高二物理选修3-2自感、互感、涡流达标检测试题(附答案和解释)

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高二物理选修3-2自感、互感、涡流达标检测试题(附答案和解释)

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滚动检测(三) 自感、互感、涡流
(时间:60分钟 满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分.在每小题给出的四个选项中,至少有一个是正确的,全选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1.
 
图1
如图1所示,闭合电路中一定长度的螺线管可自由伸缩,通电时灯泡有一定亮度,若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内,则在插入过程中
(  ).
A.灯泡变亮,螺线管缩短
B.灯泡变暗,螺线管缩短
C.灯泡变亮,螺线管伸长
D.灯泡变暗,螺线管伸长
解析 当插入软铁棒时,穿过线圈的磁通量增大,线圈产生自感,自感电流阻碍磁通量的增加,所以通过线圈的电流减小,灯泡变暗.线圈各匝上电流为同方向,同向电流相互吸引,电流减小,各匝之间相互吸引力减小,螺线管伸长,故D正确.
答案 D
2.
 
图2
如图2所示,电灯A和B与固定电阻的电阻均为R,L是自感系数很大线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开,下列说法正确的是(  ).
A.B立即熄灭
B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c→d
D.有电流通过A灯,方向为b→a
解析 断开S2而只闭合S1时,A、B两灯一样亮,可知线圈L的电阻也是R,在S1、S2闭合时,IA=IL,故当S2闭合、S1突然断开时,流过A灯的电流只是方向变为b→a,但其大小不突然增大,A灯不出现更亮一下再熄灭的现象,故D项正确,B项错误.由于固定电阻R几乎没有自感作用,故断开S1时,B灯电流迅速变为零,而立即熄灭,故A项正确,C项错误,综上述分析可知,本题正确选项为A和D.
答案 AD
 
图3
3.如图3所示的电路中,L1、L2是完全相同的灯泡,线圈L的自感系数较大,它的电阻与定值电阻R相等.下列说法正确的是(  ).
A.闭合开关S时,L1先亮、L2后亮,最后它们一样亮
B.闭合开关S时,L1、L2始终一样亮
C.断开开关S时,L2立刻熄灭、L1过一会才熄灭
D.断开开关S时,L2、L1都要过一会才熄灭
解析 由于电感的自感现象闭合开关S时,L2会立即亮,而L1是逐渐变亮,由于两支路电阻相同,电路稳定后,两支路流过的电流相同,最后它们一样亮,则A、B错;断开开关S时,由于电感的自感现象L2、L1过一会才熄灭,则D对C错.
答案 D
4.下列关于日光灯启动器的作用的描述,正确的是(  ).
A.启动器只在日光灯启动时起作用
B.日光灯正常工作时,取走启动器,日光灯就不能正常工作
C.启动器在日光灯起动时,相当一个自动开关
D.启动器在日光灯正常工作时,一直保持导通状态,使得电路闭合
答案 AC
5.下列关于镇流器的说法,错误的是(  ).
A.镇流器在日光灯电路中就起着一阻值很大的电阻的作用
B.镇流器在日光灯启动时相当于一个电源
C.镇流器在日光灯正常工作时,可用一根导线替代
D.镇流器在工作时总是阻碍电路中电流的变化
答案 AC
6.
 
图4
弹簧上端固定,下端挂一只条形磁铁,使磁铁上下振动,磁铁的振动幅度不变.若在振动过程中把线圈靠近磁铁,如图4所示,观察磁铁的振幅将会发现(  ).
A.S闭合时振幅逐渐减小,S断开时振幅不变
B.S闭合时振幅逐渐增大,S断开时振幅不变
C.S闭合或断开,振幅变化相同
D.S闭合或断开,振幅都不发生变化
解析 S断开时,磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中无感应电流,振幅不变;S闭合时有感应电流,有电能产生;磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减少,A正确.
答案 A
7.
 
图5
图5中L是绕在铁芯上的线圈它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回路.开关S1和S2开始都处在断开状态.设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是(  ).
 
解析 闭合S1,由于线圈会阻碍电流的突然变大,Uab不会突然变大,D选项不正确;达到稳定后,再闭合S2,由于线圈的作用,原有电流慢慢变小,Uab也从原来的数值慢慢减小,故选A.
答案 A
8.如图6是用电流传感器(相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为R.下图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图象.关于这些图象,下列说法中正确的是
(  ).
 
图6
 
A.图6中甲是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况
B.图6中乙是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况
C.图6中丙是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况
D.图6中丁是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况
解析 开关S由断开变为闭合瞬间,流过自感线圈的电流为零,流过传感器1、2的电流均为E2R.闭合电路稳定后,流过传感器1的电流为2E3R,流过传感器2的电流为E3R;开关断开后,流过传感器1的电流立即变为零,流过传感器2的电流方向相反,从E3R逐渐变为零.
答案 BC
9.
 
图7
如图7所示,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡,S是控制电路的开关.对于这个电路,下列说法中正确的是(  ).
A.刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等
B.刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小不相等
C.闭合开关S待电路达到稳定,D1熄灭,D2亮度始终不变
D.闭合开关S待电路达到稳定,再将S断开瞬间,D2立即熄灭,D1闪亮一下再熄灭
解析 开关S闭合的瞬间,线圈L可看做暂时的断路,故通过两灯泡的电流相等,且同时亮,A对B错;电路稳定后,由于线圈直流电阻忽略不计,将灯泡D1短路,灯泡D2获得更多电压,会更亮,C错误;若断开开关S,此时线圈与灯泡D1构成回路,继续对其供电,灯泡D1将闪亮一下后再逐渐熄灭,灯泡D2无法形成回路将立即熄灭,D对.
答案 AD
10.如图8甲所示,在光滑水平面上用恒力F拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框,边长为a,在1位置以速度v0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时t=0,若磁场的宽度为b(b>3a),在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场.此过程中v-t图象如图8乙所示,则(  ).
 
图8
A.t=0时,线框右侧边MN的两端电压为Bav0
B.在t0时刻线框的速度为v0-Ft0m
C.线框完全离开磁场的瞬间(位置3)的速度一定比t0时刻线框的速度大
D.线框从进入磁场(位置1)到完全离开磁场(位置3)的过程中产生的电热为2 Fb
解析 t=0时,线框右侧边MN的两端电压为外电压,为34Bav0,A项错误;从t0时刻至3 t0时刻线框做匀加速运动,加速度为Fm,故在t0时刻的速度为v0-2at0=v0-2Ft0m,B项错误;因为t=0时刻和t=3t0时刻线框的速度相等,进入磁场和穿过磁场的过程中受力情况相同,故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等,C项错误;线框在位置1和位置3时的速度相等,根据动能定理,外力做的功等于克服安培力做的功,即有Fb=Q,所以线框穿过磁场的整个过程中,产生的电热为2Fb,D项正确.
答案 D
二、非选择题(本题共3小题,共30分.计算题要求有必要的文字叙述,列出必要的方程和演算步骤)
11.(6分)
 
图9
把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方,如图9所示,在下列三种情况下,悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较:
①当滑动变阻器的滑动头向右移动时,拉力________.
②当滑动头向左移动时,拉力________.
③当滑动头不动时,拉力________.(填“变大”、“不变”或“变小”)
答案 ①变小 ②变大 ③不变
12.(10分)图10是一种延时继电器的示意图.铁芯上有两个线
 
图10
圈A和B.线圈A跟电源连接,线圈B两端连在一起,构成一个闭合电路.在断开开关S的时候,弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C(连接工作电路)离开,而是过一小段时间后才执行这个动作,延时继电器就是这样得名的.
(1)请解释:当开关S断开后,为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一段时间?
(2)如果线圈B不闭合,是否会对延时效果产生影响?为什么?
解析 (1)当开关S断开后,电磁铁还会继续吸住衔铁一段时间是由于通过B线圈的磁通量减少,由于互感现象,B中产生互感电流,产生的电流磁场对衔铁仍有吸引,故能够延时.
(2)如果线圈B不闭合,无互感电流,无磁场产生,不能延时.
答案 见解析
13.(14分)
 
图11
(2012•绍兴一中)在范围足够大,方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,宽度为L=0.4 m,如图11所示,框架上放置一质量为0.05 kg,电阻为1 Ω的金属杆cd,框架电阻不计.若cd杆以恒定加速度a=2 m/s2,由静止开始做匀变速运动,则
(1)在5 s内平均感应电动势是多少?
(2)第5 s末,回路中的电流多大?
(3)第5 s末,作用在cd杆上的水平外力多大?
解析 (1)5 s内的位移:x=12at2=25 m
5 s内的平均速度v=xt=5 m/s
(也可用v=0+v52求解)
故平均感应电动势E=BLv=0.4 V.
(2)第5 s末:v=at=10 m/s
此时感应电动势:E=Blv
则回路电流为:I=ER=BlvR=0.2×0.4×101 A=0.8 A.
(3)杆匀加速运动,则F-F安=ma
即F=BIL+ma=0.164 N.
答案 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N

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