2022年高中物理 第一章 第六、七节 自感现象及其应用 涡流现象及其应用学案 粤教版选修3-2

2022年高中物理 第一章 第六、七节 自感现象及其应用 涡流现象及其应用学案 粤教版选修3-21知道什么是自感现象和自感电动势，知道自感系数及影响自感系数的因素2知道日光灯的基本原理和结构3知道涡流是如何产生的，知道如何利用和防止1自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象2自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势3自感电流：自感电动势在闭合回路中产生电流，这种电流叫做自感电流4自感系数：描述通电线圈自身特性的物理量叫做自感系数，简称自感或电感5日光灯的组成：日光灯主要由灯管、镇流器和启动器组成例如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应()A先断开开关S1 B先断开开关S2C先拆去电流表 D先拆去电阻R解析：若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2.答案：B一、单项选择题1一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的(D)A自感系数也将均匀增大B自感电动势也将均匀增大C磁通量的变化率也将均匀增大D自感系数、自感电动势都不变解析：自感系数是线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变故D选项正确2关于自感电动势的方向，正确的说法是(D)A它总是同原电流方向相同B它总是同原电流方向相反C当原电流增大时，它与原电流方向相同D当原电流减小时，它与原电流方向相同解析：自感电动势总是阻碍原电流的变化故D选项正确3如右图所示，开关S闭合且达到稳定时，小灯泡能正常发光则当闭合S和断开S的瞬间能观察到的现象分别是(A)A小灯泡慢慢亮；小灯泡立即熄灭B小灯泡立即亮；小灯泡立即熄灭C小灯泡慢慢亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭D小灯泡立即亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭解析：合上开关S，由于自感L产生自感电动势阻碍A的电流增大，所以A慢慢变亮；断开S瞬间L也产生自感电动势，但由于没有形成闭合回路，所以没有电流，即灯泡立即熄灭4在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是(C)A日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压B日光灯正常工作时，起降压限流的作用C起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)D以上说法均不正确解析：启动器的作用是利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用，启动的关键就在于断开的瞬间，镇流器产生的感应电动势与交流电压一起加在灯丝上，由此获得瞬间高压使得灯管变成通路并开始发光二、多项选择题5如右图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是(CD)A铁 B木 C铜 D铝解析：小球的材料若是铁，则磁铁会吸引小球，小球会加速运动，排除A；若小球是铜或铝制成的，靠近磁铁时，小球会产生涡电流，动能转化为电能再转化为内能，小球做减速运动，所以C、D对6如右图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B.不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(BD)AA、B两点在同一水平线BA点高于B点CA点低于B点D铜环摆动过程中有部分机械能转化为热能解析：在铜环进、出磁场时，穿过铜环的磁通量发生变化，故在环中产生感应电流，有热量产生，在运动过程中铜环的机械能转化为热能，机械能减少7在如右图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是(AC)A接通时，S1先达到最亮 B接通时，S2先达到最亮C断开时，S1后熄灭 D断开时，S2后熄灭解析：从等效的观点看，在S接通时，相当于L表现为很大的电阻，故S1先达到最亮，选项A正确同理，选项C也正确8如右图电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则(AD)A在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：本题考查同学们对断电时产生的自感电动势的阻碍作用的理解在电路断开时，电感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后以此电流开始缓慢减小到零甲图中，电灯A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同；断开电键S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，电键断开的瞬间，电灯A的电流不变，以后电流渐渐变小因此电灯渐渐变暗乙图中，电灯A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开电键S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯A供电因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗故D选项正确9日光灯镇流器的作用是(BC)A启动时限制灯管中电流B启动时产生瞬间高压，点燃灯管C工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作D工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作解析：镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)10在如图所示的日光灯工作电路中(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是_(填“接通的”或“断开的”)；(2)开关刚合上时，220 V电压加在_上，使_泡发出红光；(3)日光灯起辉瞬间，灯管两端电压_(填“大于”“等于”或“小于”)220 V；(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片_(填“接通”或“断开”)答案：(1)断开的(2)启动器氖(3)大于(4)断开11如右图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为0.电键原来是合上的，在K断开后，分析：(1)若R1R2，灯泡的亮度如何变化？(2)若R1R2，即I1I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭(2)因R1I2，小灯泡在K断开后电流从原来的向右突然变为向左(方向相反)，然后再逐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭答案：(1)先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭(2)所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭12我们用来煮食物的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同，有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉，还有直接以电热方式加热的，例如电饭锅下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉，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随电流不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质(或钢铁)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，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物电磁炉的特点是：效率比一般的炉子都高，炉面无明火，无烟无废气，火力强劲，安全可靠因为电磁炉是由电磁感应产生电流，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对于锅的选择，方法很简单，只要是锅底能被磁铁吸住的就能用适用于电磁炉的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：_；_；_.(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_.(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案：(1)电流的磁效应(或电生磁)电磁感应现象(或磁生电)电流的热效应(或焦耳定律)(2)瓷和玻璃不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低(3)能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用