【物理】2020届一轮复习人教版自感现象及其应用课时作业
2020届一轮复习人教版 自感现象及其应用 课时作业
一、选择题
考点一 自感现象的分析
1.如图1是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到( )
图1
A．灯泡立即熄灭 B．灯泡逐渐熄灭
C．灯泡有明显的闪亮现象 D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象
答案 C
解析 S闭合，电路稳定时，由于RL≪R，那么IL≫IR，S断开的瞬间，流过线圈的电流IL要减小，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，而灯泡与线圈形成闭合回路，流过线圈的电流IL通过灯泡，由于IL≫IR，因此灯泡开始有明显的闪亮现象，C正确，A、B错误．若RL≫R，则IL≪IR，这样灯泡不会有明显的闪亮现象，D错误．
2.如图2所示的电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻与R相同．在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的顺序是( )
图2
A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭
B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭
C．接通时A1先达最亮，断开时A2后灭
D．接通时A2先达最亮，断开时A2后灭
答案 A
解析 当开关S接通时，A1和A2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始时电流几乎全部从A1通过，而该电流又将同时分路通过A2和R，所以A1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，A1和A2达到一样亮；当开关S断开时，A2立即熄灭，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流，所以A1后灭．
3．(多选)(2018·宿迁市高二上学期期末)如图3所示，A、B是两个完全相同的小灯泡，L是电阻不计、自感系数很大的线圈．下列说法正确的有( )
图3
A．闭合S1，再闭合S2，A灯将变暗
B．闭合S1，再闭合S2，B灯将变暗直至熄灭
C．闭合S1、S2稳定后，再断开S1，A灯将立即熄灭
D．闭合S1、S2稳定后，再断开S1，B灯先亮一下然后变暗直至熄灭
答案 BCD
4．(2018·如东中学高二阶段性测试)如图4所示，电源电动势为E，其内阻不可忽略，L1、L2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C，合上开关S，电路稳定后( )
图4
A．电容器的带电荷量为CE
B．灯泡L1、L2的亮度相同
C．在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向右
D．在断开S的瞬间，灯泡L2立即熄灭
答案 C
解析 合上开关S，电路稳定后，L1短路，L1灯不亮，L2灯发光，B错；由于电源有内阻，电容器两端电压U
IA，则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长．可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足IL>IA的条件，这是线圈电阻偏大造成的．故C正确．
考点二 自感现象中的图象问题
9．(多选)如图9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( )
图9
答案 AD
10．(多选)(2018·峨山一中月考)图10(a)是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.图(b)是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象．关于这些图象，下列说法正确的是( )
图10
A．图(b)中甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
B．图(b)中乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
C．图(b)中丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
D．图(b)中丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
答案 BC
11.如图11所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的直流电阻不计，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时刻断开开关S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化关系的图象中，正确的是( )
图11
答案 B
解析 在t＝0时刻闭合开关S，由于自感线圈L产生自感电动势，阻碍电流通过，电源输出电流较小，路端电压较高，经过一段时间电路稳定后，电源输出电流较大，路端电压较低．在t＝t1时刻断开开关S，自感线圈L产生自感电动势，与灯泡构成闭合回路，灯泡D中有反向电流通过，所以表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中正确的是选项B.
考点三 日光灯的工作原理
12．如图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是( )
答案 A
解析 根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可．当动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右两端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管气体电离，选项D错误．只有选项A满足发光条件．
13．(多选)关于日光灯的下列说法正确的是( )
A．启动器触片接通时，镇流器产生瞬时高压
B．工作时，镇流器降压、限流，保证日光灯管正常发光
C．工作时，镇流器使日光灯管的电压稳定在220V
D．正常工作和不工作时，双金属片的状态相同
答案 BD
解析 启动器接通后再断开时，镇流器产生瞬时高压，而不是接通时产生瞬时高压，故A错误；日光灯正常工作时，因交变电流通过镇流器产生自感电动势，起降压限流作用，故B正确；保证日光灯管正常工作，此时有电流通过镇流器，灯管两端电压小于220V，故C错误；启动器在启动时，相当于自动开关的作用，启动后双金属片恢复原状，故D正确．
二、非选择题
14．如图12甲所示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＝6.0Ω，定值电阻R＝2.0Ω，A、B间的电压U＝6.0V．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，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．
图12
(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＝1.6×10－3s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
答案 (1)2.0Ω (2)电灯中的电流方向自右向左
(3)3.0V
解析 (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＝1.5A，
由欧姆定律得I0＝，
解得RL＝－R＝2.0Ω.
(2)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＝1.6×10－3s时刻线圈L中的电流I＝0.3A，此时线圈L相当于电源，由闭合电路欧姆定律得
E＝I(RL＋R＋R1)＝0.3×(2.0＋2.0＋6.0) V＝3.0V.
