在金屬中產生渦流,從而產生大量的熱量熔化金屬,故A正確;金屬探測器中變化電流遇到金屬物體,在被測金屬中上產生渦流來進行探測,故B正確;家用電磁爐工作時,在鍋體中產生渦流,加熱食物,故C錯誤;當變壓器中的電流變化時,在其鐵芯中產生渦流,使用相互絕緣的硅鋼片做成的鐵芯可以盡可能減小渦流造成的損失,故D正確。題目讓選不正確的,故選C。答案C9.(多選)(2020福建龍巖期中)渦流檢測是工業上無損檢測的方法之一。如圖所示,線圈中通以一定頻率的正弦交變電流,靠近待測工件時,工件內會產生渦流,同時線圈中的電流受渦流影響也會發生變化。下列說法正確的是()A.渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化B.渦流的頻率等于通入線圈的交變電流的頻率C.通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力D.待測工件可以是塑料或橡膠制品解析渦流是感應電流,渦流的磁場總是阻礙穿過工件的磁通量的變化,而且渦流的頻率與線圈中交變電流的頻率相等,A、B均正確;因待測工件中的渦流與通電線圈中的電流具有相同頻率,因此二者間必有周期性的作用力,C正確;渦流只能在金屬制品中產生,故選項D錯誤。答案ABC10.(多選)(2020四川威遠中學檢測)如圖所示,用電流傳感器研究自感現象。電源內阻不可忽略,線圈的自感系數較大,其直流電阻小于電阻R的阻值。t=0時刻閉合開關S,電路穩定后,t1時刻斷開S,電流傳感器連接計算機分別描繪了整個過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時間t變化的圖像。下列圖像中可能正確的是()解析當開關S閉合時,電感阻礙電流變化,流過電感的電流逐漸增大,所以IL慢慢增大,最后穩定時電感相當于電阻,IL為恒定,當開關S斷開后,電感阻礙自身電流變化,產生的感應電流仍沿著原來方向,大小逐漸減小到零,選項A正確,B錯誤;當開關S閉合時,電感阻礙電流變化,導致通過電阻的電流剛開始較大,當電感的阻礙慢慢減小,IR逐漸減小到穩定值,當開關S斷開時,原來通過R的電流立即消失,電感阻礙自身電流變化,產生的感應電流流過電阻,其方向與規定圖示流過電阻的方向相反,電流反向減小到零,選項C錯誤,D正確。答案AD11.(多選)(2020廣東深圳期中)如圖所示,條形磁鐵位于固定的半圓光滑軌道的圓心位置。一半徑為R、質量為m的金屬球從半圓軌道的一端沿半圓軌道由靜止下滑。重力加速度大小為g。下列說法正確的是()A.金屬球會運動到半圓軌道的另一端B.由于金屬球沒有形成閉合電路,所以金屬球中不會產生感應電流C.金屬球受到的安培力做負功D.經過足夠長時間后,系統產生的總熱量為mgR解析金屬球在運動過程中,穿過金屬球的磁通量不斷變化,在金屬球內形成閉合回路,產生渦流,金屬球受到的安培力做負功,金屬球產生的熱量不斷地增加,機械能不斷地減少,直至金屬球停在半圓軌道的最低點,C正確,A、B錯誤;根據能量守恒定律得系統產生的總熱量為mgR,D正確。答案CD12.圖甲為研究自感實驗電路圖,并用電流傳感器顯示出在t=1×10-3s時斷開開關前后一段時間內各時刻通過線圈L的電流(如圖乙)。已知電源電動勢E=6V,內阻不計,燈泡R1的阻值為6Ω,電阻R的阻值為2Ω。(1)線圈的直流電阻RL=Ω。

(2)開關斷開時,該同學觀察到的現象是。

解析(1)由圖像可知開關S閉合穩定時IL=1.5A,RL=EIL-R=61.5Ω-2Ω此時小燈泡的電流I1=ER1=66A(2)S斷開后,L、R、R1組成臨時回路電流由1.5A逐漸減小,所以燈泡會閃亮一下再熄滅。答案(1)2(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗,最后熄滅13.如圖所示,燈泡L1和L2的規格均為“6V3W”,L3為“6V6W”,電源電動勢為8V,線圈L的自感系數很大而電阻可忽略,則:(1)開關閉合瞬間,三個燈泡的亮度情況如何?(2)當電流逐漸穩定時,三個燈泡的亮度情況又如何?解析(1)首先求得三個燈泡的電阻,R1=R2=12Ω,R3=