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2017高中物理第4章电磁感应第6节互感和自感课时作业新人教版选修3


互感和自感

基 础 夯 实 一、选择题(1~4 题为单选题,5~7 题为多选题) 1.关于线圈自感系数的说法,错误的是 导学号 09152127 ( A.自感电动势越大,自感系数也越大 B.把线圈中的铁芯抽出一些,自感系数减小 C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大 D.电感是自感系数的简称 解析: 自感系数的大小是由线圈的匝数、 材料、 粗细、有无铁芯等决定的, 与电流大小、 自感电动势大小无关,匝数越多,自感系数越大,有铁芯时,自感系数显著增大,故 A 选项 错误,B、C 选项正确;同时,自感系数简称为电感,故 D 选项也正确。 2. (辽宁沈阳市 2014~2015 学年高二上学期期末)某同学为了验证断电自感现象, 自己 找来带铁芯的线圈 L, 小灯泡 A , 开关 S 和电池组 E, 用导线将它们连接成如图所示的电路。 检查电路后,闭合开关 S,小灯泡发光;再断开开关 S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。 虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为 最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 导学号 09152128 ( C ) A )

A.电源的内阻较大 C.线圈电阻偏大

B.小灯泡电阻偏大 D.线圈的自感系数较大

解析: 在断电自感中, 小灯泡是否闪亮取决于流过线圈 L 的电流要大于流过灯泡的电流, 本实验未出现小灯泡闪亮的原因,最有可能是线圈电阻偏大,C 正确。 3. (重庆杨家坪中学 2015~2016 学年高二下学期检测)在下图所示的电路中, 两个灵敏 电流表 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.在电路接通稳定工作后再断开的瞬间,下面哪个说法 符合实际 导学号 09152129 ( B )

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 的指针向左摆 D.G1、G2 的指针向右摆 解析:电路稳定后断开,通过电阻这一支路的电流立即消失,由于电感器对电流的变化 有阻碍作用,会阻碍其减小,所以含有电感器的支路的电流从“+”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, 故选 B。 4.在生产实际中,有些高压直流电路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 导学号 09152130 ( D )

解析:闭合 S 时,二极管处于反向截止状态,不影响电路正常工作。断开 S 时,由于自 感现象,线圈跟二极管 D 组成闭合回路,此时二极管处于正向导通,可以避免电弧的产生, 故 D 选项正确。 5. (广东省实验中学 2014~2015 学年高二下学期期中)如图所示是研究通电自感实验的 电路图,A1、A2 是两个规格相同的小灯泡,闭合开关调节电阻 R,使两个灯泡的亮度相同, 调节可变电阻 R1, 使它们都正常发光, 然后断开开关 S, 重新闭合开关 S, 则 导学号 09152131 ( AC )

A.闭合 S 瞬间,A2 立即变亮,A1 逐渐变亮 B.闭合 S 瞬间,A1 立即变亮,A2 逐渐变亮 C.稳定后,L 和 R 两端电势差一定相同 D.稳定后,A1 和 A2 两端电势差不相同 解析:闭合瞬间,L 相当于断路,A2 立刻变亮,A1 逐渐变亮,稳定后,两个灯泡的亮度 相同,说明它们两端的电压相同,L 和 R 两端电势差一定相同,故选 AC。 6.(湖北襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中 2015~2016 学年高二下学期期中 联考)如图所示电路中,L 是自感系数足够大的线圈,它的电阻可忽略不计,A 和 B 是两个完 全相同的小灯泡。将电键 S 闭合,待灯泡亮度稳定后,再将电键 S 断开,则下列说法中正确 的是 导学号 09152132 ( BC )

A.S 闭合瞬间,两灯同时亮,且亮度始终相同 B.S 闭合瞬间,A 灯先亮,B 灯后亮,最后两灯亮度一样 C.S 断开时,两灯都慢慢熄灭 D.S 断开时,A 灯立即熄灭,B 灯闪一下再慢慢熄灭 解析:S 闭合瞬间,A 灯先亮,由于自感线圈对电流的阻碍作用,B 灯后亮,最后两灯 亮度一样,选项 A 错误,选项 B 正确;S 断开时,由于自感线圈阻碍电流减小,两灯会慢慢 熄灭,选项 C 正确,选项 D 错误。综上本题选 BC。 7.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 导学号 09152133 ( AD )

A.灯泡变暗 C.螺线管缩短

B.灯泡变亮 D.螺线管伸长

解析:当软铁棒插入螺线管中,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,

所以电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流作用力减小,故螺线管伸长。 二、非选择题 8.如图李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻,以判断它是否断路。刘伟 为了使李辉操作方便, 用两手分别握住线圈的两端让李辉测量。 测量后李辉确认线圈没有断 路, 因为多用表的表盘显示线圈具有一定的电阻。 正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离 时,刘伟突然惊叫起来,觉得有电击感。李辉很奇怪,用手摸摸线圈两端,没有什么感觉, 再摸摸多用表的两只表笔,也没有什么感觉。这是什么原因? 导学号 09152134

答案:由于产生断电自感电动势,并且电动势比较大,故刘伟有被电击感觉,一旦放电 完毕,电动势瞬间消失,李辉无任何感觉也就不足为怪了。 能 力 提 升 一、选择题(1~3 题为单选题,4~6 题为多选题) 1.(扬州市 2015~2016 学年高二上学期期末)如图所示电路中,开关 S 原先闭合,电路 处于稳定状态时,通过两电阻的电流大小分别为 I1,I2,已知 R1>R2,不计线圈 L 的直流电 阻, 为理想电流表。在某一时刻突然断开开关 S,则通过电流表的电流 I 随时间 t 变化的 D )

图线可能是下图中的 导学号 09152135 (

解析:S 断开后的瞬间 L 与 R1 构成闭合回路,流过电流表的电流反向且从 I2 开始减小, 故 D 项正确。 2.(江西赣州市十三县(市)2015~2016 学年高二下学期期中)如图所示,是测定自感系 数很大的线圈 L 的直流电阻的电路, L 两端并联一只电压表, 用来测定自感线圈的直流电压, 在测定完毕后,将电路拆卸时应 导学号 09152136 ( B )

A.先断开 S1 C.先拆除电流表

B.先断开 S2 D.先拆除电阻 R

解析:因 S1 断开瞬间,L 中产生很大的自感电动势,若此时 S2 闭合,则可能将电压表烧 坏,故应先断开 S2,B 正确,A 错误。不能在通电状态下拆除电阻和电流表,因此 C、D 错误。 3.(山东文登市 2015~2016 学年高二下学期期末)如图所示,灯泡 A、B 与固定电阻的 阻值均为 R,L 是自感系数很大的线圈。当 S1 闭合,S2 断开且电路稳定时,A、B 亮度相同, 再闭合 S2,待电路稳定后将 S1 断开,下列说法中正确的是 导学号 09152137 ( A )

A.B 灯立即熄灭 B.A 灯将比原来更亮一下后再熄灭 C.有电流通过 B 灯,方向为 c→d D.有电流通过 A 灯,方向为 a→b 解析:S1 闭合、S2 断开且电路稳定时两灯亮度相同,说明 L 的直流电阻亦为 R,闭合 S2 后,L 与 A 灯并联,R 与 B 灯并联,它们的电流均相等。当 S1 断开后,L 将阻碍自身电流的 减小,即该电流还会维持一段时间,在这段时间里,因 S2 闭合,电流不可能经过 B 灯和 R, 只能通过 A 灯形成 b→A→a→L→c→b 的电流,所以 A 正确 C、D 错误;由于自感形成的电流 是在 L 原来电流的基础上逐渐减小的,并没有超过 A 灯原来电流,故 A 灯虽推迟一会熄灭, 但不会比原来更亮,故 B 错误。 4.(内蒙古赤峰二中 2015~2016 学年高二上学期检测)在如图所示电路中,a、b、c 为 三盏完全相同的灯泡,L 是一个自感系数很大,直流电阻为零的自感线圈,E 为电源,S 为 开关,关于三盏灯泡,下列说法正确的是 导学号 09152138 ( BC )

A.合上开关,c 先亮,a、b 后亮

B.合上开关一会儿后,a、b 一样亮 C.断开开关,c 马上熄灭,a、b 一起缓慢熄灭 D.断开开关,b 会先闪亮一下再熄灭 解析:A.开关 S 闭合瞬间,因线圈 L 阻碍电流的增大,则 b、c 先亮,a 后亮,故 A 错 误;B.合上开关一会儿后,因线圈中电流恒定,则相当于导线,所以 a、b 一样亮,故 B 正确;C.断开开关 S 的瞬间,由电感的特性可知:L 和 a、b 组成的回路中有电流,导致 a、

b 一起缓慢熄灭;而 c 则马上熄灭;a、b、c 为三盏完全相同的灯泡,电路稳定后 a 与 b 的
电流是相等的,所以断开开关 b 不能闪亮一下。故 C 正确,D 错误。 5.(昆明一中 2014~2015 学年高二检测)如图所示的电路中,三个灯泡 L1、L2、L3 的电 阻关系为 R1<R2<R3,电感 L 的直流电阻可忽略,D 为理想二极管。开关 K 从闭合状态突然断 开时,下列判断错误的是 导学号 09152139 ( ACD )

A.L1 逐渐变暗,L2、L3 均先变亮,然后逐渐变暗 B.L1 逐渐变暗,L2 立即熄灭,L3 先变亮,然后逐渐变暗 C.L2 立即熄灭,L1、L3 均逐渐变暗 D.L1、L2、L3 均先变亮,然后逐渐变暗 解析:开关 K 从闭合状态突然断开时,L 中产生方向向右的自感电动势,L1 逐渐变暗, L2 立即熄灭(理想二极管单向导电),L3 先变亮后逐渐变暗(L3 中原电流小于 L1 中电流),选项 B 正确,ACD 错误。 6.在下图所示的四个日光灯的接线图中,S1 为启动器,S2 为开关,L 为镇流器,能使日 光灯正常发光的是 导学号 09152140 ( AC )

解析:日光灯启动时,电流通过镇流器、灯丝和启动器构成回路,使启动器发出辉光,

相当于启动器短路接通,同时电流加热灯丝、灯丝发射电子,镇流器起控制电流的作用,之 后启动器断开瞬间,镇流器产生很大的自感电动势,出现一个高电压加在灯管两端,灯管中 的气体放电、发光,此时启动器已无作用。所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时, 因启动器丢失或损坏时,可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开)。另外,D 图的错 误是不能让灯管的灯丝短路。 二、非选择题 7.如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图,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(如图乙)。 已知电源电动势 E=6V,

内阻不计,灯泡的阻值为 6Ω ,电阻 R 的阻值为 2Ω 。求: 导学号 09152141

(1)线圈的直流电阻。 (2)开关断开瞬间线圈产生的自感电动势。 答案:(1)2Ω (2)15V

解析:由图象可知 S 闭合,电路稳定时 IL=1.5A。

E 6 RL= -R= Ω -2Ω =2Ω IL 1.5 E 6 此时小灯泡电流 I1= = A=1A R1 6
S 断开后,L、R、灯泡组成临时回路,电流由 1.5A 逐渐减小,自感电动势 E=IL(R+RL +R1)=15V。


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