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2018_2019学年高中物理课时分层作业5自感教科版选修3_2

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                         课时分层作业(五) 自感

                                 [基础达标练]
                         (时间:15    分钟 分值:50      分)
    一、选择题(本题共        6 小题,每小题      6 分,共  36 分)
    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.电感是自感系数的简称
    BCD [自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的,与电流大
小、自感电动势大小无关,匝数越多,自感系数越大,有铁芯时,自感系数显著增大,故
A 错误,B、C    正确;同时,自感系数简称为电感,故                D 也正确.]
    2.(多选)下列说法正确的是    (  )
    A.当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电动势
    B.当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
    C.当线圈中电流增大时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
    D.当线圈中电流减小时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
    AC [由法拉第电磁感应定律可知,当线圈中电流不变时,不产生自感电动势,选项
A 正确;当线圈中电流反向时,相当于电流减小,由楞次定律可知,线圈中自感电动势的
方向与线圈中原电流的方向相同,选项                 B 错误;当线圈中电流增大时,自感电动势阻碍电
流增大,自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反,选项                         C 正确;当线圈中电流减小时,
自感电动势阻碍电流的减小,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同,选项
D 错误.]
    3. (多选)如图    1­6­16 所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,
灯泡具有一定的亮度.若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到    (  )


                                    图  1­6­16
    A.灯泡变暗                             B.灯泡变亮
    C.螺线管缩短                            D.螺线管变长
    AD [当软铁棒插入螺线管中时,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,
使总电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流吸引力减小,螺线管变长,故                                 A、D 对.]
    4.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
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线并绕法,如图       1­6­17 所示,其道理是(  )


                                    图  1­6­17
    A.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的自感电动势互相抵消
    B.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的感应电流互相抵消
    C.因电流反向,两股导线中产生的磁通量互相抵消,没有磁通量的变化
    D.以上说法均不对
    C [由于采用了双线绕法,两根平行导线中的电流反向, 它们的磁场相互抵消,不论
导线中的电流如何变化,线圈中的磁通量始终为零,所以消除了自感现象的影响.]

    5.(多选)如图     1­6­18 所示的电路中,灯泡        A1、A2 电阻相同,自感线圈         L 的电阻跟灯

泡相差不大.先接通         S,使电路达到稳定,再断开            S.下列表示通过      A1、A2 的电流随时间变
化的关系图像中正确的是(  ) 
                                                          【导学号:24622035】


                                    图  1­6­18


                          A    B     C    D
    BD [S 接通时,流过线圈的电流发生变化,线圈中会产生自感电动势,阻碍电流的变

化,经过一段时间后,电路达到稳定,自感作用消失,流过灯                          A1 的电流如选项     B 所示;

S 接通且电路稳定时,流过灯           A2 的电流大于流过灯       A1 的电流,方向是从左到右,当            S 断开

时,线圈    L 产生自感电动势,并与灯           A2 组成回路,产生自感电流,使流过灯              A2 的电流反向,
逐渐减小到零,选项         D 正确.]
    6.(多选)如图     1­6­19 为日光灯电路,关于该电路,以下说法中正确的是(  ) 
                                                          【导学号:24622036】


                                    图  1­6­19
    A.启动过程中,启动器断开瞬间镇流器                 L 产生瞬时高压
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    B.日光灯正常发光后,镇流器             L 使灯管两端电压低于电源电压
    C.日光灯正常发光后启动器是导通的
    D.图中的电源可以是交流电源,也可以是直流电源
    AB [日光灯中镇流器的作用是,当启动器断开的瞬间产生瞬时高压,击穿灯管中的稀
薄气体导电,而启动后自感电动势会使灯管两端的电压低于电源电压,故                               A、B 均正确;灯
管导通后,启动器断开,日光灯只能用交流电源供电,故                        C、D  均错误.]
    二、非选择题(14      分)
    7.两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                          1­6­20 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)


                                    图  1­6­20

    【解析】 L2     与 L1 和自感线圈并联,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
                                 [能力提升练]
                         (时间:25    分钟 分值:50      分)
    一、选择题(本题共        4 小题,每小题      6 分,共  24 分)
    1.在生产实际中,有些高压直流电路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,下列方案可行的是(  )


                        A    B      C     D
    D [闭合   S 时,二极管处于反向截止状态,不影响电路正常工作.断开                         S 时,由于自
感现象,线圈跟二极管          D 组成闭合回路,此时二极管处于正向导通,可以避免电弧的产生,
故  D 项正确.]
    2.如图   1­6­21 所示是测定自感系数很大的线圈             L 的直流电阻的电路,L         两端并联一
个电压表,用来测自感线圈的直流电压.在测量完毕后,将电路解体时应先(  )
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                                    图  1­6­21

    A.断开   S1                          B.断开   S2
    C.拆除电流表                            D.拆除电阻     R

    B [当  S1、S2 均闭合时,电压表与线圈           L 并联;当   S2 闭合而   S1 断开时,电压表与线
圈  L 串联.所以在干路断开前后自感线圈               L 中电流方向相同而电压表中电流方向相反.只

要不断开    S2,线圈   L 与电压表就会组成回路,在断开干路时,L                 中产生与原来电流同方向
的自感电流,使电压表指针反向转动而可能损坏电压表.正确答案为                             B.]
    3.(多选)无线电力传输目前取得重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系
统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力.两个感应线圈可以放置在左右相邻或上
下相对的位置,原理示意图如图              1­6­22 所示.下列说法正确的是(  )


                                    图  1­6­22
    A.若  A 线圈中输入电流,B        线圈中就会产生感应电动势
    B.只有   A 线圈中输入变化的电流,B           线圈中才会产生感应电动势
    C.A 中电流越大,B       中感应电动势越大
    D.A 中电流变化越快,B        中感应电动势越大
    BD [根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,B                        线圈才能产生感应电动
势,A   项错误,B    项正确;根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量变化
率,所以    C 项错误,D    项正确.]
    4.如图  1­6­23 所示的是自感现象的实验装置,A             是灯泡,L     是带铁芯的线圈,E        为电
源,S   是开关.下述判断正确的是(  )


                                    图  1­6­23
    A.S 接通的瞬间,L       产生自感电动势,S        接通后和断开瞬间        L 不产生自感电动势
    B.S 断开的瞬间      L 产生自感电动势,S       接通瞬间和接通后        L 不产生自感电动势
    C.S 在接通或断开的瞬间         L 都产生自感电动势,S         接通后   L 不再产生自感电动势
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    D.S 在接通或断开瞬间以及          S 接通后,L    一直产生自感电动势
    C [S 断开和接通瞬间,通过线圈的电流发生变化,产生感应电动势,S                           接通后通过线
圈的电流不再变化,没有感应电动势产生,故                    A、B、D  错误,C   正确.]
    二、非选择题(本题共         2 小题,共    26 分)
    5.(13 分)如图    1­6­24 甲所示为研究自感实验的电路图,并用电流传感器显示出在
t=1×10-3    s 时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈                  L 的电流(如图     1­6­24 乙).已

知电源电动势      E=6 V,内阻不计,灯泡         R1 的阻值为   6 Ω,电阻     R 的阻值为   2 Ω.


                            甲           乙    
                                    图  1­6­24

    (1)线圈的直流电阻       RL 是多少?
    (2)开关断开时,该同学观察到什么现象?
    (3)计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势.

    【解析】 (1)由图像可知          S 闭合稳定时     IL=1.5 A
        E      6

    RL=IL-R=1.5 Ω-2 Ω=2 Ω
                        E   6

    此时小灯泡的电流        I1=R1=6 A=1 A.

    (2)S 断开后,L、R、R1     组成闭合回路
    电流由   1.5 A 逐渐减小,所以灯泡会闪亮一下再熄灭.

    (3)自感电动势     E=IL(R+RL+R1)=15 V.
    【答案】 (1)2 Ω (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗,最后熄灭 (3)15 V
    6.(13 分)如图    1­6­25 所示,电源的电动势为         E=10   V,内阻不计,L      与  R 的电阻值

均为   5 Ω,两灯泡的电阻值均为          RS=10 Ω.


                                    图  1­6­25

    (1)求断开   S 的瞬间,灯泡      L1 两端的电压;
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    (2)定性画出断开      S 前后一段时间内通过         L1 的电流随时间的变化规律.
    【解析】 (1)电路稳定工作时,由于               a、b 两点的电势相等,导线          ab 上无电流通
过.因此通过      L 的电流为
        E   10

    IL=2R=10 A=1 A,
                       E   10

    流过  L1 的电流为    IS=2RS=20 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,所以它的图像如答图所示(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.
    【答案】 (1)10  V (2)见解析
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