2024-2025学年新教材高中物理第2章电磁感应及其应用第3节自感现象与涡流课时作业含解析鲁科版选择性必修2

PAGE6-自感现象与涡流(建议用时：25分钟)考点一自感现象和自感电动势1．关于自感现象，下列说法正确的是()A．感应电流肯定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流改变越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流改变越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流改变越快时，线圈中的自感电动势也越大D[当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；自感电动势的大小与电流改变快慢有关，与电流改变大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流改变状况无关，故选项C错误。]2．关于自感现象，下列说法中正确的是()A．自感现象是线圈自身的电流改变而引起的电磁感应现象B．自感电动势总是阻挡原电流的改变C．自感电动势的方向总与原电流方向相反D．自感电动势的方向总与原电流方向相同A[自感现象是线圈自身的电流改变而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的改变，不是阻挡，所以选项B错；当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错。]3．关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是()A．电感肯定时，电流改变越大，自感电动势越大B．电感肯定时，电流改变越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势很大D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大B[由E＝Leq\f(ΔI,Δt)可知，L肯定时，自感电动势正比于电流的改变率，与电流的大小、电流改变量的大小都没有干脆关系，故B正确。]考点二通电自感和断电自感分析4．如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有()A．灯A马上熄灭B．灯A渐渐熄灭C．灯A突然闪亮一下再渐渐熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭A[本题中，当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A在S断开后不能形成闭合回路，故在开关断开后通过灯A的电流为零，灯马上熄灭。A正确。]5.如图所示，E为电池，L是电阻可忽视不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是限制电路的开关。对于这个电路，下列说法正确的是()A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1电流大于通过D2的电流B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1电流小于通过D2的电流C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开，D1、D2均闪亮一下再熄灭C[S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A、B错误；闭合开关S待电路达到稳定时，D1被短路，D2比开关S刚闭合时更亮，C正确；S闭合稳定后再断开开关，D2马上熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要闪亮一下再熄灭，故D错误。]6．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出缘由。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的缘由是()A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大C[由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的缘由是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流。由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，A错误；造成不闪亮的缘由是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，B错误，C正确；自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡越亮，D错误。]7.如图所示，两个电阻均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽视不计，S原来断开，电路中电流I0＝eq\f(E,2R)，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是()A．使电路的电流减小，最终由I0减小到零B．有阻碍电流增大的作用，最终电流小于I0C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最终变为2I0D[S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错误；最终达到稳定时，电路中总电流为I＝eq\f(E,R)＝2I0，故D正确。]考点三涡流8．(多选)安检门是一个用于平安检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。以下关于这个安检门的说法正确的是()A．这个安检门能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．假如这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应BD[这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对。]9.(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是()A．探测器内的探测线圈会产生改变磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流AD[探测器内线圈通有改变电流产生改变磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。](建议用时：15分钟)10．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个垂直纸面对外的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()A．mgb B．eq\f(1,2)mv2C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2D[由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。初状态机械能E1＝mgb＋eq\f(1,2)mv2末状态机械能E2＝mga焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋eq\f(1,2)mv2。]11．如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t改变关系的图像是()D[开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1A。开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势，使线圈中的电流从原来的2A渐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应当是从2A渐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，故选D。]12.如图所示，质量为m＝100g的铝环，用细线悬挂起来，环中心距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁(长度可忽视)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离为3.6m。磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)，问：(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为v′＝2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g取10m/s2)[解析](1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)。(2)由磁铁穿过铝环飞行的水平距离可求出磁铁穿过铝环后的速度为v＝eq\f(x,\r(\f(2h,g)))＝9m/s，由能量守恒可得W电＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)Mv2－eq\f(1,2)mv′2＝1.7J。[答案](1)铝环向右偏(2)1.7J13．如图所示，电源的电动势为E＝10V，内阻不计，L与R的电阻值均为5Ω，两灯泡的电阻值均为RL＝10Ω。(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；(2)定性画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的改变规律。[解析](1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流通过。因此通过L的电流为IL＝eq\f(E,2R)＝eq\f(10,10)A＝1A，流过L1的电流为IL1＝eq\f(E,2RL)＝eq\f(10