第一章 第六节
1．关于自感现象，下列说法正确的是( )
A．感应电流一定和原来的电流方向相反
B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大
C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大
D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大
【答案】D
【解析】当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关，故选项C错误．
2．在实际生产中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件．下图所示方案可行的是( )
A B
C D
【答案】D
【解析】开关断开时，线圈L内由于产生自感电动势阻碍原电流的减小，利用二极管的单向导电性使线圈短路即可避免电弧的产生，故选D．
3．(2019·南通模拟)如图所示的电路中，三个灯泡A、B、C完全相同，电感L自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，D为理想二极管，下列判断中正确的是( )
A．闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮
B．闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮
C．闭合开关S稳定后，灯泡A、B、C一样亮
D．在电路稳定后，断开开关S的瞬间，灯泡B、C均要亮一下再熄灭
【答案】B
【解析】闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过B，由于线圈中自感电动势的阻碍，A灯逐渐亮，所以闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮，故A错误，B正确．由于二极管具有单向导电性，电路稳定后也无电流通过B，B不亮，故C错误．电感L自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，所以A、C两个支路的电流是相等的；在电路稳定后，断开开关S的瞬间，L由于产生自感电动势，相当于电源，灯泡B、C并联，所以B要亮一下再熄灭．同时由于B与C并联，流过C的电流一定比电路稳定时的电流小，所以C不能闪亮一下，而是逐渐熄灭，故D错误．
4．(多选)(2019·贵阳名校月考)如图所示，用电流传感器研究自感现象．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象．下列图象中可能正确的是( )
【答案】AD
【解析】当电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻小于电阻R的阻值的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以IL慢慢增大，最后稳定时电感相当于电阻，IL为恒定，当电键断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，不过大小在减小，故A正确，B错误．当电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、有直流电阻的线圈，导致通过电阻的电流刚开始较大，当电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以IL慢慢增大，最后稳定，当断开电键，原来通过电阻的电流立即消失，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与规定图示流过电阻的方向相反，IR慢慢减小最后为0.故C错误，D正确．
5．一个线圈的电流在0.001 s内有0.02 A的变化，产生50 V的自感电动势，求线圈的自感系数．如果这个电路中的电流的变化率变为40 A/s，自感电动势又有多大？
【答案】(1)2.5 H (2)100 V
【解析】(1)由EL＝L，
得L＝＝ H＝2.5 H．
(2)E＝L＝2.5×40 V＝100 V．
第一章 第六节
基础达标
一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)
1．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．线圈中电流变化越快，自感系数越大
C．线圈中电流为零时，自感系数也为零
D．线圈的自感系数是由线圈本身的几何尺寸及铁芯情况决定的量
【答案】D
2．(2019·成都期中)在如图所示的电路中，把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中，接通电路．待灯泡A正常发光后，断开开关S，以下说法正确的是( )
A．断开S的瞬间，灯泡立即熄灭
B．断开S的瞬间，通过灯泡的电流方向为从C到D
C．断开S后，肯定会观察到灯泡先闪亮一下再熄灭
D．断开S后，由于条件不足，不能确定灯泡是否闪亮一下再熄灭
【答案】D
【解析】电键断开前，电路稳定，灯A正常发光；电键断开后，线圈中的电流会减小，发生自感现象，线圈成为A、L回路的电源，故灯泡会亮一会后熄灭，故A错误；L由于自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流逐渐减小，由于L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所以灯泡中的电流为反方向，由D到C，故B错误；题目中仅仅是灯正常发光，没有给出灯A与线圈的电阻值的大小关系．若线圈的电阻值比较小，则流过线圈的电流值大于流过灯泡的电流值，所以在断开开关时，灯泡中的电流突然变大，灯泡会闪亮一下，然后熄灭．如果线圈的电阻值与灯泡的电阻值相等，或线圈的电阻值大于灯泡的电阻值，则线圈的电流值不比灯泡中的电流值大，则灯泡不会闪亮一下，故C错误，D正确．
3．如图所示是日光灯的电路图．日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成．关于日光灯的原理，下列说法不正确的是( )
A．日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象
B．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用
C．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作
D．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作
【答案】D
4．(2018·肇庆校级期末)如图所示，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是( )
A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E
B．闭合S，稳定后，电容器的a极带正电
C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电
D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电
【答案】C
【解析】闭合开关稳定后，L相当于导线，两端电压为零，A、B错误；断开开关瞬间，L自感电流与原先方向相同，故a板将带正电，b板将带负电．
5．(2019·哈尔滨校级模拟)如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触)，手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花．则下列说法中正确的是( )
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．若导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向与自感电动势的方向无关
【答案】BD
【解析】由图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，故A错误；手执导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生的电火花，是由于电路时通时断，在回路中产生自感电动势产生的，与导线运动的方向无关，如导线端只向一个方向划动也能产生电火花，故B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体，则实验不能完成，故C错误；自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关，与导线端划动的方向无关，D正确．
6．(2019·梅州校级模拟)如图所示是研究自感现象的实验电路图，为增强学生对自感现象的认识，可让同学们手牵手来感受断电自感时轻微的电击．以下说法正确的是( )
A．同学们连入电路时，应该取代小灯A的位置
B．同学们连入电路时，应该取代小灯B的位置
C．开关断开，电路中线圈L中的电流会立即改变方向
D．线圈L的匝数越多，电击效果越明显
【答案】AD
【解析】要感受到断电自感的电击，同学应该要能与电感构成闭合回路，故A正确，B错误；开关断开后，线圈由于要阻碍电路中电流的减小，所以线圈电流方向不变，故C错误；线圈L的匝数越多，自感系数越大，电击效果越明显，故D正确．
二、非选择题
7．如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内电阻不计，L1、L2两灯均标有“6 V 0.3 A”，电阻R与电感线圈的直流电阻RL阻值相等，均为20 Ω.分析：S闭合和断开的瞬间，求L1、L2两灯的亮度变化．
【答案】见解析
【解析】当电键闭合的瞬间，电感支路相当于断路．计算可知：I1＝0.1 A，I2＝0.2 A．即电键闭合的瞬间，两灯同时亮，L2灯较L1灯更亮．稳定后，两灯亮度相同．电键断开时，显然L1立即熄灭，L2逐渐熄灭．
8．如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，线圈的直流电阻可以忽略．闭合开关S的瞬间，电流表读数I1＝0.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内阻．
【答案】3 V 5 Ω
【解析】闭合开关S的瞬间，R1和R2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得I1＝，
电路稳定后，R2被短路，由闭合电路欧姆定律得
I2＝，
联立解得E＝3 V，r＝5 Ω．
能力提升
9．(多选)如图所示的四个日光灯的连接线路中，S1为启动器，S2为开关，L是镇流器，能使日光灯正常发光的是( )
【答案】AC
【解析】镇流器待灯点亮后起降压限流的作用，故应和主线路串联，启动器相当于开关，A、C符合．
10．(2019·石嘴山名校月考)如图所示，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接．当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时( )
A．三个灯泡亮度相同
B．甲灯比乙灯亮，丙灯不亮
C．甲灯比乙灯暗，丙灯不亮
D．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮
【答案】C
【解析】由题可知，当单刀双掷开关S接1时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗与电阻R相同，当S接2时，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗，故C正确，A、B、D错误．
11．(多选)(2019·泉州期末)如图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2、S3为开关，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是( )
【答案】AC
【解析】当开关接通，通过线圈在灯管两端发热产生电子，当启动器温度降低，导致电路断开，镇流器产生很高的感应电压，电子在电压的作用下加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离，从而管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光．可知，A、C正确，B、D错误．
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，两灯泡的电阻均为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的电流随时间的变化规律．
【答案】(1)10 V (2)见解析
【解析】(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＝ILRS＝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，所以它的图象应为下图所示(t0为断开S的时刻)．
注：实际上从t0开始，电流持续的时间一般是很短的．
