2019-2020学年粤教版选修3-2 1.6自感现象及其应用 达标作业（解析版)

1.6自感现象及其应用
达标作业（解析版)
1．下面物理量及其对应的国际单位制单位符号，正确的是
A．电动势，F B．电容，Wb
C．磁通量，T D．自感系数，H
2．如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与R相等，下列说法正确的是
A．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮
B．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，两灯同时发光，然后B灯逐渐熄灭
C．若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则两灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭
D．若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将S1、S2同时断开，则两灯会立即熄灭
3．以下现象中属于涡流现象的应用的是（　　）
A．某家用电烤箱 B．监考老师手中的探测仪
C．高压带电作业屏蔽服 D．车载充电器
4．如图所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度， 李辉由此确认线圈没有断路。 正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。下列说法正确的是
A．刘伟被电击时变压器线圈中的电流瞬间变大
B．刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压
C．刘伟受到电击的同时多用电表也可能被烧坏
D．实验过程中若李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，他也会受到电击
5．如图所示的电路中，三个灯泡、、的电阻关系为<<，电感L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是
A．开关K从断开状态突然闭合时，逐渐变亮，一直不亮，立即变亮
B．开关K从断开状态突然闭合时，、逐渐变亮，一直不亮
C．开关K 从闭合状态突然断开时，逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，立即熄灭
D．开关K从闭合状态突然断开时，、逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
6．如图所示，E为直流电源，L为电阻可以忽略的自感系数很大的自感线圈，D1、D2为是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关。对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合开关S瞬间， 通过D1、D2的电流大小不相等
B．刚闭合开关S瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
C．闭合开关S待电路达到稳定后，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断开的瞬间，D1、D2立即熄灭
7．如图所示是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，如图甲所示， 灯A1突然闪亮一下，随后逐渐变暗，直至熄灭；闭合开关S2，如图乙所示，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．图甲中，闭合S1瞬间和断开S1瞬间，通过A1中电流方向相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流小于L1中电流
C．图乙中，闭合S2瞬间，有可能观察到灯A3也会闪亮一下
D．图乙中，断开S2瞬间，灯A3立刻熄灭，灯A2缓慢熄灭
8．如图所示电路中，L为电感线圈，电阻不计，A、B为两个灯泡，则（　　）
A．合上S的瞬间，A先发光，B后发光
B．合上S的瞬间，A、B同时发光
C．合上S后，A逐渐变亮，B逐渐变暗直至熄灭
D．断开S时，A立即熄灭，B重新亮后再熄灭
9．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，三个灯亮度相同
D．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭
10．在甲乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )
A．在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗
B．在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗
C．在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗
D．在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗
11．如图所示为家用单相电能表的结构示意图. 其中电流线圈串联在电路中，电压线圈则并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示.铝盘受到的电磁力矩（动力矩）与通过用电器的总电流（即为通过电流圈的电流）成正比，还跟电流与电压的相位差有关. 旁边还固定一块U 形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过. 磁铁的作用有两个：一是使得电流线圈中的电流一定时，铝盘保持一定的转速；二是当停止用电时，铝盘随即刹车，避免由于惯性继续转动而带来的计量误差. 请简要说明制动永久磁铁起上述作用的物理原理.
12．如图所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为RS＝10 Ω.
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)画出断开S前后一段时间内流过L1电流随时间的变化规律．
13．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动。如图甲，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，无扰动时，按下列图“乙”或“丙”方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是__________（选填“乙”或“丙”）,此现象属于__________(选填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）。
14．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．电动势，V，选项A错误；
B．电容，C，选项B错误；
C．磁通量，Wb，选项C错误；
D．自感系数，H，选项D正确。
2．A
【解析】
【详解】
AB．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮，故A正确，B错误。
CD．当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则B灯立即熄，而线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，导致A灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故CD错误；
3．B
【解析】
【详解】
A、电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误。
B、监考老师手中的探测仪，可以探测人身是否携带通讯设备（金属物品），是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确。
C、工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，故C错误。
D、车载充电器是电容器，故D错误；
4．B
【解析】当回路断开时电流要立即减小到零但由于线圈的自感现象会产生感应电动势，该自感电动势较大，所以刘伟倍“电”到，即刘伟有电击感是因为两手之间瞬间有高电压，故A错误，B正确；因多用表的表笔已经与被测线圈脱离，则多用电表不可能被烧坏，选项C错误；实验过程中若李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，当与线圈脱离后，在电表回路不会产生感应电动势，则他不会受到电击，选项D错误；故选B.
点睛：本题考查了自感电动势产生的条件，要知道欧姆表测电阻时，电流是很小的；当电流变化时变压器的线圈会产生较大的自感电动势．
5．BC
【解析】
【详解】
AB．闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L2，由于线圈中自感电动势的阻碍，L1灯逐渐亮，L1与L3串联，所以闭合开关S的瞬间，只有灯泡L3也逐渐变亮。故A错误，B正确。CD．由于二极管具有单向导电性，电路稳定后也无电流通过L2，L2不亮；在电路稳定后，断开开关S的瞬间，L由于产生自感电动势，相对于电源，灯泡L1、L2串联，所以L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭。同时L3立即熄灭。故C正确，D错误。
6．BC
【解析】
【详解】
AB．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错误，B正确；C．S闭合稳定后，线圈相当于导线把灯1短路，灯D1熄灭，回路中总电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，故C正确；D．S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要过一会在熄灭，故D错误；
7．BC
【解析】
【详解】
A．图甲中，闭合S1瞬间，直流电源对灯A1供电，电流从左到右；断开S1瞬间，电感线圈对灯A1 供电，电流从右到左，故A错误；
B．“实验时，断开开关 S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗”说明闭合 S1且电路稳定时，通过电感线圈L1的电流大于通过灯泡A1的电流，故B正确；
C．闭合开关S2瞬间，由于电感线圈阻碍电流的增加，L2中电流从零开始缓慢增大，此时路端电压缓慢变小，灯A3中电流从某一较大值开始减小，C正确；
D．图乙中，稳定时通过A2和 A3的电流相同，断开S2瞬间，电感线圈L2、灯A2、灯A3构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯A3和灯A2均缓慢熄灭，D错误。
8．BCD
【解析】
【详解】
A、合上S时,电路中立即建立了电场,故立即就有了电流,故灯泡A、B同时变亮;但通过线圈的电流要增加,会产生自感电动势,电流缓慢增加;当电流稳定后,线圈相当于直导线,灯泡B被短路,故电键闭合后,灯泡A、B同时亮,但B逐渐熄灭,A更亮,故A错误,B正确,C正确;?D、断开S时,A灯立即熄灭;线圈产生自感电动势,和灯泡B构成闭合电路,B灯先闪亮后逐渐变暗;所以D选项是正确的;?
故选BCD
【点睛】
电感线圈L中电流变化时,会产生自感电动势,阻碍电流的变化;故电键接通瞬间通过线圈的电流缓慢增加,电键断开瞬间通过线圈的电流缓慢减少.
9．AD
【解析】
【详解】
AB、电路中灯与线圈并联后与灯串联，再与灯并联，闭合时，三个灯同时立即发光，由于线圈的电阻很小，逐渐将灯短路，灯逐渐熄灭，灯的电压逐渐降低，灯的电压逐渐增大，灯逐渐变亮，故选项A正确，B错误；
C、电路接通稳定后，灯被线圈短路，灯熄灭，、并联，电压相同，亮度相同，故选项C错误。
D、电路接通稳定后，断开时，灯中原来的电流立即减至零，由于线圈中电流要减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感电流通过灯，所以灯会逐渐熄灭，故选项D正确。
10．BC
【解析】
【详解】
AB.在电路甲中，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将变得更亮，然后逐渐变暗。故A错误，B正确；
CD.在电路乙中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致A将逐渐变暗。故C正确，D错误。
11．（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.
（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.
（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.
（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。
【解析】
【详解】
（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.
（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.
（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.
（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。
12．(1)10 V (2)见解析
【解析】
【详解】
(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过．因此通过L的电流为
IL＝＝A＝1 A
流过L1的电流为IS＝＝A＝0.5 A
断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝IL·RS＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．
13． 丙 电磁阻尼
【解析】当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及左右振动时，导致穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，而图乙只能上下振动时，才有磁通量变化，左右振动没有磁通量变化，因此只有图丙穿过板的磁通量变化，故此现象属于电磁阻尼.
14．减速
【解析】试题分析：楞次定律的表现是：“来拒去留，增缩减扩”，本质是磁场对感应电流的作用．可根据这两个表现来进行判断．
根据楞次定律的表现：“来拒去留”，所以磁铁在穿过环之前，圆环产生的感应电流对磁铁是“拒”的作用，即阻碍作用，阻碍磁铁的靠近，故磁铁会减速．
穿过环之后的短时间内，圆环产生的感应电流对磁铁是“留”的作用，也会阻碍磁铁向前运动，故磁铁会减速．