【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版选修3-24-6互感和自感限时过关练（解析版)

【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版选修3-24-6互感和自感限时过关练（解析版)

信阳一高2020年高考物理一轮复习限时过关练：选修3-24.6互感和自感（解析版)‎ ‎1．如图所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( )‎ A.S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即熄灭，L1逐渐变亮 B.S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即熄灭 C.S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 D.S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭 ‎2．如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与R相等，下列说法正确的是 A.在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮 B.在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，两灯同时发光，然后B灯逐渐熄灭 C.若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则两灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭 D.若同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将S1、S2同时断开，则两灯会立即熄灭 ‎3．当前，电磁炉已走进千家万户，电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，该磁场会使锅底产生涡流，自行发热，从而加热锅内的食物，下列材料中，可用来制作电磁炉的锅的是 A．不锈钢 B．大理石 C．玻璃 D．绝缘橡胶 ‎4．以下现象中属于涡流现象的应用的是（　　）‎ A.某家用电烤箱 B.监考老师手中的探测仪 C.高压带电作业屏蔽服 D.车载充电器 ‎5．如图所示是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，如图甲所示， 灯A1突然闪亮一下，随后逐渐变暗，直至熄灭；闭合开关S2，如图乙所示，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是 （）‎ A.图甲中，闭合S1瞬间和断开S1瞬间，通过A1中电流方向相同 B.图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流小于L1中电流 C.图乙中，闭合S2瞬间，有可能观察到灯A3也会闪亮一下 D.图乙中，断开S2瞬间，灯A3立刻熄灭，灯A2缓慢熄灭 ‎6．如图为用来冶炼合金钢的冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热．下列说法中正确的有(　　)‎ A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流 B．线圈中通以交流电，在金属材料中会产生感应电流 C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的 D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的 ‎7．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0，A、B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）‎ A．开关S闭合时，A灯立即发光 B．开关S闭合时，B灯立即发光 C．开关S断开时，A灯闪亮一下再灭 D．开关S断开后瞬间，a点的电势低于b点 ‎8．下列列举的四种器件中，工作时主要利用了电磁感应的是 A． B． C． D．‎ ‎9．如图所示，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，下列说法正确的是 A．闭合S时，A灯先亮，B灯后亮 B．闭合S时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭 C．断开S时，A、B灯同时熄灭 D．断开S时， B灯熄灭，A灯变亮后熄灭 ‎10．如图所示的电路中，L为自感线圈，其直流电阻与电阻R相等，C为电容器，电源内阻不可忽略。当开关S由闭合变为断开的瞬间，下列说法正确的是 ‎ A.A灯闪亮一下再熄灭 B.流经电阻R的电流方向向右 C.电容器将充电 D.没有电流通过B灯 ‎11．有人设计了可变阻尼的电磁辅助减震系统，由三部分组成。下部分是电磁侦测系统:-部分是可变电磁阻尼系统，吸收震动时的动能:控制系统接收侦测系统的信号，改变阻尼磁场的强弱。系统如图(1)所示，侦测线框、阻尼线圈固定在汽车底盘上，侦测系统磁体、减震系统磁体固定在车轴上，车轴与底盘通过一减震弹簧相连。侦测系统磁场为匀强磁场，B1=0.01T， 长方形线框宽d=‎0.05m，整个回路的电阻，运动过程中，线框的下边不会离开磁场，上边不会进入磁场。阻尼线圈由100个相互绝缘的独立金属环组成，这100个金属环均匀固定在长为‎0.2m的不导电圆柱体上，减震系.统磁场辐向分布，俯视如图(2)所示，线圈所在位置磁感应强度B2大小处处相等，大小由控制系统控制。汽车静止时，阻尼线圈恰好50匝处于磁场中，取此时侦测线框所在的位置为原点，取向下为正，线框相对侦测磁场的位移记为x，B2 的大小与x的关系如图(3)所示。每个线圈的电阻为 ‎，周长L=‎0.3m。不考虑阻尼线圈之间的电磁感应，忽略阻尼线圈导体的粗细，设车轴与底盘总保持平行。‎ ‎(1)侦测线框向下运动时电流的方向为顺时针还是逆时针?‎ ‎(2)写出侦测线框由平衡位置向下运动时，侦测线框流入控制系统的电量q与位移x的大小关系式:‎ ‎(3)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，这一过程底盘相对车轴做v=‎10m/s的匀速运动，求这-过程阻尼线圈吸收了多少机械能;‎ ‎(4)某次侦测线框由平衡位置向下运动，流入控制系统的电量，求这一过程中安培力对阻尼线圈的总冲量。‎ ‎12．如图所示是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B。当S1闭合时，电磁铁将吸引衔铁D，使触头C接通电路工作。‎ ‎（1）如果闭合S2，当S1断开时，要延迟一段时间，弹簧才将衔铁D拉起使触头C断开电路，这种延迟是由于线圈A还是B的作用？是应用了什么物理原理？‎ ‎（2）如果断开S2，当S1断开时，是否还有延时作用？‎ ‎ 参考答案 ‎1．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当S闭合瞬时，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将L1灯短路，L1逐渐变暗直到熄灭，同时L2电流逐渐增大，变得更亮； S断开瞬时，L2中电流消失，故立即熄灭，而L1中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，故电流由灯泡L1的右侧流入，使得L1亮一下逐渐熄灭。‎ A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即熄灭，L1逐渐变亮，与结论不相符，选项A错误；‎ B． S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即熄灭，与结论不相符，选项B错误；‎ C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭，与结论不相符，选项C错误；‎ D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭，与结论相符，选项D正确；‎ ‎2．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则B灯逐渐亮起来，最后两灯一样亮，故A正确，B错误。‎ CD．当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然断开S1，则B灯立即熄，而线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，导致A灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，故CD错误；‎ ‎3．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.电磁炉采用的是电磁感应现象，即通过线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生热量，因此只能采用金属制作锅体，故A正确。‎ BCD.因为只能用金属制作锅体，故BCD错误。‎ ‎4．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、电烤箱是利用电流发热的原理，故A错误。‎ B、监考老师手中的探测仪，可以探测人身是否携带通讯设备（金属物品），是通过物体上产生涡流而使报警器发出警告的，故B正确。‎ C、工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业是利用静电屏蔽原理，故C错误。‎ D、车载充电器是电容器，故D错误；‎ ‎5．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．图甲中，闭合S1瞬间，直流电源对灯A1供电，电流从左到右；断开S1瞬间，电感线圈对灯A1 供电，电流从右到左，故A错误；‎ B．“实验时，断开开关 S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗”说明闭合 S1且电路稳定时，通过电感线圈L1的电流大于通过灯泡A1的电流，故B正确；‎ C．闭合开关S2瞬间，由于电感线圈阻碍电流的增加，L2中电流从零开始缓慢增大，此时路端电压缓慢变小，灯A3中电流从某一较大值开始减小，C正确；‎ D．图乙中，稳定时通过A2和 A3的电流相同，断开S2瞬间，电感线圈L2、灯A2、灯A3构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯A3和灯A2均缓慢熄灭，D错误。‎ ‎6．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.通过线圈的电流是高频交流电，从而在金属材料中形成同频率的交流电，故A错误，B正确；‎ C.炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C正确；‎ D.炉内金属中会产生涡流，但涡流根据焦耳热产生热量很小，主要是由于涡流使金属中的自由电子在涡流产生的电场中在电场力的驱使下高速运动，受到阻碍从而产生热量。故D错误。‎ ‎7．AD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.开关s闭合瞬间，灯泡A与电源直接相连因此立即发光，而灯泡B因为自感线圈的阻碍作用则是缓慢变亮，因此A符合题意B不符合题意 C.灯泡B与线圈L构成闭合回路，电路稳定时A中和B中的电流相等，因此S断开时A中电流不增加，因此不会闪亮，C不符合题意 ‎ D.开关断开瞬间，L中的电流逐渐减小，则电流的方向向左流过A灯，a点的电势低于b点，故D项与题意相符。‎ ‎8．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. 回旋加速器利用磁场使带电粒子旋转，电场使粒子加速，故A项与题意不相符；‎ B. 电磁炉是利用电磁感应原理使产生涡流，将电能最终转化成内能，故B项与题意相符；‎ C. 质谱仪是利用电场加速，磁场使粒子偏转，不是电磁感应现象，故C项与题意不相符；‎ D. 日光灯利用自感现象启动，而自感现象是特殊的电磁感应现象，故D项与题意相符。‎ ‎9．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB, 当开关S闭合时，电路中的电流增加，由于线圈的自感作用，将产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时A、B二灯相当于串联，同时亮；电路稳定后线圈相当于一段导线，将A灯短路，A灯熄灭，B灯两端所加电压增加而变得更亮，故A项与题意不相符，B项与题意相符；‎ CD. 断开S时，B灯立即熄灭；线圈产生自感电动势，和灯泡A构成闭合电路，A灯先闪亮后逐渐变暗，故C项与题意不相符，D项与题意相符。‎ ‎10．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.S闭合稳定时，通过L的电流和A灯的电流方向均向右，且IL大于IA；当开关S断开时，自感线圈中将产生自感电动势阻碍原来电流的减小，因此在由L、A、R组成的闭合电路中，有一顺时针方向的电流，即流经电阻R的电流方向向左，且从IL开始逐渐减小，故A灯突然闪亮一下再熄灭，故A正确，B错误；‎ CD.当开关S断开时，路端电压变大，电源继续给电容器充电，故B灯中有电流通过，故C正确，D错误。‎ ‎11．(1) 逆时针(2) 0.005x (C) (3) 2812.5 J (4) 1856.25 N•s，方向向上 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）向下运动时，线圈的磁通量增大，感应电流为逆时针。‎ ‎（2）线框向下运动速度为v时，感应电动势为：‎ E=B1dv 感应电流为：‎ 那么，在极短时间间隔△t内侦测线框流入控制系统的电量为：‎ Δq=IΔt Δx=v•Δt 那么，对侦测线框向下运动x距离的运动时间对电量进行叠加可得侦测线框流入控制系统的电量为：‎ ‎=0.005x (C)‎ ‎（3）由（2）可得：流入控制系统的电量为：q=2.5×10‎-4C时，x=‎0.05m，单个金属环进入磁场后受到安培力的大小：‎ ‎900N 当0＜x＜‎0.05m过程中，下面50个环的克服安培力做的总功为：‎ W1=50‎ W1=2250J 上面25个线圈新进入磁场的线圈 W2=×25×F·x=562.5 J W总=W1 +W2=2812.5 J ‎（4）当q=5×10‎-4C时，x=‎0.1m，设单个金属环在磁场中向下运动的位移为x’‎ I=F•Δt，，Δx′=v•Δt 根据以上三式，单个金属环受到安培力的冲量为：‎ 当0＜x＜‎0.05m过程中，下面50个环的总冲量：‎ I1=50×=225N•s 上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量 I2=×25×=56.25N•s ‎0.05＜x＜‎0.1m过程中，下面75个线圈的总冲量 I3=75×=1350N•s 上面25个线圈新进入磁场的线圈总冲量 I4=×25×=225N•s 所以 I总=I1+ I2 +I3+ I4=1856.25 N•s 方向向上 ‎12．（1）B；电磁感应；（2）无。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）当S1断开时，导致由于线圈B中的磁通量变小，从而出现感应电流，致使F中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放。所以由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用。‎ ‎（2）若断开B线圈的开关S2，当S1断开，F中立即没有磁性，所以没有延时功能。‎ 答：（1）这种延迟是由于线圈B的作用.是应用了电磁感应.‎ ‎（2）如果断开S2，当S1断开时，没有延时功能.‎