高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 第2節(jié) 自感學業(yè)分層測評 魯科版選修3-2

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自感 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．關于線圈的自感系數(shù)、自感電動勢的下列說法中正確的是(　　)． A．線圈中電流變化越大，線圈自感系數(shù)越大 B．對于某一線圈，自感電動勢正比于電流的變化量 C．一個線圈的電流均勻增大，這個線圈的自感系數(shù)、自感電動勢都不變 D．自感電動勢總與原電流方向相反 【解析】　線圈的自感系數(shù)L只由線圈本身的因素決定，選項A錯誤．由E自＝L知，E自與成正比，與ΔI無直接關系，選項B錯誤，C正確．E自方向在電流增大時與原電流方向相反，在電流減小時與原電流方向相同，選項D錯誤． 【答案】　C 2．(多選)下列說法正確的是(　　) A．當線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢 B．當線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反 C．當線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反 D．當線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反 【解析】　由法拉第電磁感應定律可知，當線圈中電流不變時，不產(chǎn)生自感電動勢，A對；當線圈中電流反向時，相當于電流先減小后反向增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同，B錯；當線圈中電流增大時，自感電動勢阻礙電流的增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，C對；當線圈中電流減小時，自感電動勢阻礙電流的減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同，D錯． 【答案】　AC 3.如圖224所示的是自感現(xiàn)象的實驗裝置，A是燈泡，L是帶鐵芯的線圈，E為電源，S是開關．下述判斷正確的是(　　) 【導學號：78870029】 圖224 A．S接通的瞬間，L產(chǎn)生自感電動勢，S接通后和斷開瞬間L不產(chǎn)生自感電動勢 B．S斷開的瞬間L產(chǎn)生自感電動勢，S接通瞬間和接通后L不產(chǎn)生自感電動勢 C．S在接通或斷開的瞬間L都產(chǎn)生自感電動勢，S接通后L不再產(chǎn)生自感電動勢 D．S在接通或斷開瞬間以及S接通后，L一直產(chǎn)生自感電動勢 【解析】　S斷開和接通瞬間，通過線圈的電流都發(fā)生變化，都產(chǎn)生感應電動勢，S接通后通過線圈的電流不再變化，沒有感應電動勢產(chǎn)生，故A、B、D錯誤，C正確． 【答案】　C 4．(多選)某線圈通有如圖225所示的電流，則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有(　　) 圖225 A．第1 s末 B．第2 s末 C．第3 s末 D．第4 s末 【解析】　在自感現(xiàn)象中，當原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同；當原電流增大時，自感電動勢與原電流方向相反．在0～1s內(nèi)原電流沿正方向減小，所以自感電動勢的方向是正方向；在1～2s內(nèi)原電流沿負方向增加，所以自感電動勢與其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s、4～5 s內(nèi)自感電動勢的方向分別是沿負方向、負方向、正方向，可得正確答案為選項B、 D. 【答案】　BD 5. (多選)如圖226所示，E為電池組，L是自感線圈(直流電阻不計)，D1、D2是規(guī)格相同的小燈泡．下列判斷正確的是(　　) 圖226 A．開關S閉合時，D1先亮，D2后亮 B．閉合S達穩(wěn)定時，D1熄滅，D2比起初更亮 C．斷開S時，D1閃亮一下 D．斷開S時，D1、D2均不立即熄滅 【解析】　開關S閉合時D1，D2同時亮，電流從無到有，線圈阻礙電流的增加，A錯．閉合S達穩(wěn)定時D1被短路，電路中電阻減小，D2比起初更亮，B對．斷開S時，線圈阻礙電流減小，故D1會閃亮一下，而D2在S斷開后無法形成通路，會立即熄滅，所以C對，D錯． 【答案】　BC 6.如圖227所示的電路中，兩個相同的電流表G1和G2，零點均在刻度盤的中央，當電流從“＋”接線柱流入時，指針向右擺；當電流從“－”接線柱流入時，指針向左擺，在電路接通后再斷開開關S的瞬間，下述說法中正確的是(　　) 【導學號：78870030】 圖227 A．G1指針向右擺，G2指針向左擺 B．G1指針向左擺，G2指針向右擺 C．G1、G2的指針都向右擺 D．G1、G2的指針都向左擺 【解析】　在電路接通后再斷開開關S的瞬間，由于線圈L中的原電流突然減小，線圈L中產(chǎn)生自感現(xiàn)象，線圈中的電流逐漸減小，電流流經(jīng)L、G2、R、G1，方向順時針，由于從表G1的“＋”接線柱流入，表G2的“－”接線柱流入，因此G1指針右偏，表G2的指針左偏，答案選A. 【答案】　A 7．如圖228所示，L是電阻不計的自感線圈，C是電容器，E為電源，在開關S閉合和斷開時，關于電容器的帶電情況，下列說法正確的是(　　) 【導學號：78870031】 圖228 A．S閉合瞬間，A板帶正電，B板帶負電 B．S保持閉合，A板帶正電，B板帶負電 C．S斷開瞬間，A板帶正電，B板帶負電 D．由于線圈L的電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下電容器均不帶電 【解析】　S閉合瞬間，通過L的電流增大，L產(chǎn)生的自感電動勢的方向是由下指向上，使電容器充電，A板帶正電，B板帶負電，A項正確；S保持閉合時，L的電阻為零，電容器兩極板被短路，不帶電，B項錯誤；S斷開瞬間，通過L的電流減小，自感電動勢的方向由上指向下，在L、C組成的回路中給電容器充電，使B板帶正電，A板帶負電，C項錯誤．綜上D項錯誤． 【答案】　A 8.如圖229所示，R1、R2的阻值均為R，電感線圈L的電阻及電池內(nèi)阻均可忽略不計，S原來斷開，電路中電流I0＝.現(xiàn)將S閉合，于是電路中產(chǎn)生自感電動勢，自感電動勢的作用是(　　) 圖229 A．使電路的電流減小，最后由I0減小到零 B．有阻礙電流增大的作用，最后電流小于I0 C．有阻礙電流增大的作用，因而電流總保持不變 D．有阻礙電流增大的作用，但電流最后還是變?yōu)?I0 【解析】　當S閉合時，電路中電阻減小，電流增大，線圈的作用是阻礙電流的增大，選項A錯誤；阻礙電流增大，不是不讓電流增大，而是讓電流增大的速度減緩，選項B、C錯誤；最后達到穩(wěn)定時，I＝＝2I0，故選項D正確． 【答案】　D [能力提升] 9．(多選)如圖2210所示是研究自感通電實驗的電路圖，A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關調(diào)節(jié)電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，調(diào)節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關S.重新閉合開關S，則(　　) 圖2210 A．閉合瞬間，A1立刻變亮，A2逐漸變亮 B．閉合瞬間，A2立刻變亮，A1逐漸變亮 C．穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差一定相同 D．穩(wěn)定后，A1和A2兩端電勢差不相同 【解析】　閉合瞬間，A2立刻變亮，A1逐漸變亮，穩(wěn)定后，兩個燈泡的亮度相同，說明它們的電壓相同，L和R兩端電勢差一定相同，選項B、C正確，A、D錯誤． 【答案】　BC 10．如圖2211所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是(　　) 圖2211 【解析】　S閉合時，由于自感L的作用，經(jīng)過一段時間電流穩(wěn)定時L電阻不計．可見電路的外阻是從大變小的過程．由U外＝E可知U外也是從大變小的過程．t1時刻斷開S，由于自感在L、R、D構成的回路中電流從B向A且中間流過D，所以t1時刻UAB反向，B正確． 【答案】　B 11.如圖2212所示，電源的電動勢E＝15 V，內(nèi)阻忽略不計．R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，電感線圈的電阻不計，求當開關S接通的瞬間，S接通達到穩(wěn)定時及S切斷的瞬間流過R1的電流． 圖2212 【解析】　開關S接通瞬間，流過線圈L的電流不能突變，所以流過R1的電流仍為0.達到穩(wěn)定時，線圈相當于導線，所以流過R1的電流為I1＝＝A＝3 A. 開關S斷開瞬間，流過線圈L的電流不能突變，所以流過R1的電流仍為3 A. 【答案】　0　3 A　3 A 12.如圖2213所示為研究自感實驗電路圖，并用電流傳感器顯示出在t＝110－3s時斷開開關前后一段時間內(nèi)各時刻通過線圈L的電流(如圖2214)．已知電源電動勢E＝6 V，內(nèi)阻不計，燈泡R1的阻值為6 Ω，電阻R的阻值為2 Ω.求： 圖2213 圖2214 (1)線圈的直流電阻RL是多少？ (2)開關斷開時，該同學觀察到什么現(xiàn)象？ (3)計算開關斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動勢． 【解析】　由圖象可知S閉合穩(wěn)定時IL＝1.5 A RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω 此時小燈泡電流I1＝＝ A＝1 A S斷開后，L、R、R1組成臨時回路 電流由1.5 A逐漸減小，所以燈會閃亮一下再熄滅，自感電動勢E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V. 【答案】　(1)2　(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗，最后熄滅　(3)15