山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：2.2自感 跟踪训练（含解析）

2.2自感
跟踪训练（含解析)
1．下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B．线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流
C．当穿过线圈的磁通量为0时，感应电动势一定为0
D．自感电动势阻碍原电流的变化
2．如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理性发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感，下列说法正确的是
A．闭合S，D闪亮一下
B．闭合S，C将会过一小段时间接通
C．断开S，D不会闪亮
D．断开S，C将会过一小段时间断开
3．如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，自感线圈L的直流电阻很小，下列说法中正确的是（　　）
A．闭合电键S接通电路时，A、B同时亮
B．闭合电键S接通电路时，B先亮，A后亮
C．待电路稳定后，断开电键S切断电路时，A和B都立即熄灭
D．待电路稳定后，断开电键S切断电路时，B先熄灭，A过一会儿才熄灭
4．如图甲所示的电路中，R表示电阻，L表示线圈的自感系数。改变电路中元件的参数，使i－t曲线图乙中的①改变为②。则元件参数变化的情况是（　　）
A．L增大，R不变
B．L减小，R不变
C．L不变，R增大
D．L不变，R减小
5．如图电路中有A1、A2两完全相同灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（　　）
A．开关K闭合时，A2先亮A1后亮，最后一样亮
B．开关K闭合瞬间，A1和A2同时变亮
C．开关K断开时，A2立即熄灭，A1缓慢熄灭
D．开关K断开时，A1
和A2同时立即熄灭
6．在图所示的实验电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈L与灯A并联，当合上电键K，灯A正常发光，则下列说法正确的是(
)
A．当断开K时，灯A立即熄灭
B．当断开K时，灯A突然闪亮后熄灭
C．若用电阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，当断开K时，灯A逐渐熄灭
D．若用电阻值与线圈
L相同的电阻取代L接入电路，当断开K时，灯A突然闪亮后熄灭
7．如图所示的电路中，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变化的图像中，正确的是
A．B．C．D．
8．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D．下列说法中正确的是（
）
A．闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同
B．断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭
C．断开S的瞬间，L1中电流方向向左
D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高
9．某同学为了验证自感现象，自己找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略）、两个相同的小灯泡A和B、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是
A．闭合S瞬间，A比B先亮
B．闭合S瞬间，B比A先亮
C．断开S瞬间，A比B先熄灭
D．断开S瞬间，B比A先熄灭
10．如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应(
)
A．先断开开关S1
B．先断开开关S2
C．先拆去电流表
D．先拆去电阻R
11．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．
12．如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为1.5V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学两只空着的手相连，在开关____________（填“闭合”或“断开”）时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是_____________________。
13．如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流．电路中电灯的电阻R1＝6.0
Ω，定值电阻R＝2.0
Ω，A、B间的电压U＝6.0
V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3
s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示．
(1)求出线圈L的电阻RL；
(2)在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何？
(3)在t2＝1.6×10－3
s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
参考答案
1．D
【解析】
当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同．即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小，感应电流的方向与原来电流的方向没有关系．故A错误；线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流的变化，不是阻碍电流．故B错误；线圈的电动势的大小与磁通量的大小无关，与磁通量的变化率有关．故C错误；根据线圈自感的特点可知，自感电动势阻碍原电流的变化．故D正确．所以D正确，ABC错误．
2．D
【解析】
AB.当闭合S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，线圈B的电流方向逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，则线圈B不会闪亮一下，则线圈A中磁场立刻吸引C，导致其即时接触，故A，B错误；
CD.当断开S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律：增反减同，结合右手螺旋定则可知，电流方向为顺时针，则二极管处于导通状态，则D会闪亮，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故C错误，D正确；故选D．
【点睛】
该题考查楞次定律与右手螺旋定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈相当于电源，而电流是从负板流向正极，同时理解二极管的单向导电性．
3．B
【解析】
AB．灯B与电源串联，当电键S闭合时，灯B立即发光。由于通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来，故A错误，B正确；
CD．稳定后当电键S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A、B构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，故CD错误。
故选B。
4．A
【解析】
电源电阻不计，由图可知，放电达到的最大电流相等，而达到最大电流的时间不同，说明回路中的电阻值不变，即电阻R不变；电流的变化变慢，所以线圈的阻碍作用增大，即自感系数L增大，
A正确，BCD错误。
故选A。
5．A
【解析】
AB．合上开关K接通电路瞬间，
A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，因为两灯泡完全相同，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A正确，B错误；
CD．断开开关K切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且会流过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故C错误，D错误。
故选A。
6．B
【解析】
AB．电键断开前，电路稳定，灯
A
正常发光，线圈相当于直导线，电阻较小，故流过线圈的电流较大；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，故灯泡反而会更亮一下后熄灭，故A错误，B正确；
CD．若用阻值与线圈L相同的电阻取代L接入电路，则不会发生自感现象，故断开S时，灯A立即熄灭，故C正确，D错误；
故选B。
点晴：断电自感”是一种常见的电磁感应现象，忽略电池内阻及导线电阻，并设灯A的电阻为RA，线圈L的直流电阻为RL，电动势为E，线圈L中的电流强度为IA，通过灯泡的电流强度为IL，电流方向均向左；（1）电流方向：K断开瞬间通过灯A的电流立刻减小为0；但同时由于线圈L中的电流IL0减小，故L中的自感电流I′L必与原电流IL0同向以“阻碍”原电流的减小，因而线圈L作了A、L回路的电源，且线圈L的左端为电流负极而右端为正极；故实际上K断开瞬间经过灯A的电流并不为0而是方向向右的电流IL．（2）L断开瞬间线圈与A灯中的瞬时电流的大小：电路断开后线圈将原来储存起来的能量（磁场能）通过自感而经回路L、A释放，故在K断开前、后的瞬间线圈的能量（磁场能）是相等的，而磁场是由电流产生的，因而K断开后瞬间线圈中的总电流强度与断开前的电流强度IL0必相等．所以断电自感中线圈中的电流将从断开前瞬间的电流强度IL0开始减小．那么开关断开瞬间加于电灯L两端的瞬间电压为UA=IL0RA．
7．B
【解析】
开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，所以正确选项B．
8．D
【解析】
闭合开关S稳定后被短路，A错误；断开S的瞬间，立即熄灭，B错误；断开S的瞬间，由于电路电流减小，所以产生还原电流方向一致的感应电流，二极管的单项导电性导致中无电流，C错误，L相当于一个电源，右端为正极，所以a点电势比b点电势高，D正确
故选D
【点睛】
做此类问题关键是分析谁和电感线圈组成闭合回路
9．A
【解析】
从实物图中我们可以看出两个小灯泡是并联状态，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，而A灯泡不受影响，故A比B先亮，A正确，B错误；当断开开关的瞬间，电流电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联，所以A、B灯泡是缓慢熄灭，故CD错误。
10．B
【解析】
b，表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.→b，表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.
11．a
b
自感
【解析】
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．
12．
断开，
镇流器的自感现象
【解析】当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小。当断开时，镇流器电流发生变化，由于镇流器的自感现象，产生很高的瞬间电压，通过同学们身体时有触电的感觉。
13．(1)2.0
Ω
(2)电灯中的电流方向自右向左
(3)3.0
V
【解析】
本题考查电磁感应中的自感现象，需运用欧姆定律、自感现象中线圈电流的变化规律等知识．
【详解】
(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5
A，由欧姆定律得，解得：
(2)
断开开关前，流过线圈L的电流自左向右，断开开关后，线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路，由自感规律可知，电灯中的电流方向自右向左．
(3)
由题图可知，t2＝1.6×10－3
s时刻线圈L中的电流I＝0.3
A，此时线圈L相当于电源，由闭合电路欧姆定律得