2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册 2.3自感现象与涡流 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册
2.3自感现象与涡流 同步练习（解析版）
1．如图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　）
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．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
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
2．“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等行业的产品封口环节中，其工作原理是当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列说法中正确的是（　　）
A．该封口机可用干电池等直流电源作为工作电源
B．封口材料不可用普通塑料薄膜来代替铝箔
C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的周期来解决
D．指针式电流也是由于在电流表内部线圈中产生了涡流而使指针发生偏转
3．两个相同的小灯泡、和自感线圈、电容器、开关和直流电源连接成如图所示的电路。已知自感线圈的自感系数较大且直流电阻为零，电容器的电容较大，下列判断正确的是（　　）
A．开关S闭合的瞬间，、灯泡立即变亮后亮度保持不变
B．开关S闭合的瞬间，、灯泡同时亮，后灯泡逐渐变暗但不熄灭，灯泡变得更亮
C．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡突然亮一下，然后熄灭，灯泡逐渐熄灭
D．去掉电容器，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，和灯泡均逐渐熄灭
4．如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。下列关于安检的说法正确的是（　　）
A．安检门能检查出毒贩携带的毒品
B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
C．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
5．2018年3月27日，华为、小米不约而同选在同一天召开发布会。发布了各自旗下首款无线充电手机。小米MIX2S支持7.5W无线充电，华为MateRs保时捷版则支持10W无线充电。如图给出了它们的无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　）
A．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
B．手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
C．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
D．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
6．高频加热是一种利用电磁感应来加热材料的方式，其基本原理如图所示，给线圈两端ab通电，然后将材料棒放进线圈中，就能在材料内部产生涡流，达到加热的效果下列说法正确的是（　　）
A．材料棒一般是金属等导体
B．材料棒是绝缘体也能有很好的加热效果
C．线圈两端接恒定电流
D．材料棒的发热主要是因为线圈通电发热热传导引起
7．磁电式电流表是常用的电学实验器材，图甲为其结构示意图。电表内部由线圈、磁铁、极靴、圆柱形软铁、螺旋弹簧等构成。图乙为线圈在磁场中的受力示意图，下列说法正确的是（　　）
A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场
B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变
C．在运输磁电式电流表时，通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是利用了电磁阻尼原理
D．通电线圈通常绕在铝框上，其主要原因是铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生
8．学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　　）
A．降低交流电源的频率
B．增加线圈的匝数
C．将金属杯换为陶瓷杯
D．将交流电源换成电动势更大的直流电源
9．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，断开电键时人会有触电的感觉。关于断开电键时，以下说法正确的是（　　）
A．流过人体的电流大于流过线圈的电流
B．A点电势比B点高
C．流过人的电流方向从B→A
D．线圈中的电流突然增大
10．在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是（　　）
A．合上开关后，c先亮，a、b后亮
B．合上开关后，b、c先亮，电路稳定时b最亮
C．断开开关时，N点电势高于M点
D．断开开关后，c马上熄灭，a缓慢熄灭，b闪一下后缓慢熄灭
11．如图所示，将两头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），手执导线的另一端，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。下列说法正确的是（　　）
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．如导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向决定了自感电动势的方向
12．如图所示，L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡，A灯泡串接一个理想二极管D，则下列说法错误的是（　　）
A．开关S闭合瞬间，A灯不亮
B．开关S闭合瞬间，B灯泡立即亮
C．开关S断开瞬间，A灯泡闪亮一下后熄灭
D．开关S断开瞬间，a点电势低于b点电势
13．为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼"来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案∶在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案∶在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是（　　）
A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B．甲方案中，铝板摆动时都能产生涡流，起电磁阻尼的作用
C．乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D．乙方案比甲方案更合理
14．如图所示，电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡L1的电流为I2，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡L1仍发光一小段时间后才熄灭。在灯L1仍发光的一小段时间中，下列判断正确的是（　　）
A．线圈L中电流I1逐渐减为零
B．线圈L两端a端电势高于b端
C．小灯泡L1中电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反
D．小灯泡L1中电流由I2逐渐减为零，方向不变
15．如图所示，是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，、、是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合时，、灯立即亮，灯逐渐亮
B．开关闭合，电路稳定后，、灯亮，灯不亮
C．开关断开时，灯立即熄灭，、灯逐渐熄灭
D．开关断开时，、灯立即熄灭，灯逐渐熄灭
16．如图（a）（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小。接通S，电路达到稳定，灯泡A发光（　　）
A．在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗
B．在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗
D．在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗
17．如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使他们都正常发光，然后断开电键S。重新闭合电键S，则（　　）
A．闭合瞬间，A1逐渐变亮，A2立刻变亮
B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮
C．稳定后，L和R两端的电压一定相同
D．稳定后，A1和A2两端电压不相同
18．如图（1）所示是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值小于R。图（2）是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是（　　）
A．甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
B．乙图是开关S由断开变为闭合通过传感器1的电流随时间变化的情况
C．丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
D．丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
19．如图所示，当液体在矩形管道中流动时，液体中的正、负离子受磁场力作用分别向金属板M、N偏转，使两板间形成稳定的电压，测出该电压U和管道的横截面积S，便可计算液体的流量Q（即单位时间内流过的体积），这就是电磁流量计的工作原理。现已知垂直于侧面的磁场磁感应强度为B，M、N两板间的电压为U，管道ab和ad边的边长分别为和。求：
（1）管道内液体流动的速度v；
（2）管道内液体的流量Q。
20．利用高频交变电流焊接自行车零件的原理如图所示。图中M是高频交流线圈，N是自行车零件，a是待焊接口。当线M中通入高频电流时，把a的两端相接触，接口便会被自动焊接起来。这是为什么？
21．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触，铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。
参考答案
1．C
【详解】
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象，不是“电流的磁效应”现象，选项A错误；
B．充电底座采用了电磁感应原理，故只有接到交流电源上才能对手机进行充电；选项B错误；
C．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，选项C正确；
D．被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件，与手机电池相连，当有交变磁场时，则出现感应电动势，那么普通手机不能够利用无线充电设备进行充电，选项D错误；
故选C。
2．B
【详解】
A．导体放入变化的磁场才能产生涡流现象，而干电池通电后，导线周围产生恒定的磁场，不能产生涡流，A错误；
B．普通塑料薄膜不是导体，不能产生涡流现象，B正确；
C．封口过程中温度过高，可适当增加所通电流的周期，使磁场变化减慢来解决，C错误；
D．指针式电流也是由于在电流表内部线圈中的电流在磁场中受力而使指针发生偏转，D错误。
故选B。
3．C
【详解】
AB．开关S闭合的瞬间，由于线圈的自感作用阻碍电流的变化，因此流过线圈L中的电流逐渐增加，灯L1立刻变亮，然后逐渐熄灭；而电容器两端由零电压逐渐升高，因此加在L2两端的电压逐渐升高，L2逐渐变亮，AB错误；
C．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，由于线圈的自感作用阻碍电流的变化，灯L1立刻闪亮，然后熄灭；而电容器通过等L2放电，灯L2逐渐熄灭，C正确；
D．去掉电容器，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡逐渐熄灭，灯泡L2立刻熄灭，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．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交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，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。则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故A错误；
B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀，故B正确；
C．安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，也采用电流的磁效应，故C错误；
D．根据工作原理可知，如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工作，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．根据电磁感应原理，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，所以A正确；
B．手机外壳用金属材料制作会屏蔽电磁波，导致无线充电不能完成，所以B错误；
C．不是所有手机都可以进行无线充电，只有手机中有接收线圈时手机利用电磁应，才能进行无线充电，所以C错误；
D．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，而非“电流的磁效应”，所以D错误；
故选A。
6．A
【详解】
AB．金属等导体才能够通过电流做功加热，故A正确，B错误；
C．线圈两端如果接恒定电流，材料棒中的磁通量不发生变化，就不会产生感应电流，则线圈两端接的不是恒定电流。故C错误；
D．材料棒的发热主要是因为材料棒的感应电流做功。故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．极靴与圆柱形软铁之间的磁场均匀地辐向分布，磁感应强度方向并不是处处相同，所以该磁场并不是匀强磁场，故A错误；
B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B错误；
C．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故C正确；
D．用金属铝做线圈框架，主要原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高；2、铝材料较轻，电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
AB．由题意可知，本题中是涡流现象的应用；即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流，从而进行加热的，则由法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以提高发热功率，则可以缩短加热时间；故A错误，B正确；
C．将杯子换作瓷杯不会产生涡流，则无法加热水，故C错误；
D．将交流电源换成电动势更大的直流电源不会产生涡流，故D错误；
故选B。
9．C
【详解】
A．断开电键时，线圈与人组成闭合回路，所以流过人体的电流等于流过线圈的电流，故A错误；
BC．断开电键时，线圈中产生的感应电流从左到右，线圈相当于电源，所以线圈的右端相当于电源的正极，故A点电势比B点低，所以流过人的电流方向为B→A，故B错误，C正确；
D．断开电键时，线圈中的电流减小，线圈发生自感，产生感应电流，阻碍原电流的减小，使电流不会发生突变，而是由原来的值逐渐减小，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
AB．合上开关后，b、c先亮，a由于线圈L的自感阻碍而缓慢变亮，电路稳定时c电流最大，故c最亮，AB错误；
C．断开开关时，线圈L电流向右，相当于新的电源，N点与“电源”正极相连，故N点电势高于M点，C正确；
D．电路稳定时流过a及线圈L的电流小于流过b的电流，断开开关后，线圈L通过a、b形成回路，c马上熄灭，a、b均缓慢熄灭，D错误。
故选C。
11．B
【详解】
AC．回路由导线、锉刀、电池组成，故锉刀必须用易导电的材料制成，所以A、C错误；
BD．锉刀表面凹凸不平，在移动过程中电路在通路和断路状态间不断变化，线圈产生自感电动势，电火花的产生和自感电动势的方向均与导线端划动方向无关，故B正确，D错误。
故选B。
12．B
【详解】
AB．开关S闭合瞬间，电感线圈相当于断路，二极管不导通，则此时A、B灯都不亮，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
CD．稳定后，电感线圈相当于导线，所以B灯亮，A灯不亮，开关S断开瞬间，电感线圈中电流减小，则产生自感电动势，由楞次定律可知，b端相当于电源正极，此时二极管正向导通，电感线圈与二极管，A灯组成回路，则A灯闪亮一下后熄灭，且a点电势低于b点电势，故CD正确，不符合题意。
故选B。
13．B
【详解】
AB．甲方案中，铝板摆动时，磁通量变化，产生感应电流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故Ａ错误，B正确；
CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。
故选B。
14．AC
【详解】
A．迅速断开开关S时，线圈中电流开始减小，磁通量开始减小产生自感电动势，阻碍原电流的减小，则线圈L中电流I1逐渐减小为零。故A正确。
B．迅速断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，b端相当正极，a相当于负极，b端电势高于a端。故B错误。
CD．迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流I2突然减小到零，线圈产生的感应电流流过灯泡，所以灯泡L1中电流由Il逐渐减为零，方向与I2相反，故C正确，D错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
A．开关闭合时，、灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以灯逐渐亮，故A正确。
B．开关闭合，电路稳定后，、、灯均亮，故B错误。
CD．开关断开时，灯立即熄灭，线圈及、灯构成回路，线圈产生自感以阻碍电流减小，、灯逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选AC。
16．AD
【详解】
AB．在电路（a）中，断开S，L、A串联，由于线圈阻碍电流变小，L相当于电源，导致A逐渐变暗，流过A的方向不会发生变化，故A正确，B错误；
CD．在电路（b）中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A更亮，然后逐渐熄灭，故D正确，C错误。
故选AD。
17．AC
【详解】
AB．闭合瞬间，由于线圈自感电动势的阻碍A1逐渐变亮，A2立刻变亮，A正确，B错误；
CD．稳定后，由于两规格相同的灯泡正常发光，故A1和A2两端电压相同，而两并联支路的总电压也相同，故L和R两端的电压一定相同，C正确，D错误。
故选AC。
18．BC
【详解】
AB．开关S由断开变为闭合，由于L的自感作用，通过传感器1的电流是逐渐增大的，当稳定以后，自感消失，电流保持不变，选项A错误，B正确；
CD．开关S由闭合变为断开，传感器1的电流立即为零，由于L的自感作用（相当于电源），传感器2的电流与原来反向且逐渐减小为零，选项C正确，D错误。
故选BC。
19．（1）；（2）
【详解】
（1）当平衡时有
解得
（2）管道内液体的流量
20．线圈中通以高频交变电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊缝口的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升的很高，将金属熔化，焊接在一起；
【详解】
线圈中通以高频交变电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊缝口的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升的很高，将金属熔化，焊接在一起；
21．铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的转动铜盘能在较短的时间内停止转动。
【详解】
把磁铁加在铜盘边缘，铜盘内就会产生涡流，起到电磁阻尼作用。