2019-2020学年教科版选修3-2 1.6自感 达标作业（解析版)

1.6自感
达标作业（解析版)
1．图为演示自感现象实验装置的电路图，电源的电动势为E，内阻为r。A是灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻。实验时，闭合开关S，电路稳定后，灯泡A正常发光。下列说法正确的是
A．闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流等于线圈L中电流
B．闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流大于线圈L中电流
C．电路稳定后突然断开开关S，灯泡A立即熄灭
D．电路稳定后突然断开开关S，灯泡A闪亮一下再熄灭
2．关于自感系数，下列说法中错误的是（ ）
A．其他条件相同，线圈越大自感系数就越大
B．其他条件相同，线圈匝数越多自感系数就越大
C．其他条件相同，线圈越细自感系数就越大
D．其他条件相同，有铁芯的线圈比没有铁芯的线圈自感系数大
3．如图所示是研究通电自感实验的电路图,A1、A2是两个规格相同的小灯泡,闭合电键调节电阻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,然后断开电键S,则(???)
A．闭合电建瞬间,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两端电势差不相同
D．稳定后断开电建,A1和A2都闪一下然后慢慢熄灭
4．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在的时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用、表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是
A． B．
C． D．
5．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则( )
A．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭
B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭
C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同
D．电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭
6．图1和图2是教材中演示自感观象的两个电路图，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1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
7．如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是(　　)
A．S闭合，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮
B．S闭合，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮
C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮
D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭
8．如图所示的电路中，D1、D2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计。先闭合开关S，电路稳定后再断开开关S，此时( )
A．D1立刻熄灭
B．D2立刻熄灭
C．D1闪亮一下逐渐熄灭
D．D2闪亮一下逐渐熄灭
9．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，A、B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时，A灯立即发光
B．开关S闭合时，B灯立即发光
C．开关S断开时，A灯闪亮一下再灭
D．开关S断开后瞬间，a点的电势低于b点
10．家用日光灯电路如图所示，S为启动器，A为灯管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理下列说法正确的是( )
A．镇流器的作用是将交流电变为直流电
B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作
C．日光灯正常发光时，启动器中的两个触片是分离的
D．日光灯发出柔和的白光是由汞电子受到激发后直接辐射的
11．如图所示为家用单相电能表的结构示意图. 其中电流线圈串联在电路中，电压线圈则并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示.铝盘受到的电磁力矩（动力矩）与通过用电器的总电流（即为通过电流圈的电流）成正比，还跟电流与电压的相位差有关. 旁边还固定一块U 形永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过. 磁铁的作用有两个：一是使得电流线圈中的电流一定时，铝盘保持一定的转速；二是当停止用电时，铝盘随即刹车，避免由于惯性继续转动而带来的计量误差. 请简要说明制动永久磁铁起上述作用的物理原理.
12．如图所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为RS＝10 Ω.
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)画出断开S前后一段时间内流过L1电流随时间的变化规律．
13．图为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的．现将电键K断开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从___ 端到____端，这个实验是用来演示______现象的．
14．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B、线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。
参考答案
1．D
【解析】
【分析】
开关由闭合到断开瞬间,A灯立即熄灭,通过线圈的电流减小,线圈产生自感电动势,再根据楞次定律分析灯亮度如何变化.
【详解】
由于线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻，所以电路稳定时，流过线圈的电流大于灯泡的电流，在突然断开时由于线圈的自感作用，线圈相当于电源，对灯泡提供电流，所以灯泡不会马上熄灭，并且流过灯泡的电流大于原来灯泡的电流，所以灯泡会闪亮一下，故ABC错；D对；
故选D
【点睛】
线圈的作用：在闭合电路时由于自感作用相当于一个大电阻；在稳定时相当于一个电阻为R的正常电阻，在断开电源时相当于一个电源对别的用电器提供电流。
2．C
【解析】
【分析】
电感器的自感系数与线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯有关．
【详解】
当线圈的大小越大、圈数越多、有铁芯，自感系数越大，而线圈越细自感系数就越小。故ABD正确，C错误。本题选择错误的，故选C。
3．B
【解析】闭合瞬间，L产生自感电动势，要阻碍电流的增加，A1逐渐变亮。A2不产生自感现象，没有阻抗，则A2立刻变亮，故A错误，B正确。闭合电键稳定后，两灯仍能正常发光，即两灯泡的电压相同，因为两支路并联，并联电压相等，所以L和R两端电势差相同，故C错误。稳定后断开电键，由于电感线圈的作用，产生自感电动势阻碍电流的减小，在L、A1、A2和R中重新形成回路，则使得A1和A2都慢慢熄灭，但不会闪亮，选项D错误；故选B.
点睛：对自感线圈来讲，重点掌握开关闭合瞬间，断路稳定后和开关断开的瞬间，线圈对电流突变的阻碍作用．闭合开关的瞬间，L相当于断路，稳定后自感作用消失，断开开关瞬间，L相当于电源与两灯组成回路．
4．C
【解析】
【详解】
当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流．当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，而且D1和D2、D3构成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小且由于电路稳定时通过D1的电流I1大于通过D2的电流I2，则D2和D3都会闪亮一下，故ABD错误，C正确．
5．A
【解析】
【详解】
AB．电路中A灯与线圈并联后与B灯串联，再与C灯并联．S闭合时，三个灯同时立即发光，由于线圈的电阻由大变小，逐渐将A灯短路，A灯逐渐熄灭，A灯的电压逐渐降低，B灯的电压逐渐增大，B灯逐渐变亮，故选项A正确，B错误；
C．电路接通稳定后，A灯被线圈短路，完全熄灭．B、C并联，电压相同，亮度相同，故选项C错误；
D．电路接通稳定后，S断开时，C灯中原来的电流立即减至零，由于线圈中电流要减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感电流通过C灯，所以C灯过一会儿熄灭，故选项D错误．
6．C
【解析】
【详解】
AB．题图1中，断开开关S1瞬间，L1与灯A1组成闭合回路，L1产生感应电动势阻碍电流的变化，电流逐渐减小，由于灯A1突然闪亮，故断开开关S1之前（闭合S1，电路稳定后），通过L1的电流大于通过灯A1的电流，由欧姆定律知，A1的电阻值大于L1的电阻值，故A、B错误。
C．题图2中，闭合开关S2，电路稳定后A2与A3的亮度相同，又知A2与A3相同，由欧姆定律知，变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确。
D．题图2中，闭合S2瞬间，由于L2产生感应电动势阻碍电流的增加，故L2中电流小于变阻器R中电流，故D错误。
7．A
【解析】
【详解】
A、B项：：S刚闭合后，电容器C要通过A充电，并且充电电流越来越小，故A亮一下又逐渐变暗，最后A被L短路，所以A最后会熄灭。而L对电流变化有阻碍作用，所以通过B的电流逐渐增大，故B逐渐变亮。故A正确，B错误。
C、D项：S闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，所以B很亮，而A不亮。故CD错误。
8．D
【解析】
【详解】
电路稳定后断开开关，线圈发生断电自感，产生自感电动势，有同方向的电流，由于D1、D2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，直流电阻不计，原来D1、线圈和D2、电阻并联，D2回路电阻大，电流小，所以自感电流大于原来通过D2电流，但不会大于原来通过D1的电流，所以D2闪亮一下逐渐熄灭，D1逐渐熄灭，所以D正确，ABC错误；
故选D。
9．AD
【解析】
【详解】
AB.开关s闭合瞬间，灯泡A与电源直接相连因此立即发光，而灯泡B因为自感线圈的阻碍作用则是缓慢变亮，因此A符合题意B不符合题意
C.灯泡B与线圈L构成闭合回路，电路稳定时A中和B中的电流相等，因此S断开时A中电流不增加，因此不会闪亮，C不符合题意
D.开关断开瞬间，L中的电流逐渐减小，则电流的方向向左流过A灯，a点的电势低于b点，故D项与题意相符。
10．BC
【解析】
【详解】
A、B、镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，仍是交流电，故A错误，B正确.
C、电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），U型片冷却收缩，两个触片分离，故C正确；
D、由A分析可知，正常发光时，灯管两端的电压低于220V；故D错误.
故选BC.
11．（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.
（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.
（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.
（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。
【解析】
【详解】
（1）由于铝盘在制动永久磁铁的磁场中运动，切割磁感线铝盘中产生感应电流（涡流），根据愣次定律及左手定则可以判定，该感应电流在磁铁的磁场中受到安培力的作用阻碍铝盘的转动，即产生阻碍转动的力矩.
（2）当该阻碍转动的力矩与使它转动的电磁力矩平衡时，转速达到稳定.
（3）用户电流变大时，电磁力矩变大，铝盘转速加快，制动永久磁铁产生的阻碍转动的力矩也变大，从而达到新的平衡.
（4）当停止用电时，铝盘失去继续转动的动力，在制动永磁铁的作用下随即停止运动。
12．(1)10 V (2)见解析
【解析】
【详解】
(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过．因此通过L的电流为
IL＝＝A＝1 A
流过L1的电流为IS＝＝A＝0.5 A
断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝IL·RS＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．
13．a b 自感
【解析】
【详解】
在断开前，自感线圈中有向左的电流，断开K后瞬间，的电流要减小，于是中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零，原来跟并联的灯泡，由于电源的断开，向右的电流会立即消失．但此时它却与形成了串联的回路，中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡中流过，方向由到，因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，将这称为自感现象，
【点睛】
线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大，断开时产生一自感电动势相当于电源，与组成闭合回路，的左端电势高，做好本类题目的关键是弄清线圈与哪种电器相配，结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向．
14．减小 B 慢
【解析】
【详解】
[1].[2].在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在线圈 B中产生感应电流；
[3].在线圈 B中产生感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，根据楞次定律可知，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作；