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

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自感 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．關(guān)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(gè)線圈的電流均勻增大，這個(gè)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(xiàng)A錯誤．由E自＝L知，E自與成正比，與ΔI無直接關(guān)系，選項(xiàng)B錯誤，C正確．E自方向在電流增大時(shí)與原電流方向相反，在電流減小時(shí)與原電流方向相同，選項(xiàng)D錯誤． 【答案】　C 2．(多選)下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)線圈中電流不變時(shí)，線圈中沒有自感電動勢 B．當(dāng)線圈中電流反向時(shí)，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(dāng)線圈中電流增大時(shí)，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反 D．當(dāng)線圈中電流減小時(shí)，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(yīng)定律可知，當(dāng)線圈中電流不變時(shí)，不產(chǎn)生自感電動勢，A對；當(dāng)線圈中電流反向時(shí)，相當(dāng)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(dāng)線圈中電流增大時(shí)，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(dāng)線圈中電流減小時(shí)，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(shí)驗(yàn)裝置，A是燈泡，L是帶鐵芯的線圈，E為電源，S是開關(guān)．下述判斷正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)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(yīng)電動勢，S接通后通過線圈的電流不再變化，沒有感應(yīng)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(shí)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(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動勢與原電流的方向相同；當(dāng)原電流增大時(shí)，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(fù)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(fù)方向、負(fù)方向、正方向，可得正確答案為選項(xiàng)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(jì))，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(guān)S閉合時(shí)，D1先亮，D2后亮 B．閉合S達(dá)穩(wěn)定時(shí)，D1熄滅，D2比起初更亮 C．?dāng)嚅_S時(shí)，D1閃亮一下 D．?dāng)嚅_S時(shí)，D1、D2均不立即熄滅 【解析】　開關(guān)S閉合時(shí)D1，D2同時(shí)亮，電流從無到有，線圈阻礙電流的增加，A錯．閉合S達(dá)穩(wěn)定時(shí)D1被短路，電路中電阻減小，D2比起初更亮，B對．?dāng)嚅_S時(shí)，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(gè)相同的電流表G1和G2，零點(diǎn)均在刻度盤的中央，當(dāng)電流從“＋”接線柱流入時(shí)，指針向右擺；當(dāng)電流從“－”接線柱流入時(shí)，指針向左擺，在電路接通后再斷開開關(guān)S的瞬間，下述說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)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(guān)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(shí)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(jì)的自感線圈，C是電容器，E為電源，在開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，關(guān)于電容器的帶電情況，下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870031】 圖228 A．S閉合瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電 B．S保持閉合，A板帶正電，B板帶負(fù)電 C．S斷開瞬間，A板帶正電，B板帶負(fù)電 D．由于線圈L的電阻不計(jì)，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(fù)電，A項(xiàng)正確；S保持閉合時(shí)，L的電阻為零，電容器兩極板被短路，不帶電，B項(xiàng)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(fù)電，C項(xiàng)錯誤．綜上D項(xiàng)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(jì)，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(dāng)S閉合時(shí)，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(xiàng)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(xiàng)B、C錯誤；最后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，I＝＝2I0，故選項(xiàng)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(shí)驗(yàn)的電路圖，A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R，使兩個(gè)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(guān)S.重新閉合開關(guān)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(gè)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(xiàng)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(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是(　　) 圖2211 【解析】　S閉合時(shí)，由于自感L的作用，經(jīng)過一段時(shí)間電流穩(wěn)定時(shí)L電阻不計(jì)．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(shí)刻斷開S，由于自感在L、R、D構(gòu)成的回路中電流從B向A且中間流過D，所以t1時(shí)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(jì)．R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，電感線圈的電阻不計(jì)，求當(dāng)開關(guān)S接通的瞬間，S接通達(dá)到穩(wěn)定時(shí)及S切斷的瞬間流過R1的電流． 圖2212 【解析】　開關(guān)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(dá)到穩(wěn)定時(shí)，線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，所以流過R1的電流為I1＝＝A＝3 A. 開關(guān)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(shí)驗(yàn)電路圖，并用電流傳感器顯示出在t＝110－3s時(shí)斷開開關(guān)前后一段時(shí)間內(nèi)各時(shí)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(jì)，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(guān)斷開時(shí)，該同學(xué)觀察到什么現(xiàn)象？ (3)計(jì)算開關(guān)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(shí)IL＝1.5 A RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω 此時(shí)小燈泡電流I1＝＝ A＝1 A S斷開后，L、R、R1組成臨時(shí)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