2021届高考物理一轮复习考点强化：涡流、自感现象的理解及应用
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考点3 涡流、自感现象的理解及应用
01
课堂 备选训练
课堂互动
1.自感现象的四大特点
(1)自感电动势总是阻碍线圈中原电流的变化。 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。 (4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显.自感电动势只能延缓过程 的进行,不能使过程停止,更不能使过程反向.
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
甲
乙
转到解析
课堂互动
分析自感现象的三个技巧
多维训练
1．如图所示，关于涡流，下列说法中错误的是( ) A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的 磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时 间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。 增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感 应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁 性减弱。所以选项A、B正确，C、D错误。 答案 AB
备选训练
2.(多选)如图甲、乙所示的电路中, 电阻R和自感线圈L的电阻值都很小, 且小于灯泡A的电阻,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后,A将逐渐变 暗 B.在电路甲中,断开S后,A将先变得 更亮,然后才逐渐变暗 C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变 暗 D.在电路乙中,断开S后,A将先变得 更亮,然后才逐渐变暗
种情况灯泡中电流方向均改变
课堂互动
【例3】(2017·北京理综，19)图甲和图乙是教材中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，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭 合开关S2，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( )
转到解析
备选训练
4、 (2015·新课标全国Ⅱ，15)如图，直角三角形金属框 abc 放置的匀强磁场中，磁 感应强度大小为 B，方向平行于 ab 边向上。当金属框绕 ab 边以角速度 ω 逆时针转动时， a、b、c 三点的电势分别为 Ua、Ub、Uc。已知 bc 边的长度为 l。下列判断正确的是( )
课堂互动
2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 断电时
电流逐渐增大，灯泡逐 电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后
渐变亮
逐渐减小达到稳定
电流逐渐减小，灯泡逐 电路中稳态电流为 I1、I2
渐变暗，线圈中电流方 ①若 I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
向不变
②若 I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两
解析 由于A、B为两个完全相同的灯泡， 当开关接通瞬间，B灯泡立刻发光，而A灯泡由 于线圈的自感现象，导致逐渐变亮；当开关断 开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提 供电流，导致两灯泡同时熄灭，故C正确。
答案 C
备选训练
1．(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过 了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )
备选训练
3、 (2016·全国卷Ⅱ，20)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安 装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直 向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动 C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
解析 题图甲所示电路中,灯A和线圈L串联,电流 相同,断开S时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流 的减小,通过R、A形成回路,灯A逐渐变暗。题图乙 所示电路中,电阻R和灯A串联,灯A的电阻大于线圈 L的电阻,电流则小于线圈L中的电流,断开S时,电源 不给灯供电,而线圈L产生自感电动势阻碍电流的 减小,通过R、A形成回路,灯A中电流比原来大,变 得更亮，然后逐渐变暗。答案 AD
，此电流产生的磁场导致磁针转动
转到解析
A．Ua＞Uc，金属框中无电流 B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿 a－b－c－a C．Ubc＝－21Bl2ω，金属框中无电流 D．Ubc＝12Bl2ω，金属框中电流方向沿 a－c－b－a
转到解析
备选训练
5、(2015·全国卷Ⅰ，19)(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名
的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软
多维训练
2．(2018·广东深圳二模)在如图所示的电路中，A、B 为两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈，E 为电源，S 为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正 确的是 ( )
A．合上开关，A先亮，B逐渐变亮；断开开关，A、B同时熄灭 B．合上开关，B先亮，A逐渐变亮；断开开关，A先熄灭，B后熄灭 C．合上开关，B先亮，A逐渐变亮；断开开关，A、B同时熄灭 D．合上开关，A、B同时亮；断开开关，B先熄灭，A后熄灭
细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图16所示。实验中发现，当圆盘
在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起
来，但略有滞后。下列说法正确的是( )
A．圆盘上产生了感应电动势
B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个
圆盘的磁通量发生了变化
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流
01
课堂 备选训练
课堂互动
1.自感现象的四大特点
(1)自感电动势总是阻碍线圈中原电流的变化。 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。 (4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显.自感电动势只能延缓过程 的进行,不能使过程停止,更不能使过程反向.
A．图甲中，A1与L1的电阻值相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
甲
乙
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课堂互动
分析自感现象的三个技巧
多维训练
1．如图所示，关于涡流，下列说法中错误的是( ) A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流
A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的 磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时 间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。 增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感 应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁 性减弱。所以选项A、B正确，C、D错误。 答案 AB
备选训练
2.(多选)如图甲、乙所示的电路中, 电阻R和自感线圈L的电阻值都很小, 且小于灯泡A的电阻,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后,A将逐渐变 暗 B.在电路甲中,断开S后,A将先变得 更亮,然后才逐渐变暗 C.在电路乙中,断开S后,A将逐渐变 暗 D.在电路乙中,断开S后,A将先变得 更亮,然后才逐渐变暗
种情况灯泡中电流方向均改变
课堂互动
【例3】(2017·北京理综，19)图甲和图乙是教材中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，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭 合开关S2，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( )
转到解析
备选训练
4、 (2015·新课标全国Ⅱ，15)如图，直角三角形金属框 abc 放置的匀强磁场中，磁 感应强度大小为 B，方向平行于 ab 边向上。当金属框绕 ab 边以角速度 ω 逆时针转动时， a、b、c 三点的电势分别为 Ua、Ub、Uc。已知 bc 边的长度为 l。下列判断正确的是( )
课堂互动
2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图
通电时 断电时
电流逐渐增大，灯泡逐 电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后
渐变亮
逐渐减小达到稳定
电流逐渐减小，灯泡逐 电路中稳态电流为 I1、I2
渐变暗，线圈中电流方 ①若 I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
向不变
②若 I2>I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两
解析 由于A、B为两个完全相同的灯泡， 当开关接通瞬间，B灯泡立刻发光，而A灯泡由 于线圈的自感现象，导致逐渐变亮；当开关断 开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提 供电流，导致两灯泡同时熄灭，故C正确。
答案 C
备选训练
1．(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过 了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )
备选训练
3、 (2016·全国卷Ⅱ，20)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安 装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直 向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动 C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
解析 题图甲所示电路中,灯A和线圈L串联,电流 相同,断开S时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流 的减小,通过R、A形成回路,灯A逐渐变暗。题图乙 所示电路中,电阻R和灯A串联,灯A的电阻大于线圈 L的电阻,电流则小于线圈L中的电流,断开S时,电源 不给灯供电,而线圈L产生自感电动势阻碍电流的 减小,通过R、A形成回路,灯A中电流比原来大,变 得更亮，然后逐渐变暗。答案 AD
，此电流产生的磁场导致磁针转动
转到解析
A．Ua＞Uc，金属框中无电流 B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿 a－b－c－a C．Ubc＝－21Bl2ω，金属框中无电流 D．Ubc＝12Bl2ω，金属框中电流方向沿 a－c－b－a
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备选训练
5、(2015·全国卷Ⅰ，19)(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名
的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软
多维训练
2．(2018·广东深圳二模)在如图所示的电路中，A、B 为两个完全相同的灯泡，L 为自感线圈，E 为电源，S 为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正 确的是 ( )
A．合上开关，A先亮，B逐渐变亮；断开开关，A、B同时熄灭 B．合上开关，B先亮，A逐渐变亮；断开开关，A先熄灭，B后熄灭 C．合上开关，B先亮，A逐渐变亮；断开开关，A、B同时熄灭 D．合上开关，A、B同时亮；断开开关，B先熄灭，A后熄灭
细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图16所示。实验中发现，当圆盘
在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起
来，但略有滞后。下列说法正确的是( )
A．圆盘上产生了感应电动势
B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个
圆盘的磁通量发生了变化
D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流