2019-2020年高中物理 第一章 第六、七節(jié) 自感現象及其應用 渦流現象及其應用學案 粵教版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 第一章 第六、七節(jié) 自感現象及其應用 渦流現象及其應用學案 粵教版選修3-2 1．知道什么是自感現象和自感電動勢，知道自感系數及影響自感系數的因素． 2．知道日光燈的基本原理和結構． 3．知道渦流是如何產生的，知道如何利用和防止． 1．自感現象：由于導體本身的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現象，叫自感現象． 2．自感電動勢：自感現象中產生的感應電動勢叫自感電動勢． 3．自感電流：自感電動勢在閉合回路中產生電流，這種電流叫做自感電流． 4．自感系數：描述通電線圈自身特性的物理量叫做自感系數，簡稱自感或電感． 5．日光燈的組成：日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟動器組成． 例　如圖所示的電路，可用來測定自感系數較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個電壓表，用來測量自感線圈兩端的直流電壓，在實驗完畢后，將電路拆開時應(　　) A．先斷開開關S1 B．先斷開開關S2 C．先拆去電流表 D．先拆去電阻R 解析：若先斷開開關S1或先拆去電流表或先拆去電阻R，由于L的自感作用都會使L和電壓表組成回路，原先L中有較大的電流通過，現在這個電流將通過電壓表，造成電表損壞，所以實驗完畢應先斷開開關S2. 答案：B 一、單項選擇題 1．一個線圈的電流在均勻增大，則這個線圈的(D) A．自感系數也將均勻增大 B．自感電動勢也將均勻增大 C．磁通量的變化率也將均勻增大 D．自感系數、自感電動勢都不變 解析：自感系數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勢均不變．故D選項正確． 2．關于自感電動勢的方向，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．當原電流增大時，它與原電流方向相同 D．當原電流減小時，它與原電流方向相同 解析：自感電動勢總是阻礙原電流的變化．故D選項正確． 3．如右圖所示，開關S閉合且達到穩(wěn)定時，小燈泡能正常發(fā)光．則當閉合S和斷開S的瞬間能觀察到的現象分別是(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S，由于自感L產生自感電動勢阻礙A的電流增大，所以A慢慢變亮；斷開S瞬間L也產生自感電動勢，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，關于啟動器的作用，以下說法正確的是(C) A．日光燈啟動時，為燈管提供瞬時高壓 B．日光燈正常工作時，起降壓限流的作用 C．起到一個自動開關的作用，實際上可用一個彈片開關代替(按下接通，放手斷開) D．以上說法均不正確 解析：啟動器的作用是利用動觸片和靜觸片的接通與斷開起一個自動開關的作用，啟動的關鍵就在于斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器產生的感應電動勢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動，如果發(fā)現小球做減速運動，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，則磁鐵會吸引小球，小球會加速運動，排除A；若小球是銅或鋁制成的，靠近磁鐵時，小球會產生渦電流，動能轉化為電能再轉化為內能，小球做減速運動，所以C、D對． 6．如右圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高點B.不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是(BD) A．A、B兩點在同一水平線 B．A點高于B點 C．A點低于B點 D．銅環(huán)擺動過程中有部分機械能轉化為熱能 解析：在銅環(huán)進、出磁場時，穿過銅環(huán)的磁通量發(fā)生變化，故在環(huán)中產生感應電流，有熱量產生，在運動過程中銅環(huán)的機械能轉化為熱能，機械能減少． 7．在如右圖所示的電路中，S1和S2是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數相當大的線圈，其直流電阻值與R相等．在電鍵S接通和斷開時，燈泡S1和S2亮暗的順序是(AC) A．接通時，S1先達到最亮 B．接通時，S2先達到最亮 C．斷開時，S1后熄滅 D．斷開時，S2后熄滅 解析：從等效的觀點看，在S接通時，相當于L表現為很大的電阻，故S1先達到最亮，選項A正確．同理，選項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?。油⊿，使電路達到穩(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：本題考查同學們對斷電時產生的自感電動勢的阻礙作用的理解．在電路斷開時，電感線圈的自感電動勢阻礙原電流的減小，此時電感線圈在電路中相當于一個電源，表現為兩個方面：一是自感電動勢所對應的電流方向與原電流方向一致；二是在斷電瞬間，自感電動勢所對應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在同一個支路中，流過的電流相同；斷開電鍵S時，線圈L中的自感電動勢要維持原電流不變，所以，電鍵斷開的瞬間，電燈A的電流不變，以后電流漸漸變?。虼穗姛魸u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(因為電感線圈的電阻很小)，斷開電鍵S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當于一個電源給燈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選項正確． 9．日光燈鎮(zhèn)流器的作用是(BC) A．啟動時限制燈管中電流 B．啟動時產生瞬間高壓，點燃燈管 C．工作時降壓限流，使燈管在較低電壓下工作 D．工作時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：日光燈點燃時，利用自感現象產生瞬時高壓；日光燈正常發(fā)光時，利用自感現象，對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值和單位．) 10．在如圖所示的日光燈工作電路中． (1)開關合上前，啟動器的靜觸片和動觸片是__________(填“接通的”或“斷開的”)； (2)開關剛合上時，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，啟動器的靜觸片和動觸片________(填“接通”或“斷開”)． 答案：(1)斷開的　(2)啟動器　氖　(3)大于　(4)斷開 11．如右圖所示，自感線圈的自感系數很大，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R1R2，即I1I2，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，爐子的內部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產生磁場，這個磁場的大小和方向是隨電流不斷變化的，這個變化的磁場又會使放在電磁爐上面的鐵質(或鋼鐵)鍋底內產生感應電流，由于鍋底有電阻，所以感應電流又會在鍋底產生熱效應，這些內能便能起到加熱物體的作用從而煮熟食物．電磁爐的特點是：效率比一般的爐子都高，爐面無明火，無煙無廢氣，火力強勁，安全可靠．因為電磁爐是由電磁感應產生電流，利用電流的熱效應產生熱量，所以不是所有的鍋或器具都適用．對于鍋的選擇，方法很簡單，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(回答三個即可)： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________. (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)①電流的磁效應(或電生磁)?、陔姶鸥袘F象(或磁生電)?、垭娏鞯臒嵝?或焦耳定律) (2)瓷和玻璃不能產生電磁感應現象　鋁、銅的導磁性太差，效率低 (3)能起到加熱作用，因為線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產生感應電流，利用電流的熱效應起到加熱作用．