2.3、自感现象与涡流 一、选择题（共 16 题） 1．如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的 5G 通信、信息安全以外，人们还 可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连 的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机 充电。在充电过程中（　　） A．送电线圈中产生均匀变化的磁场 B．送电线圈中产生稳定不变的磁场 C．无线充电的原理是互感现象 D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流 2．如图是一种电加热装置，当把一铁块放入线圈中且不接触线圈，稍等片刻，铁块就会烧得通红，小明 同学由此做出了以下一些猜想，其中正确的是（　　） A．若把一干燥的木棍伸入线圈中，木棍会被烧着 B．线圈内部一定通有随时间变化的电流 C．线圈内部一定通有强度很大的恒定直流 D．铁块是否会变红与线圈中电流是否变化无关 3．图示的电路中，a、b、c 为三盏完全相同的灯泡，L 是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线 圈，E 为电源，S 为开关．关于三盏灯泡，下列说法正确的是 A．合上开关，c、b 先亮，a 后亮 B．合上开关一会后，b 比 a 亮 C．断开开关，b、c 同时熄灭，a 缓慢熄灭 D．断开开关，c 马上熄灭，a 闪一下后和 b 一起缓慢熄灭 4．小明和其他同学利用学生电源、一个小灯泡、一个忽略电阻的线圈 L、开关和若干导线连成如图甲所示 的电路。小明断开开关，把小灯泡取走，几位同学手牵手接入电路中，如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A．图甲中，闭合开关，电路稳定后，小灯泡中的电流大于线圈 L 中的电流 B．图甲中，断开开关的瞬间，小灯泡立即熄灭 C．图乙中，在断开开关的瞬间有电流通过这几位同学 D．图乙中，在断开开关的瞬间流过这几位同学的电流大于流过线圈 L 的电流 5．如图所示是一种焊接方法的原理示意图．将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种 电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊接 工件就焊接在一起了．我国生产的自行车车轮圈就是用这种办法焊接的．下列说法中正确的是（ ） A．这种焊接方法的原理是电流的磁效应 B．线圈中通入的交流电频率越高，焊缝处温度升高的越快 C．线圈中的电流是很强的恒定电流 D．待焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反 6．电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，L 是自感线 圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡 D 的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在 t＝0 时刻闭 合开关 S，经过一段时间后，在 t＝t1 时刻断开开关 S。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况 的图像中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 7．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是 A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流 8．下面四幅图展示了一些物理学的应用，下列说法正确的是（　　） A．甲图，其工作原理是线圈通以变化电流后，在锅体中产生涡流，进而发热工作 B．乙图，它可以指示南北方向，其工作原理是由于指针受到重力作用 C．丙图，其内部用包含金属丝的织物制成，因为金属丝很坚韧，有利于保护人体 D．丁图，在运输途中为防止指针猛烈偏转而损坏，会将其正负接线柱用导线连接，这是利用了电磁感应 中的电磁驱动现象 9．在如图所示的电路中，把灯泡 A 和带铁芯的线圈 L 并联在直流电路中，接通电路。待灯泡 A 正常发光 后，断开开关 S，以下说法正确的是（　　） A．断开 S 的瞬间，灯泡立即熄灭 B．断开 S 的瞬间，通过灯泡的电流方向为从 C 到 D C．断开 S 后，肯定会观察到灯泡先闪亮一下再熄灭 D．断开 S 后，由于条件不足，不能确定灯泡是否闪亮一下再熄灭 10．如图所示的电路中，a、b 为两盏完全相同的灯，L 是自感线圈，线圈的直流电阻值跟灯的电阻值相 等。则下列说法正确的是（　　） A．合上开关后，a、b 两灯同时亮起来，最后一样亮 B．合上开关后，a 灯先亮起来，b 灯后亮 C．断开开关后，b 灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象 D．断开开关后，a 灯马上熄灭，b 灯先闪亮一下，然后逐渐熄灭 11．如图所示， L 是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为零。 A 和 B 是两个相同的小灯泡， 下列说法正确的是（　　） A．闭合开关 S 后，灯泡 A 亮度一直保持不变 B．闭合开关 S 后，灯泡 A、B 同时变亮，最后亮度相同 C．闭合开关，电路稳定后，再断开 S，灯泡 A 逐渐变暗，直到不亮 D．闭合开关，电路稳定后，再断开 S，灯泡 B 由暗变亮，再逐渐熄灭 12．如图所示，电路中 A、B 是规格相同的灯泡，L 是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（　　） A．断开 S，B 立即熄灭，A 闪亮一下后熄灭 B．合上 S，B 先亮，A 逐渐变亮，最后 A、B 一样亮 C．断开 S，A 立即熄灭，B 由亮变暗后熄灭 D．合上 S，A、B 逐渐变亮，最后 A、B 一样亮 13．如图所示，一金属小球用一根绝缘细线挂在固定点 O 处，将小球从匀强磁场区域外静止释放，磁感线 的方向垂直纸面向里，空气阻力不计。则（　　） A．小球的运动过程中，摆角会越来越小，直到摆角小到某一值后不再减小 B．小球的运动到最低点时速度最大，产生的感应电流最大 C．小球在摆动过程中机械能守恒 D．小球开始的摆动后，最终将停止在竖直线 OO′ 14．如图所示，L 是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻可认为是 0，A 是小灯泡，电源电动势略大 于小灯泡的额定电压，电源内阻较小但不能忽略。下列说法正确的是（ ） A．开关 S 闭合时，A 灯亮度慢慢增加 B．开关 S 闭合时，A 灯马上发光 C．开关 S 闭合稳定后，A 灯正常发光 D．开关 S 断开瞬间，A 灯会闪亮下再熄灭 15．如图所示的电路中，A、B 是完全相同的灯泡，L 是自感系数很大但直流电阻为零的线圈，下列说法中 正确的是(　　) A．当开关 S 闭合时，A 灯先亮，B 灯后亮 B．当开关 S 闭合时，A、B 灯同时亮，之后 B 灯更亮，A 灯逐渐变暗至熄灭 C．当电路稳定后断开开关 S 时，A 灯闪亮一下后慢慢熄灭，B 灯马上熄灭 D．当电路稳定后断开开关 S 时，A 灯无变化，B 灯马上熄灭 16．如图，电灯的灯丝电阻为 2Ω，电池电动势为 2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为 3Ω．先 合上电键 K，过一段时间突然断开 K，则下列说法中错误的是（　　） A．电灯立即熄灭 B．电灯立即先暗再熄灭 C．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与 K 断开前方向相同 D．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与 K 断开前方向相反 二、填空题 17．线圈中电流减小时，______中的能量释放出来转化为电能． 18．(1)某同学欲将如图 1 所示的微安表改装成量程为 4V 的电压表。已知微安表的内阻为 300Ω ，需要____ _（选填“串联”或“并联”） R  ________ Ω 的电阻。 (2)该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图 2 所示，则所测的电压为____ ____ V 。 (3)微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由______。 19．如图所示的电路，L1 和 L2 是两个相同的小电珠，L 是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与 R 相同， 由于存在自感现象，在电键 S 刚接通时，__灯最亮；S 断开时，__灯先熄灭． 20．如图所示电路中，L 是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计， D1 灯泡。将电键 K 闭合，再将电键 K 断开，则观察到的现象是：K 闭合瞬间， _______， D2 和 D1 D2 是两个完全相同的小 _______________________ ______________________________。 三、综合题 21．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时， 外壳中总有微弱的感应电流。分析这一现象中的能量转化情形，它对卫星的运动可能产生怎样的影响？ 22．回旋加速器中带电粒子的运动涉及匀速圆周运动（磁场中）和匀加速直线运动（电场中），有时还需 综合运用前面所学的相关知识解决问题。 用电源频率为 f 的回旋加速器对电荷量为 q、质量为 m 的氦核加速，使氦核的能量达到 Ek。氦核在第 n 次 加速后进入 D 形盒中的回旋半径与第 n+1 次加速后进入另一 D 形盒中的回旋半径之比是多少？ 23．如图所示是一种触电保护器，变压器 A 处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电 器上，B 处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器 J 切断电源，下列情况下能使保 护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。 (1)增加开灯的盏数； (2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时； (3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。 参考答案： 1．C 【详解】 AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期 性变化．故 AB 错误； C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递。故 C 正确； D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的不是恒定电流。故 D 错误。 故选 C。 2．B 【详解】 A．由题意可知这是电磁感应现象，木棍不能形成电流，故木棍不会烧着，A 错误； BCD．变化的电流能产生变化的磁场，变化的磁场可在铁块内部产生涡流，由于电流的热效应才把铁块烧 红，CD 错误，B 正确。 故选 B。 3．A 【详解】 试题分析：开关 S 闭合瞬间，因线圈 L 产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增 大，通过 a 灯的电流逐渐增大，所以 b、c 先亮，a 后亮，故 A 正确；合上开关一会儿后，因线圈中电流逐 渐稳定，则相当于导线，所以 a、b 一样亮，故 B 错误；断开开关 S 的瞬间，由电感的特性可知：L 和 a、b 组成的回路中有电流，导致 a、b 一起缓慢熄灭；而 c 没有电流，马上熄灭．由于原来 ab 两灯的电流相 等，开关断开的瞬间，通过 a、b 和线圈回路的电流与