2021-2022学年高中物理-第一章-电磁感应-6-自感课时练习教科版选修3-2.doc

2021-2022学年高中物理 第一章 电磁感应 6 自感课时练习教科版选修3-2

2021-2022学年高中物理 第一章 电磁感应 6 自感课时练习教科版选修3-2

年级：
姓名：

- 8 -

自感
(25分钟·56分)
选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分)
1.关于自感现象,下列说法正确的是 (　　)
A.线圈中产生的自感电动势较大,其自感系数一定较大
B.对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈的自感系数也较大
C.对于同一线圈,当电流变化越大时,线圈中产生的自感电动势越大
D.对于同一线圈,当电流的变化率越大时,线圈中产生的自感电动势就越大
【解析】选D。线圈中产生的自感电动势E与两方面的因素有关:一是线圈中电流的变化率,二是线圈的自感系数,A项错误;对于同一线圈,其自感系数是一定的,与线圈中有无电流及电流变化的快慢没有关系,B项错误;在自感系数一定的情况下,自感电动势的大小只与线圈中电流的变化率成正比,而与电流的变化量的大小无关,C项错误,D项正确。

2.如图所示,一毛同学用多用电表的欧姆挡测量一个线圈的电阻,以判断它是否断路。为方便测量,同桌的二毛同学用双手分别握住线圈裸露的两端,一毛用两表笔与线圈两端接触,读出阻值,再将表笔与线圈断开。在测量的过程中,二毛在某瞬间感到有强烈的电击感,对此现象,下列说法正确的是 (　　)

A.线圈没有断路,在表笔与线圈断开瞬间,二毛有电击感
B.线圈没有断路,在表笔与线圈接触瞬间,二毛有电击感
C.线圈一定断路,在表笔与线圈断开瞬间,二毛有电击感
D.线圈一定断路,在表笔与线圈接触瞬间,二毛有电击感
【解析】选A。在电流变化时线圈才会产生自感电动势,当回路接通时,回路中电流不变化,线圈两端不会产生感应电动势;当回路断开时,电流要立即减小到零,但由于线圈的自感现象会产生感应电动势,则线圈两端会对人产生电击感,所以二毛能感觉到电击感,说明线圈产生了自感电动势,形成自感电流,故线圈并没有断路,故A正确,B、C、D错误。
3.(多选)如图所示,A、B为相同的灯泡,C为电容器,L为电感线圈(其直流电阻小于灯泡电阻)。下列说法中正确的有 (　　)

A.闭合开关,灯泡B立即发光
B.闭合开关,电路稳定后,灯泡A中没有电流
C.电路稳定后,断开开关,灯泡B变得更亮后再熄灭
D.电路稳定后,断开开关,灯泡A中电流立即为零
【解析】选A、C。闭合开关S的瞬时,电容器C充电,相当于短路;而电感线圈L阻碍电流的增加,相当于断路,则灯泡B先发光;电路稳定后,电容器充电完毕相当于断路,则灯泡A中有电流,选项A正确,B错误;电路稳定后,断开开关,则电感线圈L与灯泡B组成新的回路,因电路稳定时L中的电流大于灯泡B的电流,则断开S时,灯泡B变得更亮后再熄灭,选项C正确;电路稳定后,断开开关,由于电容器放电,则灯泡A中电流不会立即为零,选项D错误;故选A、C。
4.人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现,日光灯是最常用的节能照明工具,它的主要构成有灯管、镇流器、启动器等。启动器的构造如图所示,为了便于日光灯工作,常在启动器两端并上一个电容器C。现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮,经检查,灯管是好的,电源电压正常,镇流器无故障,其原因可能是 (　　)

A.启动器两端A、B与启动器座接触不良
B.电容器C断路
C.电容器C击穿而短路
D.镇流器自感系数L太大
【解析】选C。题目说镇流器无故障,故D项错误。日光灯管两端亮而中间不亮,说明灯管两端的灯丝处于通电状态,即启动器接通,但不能自动断开,说明电容器C短路了,选项C正确。
【加固训练】
关于日光灯启动器的下列说法,正确的是 (　　)
A.日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片是接触的
B.工作时,启动器起降压、限流作用,保证日光灯正常工作
C.日光灯正常发光时,启动器两端的电压小于220 V
D.日光灯正常发光时,电流流过启动器
【解析】选C。日光灯正常发光时,启动器的静触片和动触片是断开的,此时启动器是不导电的,选项A、D错误;工作时,镇流器起降压、限流作用,保证日光灯正常工作,选项B错误;日光灯正常发光时,由于镇流器的作用,加在灯管两端的电压小于220 V,故选项C正确。
5.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采用双线并绕的方法,如图所示。其道理是 (　　)

A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消
B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D.以上说法都不对
【解析】选C。由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,选项A、B错误,只有C正确。
6.如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,D是理想二极管,L是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计。下列说法正确的是 (　　)

A.S闭合瞬间,A先亮
B.S闭合瞬间,A、B同时亮
C.S断开瞬间,A闪亮一下,然后逐渐熄灭
D.S断开瞬间,B逐渐熄灭
【解析】选C。刚通电时,自感线圈相当于断路;稳定时,自感线圈相当于电阻(阻值看题中说明);断电后,自感线圈相当于电源。理想二极管具有单向导电性。根据以上两点分析电路在开关闭合瞬间、稳定、和开关断开瞬间各元件的工作情况。
A、B:刚通电时,自感线圈相当于断路,二极管中为反向电流,则电流既不通过A灯,也不通过B灯。电路稳定时,依题意,自感线圈相当于导线,则电流流过B灯,B灯发光。则S闭合瞬间,A、B两灯均不亮,然后A灯仍不亮,B灯逐渐变亮。故A、B两项错误。
C、D:开关断开瞬间,自感线圈相当于电源,自感线圈与二极管、A灯形成回路,二极管中为正向电流,则A灯闪亮一下,然后逐渐熄灭。开关断开后,B灯不处在回路中,B灯立即熄灭。故C项正确,D项错误。
7.如图所示,电路中的A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器,当开关S断开与闭合时,A、B灯泡的发光情况是 (　　)

A.S刚闭合后,A灯亮一下又逐渐变暗,B灯逐渐变亮
B.S刚闭合后,B灯亮一下又逐渐变暗,A灯逐渐变亮
C.S闭合足够长时间后,A灯和B灯一样亮
D.S闭合足够长时间后再断开,B灯立即熄灭,A灯逐渐熄灭
【解析】选A。S刚闭合后,A灯与电感并联,由于电感阻碍电流的增大,所以A灯亮一下,但电感的直流电阻为零,故A灯逐渐熄灭,B灯与电容器并联,由于电容器充电,所以B灯逐渐变亮。故A正确,B错误;S闭合足够长时间后,C中无电流,相当于断路,L相当于短路,所以B灯很亮,而A灯不亮。故C错误。S闭合足够长时间后再断开, B灯与电容器构成回路,电容器放电,所以B灯逐渐熄灭,A灯与线圈构成回路,所以A灯先闪亮一下然后再逐渐熄灭,故D错误,故选A。
8.在生产实际中,有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关S由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使开关S处产生电弧,危及操作人员的人身安全,为了避免电弧的产生,可在线圈处并联一个元件,下列方案可行的是 (　　)

【解析】选D。由题意可知,当开关断开瞬间,线圈中产生很高的自感电动势,若不并联元件,则会产生电弧,因此当并联电容器时,只能对电容器充电,仍不能解决电弧现象,故A错误;当并联发光二极管时,由于发光二极管有单向导电性,因此注意方向,B选项的二极管的接法与C选项的电阻有一样的作用,唯有D选项,既能避免产生电弧,又能不影响电路,故D正确,B、C错误;故选D。
(15分钟·44分)
9.(8分)如图所示,电路中有三个相同的灯泡L1、L2、L3,电感线圈L的电阻可忽略,D为理想二极管。

下列说法正确的是 (　　)
A.闭合开关S的瞬间,L3立即变亮,L1、L2逐渐变亮
B.闭合开关S的瞬间,L2、L3立即变亮,L1逐渐变亮
C.断开开关S的瞬间,L2立即熄灭,L1先变亮一下然后才熄灭
D.断开开关S的瞬间,L2立即熄灭,L3先变亮一下然后才熄灭
【解析】选B。闭合开关S的瞬间,L3立即变亮,因通过二极管的电流为正向电流,所以灯泡L2立刻亮,而线圈L阻碍灯泡L1所在支路的电流增大,所以灯泡L1慢慢变亮,综上可知,L1逐渐变亮,L2、L3均立即变亮,A错误,B正确;断开开关S的瞬间,流过二极管的电流为反向电流,则L2立即熄灭,线圈L与灯泡L1、L3构成回路,因线圈L产生感应电动势,所以灯泡L1、L3均将由亮变暗;由于L的电阻不计,电流稳定时各支路的电流是相等的,所以断开S后通过L1、L3的电流从原来的大小开始减小,L1与L3都不会闪亮一下,C、D错误。故选B。
10.(8分)(多选)如图是一种延时开关的原理图,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通;当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。

则 (　　)
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的开关S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2,延时将变长
【解析】选B、C。本题中的装置是利用B线圈的断电自感现象而产生延时释放衔铁的。当闭合S1后,线圈A中有电流流过,产生磁性而吸引衔铁D,由于所用的电源是直流电源,A线圈中的电流将达到稳定值,这时B线圈中没有电流通过。当开关S1断开时,铁芯中的磁场将减弱直至消失,B线圈由于磁通量减少而产生感应电流,从而使铁芯中的磁场仍要存在一段时间,这就是延时的原理。如果开关S2断开,则不会有断电时的感应电流产生,从而没有延时作用。
11.(14分)一个线圈的电流在0.001 s内有0.02 A的变化,产生50 V的自感电动势,求线圈的自感系数。如果这个电路中的电流的变化率变为40 A/s,自感电动势为多大?
【解析】由E=L
得自感系数L== H=2.5 H
当=40 A/s时,自感电动势
E′=L=2.5×40 V=100 V
答案:2.5 H　100 V
12.(14分)如图所示,图甲为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=6.0 Ω,定值电阻R=2.0 Ω,A、B间的电压U=6.0 V。开关S原来闭合,电路处于稳定状态,在t1=1.0×10-3 s时刻断开开关S,该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。

(1)求出线圈L的电阻RL;
(2)在图甲中,断开开关后通过电灯的电流方向如何?
(3)在t2=1.6×10-3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少?
【解析】本题考查电磁感应中的自感现象,需运用欧姆定律、自感现象中线圈电流的变化规律等知识。
(1)由题图可知,开关S闭合,电路稳定时流过线圈L的电流I0=1.5 A,由欧姆定律得I0=,解得:RL=-R=2.0 Ω
(2)断开开关前,流过线圈L的电流自左向右,断开开关后,线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路,由自感规律可知,电灯中的电流方向自右向左。
(3)由题图可知,t2=1.6×10-3 s时刻线圈L中的电流I=0.3 A,此时线圈L相当于电源,由闭合电路欧姆定律得E=I(RL+R+R1)=0.3×(2.0+2.0+6.0) V=3.0 V
答案:(1)2.0 Ω　(2)自右向左　(3)3.0 V