2019-2020年高中物理 第一章 第六、七節(jié) 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)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(xiàn)象及其應(yīng)用 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-2 1．知道什么是自感現(xiàn)象和自感電動勢，知道自感系數(shù)及影響自感系數(shù)的因素． 2．知道日光燈的基本原理和結(jié)構(gòu)． 3．知道渦流是如何產(chǎn)生的，知道如何利用和防止． 1．自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象． 2．自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)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(chǎn)生電流，這種電流叫做自感電流． 4．自感系數(shù)：描述通電線圈自身特性的物理量叫做自感系數(shù)，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(shù)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(yīng)(　　) A．先斷開開關(guān)S1 B．先斷開開關(guān)S2 C．先拆去電流表 D．先拆去電阻R 解析：若先斷開開關(guān)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(xiàn)在這個電流將通過電壓表，造成電表損壞，所以實驗完畢應(yīng)先斷開開關(guān)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(shù)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(shù)、自感電動勢都不變 解析：自感系數(shù)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(guān)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(dāng)原電流增大時，它與原電流方向相同 D．當(dāng)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(guān)S閉合且達到穩(wěn)定時，小燈泡能正常發(fā)光．則當(dāng)閉合S和斷開S的瞬間能觀察到的現(xiàn)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(guān)S，由于自感L產(chǎn)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(chǎn)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(guān)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(guān)的作用，實際上可用一個彈片開關(guān)代替(按下接通，放手?jǐn)嚅_) 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(guān)的作用，啟動的關(guān)鍵就在于斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的感應(yīng)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(xiàn)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(chǎn)生渦電流，動能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(zhuǎn)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(chǎn)生感應(yīng)電流，有熱量產(chǎn)生，在運動過程中銅環(huán)的機械能轉(zhuǎn)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(shù)相當(dāng)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．?dāng)嚅_時，S1后熄滅 D．?dāng)嚅_時，S2后熄滅 解析：從等效的觀點看，在S接通時，相當(dāng)于L表現(xiàn)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的電阻都很小．接通S，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(xué)們對斷電時產(chǎn)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(dāng)于一個電源，表現(xiàn)為兩個方面：一是自感電動勢所對應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(chǎn)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(xiàn)象產(chǎn)生瞬時高壓；日光燈正常發(fā)光時，利用自感現(xiàn)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(yīng)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(shù)值和單位．) 10．在如圖所示的日光燈工作電路中． (1)開關(guān)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(guān)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(shù)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(yīng)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(nèi)部有一個金屬線圈，當(dāng)電流通過線圈時，會產(chǎn)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(zhì)(或鋼鐵)鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于鍋底有電阻，所以感應(yīng)電流又會在鍋底產(chǎn)生熱效應(yīng)，這些內(nèi)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(yīng)產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應(yīng)產(chǎn)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(yīng)(或電生磁)?、陔姶鸥袘?yīng)現(xiàn)象(或磁生電)　③電流的熱效應(yīng)(或焦耳定律) (2)瓷和玻璃不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象　鋁、銅的導(dǎo)磁性太差，效率低 (3)能起到加熱作用，因為線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用電流的熱效應(yīng)起到加熱作用．