2022年高中物理 第一章 第六、七節(jié) 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-21知道什么是自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢(shì)，知道自感系數(shù)及影響自感系數(shù)的因素2知道日光燈的基本原理和結(jié)構(gòu)3知道渦流是如何產(chǎn)生的，知道如何利用和防止1自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象2自感電動(dòng)勢(shì)：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)3自感電流：自感電動(dòng)勢(shì)在閉合回路中產(chǎn)生電流，這種電流叫做自感電流4自感系數(shù)：描述通電線圈自身特性的物理量叫做自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感5日光燈的組成：日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟動(dòng)器組成例如圖所示的電路，可用來測(cè)定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電壓表，用來測(cè)量自感線圈兩端的直流電壓，在實(shí)驗(yàn)完畢后，將電路拆開時(shí)應(yīng)()A先斷開開關(guān)S1 B先斷開開關(guān)S2C先拆去電流表 D先拆去電阻R解析：若先斷開開關(guān)S1或先拆去電流表或先拆去電阻R，由于L的自感作用都會(huì)使L和電壓表組成回路，原先L中有較大的電流通過，現(xiàn)在這個(gè)電流將通過電壓表，造成電表損壞，所以實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開開關(guān)S2.答案：B一、單項(xiàng)選擇題1一個(gè)線圈的電流在均勻增大，則這個(gè)線圈的(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磁通量的變化率也將均勻增大D自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)都不變解析：自感系數(shù)是線圈本身特征的物理量，不隨電流而變；電流均勻變化，則磁通量的變化率和自感電動(dòng)勢(shì)均不變故D選項(xiàng)正確2關(guān)于自感電動(dòng)勢(shì)的方向，正確的說法是(D)A它總是同原電流方向相同B它總是同原電流方向相反C當(dāng)原電流增大時(shí)，它與原電流方向相同D當(dāng)原電流減小時(shí)，它與原電流方向相同解析：自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化故D選項(xiàng)正確3如右圖所示，開關(guān)S閉合且達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，小燈泡能正常發(fā)光則當(dāng)閉合S和斷開S的瞬間能觀察到的現(xiàn)象分別是(A)A小燈泡慢慢亮；小燈泡立即熄滅B小燈泡立即亮；小燈泡立即熄滅C小燈泡慢慢亮；小燈泡比原來更亮一下再慢慢熄滅D小燈泡立即亮；小燈泡比原來更亮一下再慢慢熄滅解析：合上開關(guān)S，由于自感L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙A的電流增大，所以A慢慢變亮；斷開S瞬間L也產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，但由于沒有形成閉合回路，所以沒有電流，即燈泡立即熄滅4在日光燈的連接線路中，關(guān)于啟動(dòng)器的作用，以下說法正確的是(C)A日光燈啟動(dòng)時(shí)，為燈管提供瞬時(shí)高壓B日光燈正常工作時(shí)，起降壓限流的作用C起到一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用，實(shí)際上可用一個(gè)彈片開關(guān)代替(按下接通，放手?jǐn)嚅_)D以上說法均不正確解析：?jiǎn)?dòng)器的作用是利用動(dòng)觸片和靜觸片的接通與斷開起一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用，啟動(dòng)的關(guān)鍵就在于斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與交流電壓一起加在燈絲上，由此獲得瞬間高壓使得燈管變成通路并開始發(fā)光二、多項(xiàng)選擇題5如右圖所示，在光滑水平面上固定一條形磁鐵，有一小球以一定的初速度向磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)小球做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的材料可能是(CD)A鐵 B木 C銅 D鋁解析：小球的材料若是鐵，則磁鐵會(huì)吸引小球，小球會(huì)加速運(yùn)動(dòng)，排除A；若小球是銅或鋁制成的，靠近磁鐵時(shí)，小球會(huì)產(chǎn)生渦電流，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，小球做減速運(yùn)動(dòng)，所以C、D對(duì)6如右圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放向右擺至最高點(diǎn)B.不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是(BD)AA、B兩點(diǎn)在同一水平線BA點(diǎn)高于B點(diǎn)CA點(diǎn)低于B點(diǎn)D銅環(huán)擺動(dòng)過程中有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能解析：在銅環(huán)進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)，穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，故在環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，有熱量產(chǎn)生，在運(yùn)動(dòng)過程中銅環(huán)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，機(jī)械能減少7在如右圖所示的電路中，S1和S2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其直流電阻值與R相等在電鍵S接通和斷開時(shí)，燈泡S1和S2亮暗的順序是(AC)A接通時(shí)，S1先達(dá)到最亮 B接通時(shí)，S2先達(dá)到最亮C斷開時(shí)，S1后熄滅 D斷開時(shí)，S2后熄滅解析：從等效的觀點(diǎn)看，在S接通時(shí)，相當(dāng)于L表現(xiàn)為很大的電阻，故S1先達(dá)到最亮，選項(xiàng)A正確同理，選項(xiàng)C也正確8如右圖電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則(AD)A在電路甲中，斷開S，A將漸漸變暗B在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，A將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗解析：本題考查同學(xué)們對(duì)斷電時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙作用的理解在電路斷開時(shí)，電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小，此時(shí)電感線圈在電路中相當(dāng)于一個(gè)電源，表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是自感電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電流方向與原電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)所對(duì)應(yīng)的電流大小與原電流的大小相等，以后以此電流開始緩慢減小到零甲圖中，電燈A與電感線圈L在同一個(gè)支路中，流過的電流相同；斷開電鍵S時(shí)，線圈L中的自感電動(dòng)勢(shì)要維持原電流不變，所以，電鍵斷開的瞬間，電燈A的電流不變，以后電流漸漸變小因此電燈漸漸變暗乙圖中，電燈A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因?yàn)殡姼芯€圈的電阻很小)，斷開電鍵S時(shí)，電感線圈的自感電動(dòng)勢(shì)要阻礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源給燈A供電因此，反向流過A的電流瞬間要變大，然后漸漸變小，所以電燈要先亮一下，然后漸漸變暗故D選項(xiàng)正確9日光燈鎮(zhèn)流器的作用是(BC)A啟動(dòng)時(shí)限制燈管中電流B啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生瞬間高壓，點(diǎn)燃燈管C工作時(shí)降壓限流，使燈管在較低電壓下工作D工作時(shí)維持燈管兩端有高于電源的電壓，使燈管正常工作解析：鎮(zhèn)流器的作用：日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，對(duì)燈管起到降壓限流作用三、非選擇題(按題目要求作答解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)10在如圖所示的日光燈工作電路中(1)開關(guān)合上前，啟動(dòng)器的靜觸片和動(dòng)觸片是_(填“接通的”或“斷開的”)；(2)開關(guān)剛合上時(shí)，220 V電壓加在_上，使_泡發(fā)出紅光；(3)日光燈起輝瞬間，燈管兩端電壓_(填“大于”“等于”或“小于”)220 V；(4)日光燈正常發(fā)光時(shí)，啟動(dòng)器的靜觸片和動(dòng)觸片_(填“接通”或“斷開”)答案：(1)斷開的(2)啟動(dòng)器氖(3)大于(4)斷開11如右圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為0.電鍵原來是合上的，在K斷開后，分析：(1)若R1>R2，燈泡的亮度如何變化？(2)若R1<R2，燈泡的亮度又如何變化？解析：(1)因R1>R2，即I1<I2，所以小燈泡在K斷開后先突然變到某一較暗狀態(tài)，再逐漸變暗到最后熄滅(2)因R1<R2，即I1>I2，小燈泡在K斷開后電流從原來的向右突然變?yōu)橄蜃?方向相反)，然后再逐漸變小，最后為零，所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅答案：(1)先突然變到某一較暗狀態(tài)，再逐漸變暗到最后熄滅(2)所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅12我們用來煮食物的爐子有各種各樣的款式，它們的工作原理各不相同，有以天然氣、液化石油氣等作燃料的，例如天然氣爐，還有直接以電熱方式加熱的，例如電飯鍋下面介紹的是以電磁感應(yīng)原理生熱的電磁爐，如圖所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，爐子的內(nèi)部有一個(gè)金屬線圈，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的大小和方向是隨電流不斷變化的，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又會(huì)使放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼鐵)鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于鍋底有電阻，所以感應(yīng)電流又會(huì)在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng)，這些內(nèi)能便能起到加熱物體的作用從而煮熟食物電磁爐的特點(diǎn)是：效率比一般的爐子都高，爐面無明火，無煙無廢氣，火力強(qiáng)勁，安全可靠因?yàn)殡姶艩t是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，所以不是所有的鍋或器具都適用對(duì)于鍋的選擇，方法很簡(jiǎn)單，只要是鍋底能被磁鐵吸住的就能用適用于電磁爐的烹飪器具有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋；不適用的有陶瓷鍋、圓底鐵鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等(1)在電磁爐加熱食物的過程中涉及的物理原理有(回答三個(gè)即可)：_；_；_.(2)電磁爐所用的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是_；電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是_.(3)在鍋和電磁爐中間放置一紙板，電磁爐還能起到加熱作用嗎？為什么？答案：(1)電流的磁效應(yīng)(或電生磁)電磁感應(yīng)現(xiàn)象(或磁生電)電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律)(2)瓷和玻璃不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低(3)能起到加熱作用，因?yàn)榫€圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)能穿透紙板到達(dá)鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用