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专题20. 自感现象-2023年高考物理电磁感应常用模型最新模拟题精练(解析版)
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这是一份专题20. 自感现象-2023年高考物理电磁感应常用模型最新模拟题精练(解析版),共19页。试卷主要包含了 自感现象等内容,欢迎下载使用。
高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练
专题20. 自感现象
一.选择题
1.(2023四川内江一中入学考试) 如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A 闭合开关S后,A灯亮,B灯不亮
B. 闭合开关S后,A、B灯亮,之后B灯慢慢熄灭,A灯更亮
C. 开关S闭合电路稳定后,在突然断开的瞬间,A、B灯都闪亮一下
D. 开关S闭合电路稳定后,在突然断开的瞬间,A灯立即熄灭、B灯闪亮一下再熄灭
【参考答案】BD
【名师解析】
开关S闭合瞬间,线圈L因自感对电流有阻碍作用,则相当于灯泡A与B串联,因此两灯同时亮且亮度相同,稳定后B灯被短路熄灭,A灯更亮,A错误,B正确;
电路稳定后当开关S突然断开瞬间,A灯中不会再有电流通过,故A灯马上熄灭,由于线圈的自感使得线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源与B灯构成闭合回路放电,B灯闪亮一下再熄灭,C错误,D正确。
2. (2022山西太原三模)一种叫“焦耳小偷”的电路,可以“榨干”一颗旧电池的能量,其原理如图所示。一颗废旧的5号电池开路电压大约1 V,直接点亮一个需要1.6 V电压驱动的发光二极管是不可能的,这时可以反复快速接通和断开开关,发光二极管就会闪烁起来。下列说法中正确的是
A.发光二极管的正极应接在C端
B.只有开关接通的瞬间,发光二极管才会闪亮
C.只有开关断开的瞬间,发光二极管才会闪亮
D.开关断开及接通的瞬间,A端的电势均高于B端的电势
【参考答案】C
【名师解析】发光二极管的正极应接在B端,只有开关断开的瞬间,线圈产生感应电动势,感应电动势与电池电动势方向相同,大于1.6V,就可使发光二极管闪亮,选项B错误C正确;开关接通的瞬间,A端的电势高于B端的电势,开关断开的瞬间,A端的电势低于B端的电势,选项D错误。
3. (2022浙江湖州期末)老师在物理课堂内做了“千人震”趣味小实验,如图所示,用了一个日光灯上拆下来的镇流器、两节1.5V的干电池、电键以及导线若干,几位同学手牵手连到电路的C、D两端,会产生“触电”的感觉,则以下说法正确的是( )
A. “触电”是发生在电键K断开的瞬间
B. “触电”是由感应起电引起的
C. “触电”时通过人体的电流方向是A→C→D→B
D. 干电池的3V电压让人感到“触电”
【参考答案】A
【名师解析】在电键K断开的瞬间,镇流器产生自感电动势,所以“触电”是发生在电键K断开的瞬间,由楞次定律可知,“触电”时通过人体的电流方向是B→D→C→A,A正确BC错误;干电池的3V电压不能让人感到“触电”,D错误。
4. (2022山东聊城重点高中质检)如图所示的电路中,电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略,G为电流传感器,灯泡A与理想二极管B相连,则下列说法正确的是( )
A. K闭合瞬间,灯泡A立即亮,电流传感器G电流逐渐增大
B. K闭合瞬间,灯泡A亮一下再熄灭,电流传感器G电流突然减小
C. K断开瞬间,灯泡A亮一下再熄灭,电流传感器G电流逐渐减小
D. K断开瞬间,灯泡A不亮,电流传感器G电流先增大后逐渐减小
【参考答案】C
【名师解析】
灯泡A与二极管串联,闭合开关K时,电流无法流过二极管,灯泡A不亮,电感线圈L与电流传感器串联,由于自感现象,电流传感器的示数逐渐增大后不变,故AB错误;
断开开关K时,由于自感现象,线圈中电流逐渐减小,流过G的电流逐渐减小,线圈与二极管、灯泡构成一个回路,线圈上的电流从左向右,二极管上电流从右向左,正向导通,所以灯泡A在断开开关K瞬间,亮一下再熄灭,故C正确、D错误;
5. (2022山东济南高二重点高中质检)如图所示,L是自感系数足够大的线圈,其直流电阻与灯泡、的电阻相同,两灯泡的额定电压、额定功率相同,额定电压小于电源的电动势,闭合电键S,则下列判断正确的是( )
A. 闭合电键后,、两灯泡逐渐变亮
B. 闭合电键后,、两灯泡逐渐变暗至熄灭
C. 断开电键一瞬间,灯泡中有从右向左的电流
D. 断开电键一瞬间,灯泡的功率变为原来的四分之一
【参考答案】CD
【名师解析】
闭合电键后,L相当于断路,、两灯泡通有电流会直接变亮,当稳定后L相当于定值电阻,与灯泡并联,此时灯泡中电流稳定,亮度正常,故AB错误;
闭合电键后,稳定时L中电流从左到右,当断开电键一瞬间,L等效于电源,电流方向不变,与灯泡构成回路,因此灯泡中有从右向左的电流,故C正确;
闭合电键后,稳定时L阻值与灯泡阻值相同,因此电流相同,当断开电键一瞬间L等效于电源,电流大小不变,两个灯泡并联接入电路分流,电流大小为原来一半,根据可知灯泡的功率变为原来的四分之一,故D正确。
6.(2021广州二模)如图,L是自感系数很大、电阻不计的线圈,a、b是两个相同的小灯泡。开关S由断开到闭合
A.a先亮b后亮,然后b逐渐变亮
B.a先亮b后亮,然后b逐渐变亮
C.a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭
D.a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭
【参考答案】C
【名师解析】关S由断开到闭合的瞬间,由于线圈L产生自感电动势,a、b同时亮,电路稳定后,由于线圈L电阻不计,所以b逐渐变暗至熄灭,选项C正确。
7.如图所示,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则( )
A.电路接通稳定后,三个灯亮度相同
B.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭
C.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭
D.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭
【参考答案】C
【名师解析】电路接通稳定后,A灯被线圈短路而熄灭,B、C灯并联,电压相同,亮度相同,故A错误;电路接通稳定后,S断开时,C灯中原来的电流立即减至零,但是由于线圈中电流要减小,产生自感电动势,阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,自感电流通过C灯,所以C灯逐渐熄灭,故B错误;电路中A灯与线圈并联后与B灯串联,再与C灯并联,S闭合时,三个灯同时立即发光,由于线圈的电阻可忽略不计,逐渐将A灯短路,A灯逐渐熄灭,两端的电压逐渐降低,B灯两端的电压逐渐增大,B灯逐渐变亮,故C正确,D错误。
8.如图所示,两个电阻的值都为R,多匝线圈的电阻和电池的内阻均可忽略,开关原来断开,电路中的电流为I0,现将S闭合,线圈产生自感电动势,它的作用为( )
A.使电路中电流减小,最后减小为零
B.阻碍电路中电流增大,使之保持不变
C.阻碍电路中电流增大,最后电流小于I0
D.阻碍电路中电流增大,最后电流等于2I0
【参考答案】D。
【名师解析】由于开关的闭合,使得电流增加,则线圈产生自感电动势,有阻碍电流的作用,延长了电流变化的时间,因为多匝电感线圈L的电阻和电池内阻都忽略不计,最后电流慢慢增加到2倍,故D正确,A、B、C错误。
9.在如图所示的电路中,两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度盘中央,当电流从“+”接线柱流入时,指针向右摆;电流从“-”接线柱流入时,指针向左摆。在电路接通达到稳定状态后再断开的瞬间,下面哪个说法符合实际( )
A.G1指针向左摆,G2指针向右摆
B.G1指针向右摆,G2指针向左摆
C.G1、G2的指针都向左摆
D.G1、G2的指针都向右摆
【参考答案】B。
【名师解析】电路稳定后断开,通过电阻这一支路的电流立即消失,由于电感线圈对电流的变化有阻碍作用,会阻碍其减小,并且通过电感线圈的电流通过电阻。所以含有电感线圈的支路的电流从“+”接线柱流入,G1指针向右摆。含有电阻的支路电流从“-”接线柱流入,G2指针向左摆。故B正确,A、C、D错误。
10.如图所示,三只完全相同的灯泡A、B、C分别与带有铁芯的电感线圈L、定值电阻R、二极管D串联在电路中,闭合开关S,电路稳定后,三只灯泡亮度相同。下列说法正确的是( )
A.断开开关S,灯泡A、C马上熄灭,灯泡B慢慢熄灭
B.断开开关S,灯泡C马上熄灭,灯泡A、B慢慢熄灭
C.断开开关S瞬间,通过灯泡B的电流方向是从左向右的
D.如果先抽掉电感线圈的铁芯,再断开开关S,会发现灯泡B熄灭得更慢
【参考答案】B。
【名师解析】在电路稳定后,断开开关S的瞬间,L由于产生自感电动势,相当于电源,根据楞次定律可知,L产生的电动势使L的右侧电势高,L的左侧的电势低,所以此时感应电流不能通过二极管,所以灯泡C马上熄灭;灯泡A、B串联,所以灯泡A、B慢慢熄灭,故A错误,B正确;由楞次定律可知,L产生的自感电动势使L的右侧电势高,L的左侧的电势低,所以通过灯泡B的电流方向是从右向左的,故C错误;抽掉电感线圈的铁芯,则电感线圈L自感系数变小,则对电流变化的阻碍作用减小,所以再断开开关S,会发现灯泡B熄灭得较快,故D错误。
11.(2021江西南昌重点高中质检)如图所示,L 是自感系数很大的理想线圈,a、b 为两只完全相同的小灯泡,R0 是一个定值电阻, 则下列有关说法中正确的是( )
A.当 S 闭合瞬间,a 灯比 b
B.当 S 闭合待电路稳定后,两灯亮度相同
C.当 S 突然断开瞬间,a 灯比 b 灯亮些
D.当 S 突然断开瞬间,b 灯立即熄灭
【参考答案】.C
【名师解析】电感器对电流的变化有阻碍作用,当电流增大时,会阻碍电流的增大,当电流减小时,会阻碍其减小.该电路中,灯泡a与线圈L并联,串联电阻后再灯泡b并联.S刚闭合瞬间,ab同时亮,由于灯泡a与线圈L并联后串联电阻.所以a支路的电阻值大,所以a比b暗,故A错误;电路稳定后,最后a被L短路,所以a最后会熄灭,故B错误;当S闭合足够长时间后再断开,a与L组成自感回路,L产生自感电动势,a逐渐熄灭;b比a多串联了定值电阻,所以a灯比b灯亮些,故C正确D错误.
12.(2020江苏扬州期末)如图所示的电路中,D1、D2是完全相同的灯泡,线圈L的自感系数较大,直流电阻不计.先闭合开关S,电路稳定后再断开开关S,此时
R
L
D1
D2
S
A.D1立刻熄灭
B.D2立刻熄灭
C.D1闪亮一下逐渐熄灭
D.D2闪亮一下逐渐熄灭
【参考答案】D
【名师解析】由于线圈L的自感系数较大,直流电阻不计,所以先闭合开关S,电路稳定后,D2中电流小于D1,再断开开关S,电池不在供电,线圈L中磁通量变化,产生自感电动势,使L中电流逐渐减小,L和R的支路构成闭合回路,D2闪亮一下逐渐熄灭,选项D正确。
13.(2020江苏无锡期末)如图所示电路中,A、B是相同的两小灯泡。L是一个带铁芯的线圈,电阻可不计,合上开关S,电路稳定时两灯泡都正常发光,再断开S,则( )
A. 合上S时,两灯同时点亮
B. 合上S时,A逐渐变亮直到正常发光状态
C. 断开S时,A灯立即熄灭
D. 断开S时,B灯立即熄灭
【参考答案】B
【名师解析】在开关合上时,通过线圈的电流在增大,导致线圈出现自感电动势,从而阻碍灯泡A的电流增大,则B直接点亮,而A逐渐变亮直到正常发光状态,故A错误,B正确。断开开关S的瞬间,由电感的特性可知:L和A组成的回路中的电流会逐渐减小,两灯都会慢慢熄灭,故C错误,D错误。
【关键点拨】。
明确线圈的性质,知道线圈中产生的自感电动势起阻碍电流变化的作用电路稳定后,L的电阻很小,闭合瞬间L的电阻很大,断开瞬间线圈会延长电流变化为0的时间。
对于自感线圈,当电流变化时产生自感电动势,相当于电源,当电路稳定时,
14.(2020·福州模拟)如图所示的电路中,A、B为两个完全相同的灯泡,L是自感系数很大的线圈,其电阻与R相等,下列说法正确的是( )
A.在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,A、B灯均逐渐亮起来
B.在闭合S2的情况下,若突然闭合S1时,A灯立即发光,B灯逐渐亮起来
C.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A、B灯均不会立即熄灭
D.闭合S1、S2待电路稳定后,若突然断开S1,则A灯不会立即熄灭,而B灯立即熄灭
【参考答案】D
【名师解析】 在断开S2的情况下,若突然闭合S1时,由于线圈的自感现象,出现自感电动势阻碍电流的增大,A灯立即亮,B灯逐渐亮,选项A错误;在闭合S2的情况下,若突然闭合S1时,由于线圈 的自感很大,相当于断路,两灯立即亮,选项B错误;当同时闭合S1、S2,待电路稳定后突然将S1断开,B灯立即熄灭,因自感现象,L与A组成回路,A灯不会立即熄灭,而是逐渐熄灭,选项C错误,D正确。
15. (2020江苏模拟2)下列四幅图中有关装置的原理和现象的分析正确的是 ( )
A. 图甲电路通电稳定后断开开关瞬间,灯泡A一定会闪一下再熄灭
B. 图乙变压器采用了电磁互感原理,铁芯用绝缘的硅钢片叠加而成防止产生涡流
C. 图丙过山车进入停车区的过程中铜片受到强力磁铁的安培力使过山车减速
D. 图丁D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子飞出D形盒的动能Ek将越大
【参考答案】BC
【名师解析】 图甲中,若电路稳定时,线圈中的电流小于灯泡中的电流,断开开关时不会看到闪亮现象,A错误;图乙,变压器原线圈产生磁场,副线圈产生感应电流,采用的是互感原理,变压器中的铁芯用绝缘的硅钢片叠加而成,从而增加电阻,减小涡流,减少涡流引起的能量损耗,B正确;图丙,当铜片切割磁感线时,铜片内部会产生涡流,铜片会受到安培力使过山车减速,C正确;在回旋加速器中,每经过电场一次,获得动能ΔEk=qU,根据洛伦兹力提供向心力qvB=m,当粒子半径等于回旋加速器半径时,粒子速度最大,动能最大Ekm=,与电压无关,所以D形盒半径R、磁感应强度B不变,最大动能不变,D错误.
16.(7分)(多选)如图所示,E为电源,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡。则下列说法正确的是( )
A.刚闭合S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等
B.刚闭合S的瞬间,通过D2的电流大于通过D1的电流
C.闭合S待电路稳定后,D1熄灭,D2比原来更亮
D.闭合S待电路稳定后,将S断开瞬间,D2立即熄灭,D1闪亮一下再熄灭
【参考答案】A、C、D。
【名师解析】刚闭合S瞬间,由于自感线圈相当于断路,所以两灯是串联的,则通过灯泡D1、D2的电流相等,故A正确,B错误;S闭合稳定后,线圈相当于导线把灯泡D1短路,灯泡D1熄灭,回路中总电阻减小,电流增大,灯泡D2比S刚闭合时亮,故C正确;S闭合稳定后再断开开关,灯泡D2立即熄灭,但由于线圈的自感作用,L相当于电源,与灯泡D1组成回路,灯泡D1要闪亮一下再熄灭,故D正确。
17.(7分)(多选)如图,电灯的灯丝电阻为2 Ω,电池电动势为2 V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为3 Ω。先合上开关S,过一段时间突然断开S,则下列说法中错误的是( )
A.电灯立即熄灭
B.电灯立即先暗再熄灭
C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同
D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反
【参考答案】A、C、D。
【名师解析】突然断开S,线圈将产生自感现象,且与电灯构成一闭合回路,此时通过电灯的电流向上,与断开前的电流方向相反;因线圈直流电阻比电灯大,断开前通过线圈电流小于通过电灯的电流,即电灯会突然比原来暗一下再熄灭,B正确A、C、D错误。
18.(7分)(多选)一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、一个日光灯镇流器(自感线圈)、开关和几根导线连成如图所示的电路。几位做实验的同学手拉手连成一排,首、尾两位同学分别握住导线的A、B端,在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉,则( )
A.人有触电感觉是在开关闭合的瞬间
B.人有触电感觉是在开关断开的瞬间
C.该实验现象的发生是因为自感线圈会产生很高的自感电动势
D.若增加拉手的人数,触电的感觉会变得不明显
【参考答案】BC。
【名师解析】当开关闭合时,镇流器与同学们并联,由于电源为1.5 V的新干电池,所以电流很小。人没有触电的感觉,故A错误;当开关断开时,通过镇流器电流突然减小,从而产生很高的瞬间电压,使同学们有触电的感觉;增加拉手的人数,触电的感觉会仍然明显。故B、C正确,D错误。
19 如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是自感系数很大的电感,其直流电阻与定值电阻R阻值相等,D是理想二极管。下列判断中正确的是( )
A.闭合开关S的瞬间,灯泡A和C同时亮
B.闭合开关S的瞬间,只有灯泡C亮
C.闭合开关S后,灯泡A、B、C一样亮
D.断开开关S的瞬间,灯泡B、C均要闪亮一下再熄灭
【参考答案】B
【名师解析】 闭合开关S,线圈L的电流要增大,线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大,闭合开关S的瞬间,通过线圈L的电流为零,灯泡A不亮;理想二极管具有单向导电性,灯泡B不亮;灯泡C与电阻相连,闭合开关S的瞬间灯泡C立即发光,故A项错误,B项正确;闭合开关S后,灯泡B不亮;稳定时,线圈中不产生感应电动势,L的直流电阻与定值电阻R阻值相等,则稳定后A、C一样亮,故C项错误;断开开关S的瞬间,C中原来的电流要立即减至零;线圈中电流要减小,线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,这个自感电流通过B、C形成回路,B、C中电流比线圈中小;稳定时灯泡B不亮,A、C一样亮;则断开开关S,灯B要闪亮一下熄灭,灯C先变暗再熄灭,故D项错误。
20.(多选)如图9所示的电路中,L为自感系数很大的电感线圈,N为试电笔中的氖管(启辉电压约70 V),电源电动势约为10 V.已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围,则( )
A.S接通时,氖管不会亮
B.S接通时启辉,辉光在a端
C.S接通后迅速切断时启辉,辉光在a端
D.S接通后迅速切断时启辉,辉光在b端
图9
【参考答案】AD
【名师解析】接通时电压不足以使氖管发光,迅速切断S时,L中产生很高的自感电动势,会使氖管发光,b为负极,辉光在b端.故A、D项正确.
21.如图所示,某小组利用电流传感器(接入电脑,图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况,i1表示小灯泡中的电流,i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2>i1),则下列图象中正确的是
【参考答案】C
【名师解析】 开关断开后,A与L组成闭合回路后,L中的电流方向不变,而A中的电流方向与此前的电流方向相反,故C正确,A、B、D错误。
22.如图所示是演示自感现象的电路图,关于此实验,下列说法正确的是( )
A.通电稳定后,断开开关时灯泡A逐渐熄灭,灯泡B立刻熄灭
B.变阻器R的作用是在接通开关时使灯泡B逐渐变亮
C.如果灯泡B短路,接通开关时灯泡A立刻变亮
D.如果灯泡A短路,接通开关时通过L的电流逐渐增大
L
R
B
A
【参考答案】D
【名师解析】通电稳定后断开开关,电感线圈开始放电当电源,两只灯泡构成回路,都逐渐熄灭,A错。接通开关时,有电阻的支路电流瞬间通过,B灯瞬间变亮,B错。A灯与电感线圈串联,根据楞次定律可知,无论其他支路是否短路,A灯都是慢慢变亮,C错。楞次定律可知,通过电感线圈的电流逐渐增大,选项D正确。
二.计算题
1、(2020北京朝阳高三一模)小明学习自感后进行了以下实验。在图甲所示的电路中,E为电源,L为线圈,闭合开关使灯泡A发光,然后断开开关,发现灯泡A不会立即熄灭,而是持续一小段时间再熄灭。
(1)断开开关后,灯泡上的电流方向 (选填“向左”或“向右”);若在线圈中插入铁芯后再重复该实验,则断开开关后灯泡上电流持续的时间 (选填“变
长”、“变短”或“不变”)。
(2)小明为了进一步研究影响灯泡上电流持续时间的因素,保持线圈一定,仅更换电源(内阻不计)或仅更换灯泡进行实验,并用电流传感器(图中未画出)测量开关断开后灯泡中的电流i随时间t的变化。其中的一组图象如图乙所示。
若①②两条曲线对应的电源电动势分别为E1、E2,则其大小关系为 ;
若①②两条曲线对应的灯泡电阻分别为R1、R2 ,则其大小关系为 。
(3)已知穿过螺线管的磁通量Φ与其电流i成正比,且断开开关后小灯泡持续发光的能量来源于线圈储存的磁场能,假设线圈中储存的磁场能E0全部转化为电路中的电能。请在图丙中作出Φ-i图象并推证(式中I0为开关闭合时线圈中的稳定电流值)。
【答案】(1)a.;b.;(2)合理性分析见解析。
【解析】(1)向左;变长 (4分)
(2)E1=E2;R1>R2 (4分)
(3)Φ-i图象如图所示。
由题意可知磁场能E0应等于电路中电流所做的功W。
设线圈匝数为n,在极短时间Δt内电流做功 即
由题意可知磁通量正比于电流,即Φ=ki(k为比例系数),断开开关瞬间线圈、灯泡回路中流过的电流初值为I0,此时线圈中的磁通量为Φ0=kI0,则
式中为图中“阴影面积”,即
则 (4分)
2.(19分)如图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻值均为5 Ω,两灯泡的电阻值为R灯=10 Ω。
(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律。
【名师解析】
(1)电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等。导线ab上无电流通过,因此通过L的电流为:
IL== A=1 A,
流过L1的电流为I灯== A=0.5 A,
断开S的瞬间,由于线圈要维持IL不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1 A,所以此时L1两端的电压U=IL·R灯=10 V(正常工作时为5 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,而方向也发生变化,然后渐渐减小到零,所以它的图像如图所示(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。
3.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(图中未画出)。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?
【名师解析】
(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
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