【物理】2020届一轮复习人教版自感现象及其应用学案

【物理】2020届一轮复习人教版自感现象及其应用学案

‎2020届一轮复习人教版 自感现象及其应用 学案 ‎ [学科素养与目标要求]　‎ 物理观念：1.了解自感现象和自感电动势.2.了解并知道自感系数的决定因素．‎ 科学探究：1.通过观察通电自感和断电自感时灯泡亮度的变化，认识自感现象.2.通过实验对比观察，认识自感系数的决定因素．‎ 科学思维：了解日光灯的工作原理．利用自感知识分析镇流器的工作机制．‎ 一、自感现象 ‎1．定义：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．‎ ‎2．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势．‎ ‎3．通电自感和断电自感 电路 现象 自感电动势的作用 通电自感 接通电源的瞬间，灯泡L2立刻正常发光，灯泡L1较慢地亮起来 阻碍电流的增加 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡L1逐渐变暗，灯泡L2立刻熄灭．有时灯泡L1会先闪亮一下，然后逐渐熄灭 阻碍电流的减小 ‎4.自感系数 ‎(1)自感电动势的大小：自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，还跟线圈本身的特性有关．‎ ‎(2)自感系数 ‎①定义：描述通电线圈自身特性的物理量．线圈的自感系数简称自感或电感，单位：亨利，符号：H.‎ ‎②决定线圈自感系数大小的因素：线圈的长短、形状、匝数以及是否有铁芯等．‎ 二、日光灯 ‎1．主要组成：灯管、镇流器和启动器．‎ ‎2．灯管 ‎(1)工作原理：管中气体导电时发出紫外线，荧光粉受其照射时发出可见光．可见光的颜色由荧光粉的种类决定．‎ ‎(2)气体导电的特点：灯管两端的电压达到一定值时，气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却低得多．‎ ‎3．镇流器的作用：日光灯启动时，提供瞬时高压；日光灯启动后，降压限流．‎ ‎4．启动器 ‎(1)启动器的作用：自动开关．‎ ‎(2)启动器内电容器的作用：减小动、静触片断开时产生的火花，避免烧坏触点．‎ ‎1．判断下列说法的正误．‎ ‎(1)自感现象中，感应电流方向一定和原电流方向相反．(　×　)‎ ‎(2)线圈中的自感系数越大，产生的自感电动势越大．(　×　)‎ ‎(3)对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大．(　√　)‎ ‎(4)日光灯使用的是稳恒电流．(　×　)‎ ‎(5)日光灯正常发光后，启动器就不起什么作用了．(　√　)‎ ‎(6)镇流器只起升压作用．(　×　)‎ ‎2．如图1所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯________变亮，B灯________变亮．当S断开时，A灯________熄灭，B灯________熄灭．(选填“立即”或“缓慢”)‎ 图1‎ 答案　缓慢　立即　缓慢　缓慢 一、对自感现象的理解 ‎1．自感电动势的理解 ‎(1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．‎ ‎(2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同．‎ ‎(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，起到延迟电流变化的作用．‎ ‎2．对电感线圈阻碍作用的理解 ‎(1)当线圈中电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍原电流的增大．‎ ‎(2)当线圈中电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同，阻碍原电流的减小．‎ ‎(3)自感电动势总是阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化．‎ 例1　如图2所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 (　　)‎ 图2‎ A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭 答案　D 解析?由于灯泡LA、R1与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，在S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB立刻变亮，LA慢慢变亮，A、B错误．由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，在S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从IA开始减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．‎ 电感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现：‎ ‎(1)通电瞬间电感线圈处相当于断路．‎ ‎(2)在电流增大过程中，电感线圈中的电流从0逐渐增大到稳定值．‎ ‎(3)电流稳定时电感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线．‎ ‎(4)断电时，电感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)．‎ 例2　(多选)如图3所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 (　　)‎ 图3‎ A．开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡 B．开关S闭合后，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闭合瞬间，灯泡中有从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 答案　BD 解析?开关S闭合瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；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，B 正确；在开关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，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬时电流，C错误，D正确．‎ 断电自感中灯泡会不会闪亮的判断：断开开关瞬间通过灯泡的电流大于断开前通过灯泡的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡电流小于等于断开前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是直接变暗．‎ 二、自感现象中的图象问题 例3　如图4所示的电路中，开关S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是‎2A，流过灯泡的电流是‎1A，现将开关S突然断开，开关S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　　)‎ 图4‎ 答案　D 解析　开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为‎1A．开关S断开瞬间，电感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的自感电动势，使线圈中的电流从原来的‎2A逐渐减小，方向不变，且与灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从‎2A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．‎ 提示　要注意断电前后，无线圈的支路电流方向是否变化．‎ 三、日光灯的工作原理 ‎1.合开关后，启动器动触片与静触片接触，使灯丝和镇流器线圈中有电流流过，使灯丝预热．‎ ‎2．电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开．‎ ‎3．在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管中的气体开始放电，于是日光灯成为电流的通路开始发光．‎ ‎4．日光灯开始发光后，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流的变化，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作．‎ 例4　如图5所示为日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ 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．S1、S2、S3接通，日光灯就能正常发光 D．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光 答案　D 解析　S1接通，S2、S3断开时，电源电压220V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，A错误；S1、S2接通，S3断开时，灯管发生短路，灯管两端电压为零，日光灯不能发光，B错误；只有当S1、S2接通，灯丝被预热，再断开S2，镇流器产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使管内气体电离，日光灯正常发光，C错误，D正确.‎ ‎1．(对自感电动势的理解)关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是(　　)‎ 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 答案　B 解析　电感一定时，电流变化越快，越大，由E＝L知，自感电动势越大，A错，B对；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C错；当通过线圈的电流最大时，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错．‎ ‎2．(对自感系数的理解)(2019·汕头市高三模拟)关于线圈的自感系数，下列说法正确的是(　　)‎ A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 答案　D 解析　线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数和有无铁芯等自身特性有关，与线圈中有无电流、电流的变化快慢等无关，B、C错误，D正确；自感电动势除与线圈的自感系数有关外，还与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，A错误．‎ ‎3．(对自感现象的理解)(多选)如图6所示电路，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则(　　)‎ 图6‎ A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮 B．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮 C．S断开瞬间，LA闪亮一下才熄灭，LB立即熄灭 D．S断开瞬间，LA、LB立即熄灭 答案　BC ‎4．(自感现象的图象问题)在如图7所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下列图象中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(　　)‎ 图7‎ 答案　C 解析　当闭合开关时，因为线圈与D1串联，所以流过D1的电流I1会慢慢增大，流过D2的电流I2为稳定值，且电路稳定时I2

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