1、1课时提升作业 五 互感和自感(20 分钟 50 分)一、选择题(本题共 4 小题,每小题 8 分,共 32 分)1.(2018揭阳高二检测)关于线圈中自感电动势的大小的说法中正确的是( )A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大【解析】选 B。自感电动势由自感系数 L 和电流变化快慢共同决定:E=L ,故 A、C、D 错误,B 正确。2.如图所示,A、B 是两盏完全相同的白炽灯,L 是电阻不计的电感线圈,如果断开开关 S1,接通 S2,A、B 两灯都能同
2、样发光。若最初 S1是接通的,S 2是断开的,那么下列所述中不正确的是 ( )A.刚接通 S2,A 灯就立即亮,B 灯延迟一段时间才亮B.刚接通 S2时,线圈 L 中的电流为零C.接通 S2以后,A 灯变亮,B 灯由亮变暗D.接通 S2,电路稳定后再断开 S2时,A 灯立即熄灭,B 灯先亮一下,然后熄灭【解析】选 A。接通 S2,电源就开始给电路供电,电感线圈 L 会发生通电自感现象,使通过线圈的电流由零逐渐增大,但自感现象不会影响到两灯泡的发亮,所以灯泡 A、B 会同时变亮,选项 A 错误,B 正确;待电路稳定后,由于线圈的电阻不计,B 灯相当于与一段导线并联,被短路,所以 B 灯将会熄灭,
3、电源只给 A 灯供电,A 灯将变得更亮,选项 C 正确;在断开 S2时,A 灯与电路断开,将立即熄灭,而 B 灯与电感线圈构成闭合电路,由于线圈的自感现象,B 灯会先亮一下后再熄灭,选项 D 正确。23.如图所示,测定自感系数很大的线圈 L 的直流电阻的电路,L 两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路拆除时应 ( )A.先断开 S2 B.先断开 S1C.先拆除电流表 D.先拆除电阻 R【解析】选 B。只要不断开 S1,线圈 L 与电压表就会组成闭合回路,在断开 S2时,线圈 L 会因此产生感应电流,电流的方向与原来方向相同。这时流过电压表的电流方向与原来电流方向相
4、反,电压表中的指针将反向转动,损坏电压表,所以必须先拆下电压表,即断开 S1。【补偿训练】如图所示,两个电阻均为 R,L 的电阻及电池内阻均可忽略,S 原来断开,电路中电流I0= 。现将 S 闭合,于是电路中产生自感电动势,此自感电动势的作用是( )A.使电路的电流减小,最后由 I0减到零B.有阻碍电流增大的作用,最后电流小于 I 0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流还是增大,最后变为 2I0【解析】选 D。开关闭合时,一个电阻被短路,电路总电阻由 2R 减小到 R,电路中的总电流将由 I0增大到 2I0。如果电路中没有线圈,开关闭合后电流由 I0增大
5、到 2I0的过程所经历的时间很短。当电路中有多匝线圈时,闭合 S 后,在电流增大的过程中,穿过线圈的磁通量在变化(增大),线圈中要发生电磁感应现象,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增大,感应电动势的方向与电路中原来的电流方向相反,电路中的电流由 I0增大到 2I0的过程所花的时间要延长;线圈的匝数越多,绕得越密,过程持续的时间越长,最终电流增大到 2I0。故正确选项为 D。【总结提升】线圈的自感作用在电路中的表现3(1)开关闭合时,线圈自感电动势与电源电动势方向相反,若自感系数足够大,瞬间可以认为断路,随即变缓直至消失。(2)在开关断开时,电感线圈的自感电动势要阻碍原电流的减小,此时电感线圈在电路
6、中相当于一个电源,表现为两个方面:一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致;二是在断电瞬间,自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等,以后电流开始缓慢减小到零,断开开关后,灯泡是否瞬间变得更亮,取决于当初两支路中电流大小的关系。(3)当电路中有电感 L 时,若电路中的电流发生变化,电感 L 的作用总是阻碍电流的变化。当电路稳定时,电感 L 相当于一段导体。若电感 L 中有直流电阻,则相当于电阻;若无直流电阻,则它相当于一根短路导线。4.(2018枣庄高二检测)在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡 A1和 A2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
7、整 R,使 A1和 A2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 A1的电流 i1、流过 A2的电流 i2随时间 t 变化的图象是图中的 ( )【解析】选 B。由题中给出的电路可知,电路由 L 与 A1和 A2与 R 两个支路并联,在 t时刻,A1支路的电流因为有 L 的自感作用,所以 i1由 0 逐渐增大,A 2支路为纯电阻电路,i 2不存在逐渐增大的过程,所以选项 B 正确。二、填空题(18 分)5.如图为某一同学“研究自感现象”的实验电路图,A、B 是相同的两小灯。L 是一个带铁芯的线圈,电阻可忽略。调
8、节 R,电路稳定时两灯都正常发光,则在开关断开时,A 灯将_,B灯将_。(均选填 “立即熄灭” “逐渐熄灭”或“闪亮一下后再熄灭”)。 4【解析】开关 S 闭合电路稳定后,线圈 L 相当于一段导体,A、B 两小灯并联,两灯都正常发光,则在开关断开时,A、B 两小灯与 L 形成一个闭合电路,由于线圈 L 的自感作用,电流逐渐减小,所以,A、B 两灯都将逐渐熄灭。答案:逐渐熄灭 逐渐熄灭【能力挑战区】1.在如图所示的电路中,两个相同的电流表 G1和 G2的零点均在刻度盘中央,当电流从“+”接线柱流入时,指针向左摆;当电流从“-”接线柱流入时,指针向右摆。在电路接通后再断开开关 S 的瞬间,下列说法
9、中正确的是 ( )A.G1指针向右摆,G 2指针向左摆B.G1指针向左摆,G 2指针向右摆C.两表指针都向右摆D.两表指针都向左摆【解析】选 B。当开关 S 闭合时,流经电感线圈 L 的电流方向自左向右。当断开开关 S 的瞬间,通过线圈 L 的电流将变小,根据楞次定律可知,感应电流方向与原电流方向相同,也将是自左向右流,以阻碍原电流减小的变化。这样在由 L、G 2、R 及 G1组成的闭合电路中,感应电流将从 G2的负接线柱流入,因而 G2的指针向右偏;感应电流将从 G1的正接线柱流入,因而G1的指针向左偏。2.(2018廊坊高二检测)如图所示,设电源的电动势 E=10 V,内阻不计,L 与 R
10、 的电阻均为 5 ,两灯泡的电阻均为 Rs=10 。 5(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。21010 1020断开 S 的瞬间,由于线圈要维持 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,且设为正方向,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,所以它的图象如图所示(t 0为断开 S 的时刻)。(注意: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
