人教版物理選修3-2第六節(jié)習題及答案

互感和自感【測控導航】知識點題號及難易度基礎(chǔ)中檔較難1.自感系數(shù)1、22.自感現(xiàn)象的理解6、93.互感現(xiàn)象54.通電自感與斷電自感3、8、10、115.自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止4、7基礎(chǔ)達標1.下列單位關(guān)系不正確的是(B)A.1亨=1歐·秒 B.1亨=1伏·安/秒C.1伏=1韋/秒 D.1伏=1亨·安/秒解析:由E=LΔIΔt得L=E得1亨=1伏安·秒=1歐·秒,故選項A、D關(guān)系正確,選項B關(guān)系不正確;由E=nΔ2.關(guān)于線圈的自感系數(shù),下列說法中正確的是(D)A.線圈的自感系數(shù)越大,自感電動勢一定越大B.線圈中電流等于零時,自感系數(shù)也等于零C.線圈中電流變化越快,自感系數(shù)越大D.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定解析:自感系數(shù)是線圈本身的固有屬性,只決定于線圈大小、形狀、匝數(shù)、有無鐵芯等因素,而與電流變化快慢等外部因素無關(guān).自感電動勢的大小與線圈自感系數(shù)及電流變化率有關(guān),選項A、B、C錯,D對.3.(2012重慶市一中高二檢測)某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導線將它們連接成如圖所示的電路.檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象.雖經(jīng)多次重復,仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮的現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因.你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(C)A.電源的內(nèi)阻較大 B.小燈泡的電阻偏大C.線圈的直流電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)較大解析:斷電自感現(xiàn)象中,小燈泡能否閃亮,要看斷電前通過線圈的電流和通過小燈泡的電流的大小關(guān)系.若通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流,則斷電后,電感線圈L與小燈泡構(gòu)成回路,電感線圈L中的感應(yīng)電動勢阻礙其中的電流變化,使得通過小燈泡的感應(yīng)電流大于原來電源給小燈泡提供的電流,使得小燈泡出現(xiàn)閃亮的現(xiàn)象.所以最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是斷電前通過線圈的電流沒有明顯大于通過小燈泡的電流,即線圈的直流電阻偏大,故選項C正確.明確燈泡能否在斷電自感中閃亮的條件是分析本實驗現(xiàn)象的關(guān)鍵.4.在制作精密電阻時,為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采取了雙線繞法,如圖所示,其道理是(C)A.當電路中的電流變化時,兩股導線中產(chǎn)生的自感電動勢互相抵消B.當電路中的電流變化時,兩股導線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C.當電路中的電流變化時,兩股導線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消D.以上說法均不對解析:由于采用了雙線繞法,兩根平行導線中的電流反向,它們產(chǎn)生的磁通量相互抵消.不論導線中的電流如何變化,線圈中的磁通量始終為零,所以消除了自感現(xiàn)象的影響,故選項C正確.5.(2012黃岡高二檢測)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當PQ在外力的作用下運動時,MN在安培力的作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是(BC)A.向右加速運動 B.向左加速運動C.向右減速運動 D.向左減速運動解析:當PQ向右運動時,用右手定則可判定PQ中感應(yīng)電流的方向是由Q→P,由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的;若PQ向右加速運動,則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律可以判斷流過MN的感應(yīng)電流是從N→M的,用左手定則可判定MN受到向左的安培力,將向左運動,可見選項A不正確;若PQ向右減速運動,流過MN的感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流所受的安培力的方向均將反向,MN向右運動,所以選項C正確;同理可判斷選項B正確,選項D錯誤.6.(2012濰坊高二檢測)如圖所示,A、B是兩個完全相同的燈泡,L是自感系數(shù)較大的線圈,其直流電阻忽略不計.當開關(guān)S閉合時,下列說法正確的是(B)A.A比B先亮,然后A熄滅B.B比A先亮,然后A逐漸變亮C.A、B一齊亮,然后A熄滅D.A、B一齊亮,然后A逐漸變亮,B的亮度不變解析:當開關(guān)S閉合時,燈B立即變亮,由于L的自感作用,燈A逐漸變亮,穩(wěn)定后,由于L的直流電阻為零,所以A燈比B燈更亮,選項B正確.7.(2012黃岡高二檢測)如圖所示為測定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路,L的兩端并聯(lián)一個電壓表,用來測量自感線圈的直流電壓.在測量完畢后,將電路拆解時應(yīng)(B)A.先斷開S1 B.先斷開S2C.先拆除電流表 D.先拆除電壓表解析:若先斷開S1或先拆除電流表,線圈與電壓表組成閉合電路,這時,流過電壓表的電流與原來方向相反,電壓表的指針將反向偏轉(zhuǎn),容易損壞電壓表.按操作要求,應(yīng)先斷開開關(guān)S2,再斷開開關(guān)S1,然后拆除器材.故選項B正確.一定要注意線圈的自感現(xiàn)象,即使沒有了電源,它也可能會讓閉合回路中產(chǎn)生電流.因此在拆電路時一定要注意電路拆解的先后順序.8.(2012汕頭二中高二檢測)在如圖所示的(甲)、(乙)電路中,電阻R和自感線圈L的電阻值都很小.接通開關(guān)S,使電路達到穩(wěn)定,則(AD)A.在電路(甲)中,斷開開關(guān)S,燈泡A將漸漸變暗B.在電路(甲)中,斷開開關(guān)S,燈泡A將先變得更亮,然后漸漸變暗C.在電路(乙)中,斷開開關(guān)S,燈泡A將漸漸變暗D.在電路(乙)中,斷開開關(guān)S,燈泡A將先變得更亮,然后漸漸變暗解析:在電路(甲)中,設(shè)通過線圈L的電流為IL1,通過A及R的電流為IA1和IR1.同理,設(shè)電路(乙)中通過L、A、R的電流分別為當斷開開關(guān)S時,線圈L相當于電源,產(chǎn)生了自感電動勢,在L、R、A回路中產(chǎn)生自感電流.在電路(甲)中,自感電流從IL1逐漸減小,通過燈泡A的電流也從IL1逐漸減小,燈泡A逐漸變暗;在電路(乙)中,自感電流從IL2逐漸減小,燈泡A的電流也從斷電時,自感線圈相當于電源,其電流逐漸減小,不會發(fā)生突變.素能提升9.(2012衡水省中學高二檢測)如圖(甲)所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電感線圈L的電阻不計,電阻R的阻值大于燈泡D的阻值,在t=0時刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時間后,在t=t1時刻斷開S,圖(乙)中表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中,正確的是(B)解析:閉合開關(guān)S,電感線圈L產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加,外電路電阻等于燈泡D的阻值,當電感線圈L中的電流逐漸穩(wěn)定時,L產(chǎn)生的自感電動勢為零,外電路電阻等于電阻R與燈泡D的并聯(lián)阻值,A、B兩點間電壓UAB大于零且變小;斷開S,電感線圈L產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流減小,通過燈泡D的電流方向與原電流方向相反,且逐漸減小,故正確答案為B.(1)自感現(xiàn)象中,要理解“阻礙”不是阻止,開關(guān)閉合后,電流的增加是必然的,開關(guān)斷開后,電流的減小也是必然的;(2)電路中電流穩(wěn)定后,電路中自感現(xiàn)象消失.10.(2012銀川一中高二檢測)如圖(甲)所示為研究自感實驗電路圖,并用電流傳感器顯示出在t=1×10-3s時斷開開關(guān)前后一段時間內(nèi)各時刻通過線圈L的電流(如圖(乙)).已知電源電動勢E=6V,內(nèi)阻不計,燈泡R1的阻值為6Ω,電阻R的阻值為2Ω.(1)線圈的直流電阻RL=Ω;

(2)開關(guān)斷開時,該同學觀察到的現(xiàn)象是,并計算開關(guān)斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動勢是V.

解析:(1)由題圖可知,開關(guān)S閉合電路穩(wěn)定時流過線圈L的電流I0=1.5A,由歐姆定律得I0=ER解得RL=EI0-R=2.0此時小燈泡的電流I1=ER1=66(2)斷開開關(guān)后,線圈L、電阻R和電燈R1構(gòu)成一閉合回路,電流由1.5A逐漸減小,所以小燈泡會閃亮一下再熄滅.開關(guān)斷開瞬間自感電動勢為E=IL(R+RL+R1)=15V.答案:(1)2.0(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗,最后熄滅1511.如圖所示的電路中,已知E=20V,R1=20Ω,R2=10Ω,L是純電感線圈,電源內(nèi)阻不計,則當S閉合電路穩(wěn)定時,a、b間的電壓為多少?在斷開S的瞬間,a、b間的電壓為多少?解析:S閉合電路穩(wěn)定時,L相當于無阻導線,電阻R1和R2并聯(lián).設(shè)流過R1和R2的電流分別為I1和I2,則I1=ER1=2020A=1A,I2=ER