2020学年高中物理2.2 自感 9页

‎2.2 自感 ‎ A组 ‎1.关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是(　　)‎ A.线圈中电流变化越大,线圈自感系数越大 B.对于某一线圈,自感电动势正比于电流的变化量 C.一个线圈的电流均匀增大,这个线圈的自感系数、自感电动势都不变 D.自感电动势总与原电流方向相反 解析:线圈的自感系数由线圈本身的因素(如长度、面积、匝数等)决定。E自∝,而不是E自∝ΔI,选项C正确,选项A、B错误;线圈中电流减小时自感电动势方向与原电流方向相同,选项D错误。‎ 答案:C ‎2.关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是(　　)‎ A.电感一定时,电流变化越大,电动势越大 B.电感一定时,电流变化越快,电动势越大 C.通过线圈的电流为零的瞬间,电动势为零 D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,电动势最大 解析:电感一定时,自感电动势的大小取决于穿过线圈的磁通量的变化快慢,而穿过线圈的磁通量取决于线圈的电流产生的磁场,电流变化越快,穿过线圈的磁通量的变化越快,自感电动势越大,故只有选项B正确。‎ 答案:B ‎3.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流的变化而引起的自感现象,采用如图所示的双线绕法,其理由是(　　)‎ A.电路中电流变化时,两股导线中产生的自感电动势互相抵消 B.电路中电流变化时,两股导线中产生的感应电流互相抵消 C.电路中电流变化时,两股导线中电流产生的磁场相互抵消,合磁场穿过线圈的磁通量为零 D.以上说法均不正确 解析:由于两股导线中电流的方向相反,则两电流产生的磁场相互抵消,合磁场穿过线圈的磁通量始终为零,在线圈中不发生自感现象,所以选项C正确。‎ 答案:C ‎4.‎ 如图是用于观察自感现象的电路图。设线圈的自感系数较大,线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R,则在开关S由闭合到断开的瞬间,可以观察到(　　)‎ A.灯泡立即熄灭 B.灯泡逐渐熄灭 C.灯泡有明显的闪亮现象 D.只有在RL≫R时,才会看到灯泡有明显的闪亮现象 解析:S闭合,电路稳定时,由于RL≪R,那么IL≫IR,S断开的瞬间,流过线圈的电流IL要减小,在L上产生自感电动势要阻碍电流的减小。通过灯泡原来的电流IR随着开关断开变为零,而灯与线圈形成闭合回路,流过线圈的电流IL通过灯泡,由于IL≫IR,因此灯开始有明显的闪亮,选项C正确,选项A、B错误;RL≫R时,IL≪IR,这样不会有明显的闪亮现象,选项D错误。‎ 答案:C ‎5.如图所示的电路中,A是灯泡,L是带铁芯的线圈,E为电源,S是开关。下列判断正确的是(　　)‎ A.S接通的瞬间L产生自感电动势,S接通后和断开瞬间L不产生自感电动势 B.S断开的瞬间L产生自感电动势,S接通瞬间和接通后L不产生自感电动势 C.S在接通或断开的瞬间L都产生自感电动势,S接通后L不再产生自感电动势 D.S在接通或断开瞬间以及S接通后,L一直产生自感电动势 解析:S断开和接通瞬间,通过线圈的电流都发生变化,都有感应电动势产生,S接通电路稳定后通过线圈的电流不再变化,没有感应电动势产生,故选项A、B、D错误,选项C正确。‎ 答案:C ‎6.(多选)如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,这时灯泡具有一定的亮度,若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.灯泡变暗 B.灯泡变亮 C.螺线管缩短 D.螺线管伸长 解析:软铁棒插入时被磁化,穿过线圈的磁通量变大,感应电流方向与原电流方向相反,电路中电流减小,灯泡变暗,相邻线圈间吸引力变小,螺线管伸长。选项A、D正确。‎ 答案:AD ‎7.如图所示,L是电阻不计的自感线圈,C是电容器,E为电源,在开关S闭合和断开时,关于电容器的带电情况,下列说法正确的是(　　)‎ A.S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电 B.S保持闭合,A板带正电,B板带负电 C.S断开瞬间,A板带正电,B板带负电 D.由于线圈L的电阻不计,电容器被短路,上述三种情况下电容器均不带电 解析:S闭合瞬间,通过L的电流增大,L产生的自感电动势的方向是由下指向上,电容器充电,A板带正电,B板带负电,选项A正确;S保持闭合时,L的电阻为零,电容器两极板被短路,不带电,选项B错误;S断开瞬间,通过L的电流减小,自感电动势的方向由上指向下,在L、C组成的回路中给电容器充电,使B板带正电,A板带负电,选项C错误;由上述可知,选项D错误。‎ 答案:A ‎8.如图所示,灯LA、LB完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则(　　)‎ A.S闭合瞬间,LA、LB同时发光,接着LA变暗,LB更亮,最后LA熄灭 B.S闭合瞬间,LA不亮,LB立即亮 C.S闭合瞬间,LA、LB都不立即亮 D.稳定后再断开S的瞬间,LB熄灭,LA比LB(原先亮度)更亮 解析:S接通的瞬间,L所在支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间,通过L的电流非常小,即干路中的电流几乎全部流过LA,LA、LB会同时亮。‎ 又由于通过L的电流很快稳定,感应电动势很快消失,L的阻值很小,所以对LA起到“短路”作用,LA便熄灭。这时电路的总电阻比刚接通时小,LB会比以前更亮。故选项A正确,选项B、C错误。‎ 稳定后断开S瞬间,LB熄灭,L和LA构成回路,由于自感作用,LA亮一会再熄灭,又由于此时LA的电流与稳定时通过LB的电流大小相等,故LA此时不会比LB更亮,故选项D错误。‎ 答案:A ‎9.如图所示,a、b、c为三个相同的灯泡,额定电压稍大于电源的电动势,电源内阻可以忽略。L是一个本身电阻可忽略的电感线圈。开关S闭合,现突然断开,已知在这一过程中灯泡都不会被烧坏,则下列关于c灯的说法中正确的是(　　)‎ A.亮度保持不变 B.将闪亮一下,而后逐渐熄灭 C.将闪亮一下,而后逐渐恢复原来的亮度 D.将变暗一下,而后逐渐恢复原来的亮度 解析:S断开前,L把a灯短路,加在c灯两端电压为电源电压,流过c灯电流是流过L电流的一半。在S断开的瞬间,L上的电流要减小,L上产生自感电动势阻碍电流的减小,所以开始时,通过c的电流是原来的2倍,比原来亮得多,随后电流逐渐减小,达到稳定后,c两端的电压又等于电源电压,所以亮度跟原来的一样,选项C正确。‎ 答案:C B组 ‎1.(多选)如图所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计,开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是(　　)‎ A.a先变亮,然后逐渐变暗 B.b先变亮,然后逐渐变暗 C.c先变亮,然后逐渐变暗 D.b、c都逐渐变暗 解析:由题图中看出,S突然断开时,电感L1、L2中的感应电动势瞬间都加在a灯上,所以a灯瞬间电流比原来大,a灯先变亮,然后逐渐变暗,b、c灯都逐渐变暗。选项A、D正确。‎ 答案:AD ‎2.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S。下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中,正确的是(　　)‎ 解析:S闭合时,由于电感L有阻碍作用,经过一段时间电流稳定时L电阻不计,可见电路的外电阻是从大变小的。由U外=E可知U外也是从大变小,所以选项A、C错误;t1时刻断开S,由于自感,在L、R、D构成的回路中电流从B向A中间流过D,所以t1时刻UAB反向,选项B正确。‎ 答案:B ‎3.如图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为RD=10 Ω。‎ ‎(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压。‎ ‎(2)画出断开S前后一段时间L1内电流随时间的变化规律。‎ 解析:(1)电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等,导线ab上无电流流过。因此通过L的电流为 IL= A=‎1 A。‎ 流过L1的电流为I= A=‎0.5 A。‎ 断开S的瞬间,由于线圈想要维持IL不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的瞬时电流为‎1 A。所以此时L1两端的电压为U=IL·RD=10 V。‎ ‎(2)断开S前,流过L1的电流为‎0.5 A不变,而断开S的瞬间,通过L1的电流突变为‎1 A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,图象如图所示(t0为断开S的时刻)。‎ 注:从t0开始,电流持续的时间实际上一般是很短的。‎ 答案:(1)10 V　(2)见解析 ‎4.如图所示,是一种触电保护器,变压器A处用两根导线(火线和零线)平行绕制成线圈,然后接到用电器上,B处有一个输出线圈,一旦有电流,经放大后便能立即推动继电器J切断电源,下列情况下不能起保护作用的是哪一种?说明理由。‎ ‎(1)增加灯的盏数,能否切断电源?‎ ‎(2)双手分别接触火线和零线,能否切断电源?‎ ‎(3)单手接触相线,脚与地相接触而触电,能否切断电源?‎ 解析:(1)不能。因A处线圈采用的是双绕法,增加灯的盏数只会使电路中电流增大,但A处两线的电流始终大小相等、方向相反,磁通量相互抵消,B处磁通量不发生改变,故不能推动J切断电源。‎ ‎(2)不能。理由同(1)。‎ ‎(3)能。因为有电流通过人体而流入地下,A处两导线中电流不再相等,A处有磁通量变化,则B处磁通量也发生改变,B处产生感应电流,从而推动J切断电源。‎ 答案:见解析 ‎