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一、单项选择题
1.一个线圈的电流均匀增大,则这个线圈的( )
A.自感系数也将均匀增大
B.自感电动势也将均匀增大
C.磁通量的变化率也将均匀增大
D.自感系数、自感电动势都不变
解析:选D.自感系数是描述线圈本身特征的物理量,不随电流的变化而变化;电流均匀变化,则磁通量的变化率和自感电动势均不变,故选D.
2.(2022·天水一中高二检测)在制作精密电阻时,为了消退使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,接受双线并绕的方法,如图所示.其道理是( )
A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动势相互抵消
B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消
D.以上说法都不对
解析:选C.由于接受双线并绕的方法,当电流通过时,两股导线中的电流方向是相反的,不管电流怎样变化,任何时刻两股导线中的电流总是等大反向的,所产生的磁通量也是等大反向的,故总磁通量等于零,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消退了自感,选项A、B错误,只有C正确.
3.如图所示的电路可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻,线圈两端并联一个电压表,用来测量自感线圈两端的直流电压,在试验完毕后,将电路拆去时应( )
A.先断开开关S1 B.先断开开关S2
C.先拆去电流表 D.先拆去电阻R
解析:选B.当S1、S2闭合稳定时,线圈中的电流由a→b,电压表V右端为“+”极,左端为“-”极,指针正向偏转,先断开S1或先拆去电流表A或先拆去电阻R的瞬间,线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源,其a端相当于电源的负极,b端相当于电源的正极,此时电压表V上加了一个反向电压,使指针反偏,若反偏电压过大,会烧坏电压表V,故应先断开S2,故选B项.
4.如图所示电路中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为零点在表盘中心的相同的电流表.当开关S闭合时,电流表G1指针偏向右方,那么当开关S断开时,将毁灭的现象是( )
A.G1和G2指针都马上回到零点
B.G1指针马上回到零点,而G2指针缓慢地回到零点
C.G1指针缓慢回到零点,而G2指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点
D.G1指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2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.依据题意,电流自右向左时,指针向右偏.那么,电流自左向右时,指针应向左偏.当开关S断开瞬间,G1中电流马上消逝,而L由于自感作用,电流不能马上消逝,电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中连续维持一个短临时间,即G2中的电流按原方向自右向左渐渐减为零,而G1中的电流和原方向相反,变为自左向右,和G2中的电流同时减为零;也就是G1指针先马上偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点,故选D.
5.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽然多次重复,仍未见老师演示时毁灭的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出缘由.你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的缘由是( )
A.电源的内阻较大
B.小灯泡电阻偏大
C.线圈电阻偏大
D.线圈的自感系数较大
解析:选C.闭合开关S,电路稳定小灯泡正常发光时,假如电感线圈L的电阻比小灯泡A的电阻大,则电感线圈L中的电流IL比小灯泡A中的电流IA小,当开关S断开时,则由于自感现象,电感线圈L和小灯泡A构成回路使电感线圈L和小灯泡A中的电流从IL开头减小,因此不行能看到小灯泡闪亮的现象,C正确.
☆6.在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2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L1和L2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L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )
解析:选B.闭合开关S后,调整R,使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样,电流为I,说明RL=R.若t′时刻再闭合S,流过电感线圈L和灯泡L1的电流快速增大,使电感线圈L产生自感电动势,阻碍了流过L1的电流i1增大,直至达到电流为I,故A错误,B正确;而对于t′时刻再闭合S,流过灯泡L2的电流i2马上达到电流I,故C、D错误.故选B.
二、多项选择题
7.如图所示电路中,A、B是相同的两小灯泡.L是一个带铁芯的线圈,电阻可不计,调整R,电路稳定时两灯泡都正常发光,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先到达正常发光状态
C.断开S时,A、B两灯都不会马上熄灭,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BC.闭合S时,由于L的自感作用,A灯渐渐变亮,B灯马上变亮,稳定时两灯一样亮,故A错B对;断开S时,由于L的自感作用,A、B两灯都不会马上熄灭,通过A灯的电流方向不变,但通过B灯的电流反向,故C对;又通过A灯的电流不会比原来的大,故A灯不会闪亮一下再熄灭,故D错.
8.如图所示电路中,自感系数较大的线圈L的直流电阻不计,下列操作中能使电容器C的B板带正电的是( )
A.S闭合的瞬间
B.S断开的瞬间
C.S闭合电路稳定后
D.S闭合、向左移动滑动变阻器触头
解析:选AD.S闭合,电路稳定时,线圈两端没有电势差,电容器两板不带电,C错误;S闭合瞬间,或稳定后向左移动滑动变阻器触头时,电流增大,线圈产生自感电动势方向与电流方向相反,使B板带正电,A、D项正确;S断开的瞬间,电流减小,线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同,使A板带正电,B项错误.
9.如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有确定的长度,灯泡具有确定的亮度.若将一软铁棒从螺线管左边快速插入螺线管内,则将看到( )
A.灯泡变暗 B.灯泡变亮
C.螺线管缩短 D.螺线管变长
解析:选AD.当软铁棒插入螺线管中时,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,使总电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流吸引力减小,螺线管变长.
10.
如图所示,灯LA、LB完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽视.则( )
A.S闭合的瞬间,LA、LB同时发光,接着LA变暗,LB变亮,最终LA熄灭
B.S闭合的瞬间,LA不亮,LB马上亮
C.S闭合的瞬间,LA、LB都不马上亮
D.稳定后再断开S的瞬间,LB熄灭,LA闪亮一下再熄灭
解析:选AD.S接通的瞬间,L所在支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增加.由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流格外小,即干路中的电流几乎全部流过LA,所以LA、LB会同时亮.又由于L中电流渐渐稳定,感应电动势渐渐消逝,LA渐渐变暗,线圈的电阻可忽视,对LA起到“短路”作用,因此LA最终熄灭.这个过程电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流学问可知,LB会比以前更亮.稳定后S断开瞬间,由于线圈有电流通过,L与LA组成回路,LA要闪亮一下再熄灭,LB马上熄灭.故选AD.
三、非选择题
11.(2022·湖北黄冈中学高二检测)如图甲所示为争辩自感试验的电路图,并用电流传感器显示出在t=1×10-3 s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=6 V,内阻不计,灯泡A的阻值为6 Ω,电阻R的阻值为2 Ω.
(1)线圈的直流电阻RL=________Ω.
(2)开关断开时,该同学观看到的现象是________________________________________________________________________
________________,并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是______V.
解析:(1)由图象可知S闭合稳定时IL=1.5 A.
RL=-R= Ω-2 Ω=2 Ω
此时小灯泡电流I1== A=1 A.
(2)S断开后,L、R、A组成临时回路,电流由1.5 A渐渐减小,所以灯会闪亮一下再熄灭,自感电动势
E=IL(R+RL+R灯)=15 V.
答案:(1)2
(2)灯泡闪亮一下后渐渐变暗,最终熄灭 15
12.一个线圈的电流在0.001 s内有0.02 A的变化,产生50 V的自感电动势,求线圈的自感系数.假如这个电路中的电流的变化率变为40 A/s,自感电动势为多大?
解析:由E=L,得
L== H=2.5 H.
E′=L=2.5×40 V=100 V.
答案:2.5 H 100 V
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