2020人教版物理一輪復(fù)習(xí)：第3講互感、自感和渦流電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題

第3講互感、自感和渦流電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題.（多選）下列關(guān)于互感現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（ABC）A.一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí)，與之靠近的線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為互感現(xiàn)象B.互感現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律C.利用互感現(xiàn)象能夠?qū)⒛芰坑梢粋€(gè)線(xiàn)圈傳遞到另一個(gè)線(xiàn)圈，人們制造了收音機(jī)的“磁性天線(xiàn)”D.互感現(xiàn)象在電力工程以及電子電路中不會(huì)影響電路的正常工作解析：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)相互靠近的電路之間，會(huì)影響電路的正常工作，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。.（2019?諾丁漢大學(xué)附中高二期中）如圖所示是研究自感實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路,Li,L2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，L為自感線(xiàn)圈，閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使兩個(gè)燈泡的亮度相同，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SJJ（B）A.閉合開(kāi)關(guān)S,Li,L2都逐漸變亮B.閉合開(kāi)關(guān)S,L2立刻變亮，Li逐漸變亮C.閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后,L仍有自感電動(dòng)勢(shì)D.閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后，斷開(kāi)S,L沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)解析:Li與線(xiàn)圈相連，閉合開(kāi)關(guān)后線(xiàn)圈發(fā)生自感，Li逐漸變亮，L2與滑動(dòng)變阻器相連，閉合開(kāi)關(guān)后,L2立刻變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確；自感現(xiàn)象在開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)的時(shí)候發(fā)生，電路穩(wěn)定后，線(xiàn)圈沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)C,D錯(cuò)誤。.(多選)如圖所示的電路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線(xiàn)圈,Di,D2是兩個(gè)完全相同的燈泡，E是一內(nèi)阻不計(jì)的電源。t=0時(shí)刻，閉合開(kāi)關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路達(dá)到穩(wěn)定,ti時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SoIi,I2分別表示通過(guò)燈泡D和D2的電流，規(guī)定圖中箭頭所示的方向?yàn)殡娏髡较?，以下各圖中能定性描述電流隨時(shí)間 t變化關(guān)系的是(AC)解析：當(dāng)S閉合時(shí),L的自感作用會(huì)阻礙其中的電流變大，電流從D流過(guò)；當(dāng)L的阻礙作用變小時(shí),L中的電流變大，Di中的電流變小至零；D2中的電流為電路總電流，電流流過(guò)D時(shí)，電路總電阻較大，電流較小，當(dāng)D中電流為零時(shí),電流流過(guò)L與D2,總電阻變小，電流變大至穩(wěn)定；當(dāng)S再斷開(kāi)時(shí)，D2立即熄滅,Di與L組成回路，由于L的自感作用，D1慢慢熄滅，電流反向且減小。綜上所述知選項(xiàng)A,C正確。.通過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈的電流在均勻增大時(shí)，則這個(gè)線(xiàn)圈的（D）A.自感系數(shù)也將均勻增大B.自感電動(dòng)勢(shì)也將均勻增大C.磁通量保持不變D.自感系數(shù)和自感電動(dòng)勢(shì)不變解析：線(xiàn)圈的磁通量與電流大小有關(guān)，電流增大，磁通量增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；自感系數(shù)由線(xiàn)圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定，與電流大小無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自感電動(dòng)勢(shì)El二L±L一定，已知電流均勻增大，說(shuō)明電此流變化率恒定，故自感電動(dòng)勢(shì)不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確。.（2019?諸暨牌頭中學(xué)高二期中）將直流電源、開(kāi)關(guān)S、電感線(xiàn)圈L（自感系數(shù)較大）和燈泡A連接成如圖所示的電路，開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),下列說(shuō)法正確的是（C）sA.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),燈泡立即變亮B.開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開(kāi)，燈泡逐漸熄滅C.開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開(kāi)的瞬間，b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)D.開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開(kāi)的瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)解析：閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，由于通過(guò)線(xiàn)圈L的電流逐漸變大，因而在線(xiàn)圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，則回路的電流會(huì)逐漸增大，則燈泡會(huì)逐漸變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開(kāi)，回路立即斷開(kāi)，則燈泡立即熄滅，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;開(kāi)關(guān)S閉合一段時(shí)間后再斷開(kāi)的瞬間，在線(xiàn)圈L中會(huì)產(chǎn)生與原來(lái)電流方向相同的自感電動(dòng)勢(shì)，線(xiàn)圈相當(dāng)于電源，則b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。.環(huán)形鐵芯左邊線(xiàn)圈接有小燈泡L,右邊線(xiàn)圈接在平行金屬導(dǎo)軌上，金屬棒AB可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面如圖，因金屬桿運(yùn)動(dòng)而使燈泡中通過(guò)電流，下述說(shuō)法中正確的是（D）A.AB向右勻速運(yùn)動(dòng)，電流方向rL-DB.AB向右加速運(yùn)動(dòng)，電流方向-L-CC.AB向左加速運(yùn)動(dòng)，電流方向rL-DD.AB向左減速運(yùn)動(dòng)，電流方向rL-D解析:AB向右勻速運(yùn)動(dòng)，金屬棒AB產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)恒定，電流恒定，右邊線(xiàn)圈的電流恒定，磁場(chǎng)恒定，左邊線(xiàn)圈中無(wú)感應(yīng)電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；AB向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒AB產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不斷增加，電流不斷增加，右邊線(xiàn)圈的電流不斷增加，磁場(chǎng)不斷增加，左邊線(xiàn)圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可判定電流的方向C-L-D,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;AB向左加速運(yùn)動(dòng)，電流方向-L-C,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;AB向左減速運(yùn)動(dòng)，電流方向C^L7D,故選項(xiàng)D正確。.如圖所示，使一個(gè)銅盤(pán)繞其豎直的軸OO車(chē)^動(dòng)，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的?，F(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)，則（A）O'A.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變快C.銅盤(pán)仍以原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)D.銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來(lái)決定解析：當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤(pán)時(shí)，銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng) ，所以銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析 ，因?yàn)殂~盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤(pán)的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能，銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢。選項(xiàng)A正確。.（2019?諸暨中學(xué)高二期中）（多選）電磁爐為新一代炊具，無(wú)煙、無(wú)明火、無(wú)污染、不產(chǎn)生有害氣體、無(wú)微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢(shì)所在。電磁爐是利用電流通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)通過(guò)含鐵質(zhì)鍋底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物。下列相關(guān)說(shuō)法中正確的是（BD）A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場(chǎng)產(chǎn)生的B.鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的C.恒定磁場(chǎng)越強(qiáng)，電磁爐的加熱效果越好D.提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果解析：電磁爐連接交流電，其鍋體中的渦流是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的，故A錯(cuò)誤,B正確；電磁爐的加熱效果與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，只與磁場(chǎng)的變化快慢有關(guān)，故C錯(cuò)誤；提高磁場(chǎng)變化的頻率，可提高電磁爐的加熱效果，故D正確。.如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn)。O點(diǎn)正下方固定一個(gè)水平放置的鋁線(xiàn)圈。讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（C）A.磁鐵左右擺動(dòng)一次，線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次B.磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場(chǎng)的斥力作用C.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力D.磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力有時(shí)是阻力，有時(shí)是動(dòng)力解析：磁鐵向下擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線(xiàn)圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流（從上向下看）,并且磁鐵受到感應(yīng)電流對(duì)它的作用力為阻力，阻礙它靠近；磁鐵向上擺動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，線(xiàn)圈中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流（從上向下看）,磁場(chǎng)受感應(yīng)電流對(duì)它的作用力仍為阻力，阻礙它遠(yuǎn)離，所以磁場(chǎng)在左右擺動(dòng)一次過(guò)程中，電流方向改變3次,感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力，只有C項(xiàng)正確。.光滑曲面與豎直平面的交線(xiàn)是拋物線(xiàn)，如圖所示，拋物線(xiàn)的方程為y=x2,其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y=a的直線(xiàn)（如圖中的虛線(xiàn)所示）。一個(gè)小金屬塊從拋物線(xiàn)上y=b（b>a）處以速度v沿拋物線(xiàn)下滑，假設(shè)曲面足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是（D）2A.mgbB.mva2C.mg(b-a) D.mg(b-a)+-mv2解析：金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)的過(guò)程有渦流產(chǎn)生，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，最終金屬塊只能在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。由初狀態(tài)到末狀態(tài)(金屬塊在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng))能量守恒，初狀態(tài)機(jī)械能E產(chǎn)mgb+mG?末狀態(tài)機(jī)械能E2=mga2焦耳熱Q=E-E2=mg(b-a)+-mv。-.(2019?東陽(yáng)中學(xué)高二期中)如圖甲所示的一個(gè)螺線(xiàn)管，匝數(shù)n二1000匝,橫截面積為S=200cm,電阻r=1Q,在螺線(xiàn)管外接一個(gè)阻值R=4Q的電阻，電阻的一端b跟地相接。一方向向左，穿過(guò)螺線(xiàn)管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示 ，求：(1)從計(jì)時(shí)起在t=3s,t=5s 時(shí)穿過(guò)螺線(xiàn)管的磁通量分別是多少？⑵在前6s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量。解析：(1)由圖象知，0?4s內(nèi)B隨t的變化關(guān)系為B=0.5t+2故t=3s時(shí),B=3.5T故t=3s時(shí)磁通量為①3=B?S=7X10-2Wb4?6s內(nèi)B隨t變化關(guān)系為B=12-2t故t=5s時(shí),B=2T2磁通量①5=B?S=4X10Wb。(2)0?4s內(nèi)，電路中的電動(dòng)勢(shì)為Ei=nzZ=n^?S=1000X0.5x200X10-4V=10Vitit電流11=-=二A=2A陽(yáng)4*10?4s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為Q=1Rti=22X4X4J=64J4?6s內(nèi)，電路中的電動(dòng)勢(shì)為E2=n-=n^?S=1000X2X200X10-4V=40Vit枇電流12=-=-A=8A陽(yáng)4*14?6s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為Q=/Rt2=82X4X2J=512J所以，前6s內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為Q=Q+Q=576J。答案:(1)7x10-2Wb4X10-2Wb(2)576J.高頻焊接(利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生熱量進(jìn)行焊接)是一種常用焊接方法其原理如圖所示。將半徑是10cm的待焊接圓形金屬工件放在用金屬導(dǎo)線(xiàn)做成的1000匝線(xiàn)圈中，然后在線(xiàn)圈中通以變化的電流，線(xiàn)圈中產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化率為三二10匕兀枇T/s。焊縫處（待焊處）的電阻是非焊接部分電阻的99倍。工件非焊接部分每單位長(zhǎng)度上的電阻R=102兀Q?m1,焊接的縫寬遠(yuǎn)小于未焊接部分的長(zhǎng)度，則在焊接過(guò)程中焊接處產(chǎn)生的熱功率為多大 ？（兀2=10,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）恃焊工件解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律，得E=n^=1000x10虛x兀2X10-2V=\，2x103Vit非焊接部分電阻R=2兀rR0=2兀X0.1X10-2兀Q=0.02Q總電阻R總=100R=2Q熱功率P總===*W=1X106W。焊接處熱功率P=0.99P總=9.9X105W答案:9.9X105W.如圖所示，面積為0.2m2的100匝線(xiàn)圈A處在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線(xiàn)圈平面。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B=（6-0.2t）T,已知電路中的電阻R=4Q,R2=6Q,電容C=30pF,線(xiàn)圈的電阻不計(jì),求:ff,(1)閉合S一段時(shí)間后，通過(guò)R的電流大小及方向；(2)閉合S一段時(shí)間后，再斷開(kāi)S,S斷開(kāi)后通過(guò)R的電荷量是多少？解析：(1)由于磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，根據(jù)B=(6-0.2t)T,可知|鄉(xiāng)=0.2T/s,所以線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為itE=n^=nS?|4100X0.2X0.2V=4V;JL：通過(guò)R2的電流大小為.I=^^=—A=0.4A。比他4+4由楞次定律可知，電流的方向自上而下通過(guò)R。(2)閉合S一段時(shí)間后，電容器充電，此時(shí)兩極板間的電壓U=IR2=0.4X6V=2.4V;再斷開(kāi)S,電容器將放電，通過(guò)R的電荷量就是電容器原來(lái)所帶的電何里Q=C2=30X10-6X2.4C=7.2X10-5C。答案:(1)0.4A 自上而下通過(guò)R(2)7.2X10-5C.如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑金屬框豎直放置，框?qū)抣=0.5m,框的電阻不計(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T,方向與框面垂直，金屬棒MN勺質(zhì)量為100g,電阻為1Q,現(xiàn)讓M油靜止釋放，MN與金屬框始終垂直

并保持良好接觸，從釋放直至達(dá)到最大速度的過(guò)程中通過(guò)金屬棒某一截面的電荷量為2C,求:(空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2)(1)金屬棒下落過(guò)程中