第08講 互感和自感（解析版）

第08講互感和自感目標導航目標導航課程標準課標解讀通過實驗，了解自感現(xiàn)象現(xiàn)象。能舉例說明自感現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用；2.能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象；3.了解自感電動勢的表達式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數(shù)的決定因素.4.了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化。知識精講知識精講知識點01互感現(xiàn)象1．互感和互感電動勢：兩個相互靠近但導線不相連的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫作互感，這種感應(yīng)電動勢叫作互感電動勢．2．應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的．3．危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作．【知識拓展1】1．當一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．2．一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大．3．應(yīng)用與危害(1)應(yīng)用：變壓器、收音機的磁性天線都是利用互感現(xiàn)象制成的．(2)危害：在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設(shè)法減小電路間的互感．例如在電路板的刻制時就要設(shè)法減小電路間的互感現(xiàn)象．【即學即練1】目前手機的無線充電技術(shù)（圖甲）已經(jīng)成熟，其工作過程可簡化為圖乙所示，A、B兩個線圈彼此靠近平行放置，當線圈A接通工作電源時，線圈B中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并對與其相連的手機電池充電。下列說法正確的是（）A．只要線圈A中輸入電流，線圈B中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．若線圈A中輸入變化的電流，線圈B中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會發(fā)生變化C．線圈A中輸入的電流越大，線圈B中感應(yīng)電動勢越大D．線圈A中輸入的電流變化越快，線圈B中感應(yīng)電動勢越大【答案】D【解析】A．根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，若在線圈A中輸入恒定電流，則線圈A只產(chǎn)生恒定的磁場，線圈B中的磁通量不發(fā)生變化，則線圈B中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；B．若線圈A中輸入隨時間均勻變化的電流，則會使線圈A產(chǎn)生隨時間均勻變化的磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律常數(shù)則線圈B中會產(chǎn)生恒定不變的感應(yīng)電動勢，故B錯誤；C．若線圈A中電流恒定不變，無論多大，產(chǎn)生的磁場是恒定的，則線圈B中沒有磁通量變化，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故C錯誤；D．線圈A中電流變化越快，則線圈A中電流產(chǎn)生的2磁場變化越快，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律線圈B中感應(yīng)電動勢也會越大，故D正確。故選D。知識點02自感現(xiàn)象1.自感現(xiàn)象：當一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同樣也在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感．由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢．2.自感系數(shù)（1）自感電動勢：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是電流的變化率；L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感．單位：亨利，符號：H。（2）自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。3.磁場的能量（1）線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中。（2）線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。【知識拓展2】（一）通電自感現(xiàn)象1．自感現(xiàn)象也是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也符合楞次定律，可表述為自感電動勢總要阻礙引起自感電動勢的原電流的變化．2．當線圈中的電流增大時，自感電動勢的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，使電流從零逐漸增大到穩(wěn)定值，但不能阻止電流的增大．3．電流穩(wěn)定時自感線圈相當于導體(若直流電阻為零，相當于導線)．（二）斷電自感現(xiàn)象自感系數(shù)1．當線圈中的電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同．2．斷電自感中，由于自感電動勢的作用，線圈中電流從原值逐漸減?。魯嚅_開關(guān)瞬間通過燈泡的電流大于斷開開關(guān)前的電流，燈泡會閃亮一下再熄滅；若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流小于或等于斷開開關(guān)前的電流，燈泡不會閃亮一下，而是逐漸變暗直至熄滅．3．自感電動勢E＝Leq\f(ΔI,Δt)，總是阻礙線圈中電流的變化，但不能阻止線圈中電流的變化．4．自感系數(shù)L(1)自感系數(shù)簡稱自感或電感，不同的線圈，在電流變化率相同的條件下，產(chǎn)生的自感電動勢不同，電學中用自感系數(shù)來表示線圈的這種特性．(2)線圈的長度越長，面積越大，單位長度上匝數(shù)越多，線圈的自感系數(shù)就越大．線圈中有鐵芯時比無鐵芯時自感系數(shù)大．(3)單位：亨利，符號H,1H＝103mH＝106μH.【即學即練2】如圖所示的電路中，為三盞完全相同的燈泡，是自感線圈，線圈的阻值不可忽略．則下列說法正確的是（）A．合上開關(guān)后，三盞燈同時亮起來B．合上開關(guān)后，燈先亮起來，兩盞燈后亮起來C．斷開開關(guān)后，三盞燈逐漸熄滅D．斷開開關(guān)后，燈先熄滅，接著兩盞燈逐漸熄滅【答案】D【解析】AB．合上開關(guān)后，因線圈L的電流增大，磁通量增大，產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律可知，自感電動勢阻礙電流的增大，通過c燈的電流逐漸增大，所以a、b先亮，c后亮，故AB錯誤；CD．合上開關(guān)一會兒后，因線圈有電阻，則當電路中電流穩(wěn)定時，c的電流小于b的電流；斷開開關(guān)后，a因回路被斷而立刻熄滅，因自感線圈L的電流減小出現(xiàn)自感現(xiàn)象，從而阻礙回路的電流減小，由于自感線圈L、燈泡c、燈泡b組成回路，則b、c兩盞燈電流會從c燈原來的電流上逐漸減小，最后熄滅，而兩燈都不會出現(xiàn)閃亮，故C錯誤D正確。故選D。能力拓展能力拓展考法01自感和自感電動勢【典例1】如圖所示，將兩頭刮掉絕緣漆的導線繞在一把銼刀上，一端接上電池（電池另一極與銼刀接觸），手執(zhí)導線的另一端，在銼刀上來回劃動，由于銼刀表面凹凸不平，就會產(chǎn)生電火花。下列說法正確的是（）A．產(chǎn)生電火花的回路只由導線與電池組成B．如導線端只向一個方向劃動也能產(chǎn)生電火花C．銼刀采用什么材料制成對實驗沒有影響D．導線端劃動的方向決定了自感電動勢的方向【答案】B【解析】AC．回路由導線、銼刀、電池組成，故銼刀必須用易導電的材料制成，所以A、C錯誤；BD．銼刀表面凹凸不平，在移動過程中電路在通路和斷路狀態(tài)間不斷變化，線圈產(chǎn)生自感電動勢，電火花的產(chǎn)生和自感電動勢的方向均與導線端劃動方向無關(guān)，故B正確，D錯誤。故選B。考法02線圈的自感系數(shù)及其決定因素【典例2】目前，許多停車場門口都設(shè)置車輛識別系統(tǒng)，在自動欄桿前、后的地面各自鋪設(shè)相同的傳感器線圈A、B，兩線圈各自接入相同的電路，電路a、b端與電壓有效值恒定的交變電源連接，如圖所示。工作過程回路中流過交變電流，當以金屬材質(zhì)為主體的汽車接近或遠離線圈時，線圈的自感系數(shù)會發(fā)生變化，導致線圈對交變電流的阻礙作用發(fā)生變化，使得定值電阻R的c、d兩端電壓就會有所變化，這一變化的電壓輸入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)就能做出抬桿或落桿的動作。下列說法正確的是（）A．汽車接近線圈A時，該線圈的自感系數(shù)減少 B．汽車離開線圈B時，回路電流將減少C．汽車接近線圈B時，c、d兩端電壓升高 D．汽車離開線圈A時，c、d兩端電壓升高【答案】D【解析】AC．汽車上有很多鋼鐵，當汽車接近線圈時，相對于給線圈增加了鐵芯，所以線圈的自感系數(shù)增大，感抗也增大，在電壓不變的情況下，交流回路的電流將減小，所以R兩端電壓將減小，即c、d兩端得電壓將減小，AC錯誤；BD．汽車遠離線圈時，線圈的感抗減小，交流回路的電流增大，R兩端電壓將變大，c、d兩端得電壓將增大，D正確，B錯誤。故選D。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．國際單位制中的“H（亨利）”是以下哪個物理量的單位（）A．磁感應(yīng)強度 B．磁通量 C．電容 D．電感【答案】D【解析】A．磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉(T)，故A錯誤；B．磁通量的單位是韋伯(Wb)，故B錯誤；C．電容的單位是法拉(F)，故C錯誤；D．電感的單位是亨利(H)。故D正確。故選D。2．在如圖a、b所示電路中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，且小于燈S的電阻，接通開關(guān)K，使電路達到穩(wěn)定，燈泡S發(fā)光，則（）A．在電路a中，閉合K時，S將立即變亮發(fā)光B．在電路a中，斷開K后，S將先變得更亮，后才變暗C．在電路b中，閉合K時，S將逐漸變亮發(fā)光D．在電路b中，斷開K后，S將先變得更亮，然后漸暗【答案】D【解析】A．在電路a中，閉合K時，由于L的阻礙作用，S慢慢變亮。故A錯誤；B．在電路a中，斷開K后，由于L的阻礙作用，S慢慢變暗，不會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象。故B錯誤；C．在電路b中，閉合K時，燈泡S與電阻R串聯(lián)接入電路，則其立即變亮。故C錯誤；D．在電路b中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過燈泡的電流比線圈的電流小。斷開K后，由于L的阻礙作用，導致燈泡S變的更亮，然后逐漸變暗。故D正確。故選D。3．自感系數(shù)L的單位，如果用國際單位制的基本單位的符號來表示，正確的是（）A．s·V/A B．kg·m2/（A2·s2）C．N·m/A D．kg·V（A·s2）【答案】B【解析】物理公式不僅確定了物理量的數(shù)量關(guān)系，還確定了單位關(guān)系，由自感電動勢公式可知自感系數(shù)L單位是故選B。4．如圖所示電路，開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，流過線圈L的電流為，流過燈泡的電流為?，F(xiàn)將S突然斷開，S斷開前后，下列圖中能正確表示流過燈泡的電流i隨時間t變化關(guān)系的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是0.4A，流過燈泡的電流是0.2A，當S斷開后，燈泡原來的電流立即消失，線圈中電流要開始減小，將產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的減小，所以通過燈泡的電流不會立即消失，會從0.4A開始逐漸減小，根據(jù)楞次定律知，燈泡中電流方向與原來的電流方向相反；故選A。5．無線充電技術(shù)能實現(xiàn)能量的無線傳輸，如圖是無線充電設(shè)備給手機充電，下列關(guān)于無線充電的說法正確的是（）A．充電的原理主要利用了自感B．充電設(shè)備與手機不接觸也能充電C．充電設(shè)備與手機的充電電流一定相等D．充電設(shè)備中的線圈通恒定電流也可以對手機無線充電【答案】B【解析】A．充電的原理主要利用了電磁感應(yīng)的互感原理，所以A錯誤；B．充電的原理主要利用了電磁感應(yīng)的互感原理，所以充電設(shè)備與手機不接觸也能充電，則B正確；C．充電設(shè)備與手機的充電電流不一定相等，就像變壓器工作原理一樣，原副線圈匝數(shù)不一樣，所以C錯誤；D．充電設(shè)備中的線圈通恒定電流，其產(chǎn)生的磁場是恒定的，不能使手機產(chǎn)生感應(yīng)電路，所以D錯誤；故選B。6．下列哪些單位關(guān)系是不正確的（）A．1亨=1歐·秒 B．1亨=1伏·安/秒C．1伏=1韋/秒 D．1伏=1亨·安/秒【答案】B【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得得1伏=1韋/秒=1亨·安/秒，變換得1亨=1伏/(秒·安)=1歐·秒。故選B。7．關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢的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，這個線圈的自感系數(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【解析】線圈的自感系數(shù)由線圈本身的特性決定，所以A錯誤；線圈的自感電動勢與線圈的自感系數(shù)以及電流的變化率成正比，與電流的變化量無關(guān)，所以B錯誤；線圈的自感系數(shù)由線圈本身的特性決定，所以線圈的自感系數(shù)不變，線圈電流均勻增大，即電流的變化率不變，所以線圈自感電動勢不變，所以C正確；當原電流增大時，會產(chǎn)生反方向的自感電流來阻礙電流的增大，此時自感電動勢的方向與原電流相反，當原電流減小時，會產(chǎn)生同方向的自感電流來阻礙電流的減小，此時自感電動勢與原電流方向相反，所以D錯誤。故選C。8．下列說法正確的是（）A．磁感應(yīng)強度是矢量，其單位是WbB．磁通量是矢量，其正負代表方向C．電感線圈的自感系數(shù)與電流的變化率成正比D．金屬探測器是利用渦流工作，而變壓器鐵芯用硅鋼片替代是為了減小渦流【答案】D【解析】A．磁感應(yīng)強度是矢量，其單位是T，A錯誤；B．磁通量是標量，B錯誤；C．線圈的自感系數(shù)只與本身的特性有關(guān)，與外界因素無關(guān)，C錯誤；D．金屬探測器是利用渦流工作，而變壓器鐵芯用硅鋼片替代是為了減小渦流，D正確。故選D。9．下列關(guān)于線圈中自感電動勢的大小的說法正確的是（）A．電流變化越大，自感電動勢越大B．電流變化越快，自感電動勢越大C．通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動勢為零D．通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動勢最大【答案】B【解析】由自感電動勢可知，自感電動勢的大小與電流的變化率成正比，與電流的大小及電流變化的大小無關(guān)，選項A、C、D錯誤，選項B正確。故選B。10．法拉第在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，將兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，簡化電路如圖所示，下列關(guān)于法拉第研究過程的說法正確的是A．閉合開關(guān)S的瞬間，右側(cè)線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流B．閉合開關(guān)S以后，右側(cè)線圈中產(chǎn)生穩(wěn)定的感應(yīng)電流C．斷開開關(guān)S的瞬間，右側(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流D．斷開開關(guān)S的瞬間，右側(cè)線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流【答案】C【解析】當開始S接通的瞬間，N線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯誤．開關(guān)閉合穩(wěn)定后，線圈N中磁通量不發(fā)生變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流．故B錯誤．當開關(guān)S斷開的瞬間，N線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C正確，D錯誤．故選C．題組B能力提升練1．如圖所示的電路（a）、（b）中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小。接通開關(guān)S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡A發(fā)光，則（）A．在電路（a）中，斷開S，A立即熄滅B．在電路（a）中，斷開S，A將在原亮度基礎(chǔ)上漸漸變暗C．在電路（b）中，斷開S，A立即熄滅D．在電路（b）中，斷開S，A將在原亮度基礎(chǔ)上漸漸變暗【答案】B【解析】AB．在電路a中，斷開S，L、A串聯(lián)，由于線圈阻礙電流變小，L相當于電源，導致A將在原亮度基礎(chǔ)上漸漸變暗，故A錯誤，B正確；CD．在電路b中，由于電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，所以通過燈泡的電流比線圈的電流小，斷開S時，由于線圈阻礙電流變小，導致A將變得更亮，然后逐漸熄滅，故CD錯誤。故選B。2．如圖所示的電路中，三個燈泡、、的電阻相等（且不考慮溫度對電阻的影響），電感L的電阻可忽略，D為理想二極管。電源內(nèi)阻不可忽略，下列說法中正確的是（）A．S閉合瞬間，、、均立即變亮，然后逐漸變暗B．S閉合瞬間，逐漸變亮，、均立即變亮，后亮度稍有下降，穩(wěn)定后三個燈泡亮度相同C．S從閉合狀態(tài)突然斷開時，、、均逐漸變暗D．S從閉合狀態(tài)突然斷開時，、、均先變亮，然后逐漸變暗【答案】B【解析】AB．開關(guān)S閉合瞬間，L2、L3均立即變亮，L1的電路中由于線圈對電流的阻礙作用，會逐漸亮，隨L1的電路中電流的增大，路端電壓減小，L2、L3亮度稍有下降，穩(wěn)定后L2、L3亮度相同，故A錯誤；B正確；CD．開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時，L1、L3均逐漸變暗，由于L2的電路中的二極管由單向?qū)щ娦?，電流不能從右向左通過二極管，所以L2立即熄滅。故CD錯誤。故選B。3．2018年3月27日，華為、小米不約而同選在同一天召開發(fā)布會。發(fā)布了各自旗下首款無線充電手機。小米MIX2S支持7.5W無線充電，華為MateRs保時捷版則支持10W無線充電。如圖給出了它們的無線充電的原理圖。關(guān)于無線充電，下列說法正確的是（）A．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同B．手機外殼用金屬材料制作可以減少能量損耗C．只要有無線充電底座，所有手機都可以進行無線充電D．無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”【答案】A【解析】A．根據(jù)電磁感應(yīng)原理，接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同，所以A正確；B．手機外殼用金屬材料制作會屏蔽電磁波，導致無線充電不能完成，所以B錯誤；C．不是所有手機都可以進行無線充電，只有手機中有接收線圈時手機利用電磁應(yīng)，才能進行無線充電，所以C錯誤；D．無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)，而非“電流的磁效應(yīng)”，所以D錯誤；故選A。4．如圖，平行導軌左端接有電阻和線圈，導體棒MN與導軌垂直，其右側(cè)存在垂直于紙面的勻強磁場，MN保持向右做勻速運動，且與導軌接觸良好，則MN中電流隨時間變化的圖像可能正確的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】因為導體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，所以線圈中的自感電動勢逐漸減小，根據(jù)可得，圖像的斜率逐漸減小。故選A。5．“千人震”實驗可以用如圖所示的電路完成。電路主要由幾位同學手拉手與一節(jié)電動勢為1.5V的干電池、幾根導線、開關(guān)和一個有鐵芯的多匝線圈構(gòu)成。以下說法正確的是（）A．在閉合開關(guān)瞬間會使連成一串的同學有觸電感覺，且左右兩端同學間電壓小于1.5VB．在斷開開關(guān)瞬間會使連成一串的同學有觸電感覺，且左右兩端同學間電壓等于1.5VC．在閉合開關(guān)瞬間會使連成一串的同學有觸電感覺，且左右兩端同學間電壓大于1.5VD．在斷開開關(guān)瞬間會使連成一串的同學有觸電感覺，且左右兩端同學間電壓大于1.5V【答案】D【解析】AC．當開關(guān)閉合后，多匝線圈與同學們并聯(lián)，由于電源為1.5V的新干電池，所以電流很小，同學沒有觸電感覺，故AC錯誤；BD．當斷開時，多匝線圈電流變小，從而產(chǎn)生很高的瞬間電壓，通過同學們身體有觸電的感覺，將此現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，多匝線圈發(fā)生自感，電流方向不變，此時線圈的電流從右向左，流過人的電流從左向右，所以人觸電感覺時有很高電壓加在兩手間，故左右兩端同學間電壓大于1.5V，故B錯誤，D正確；故選D。6．如圖所示的鋁盤水平放置虛線經(jīng)過其圓心，鋁盤能以虛線為中心軸轉(zhuǎn)動在虛線的左側(cè)存在豎直向下的勻強磁場，現(xiàn)使鋁盤轉(zhuǎn)動起來，忽略鋁盤重力與一切摩擦。則下列說法正確的是（）A．如果鋁盤順時針轉(zhuǎn)動，鋁盤中無感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流，能夠一直轉(zhuǎn)動下去B．如果鋁盤順時針轉(zhuǎn)動，鋁盤中有感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流，能夠一直轉(zhuǎn)動下去C．如果鋁盤逆時針轉(zhuǎn)動，鋁盤中無感應(yīng)電動勢，有感應(yīng)電流，將很快停止下來D．如果鋁盤逆時針轉(zhuǎn)動，鋁盤中有感應(yīng)電動勢，有感應(yīng)電流，將很快停止下來【答案】D【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律知，無論沿什么方向轉(zhuǎn)動，鋁盤中都有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，由于受到阻尼作用，機械能很快轉(zhuǎn)化為電能進而轉(zhuǎn)化為焦耳熱，鋁盤將很快停止下來，選項D正確，ABC錯誤。故選D。7．如圖甲所示是日光燈的電路圖，它主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟動器組成，鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，啟動器的構(gòu)造如圖乙所示，為了便于啟動，常在啟動器的兩極并上一紙質(zhì)電容器C，某班教室的一盞日光燈總是燈管兩端亮而中間不亮，經(jīng)檢查，燈管是好的，電壓正常，鎮(zhèn)流器無故障，其原因可能是（）A．啟動器兩腳a、b與啟動器座接觸不良 B．電容器C被燒斷C．電容器C被擊穿而短路 D．鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大【答案】C【解析】日光燈管的工作原理是，當電壓加到啟動器兩端時，啟動器內(nèi)部的金屬片受熱膨脹而短路，短路后金屬片放熱斷開，斷開時在鎮(zhèn)流器上感應(yīng)出高壓加到日光燈兩端，使日光燈內(nèi)的汞電離導通，日光燈發(fā)光。只有電容器C被擊穿而短路不能使金屬片斷開。故ABD錯誤，C正確。故選C。8．如圖為一種延時開關(guān)示意圖，M和N是繞在同一個鐵芯上的兩個線圈，其中M與電源E、開關(guān)S構(gòu)成回路，N的兩端用導線ab直接連起來。當閉合S后，鐵芯吸住銜鐵A，開關(guān)觸頭B就將高壓電路接通；當斷開S時，銜鐵仍被鐵芯吸住，一會兒后才被彈簧C拉上去，從而實現(xiàn)延時斷開電路的目的。下列說法正確的是（）A．起延時效果的主要部件是線圈MB．閉合S電路穩(wěn)定工作后，導線ab中有從a流向b的感應(yīng)電流C．斷開S瞬間，導線ab中有從a流向b的感應(yīng)電流D．電源E的正負極對調(diào)接入后，該裝置就沒有延時效果【答案】C【解析】ABC．分析電路可知，當閉合S，M線圈中產(chǎn)生電流，電流周圍產(chǎn)生磁場，根據(jù)安培定則可知，鐵芯下端為N極，產(chǎn)生由上向下的磁場，電路穩(wěn)定后，磁場不變，N線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，導線ab中沒有電流，當斷開S時，線圈M中電流逐漸減小，直至消失，N線圈中的磁通量由上向下逐漸減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生由上向下的感應(yīng)磁場，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流方向由a到b，鐵芯下端為N極，故起到延時效果的主要部件是線圈N，故AB錯誤，C正確；D．電源E的正負極對調(diào)接入后，斷開S，N線圈中仍發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，該裝置仍具有延時效果，故D錯誤。故選C。9．關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．感應(yīng)電流一定和原電流方向相反B．線圈中產(chǎn)生的自感電動勢較大時，其自感系數(shù)一定較大C．對于同一線圈，當電流變化較快時，線圈中的自感系數(shù)較大D．對于同一線圈，當電流變化較快時，線圈中的自感電動勢也較大【答案】D【解析】A．根據(jù)楞次定律，當原電流增大時，感應(yīng)電流與原電流方向相反；當原電流減小時，感應(yīng)電流與原電流方向相同，故A錯誤；B．自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的，與自感電動勢的大小無關(guān)，故B錯誤；CD．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當電流變化越快時，磁通量變化越快，自感系數(shù)不變，自感電動勢越大，故C錯誤，D正確．10．下列說法正確的是()A．處于靜電平衡的導體,內(nèi)部的電場強度和電勢均為零B．電勢、電勢差、電勢能都是電能的概念,都與放入電場中的電荷無關(guān)C．電動勢數(shù)值上就等于電源正負極之間的電壓D．其他條件相同，線圈匝數(shù)越多自感系數(shù)就越大【答案】D【解析】A：處于靜電平衡的導體，內(nèi)部的電場強度為零，內(nèi)部各點的電勢相等．故A項錯誤．B：電勢、電勢差、電勢能都是用來描述電場能的性質(zhì)的物理量；電勢、電勢差與放入電場中的電荷無關(guān)；電勢能是放入電場中電荷具有的能量，與放入電場中的電荷有關(guān)．故B項錯誤．C：電動勢數(shù)值上就等于電源沒有接入電路時，電源正負極之間的電壓；當電源接入電路時，電動勢數(shù)值上不等于電源正負極之間的電壓．故C項錯誤．D：線圈的自感系數(shù)與線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯等有關(guān)；在其他條件相同，線圈匝數(shù)越多自感系數(shù)就越大．故D項正確．題組C培優(yōu)拔尖練1．如圖所示電路中，和是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當大的線圈，其直流電阻可不計。在開關(guān)S接通和斷開時，下列說法正確的是（）A．S接通時，先達到最亮，穩(wěn)定后與亮度相同B．S接通時，先達到最亮，穩(wěn)定后與亮度相同C．電路穩(wěn)定后斷開S時，先熄滅，閃亮后熄滅D．電路穩(wěn)定后斷開S時，閃亮后與一起熄滅【答案】C【解析】AB．和在S接通時立即發(fā)光，由于電感線圈L的作用，會逐漸變暗，穩(wěn)定后熄滅；亮度會逐漸增強，熄滅時達到最亮，選項AB錯誤；CD．電路穩(wěn)定后斷開S時，立即熄滅；而與電感線圈L組成回路，會閃亮后熄滅，選項C項正確、D項錯誤。故選C。2．如圖所示，鐵芯上繞有線圈A和B，線圈A與電源連接，線圈B與理性發(fā)光二極管D相連，銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷，忽略A的自感，下列說法正確的是A．閉合S，D閃亮一下 B．閉合S，C將會過一小段時間接通C．斷開S，D不會閃亮 D．斷開S，C將會過一小段時間斷開【答案】D【解析】AB.當閉合S瞬間時，穿過線圈B的磁通量要增加，根據(jù)楞次定律：增反減同，結(jié)合右手螺旋定則可知，線圈B的電流方向逆時針，而由于二極管順時針方向?qū)щ?，則線圈B不會閃亮一下，則線圈A中磁場立刻吸引C，導致其即時接觸，故A，B錯誤；CD.當斷開S瞬間時，穿過線圈B的磁通量要減小，根據(jù)楞次定律：增反減同，結(jié)合右手螺旋定則可知，電流方向為順時針，則二極管處于導通狀態(tài)，則D會閃亮，同時對線圈A有影響，阻礙其磁通量減小，那么C將會過一小段時間斷開，故C錯誤，D正確；故選D．3．圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈，A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡．實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同．下列說法正確的是()A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等【答案】C【解析】斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，由于線圈L1的自感，通過L1的電流逐漸減小，且通過A1，即自感電流會大于原來通過A1的電流，說明閉合S1，電路穩(wěn)定時，通過A1的電流小于通過L1的電流，L1的電阻小于A1的電阻，AB錯誤；閉合S2，電路穩(wěn)定時，A2與A3的亮度相同，說明兩支路的電流相同，因此變阻器R與L2的電阻值相同，C正確；閉合開關(guān)S2，A2逐漸變亮，而A3立即變亮，說明L2中電流與變阻器R中電流不相等，D錯誤．4．如圖（1）所示是用電流傳感器（相當于電流表，其電阻可以忽略不計）研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值小于R。圖（2）是某同學畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖像。關(guān)于這些圖像，下列說法中正確的是（）A．甲圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B．乙圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C．丙圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D．丁圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況【答案】BC【解析】AB．開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，由于L的自感作用，通過傳感器1的電流是逐漸增大的，當穩(wěn)定以后，自感消失，電流保持不變，選項A錯誤，B正確；CD．開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，傳感器1的電流立即為零，由于L的自感作用（相當于電源），傳感器2的電流與原來反向且逐漸減小為零，選項C正確，D錯誤。故選BC。5．如圖所示，L為自感線圈，閉合開關(guān)S，燈D1立即變亮，另一個相同的燈D2逐漸變亮，最終D1比D2亮(D1、D2規(guī)格相同）。則（）A．滑動變阻器R的阻值小于自感線圈L的直流電阻阻值B．滑動變阻器R的阻值大于自感線圈L的直流電阻阻值C．斷開S，燈D1閃亮后逐漸熄滅D．斷開S，燈D1逐漸熄滅【答案】AD【解析】AB．因為最終D1比D2亮，即通過D1的電流