物理选修3-2自我小测：第2章第3节自感现象的应用 含解

自我小测
夯基达标
1.如下图所示，多匝线圈L的电阻和电源的内阻都很小，可忽略不计.电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时电键S断开，此时电路中电流大小为I0，现将电键S闭合，线圈L中有自感电动势产生.以下说法中正确的是( )
A.由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零
B.由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终等于I0
C.由于自感电动势有阻碍电流增大的作用，电路中电流最终要比2I0小
D.自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I0
2.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如下图所示，其道理是( )
A.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消
C.当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消
D.当电路中电流变化时，电流的变化量互相抵消
3.如下图所示为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压.在测量完毕后，将电路拆解时应( )
A.先断开S1
B.先断开S2
C.先拆除电流表
D.先拆除电压表
4.在如下图所示的日光灯工作原理电路图中：
(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是(填“接通的”或“断开的”).
(2)开关刚合上时，220 V电压加在上，使泡发出辉光.
(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压220 V(填“大于”“等于”或“小于”).
(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片(填“接通”或“断开”).镇流器起着作用，保证日光灯正常工作.
(5)启动器中的电容器能使，没有电容器，启动器也能工作.
5.如下图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管时，则将看到( )
A.灯泡变暗
B.灯泡变亮
C.螺线管缩短
D.螺线管伸长
能力提升
6.(2008山东临沂高二检测)如下图所示电路中，A、B、C是三只同样的灯泡，线圈L的自感系数很大，其电阻远小于灯泡的电阻，下列判断正确的是( )
A.闭合S时，A、C同时先亮，且始终一样亮，B后亮，但最后三灯一样亮
B.闭合S时，A、C同时先亮，且A和C一样亮，B上电流先由
b流向a，后由a流向b
C.断开S时，C先熄灭，A和B后熄灭，A上电流由a流向b
7.对日光灯电路，以下说法正确的是( )
①日光灯的启动器是装在专用插座上的，当日光灯正常发光后，取下启动器，不会影响灯管发光②如果启动器丢失，作为应急措施，可用一段带有绝缘外皮的导线启动日光灯③日光灯正常发光后，灯管两端电压为220 V ④镇流器在日光灯启动后，不断产生瞬时高压维持灯管发光
A.只有①②正确
B.只有③④正确
C.①②③④都正确
D.只有②③④正确
8.某同学为了研究日光灯镇流器的限流作用，在日光灯正常发光后，将一只额定电压为100 V 的灯泡并联在镇流器两端.当断开镇流器时，日光灯仍能正常发光，关闭电源后，重新开启日光灯时，只见灯泡闪烁，日光灯不亮.请你分析一下产生这些现象的原因.
9.如下图所示，小灯泡电阻R1＝12 Ω，线圈L的直流电阻为4 Ω，电源电动势E＝4 V，电源内阻r＝1 Ω，当电路开关S闭合且稳定时小灯泡两端电压为U1，断开S的瞬间，小灯泡两端电压为U2，试求：
(1)U1∶U2;
(2)说明开关S断开时灯泡的亮度怎样变化(假设灯泡未被烧坏)？
10.如下图所示，灯泡电阻大小为6 Ω.线圈的直流电阻为2 Ω，电源电动势为4 V，内阻忽略不计.试计算在S断开时刻线圈L的自感电动势大小.
拓展探究
11.如下图所示的是一种触电保安器，变压器A 处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，然后接到用电器上，B 处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J 切断电源，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由.
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？
参考答案
1解析：自感电动势只是阻碍电流的增大，起延迟的作用.最终电流要增加，电路电流022
/I R E I ==. 答案：D
2答案：C
3解析：若先断开S 1或先拆除电流表，线圈与电压表组成闭合电路， 这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向转动，容易损坏电压表.按操作要求，应先断开开关S 2，再断开开关S 1，然后拆除器材.
答案：B
4解析：日光灯按原理图接好电路后，当开关闭合，电源把电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而发出辉光.辉光产生的热量使U 形动触片膨胀伸长，跟静片接触而把电路接通，
于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U 形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中断的瞬间，由于镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，其方向与原来电压方向相同，于是日光灯管成为电流的通路开始发光.日光灯使用的是交变电流，电流的大小和方向都在不断地变化，在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势.它总是阻碍电流变化，这时镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作.启动器中的电容器能使静、动触片脱离瞬间避免产生电火花而烧坏启动器，没有电容器，启动器也能工作.
答案：(1)断开的 (2)启动器 氖 (3)大于 (4)断开降压、限流 (5)启动避免产生电火花 5答案：AD
6解析：开关S 闭合时，由于L 的自感作用，阻碍L 和B 所在支路的电流增大，所以开始时电流几乎全部通过A ，再流向C ，故A 和C 同时先亮，由于流过L 和B 所在支路的电流很小，故A 、C 开始一样亮；通过L 和B 支路的电流方向是由a 到b ，开关S 闭合后，电路达到稳定状态，由于R L ＜＜R 灯，故A 的电阻与L 和B 所在支路的电阻基本相等，即I a ＝I b ＝2
1I c ，故A 、B 亮度一样，C 最亮，B 上电流方向仍为由a 到b.开关断开时，C 立即熄灭；由于通过L 的电流减小，产生自感电动势与原电流方向相同，这时L 相当于电源，闭合回路中电流方向由a →L →B →b →A ，A 中电流方向是由b 流向a ，b 点电势比a 点高；由于流经A 、B 的电流始终大小相等，故A 、B 始终一样亮，但电流在衰减，故A 、B 最终将同时熄灭，综上分析可知D 项正确.
答案：D
7答案：A
8解答：当日光灯正常发光时，灯管两端的电压在100～120 V ，镇流器上分担了100 V 左右的电压.所以，当灯管正常发光时，将一只额定电压为100 V 的灯泡并联在镇流器两端，当断开镇流器时，灯泡与灯管串联，所以两者均正常发光.接着关闭电源、重新启动时，由于没有镇流器，不能为灯管提供瞬时高压，所以日光灯管不亮，而启动器不间断地闭合、断开……所以只见灯泡闪烁.
9解析：(1)S 闭合稳定后，
4
1241211+⨯=++=L L R R R R R 外Ω＝3 Ω.
由闭合电路欧姆定律1
34+=+=r R E I 外A ＝1 A. 小灯泡两端电压U 1＝I ·R 外＝1×3 V ＝3 V .
断开S 的瞬间，L 、R 组成闭合回路
4
31===L L R R U I I A. U 2＝I R ·R 1＝
43×12 V ＝9 V . 所以3
19321==U U . (2)开关S 断开的瞬时，由于加在小灯泡两端的电压(或通过小灯泡的电流)突然变大，所以，小灯泡会闪亮一下逐渐熄灭.
答案：(1)1∶3 (2)闪亮一下逐渐熄灭.
10解析：根据直流电路知识，不难计算出稳定时通过灯泡A 的电流为0.5 A ，通过线圈L 的电流为1.5 A.断开S 瞬间，通过灯泡A 的0.5 A 电流立即消失，由于“自感要阻碍通过线圈的原电流变化”.流经L 的1.5 A 电流将由1.5 A 逐渐减少，所以断开S 时刻的自感电动势大小 E ＝I 2(R L ＋R a )＝12 V .
答案：12 V
11解答：(1)不能.
因为A 处线圈是采用的双绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A 中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B 中磁通量不发生改变，故不能推动J 切断电源.
(2)不能.理由同(1).
(3)能.因为有电流通过人体而流入地下，使A 中电流发生改变，
B 中磁通量发生改变，B 中产生感应电流，从而推动J 切断电源.。