2020学年高中物理 第四章 电磁感应 课后提升作业五 互感和自感
课后提升作业 五 互感和自感
(40分钟 50分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.(2020·邯郸高二检测)如图所示,L为一个带铁芯的线圈,R是纯电阻,两支路的直流电阻相等,那么在接通和断开开关瞬间,两表的读数I1和I2的大小关系分别是 ( )
A.I1
I2 B.I1>I2,I1,则灯LA熄灭之前要闪亮一下;如果IL≤,则灯LA是逐渐熄灭而不闪亮一下。至于IL和的大小关系,由和RL的大小关系决定:若>RL,则I2,则灯A会闪亮一下,即当线圈的直流电阻RLI2,则灯泡会出现闪亮一下的情况。
3.(多选)(2020·晋中高二检测)如图所示的电路为演示自感现象的实验电路,若闭合开关S,电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡L2的电流为I2
,小灯泡L2处于正常发光状态,则下列说法中正确的是 ( )
A.S闭合瞬间,L2灯缓慢变亮,L1灯立即变亮
B.S闭合瞬间,通过线圈L的电流由零逐渐增大到I1
C.S断开瞬间,小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反
D.S断开瞬间,小灯泡L2中的电流由I1逐渐减为零,方向不变
【解析】选B、C。S闭合后,电源的电压立即加到两灯泡两端,故两灯泡将立刻发光,故A错误;S闭合瞬间,通过线圈L的电流由零逐渐增大到I1,故B正确;开关S断开后,线圈与L2构成回路,由于自感的存在,电流将从I1开始减小为0,方向与I2方向相反,故C正确,D错误。
【补偿训练】
(多选)如图所示电路中,A、B是两个相同的灯泡,L是一个带铁芯的线圈,电阻可不计。调节R,电路稳定时两灯都正常发光,则在开关合上和断开时 ( )
A.两灯同时点亮、同时熄灭
B.合上S时,B比A先达到正常发光状态
C.断开S时,A、B两灯都不会立即熄灭,通过A灯的电流方向与原电流方向相同,而B灯的电流反向
D.断开S时,A灯会突然闪亮一下后再熄灭
【解析】选B、C。在开关合上和断开时,两灯同时熄灭,但不同时点亮,在合上时,通过线圈的电流在增大,导致线圈出现自感电动势,从而阻碍灯泡A的电流增大,则B比A先达到正常发光状态,故A错误,B正确;断开开关S的瞬间,由自感的特性可知:L和A组成的回路中的电流会维持不变,通过A灯的电流的方向不变,而B灯的电流方向与原电流方向相反,故C正确;断开开关S的瞬间,因灯泡相同,则电流相等,所以两灯会慢慢熄灭,都不会闪亮一下,故D错。
4.(多选)如图所示的电路中,灯泡LA、LB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。对于电流随时间变化的图象,下列正确的是 ( )
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)确定元件中的电流随时间的变化关系。
(2)明确由自感电动势引起的感应电流方向与原电流的方向关系。
【解析】选B、D。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,自感作用消失,电路达到稳定,流过灯泡LA的电流如选项B所示;S接通且电路稳定时,流过灯泡LB的电流大于流过灯泡LA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,并与灯泡LB组成回路,产生自感电流,使流过灯泡LB的电流反向,并突然减小,从断开前流过线圈的电流大小开始逐渐减小到零,选项D正确。
5.如图所示电路中,L为电阻很小的线圈,和为零点在表盘中央的相同的电流表。当开关S闭合时,电流表指针偏向右方,那么当开关S断开时,将出现的现象是 ( )
A.和指针都立即回到零点
B.指针立即回到零点,而指针缓慢地回到零点
C.指针缓慢回到零点,而指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点
D.指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而指针缓慢地回到零点
【解析】选D。电流表指针的偏转方向与电流的流向有关。根据题意,电流自右向左时,指针向右偏。那么,电流自左向右时,指针向左偏。当开关S断开瞬间,L由于自感作用,电流不能立即消失,电流沿L→→的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一个短时间,即中的电流按原方向自右向左逐渐减为零,而中的电流先和原方向相反,变为自左向右,然后和中的电流同时减为零,也就是指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而指针缓慢地回到零点,故D项正确。
6.(2020·盐城高二检测)如图所示,电路中A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大,电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时,A、B灯泡的发光情况是 ( )
A.S刚闭合后,A亮一下又逐渐变暗直至熄灭,B逐渐变亮
B.S刚闭合后,B亮一下又逐渐变暗直至熄灭,A逐渐变亮
C.S闭合足够长时间后,A和B都一样亮
D.S闭合足够长时间后再断开,B立即熄灭,而A逐渐熄灭
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1))电感器对电流的变化有阻碍作用。
(2)电容器在电路中电流变化时,会发生充电和放电现象,可理解为有电流通过了电容器。
【解析】选A。S刚闭合后,电容器C要通过A充电,并且充电电流越来越小,故A亮一下又逐渐变暗,最后A被L短路,所以A最后会熄灭。而L对电流变化有阻碍作用,所以通过B的电流逐渐增大,故B逐渐变亮,故A正确,B错误;S闭合足够长时间后,C中无电流,相当于断路,L相当于短路,所以B很亮,而A不亮,故C错误;S闭合足够长时间后再断开,电容器要对B放电,故B要逐渐熄灭,故D错误。
二、非选择题(14分。需写出规范的解题步骤)
7.如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示出在t=1×10-3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙)。已知电源电动势E=6V,内阻不计,灯泡R1的阻值为6Ω,电阻R的阻值为2Ω。
(1)线圈的直流电阻RL=________Ω。
(2)开关断开时,该同学观察到的现象是
__________,并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________V。
【解析】由图象可知S闭合稳定时IL=1.5A
RL=-R=Ω-2Ω=2Ω
此时小灯泡中的电流I1==A=1 A
S断开后,L、R、R1组成闭合回路,电流由1.5A逐渐减小,所以灯会闪亮一下再熄灭,自感电动势
E′=IL(R+RL+R1)=15V。
答案:(1)2
(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗,最后熄灭 15
