2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理粵教版選修3-2練習(xí)：第一章 第六節(jié) 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第六節(jié)自感現(xiàn)象及其應(yīng)用1．由于導(dǎo)體線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象．在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做自感電動勢．2．自感電動勢的大小跟穿過線圈的磁通量變化快慢(即電流變化快慢）有關(guān)，還跟線圈的自感系數(shù)有關(guān)．線圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大，有鐵芯時的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大得多．3．日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器、導(dǎo)線和開關(guān)組成．燈管中氣體在導(dǎo)電時主要發(fā)出紫外線,熒光粉受到紫外線的照射發(fā)出可見光,啟動器的作用為自動開關(guān)．鎮(zhèn)流器在啟動器動靜觸片斷開后，提供瞬時高壓點(diǎn)燃燈管，之后起到降壓限流的作用．4．(雙選)通過一個線圈的電流在均勻增大時,則這個線圈的()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．磁通量也將均勻增大D．自感系數(shù)和自感電動勢不變答案CD解析線圈的磁通量與電流大小有關(guān)，電流增大,磁通量增大,故C項(xiàng)正確；而自感系數(shù)由線圈本身決定,與電流大小無關(guān)；自感電動勢EL＝Leq\f(ΔI，Δt)，與自感系數(shù)和電流變化率有關(guān),對于給定的線圈，L一定，已知電流均勻增大，說明電流變化率恒定，故自感電動勢不變，D項(xiàng)正確．5．關(guān)于線圈自感系數(shù)的說法，錯誤的是（）A．自感電動勢越大，自感系數(shù)也越大B．把線圈中的鐵芯抽出一些，自感系數(shù)減小C．把線圈匝數(shù)增加一些,自感系數(shù)變大D．電感是自感系數(shù)的簡稱答案A解析自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的．線圈越長，單位長度上的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)就越大．另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大得多．6．如下圖所示，S為啟動器,L為鎮(zhèn)流器，其中日光燈的接線圖正確的是(）答案A解析根據(jù)日光燈的工作原理，要想使日光燈發(fā)光，燈絲需預(yù)熱發(fā)出電子,燈管兩端應(yīng)有瞬時高壓，這兩個條件缺一不可．當(dāng)動、靜觸片分離后,選項(xiàng)B中燈管和電源斷開，選項(xiàng)B錯誤；選項(xiàng)C中鎮(zhèn)流器與燈管斷開，無法將瞬時高壓加在燈管兩端,選項(xiàng)C錯誤．選項(xiàng)D中燈絲左、右端分別被短接，無法預(yù)熱放出電子，不能使燈管中氣體導(dǎo)電，選項(xiàng)D錯誤．只有選項(xiàng)A是正確的．【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一對自感現(xiàn)象的理解1．關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說法是(）A．感應(yīng)電流一定和原來的電流方向相反B．對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時,線圈產(chǎn)生的自感電動勢也越大C．對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時，線圈的自感系數(shù)也越大D．對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時,線圈中的自感電動勢也越大答案D解析當(dāng)電流增加時，自感電動勢的方向與原來的電流反向,當(dāng)電流減小時與原來的電流同向，故選項(xiàng)A錯誤;自感電動勢的大小,與電流變化快慢有關(guān),與電流變化大小無關(guān)，故選項(xiàng)B錯誤；自感系數(shù)只取決于線圈的本身因素,與電流變化情況無關(guān)．故選項(xiàng)C錯誤；結(jié)合選項(xiàng)B的錯誤原因可知，選項(xiàng)D正確．點(diǎn)評自感的實(shí)質(zhì)仍然是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,電流的強(qiáng)弱決定其周圍磁場的強(qiáng)弱，當(dāng)電流變化時引起電流周圍的磁場發(fā)生變化，就會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢下列說法中正確的是()A．線圈中電流變化越大,線圈自感系數(shù)越大B．對于某一線圈，自感電動勢正比于電流的變化量C．一個線圈的電流均勻增大，這個線圈自感系數(shù)、自感電動勢都不變D．自感電動勢總與原電流方向相反答案C知識點(diǎn)二通電自感和斷電自感3．如圖1所示電路中，A、B是完全相同的燈泡，L是電阻不計(jì)的電感線圈,下列說法中正確的是（）圖1A．當(dāng)開關(guān)S閉合時，A燈先亮，B燈后亮B．當(dāng)開關(guān)S閉合時，B燈先亮,A燈后亮C．當(dāng)開關(guān)S閉合時，A、B燈同時亮，以后B燈更亮，A燈熄滅D．當(dāng)開關(guān)S閉合時，A、B燈同時亮，以后亮度不變答案C解析當(dāng)開關(guān)S閉合時,電路中電流增加，由于線圈的自感作用，其中產(chǎn)生一自感電動勢阻礙電流的增加，此時A、B二燈相當(dāng)于串聯(lián)，同時亮;之后線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，將A燈短路,A燈熄滅,因B燈所加電壓增加而變得更亮．點(diǎn)評開關(guān)閉合時，線圈自感電動勢與電源電動勢方向相反，若自感系數(shù)足夠大，瞬間可以認(rèn)為斷路,隨即變緩直至消失．4．（雙選）在如圖2所示的電路中，帶鐵芯的、電阻較小的線圈L與燈A并聯(lián),當(dāng)合上開關(guān)S后燈A正常發(fā)光．則下列說法中正確的是（)圖2A．當(dāng)斷開S時,燈A立即熄滅B．當(dāng)斷開S時，燈A突然閃亮后熄滅C．用阻值與燈A相同的線圈取代L接入電路，當(dāng)斷開S時，燈A逐漸熄滅D．用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷開S時，燈A突然閃亮后熄滅答案BC解析在S斷開的瞬間，L與A構(gòu)成閉合回路，燈A不會立即熄滅．問題是“小燈泡在熄滅之前是否更亮一下”這一點(diǎn)如何確定．根據(jù)P＝I2R可知，燈A能否閃亮，取決于S斷開的瞬間,流過A的電流是否更大一些．在斷開S的瞬間,燈A中原來的電流IA立即消失．但燈A和線圈L組成一閉合回路，由于線圈L的自感作用，其中的電流IL不會立即消失,它還要通過回路維持短暫的時間．如果IL>IA，則燈A熄滅之前要閃亮一下；如果IL≤IA,則燈A是逐漸熄滅而不閃亮一下．至于IL和IA的大小關(guān)系，由RA和RL的大小關(guān)系決定：若RA>RL,則IA〈IL,燈將閃亮一下；若RA≤RL，則IA≥IL，燈將逐漸熄滅．點(diǎn)評開關(guān)斷開時，原電源不提供電流，若線圈形成回路，則自感電動勢會通過回路形成電流，因此斷電時線圈起到瞬間電源的作用．知識點(diǎn)三日光燈5．（雙選）在日光燈電路中接有啟動器、鎮(zhèn)流器和日光燈管，下列說法中正確的是（)A．鎮(zhèn)流器在點(diǎn)燃燈管時產(chǎn)生瞬時高壓、點(diǎn)燃后起降壓限流作用B．日光燈點(diǎn)燃后，鎮(zhèn)流器、啟動器都不能起作用C．日光燈點(diǎn)燃后，啟動器不再起作用，可以將啟動器去掉D．日光燈點(diǎn)燃后，使鎮(zhèn)流器短路，日光燈仍能正常發(fā)光,并能降低電能的消耗答案AC解析鎮(zhèn)流器在日光燈點(diǎn)燃時產(chǎn)生一個瞬時高壓，點(diǎn)燃后起到降壓限流作用，故A對;點(diǎn)燃后，鎮(zhèn)流器仍有用，降壓限流，而啟動器就不起作用了,可以將啟動器去掉,故B不對，C對；日光燈燈管電阻很小，電流不能太大，燈管發(fā)光后，由于通入了交流電,使線圈產(chǎn)生了自感作用,阻礙了電流的變化，鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用，若使鎮(zhèn)流器短路日光燈就不能正常工作了,故D不對．點(diǎn)評日光燈管在點(diǎn)燃和正常發(fā)光時的工作狀態(tài)：日光燈管在點(diǎn)燃時需要500V～700V的瞬時高壓，這個高壓是由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的自感電動勢與電源電壓疊加后產(chǎn)生的．當(dāng)燈管點(diǎn)燃后,它的電阻變得很小，只允許通過較小的電流，需要加在它兩端的電壓變小，鎮(zhèn)流器這時又起到給燈管降壓限流的作用．6．啟動器是由電容和氖管兩大部分組成,其中氖管中充有氖氣,內(nèi)部有靜觸片和U形動觸片．通常動、靜觸片不接觸，有一個小縫隙，則下列說法中不正確的是(）A．當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極時，氖氣放電并產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致U形動觸片受熱膨脹B．當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極后，啟動器的兩個觸片才接觸，使電路有電流通過C．電源的電壓加在啟動器兩極前，啟動器的兩個觸片就接觸著,電路就已經(jīng)有電流通過D．當(dāng)電路通電后，兩個觸片冷卻，兩個觸片重新分離答案C解析依據(jù)日光燈的工作原理可知,電源把電壓加在啟動器的兩極之間,使氖氣放電而發(fā)出輝光．輝光產(chǎn)生熱量使U形動觸片膨脹伸展,跟靜觸片接觸把電路接通．電路接通后，啟動器的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分開，電路自動斷開．點(diǎn)評啟動器利用氖管的輝光放電，U形動觸片膨脹伸展與靜觸片接觸，自動把電路接通,電路接通后，氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分開電路斷開,電路斷開時鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高電壓點(diǎn)亮日光燈．【方法技巧練】斷電自感中燈泡亮度變化的分析技巧7．（雙選)在圖3甲、乙電路中,電阻R和電感線圈L的電阻都很?。油⊿，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則（)圖3A．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，然后漸漸變暗答案AD解析甲圖中，燈泡A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S時，線圈L中的自感電動勢要維持原電流不變，所以,開關(guān)斷開的瞬間，燈泡A的電流不變,以后電流漸漸變小．因此，燈泡漸漸變暗．乙圖中,燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小(因?yàn)殡姼芯€圈的電阻很?。?斷開開關(guān)S時電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈A供電，因此在這一短暫的時間內(nèi),反向流過A的電流是從IL開始逐漸變小的，所以燈泡要先亮一下，然后漸漸變暗，故選項(xiàng)A、D正確．方法總結(jié)在開關(guān)斷開時,電感線圈的自感電動勢要阻礙原電流的減小,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，以后電流開始緩慢減小到零,斷開開關(guān)后，燈泡是否瞬間變得更亮，取決于當(dāng)初兩支路中電流大小的關(guān)系．8．如圖4所示的電路中，S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流2A，流過燈泡的電流是1A，將S突然斷開，S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流I隨時間t變化關(guān)系的圖象是（）圖4答案D解析開關(guān)S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1A．開關(guān)S斷開瞬間，燈泡支路的電流立即減為零，但是自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應(yīng)電動勢,使線圈中的電流從原來的2A逐漸減小，方向不變，且同燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2A逐漸減小為零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，D對．方法總結(jié)解圖象問題時,先要搞清楚研究什么元件上的電流隨時間的變化關(guān)系；其次要根據(jù)線圈的自感電動勢引起的感應(yīng)電流的方向與原來電流的方向是相同還是相反、大小如何變化等因素來確定圖象．1．（雙選）關(guān)于自感電動勢的大小和方向，下列說法中正確的是（）A．在自感系數(shù)一定的條件下,通過導(dǎo)體的電流越大，產(chǎn)生的自感電動勢越大B．在自感系數(shù)一定的條件下，通過導(dǎo)體的電流變化越快，產(chǎn)生的自感電動勢越大C．自感電動勢的方向總與原電流的方向相反D．當(dāng)通過導(dǎo)體的電流減小時,自感電動勢的方向與原電流方向相同答案BD2．（雙選)某線圈通有如圖5所示的電流，則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有（）圖5A．第1s末B．第2s末C．第3s末D．第4s末答案BD解析在自感現(xiàn)象中當(dāng)原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同,當(dāng)原電流增加時，自感電動勢與原電流方向相反．在0～1s內(nèi)原電流正方向減小，所以自感電動勢的方向是正方向，在1s～2s內(nèi)原電流負(fù)方向增加，所以自感電動勢與其方向相反,即沿正方向；同理分析2s～3s、3s～4s內(nèi)可得正確選項(xiàng)為B、D。3．(雙選)關(guān)于日光燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電的說法中，正確的是（）A．點(diǎn)燃日光燈時，激發(fā)氣體導(dǎo)電的電壓比220V低得多B．點(diǎn)燃日光燈時，激發(fā)氣體導(dǎo)電的電壓比220V高得多C．日光燈正常發(fā)光后,加在燈管兩端的電壓比220V低D．日光燈正常發(fā)光后，加在燈管兩端的電壓比220V高答案BC4．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（）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(shí)際上可用一個彈片開關(guān)代替（按下接通,放手?jǐn)嚅_)D．以上說法均不正確答案C5．(雙選)如圖6所示，是演示自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖．下列說法中正確的是()圖6A.在斷開開關(guān)S后的一段短暫時間里，A中仍有電流通過，方向?yàn)閍→bB。在斷開開關(guān)S后的一段短暫時間里，L中仍有電流通過，方向?yàn)閍→bC．在斷開開關(guān)S后，原存儲在線圈內(nèi)的大部分磁場能將轉(zhuǎn)化為電能D．在斷開開關(guān)S后，原存儲在線圈內(nèi)的大部分磁場能將轉(zhuǎn)化為化學(xué)能答案BC解析b，在燈A中為b→b，在燈A中為b→a；斷開開關(guān)后，燈泡要逐漸熄滅，電流減小，磁場能轉(zhuǎn)化為電場能．6．如圖7所示，對于原來閉合的開關(guān)S突然斷開的瞬間，會看到燈A更亮的閃一下再熄滅．設(shè)S閉合時,燈中電流為I燈,線圈L中電流為IL,斷開瞬間燈A中電流為I燈′，線圈L中電流為IL′，則()圖7A．I燈<I燈′，IL≥IL′B．I燈＝I燈′，IL≤IL′C．I燈<I燈′，IL〈IL′D．I燈〉I燈′，IL≤IL′答案A解析本題的關(guān)鍵是要認(rèn)清產(chǎn)生自感現(xiàn)象的根本原因，斷開S的瞬間，因?yàn)镮L的減小才產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢阻礙IL的減小，因此流過線圈L的電流只能是減小而不能是增大，斷開瞬間有IL≥IL′，這時L和燈A組成的閉合回路是串聯(lián)的，在自感電動勢的作用下使IL′流過燈A，故I燈′＝IL′.雖然IL′是減小的，但在開始斷開的一小段時間內(nèi)還是比燈A原來的電流I燈大，則有I燈<I燈′,使燈A在S斷開瞬間閃亮一下才熄滅．7．在如圖8所示的電路中,兩個相同的電流表，零刻點(diǎn)在刻度盤的中央．當(dāng)電流從“＋”接線柱流入時，指針向右擺；當(dāng)電流從“－”接線柱流入時，指針向左擺．在電路接通且穩(wěn)定時再斷開開關(guān)的瞬間，下列說法正確的是(）圖8A．G1指針向右擺，G2指針向左擺B．G1指針向左擺，G2指針向右擺C．兩指針都向右擺D．兩指針都向左擺答案D解析電路接通且穩(wěn)定時,兩支路均有自左到右的電流．當(dāng)開關(guān)斷開的瞬間，無自感線圈的支路則沒有自感電流產(chǎn)生．有自感線圈的支路產(chǎn)生阻礙原電流變化的自感電流,且這一自感電流將通過能與它形成回路的各支路．此題中開關(guān)斷開的瞬間，電路電流減小，故L將產(chǎn)生自左至右的自感電流以阻礙原電流變化．且此時開關(guān)斷開，L所在支路只能與R所在支路串聯(lián)形成回路，則自感電流自右向左流經(jīng)R所在支路．故選D.8．如圖9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(shí)驗(yàn)完畢后，將電路拆開時應(yīng)(）圖9A．先斷開開關(guān)S1B．先斷開開關(guān)S2C．先拆去電流表D．先拆去電阻R答案B解析b,表右端為“＋”，左端為“－"，指針正向偏轉(zhuǎn)，若先斷開S1或先拆表或先拆去電阻R瞬間，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢相當(dāng)于瞬間電源，其a端相當(dāng)于電源的負(fù)極,b端相當(dāng)于電源的正極，此時表加了一個反向電壓，使指針反偏．由“自感系數(shù)較大的線圈”知其反偏電壓很大,會燒壞表．而先斷開S2，由于電壓表內(nèi)阻很大，電路中總電阻變化很小，電流幾乎不變，不會損壞其他器件，故應(yīng)先斷開S2?！鷅，表右端為“＋”，左端為“－”，指針正向偏轉(zhuǎn)，若先斷開S1或先拆表或先拆去電阻R瞬間，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢相當(dāng)于瞬間電源，其a端相當(dāng)于電源的負(fù)極，b端相當(dāng)于電源的正極，此時表加了一個反向電壓,使指針反偏．由“自感系數(shù)較大的線圈"知其反偏電壓很大,會燒壞表．而先斷開S2,由于電壓表內(nèi)阻很大，電路中總電阻變化很小，電流幾乎不變，不會損壞其他器件，故應(yīng)先斷開S2.9．如圖10所示，A、B、C是相同的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的自感線圈．現(xiàn)將S閉合，下面說法正確的是()圖10A．B、C燈同時亮，A燈后亮B．A、B、C燈同時亮，然后A燈逐漸變暗，最后熄滅C．A燈一直不亮，只有B燈和C燈亮D．A、B、C燈同時亮，并且亮暗沒有變化答案B10．（雙選)如圖11所示，燈泡A、B與固定電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)很大的線圈．當(dāng)S1閉合，S2斷開且電路穩(wěn)定時，A，B亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法中正確的是（）圖11A．B燈立即熄滅B．A燈將比原來更亮一下后再熄滅C.有電流通過B燈,方向?yàn)閏→dD。有電流通過A燈,方向?yàn)閎→a答案AD解析S2斷開而只閉合S1,穩(wěn)定時，A,B兩燈一樣亮，可知線圈L的電阻也是R.在S1、S2都閉合時IA=IL,故當(dāng)S2閉合S1突然斷開時,流過A燈的電流只是方向變?yōu)閎→a，但其大小不突然增大,A燈不出現(xiàn)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象,故D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；由于固定電阻R幾乎沒有自感作用,故斷開S1時，B燈電流迅速變?yōu)榱悖⒓聪?，故A項(xiàng)正確C項(xiàng)錯誤。綜上所述分析可知，本題正確答案為A、D。11．（雙選）在如圖12所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計(jì)．電鍵S從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有(）圖12A．a(chǎn)先變亮,然后逐漸變暗B．b先變亮，然后逐漸變暗C．c先變亮，然后逐漸變暗D．b、c都逐漸變暗答案AD解析S斷開前，燈泡a、b、c中的電流相同，均為I.L1中的電流I1＝2I,L2中的電流I2＝I。當(dāng)S斷開后，電源被撤除，剩下燈泡與線圈形成新的閉合回路．燈泡b、c中的電流由I逐漸減小，兩燈逐漸變暗．燈泡a里的電流先由I增至2I,然后逐漸減小,所以燈泡a先變亮后變暗．A、D兩項(xiàng)正確．12．A和L是日光燈的燈管和鎮(zhèn)流器,如果按圖13所示的電路連接，下列關(guān)于日光燈發(fā)光情況的敘述中，正確的是（）圖13A．只把S1接通，S2、S3不接通,日光燈就能正常發(fā)光B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光燈就能正常發(fā)光C．S3不接通，接通S1和S2后再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D．當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3,日光燈仍能正常發(fā)光答案C解析A選項(xiàng)：只接通S1,燈管兩端不能產(chǎn)生瞬時高壓，日光燈不能點(diǎn)燃,A錯誤；B選項(xiàng)：S1和S2接通，S2不斷開,日光燈被短路,電壓為零，鎮(zhèn)流器也不能產(chǎn)生斷電自感電動勢，日光燈不能點(diǎn)燃，B項(xiàng)錯誤；C選項(xiàng)：S1和S2接通，再斷開S2，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢，與外加電壓一起形成瞬時高壓，使日光燈點(diǎn)燃而正常發(fā)光，C正確；D選項(xiàng)：日光燈正常發(fā)光后,再接通S3，鎮(zhèn)流器被短接，不再起限流和降壓