高中物理人教版 (新课标)选修36 互感和自感课时作业

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2013-2014学年高中物理 第四章第六节 互感和自感知能演练轻松闯关 新人教版选修3-21．下列关于自感现象的说法正确的是(　　)A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D．加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大解析：选ACD.自感现象是导体本身电流变化使得穿过线圈的磁通量变化而产生的电磁感应现象，自感电动势与线圈的磁通量变化快慢有关，故A、C正确，自感电动势阻碍原电流的变化，并不一定与原电流反向，B错误．加铁芯后线圈的自感系数要增大，D正确．故选ACD.2．关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是(　　)A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大答案：B3．如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　　)A．灯A立即熄灭B．灯A慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭解析：选A.当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯立即熄灭．故选A.4．如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(　　)A．A比B先亮，然后A灭B．B比A先亮，然后B逐渐变暗C．A、B一起亮，然后A灭D．A、B一起亮，然后B灭解析：选B.本题关键是要知道纯电感线圈在电路稳定前后的作用：S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，故A、C、D错误．稳定后，由于与B灯连接的电阻很大，流过B灯支路的电流很小，所以B灯逐渐变暗，故B正确．5．在如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化的图线是图中的(　　)解析：选D.S断开后，线圈产生自感电动势与灯泡构成回路，自感线圈中电流由2 A逐渐减小为零，灯泡电流反向并由2 A逐渐减小为零，故选D.一、选择题1．(单选)一个线圈的电流均匀增大，则这个线圈的(　　)A．自感系数也将均匀增大B．自感电动势也将均匀增大C．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变解析：选D.自感系数是描述线圈本身特征的物理量，不随电流的变化而变化；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变，故选D.2．(单选)(2013·天水一中高二检测)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，任何时刻两股导线中的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．3．(单选)如图所示是日光灯的电路图．日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成．关于日光灯的原理，下列说法不正确的是(　　)A．日光灯的启动，利用了镇流器中线圈的自感现象B．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用C．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作D．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作解析：选D.了解了日光灯的工作原理后，容易判断出A、B、C是正确的，启动器只有在启动的时候有作用，正常发光后，就不再工作．事实上，老化或劣质的启动器会造成日光灯反复启动，当发光后取下启动器反而能确保日光灯正常工作．故选D.4．(单选)在实际生产中，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，线圈会产生很大的自感电动势，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，在下列设计的方案中(如图所示)可行的是(　　)解析：选D.断开开关S，A图中由于电容器被充电，开关S处仍将产生电弧；B、C图中闭合开关时，电路发生短路；而D图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生．故选D.5．(多选)如图所示，电感线圈L的直流电阻RL＝1.0 Ω，小灯泡的电阻R1＝5.0 Ω，R2＝4.0 Ω，接在电动势E＝24 V、内电阻可忽略的电路上．闭合开关S，待电路稳定后再断开开关，则在断开开关S的瞬间(　　)A．R1支路上电流大小为4 AB．R2支路上电流大小为4 AC．R1支路上电流大小为6 AD．R2支路上电流大小为6 A解析：选AB.断开开关S的瞬间，线圈L产生自感电动势，相当于电源，与R1、R2组成闭合回路，R1、R2的电流大小相等；断开开关S后，L中的电流是从原来的值逐渐减小的，断开瞬间它的电流仍为4 A．故选AB.6．(单选)如图所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表．当开关S闭合时，电流表G1指针偏向右方，那么当开关S断开时，将出现的现象是(　　)A．G1和G2指针都立即回到零点B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点C．G1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D．G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点解析：选D.电流表指针的偏转方向与电流的流向有关．根据题意，电流自右向左时，指针向右偏．那么，电流自左向右时，指针应向左偏．当开关S断开瞬间，G1中电流立即消失，而L由于自感作用，电流不能立即消失，电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一个短暂时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，而G1中的电流和原方向相反，变为自左向右，和G2中的电流同时减为零；也就是G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点，故选D.7．(多选)(2013·武汉外国语学校高二检测)如图所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2，在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应(　　)A．必须使I2>I1B．与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大C．自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大D．不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2只能减小，不会增大解析：选AD.电键S断开后，线圈L与灯泡A构成回路，线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小，所以要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I2＞I1，故选AD.8.(多选)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闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB变亮，最后LA熄灭B．S闭合的瞬间，LA不亮，LB立即亮C．S闭合的瞬间，LA、LB都不立即亮D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA闪亮一下再熄灭解析：选AD.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中产生的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L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过LA，所以LA、LB会同时亮．又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，LA逐渐变暗，线圈的电阻可忽略，对LA起到“短路”作用，因此LA最后熄灭．这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，LB会比以前更亮．稳定后S断开瞬间，由于线圈有电流通过，L与LA组成回路，LA要闪亮一下再熄灭，LB立即熄灭．故选AD.☆9.(单选)在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图象是(　　)解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明RL＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至达到电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流I，故C、D错误．故选B.☆10.(多选)如图所示，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计．电源电动势E＝5 V、内阻r＝1 Ω，开始时开关S闭合．则(　　)A．断开S前，电容器带电荷量为零B．断开S前，电容器电压为eq \f(10,3) VC．断开S的瞬间，电容器a板上带正电D．断开S的瞬间，电容器b板上带正电解析：选AC.电感线圈的直流电阻不计，说明当流过电感线圈的电流不变时，可以把它当作导线；S断开的瞬间，电感线圈又相当于电源向外供电．电容器a、b两极的电压决定了它们的带电情况．断开S前，电路稳定，L相当于无电阻的导线，则Uab＝0，从而电容器的带电荷量为零，A项正确．断开S的瞬间，由于L的自感作用，L中仍然存在着一个自右向左的电流．L与C构成了回路，则L中的电流要向C充电，使a极板带正电，b极板带负电，故选AC.二、非选择题11．(2013·湖北黄冈中学高二检测)如图所示为研究自感实验的电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡A的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.(1)线圈的直流电阻RL＝________Ω.(2)开关断开时，该同学观察到的现象是________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V.解析：(1)由图象可知S闭合稳定时IL＝1.5 A.RL＝eq \f(E,IL)－R＝eq \f(6,1.5) Ω－2 Ω＝2 Ω此时小灯泡电流I1＝eq \f(E,R灯)＝eq \f(6,6) A＝1 A.(2)S断开后，L、R、A组成临时回路，电流由1.5 A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝IL(R＋RL＋R灯)＝15 V.答案：(1)2　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　1512．一个线圈的电流在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＝Leq \f(ΔI,Δt)，得L＝eq \f(E·Δt,ΔI)＝eq \f(50×0.001,0.02) H＝2.5 H.E′＝Leq \f(ΔI,Δt)＝2.5×40 V＝100 V.答案：2.5 H　100 V