高中物理教科版选修3-2检测：第一章　6.自感 Word版含解析

6.自感
基础巩固
1.(多选)关于线圈自感系数的说法正确的是(　　)
A.自感电动势越大,自感系数也越大
B.把线圈中的铁芯抽出一些,自感系数减小
C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大
D.线圈中的电流等于零时,自感系数也等于零
解析:线圈的自感系数由线圈本身决定,与其他因素无关,故选项A、D错误;线圈的单位长度上的匝数越多,横截面积越大,线圈越长,有铁芯,自感系数也越大,故选项B、C正确.
答案:BC
2.下列单位关系不正确的是(　　)
A.1亨=1欧·秒 B.1亨=1伏·安/秒
C.1伏=1韦/秒 D.1伏=1亨·安/秒
解析:由E=LΔIΔt知,L=EΔtΔI,故1亨=1伏·秒/安,或1伏=1亨·安/秒,选项B错误,选项D正确;又1伏=1安·欧,故选项A正确;由E=nΔΦΔt知,选项C正确.
答案:B
3.日光灯镇流器的作用有(　　)
A.启动器触片接通时,产生瞬时高压
B.工作时,降压、限流,保证日光灯正常工作
C.工作时,使日光灯管的电压稳定在220 V
D.工作时,不准电流通过日光灯管
解析:在启动器短暂接通电路再将电路断开的瞬间,镇流器会产生瞬时高压,选项A错误;日光灯正常发光时,镇流器在电路中起着降压限流作用,保证日光灯的正常工作,即日光灯灯管两端电压要小于220 V,选项B正确,C错误;工作时,若日光灯管中无电流,则灯管断路,灯管不发光,选项D错误.
答案:B
4.如图所示,S为启动器,L为镇流器,其中日光灯的接线图正确的是(　　)
解析:根据日光灯的工作原理,要想使日光灯发光,灯丝须预热发出电子,灯管两端应有瞬时高压,这两个条件缺一不可.当动、静触片分离后,选项B中灯管和电源断开,选项B错误.选项C中镇流器与灯管断开,无法将瞬时高压加在灯管两端,选项C错误.选项A中灯丝左、右端分别被短接,无法预热放出电子,不能使灯管中气体导电,选项A错误,只有选项D是正确的.
答案:D
5.在如图所示的电路中,S闭合时流过电感线圈的电流是2 A,流过灯泡的电流是1 A.将S突然断开,则S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图像是(　　)
解析:S断开后,线圈中产生自感电动势并与灯泡构成回路,由于自感现象的存在使得自感线圈中电流由2 A逐渐减小为零,可见,该过程中灯泡中电流反向,也由2 A逐渐减小为零.
答案:D
6.如图所示,L为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡A正常发光,当断开开关S的瞬间会有(　　)
A.灯A立即熄灭
B.灯A慢慢熄灭
C.灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D.灯A突然闪亮一下再突然熄灭
解析:当开关S断开时,由于通过自感线圈的电流从有变到零,线圈将产生自感电动势,但由于线圈L与灯A串联,在S断开后,不能形成闭合回路,因此灯A在开关断开后,立即熄灭.
答案:A
7.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,采用双线并绕的方法,如图所示.其原理是(　　)
A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消
B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D.以上说法都不对
解析:由于采用双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的.故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,选项A、B错误,只有C正确.
答案:C
8.右图所示为日光灯工作电路.
(1)开关合上前,启动器的静触片和动触片是　　　　　　(选填“接通”或“断开”)的.?
(2)开关刚合上时,220 V电压加在　　　　　　上,使　　　泡发出红光.?
(3)日光灯点亮前瞬间,灯管两端电压　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)220 V.?
(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”).?
答案:(1)断开　(2)启动器　氖　(3)大于　(4)断开
9.两平行金属直导轨水平置于匀强磁场中,导轨所在平面与磁场垂直,导轨右端接两个规格相同的小灯泡及一直流电阻可以不计的自感线圈.如图所示,当金属棒ab正在直导轨上向右运动时,发现灯泡L1比灯泡L2更亮一些.试分析金属棒的运动情况.(导轨及金属棒电阻不计)
解析:L1和自感线圈串联再与L2并联,两支路电压相等,而L1较亮,说明L1上的电压大于L2支路电压,可以判定线圈中存在自感电动势,且方向与回路电流方向相同,所以回路中电流正在减小,即ab正在做减速运动.
答案:见解析
能力提升
1.图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是(　　)
A.图甲中,A1与L1的电阻值相同
B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流
C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同
D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等
解析:断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,由于线圈L1的自感,通过L1的电流逐渐减小,且通过A1,即自感电流会大于原来通过A1的电流,说明闭合S1,电路稳定时,通过A1的电流小于通过L1的电流,L1的电阻小于A1的电阻,A、B错误;闭合S2,电路稳定时,A2与A3的亮度相同,说明两支路的电流相同,因此变阻器R与L2的电阻值相同,C正确;闭合开关S2,A2逐渐变亮,而A3立即变亮,说明L2中电流与变阻器R中电流不相等,D错误.
答案:C
2.日光灯的结构示意图如图所示,若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述正确的是(　　)
A.S1闭合,S2、S3断开,日光灯就能正常发光
B.S1、S2闭合,S3断开,日光灯就能正常发光
C.S3断开,闭合S1、S2后,再断开S2,日光灯就能正常发光
D.当日光灯正常发光后,再闭合S3,日光灯仍能正常发光
解析:当S1闭合,S2、S3断开时,电源电压220 V直接加在灯管两端,达不到灯管启动的高压值,日光灯不能发光,选项A错误.
当S1、S2闭合,S3断开时,灯丝两端被短路,电压为零,不能使气体电离导电,日光灯不能发光,选项B错误.
当日光灯正常发光后,再闭合S3,则镇流器被短路,灯管两端电压过高,会损坏灯管,选项D错误.
只有当S1、S2闭合,灯丝被预热,发出电子,再断开S2,镇流器中产生很大的自感电动势,和原电压一起加在灯管两端,使气体电离,日光灯正常发光,选项C正确.
答案:C
3.测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路如图所示,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
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.(多选)如图所示,电灯A和B与固定电阻的阻值均为R,L是自感系数很大的线圈.当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开.下列说法正确的是(　　)
A.B灯立即熄灭
B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C.有电流通过B灯,方向为c→d
D.有电流通过A灯,方向为b→a
解析:S2断开而只闭合S1时,A、B两灯一样亮,可知线圈L的电阻也是R,在S1、S2闭合时,IA=IL,故当S2闭合、S1突然断开时,流过A灯的电流只是方向变为b→a,但其大小不突然增大,A灯不出现更亮一下再熄灭的现象,故选项D正确,选项B错误.由于固定电阻R几乎没有自感作用,故断开S1时,B灯电流迅速变为零,立即熄灭,故选项A正确,选项C错误.由上述分析可知,本题正确选项为A、D.
答案:AD
5.日光灯是常用的节能照明工具,它的主要构成有灯管、镇流器、启动器等.启动器的构造如图所示,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的情况,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(　　)
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被击穿而短路
D.镇流器自感系数L太大
解析:由题意知镇流器无故障,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
6.如图所示的电路中,已知E=20 V,R1=20 Ω,R2=10 Ω,L是纯电感线圈,线圈和电源内阻不计.当S闭合电路稳定时,a、b 间的电压为多少?在打开S的瞬间,a、b间的电压为多少?
解析:S闭合电路稳定时,L相当于无阻导线,电阻R1和R2并联.流过R1和R2的电流分别为I1和I2,则I1=ER1=2020 A=1 A,I2=ER2=2010 A=2 A.流过L的电流为2 A.由于L的直流电阻为零,故a、b间的电压为零.
断开S的瞬间,流过L的电流仍然为2 A,且从a向b.L和R1、R2构成闭合回路,电感线圈相当于电源向R1、R2供电,且保证流过R1、R2的电流仍是2 A,a、b间的电压也就等于R1、R2两电阻上的电压降之和,即有Uba=I2(R1+R2)=2×(20+10) V=60 V.
答案:0　60 V