自感現(xiàn)象的應(yīng)用優(yōu)化訓(xùn)練題(帶答案和解釋)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
1.關(guān)于線圈的自感系數(shù),下列說法中正確的是(  )
A.線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)越大,線圈的自感系數(shù)一定越大
B.線圈中的電流變化越快,自感系數(shù)就越大
C.線圈中的電流不發(fā)生變化,自感系數(shù)一定為零
D.線圈的自感系數(shù)與線圈自身的因素以及有無鐵芯有關(guān)
解析:選D.線圈的自感系數(shù)與線圈的形狀、橫截面積、長短、匝數(shù)、有無鐵芯等因素有關(guān).故選項(xiàng)D正確.
2.關(guān)于感應(yīng)圈下列說法不正確的是(  )
A.感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象來獲得高電壓的裝置
B.在工程中,感應(yīng)圈可作為大功率高壓電源使用
C.煤氣灶電子點(diǎn)火裝置,是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生高電壓電火花來完成的
D.感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括繞在鐵芯上的兩個(gè)絕緣線圈及繼電器等
解析:選B.感應(yīng)圈是利用自感現(xiàn)象利用低壓直流電源來獲得高電壓的裝置,A正確不選.受直流電源提供電功率的限制,感應(yīng)圈不能作為大功率高壓電源使用,B不正確,所以選B.感應(yīng)圈的主要構(gòu)造包括兩個(gè)絕緣線圈和繼電器等,D正確不選.煤氣灶電子點(diǎn)火裝置是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生的高電壓火花來完成的,C正確不選.
3. 如圖2-2-9所示,L為自感系數(shù)較大的線圈,電路穩(wěn)定后小燈泡正常發(fā)光,當(dāng)斷開電路的瞬間會(huì)有(  )
圖2-2-9
A.燈泡立刻熄滅
B.燈泡慢慢熄滅
C.閃亮一下后再慢慢熄滅
D.閃亮一下后突然熄滅
解析:選A.當(dāng)電路斷開時(shí),由于通過線圈的電流從有到零,線圈將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),但由于線圈與燈泡不能構(gòu)成閉合回路,因此燈泡立刻熄滅.
4.如圖2-2-10所示的四個(gè)日光燈的接線圖中,S1為啟動(dòng)器,S2為電鍵,L為鎮(zhèn)流器,能使日光燈正常發(fā)光的是(  )
圖2-2-10
A.①③ B.②④
C.①② D.②③
解析:選A.日光燈工作時(shí),電流通過鎮(zhèn)流器、燈絲,電源和啟動(dòng)器形成回路,使啟動(dòng)器發(fā)出輝光,相當(dāng)于啟動(dòng)器短路接通,同時(shí)電流加熱燈絲,燈絲發(fā)射電子,鎮(zhèn)流器起控制加熱電流的作用;之后啟動(dòng)器斷開瞬間,鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì),出現(xiàn)一個(gè)高電壓加在燈管兩端,燈管中的氣體導(dǎo)電、發(fā)光,此時(shí)啟動(dòng)器已無作用.所以啟動(dòng)器可用手動(dòng)的開關(guān)來代替(實(shí)際操作時(shí),當(dāng)啟動(dòng)器丟失或損壞時(shí),可手持帶絕緣皮的導(dǎo)線短接啟動(dòng)器然后再斷開),所以A項(xiàng)正確;④中,當(dāng)啟動(dòng)器兩金屬片斷開時(shí),鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓不能加在燈管上,故④錯(cuò);②中,當(dāng)動(dòng)、靜觸片分開后,燈管和電源分開,故②錯(cuò).
5. (2010年高考北京卷)在如圖2-2-11所示的電路中,兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R.閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過兩個(gè)燈泡的電流均為I.然后,斷開S.若t′時(shí)刻再閉合S,則在t′前后的一小段時(shí)間內(nèi),正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時(shí)間t的變化的圖象是(  )
圖2-2-11
圖2-2-12
解析:選B.閉合開關(guān)S后,調(diào)整R,使兩個(gè)燈泡L1、L2發(fā)光的亮度一樣,電流為I,說明RL=R.若t′時(shí)刻再閉合S,流過電感線圈L和燈泡L1的電流迅速增大,使電感線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙了流過L1的電流i1增大,直至到達(dá)電流為I,故A錯(cuò)誤,B正確;而對(duì)于t′時(shí)刻再閉合S,流過燈泡L2的電流i2立即達(dá)到電流為I,故C、D錯(cuò)誤.
一、單項(xiàng)
1.關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)的下列說法中正確的是(  )
A.線圈中電流變化越大,線圈自感系數(shù)越大
B.對(duì)于某一線圈,自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化量
C.一個(gè)線圈的電流均勻增大,這個(gè)線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)都不變
D.自感電動(dòng)勢(shì)總與原電流方向相反
解析:選C.線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素(如長度、面積、匝數(shù)等)決定.E自∝ΔIΔt,而不是E自∝ΔI,C對(duì),A、B錯(cuò).線圈中電流減小時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同,電流增大時(shí),電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反,D錯(cuò).
2.下列不屬于自感現(xiàn)象的是(  )
A.電焊機(jī)
B.拔下家用電器的電源插頭看到電火花
C.大型電動(dòng)機(jī)斷開開關(guān)產(chǎn)生電弧火花
D.用高頻交流電焊接自行車零件
解析:選D.電焊時(shí)電流小引起的自感現(xiàn)象產(chǎn)生電弧火花,使金屬熔化,冷卻后就融為一體了,故選項(xiàng)A屬于自感現(xiàn)象;把電路中開關(guān)斷開,就會(huì)在電路中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),使開關(guān)的閘刀與固定夾片之間的空氣電離,產(chǎn)生電火花,故選項(xiàng)B、C屬于自感現(xiàn)象.高頻交流電焊接自行車零件是渦流的典型應(yīng)用,D不屬于自感現(xiàn)象.
3.人類生活中對(duì)能源的可持續(xù)利用可以通過節(jié)能方式體現(xiàn),日光燈是最常用的節(jié)能照明工具,它的主要構(gòu)成有燈管、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器等.啟動(dòng)器的構(gòu)造如圖2-2-13所示,為了便于日光燈工作,常在啟動(dòng)器兩端并上一個(gè)電容器C.現(xiàn)有一盞日光燈總是出現(xiàn)燈管兩端亮而中間不亮,經(jīng)檢查,燈管是好的,電源電壓正常,鎮(zhèn)流器無故障,其原因可能是(  )
圖2-2-13
A.啟動(dòng)器兩端A、B與啟動(dòng)器座接觸不良
B.電容器C斷路
C.電容器C擊穿而短路
D.鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大
解析:選C.題目說鎮(zhèn)流器無故障,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.日光燈管兩端亮而中間不亮,說明燈管兩端的燈絲處于通電狀態(tài),即啟動(dòng)器接通,但不能自動(dòng)斷開,說明電容器C短路了,選項(xiàng)C正確.
圖2-2-14
4.如圖2-2-14所示,L是一個(gè)純電感線圈,R為一個(gè)燈泡,下列說法中正確的是 (  )
A.開關(guān)S閉合瞬間和斷開瞬間,燈泡中都有從a到b的電流通過
B.開關(guān)S閉合瞬間,燈泡中有從a到b的電流通過,斷開瞬間則為從b到a
C.開關(guān)S閉合瞬間,燈泡中有從a到b的電流通過,斷開瞬間則沒有電流通過
D.開關(guān)S閉合或斷開瞬間,燈泡中都沒有電流通過
解析:選B.在開關(guān)S閉合瞬間,燈泡中立即有從a到b的恒定電流通過,此時(shí)由于自感現(xiàn)象,通過線圈的電流是逐漸增加的.開關(guān)S斷開瞬間,線圈中原來向右的電流突然減小,由于自感現(xiàn)象的存在,線圈將產(chǎn)生阻礙這一變化的自感電動(dòng)勢(shì)(在線圈中自左向右),因此在線圈L和燈泡R形成的新的閉合回路中,有電流從燈泡的b端流向a端,所以正確選項(xiàng)為B.
5. 如圖2-2-15所示是測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路,L兩端并聯(lián)一只電壓表,用來測(cè)量自感線圈的直流電壓,在測(cè)量完畢后,將電路解體時(shí)應(yīng)(  )
圖2-2-15
A.先斷開S1
B.先斷開S2
C.先拆除電流表
D.先拆除電阻R
解析:選B.L自感系數(shù)很大,當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)若S1斷開,則由于自感現(xiàn)象,L中可能產(chǎn)生很高的瞬時(shí)電壓而燒壞電壓表,故應(yīng)先斷開開關(guān)S2,后斷開開關(guān)S1,在開關(guān)S2、S1均斷開后拆除電表和電阻時(shí),先拆除哪個(gè)都可以,故B選項(xiàng)正確.
6.如圖2-2-16所示,L是電阻不計(jì)的自感線圈,C是電容器,E為電源,在開關(guān)S閉合和斷開時(shí),關(guān)于電容器的帶電情況,下列說法正確的是 (  )
圖2-2-16
A.S閉合瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電
B.S保持閉合,A板帶正電,B板帶負(fù)電
C.S斷開瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電
D.由于線圈L的電阻不計(jì),電容器被短路,上述三種情況下電容器均不帶電
解析:選A.當(dāng)S閉合瞬間,L內(nèi)電流增大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的方向是由下指向上,使電容器充電,A板帶正電,B板帶負(fù)電,A項(xiàng)正確;當(dāng)S保持閉合時(shí),L的電阻為零,電容器兩極板被短路,不帶電,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)S斷開瞬間,L內(nèi)的電流減小,自感電動(dòng)勢(shì)的方向由上指向下,在L、C組成的回路中給電容器充電,使B板帶正電,A板帶負(fù)電,C項(xiàng)錯(cuò)誤.
7.如圖2-2-17所示是日光燈電路圖,若按圖示的電路連接,關(guān)于日光燈發(fā)光的情況,下列敘述中正確的是 (  )
圖2-2-17
A.S1接通,S2、S3斷開,日光燈就能正常發(fā)光
B.S1、S2接通,S3斷開,日光燈就能正常發(fā)光
C.S3斷開,接通S1、S2后,再斷開S2,日光燈就能正常發(fā)光
D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后,再接通S3,日光燈仍能正常發(fā)光解析:選C.當(dāng)S1接通,S2、S3斷開時(shí),電源電壓220 V直接加在燈管兩端,達(dá)不到燈管啟動(dòng)的高壓值,日光燈不能發(fā)光,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.
當(dāng)S1、S2接通,S3斷開時(shí),燈管兩端被短路,電壓為零,日光燈不能發(fā)光,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.
當(dāng)日光燈正常發(fā)光后,再接通S3,則鎮(zhèn)流器被短路,燈管兩端電壓過高,會(huì)損壞燈管,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
只有當(dāng)S1、S2接通,再斷開S2,鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì),和原電壓一起加在燈管兩端,使燈管內(nèi)氣體電離,日光燈正常發(fā)光,選項(xiàng)C正確.
8.如圖2-2-18所示,a、b、c為三個(gè)相同的燈泡,額定電壓稍大于電源的電動(dòng)勢(shì),電源內(nèi)阻可以忽略.L是一個(gè)本身電阻可忽略的電感線圈.開關(guān)S閉合.現(xiàn)突然斷開,已知在這一過程中燈泡都不會(huì)燒壞,則下列關(guān)于c燈的說法中正確的是(  )
圖2-2-18
A.亮度保持不變
B.將閃亮一下,而后逐漸熄滅
C.將閃亮一下,而后逐漸恢復(fù)原來的亮度
D.將變暗一下,而后逐漸恢復(fù)原來的亮度
解析:選C.S斷開前,L把a(bǔ)燈短路,加在c燈兩端電壓為電源電壓,流過c燈電流是流過L電流的一半.當(dāng)S斷開的瞬時(shí),L上的電流要減小,L上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,所以開始時(shí),通過c的電流是原來的2倍,比原來亮得多,隨后電流逐漸減小,達(dá)到穩(wěn)定后,c兩端的電壓又等于電源電壓,所以亮度跟原來的一樣,C正確.
9. 如圖2-2-19所示,多匝線圈L的電阻和電源內(nèi)阻都很小,可忽略不計(jì),電路中兩個(gè)電阻器的電阻均為R,開始時(shí)開關(guān)S斷開,此時(shí)電路中電流為I0,現(xiàn)將開關(guān)S閉合,線圈L中有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,以下說法中正確的是(  )
圖2-2-19
A.由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用,電路中電流最終由I0減小到零
B.由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用,電路中電流最終會(huì)小于I0
C.由于自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流的作用,電路中電流將保持I0不變
D.自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙電流增大的作用,但電路中電流最終還是增大到2I0
解析:選D.開關(guān)S閉合時(shí),通過線圈L的電流發(fā)生變化,在線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì).自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的效果是阻礙電流的變化,使電路中電流變化延緩,使電路中的電流不能突變,它不可能阻止電流的變化,也不可能使電流不變化,自感電動(dòng)勢(shì)本身就是以電流變化為存在基礎(chǔ)的.
本題中,由于線圈L的存在,在S閉合后,電路中的電流不會(huì)在瞬間由I0變大到2I0,但隨著S閉合后電路中電流變化率的減小,線圈L中自感電動(dòng)勢(shì)減小,并最終減小到零,電路中電流最終會(huì)增大到2I0.故選項(xiàng)D正確.
10. (2010年高考江蘇卷)如圖2-2-20所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻值.在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中,正確的是(  )
圖2-2-20
圖2-2-21
解析:選B.開關(guān)閉合時(shí),由于線圈的自感阻礙作用,可看做電阻,線圈電阻逐漸減小,并聯(lián)電路電阻逐漸減小,路端電壓UAB逐漸減;開關(guān)閉合后再斷開時(shí),線圈的感應(yīng)電流與原電流方向相同,形成回路,燈泡中的電流方向與原來相反,并逐漸減小到零,路端電壓UAB逐漸減小到零,UAB為負(fù)值.A圖象開關(guān)閉合時(shí),UAB增大,不符合題意,錯(cuò)誤;B圖象電壓UAB的變化規(guī)律符合題意,正確;C圖象的電壓UAB先增大后減小,且方向不變,錯(cuò)誤;D圖象在兩過程中電壓UAB始終為正,不正確.
二、非
11.在圖2-2-22所示電路中,L為一自感線圈,如果開關(guān)S斷開,電流從最大值減小到零的時(shí)間為0.05 s,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為180 V,可使氖管發(fā)光;如果電流在0.03 s內(nèi)減小到零,則氖管兩端可得到多大電壓?
圖2-2-22
解析:由線圈自感電動(dòng)勢(shì)的大小公式E=LΔIΔt得:
E1=LΔIt1,E2=LΔIt2
解方程組得:E2=t1t2E1=0.050.03×180 V=300 V.
答案:300 V
12.如圖2-2-23所示,設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E=10 V,內(nèi)阻不計(jì),L與R的電阻均為5 Ω,兩燈泡的電阻為Rs=10 Ω.
圖2-2-23
(1)求斷開S的瞬間,燈泡L1兩端的電壓;
(2)畫出斷開S前后一段時(shí)間L1內(nèi)電流隨時(shí)間的變化規(guī)律.
解析:(1)電路穩(wěn)定工作時(shí),由于a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,導(dǎo)線ab上無電流流過.因此通過L的電流為
IL=E2R=1010 A=1 A.
流過L1的電流為I=E2Rs=1020 A=0.5 A.
斷開S的瞬間,由于線圈想要維持IL不變,而與L1組成閉合回路,因此通過L1的瞬時(shí)電流為1 A.所以此時(shí)L1兩端的電壓為U=IL?Rs=10 V.
(2)斷開S前,流過L1的電流為0.5 A不變.而斷開S的瞬間,通過L1的電流突變?yōu)? A,且方向也發(fā)生變化,然后漸漸減小到零,圖象如圖所示(t0為斷開S的時(shí)刻).
注:從t0開始,電流持續(xù)的時(shí)間實(shí)際上一般是很短的.


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