2.3 自感现象与涡流 一、选择题（共 15 题） 1．下列实例中属于利用涡流的是（　　） A．利用微波炉加热食物 B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成 C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢 D．电动机的线圈绕在铁芯上 2．如图所示，三只完全相同的灯泡 A、B、C 分别与带有快芯的电感线圈 L、定值电阻 R、二极管 D 串联 在电路中，闭合开关 S，电路稳定后，三只灯泡亮度相同．下列说法正确的是（ ） A．断开开关 S，灯泡 A、C 马上熄灭，灯泡 B 慢慢熄灭 B．断开开关 S，灯泡 C 马上熄灭，灯泡 A、B 慢慢熄灭 C．断开开关 S 瞬间，通过灯泡 B 的电流方向是从左向右的 D．如果先抽掉电感线圈的快芯，再断开开关 S，会发现灯泡 B 熄灭得更慢 3．某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通讯储存设备。工作时，探测环 中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中感应出电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈 中的电流，使探测器发出警报。则（ ） A．被测金属物中产生的是恒定电流 B．被测金属物中产生的是交变电流 C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报 D．违规携带的手机只有发出通讯信号时才会被探测到 4．如图所示电路中，L 为一自感系数较大的线圈，电键 S 闭合电路稳定后，在电阻 R2 和线圈 L 均有电 流．现将电键 S 断开瞬间（ ） A．流经 R2 和 L 的电流方向都向左 B．流经 R2 和 L 的电流方向都向右 C．流经 R2 的电流方向向右，流经 L 的电流方向向左 D．流经 R2 的电流方向向左，流经 L 的电流方向向右 5．如图所示电路中，P、Q 两灯相同，带铁芯的线圈 L 与 Q 灯串联，则( ) A．S 接通瞬间，P 立即发光，Q 逐渐亮起来 B．S 接通瞬间，P、Q 同时发光 C．S 接通瞬间，Q 立即发光，P 逐渐亮起来 D．S 接通瞬间，P、Q 均逐渐亮起来 6．小万做自感现象实验时，连接电路如图所示，则（　　） A．断开开关 S，L1 逐渐变暗至熄灭，L2 变亮后再熄灭 B．闭合开关 S，L2 逐渐变亮，然后亮度不变 C．闭合开关 S，L1 立刻变亮，且亮度不变 D．断开开关 S，L1 变亮后再熄灭，L2 一直不亮 7．如图所示电路中，A、B 为两个相同灯泡，L 为自感系数较大、电阻可忽略不计的电感线圈，C 为电容 较大的电容器。下列说法中 不正确 的有（　　） A．接通开关 S，A 立即变亮，最后 A、B 一样亮 B．接通开关 S，B 逐渐变亮，最后 A、B 一样亮 C．断开开关 S，A、B 都立刻熄灭 D．断开开关 S，A 立刻熄灭，B 逐渐熄灭 8．如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器 R 的阻值，且使得滑动 变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（　　） A．接通开关 S，灯 B．接通开关 S，灯 C．断开开关 S，灯 D．断开开关 S，灯 A1 A1 A1 A1 、 A2 同时变亮 逐渐变亮， 、 A2 A2 立即变亮 立即熄灭 逐渐熄灭， A2 立即熄灭 b c 为三盏完全相同的灯泡， L 是自感线圈，线圈的直流电阻不可忽略。则下 9．如图所示的电路中， a、、 列说法正确的是（　　） b c 三盏灯同时亮起来 A．合上开关后， a、、 B．合上开关一段时间后， a 灯最亮， b、c 两盏灯一样亮 C．断开开关后，b 灯闪亮一下再熄灭 D．断开开关后， a 灯先熄灭， b、c 两盏灯逐渐熄灭 10．如图所示，电源的电动势为 E，内阻 r 忽略不计．A、B 是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当 大的线圈．以下说法正确的是 A．开关 S 闭合后，A 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 B．开关 S 闭合后，B 灯逐渐变亮，最后亮度稳定 C．开关 S 由闭合到断开的瞬间，A 灯立即熄灭 D．开关 S 由闭合到断开的瞬间，电流自左向右通过 A 灯 11．将一段铜制裸导线弯折成如图甲所示形状的线框，将它置于一节干电池的正极上（线框上端的弯折位 置与正极良好接触），一块圆柱形强磁铁 N 极向上吸附于电池的负极，使导线框下面的两端 P、Q 套在磁 铁上并与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会发生转动，从而制成了一个“简易电动机”，如图乙所 示。关于该电动机，下列说法正确的是（　　） A．俯视，线框将逆时针转动 B．若将裸导线改成漆包线，对漆包线不做任何处理也能成功转动 C．若线圈电阻不受发热影响，则线圈从静止开始转动的过程中，线框中电流保持不变 D．电池的输出功率一定大于线圈转动时的机械功率 12．如图所示电路中，L 为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B 为两相同灯泡，则下列说法 不正确的是（　　） A．合上 S 的瞬间，A、B 同时亮 B．合上 S 的瞬间，A 先亮，B 后亮 C．合上 S 后，A 逐渐变得更亮，B 逐渐变暗直至熄灭 D．断开 S 时，A 立即熄灭，B 灯重新亮随后逐渐熄灭 13．如图所示，灯泡与自感线圈并联，灯泡的电阻为 R1，线圈的直流电阻为 R2，且 R1＜R2，S 闭合稳定时 通过灯泡和线圈的电流分别为 i1 和 i2，当 K 断开时，则流过灯泡的电流方向和灯的亮暗情况是（ ） A．当断开 K 瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭 B．当断开 K 瞬间，灯先突然变得比原来暗，然后逐渐熄灭 C．当 K 断开时，流过灯的电流为从左向右 D．当 K 断开时，流过灯的电流为从右向左 14．如图所示甲、乙电路，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（　　） 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 15．如图所示，带铁芯的、电阻较小的线圈 L 和灯泡 中正确的是（ L1 并朕，当闭合开关 S 后，灯 L1 正常发光，下列说法 ） A．当断开 S 时，灯 B．当断开 S 时，灯 L1 L1 立即熄灭 突然闪亮后熄灭 C．若用阻值与线圈 L 相同的电阻取代 L 接入电路，当断开 S 时，灯 D．若用阻值与线圈 L 相同的电阻取代 L 接入电路，当断开 S 时，灯 L1 L1 立即熄灭 突然闪亮后熄灭 二、填空题 16．当一个线圈中的______变化时，它产生的______不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线 圈______激发出感应电动势，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫作______。 17．当导体在______中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是______导体的运动，这 种现象称为电磁阻尼。 18．电磁灶是利用________原理制成的，它在灶内通过交变电流产生交变磁场，使放在灶台上的锅体内产 生________而发热． 19．当电键闭合后，通过灯泡 A1 的电流随时间变化的图像为 ___图；通过灯泡 A2 的电流随时间变化的图 像为___图． A． B． C． D． 三、综合题 20．在如图甲所示的半径为 r 的竖直圆柱形区域内，存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的 变化关系为 B=kt（k>0 且为常量）． （1）将一由细导线构成的半径为 r、电阻为 R0 的导体圆环水平固定在上述磁场中，并使圆环中心与磁场区 域的中心重合．求在 T 时间内导体圆环产生的焦耳热． （2）上述导体圆环之所以会产生电流是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场，该涡旋电场趋使导体内 的自由电荷定向移动，形成电流．如图乙所示，变化的磁场产生的涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间 中，其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆（从上向下看），圆心与磁场区域的中心重 合．在半径为 r 的圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等，并且可以用 E涡   计算，其中 e 为由于 2 r 磁场变化在半径为 r 的导体圆环中产生的感生电动势．如图丙所示，在磁场区域的水平面内固定一个内壁 光滑的绝缘环形真空细管道，其内环半径为 r，管道中心与磁场区域的中心重合．由于细管道半径远远小 于 r，因此细管道内各处电场强度大小可视为相等的．某时刻，将管道内电荷量为 q 的带正电小球由静止 释放（小球的直径略小于真空细管道的直径），小球受到切向的涡旋电场力的作用而运动，该力将改变小 球速度的大小．该涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同．假设小球在运动过程中 其电荷量保持不变，忽略小球受到的重力、小球运动时激发的磁场以及相对论效应． ① 若小球由静止经过一段时间加速，获得动能 Em，求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数； ② 若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场，小球开始运动后经过时间 t0，小球与环形 真空细管道之间恰好没有作用力，求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小． 21．如图所示，当液体在矩形管道中流动时，液体中的正、负离子受磁场力作用分别向金属板 M、N 偏 转，使两板间形成稳定的电压，测出该电压 U 和管道的横截面积 S，便可计算液体的流量 Q（即单位时间 内流过的体积），这就是电磁流量计的工作原理。现已知垂直于侧面的磁场磁感应强度为 B，M、N 两板 l1 l2 间的电压为 U，管道 ab 和 ad 边的边长分别为 和 。求： （1）管道内液体流动的速度 v； （2）管道内液体的流量 Q。 22．在实际生产中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈。当电路中的开关 S 由闭合到断开时， 线圈会产生很高的自感电动势，使开关 S 处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生， 几名同学分别提出了以下四种方案，如图所示，哪种（些）方案可行？ 23．如图所示是利用高频交流焊接自行车零件的原理图，其中外圈 A 是通过高频交流电的线圈，B 是自行 车的零件，a 是待焊接的接口，焊口两端接触在一起。当 A 中通有交变电流时，B 中会产生感应电流，使 得接口处的金属熔化而焊接起来，问： （1）为什么在其他条件不变的情况下，交变电流的频率越高，焊接得越快； （2）为什么焊接过程中，接口 a 处已经熔化而零件的其他部分并不很热。 参考答案： 1．C 【详解】 A．利用微波炉加热食物是利用电流产生的电磁波来给物体加热，A 错误； B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成是为了减小涡流，减少损耗能量，B 错误； C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢是在线圈中通入高频交流电，在合金钢中产生涡流，C 正确；