学业分层测评(五)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是( )
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
【解析】 线圈的自感系数L只由线圈本身的因素决定，选项A错误．由E自＝L知，E自与成正比，与ΔI无直接关系，选项B错误，C正确．E自方向在电流增大时与原电流方向相反，在电流减小时与原电流方向相同，选项D错误．
【答案】 C
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
【解析】 由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流先减小后反向增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错．
【答案】 AC
3. 如图2－2－4所示的是自感现象的实验装置，A是灯泡，L是带铁芯的线圈，E为电源，S是开关．下述判断正确的是( )
图2－2－4
A．S接通的瞬间，L产生自感电动势，S接通后和断开瞬间L不产生自感电动势
B．S断开的瞬间L产生自感电动势，S接通瞬间和接通后L不产生自感电动势
C．S在接通或断开的瞬间L都产生自感电动势，S接通后L不再产生自感电动势
D．S在接通或断开瞬间以及S接通后，L一直产生自感电动势
【解析】 S断开和接通瞬间，通过线圈的电流都发生变化，都产生感应电动势，S接通后通过线圈的电流不再变化，没有感应电动势产生，故A、B、D错误，C正确．
【答案】 C
4．(多选)某线圈通有如图2－2－5所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有( )
图2－2－5
A．第1 s末
B．第2 s末
C．第3 s末
D．第4 s末
【解析】 在自感现象中，当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同；当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反．在0～1 s内原电流沿正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向；在1～2 s内原电流沿负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s、4～5 s内自感电动势的方向分别是沿负方向、负方向、正方向，可得正确答案为选项B、 D.
【答案】 BD
5. (多选)如图2－2－6所示，E为电池组，L是自感线圈(直流电阻不计)，D1、D2是规格相同的小灯泡．下列判断正确的是( )
图2－2－6
A．开关S闭合时，D1先亮，D2后亮
B．闭合S达稳定时，D1熄灭，D2比起初更亮
C．断开S时，D1闪亮一下
D．断开S时，D1、D2均不立即熄灭
【解析】 开关S闭合时D1、D2同时亮，电流从无到有，线圈阻碍电流的增加，A错．闭合S达稳定时D1被短路，电路中电阻减小，D2比起初更亮，B对．断开S时，线圈阻碍电流减小，故D1会闪亮一下，而D2在S断开后无法形成通路，会立即熄灭，所以C对，D错．
【答案】 BC
6. 如图2－2－7所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2，零点均在刻度盘的中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆，在电路接通后再断开开关S的瞬间，下述说法中正确的是( )
图2－2－7
A．G1指针向右摆，G2指针向左摆
B．G1指针向左摆，G2指针向右摆
C．G1、G2的指针都向右摆
D．G1、G2的指针都向左摆
【解析】 在电路接通后再断开开关S的瞬间，由于线圈L中的原电流突然减小，线圈L中产生自感现象，线圈中的电流逐渐减小，电流流经L、G2、R、G1，方向顺时针，由于从表G1的“＋”接线柱流入，表G2的“－”接线柱流入，因此G1指针右偏，表G2的指针左偏，答案选A.
【答案】 A
7．如图2－2－8所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是( )
图2－2－8
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D．由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电
【解析】 S闭合瞬间，通过L的电流增大，L产生的自感电动势的方向是由下指向上，使电容器充电，A板带正电，B板带负电，A项正确；S保持闭合时，L的电阻为零，电容器两极板被短路，不带电，B项错误；S断开瞬间，通过L的电流减小，自感电动势的方向由上指向下，在L、C组成的回路中给电容器充电，使B板带正电，A板带负电，C项错误．综上D项错误．
【答案】 A
8. 如图2－2－9所示，R1、R2的阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0＝.现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，自感电动势的作用是( )
图2－2－9
A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零
B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0
【解析】 当S闭合时，电路中电阻减小，电流增大，线圈的作用是阻碍电流的增大，选项A错误；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度减缓，选项B、C错误；最后达到稳定时，I＝＝2I0，故选项D正确．
【答案】 D
[能力提升]
9．(多选)如图2－2－10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，闭合开关调节电阻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，然后断开开关S.重新闭合开关S，则( )
图2－2－10
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两端电势差一定相同
D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同
【解析】 闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮，稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们的电压相同，L和R两端电势差一定相同，选项B、C正确，A、D错误．
【答案】 BC
10．如图2－2－11所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( )
图2－2－11
【解析】 S闭合时，由于自感L的作用，经过一段时间电流稳定时L电阻不计．可见电路的外阻是从大变小的过程．由U外＝E可知U外也是从大变小的过程．t1时刻断开S，由于自感在L、R、D构成的回路中电流从B向A且中间流过D，所以t1时刻UAB反向，B正确．
【答案】 B
11. 如图2－2－12所示，电源的电动势E＝15 V，内阻忽略不计．R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，电感线圈的电阻不计，求当开关S接通的瞬间，S接通达到稳定时及S切断的瞬间流过R1的电流．
图2－2－12
【解析】 开关S接通瞬间，流过线圈L的电流不能突变，所以流过R1的电流仍为0.达到稳定时，线圈相当于导线，所以流过R1的电流为I1＝＝A＝3 A.
开关S断开瞬间，流过线圈L的电流不能突变，所以流过R1的电流仍为3 A.
【答案】 0 3 A 3 A
12. 如图2－2－13所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图2－2－14)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.求：
图2－2－13
图2－2－14
(1)线圈的直流电阻RL是多少？
(2)开关断开时，该同学观察到什么现象？
(3)计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势.
【解析】 由图象可知S闭合稳定时IL＝1.5 A
RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω
此时小灯泡电流I1＝＝ A＝1 A
S断开后，L、R、R1组成临时回路
电流由1.5 A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V.
【答案】 (1)2 Ω (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 (3)15 V
自感
夯基 我达标
1.下列关于自感的说法中正确的是（ ）
A．自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关
C．自感电流的方向总是与原电流的方向相反
D．对不同的线圈，电流变化快慢相同时，产生的自感电动势不同
2.关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中产生的自感电动势越大，线圈的自感系数一定越大
B．线圈中的电流变化越快，自感系数就越大
C．线圈中的电流不发生变化，自感系数一定为零
D．线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关
3.如图2－2－9所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其电阻阻值与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯L1、L2先后亮暗的顺序是（ ）
图2－2－9
A．接通时，L1先达到最亮；断开时，L1后暗
B．接通时，L2先达到最亮；断开时，L2后暗
C．接通时，L1、A2同时达到最亮；断开时，L1后暗
D．接通时，L2先达到最亮；断开时，L1后暗
4.如图2－2－10所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应 （ ）
图2－2－10
A．先断开S2 B．先断开S1
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
5.如图2－2－11所示，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计.当开关S处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方.那么，当开关S断开时，将出现下面哪种现象（ ）
图2－2－11
A．G1和G2的指针都立即回到零点
B．G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点
C．G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
D．G1的指针立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点
6.如图2－2－12所示，电路图中有L1和L2两个完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法正确的是（ ）
图2－2－12
A．闭合S时，L2先亮，L1后亮，最后一样亮
B．断开S时，L2立刻熄灭，L1过一会熄灭
C．L1中的电流始终从b到a
D．L2中的电流始终从c到d
7.如图2－2－13所示，L2、L2两灯的电阻均为R，S1闭合时两灯的亮度一样，若要闭合S2待稳定后将S1断开，则在断开瞬间（ ）
图2－2－13
A．L2灯立即熄灭 B．L1灯过一会才熄灭
C．流过L2灯的电流方向c→d D．流过L1灯的电流方向a→b
8.如图2－2－14所示，L是电阻不计、自感系数足够大的线圈，L1和L2是两个规格相同的灯泡，下列说法正确的是（ ）
图2－2－14
A．S刚闭合时，L1和L2同时亮且同样亮
B．S刚闭合时，L1和L2不同时亮
C．闭合S达到稳定时，L1熄灭，L2比S刚闭合时亮
D．再将S断开时，L1闪亮一下再熄灭，而L2立即熄灭
我综合 我发展
9.如图2－2－15所示电路，线圈L的电阻不计,则（ ）
图2－2－15
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D．由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电
10.如图2－2－16所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计，当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
图2－2－16
A．a、b间电压逐渐增加，最后等于E B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E
C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E D．电路中电流逐渐增加，最后等于E/R
11.如图2－2－17所示的电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则（ ）
图2－2－17
A．I1＝ I2＝I0 B．I1 >I0> I2
C．I1＝ I2>I0 D．I1< I012.如图2－2－18所示，线圈的直流电阻为10 Ω，R＝20 Ω，线圈的自感系数较大，电源的电动势为6 V，内阻不计，则在闭合S瞬间，通过L的电流为___________A,通过R电流为___________A；S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间，通过R的电流为___________ A，方向与原电流方向___________.
图2－2－18
13.如图2－2－19所示，L为自感线圈，L是一个灯泡，当S闭合瞬间，a、b两点电动势相比，__________点电势较高，当S切断瞬间a、b两点电势相比，__________点电势较高.
图2－2－19
14.如图2－2－20所示，L是自感系数较大的一个线圈，电源的电动势为6 V，开关S已闭合，当S断开时，在L中出现的自感电动势E′＝100 V，求此时a、b两点间的电势差.
图2－2－20
15.如图2－2－21所示是一种风速仪示意图，试回答下列问题.
图2－2－21
（1）有水平风吹来时磁体将如何转动？（自上往下看）
（2）磁体转动一周，则导线CD段中电流方向如何？
（3）为什么能用它来测定风速大小？
参考答案
１解析：在自感现象中产生的感应电动势与穿过线圈的磁通量变化率成正比;通过线圈的电流I变化越快,产生的自感电动势E就越大,有公式E＝,其中L为自感系数.故选项A、B、D正确.
答案：ABD
２解析：线圈的自感系数与线圈的形状、横截面积、长短、匝数等因素有关.故选项D正确.
答案：D
３解析：当接通开关的瞬间，由于线圈对电流变化的阻碍作用，L1两端的电压大于L2两端电压，虽然两个灯同时亮，但L1先最亮；断开时，由线圈的自感作用，L1延迟熄灭，故选项A正确.
答案：A
４解析：在断开电路时，线圈会产生自感现象，由于线圈的自感系数很大，产生的自感电动势很大，若先切断S2的话，自感电动势就加在电压表上，将电压表烧毁；若先断开S1的话，就切断了自感电动势的释放回路，就可避免事故的发生.
答案：B
５解析：断开电路的瞬间，G2中的电源提供的电流瞬间消失，线圈由于自感的作用，产生自感电动势，与G2构成自感回路，自感电流将通过G2，该电流与原来的电流方向相反，所以G1缓缓地回到零点，G2瞬间回到左边再缓缓回到零点.
答案：C
６解析：开关闭合的瞬间，由于L的自感作用，L1不能立刻亮起，随着阻碍的进行，L1缓慢地亮起，待电路稳定后两灯一样亮；断开电路时，自感电流会同时经过L1、L2，两灯一起熄灭，所以L1中的电流方向没变化，L2中的电流方向与原来相反.
答案：AC
7解析：线圈L的自感作用，与灯L1构成回路，自感电流会流过L1灯.
答案：ABD
8解析：闭合时的瞬间，线圈L的自感作用非常强，相当于断路，L1、L2中电流同时通过，所以同时达到最亮，电路稳定后，线圈的自感作用消失，线圈相当于导线，L1被短路而熄灭.断开电路时，线圈与L1构成自感回路，L1又会闪亮一下后再熄灭，而L2立刻熄灭.
答案：ACD
9解析：开关闭合瞬间，线圈L的自感作用非常强，相当于断路，电容器被充电，上极板充正电，下极板充负电；稳定后线圈对电流变化的阻碍消失，电容器被短路，上下极板均不带电；断开的瞬间，线圈中会产生自感电动势，又会对电容器充电，根据自感电动势的方向知，下极板充正电，上极板充负电.
答案：A
10解析：由于线圈的自感作用，开关闭合的瞬间，自感的阻碍作用非常大，电路中的电流从零逐渐增加直到稳定，大小为E/R；所以开始时ab间的电压等于E，然后逐渐减小到零；R上的电压为零，然后逐渐增加直到等于E.
答案：BD
11解析：在滑动变阻器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1，该过程电路中的总电阻减小，电流增大，自感现象应该是阻碍增大，此时电流比稳定时要小；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2，该过程电路中的总电阻增大，电流减小，自感作用阻碍减小，该电流比稳定时大，选项D正确.
答案：D
12解析：在闭合S的瞬间，由于L的自感作用，将阻碍电流的增加，从零增加到最大，所以接通开关的瞬间通过L的电流为零；电阻R无自感现象，接通瞬间就达到稳定；当开关断开的瞬间，由电源提供电阻R的电流瞬间消失，线圈L的自感作用，其电流不能马上消失，从稳定的电流逐渐减小到零，此时通过R的电流是线圈中的自感电流，所以方向与原电流方向相反.
答案：0 0.3 0.6 相反
13解析：开关接通的瞬间，线圈的自感作用将阻碍电流的增加，自感电动势是反电动势，故a端电势高；断开开关的瞬间，线圈中自感电动势的方向与原电流方向相同，b端是高电势处.
答案：a b
14解析：断开S的瞬间，L中出现的自感电动势与原电流同向，此时电源电动势与线圈自感电动势同方向串联，故开关a、b两端的电势差为U＝E＋E′＝106 V.
答案：106 V
15解析：通过风车带动条形磁铁转动,这样便可以改变线圈中磁通量的变化,由法拉第电磁感应定律,便可测出风速.
答案：(1)逆时针转动；(2)先D到C，后C到D；(3)风速越大磁体转动越快，线圈中磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势就越大，感应电流就越大，这样就可以通过电流计中电流的大小来读出风速的大小.
