【学海导航】高三物理一轮复习 第9章 第4节 自感、涡流课件 新人教版.ppt

第4节自感 涡流 考点1 自感现象的分析与判断 例1 如图9 4 1所示电路中 a b是相同的两小灯泡 l是一个带铁芯的线圈 直流电阻可不计 调节r 电路稳定时两灯泡都正常发光 则在开关合上和断开时 a 两灯同时点亮 同时熄灭b 合上s时 b比a先到达正常发光状态c 断开s时 a b两灯都不会立即熄灭 通过a b两灯的电流方向都与原电流方向相同d 断开s时 a灯会突然闪亮一下后再熄灭 图9 4 1 解析 合上s b灯立即正常发光 a灯支路中 由于l产生的自感电动势阻碍电流增大 a灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态 b正确 断开s l中产生与原电流方向相同的自感电动势 流过b灯的电流与原电流反向 而a灯中电流与原电流方向相同 因为断开s后 由l作为电源的供电电流是从原来稳定时通过l中的电流值逐渐减小的 所以a b两灯只是延缓一些时间熄灭 并不会比原来更亮 答案 b点评 1 流过线圈的电流由于自感电动势的作用 而不能突变 只能逐渐变化 2 电路达到稳定后 电感线圈不再产生自感电动势 只相当于直流电阻 考点2 涡流的应用 例2 如图9 4 2所示是高频焊接原理示意图 线圈中通以高频变化的电流时 待焊接的金属工件中就产生感应电流 感应电流通过焊缝产生大量热量 将金属熔化 把工件焊接在一起 而工件其他部分发热很少 以下说法正确的是 图9 4 2 a 电流变化的频率越高 焊缝处的温度升高的越快b 电流变化的频率越低 焊缝处的温度升高的越快c 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小d 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 答案 ad点评 利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备 或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等 要减少涡流 可采用的方法是把整块铁芯改成用薄片叠压的铁芯 题型一 通电自感和断电自感的比较 例3 在如图9 4 3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 图9 4 3 a 合上开关 a先亮 b后亮 断开开关 a b同时熄灭b 合上开关 b先亮 a后亮 断开开关 a先熄灭 b后熄灭c 合上开关 b先亮 a后亮 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 切入点 分析此类问题应先明确原电流方向 然后判断自感电流的方向及大小变化 在断开开关时还要看线圈和用电器能不能形成回路 解析 由于l是自感线圈 当合上s时 自感线圈l将产生自感电动势 阻碍电流的流过 故有b灯先亮 而a灯后亮 当s断开时 a b组成回路 l中产生自感电动势阻碍电流的减弱 由此可知 a b同时熄灭 故选项c正确 答案 c 点评 对通电自感和断电自感的比较 见表 题型二 涡流的应用 例4 桌面上放一铜片 一条形磁铁的n极自上而下接近铜片的过程中 如图9 4 4所示 铜片对桌面的压力 a 增大b 减小c 不变d 无法判断是否变化 图9 4 4 切入点 用楞次定律判断涡流的方向 解析 磁铁的n极接近时 自上而下穿过铜片的磁通量增大 在铜片内会产生逆时针方向绕行的感应电流 如图 使铜片上方呈现n极 阻碍磁铁接近 根据牛顿第三定律 磁铁对铜片有同样大小的作用力 使铜片增加对桌面的压力 故选项a正确 答案 a 点评 涡流是由于变化的磁场产生电场 这种电场称为涡旋电场 这时涡旋电场可以在整块金属内部引起涡电流 因此涡流的大小取决于回路电阻和磁场变化率 方向则应根据楞次定律判断 电磁阻尼现象反映了涡流的磁效应 而电磁驱动现象则反映了涡流的机械效应 1 2011 北京 某同学为了验证断电自感现象 自己找来带铁芯的线圈l 小灯泡a 开关s和电池组e 用导线将它们连接成如图9 4 5所示的电路 检查电路后 闭合开关s 小灯泡发光 再断开开关s 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象 虽经多次重复 仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象 他冥思苦想找不出原因 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 a 电源的内阻较大b 小灯泡电阻偏大c 线圈电阻偏大d 线圈的自感系数较大 图9 4 5 答案 c 解析 断开开关瞬间 小灯泡中的电流突变为电感线圈中的电流 未出现闪亮现象是因为原来流过线圈中的电流太小 即线圈电阻偏大 2 2011 上海 如图9 4 6 磁场垂直于纸面 磁感应强度在竖直方向均匀分布 水平方向非均匀分布 一铜制圆环用丝线悬挂于o点 将圆环拉至位置a后无初速释放 在圆环从a摆向b的过程中 a 感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针b 感应电流方向一直是逆时针c 安培力方向始终与速度方向相反d 安培力方向始终沿水平方向 图9 4 6 ad 解析 本题考查组合场中的电磁感应问题和学生对组合场的分析能力 将圆环从a向b的运动分为三个过程 左侧 分界处 右侧 在左侧垂直纸面向里的磁场中 原磁场增强 根据楞次定律 感应磁场方向与原磁场方向相反即垂直纸面向外 再由右手定则判断知感应电流为逆时针方向 同理判断另两个过程 最后由左手定则判断每个过程的安培力的合力 可知安培力方向始终沿水平方向 3 2010 北京 在如图9 4 7所示的电路中 两个相同的小灯泡l1和l2分别串联一个带铁芯的电感线圈l和一个滑动变阻器r 闭合开关s后 调整r 使l1和l2发光的亮度一样 此时流过两个灯泡的电流均为i 然后 断开s 若t 时刻再闭合s 则在t 前后的一小段时间内 正确反映流过l1的电流i1 流过l2的电流i2随时间t变化的图象是 图9 4 7 答案 b 解析 由电路实物图可得 与滑动变阻器r串联的l2 没有自感直接变亮 电流i2变化图象如a中图线 c d错误 与带铁芯的电感线圈串联的l1 由于自感电流逐渐变大 b项正确 4 如图9 4 8所示的电路 d1和d2是两个相同的灯泡 l是一个自感系数相当大的线圈 其电阻与r相同 由于存在自感现象 在电键s接通和断开时 灯泡d1和d2亮暗的先后次序是 a 接通时d1先达最亮 断开时d1后灭b 接通时d2先达最亮 断开时d2后灭c 接通时d1先达最亮 断开时d1先灭d 接通时d2先达最亮 断开时d2先灭 图9 4 8 a 5 2010 徐州模拟 在图9 4 9所示的电路中 两个灵敏电流表g1和g2的零点都在刻度盘中央 当电流从 接线柱流入时 指针向右摆 电流从 接线柱流入时 指针向左摆 在电路接通后再断开的瞬间 下面哪个说法符合实际 a g1指针向左摆 g2指针向右摆b g1指针向右摆 g2指针向左摆c g1 g2指针都向左摆d g1 g2指针都向右摆 b 图9 4 9 解析 电路接通后线圈中电流方向向右 当电路断开时 线圈中电流减小 产生与原电流方向相同的自感电动势 与g2和电阻组成闭合回路 所以g1中电流方向向右 g2中电流方向向左 即g1指针向右摆 g2指针向左摆 b项正确 6 如图9 4 10所示 l是自感足够大的线圈 其直流电阻可忽略不计 d1和d2是两个相同的灯泡 若将电键s闭合 等灯泡亮度