2.5自感现象与日光灯 综合训练（word版含答案）

2.5自感现象与日光灯
一、选择题（共15题）
1．在图的电路中，表示电感器的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
2．如图所示电路中， A1、A2为两只相同的灯泡，自感线圈L的直流电阻计．下列说法正确的是
A．闭合S后，A1会逐渐变亮
B．闭合S稳定后，A1、A2亮度相同
C．断开S后，A1闪亮后逐渐熄灭
D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高
3．如图所示，带铁芯的电感线圈的直流电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是（　　）
A．闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数
B．闭合S瞬间，电流表A1示数大于A2示数
C．断开S瞬间，电流表A1示数不变，电流表A2示数为0
D．断开S瞬间，电流经电流表A1的方向不变，流经A2方向改变
4．如图，电感线圈L的阻值与电阻R的阻值相同，a、b是两个完全相同的灯泡，则（　　）
A．闭合开关，a将逐渐变亮
B．闭合开关，b将逐渐变亮
C．闭合开关，a立刻变亮
D．闭合开关，a一直不亮
5．如图所示电路中，A、B为完全相同的两个灯泡，L是一直流电阻可忽略的电感线圈，a、b为线圈的左右两端点，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关S， B先亮，A后亮，最后一样亮
B．电路稳定后断开开关S，a点电势高于b点，B灯立即熄灭
C．电路稳定后断开开关S，a点电势高于b点，B灯逐渐熄灭
D．若B灯电阻比A灯电阻小，电路稳定后断开开关S，A灯逐渐熄灭，B灯亮一下后逐渐熄灭
6．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，关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．无线充电效率高，线圈不发热
B．无线充电基座可以用稳恒直流电源供电
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
7．如图所示，电阻不计的两根光滑平行金属导轨左端接有一个自感系数很大的线圈L，金属棒MN置于导轨上，并与其保持良好接触．MN中点处通过一平行于导轨的轻质绝缘杆固定，在绝缘杆左端装有一力传感器(图中未画出)，可以显示出MN对绝缘杆施加作用力的情况．直流电源E、电阻R和电键S接在导轨之间，自感线圈L的直流电阻是金属棒MN电阻的一半．关于绝缘杆，下列说法正确的是
A．闭合S，受到向左的拉力，且力传感器示数越来越大
B．闭合S，受到向右的压力，且力传感器示数越来越小
C．断开S，受到向左的拉力，且力传感器示数越来越小直至为零
D．断开S，受到向右的压力，且力传感器示数先突然变大再逐渐减小为零
8．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
9．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D．下列说法中正确的是（ ）
A．闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同
B．断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭
C．断开S的瞬间，L1中电流方向向左
D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高
10．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法不正确的是
A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不等
C．闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮
D．闭合S待电路达到稳定后，再将S断开瞬间，D1不立即熄灭，D2立即熄灭
11．如图所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻很小的自感线圈，现将S闭合，下面说法正确的是(　　)
A．B、C灯同时亮，A灯后亮
B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭
C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮
D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化
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是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡，A灯泡串接一个理想二极管D，则下列判断正确的是（　　）
A．开关S闭合瞬间，A灯立即亮
B．开关S闭合瞬间，B灯泡立即亮
C．开关S断开瞬间，A灯泡闪亮一下后熄灭
D．开关S断开瞬间，a点电势低于b点电势
14．如图、是两个电流表，AB和CD两支路直流电阻相同，R是变阻器，L是带铁芯的线圈，下列结论正确的有
A．刚闭合K时，示数大于示数
B．闭合K后经足够长时间，示数等于示数
C．刚断开K的瞬间，示数大于示数
D．断开K后，通过R的电流方向与断开K前相反
15．如图所示，A1、A2是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈．下面说法正确的是
A．闭合开关S时，A1、A2灯同时亮，且达到正常发光
B．闭合开关S时，A2灯比A1灯先亮，最后一样亮
C．闭合开关S时，A1灯比A2灯先亮，最后一样亮
D．断开开关S时，A1、A2灯同时熄灭
二、填空题
16．如图为某一同学“研究自感现象”的实验电路图，A、B是相同的两小灯．L是一个带铁芯的线圈，电阻可忽略．调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关断开时，A灯将________，B灯将________ （填“立即熄灭”、“逐渐熄灭”或“闪亮一下后再熄灭”）．

17．如图所示，L是一带铁芯的自感线圈，其直流电阻为零，电路中A和B是二个完全相同的灯泡。当开关S闭合一段时间，电路稳定时，A灯_________（填“亮”或“不亮”），当开关S断开瞬间，a点电势比b点电势________（填“高”或“低”）。
18．四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为0，则开关闭合后最先发光的是________，开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关闭合到断开，一直没发光的是_________。（填a、b、c、d）
19．如图所示，自感线圈电阻可忽略，闭合开关S电路稳定后，同样规格的两个小灯泡A1、A2都正常发光，然后断开开关．
（1）再次闭合开关时，描述两个灯泡的现象_________ ____________
（2）闭合开关使两个灯泡正常发光后，再断开开关，A2灯泡_____（填“马上”或“延迟”熄灭）流过A2灯泡的电流方向为 _________（填“向左”或“向右”）
三、综合题
20．查阅资料，介绍一下日光灯的启动和工作原理。
21．一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。
22．法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，如图甲所示线圈A的电路在开关S接触或断开的瞬间线圈B中产生瞬时电流.法拉第发现铁环并不是必需的，拿走铁环，再做这个实验电磁感应现象仍然发生.只是线圈B中的电流弱些，如图乙所示．
思考：
（1）为什么在开关断开和闭合的瞬间线圈B中有感应电流产生？
（2）开关断开或者闭合以后线圈B中还有电流产生吗
（3）你能否由此总结出产生感应电流的条件？
23．如下图A所示，电阻R1、电阻R2和长直导线与波动高压电源相连。在长导线的中间有一线圈，其中心与长直导线的距离r=0.1m，线圈的横截直径为0.02m，如图B所示。线圈的两端连接一个电阻R3=90Ω与电容器C，线圈电阻为10Ω，匝数N=。接通高压电源后，在长直导线回路中产生电流I，大小如图C所示，线圈一开始产生感应电流方向从A到B。同时，资料表明线圈各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）若在时，电容器的所带电荷量恰好为流过电阻R3的电荷量，且此时电容器恰好饱和，求电容器的电容量；
（2）求流过电阻R3的电荷量；
（3）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的电流与时间t图像。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
图中甲是电源；乙是电键；丙是电阻；丁是电感器；故选D.
2．C
【详解】
刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，两灯同时亮，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，A1逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A2灯更亮．故AB错误．S闭合一段时间后，再断开S，A2立即熄灭，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过A1灯，A1闪亮一下后熄灭，电流从b流向a，故b点的电势比a点高．故C正确，D错误．故选C．
3．D
4．A
【详解】
闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯瞬间变亮，灯逐渐变亮。
故选A。
5．A
【详解】
A．闭合开关时，由于线圈对电流变化的阻碍作用，则A灯后亮，L是一直流电阻可忽略的电感线圈，则最后一样亮。故A正确；
BCD．开关闭合稳定时，两个灯泡亮度相同，则流过A的电流等于流过B的电流，开关由闭合到断开瞬间，B灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍A灯中电流减小，并与AB组成回路，原来两支路电流相等，则开关断开瞬间，电流都从原来A的值开始减小，所以两灯均过一会儿才熄灭，不会闪亮。由于电流的方向与B的原电流的方向相反，则流过两个灯的电流的方向为逆时针方向，b点电势高于a点。故BCD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，则无线充电效率低；充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误；
B．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误；
C．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确；
D．如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．当闭合S时，有电流自上而下流过MN，由左手定则可判定安培力方向向左，绝缘杆受到向左的拉力，开始时线圈中自感电动势阻碍本身电流的增加，则通过MN的电流较大，随着自感线圈的自感电动势减小，流过线圈的电流逐渐变大，则MN的电流逐渐减小，所以传感器示数逐渐减小，AB错误；
CD．由于自感线圈L的直流电阻是金属棒MN电阻的一半，则电路稳定时通过自感线圈的电流大于通过MN的电流；断开S后，自感线圈的感应电流自下而上流过MN，所受安培力向右，绝缘杆受到向右的压力，则流过MN的电流先增加后逐渐减小到零，力传感器示数先突然变大再逐渐减小为零，选项D正确，C错误。
故选D。
8．D
【详解】
A．闭合开关S后，线圈自感只是阻碍流过L的电流增大，则两灯立刻亮，故A错误；
B．闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，故B错误；
CD．断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，此时的二极管反接，所以回路中没有电流，故C错误，D正确；
故选D。
9．D
【详解】
闭合开关S稳定后被短路，A错误；断开S的瞬间，立即熄灭，B错误；断开S的瞬间，由于电路电流减小，所以产生还原电流方向一致的感应电流，二极管的单项导电性导致中无电流，C错误，L相当于一个电源，右端为正极，所以a点电势比b点电势高，D正确
故选D
10．B
【详解】
刚闭合时自感线圈阻碍电流增大所以两灯串联则电流相等A对B错．闭合S待电路达到稳定后，L电阻为零，D1被短路所以D1熄灭，电路中电流增大则D2比S刚闭合时亮C对．闭合S待电路达到稳定后，再将S断开瞬间，自感线圈阻碍电流减小并跟D1构成闭合回路所以D1不立即熄灭，D2立即熄灭D对．
11．B
【详解】
当开关闭合的瞬间，因为线圈产生的感应电流，相当于一个很大的电阻，阻碍电流通过，所以ABC三个灯同时亮，但稳定后，线圈没有产生感应电流，其电阻较小，则A灯被短路， A灯逐渐变暗，最后熄灭，所以ACD错误；B正确；
故选B。
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．CD
【详解】
AB．闭合瞬间线圈相当于断路，二极管为反向电流，不会导通，因此没有电流经过两灯泡，则A灯泡不亮，B灯泡也不亮，故AB错误；
C．L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为0，电路稳定后A就熄灭了，不用等开关断开；开关S断开瞬间B立刻熄灭，由于二极管只正向导通，故自感线圈与A灯泡形成回路，A灯泡闪亮一下后熄灭，故C正确；
D．开关S断开瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍其电流减小，因此感应电流顺时针从线圈到灯泡A，则a点电势低于b点电势，故D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
闭合开关的瞬间，L所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，A1的示数小于A2的示数．故A错误；开关S闭合稳定后，L不再阻碍，A1的示数等于于A2的示数，故B正确；断开开关，R中原来电流立即消失，L中产生自感电动势，相当于电源，R、L串联，A1的示数等于A2的示数，且流过R的电流反向，故C错误、D正确．故选BD．
15．BD
【详解】
开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，A2灯立即发光．由于线圈的自感阻碍，A1灯后发光，由于线圈的电阻可以忽略，灯A1逐渐变亮，过会儿才与A2灯一样亮，B正确AC错误；断开开关K的瞬间，线圈与两灯一起构成一个自感回路，过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，两灯逐渐同时慢慢熄灭，D正确．
16． 逐渐熄灭； 逐渐熄灭
【详解】
断开开关S的瞬间线圈产生自感电动势，维持线圈的电流的方向不变，断开开关S的瞬间，因灯泡相同，则电流相等，所以两灯会慢慢熄灭，但不会闪亮一下。
17． 不亮 低
【详解】
依题意知，当开关S闭合一段时间，电路稳定时，由于A灯与自感线圈并联，将被线圈短路，则A灯将不亮；
当开关S断开瞬间，自感线圈产生自感电动势，将对A灯进行短暂供电，电流方向从b到a，所以a点电势比b点电势低。
18． b c
【详解】
因ac加反向电压，bd加正向电压，开关闭合后因电感线圈有阻碍作用，则最先发光的是b；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则电感线圈相当电源，与上面的电路组成新的回路，则电流将通过d和a导通，则从开关闭合到断开，一直没发光的是c。
19． （1）A2立刻亮起来， A1缓慢亮起来 （2）延迟； 向左；
【详解】
试题分析：（1）由于是两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而A1灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；
（2）当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡都同时缓慢熄灭，流过A2灯泡的电流方向向左．
20．当开关接通220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电．辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触．电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路．灯丝很快被电流加热，发射出大量电子．双金属片自动复位，两极断开．在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端．灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。
21．（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
22．（1）开关断开和闭合时，A电路中电流发生变化，从而使A线圈产生的磁场发生变化，穿过B线圈的磁通量发生变化，从而使B中产生感应电流．
（2）当开关断开或闭合后，A电路稳定，周围的磁场不发生变化穿过B线圈的磁通量不变化，B线圈中无感应电流产生.
（3）产生感应电流需两个条件：①闭合电路；②磁通量发生变化.
答案：（1）开关断开和闭合时，A电路中电流发生变化，从而使A线圈产生的磁场发生变化，穿过B线圈的磁通量发生变化，从而使B中产生感应电流．
（2）当开关断开或闭合后，A电路稳定，周围的磁场不发生变化穿过B线圈的磁通量不变化，B线圈中无感应电流产生.
（3）产生感应电流需两个条件：①闭合电路；②磁通量发生变化
23．（1）F；（2）；（3）
【详解】
（1）由感应电动势
又因为
I
故
所以
F
（2）由题意知在t=0.002s到t=0.005s过程中无电流，故由（1）知
故
（3）由（1）可得
根据自感线圈的性质，可做出图像如下图所示
答案第1页，共2页