2020-2021人教物理3-2課時4.6互感和自感含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年人教物理選修3-2課時分層作業(yè)：4.6互感和自感含解析課時分層作業(yè)（五）互感和自感（時間：40分鐘分值：100分)一、選擇題（本題共6小題，每小題6分)1．如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不能忽略，電阻R的阻值和L的自感系數(shù)都很大，A、B為兩個完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時,下列說法正確的是（）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一起亮，然后A熄滅D．A、B一起亮，然后B熄滅B[閉合開關(guān)的一瞬間，由于線圈中自感電動勢的阻礙，B燈先亮,A燈后亮，然后A中電流逐漸增大，A燈逐漸變亮．B正確．］2．如圖甲、乙所示，電感線圈L的電阻很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光，下列說法正確的是()A．在電路甲中，斷開S,A將立即熄滅B．在電路甲中，斷開S，A將先變得更亮，然后逐漸變暗C．在電路乙中，斷開S，A將逐漸變暗D．在電路乙中，斷開S,A將先變得更亮，然后漸漸變暗D［題圖甲中，燈泡A與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關(guān)S時，線圈L中的自感電動勢的作用使得支路中的電流瞬間不變，然后漸漸變小，A、B錯誤；題圖乙中,燈泡A所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小（因為電感線圈的電阻很小)，斷開開關(guān)S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流變小,此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當(dāng)于一個電源給燈泡A供電．因此反向流過A的電流瞬間要變大，然后逐漸變小，所以燈泡要先更亮一下，然后漸漸變暗，C錯誤，D正確．］3．如圖所示的電路，可用來測定自感系數(shù)較大的線圈的直流電阻，線圈兩端并聯(lián)一個電壓表，用來測量自感線圈兩端的直流電壓,在實驗完畢后，將電路拆開時應(yīng)(）A．先斷開開關(guān)S1 B．先斷開開關(guān)S2C．先拆去電流表 D．先拆去電阻RB[該電路實際上就是伏安法測電感線圈的直流電阻的電路，在實驗完畢后，由于線圈的自感作用，若電路拆去的先后順序不對，可能會燒壞電表．當(dāng)S1、S2閉合，電路穩(wěn)定時,線圈中的電流方向是a→b，電壓表右端為“＋”，左端為“－”，指針正向偏轉(zhuǎn)，若先斷開S1或先拆電流表或先拆去電阻R瞬間，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢相當(dāng)于瞬間電源，其a端相當(dāng)于電源的負(fù)極，b端相當(dāng)于電源的正極，此時電壓表兩端被加了一個反向電壓，指針反偏．由“自感系數(shù)較大的線圈”知其反偏電壓很大，會燒壞電壓表．先斷開S2，由于電壓表內(nèi)阻很大,電路中總電阻變化很小，電流幾乎不變,不會損壞其他器件，故應(yīng)先斷開S2.]4．如圖所示，閉合電路中的螺線管可自由伸縮，螺線管有一定的長度,燈泡具有一定的亮度．若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，則將看到（）A．燈泡變暗 B．燈泡變亮C．螺線管縮短 D．螺線管長度不變A[當(dāng)軟鐵棒插入螺線管中時，穿過螺線管的磁通量增加，故產(chǎn)生反向的自感電動勢，使總電流減小，燈泡變暗,每匝線圈間同向電流吸引力減小,螺線管變長．］5．在如圖所示的電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零刻度在表盤中央的兩個相同的電流表．當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表G1、G2的指針都偏向右方,那么當(dāng)斷開開關(guān)S時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．G1和G2的指針都立即回到零點B．G1的指針立即回到零點，而G2的指針緩慢地回到零點C．G1的指針緩慢地回到零點，而G2的指針先立即偏向左方,然后緩慢地回到零點D．G2的指針緩慢地回到零點，而G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點D［根據(jù)題意,電流方向自右向左時，電流表指針向右偏．那么,電流方向自左向右時,電流表指針應(yīng)向左偏．當(dāng)開關(guān)S斷開的瞬間，G1中原電流立即消失，而對于G2所在支路，由于線圈L的自感作用，電流不會立即消失，自感電流沿L、G2、G1的方向在由它們組成的閉合回路中繼續(xù)維持一段時間，即G2中的電流按原方向自右向左逐漸減小為零，此時G1中的電流和原電流方向相反,變?yōu)樽宰笙蛴遥遗cG2中的電流同時緩慢減小為零，故選項D正確．］6．某同學(xué)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(dǎo)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(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因．你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是（）A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大C［在斷電自感現(xiàn)象中,斷電時線圈與小燈泡構(gòu)成回路,線圈中儲存的磁場能轉(zhuǎn)化為電能，線圈相當(dāng)于電源，自感電動勢E自＝Leq\f(ΔI,Δt），與原電源無關(guān)，選項A錯誤；如果小燈泡電阻偏大，則通過線圈的電流較大，斷電時可能看到顯著的延時熄滅現(xiàn)象和小燈泡閃亮現(xiàn)象,選項B錯誤；如果線圈電阻偏大，則通過線圈的電流較小,斷電時只能看到不顯著的延時熄滅現(xiàn)象，且小燈泡不會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，選項C正確；如果線圈的自感系數(shù)較大，則自感電動勢較大，可能看到顯著的延時熄滅現(xiàn)象和小燈泡閃亮現(xiàn)象，選項D錯誤．］二、非選擇題（14分)7．如圖所示,電源的電動勢E＝15V，內(nèi)阻忽略不計，R1＝5Ω,R2＝15Ω,電感線圈的電阻不計，求當(dāng)開關(guān)S接通的瞬間、S接通達(dá)到穩(wěn)定時及S斷開的瞬間流過R1的電流．［解析］開關(guān)接通瞬間，L所在的支路處于斷路狀態(tài)，流過R1的電流為0.穩(wěn)定時，L相當(dāng)于無阻導(dǎo)線I1＝eq\f（E,R1)＝3AS斷開瞬間，R1中的電流仍為I1＝3A.[答案］見解析一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)如圖所示，電池的電動勢為E,內(nèi)阻不計，線圈自感系數(shù)較大，直流電阻不計．當(dāng)開關(guān)S閉合后，下列說法正確的是（)A．a(chǎn)、b間電壓逐漸增加，最后等于EB．b、c間電壓逐漸增加,最后等于EC．a(chǎn)、c間電壓逐漸增加，最后等于ED．電路中電流逐漸增加，最后等于eq\f（E，R）BD[由于線圈自感系數(shù)較大,當(dāng)開關(guān)閉合瞬間,a、b間近似斷路，所以a、b間電壓很大，隨著電流的增加，a、b間電壓減小，b、c間電壓增大，最后穩(wěn)定后，a、b間電壓為零，b、c間電壓等于E,電流大小為I＝eq\f（E,R)，選項B、D正確，A、C錯誤．]2．（多選)某線圈通有如圖所示的電流，則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有（）A．第1s末 B．第2s末C．第3s末 D．第4s末BD[在自感現(xiàn)象中，當(dāng)原電流減小時自感電動勢與原電流的方向相同，當(dāng)原電流增加時自感電動勢與原電流方向相反．在題圖象中0～1s時間內(nèi)原電流正方向減小，所以自感電動勢的方向是正方向，在1～2s時間內(nèi)原電流負(fù)方向增加，所以自感電動勢與其方向相反,即還是正方向；同理分析2～3s、3~4s時間內(nèi)自感電動勢的方向，可得B、D正確．］3．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（）A．當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動勢互相抵消B．當(dāng)電路中的電流變化時,兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C．當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消D．以上說法均不對C［由于采用了雙線繞法，兩根平行導(dǎo)線中的電流反向，它們產(chǎn)生的磁通量相互抵消．不論導(dǎo)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．］4．(多選)如圖是用電流傳感器（相當(dāng)于電流表，其內(nèi)阻可以忽略不計）研究自感現(xiàn)象的實驗電路,圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R.下圖是某同學(xué)畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖象．關(guān)于這些圖象，下列說法正確的是（）A．圖甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B．圖乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C．圖丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D．圖丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時間變化的情況BC［開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,電源與傳感器2組成的回路立即有電流，而線圈這一支路，由于線圈阻礙電流的增加,通過線圈的電流要慢慢增加，所以干路電流（通過傳感器1的電流）也要慢慢增加，故A錯誤,B正確；開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器1的電流立即消失，而電感這一支路，由于電感阻礙電流的減小，該電流又通過傳感器2,只是電流的方向與以前相反，且通過傳感器2的電流逐漸減小,故C正確，D錯誤．］5．如圖所示的電路中，三個燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1＜R2＜R3,電感L的直流電阻可忽略，D為理想二極管．開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時,下列判斷正確的是()A．L1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗B．L1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗C．L2立即熄滅，L1、L3均逐漸變暗D．L1、L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗B［開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時，L中產(chǎn)生方向向右的自感電動勢，L1逐漸變暗,L2立即熄滅（理想二極管單向?qū)щ姡?，L3先變亮后逐漸變暗(L3中原電流小于L1中電流)，選項B正確．]6．（多選)在如圖所示的電路中，A、B是兩個完全相同的燈泡,L是一個理想電感線圈，當(dāng)開關(guān)閉合與斷開時，A、B的亮度情況是（）A．S閉合時,A立即亮，然后逐漸熄滅B．S閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅C．S閉合足夠長時間后，B發(fā)光，而A不發(fā)光D．S閉合足夠長時間后，B不發(fā)光，而A逐漸熄滅AC［S閉合時,燈泡A與線圈并聯(lián),然后再與燈泡B串聯(lián)，由于L是一個理想電感線圈，所以在閉合瞬間線圈所在支路類似斷路，電流從電阻流向A再流向B最后回到電源負(fù)極,故A、B立即亮，當(dāng)電路穩(wěn)定后，線圈中的自感現(xiàn)象消失,電阻為零，燈泡A被短路，故A燈逐漸熄滅，B燈變得更亮,A、C正確．］二、非選擇題(14分)7．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(如圖乙所示)．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。求：甲乙（1）線圈的直流電阻RL；（2)開關(guān)斷開時，該同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是什么？并計算開關(guān)斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動勢是多少？［解析]（1）由題圖象可知S閉合穩(wěn)定時IL＝1.5ARL＝eq\f(E,IL）－R＝eq\f(6，1.5)Ω－2Ω＝2Ω.（2）S閉合