2012【优化方案】精品练：物理教科版选修3-2第1章第7节知能优化训练

1．下列关于自感现象的说法正确的是(　　)
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大
解析：选ACD.自感现象是导体本身电流变化使得穿过线圈的磁通量变化而产生的电磁感应现象，自感电动势与线圈的磁通量变化快慢有关，故A、C正确，自感电动势阻碍原电流的变化，并不一定与原电流反向，B错误．
2．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．线圈中的电流变化越快，自感系数就越大
C．线圈中的电流不发生变化，自感系数一定为零
D．线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关
解析：选D.线圈的自感系数与线圈的形状、横截面积、长短、匝数、有无铁芯等因素有关．故选项D正确．
3．某同学在探究日光灯的过程中，提出了下列说法，其中正确的有(　　)
A．日光灯正常发光后，取下启动器，日光灯即熄灭
B．日光灯正常发光后，取下镇流器，日光灯仍正常发光
C．启动器中的电容器被击穿后，日光灯管两端发红，中间不亮
D．启动器中的电容器被击穿后，使电路中始终有电流，镇流器不能产生瞬时高压，灯管无法点燃，若将电容器部分剪掉，则启动器仍可使日光灯正常工作
解析：选CD.由于启动器在日光灯正常工作时不起作用，所以在日光灯正常发光后取下时不会对日光灯的正常工作产生影响，日光灯不熄灭；镇流器在日光灯正常工作时起的作用是降压限流作用，它上面有电流通过，取下时日光灯就不能工作了．
4．如图1－6－8所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电路的瞬间会有(　　)
图1－6－8
A．灯泡立刻熄灭
B．灯泡慢慢熄灭
C．闪亮一下后再慢慢熄灭
D．闪亮一下后突然熄灭
解析：选A.当电路断开时，由于通过线圈的电流从有到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈与灯泡不能构成闭合回路，因此灯泡立刻熄灭．
5．(2010年高考北京卷)在如图1－6－9所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图像是(　　)
图1－6－9
图1－6－10
解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明RL＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至到达电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流为I，故C、D错误．
一、选择题
1．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是(　　)
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
解析：选C.线圈的自感系数由线圈本身的因素(如长度、面积、匝数等)决定．E自∝，而不是E自∝ΔI，C对，A、B错．线圈中电流减小时自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，电动势方向与原电流方向相反，D错．
2．启动器是由电容器和氖管两大部分组成，其中氖管中充有氖气，内部有静触片和U形动触片．通常动、静触片不接触，有一小缝隙．则下列说法正确的是(　　)
A．当电源的电压加在启动器两端时，氖气放电发出辉光并产生热量，导致双金属片受热膨胀
B．当电源的电压加在启动器两极后，动、静触片间辉光放电，受热膨胀两触片接触而不分离
C．启动器中U形动触片是由单金属片制成
D．当动、静两触片接触后，氖气停止放电、温度降低，两触片分离
解析：选AD.启动器U形动触片是由膨胀系数不同的双金属片压制而成．故C项错．电源把电压加在启动器两极间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀伸展，跟静触片接触把电路接通．电路接通后，启动器的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动断开．故B错，A、D正确．
3．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1－6－11所示．其原理是(　　)
图1－6－11
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：选C.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．
4．如图1－6－12所示，L是自感系数很大、直流电阻很小的线圈，电表的零刻度在表盘的中央，且量程较大，闭合开关S，各表的指针都偏向零刻度的右边．则在断开开关的瞬间，哪几个表的指针偏向零刻度的左边(　　)
图1－6－12
A．A1　　　　　　　　　　B．A2
C．A3 D．V
解析：选CD.开关断开的瞬间，A1的读数为零，线圈L上产生自感电动势阻碍电流的减小，所以A2上电流方向不变，此时L、A2、A3、R形成回路，A3、V上的电流反向．
5．如图1－6－13所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是(　　)
图1－6－13
A．①③ B．②④
C．①② D．②③
解析：选A.日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝，电源和启动器形成回路，使启动器发出辉光，相当于启动器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝发射电子，镇流器起控制加热电流的作用；之后启动器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管中的气体导电、发光，此时启动器已无作用．所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时，当启动器丢失或损坏时，可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开)，所以A项正确；④中，当启动器两金属片断开时，镇流器产生的瞬时高压不能加在灯管上，故④错；②中，当动、静触片分开后，灯管和电源分开，故②错．
6．如图1－6－14所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，A是一灯泡，下列说法正确的是(　　)
图1－6－14
A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡
B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流
解析：选B.开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加．开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该电流从灯泡中形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．
7．图1－6－15中L是一只有铁芯的线圈，它的电阻不计，E表示直流电源的电动势．先将S接通，稳定后再将S断开．若将L中产生的感应电动势记为EL，则在接通和断开S的两个瞬间，以下说法正确的是(　　)
图1－6－15
A．两个瞬间EL都为零
B．两个瞬间EL的方向都与E相反
C．接通瞬间EL的方向与E相反
D．断开瞬间EL的方向与E相同
答案：CD
8．(2011年武汉高二检测)如图1－6－16所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2，在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应(　　)
图1－6－16
A．必须使I2＞I1
B．与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大
C．自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大
D．不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2只能减小，不会增大
解析：选AD.电键S断开后，线圈L与灯泡A构成回路，线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小，所以要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I2＞I1，所以A、D项正确．
9.
图1－6－17
(2011年榆林高二检测)如图1－6－17所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，设电流为I1；CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，设电流为I2.两支路电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，会观察到(　　)
A．S接通瞬间，I1B．S接通瞬间，I1I2
C．S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1D．S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1＝I2
解析：选A.S接通瞬间，线圈L产生自感，对电流有较大的阻碍作用，I1从0缓慢增大，而R中电流不受影响，I110．如图1－6－18所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有(　　)
图1－6－18
A．a先变亮，然后逐渐变暗
B．b先变亮，然后逐渐变暗
C．c先变亮，然后逐渐变暗
D．b、c都逐渐变暗
解析：选AD.a、b、c三个灯泡相同，设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1上电流为2I，L2上电流为I.当S断开瞬间，a、b、c三灯上原有电流立即消失，L1上在原有2I电流基础上逐渐减小，L2上在原有I电流基础上逐渐减小，L1、L2上产生的感应电流方向相同．所以在S断开瞬间a灯上瞬时有3I的电流而后逐渐减小，即a灯先变亮后逐渐变暗，故A正确，B、C错误；b、c两灯在原有I的电流基础上逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，故D正确．
11．如图1－6－19所示是日光灯电路图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是 (　　)
图1－6－19
A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C．S3断开，接通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，再接通S3，日光灯仍能正常发光解析：选C.当S1接通，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接通，S3断开时，灯管两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误．
当日光灯正常发光后，再接通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接通，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，使灯管内气体电离，日光灯正常发光，选项C正确．
二、非选择题
12．图1－6－20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＝1.0×10－3s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图像如图乙所示．
图1－6－20
(1)求出线圈L的直流电阻RL.
(2)说明断开开关后通过电灯的电流方向．
(3)在t2＝1.6×10－3s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
解析：(1)由题图读出，开始时流过线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律I0＝，解得RL＝－R＝2 Ω.
(2)断开开关后，通过电灯R1的电流方向从右向左．
(3)由题图读出t2＝1.6×10－3s时刻线圈L的电流I＝0.30 A，线圈L此时相当于一个电源，由闭合电路欧姆定律，得E＝I(RL＋R＋R1)，解得E＝3.0 V.
答案：(1)2 Ω　(2)从右向左　(3)3.0 V