2.2 自感 同步练习（含答案解析） (2)

2.2
自感
同步练习
一、单项选择题
1．在如图7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(　　)
图7
A．接通S时，S1先达到最亮，断开S时，S1后暗
B．接通S时，S2先达到最亮，断开S时，S2后暗
C．接通S时，S1先达到最亮，断开S时，S1先暗
D．接通S时，S2先达到最亮，断开S时，S2先暗
2．德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹．若一枚原始脉冲波功率10
kMW、频率5
kMHz的电磁炸弹在不到100
m的高空爆炸，它将使方圆400～500
m2地面内电场强度达到每米数千伏，使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏．电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是(　　)
A．电磁脉冲引起的电磁感应现象
B．电磁脉冲产生的动能
C．电磁脉冲产生的高温
D．电磁脉冲产生的强光
3．如下选项所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为电键，L为镇流器，不能使日光灯正常发光的是(　　)
4．物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是(　　)
A．回旋加速器
B．日光灯
C．质谱仪
D．速度选择器
二、双项选择题
5．在如图8所示的电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小．接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光，下列说法正确的是(　　)
图8
A．在电路甲中，断开K，S将渐渐变暗
B．在电路甲中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，断开K，S将渐渐变暗
D．在电路乙中，断开K，S将先变得更亮，然后渐渐变暗
6．如图9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是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是(　　)
图9
A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C．闭合开关S待电路达到稳定，D2熄灭，D1比原来更亮
D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
7．边长为L的正方形金属线框在水平恒力的作用下，穿过如图10所示的有界匀强磁场，磁场宽度为d(d＞L)，已知ab边进入磁场时，线框刚好做匀速运动，则线框进入磁场过程和从磁场另一侧穿出过程相比较，说法正确的是(　　)
图10
A．产生的感应电流方向相反
B．所受安培力方向相反
C．线框穿出磁场产生的电能和进入磁场产生的电能相等
D．线框穿出磁场产生的电能一定比进入磁场产生的电能多
8．如图11所示，足够长的光滑金属导轨固定在竖直平面内，匀强磁场垂直导轨所在的平面．金属棒ab与导轨垂直且接触良好．ab由静止释放后(　　)
图11
A．速度一直增大
B．加速度一直保持不变
C．电流方向沿棒由a向b
D．安培力的最大值与其重力等大
9．在如图12所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，N为试电笔中的氖管(启辉电压约70
V)，电源电动势约为10
V．已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围，则(　　)
图12
A．S接通时，氖管不会亮
B．S接通时启辉，辉光在a端
C．S接通后迅速切断时启辉，辉光在a端
D．S接通后迅速切断时启辉，辉光在b端
三、非选择题
10．线圈的自感系数通常称为自感或电感，它主要与线圈的____________、____________、____________以及____________有关．
11．如图13甲所示，有一面积S＝100
cm2的金属环与一电容器相连，电容C＝100
pF，环中有垂直纸面向里均匀变化的磁场，磁感应强度的变化如图乙所示，则电容器的带电荷量是多少？
图13
12．如图14所示，MN为金属杆，在竖直平面内贴着光滑金属导轨下滑，导轨的间距L＝10
cm，导轨上端接有电阻R＝0.5
Ω，导轨与金属杆电阻不计，整个装置处于B＝0.5
T的水平匀强磁场中．若杆稳定下落时，每秒钟有0.02
J的重力势能转化为电能，则MN杆的下落速度是多大？
图14
13．如图15所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距L为0.40
m，电阻不计．导轨所在平面与磁感应强度B为0.50
T的匀强磁场垂直．质量m为6.0×10－3
kg、电阻为
Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触．导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0
Ω的电阻R1.当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.24
W，重力加速度取10
m/s2，求：
(1)稳定状态时的速率v.
(2)滑动变阻器接入电路部分的阻值R2.
图15
14．面积S＝0.2
m2、n＝100匝的圆形线圈，处在如图16所示的磁场内，磁感应强度随时间t变化的规律是B＝0.02t
T，R＝3
Ω，C＝30
μF，线圈电阻r＝1
Ω，求：
(1)通过R的电流大小和方向.
(2)电容器的电荷量．
图16
15．如图17甲所示，在水平面上固定有宽为L＝1.0
m的足够长的金属平行导轨，导轨左端接有R＝0.5
Ω的电阻，垂直于导轨平面有一磁场，且磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．在t＝0时刻，在距导轨左端d＝5
m处有一阻值r＝0.5
Ω的光滑导体棒，放置在导轨上，第1
s内导体棒在一变力作用下始终处于静止状态，不计导体棒与导轨之间的接触电阻．求：
(1)第1
s内的感应电动势大小；
(2)第1
s末拉力的大小及方向；
(3)若1
s后拉力保持与第1
s末相同，求导体棒的最终速度．
　
图17
1．A　解析：由于线圈的自感作用，接通S时，S1先达到最亮，断开S时，S1后暗．
2．A　解析：电磁脉冲引起的电磁感应现象使其周围产生强大的电场．
3．B　解析：图B中镇流器与启动器的位置错误，因此，不能正常工作．
4．B　解析：日光灯是利用电磁感应原理．
5．AD　解析：在电路甲中，断开K后，灯S将渐渐变暗．在电路乙中，断开K后，由于通过灯S的电流增大，因此，灯S将先变得更亮，然后渐渐变暗．
6．AD　解析：由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大，在开关S闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大，线圈中的电流为零，所以通过D1、D2的电流大小相等，A正确；闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路，D1中电流为零，回路电阻减小，D2比原来更亮，C错误；闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，线圈和D1形成回路，D1闪亮一下再熄灭，D正确．
7．AD　解析：根据楞次定律，产生的感应电流方向相反．线框穿出磁场时的速度比进入时的速度大，因此，线框穿出磁场产生的电能一定比进入磁场产生的电能多．
8．CD
9．AD　解析：S接通时，氖管不会亮；S接通后迅速切断时启辉，辉光在b端．
10．长度　形状　匝数　有无铁芯
11．解：Q＝CU＝C＝CS＝1.0×10－11
C.
12．解：由平衡条件知mg＝BL得到mg＝，mgv＝0.02
W
得到v＝＝2
m/s.
能力提升
13．解：由平衡条件知，mg＝，R＝
Ω＋，由题设知，＝0.24
W，得到
(1)v＝4.0
m/s；(2)R2＝6
Ω.
14．解：(1)由楞次定律知，Φ变大，线圈的感应电流方向为逆时针，所以通过R的电流方向为b→a.
由E＝n＝nS＝0.4
V
得I＝＝0.1
A.
(2)UC＝UR＝IR＝0.3
V
Q＝CUC＝9×10－6
C.
15．解：(1)第1
s末由电磁感应定律可得电动势为
E＝＝Ld＝2
V.
(2)由闭合电路欧姆定律知I＝＝2
A
F安＝BIL＝0.8
N
由平衡条件知拉力F＝F安＝0.8
N，由楞次定律可得拉力方向水平向右．
(3)1
s后导体棒做变加速直线运动，当受力平衡时速度达最大．
则由电磁感应定律得E′＝BLvm
由闭合电路欧姆定律知I′＝
由平衡条件知F′＝F安′＝BI′L
联立解得vm＝
代入数据得vm＝5
m/s.