2.5自感现象与日光灯 自主提升过关练（word解析版）

2.5自感现象与日光灯 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示。当电流变化时双线绕组（　　）
A．回路中一定有自感电动势产生 B．回路中一定没有自感电动势产生
C．螺旋管内磁场发生变化 D．穿过螺旋管的磁通量发生变化
2．在制作精密电阻时，为了清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。其原理是（　　）
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
3．某同学设计了如图所示点火装置。在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个彼此绝缘且靠近的线圈A和B，调节触点K与带有铁头的弹簧片P恰好接触，合上开关S后，就能在火花塞的两电极M、N之间产生火花。关于该设计方案，下列说法正确的是（　　）
A．不可行，因为电源是直流电
B．不可行，因为两个线圈的磁通量没有变化
C．可行，且A的匝数比B多时，点火效果更好
D．可行，且M、N做成针状时，点火效果更好
4．用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究通电自感现象的电路如图甲所示。电阻的阻值是R，多匝线圈L中未插入铁芯，电源电动势为E，L的电阻和电源的内阻均可忽略。闭合开关S，传感器记录了电路中电流i随时间t变化的关系图像，如图乙中曲线①所示。如果改变某一条件，其他条件不变，重复实验，可以得到图乙中曲线②。改变的条件可能是（ ）
A．线圈L中插入铁芯 B．增大E C．增大R D．减小R
5．如图的电路中，A、B是两个相同的灯泡；L是带有铁芯的线圈，自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合S且电路稳定后两灯都正常发光，那么（　　）
A．闭合S时，两灯同时正常发光
B．闭合S时，B比A先达到正常发光状态
C．断开S时，A灯先闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开S时，B灯先闪亮一下后逐渐熄灭
6．如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，A、B是完全相同的小灯泡．下列说法正确的是（　　）
A．闭合S瞬间，A灯立即亮，B灯逐渐变亮
B．闭合S瞬间，A灯比B灯先亮
C．断开S瞬间，A灯立即熄灭，B灯闪亮后熄灭
D．断开S瞬间，通过B灯的电流方向从左向右
7．如图所示是研究自感通电实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻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，然后断开电键S。重新闭合电键S，则（　　）
A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮
B．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮
C．稳定后，L和R两端电势差一定不相同
D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同
8．如图所示，A、B是相同规格的小灯泡，带铁芯的线圈L的直流电阻可忽略，则（　　）
A．S闭合瞬间，A不亮，B立即亮
B．通电稳定后，A、B灯亮度相同
C．通电稳定后再断开S的瞬间，A、B一起闪亮一下再逐渐熄灭
D．通电稳定后再断开S的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下再逐渐熄灭
9．如图所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是（　　）
A．接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗
B．接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗
C．接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗
D．接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗
10．无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．在充电过程中没有电能损失
B．无线充电基座可以用直流电源供电
C．无线充电过程主要利用了电磁感应原理
D．无线充电基座可以对所有手机进行无线充电
11．电路如图所示，A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，直流电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关，A、B两灯均立即变亮
B．闭合开关，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮，最后两灯亮度相同
C．闭合开关，电路稳定后再断开开关，A、B两灯均逐渐变暗直到熄灭
D．闭合开关，电路稳定后再断开开关，A灯立即熄灭，B灯先闪亮一下，然后逐渐变暗直到熄灭
12．如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则下列说法不正确的是（　　）
A．合上S的瞬间，A、B同时亮
B．合上S的瞬间，A先亮，B后亮
C．合上S后，A逐渐变得更亮，B逐渐变暗直至熄灭
D．断开S时，A立即熄灭，B灯重新亮随后逐渐熄灭
13．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0。A和B是两个相同的小灯泡。则（ ）
A．当开关S突然闭合时，A灯泡马上亮，B灯泡逐渐亮
B．当开关S突然闭合时，A、B灯泡均马上亮，之后B灯泡逐渐熄灭，A灯泡变得更亮
C．当开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐熄灭，B灯泡闪亮之后再熄灭
D．当开关S由闭合变为断开时，A灯泡马上熄灭，B灯泡闪亮之后再熄灭
14．如图所示，电灯A和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，下列说法正确的是（　　）
A．B立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a
15．在图示电路中，电阻R和线圈L的阻值相同，L1和L2是两个完全相同的灯泡，线圈电感足够大。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，L1和L2的亮度相同
B．闭合开关瞬间，L1比L2更亮
C．断开开关后，L1慢慢熄灭，L2立即熄灭
D．断开开关后，L1和L2都慢慢熄灭
二、解答题
16．如图所示，线圈L的自感系数很大，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．
（1）开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？
（2）在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象发生的原因是什么？
17．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）求内通过长直导线横截面的电荷量Q；
（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；
（3）若规定为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的图像；
（4）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的图像。
参考答案
1．B
【详解】
此线圈是双线绕法，电流等大反向，所以其产生磁场方向相反、强度相同，相互抵消，故通过线圈的磁通量始终为0，故不会产生感应电动势，故ACD错误B正确。
故选B。
2．C
【详解】
两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每个线圈产生的磁感应强度相同，由于两个线圈的绕向相同，但电流相反，所以其磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消。
故选C。
3．D
【详解】
AB．当开关闭合时，线圈B的磁通量发生变化，有感应电动势产生，会在火花塞的两电极M、N之间产生火花，AB错误；
C．根据
可知，当A线圈的匝数与B线圈的匝数比值越大时，点火效果更好，C错误；
D．火花放电和尖端放电可以交集，尖端放电可以使点火效果更好，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
A．若线圈中插入铁芯，线圈自感系数增大，自感现象延长，所以若线圈中插入铁芯，上述过程中电路中电流达到稳定值经历的时间大于曲线①的时间，A正确；
BD．若增大E或减小R，则电路稳定后的Im应增大，而乙图中的Im没有发生改变这说明二者没有发生对应的改变，BD错误；
C．若增大R，则电路稳定后的Im应减小，而乙图中的Im没有发生改变这说明R没有发生对应的改变，C错误。
故选A。
5．B
【详解】
AB．根据通电自感可知，闭合开关时，线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，则B比A先达到正常发光状态，所以A错误；B正确；
CD．由于闭合稳定时AB两灯的电流相同，根据断电自感可知，断开开关时， AB灯逐渐熄灭，不会闪亮，所以CD错误；
故选B。
6．C
【详解】
AB．刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，分流作用增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮。故A错误，B错误；
CD．稳定后再断开开关S后，灯泡A立即熄灭，而线圈L中的电流逐渐减小，灯泡B与线圈L构成闭合回路，灯泡B变亮再逐渐熄灭，通过B灯的电流方向从右向左。故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】
AB．根据题设条件可知，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻R的阻值与线圈L的电阻一样大，断开电键再重新闭合电键的瞬间，根据自感原理，可判断A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A项错误，B项正确；
CD．稳定后，自感现象消失，根据题设条件可判断线圈L和R两端的电势差一定相同，A1和A2两端电势差也相同，所以C项，D项错误。
故选B。
8．D
【详解】
AB．S闭合瞬间，A、B灯同时发光，由于线圈L的阻碍作用逐渐减弱，流过线圈的电流逐渐增大，稳定后A灯被短路而熄灭，AB错误；
CD．通电稳定后再断开S的瞬间，由于线圈L的自感电动势，A灯被重新点亮后逐渐熄灭，B灯立即熄灭，C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
开关S接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡L1的电流较大，故灯泡L1先达最亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加；由于L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，所以电流稳定后，两个灯泡一样亮，即L1灯泡亮度逐渐正常，电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡L1构成闭合回路放电，故断开时L1后暗。
故选B。
10．C
【详解】
A．在充电过程中线圈会产生焦耳热，会有电能损失，故A错误；
B．无线充电基座产生的是交变磁场，所以必须用交流电源供电，故B错误；
C．发射线圈产生的交变磁场使接收线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，所以无线充电过程主要利用了电磁感应原理，故C正确；
D．无线充电基座只能对配备接收线圈的手机进行无线充电，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
A．闭合开关，A灯立即变亮，B灯所在电路上线圈L产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，所以B灯逐渐变亮，A错误；
B．闭合开关， A灯立即变亮，B灯逐渐变亮，最后两灯亮度相同，B错误；
CD．闭合开关，电路稳定后再断开开关，线圈产生自感电动势，相当电源，自感电动势方向与B灯原电流方向相同，由于A、B两灯串联，与A灯原电流方向相反，线圈直流电阻不计，A灯立即熄灭，B灯先闪亮一下，然后逐渐变暗直到熄灭，C错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
ABC．闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，AB同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路知道熄灭，外部总电阻减小，总电流增大，A变亮，AC正确，但不符合题意，B错误，符合题意；
D．断开S，A立即熄灭，线圈L中电流减小，产生感应电动势，感应电流流过B，B闪亮一下后熄灭，故D正确，但不符合题意。
故选B。
13．BD
【详解】
AB．刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮，A错误、B正确；
CD．灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以稳定后再断开开关S后，流过L的电流回流到灯泡B，由选项AB知，此时的电流比最开始流过灯泡B的电流大，则灯泡B由暗变亮（闪一下）再逐渐熄灭，灯泡A立即熄灭，C错误、D正确。
故选BD。
14．AD
【详解】
AC．待电路稳定后将S1断开，线圈无法对B供电，B立即熄灭，A正确，C错误；
B．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，说明线圈的直流电阻也为R，再闭合S2，稳定时流过A与L的电流相同，故将S1断开时，A只会逐渐熄灭，不会闪亮，B错误；
D．将S1断开瞬间，线圈L中电流方向保持不变，与A形成闭合回路，流经A的电流方向为b→a，D正确。
故选AD。
15．BC
【详解】
AB．当开关闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，由于电感线圈对电流的阻碍作用，闭合开关瞬时，通过L1的电流大于L2的电流，L1比L2更亮，故A错误，B正确；
CD．当断开开关，L2立即熄灭，而自感线圈能短暂充当电源，使得L1逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选BC。
16．（1）见解析；（2）见解析
【详解】
（1）S闭合时，流过灯泡A中的电流方向向左，S断开瞬间，流过灯泡A中的电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反．
（2）在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是：灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的直流电阻小于与之并联的灯泡电阻．而当线圈直流电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭．
17．（1）；（2）；（3）见解析；（4）见解析
【详解】
（1）由电量和电流的关系可知图像下方的面积表示电荷量，因此有
代入数据解得
（2）由磁通量的定义可得
代入数据可得
（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势
由闭合回路欧姆定律可得
代入数据解得
在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示
（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图