2.5自感现象与日光灯基础巩固（word 含答案）

2.5自感现象与日光灯基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．在图的电压互感器的接线图中，接线正确的是
A． B． C． D．
2．如图所示，电源的电动势为E，内阻忽略不计。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。关于这个电路的说法中正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，A、B同时变亮
B．闭合开关一会后，B比A亮
C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自右向左通过A灯
D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
3．小明和其他同学利用学生电源、一个小灯泡、一个忽略电阻的线圈L、开关和若干导线连成如图甲所示的电路。小明断开开关，把小灯泡取走，几位同学手牵手接入电路中，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闭合开关，电路稳定后，小灯泡中的电流大于线圈L中的电流
B．图甲中，断开开关的瞬间，小灯泡立即熄灭
C．图乙中，在断开开关的瞬间有电流通过这几位同学
D．图乙中，在断开开关的瞬间流过这几位同学的电流大于流过线圈L的电流
4．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭
C．合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
D．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
5．下列关于各物理量的单位，说法正确的是（　　）
A．动摩擦因数μ的单位是N
B．劲度系数k的单位是N·m
C．相对介电常数的单位是Ω-1
D．自感系数L的单位是
6．如图所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，设实验过程中灯泡均没有损坏，则
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮；S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
B．S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LB立即熄灭
C．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA熄灭，LB亮度不变；S断开瞬间，LA亮一下才灭，LB立即熄灭；
D．S闭合瞬间．LA、LB同时亮，然后A逐渐变暗到熄灭，B变得更亮；S断开瞬间，A亮一下才熄灭，B立即熄灭
7．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，a先亮，b后亮
B．合上开关，b先亮，a后亮
C．合上开关一段时间后再断开开关，a先熄灭，b后熄灭
D．合上开关一段时间后再断开开关，b先熄灭，a后熄灭
8．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1，D2是两个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．电路稳定后在t1时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过D1，D2的电流方向为正方向，分别用i1，i2表示流过D1和D2的电流，则图中能定性描述电流i随时间t变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
9．在如图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等。在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是（　　）
A．接通时，S1先达到最亮，断开时，S1后暗
B．接通时，S2先达到最亮，断开时，S2后暗
C．接通时，S1先达到最亮，断开时，S1先暗
D．接通时，S2先达到最亮，断开时，S2先暗
10．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，自感系数较大，（电阻可忽略），E为电源，S为开关．下列说法正确的是（ ）
A．合上开关，a先亮，b逐渐变亮
B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮
C．断开开关， b中仍有自左向右的电流
D．断开开关，b先熄灭，a后熄灭
11．如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与理想二极管D相连，下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关S后，L1会逐渐变亮，L2立刻变亮
B．闭合开关S稳定后，L1比L2更亮
C．断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭
D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高
12．某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感L的电流为I2，t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感L的电流IL的是（　　）
A． B． C． D．
13．如图电路中，、是两个指示灯，L是自感系数很大直流电阻较小的线圈，电阻R阻值较小，开关断开，闭合，现闭合，一段时间后电路稳定，下列说法中正确的是
A．闭合，通过电阻R的电流先增大后减小
B．闭合，亮后逐渐变暗
C．闭合，逐渐变亮，然后亮度不变，
D．断开电路时，为保护负载，应先断开，再断开
14．下列用国际单位制中基本单位来表示“自感系数”的单位“亨利（H）”，其中正确的是（　　）
A． B． C． D．
15．如图，已知电阻R1=3Ω、R2=15Ω、R3=60Ω，电容器电容C=20μF。灯泡L1的电阻恒为1Ω，灯泡L2的电阻恒为2Ω，电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，自感系数很大，直流电源E=12V，内阻r=4Ω，二极管的正向电阻为R4=12Ω，二极管的反向电阻无穷大，电流表为理想电流表。开关K1闭合，K2断开，以下说法正确的是（　　）
A．理想电流表的示数约为0.63A
B．将一带电微粒（不计重力）放入电容板中点处时，微粒不会运动
C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1和L2同时发光
D．同时闭合开关K1和K2，待电路稳定后，断开K1，则灯泡L1闪亮一下才慢慢熄灭
二、填空题（共4题）
16．如图所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）变亮，这是由于_____电动势阻碍了电流的增大．当开关断开时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）熄灭．
17．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。其中的一组图像如图乙所示。
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图像_______并推证_______（式中I0为开关闭合时线圈中的稳定电流值）。
18．如图所示，A1与A2是两只相同的电流表，自感线圈L的直流电阻和R相等，开关S闭合的瞬间，A1的示数___于A2的示数，开关S闭合稳定后，A1的示数___于A2的示数，S断开的瞬间，A1的示数___于A2的示数．（填“大”、 “小”、“等”）．
19．如图甲所示是某同学研究自感现象的实验电路图，并用电流传感器显示出断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流（如图乙所示）。已知电源电动势E=9V，内阻不计，灯泡R1的阻值为10Ω，电阻R的阻值为2Ω。
(1)线圈的直流电阻为___________Ω。
(2)开关断开时，该同学观察到的现象为：___________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示是一种常用的延时继电器示意图，图中的S2是一直闭合的。当开关S1闭合时，衔铁D将被吸下，C线路接通；当S1断开时，D将延迟一段时间才被释放，延时继电器就是这样得名的。试问：
（1）这种继电器的延时功能是物理学中的什么现象；
（2）如果将S2处于断开状态，试分析说明该装置是否还具有延时功能？（图中F为电磁铁，A、B为导线线圈）
21．电子设备中常要用一种没有电感的精密电阻，它是用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈，如图所示。为什么这种结构的电阻会没有电感呢？
22．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
23．在如图所示的电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡。
（1）当闭合开关S时，和两个灯泡的亮度将如何变化？
（2）当断开开关S时，和两个灯泡的亮度又将如何变化？
参考答案
1．B
2．C
3．C
4．A
5．D
6．D
7．B
8．A
9．A
10．B
11．D
12．A
13．D
14．D
15．B
16．逐渐 自感 立即
17．向左 变长 E1=E2 R1>R2
(1)断开开关，线圈中的电流减小，在线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，由楞次定律可知，正极在线圈的右边，线圈与灯泡组成回路，则灯泡中的电流方向向左。
若在线圈中插入铁芯后，断开开关，线圈中的自感电动势更大，阻碍作用更大，灯泡上电流持续的时间变长。
(2)断开开关，线圈中的电流减小，在线圈中产生自感电动势阻碍电流从开关闭合时线圈中的电流开始减小，由图乙可知，开始的电流相等，则说明电动势相等，即
由图乙可知，①图线中电流变化更快，说明阻碍作用更大，则灯泡电阻更大，即
(3)穿过螺线管的磁通量Φ与其电流i成正比，如图
(4)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，在极短时间内电流做功
即
由题意可知磁通量正比于电流，即，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
则
式中为图中阴影面积，即
则
18．大 等 等
19．4 灯泡闪亮一下再熄灭
20．（1）电磁感应现象；
（2）不具有延时功能。因为在S1断开时，线圈A产生的磁场立即减为零，此时线圈B的磁通量虽发生了变化，但S2处于断开状态，线圈B中不会产生感应电流，所以线圈B不会产生磁场，装置不会产生延时效果；
21．
双线并绕法中两根线的电流大小相等方向相反，两根线产生的磁场也大小相同，方向相反，相互叠加后抵消。
22．300V
23．（1）S闭合瞬间，由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，此时线圈相当于断路，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于线圈电阻可忽略不计，则以后L1熄灭，L2变亮。
（2）S断开瞬时，L2立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以L1亮一下再慢慢熄灭。