学业分层测评(六)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于日光灯的发光实质，下列说法中正确的有( )
A．是由于灯管两端的灯丝在炽热状态下发光，后经灯管壁多次反射和透射传到周围空间
B．是在镇流器的高电压作用下，灯管内气体被电离成为导体，形成大电流，使气体处于炽热状态而发光
C．日光灯发出的其实就是紫外线
D．日光灯发出的光，实质上是紫外线激发荧光物质发光
【解析】 日光灯发光的本质，是灯丝发射的电子与汞原子碰撞而放出紫外线，紫外线照射灯管内壁的荧光物质而发光．故选项D正确．
【答案】 D
2．关于日光灯下列说法中正确的是( )
A．日光灯是常用的照明灯具之一，它所消耗的电功率仅为相同亮度白炽灯的～
B．灯管内气体的击穿电压和正常工作电压都是220 V
C．灯管发光是由于管内的气体被加热到炽热状态，发出的光
D．让日光灯正常工作，必须一直给其提供比220 V高很多的电压
【解析】 日光灯比白炽灯发光效率高，属于节能的灯具，它所消耗的电功率仅为相同亮度白炽灯的～，故选项A正确．灯管启动电压高于220 V、正常工作电压低于220 V，选项B、D错误．灯管发光是因为灯管两端炽热的灯丝释放出大量电子，这些电子与汞原子碰撞而放出紫外线，涂在内壁的荧光物质在紫外线的照射下发出可见光．选项C错误．
【答案】 A
3．镇流器是由一个线圈和铁芯构成的，下列说法中正确的是( )
A．镇流器中加入铁芯变成了电磁铁，在日光灯电路中起开关的作用
B．镇流器在日光灯正常发光后，只消耗电能，为了节能可以把它短路
C．日光灯电路中的镇流器可以用白炽灯泡来替代
D．镇流器中的铁芯是为了增大自感系数
【解析】 镇流器中加入铁芯是为了增大线圈整体的自感系数，进而产生更大的自感电动势．以击穿灯管内气体而导通；灯管导通后镇流器又起降压限流作用，故不可将其短路，且在启动时不可用白炽灯泡来代替．故D正确．
【答案】 D
4．下列关于日光灯启动器的说法中正确的有( )
①启动器由氖管和电容器并联组成 ②没有电容器，启动器无法正常工作 ③电容器击穿后，日光灯管仍能正常发光 ④启动器起着自动开关的作用
A．①② B．①③
C．①④ D．②④
【解析】 启动器主要是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，另一个是由两个膨胀系数不同的金属片制成的U形动触片．启动器相当于一个自动开关，在日光灯点燃前它是接通的，在日光灯点燃后它是断开的．它应与镇流器串联，与日光灯管只能并联连接．电容器与氖管并联，它的作用是防止产生电火花击穿后成为导体使氖管短路．
【答案】 C
5．(多选)下列对日光灯元件的认识，正确的是( )
A．启动器氖管内的氖气在较低电压下发光，但不适于照明
B．灯管内的汞蒸气在较高电压下发光且适合照明
C．启动器中的电容器是使动、静触片在分离时不产生火花
D．灯管内壁的荧光物质是在灯丝发出的电子激发下发光的
【解析】 启动器相当于自动开关，配合镇流器产生瞬时高压，启动器发光时间短且弱，不适于照明，选项A正确，电容器的作用是在动、静触片分离时不产生火花，以避免烧毁触片，选项C正确．灯管内汞蒸气在高电压导通，炽热灯丝发出的大量电子与汞原子碰撞而放出紫外线，荧光物质在紫外线照射下发出可见光，选项B、D均错误．
【答案】 AC
6．下列说法正确的是( )
A．感应圈的工作原理是电磁感应现象
B．日光灯和白炽灯一样，都可接在直流电路中正常工作
C．感应圈中的两个线圈的匝数一样多
D．一个标有“220 V 40 W”的日光灯管，用欧姆表测灯管两端，读数约为1 210 Ω
【解析】 感应圈就是利用了电路中的电流不断地变化产生感应电动势的，当电流变化较快时，产生高压，故选项A正确；日光灯必须接在交流电路中，故选项B错误；在感应圈中次级线圈的匝数要多于初级线圈，在次级线圈中得到较高的电压，故选项C错误；日光灯在不接通时，处于断路，故电阻为无穷大，选项D错误．
【答案】 A
7．(多选)下列利用了感应圈的是( )
A．煤气灶电子点火装置
B．汽车发动机点火装置
C．自动设备中的延时继电器
D．物理、化学实验中的小功率高压电源
【解析】 煤气灶电子点火装置、汽车发电机点火装置都是利用感应圈产生的高压电火花来完成点火工作的，A、B正确．物理、化学实验中的小功率电源是利用感应圈通过低压直流电源获得高电压，D正确．延时继电器是利用线圈的电磁感应来正常工作的，没有用到感应圈，C错误．
【答案】 ABD
8．如图2－3－4是一种焊接方法的原理示意图．将圆形待焊接金属工件放在线圈中，然后在线圈中通以某种电流，待焊接工件中会产生感应电流，感应电流在焊缝处产生大量的热量将焊缝两边的金属熔化，待焊工件就焊接在一起．下列说法中正确的是( )
图2－3－4
A．线圈中的电流是很强的恒定电流
B．线圈中的电流是交变电流，且频率很高
C．待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻小
D．焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向总是相反
【解析】 线圈中的电流是交变电流，且频率很高，选项B正确，A错误；待焊工件焊缝处的接触电阻比非焊接部分电阻大，选项C错误；根据楞次定律和安培定则可知，当线圈中的电流增大时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相反，当线圈中的电流减小时，焊接工件中的感应电流方向与线圈中的电流方向相同，选项D错误．
【答案】 B
[能力提升]
9.
图2－3－5
如图2－3－5所示，在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是( )
A．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压
B．日光灯正常工作时，起降压限流的作用
C．起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)
D．启动器内的电容器毫无作用
【解析】 日光灯启动时，镇流器为灯管提供瞬时高压，日光灯正常工作时，镇流器起降压限流的作用，启动器只是起一个自动开关的作用，故A、B错误，C正确；启动器内的电容器的作用是在动、静触片分离时避免产生火花而烧坏触片，对启动器起保护作用，故D错误．
【答案】 C
10．人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器．启动器的构造如图2－3－6所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个纸质电容器C，现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是( )
图2－3－6
A．启动器两脚A、B与启动器座接触不良
B．电容器C断路
C．电容器C击穿而短路
D．镇流器自感系数L太大
【解析】 题目说镇流器无故障，故D项错误．日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选C.
【答案】 C
11．如图2－3－7所示是日光灯的电路图．
图2－3－7
(1)开关闭合前，启动器的静触片和动触片是________(选填“接通的”或“断开的”)．
(2)开关刚闭合时，220 V电压加在________的两电极之间，使________气发出辉光．
(3)日光灯灯管点亮瞬间，灯管两端电压________220 V(选填“大于”“等于”或“小于”)．
(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(选填“接通”或“断开”)，镇流器起着________作用，保证日光灯正常工作．
(5)启动器中的电容器能________，没有电容器，启动器也能工作．
【解析】 (1)开关闭合前，启动器的静触片和动触片是断开的．
(2)当开关闭合时，220 V电压加在启动器的两电极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，从而与静触片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过．
(3)电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开．在电路突然断开的瞬间，由于镇流器中的电流急剧减小，在镇流器线圈中会产生很高的自感电动势，其方向与原来电压方向相同，加在日光灯管两端，将灯管内的气体电离，灯管开始发光，故灯管点亮瞬间，灯管两端电压大于220 V.
(4)日光灯使用的是交变电流，电流的大小和方向都在不断地变化，在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化，这时镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作．
(5)启动器中的电容器能在静、动触片脱离瞬间避免启动器产生电火花而烧坏，没有电容器，启动器也能工作．
【答案】 (1)断开的 (2)启动器 氖 (3)大于
(4)断开 降压限流 (5)避免启动器产生电火花
12．日光灯管的寿命和开关次数有密切关系，频繁开关会使灯管的寿命大大缩短，据统计，同样的日光灯，连续点燃不关，点亮的时间要比每昼夜开关八次的日光灯点亮时间长两倍半，为什么频繁开关会影响灯管的寿命？
【解析】 日光灯在通电启动的一瞬间，气体放电，日光灯灯丝不但要发射热电子，还要受到带电粒子强有力的轰击，每启动一次，要消耗大量的电子，还要受到高电压冲击一次，启动的次数越多，灯丝的寿命越短．
【答案】 见解析
自感现象的应用
夯基达标
1.如下图所示，多匝线圈L的电阻和电源的内阻都很小，可忽略不计.电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时电键S断开，此时电路中电流大小为I0，现将电键S闭合，线圈L中有自感电动势产生.以下说法中正确的是( )
A.由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零
B.由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终等于I0
C.由于自感电动势有阻碍电流增大的作用，电路中电流最终要比2I0小
D.自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I0
2.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如下图所示，其道理是( )
A.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消
D.当电路中电流变化时，电流的变化量互相抵消
3.如下图所示为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压.在测量完毕后，将电路拆解时应( )
A.先断开S1 B.先断开S2
C.先拆除电流表 D.先拆除电压表
4.在如下图所示的日光灯工作原理电路图中：
(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是(填“接通的”或“断开的”).
(2)开关刚合上时，220 V电压加在上，使泡发出辉光.
(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压220 V(填“大于”“等于”或“小于”).
(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片(填“接通”或“断开”).镇流器起着作用，保证日光灯正常工作.
(5)启动器中的电容器能使，没有电容器，启动器也能工作.
5.如下图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管时，则将看到( )
A.灯泡变暗 B.灯泡变亮
C.螺线管缩短 D.螺线管伸长
能力提升
6.(2008山东临沂高二检测)如下图所示电路中，A、B、C是三只同样的灯泡，线圈L的自感系数很大，其电阻远小于灯泡的电阻，下列判断正确的是( )
A.闭合S时，A、C同时先亮，且始终一样亮，B后亮，但最后三灯一样亮
B.闭合S时，A、C同时先亮，且A和C一样亮，B上电流先由
b流向a，后由a流向b
C.断开S时，C先熄灭，A和B后熄灭，A上电流由a流向b
7.对日光灯电路，以下说法正确的是( )
①日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光灯正常发光后，取下启动器，不会影响灯管发光 ②如果启动器丢失，作为应急措施，可用一段带有绝缘外皮的导线启动日光灯 ③日光灯正常发光后，灯管两端电压为220 V ④镇流器在日光灯启动后，不断产生瞬时高压维持灯管发光
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.①②③④都正确 D.只有②③④正确
8.某同学为了研究日光灯镇流器的限流作用，在日光灯正常发光后，将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端.当断开镇流器时，日光灯仍能正常发光，关闭电源后，重新开启日光灯时，只见灯泡闪烁，日光灯不亮.请你分析一下产生这些现象的原因.
9.如下图所示，小灯泡电阻R1＝12 Ω，线圈L的直流电阻为4 Ω，电源电动势E＝4 V，电源内阻r＝1 Ω，当电路开关S闭合且稳定时小灯泡两端电压为U1，断开S的瞬间，小灯泡两端电压为U2，试求：
(1)U1∶U2;
(2)说明开关S断开时灯泡的亮度怎样变化(假设灯泡未被烧坏)？
10.如下图所示，灯泡电阻大小为6 Ω.线圈的直流电阻为2 Ω，电源电动势为4 V，内阻忽略不计.试计算在S断开时刻线圈L的自感电动势大小.
拓展探究
11.如下图所示的是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由.
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？
参考答案
1解析：自感电动势只是阻碍电流的增大，起延迟的作用.最终电流要增加，电路电流.
答案：D
2答案：C
3解析：若先断开S1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合电路， 这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向转动，容易损坏电压表.按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后拆除器材.
答案：B
4解析：日光灯按原理图接好电路后，当开关闭合，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光.辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中断的瞬间，由于镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，其方向与原来电压方向相同，于是日光灯管成为电流的通路开始发光.日光灯使用的是交变电流，电流的大小和方向都在不断地变化，在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势.它总是阻碍电流变化，这时镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作.启动器中的电容器能使静、动触片脱离瞬间避免产生电火花而烧坏启动器，没有电容器，启动器也能工作.
答案：(1)断开的 (2)启动器 氖 (3)大于 (4)断开降压、限流 (5)启动避免产生电火花
5答案：AD
6解析：开关S闭合时，由于L的自感作用，阻碍L和B所在支路的电流增大，所以开始时电流几乎全部通过A，再流向C，故A和C同时先亮，由于流过L和B所在支路的电流很小，故A、C开始一样亮；通过L和B支路的电流方向是由a到b，开关S闭合后，电路达到稳定状态，由于RL＜＜R灯，故A的电阻与L和B所在支路的电阻基本相等，即Ia＝Ib＝Ic，故A、B亮度一样，C最亮，B上电流方向仍为由a到b.开关断开时，C立即熄灭；由于通过L的电流减小，产生自感电动势与原电流方向相同，这时L相当于电源，闭合回路中电流方向由a→L→B→b→A，A中电流方向是由b流向a，b点电势比a点高；由于流经A、B的电流始终大小相等，故A、B始终一样亮，但电流在衰减，故A、B最终将同时熄灭，综上分析可知D项正确.
答案：D
7答案：A
8解答：当日光灯正常发光时，灯管两端的电压在100～120 V，镇流器上分担了100 V左右的电压.所以，当灯管正常发光时，将一只额定电压为100 V的灯泡并联在镇流器两端，当断开镇流器时，灯泡与灯管串联，所以两者均正常发光.接着关闭电源、重新启动时，由于没有镇流器，不能为灯管提供瞬时高压，所以日光灯管不亮，而启动器不间断地闭合、断开……所以只见灯泡闪烁.
9解析：(1)S闭合稳定后，
Ω＝3 Ω.
由闭合电路欧姆定律A＝1 A.
小灯泡两端电压U1＝I·R外＝1×3 V＝3 V.
断开S的瞬间，L、R组成闭合回路
A.
U2＝IR·R1＝×12 V＝9 V.
所以.
(2)开关S断开的瞬时，由于加在小灯泡两端的电压(或通过小灯泡的电流)突然变大，所以，小灯泡会闪亮一下逐渐熄灭.
答案：(1)1∶3 (2)闪亮一下逐渐熄灭.
10解析：根据直流电路知识，不难计算出稳定时通过灯泡A的电流为0.5 A，通过线圈L的电流为1.5 A.断开S瞬间，通过灯泡A的0.5 A电流立即消失，由于“自感要阻碍通过线圈的原电流变化”.流经L的1.5 A电流将由1.5 A逐渐减少，所以断开S时刻的自感电动势大小 E＝I2(RL＋Ra)＝12 V.
答案：12 V
11解答：(1)不能.
因为A处线圈是采用的双绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，故不能推动J切断电源.
(2)不能.理由同(1).
(3)能.因为有电流通过人体而流入地下，使A中电流发生改变，
B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源.
