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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=LIt,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两灯都能同样发光。若最初S1是接通的,S2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,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。3.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S2B.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=E2R。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 I0C.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(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,A2支路为纯电阻电路,i2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”)。【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,下列说法中正确的是()A.G1指针向右摆,G2指针向左摆B.G1指针向左摆,G2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、G2、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的电阻均为5 ,两灯泡的电阻均为Rs=10 。 (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=E2R=1010 A=1 A。流过L1的电流为Is=E2Rs=1020 A=0.5 A。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(t0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
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