考点3 自感、互感和涡流

考点3 自感、互感和涡流

例题1.答案:AD

解析:开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定;B灯逐渐变亮,最后亮度稳定,选项A正确、B错误;开关由闭合到断开的瞬间,电流自右向左通过A灯,但本题电路A灯不会闪亮一下再熄灭,选项C错误、选项D正确.

变式1.答案:BC

解析:闭合S,稳定后,电容器相当于断路,线圈L相当于短路,所以电容器b极板与电源正极相连,带正电荷,选项A错误;电源有内阻,电容器两端电压等于电路的路端电压,小于电源电动势,选项B正确;断开S瞬间,电容器与R2构成回路放电,通过R2的电流方向向左,选项D错误;断开S瞬间,由于自感现象,线圈L相当于临时电源,阻碍原来的电流减小,通过线圈的电流方向不变,R1与线圈L构成回路,所以通过R1的电流方向向右,选项C正确.

例题2.答案:BD

解析:ab匀速运动时,ab中感应电流恒定,L1中磁通量不变,穿过L2的磁通量不变,L2中无感应电流产生,cd保持静止,选项A错误;ab向右加速运动时,L2中的磁通量向下增大,通过cd的电流方向向下,cd向右移动,选项B正确;同理可得选项C错误,选项D正确.

变式2.答案:CD

解析:当电流计中有电流通过时,说明左边的电流是从上向下流的,由右手螺旋定则可得出此感应电流的磁场方向为从上向下.若ab匀速运动,右边线圈中产生的感应电流是恒定的,则左边线圈中不会产生感应电流,所以选项A、选项B错误.若ab向右匀减速运动,右边线圈中的电流产生的磁通量在从下向上减小,故穿过左边线圈的磁通量在从上向下减小,该线圈中会产生一个从上向下的磁场,选项D正确.当ab向左匀加速运动,同样会在左边的线圈中产生一个从上向下的磁场,故选项C正确.

【高考对接】

1.答案:B

2.答案:C

解析:金属框abc平面与磁场平行,转动过程中磁通量始终为零,所以无感应电流产生,选项B、D错误;转动过程中,bc边和ac边均切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则判断Ua<Uc,Ub<Uc,选项A错误;由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc=,选项C正确.

3.答案:AB

解析:由右手定则知,圆盘按如题图所示的方向转动时,感应电流沿a到b的方向流动,选项B正确;由感应电动势知,角速度恒定,则感应电动势恒定,电流大小恒定,选项A正确;角速度大小变化,感应电动势大小变化,但感应电流方向不变,选项C错误;若ω变为原来的2倍,则感应电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由P=I2R知,电流在R上的热功率变为原来的4倍,选项D错误.

4.答案:AB

解析:当圆盘转动时,圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线,产生感应电动势,选项A正确.

如图所示,铜圆盘上存在许多小的闭合回路,当圆盘转动时,穿过小的闭合回路的磁通量发生变化,回路中产生感应电流,根据楞次定律,感应电流阻碍其相对运动,但抗拒不了相对运动,故磁针会随圆盘一起转动,但略有滞后,选项B正确;在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零,选项C错误;圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成的电流的磁场方向沿圆盘轴线方向,会使磁针沿轴线方向偏转,选项D错误.

5.答案:B

解析:当磁感应强度变大时,由楞次定律知,线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外,由安培定则知,线圈内产生逆时针方向的感应电流,选项A错误;由法拉第电磁感应定律9∶1知,Ea=9Eb,选项B正确;由知两线圈的电阻关系为Ra=3Rb,其感应电流之比为Ia∶Ib=3∶1,选项C错误;两线圈的电功率之比为Pa∶Pb=EaIa∶EbIb=27∶1,选项D错误.

6.答案:AC

解析:由图(b)可知,导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值,变化率为零,导线框R中磁通量变化率为零,根据法拉第电磁感应定律,在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零,选项A正确;在t=T/2时,导线PQ中电流图像斜率方向不变,导致导线框R中磁通量变化率的正负不变,根据楞次定律,所以在t=T/2时,导线框中产生的感应电动势方向不变,选项B错误;由于在t=T/2时,导线PQ中电流图像斜率最大,电流变化率最大,导致导线框R中磁通量变化率最大,根据法拉第电磁感应定律,在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大,由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向,选项C正确;由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向,选项D错误.

练 习

1.答案:D

2.答案:ABD

解析:由题意知,穿过闭合回路的磁通量Φ=0,选项A正确;由右手定则判知ab边与cd边切割磁感线产生的感应电动势相当于两个电源串联,回路中的感应电动势E=Blabv0+Blcdv0=2Blv0,选项B正确;由右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向,选项C错误;由左手定则可知ab边与cd边所受的安培力方向均向左,选项D正确.

3.答案:BD

解析:把铜盘看作由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成,当铜盘转动时,每根铜棒都在切割磁感线,相当于电源.由右手定则知,盘边缘为电源正极,中心为电源负极,C点电势低于D点电势,选项A错误;此电源对外电路供电,电流由b经电流表再从a流向铜盘,选项C错误;铜盘转动切割磁感线,相当于电源,回路中感应电动势为,选项B正确;若铜盘不转动,使所加磁场磁感应强度均匀增大,在铜盘中产生感生环形电场,使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动,形成环形电流,选项D正确.

4.答案:CD

解析:涡流是由电磁感应产生的,故锅体内是变化的磁场,由法拉第电磁感应定律可知,磁场变化频率越高,感应电动势越大,故选项C、D正确.