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自感現(xiàn)象 渦流 課后訓練案鞏固提升 A組(20分鐘) 1.關于自感電流,下列說法正確的是(　　) A.自感電流一定與線圈中電流方向相反 B.自感電流一定與線圈中的電流方向相同 C.自感電流可能與線圈中的電流方向相反,也可能相同 D.線圈中只要有電流通過,就一定會產(chǎn)生自感電流 解析:線圈中電流發(fā)生變化時,會產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的變化,可能與線圈中的電流方向相反,也可能相同。 答案:C 2.下列說法中正確的是(　　) A.電路中電流越大,自感電動勢越大 B.電路中電流變化越大,自感電動勢越大 C.線圈中電流均勻增大,線圈的自感系數(shù)也均勻增大 D.線圈中的電流為零時,自感電動勢不一定為零 解析:在自感一定的情況下,電流變化越快,自感電動勢越大,與電流的大小、電流變化的大小沒有必然的關系,A、B項錯;線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的性質(zhì)決定的,與線圈的大小、形狀、匝數(shù)、有無鐵芯等有關,而與線圈的電流的變化率無關,C項錯。 答案:D 3.下列哪些做法是為了減少渦流的產(chǎn)生(　　) A.在電動機、變壓器中的線圈中加入鐵芯 B.電動機、變壓器內(nèi)部鐵芯都是由相互絕緣的硅鋼片組成 C.在電磁冶金中,把交變電流改成直流 D.一些大型用電器采用特制的安全開關 解析:在電動機、變壓器中,為增強磁場,把繞組都繞在鐵芯上,以增強磁場,但鐵芯中會產(chǎn)生很強的渦流,為了減少渦流,鐵芯都用電阻率很大的硅鋼片疊成,將硅鋼片表面進行處理,生成不導電的氧化層,相互絕緣,可進一步減少渦流,所以A項不符合題意,B項符合題意;電磁冶金利用產(chǎn)生的渦流,而只有當空間中磁通量變化的時候,才會有渦流產(chǎn)生,直流電流穩(wěn)定,產(chǎn)生的磁場也穩(wěn)定,是不會引起渦流的,C項不符合題意;D項與渦流無關,是為了防止自感。 答案:B 4.關于線圈的自感系數(shù)大小的下列說法中,正確的是(　　) A.通過線圈的電流越大,自感系數(shù)也越大 B.線圈中的電流變化越快,自感系數(shù)也越大 C.插有鐵芯時線圈的自感系數(shù)會變大 D.線圈的自感系數(shù)與電流的大小、電流變化的快慢、是否有鐵芯等都無關 解析:自感系數(shù)是由電感線圈本身的因素決定的,包括線圈的大小、單位長度上的匝數(shù),而且有鐵芯時比無鐵芯時自感系數(shù)要大,與通過線圈的大小及變化趨勢無關。 答案:C 5.某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關S和電池組E,用導線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開關S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復,仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因。你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(　　) A.電源的內(nèi)阻較大 B.小燈泡電阻偏大 C.線圈電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大 解析:閉合開關S,電路穩(wěn)定燈泡正常發(fā)光時,如果電感線圈L中的電阻比燈泡的電阻大,則電感線圈L中的電流IL比燈泡A中的電流IA小,當開關S斷開,則由于自感現(xiàn)象,L和A構(gòu)成回路使L和A中的電流從IL開始減小,因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象,C項正確。 答案:C 6. 如圖所示,L為一純電感線圈(直流電阻不計),A為一燈泡,下列說法正確的是(　　) A.開關S閉合的瞬間,無電流通過燈泡 B.開關S閉合后,電路穩(wěn)定時,無電流通過燈泡 C.開關S斷開的瞬間,無電流通過燈泡 D.開關S閉合的瞬間及接通后電路穩(wěn)定時,燈泡中均有從a到b的電流,而在開關斷開瞬間燈泡中則有從b到a的電流 解析:開關S閉合的瞬間,燈泡中的電流從a到b,線圈由于自感作用,通過它的電流逐漸增大。開關S閉合后,電路穩(wěn)定時,純電感線圈對電流無阻礙作用,將燈泡短路,燈泡中無電流通過。開關S斷開的瞬間,由于線圈的自感作用,線圈中原有向右的電流將逐漸減小,該電流通過燈泡形成回路,故燈泡中有從b到a的瞬間電流。 答案:B 7.導學號66824063(多選)在圖甲、乙所示的電路中,電阻R和自感線圈L的電阻都小于燈泡的電阻,閉合S使電路達到穩(wěn)定,燈泡Q發(fā)光。下列說法正確的是(　　) A.在電路甲中,斷開S后,Q將漸漸變暗 B.在電路甲中,斷開S后,Q將先變得更亮,然后漸漸變暗 C.在電路乙中,斷開S后,Q將漸漸變暗 D.在電路乙中,斷開S后,Q將先變得更亮,然后漸漸變暗 解析:在電路甲中,設通過線圈L的電流為IL甲,通過Q及R的電流為IQ甲和IR甲;同理,設電路乙中通過L、Q、R的電流分別為IL乙、IQ乙、IR乙。很明顯,IL甲=IQ甲,IL乙>IQ乙。當斷開S時,線圈L相當于電源,產(chǎn)生了自感電動勢,在L、R、Q組成的回路中產(chǎn)生自感電流。在電路甲中,自感電流從IL甲逐漸減小,燈泡Q逐漸變暗;在電路乙中,自感電流從IL乙逐漸減小,因為IL乙>IQ乙,所以燈泡Q先變得更亮,再漸漸變暗。A、D兩項正確。 答案:AD 8. 如圖所示的電路,L為自感線圈,L燈是一個燈泡,E是電源,當開關S閉合瞬間,通過燈泡的電流方向是　　　。當S斷開瞬間,通過燈泡的電流方向是　　　。 解析:S閉合時,流經(jīng)L燈的電流方向是A→B。在S斷開瞬間,由于電源提供給L燈的電流很快消失,而線圈中電流減小時要產(chǎn)生一個和原電流方向相同的自感電動勢來阻礙原電流減小,所以線圈此時相當于一個電源,與燈泡L燈構(gòu)成放電電路,故通過L燈的電流方向是B→A。 答案:A→B　B→A B組(15分鐘) 1.如圖所示,電路穩(wěn)定后,小燈泡有一定的亮度,現(xiàn)將一與螺線管等長的軟鐵棒沿管的軸線迅速插入螺線管內(nèi),判斷在插入過程中燈泡的亮度變化情況為(　　) A.變暗 B.變亮 C.不變 D.無法判斷 解析:由電源極性知通電螺線管中的電流方向,由右手定則知螺線管相當于一個條形磁體,右端是S極,左端是N極,內(nèi)部磁場方向由右向左,軟鐵棒插入過程中被磁化,左端是N極,右端是S極,所以插入過程是螺線管中磁通量增加的過程,線圈中會產(chǎn)生一個與原電源方向相反的自感電動勢,故電燈泡變暗。 答案:A 2.同樣大小的整塊金屬和疊合的硅鋼片鐵芯放在同一變化的磁場中相比較(　　) A.金屬塊中的渦流較大,焦耳熱功率也較大 B.硅鋼片中渦流較大,焦耳熱功率也越大 C.金屬塊中的渦流較大,硅鋼片中熱功率較大 D.硅鋼片中渦流較大,金屬塊中熱功率較大 解析:硅鋼片的電阻大,渦流小,由P=I2R可知金屬塊中焦耳熱功率也較大。 答案:A 3.導學號66824064在如圖所示的電路中,兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關S后,調(diào)節(jié)R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時流過兩個燈泡的電流均為I。然后,斷開S。若t時刻再閉合S,則在t前后的一小段時間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是(　　) 解析:閉合S通電后,由于電感線圈的自感作用,i1逐漸增大,最終達到穩(wěn)定值,而i2直接增大到穩(wěn)定值后保持不變,所以選項B正確。 答案:B 4. 冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖如圖所示。冶煉爐內(nèi)裝入被冶煉的金屬,線圈通入高頻交變電流,這時被冶煉的金屬就能被熔化。這種冶煉方法速度快,溫度容易控制,并能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中,因此適于冶煉特種金屬,該爐的加熱原理是(　　) A.利用線圈中電流產(chǎn)生的焦耳熱 B.利用紅外線 C.利用交變電流的交變磁場在爐內(nèi)金屬中產(chǎn)生的渦流 D.利用交變電流的交變磁場所激發(fā)的電磁波 解析:利用交變電流產(chǎn)生的交變磁場引起爐內(nèi)金屬截面的磁通量變化,使金屬中產(chǎn)生感應電流,因整塊金屬的電阻相當小,所以感應電流很強,它在金屬內(nèi)自成回路流動時,形成漩渦狀的電流,即渦流,渦流產(chǎn)生大量的焦耳熱使爐內(nèi)溫度升高,金屬熔化,故選C項。當然線圈中也因有交變電流會產(chǎn)生一定的焦耳熱,但它是相當少的,根本不可能使爐內(nèi)溫度高到使金屬熔化的程度,故A項不可能。 答案:C 5.導學號66824065 如圖所示,線圈L的自感系數(shù)很大,且其電阻可以忽略不計,L1、L2是兩個完全相同的小燈泡,隨著開關S閉合和斷開的過程中,燈L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷)(　　) A.S閉合,L1亮度不變,L2亮度逐漸變亮,最后兩燈一樣亮;S斷開,L2立即不亮,L1逐漸變亮 B.S閉合,L1不亮,L2很亮;S斷開,L1、L2立即不亮 C.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2亮度不變;S斷開,L2立即不亮,L1亮一下才熄滅 D.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2則逐漸變得更亮;S斷開,L2立即不亮,L1亮一下才熄滅 解析:當S閉合時,L的自感系數(shù)很大,對電流的阻礙作用較大,L1和L2串接后與電源相連,L1和L2同時亮,隨著L中電流的增大,L的直流電阻不計,L的分流作用增大,L1中的電流逐漸減小為零,由于總電阻變小,總電流變大,L2中的電流增大,L2燈變得更亮;當S斷開時,L2中無電流,立即熄滅,而線圈L將要維持本身的電流不變,L與L1組成閉合電路,L1燈要亮一下后再熄滅。綜上所述,選項D正確。 答案:D 6.高頻焊接原理示意圖如圖所示,線圈中通以高頻交變電流時,待焊接的金屬工件中就會產(chǎn)生感應電流,由于焊縫處的接觸電阻很大,放出的焦耳熱很多,致使溫度升得很高,將金屬熔化,焊接在一起。我國生產(chǎn)的自行車車架就是用這種辦法焊接的。 試定性地說明:為什么交變電流的頻率越高,焊縫處放出的熱量越多? 解析:交變電流的頻率越高,它產(chǎn)生的磁場的變化就越快。根據(jù)法拉第電磁感應定律,在待焊接工件中產(chǎn)生的感應電動勢就越大,感應電流就越大,而放出的熱量與電流的二次方成正比,所以交變電流的頻率越高,焊縫處放出的熱量越多。 答案:見解析