高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.5 自感现象与日光灯精练

【基础】第5节自感现象与日光灯-1同步练习

一．填空题

1．如图所示，灯A．B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略.则S闭合的瞬间，观察到的现象是_____(填“A．B同时发光”“A先亮”“B先亮”），稳定后再断开S的瞬间，A_____，B____(填“立即熄灭”“闪亮一下再熄灭”“逐渐熄灭”）

2．如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：K闭合瞬间，______________________________，______________________________。

3．如图所示，线圈的直流电阻为10Ω，R=20Ω，线圈的自感系数较大，电源的电动势为6V，内阻不计。则在闭合S瞬间，通过L的电流为______A，通过R的电流为______A；S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间，通过R的电流为______A。

4．如图所示的电路中，当开关S闭合时，小灯泡A1　   　（填“逐渐”或“立刻”）亮；然后当开关断开时，小灯泡中的电流方向是　    　（选填“向左”或“向右”）．

5．在下图所示的电路中，若线圈L的电阻与灯泡A的电阻相等，则开关S断开前后，通过线圈L的电流随时间变化的图像是图中的________，通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的________。若远小于，则开关S断开前后，通过线圈L的电流随时间变化的图像是图中的________，通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的_________。

A． B． C． D．

6．如图所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将　  　（选填“逐渐”或“立刻”）变亮．当开关断开时，小灯泡将　  　（选填“逐渐”或“立刻”）熄灭．

7．李辉同学想用如所示电路测量某电感线圈的直流电阻（估计约2Ω），电源电压．电流表电压表量程都合适，电压表内阻远大于2Ω，电流表外接没问题，滑动变阻器阻值也合适。但在进行测量之前，同组的刘伟同学对电路分析后认为测量完成后直接断开开关会有问题，请你也帮李辉分析一下问题所在并给出改进方案。

存问题：___________

改进方案：___________

8．如图是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表（电压表的内阻RV很大），用来测电感线圈的直流电压，在测量完毕后将电路解体时．若先断开S1时，则_______ （填电压表或电流表）能损坏．

9．在学习了自感的知识以后，高二年级的某物理兴趣小组的同学在学校的探究实验室用以下的器材进行了探究：直流电阻可以不计线圈L，规格相同的灯泡和，规格为3V．20欧的滑动变阻器他们按图连接好实验电路图，滑动变阻器的滑片移到移到中间。

当开关S闭合时，他们可以观察到的实验现象是：______（填选项前的字母）；

A．灯比先亮起来，最终比亮

B．比灯先亮起来，最终比亮

C．两灯同时亮

当S断开时，他们观察到的实验现象是______（填选项前的字母）。

A．两灯立即同时熄灭

B．先闪亮一下，然后两灯一起慢慢熄灭

C．先熄灭，A1慢慢熄灭

10．磁场的能量

（1）线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给___________，储存在___________中。

（2）线圈中电流减小时，___________中的能量释放出来转化为电能。

（3）自感电动势有阻碍线圈中___________的性质。

11．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动。如图甲，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，无扰动时，按下列图“乙”或“丙”方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是__________（选填“乙”或“丙”）,此现象属于__________(选填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）。

12．某实验小组利用如图所示的电路，研究“通电自感和断电自感”现象。已知L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通时，观察到的现象为_______，开关S断开时，观察到的现象为_______。

A．灯泡L1比灯泡L2先达到最亮

B．灯泡L2比灯泡L1先达到最亮

C．灯泡L1比灯泡L2先暗

D．灯泡L2比灯泡L1先暗

13．如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源．光电管．放大器．电磁继电器等几部分组成．

（1）示意图中，a端就是电源正极；

（2）光控继电器的原理是:当光照射光电管时，__________________________________

___________________________________________________________________．

14．有一个称为“千人震”的趣味物理小实验如图1，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线．开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位做这个实验的同学手拉手成一串，另一位同学将电池．镇流器．开关用导线将它们首．尾两位同学两个空着的手相连，如图所示，在通或断时就会使连成一串的同学都有触电感觉，该实验原理是　                　；人有触电感觉时开关是通，还是断的瞬间　           　，因为　                             　．

15．演示自感现象的实验电路图如图所示．L是自感线圈，A1．A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻阻值相同．当开关S由断开到合上时，观察到的自感现象是____________，最后达到同样亮．

16．交流电源供电的线路如图所示，闭合开关S，当交变电流的频率升高时，线圈的感抗　    　，通过灯泡的电流　    　．（填“变大”．“变小”或“不变”）

17．如图所示电路，当在a．b两端加上直流电压时，L1正常发光，L2不亮；当a．b两端加上同样电压的交变电流时，L1发光亮度变暗，而L2正常发光．则A．B分别为　电    　和　    　．

18．如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为1.5V的新干电池．几根导线．开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池．镇流器．开关用导线连接起来，并将它们和首．尾两位同学两只空着的手相连，在开关____________（填“闭合”或“断开”）时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是_____________________。

参考答案与试题解析

1．【答案】A．B同时发光    闪亮一下再熄灭    立即熄灭   

【解析】【来源】河南省洛阳市2019-2020学年高二上学期期末物理试题

【详解】

[1]．S闭合瞬间，线圈中电流缓慢增加，故A．B同时发光；
[2][3]．稳定后电灯A被短路，故B灯更亮，A熄灭；稳定后再断开S的瞬间，B灯立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以A灯亮一下再慢慢熄灭；

2．【答案】    ①. 立刻亮而后熄灭    ②. 立刻亮而后更亮

【解析】

【分析】

【详解】[1][2] L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1立刻亮而后熄灭，D2立刻亮而后更亮。

3．【答案】0    0.3    0.6   

【解析】【来源】四川省内江市第六中学2019-2020学年高二（下)期中物理试题

【分析】

【详解】

[1]．在闭合S的瞬间，由于L的自感作用，将阻碍电流的增加，从零增加到最大，所以接通开关的瞬间通过L的电流为零；
[2]．电阻R无自感现象，接通瞬间就达到稳定电流为

[3]．电路中的电流稳定时，流过L的电流

在开关断开的瞬间，由电源提供给电阻R的电流瞬间消失，由于线圈L的自感作用，其电流不能马上消失，从稳定的电流逐渐减小到零，此时通过R的电流是线圈中的自感电流，所以方向与原电流方向相反，开关断开瞬间电流为0.6A。

4．【答案】立刻，向右

【解析】【考点】自感现象和自感系数．

【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合．

【分析】开关闭合后瞬间，A灯立刻亮，由于线圈自感电动势的阻碍，电流逐渐增大，B灯逐渐变亮．正常工作后，A灯．B灯一样亮．开关由闭合到断开瞬间，由于两灯原来电流相等，A．B两灯不会闪亮一下熄灭．根据楞次定律分析流过A灯的电流方向．

【解答】解：开关闭合后瞬间，线圈自感电动势对灯A1没有阻碍作用，灯A1立刻亮．

开关由闭合到断开瞬间，A1灯原来的电流立即减为零，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，使线圈中电流只能逐渐减小．根据楞次定律可知，开关由闭合到断开瞬间，流过线圈的电流方向是电流自右向左，则通过A灯的电流自左向右．

故答案为：立刻，向右

【点评】本题考查对自感现象的理解和分析能力，可以用楞次定律和法拉第电磁感应定律判断．理解．

5．【答案】     A     C     B     D

【解析】

[1] [2] 线圈L的电阻与灯泡A的电阻相等，则开关闭合时，通过两者的电流相等，开关S断开前后，由于线圈的自感，通过灯泡的电流大小相同方向相反，之后电流逐渐减小到0，故通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的C。

通过线圈L的电流方向不会变化，断开开关后，电流由最初值逐渐减小到0，即为图A。

[3] [4] 若远小于，则开关闭合时，通过线圈的电流远大于通过灯泡的电流，开关S断开后瞬间，由于线圈的自感，通过灯泡的电流跟原方向相反，大小与线圈原电流大小相同，即通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的D。

通过线圈L的电流方向不会变化，断开开关后，电流由最初值逐渐减小到0，即为图B。

6．【答案】逐渐；立刻．

【解析】考点：自感现象和自感系数.

分析:当电键K闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断灯泡的亮度变化．

解答:解：当开关闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，线圈产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来．当开关断开时，电路断开，线圈和灯泡不能构成回路，故电流立即为零，故小灯泡立刻熄灭．

故答案为：逐渐；立刻．

点评:自感现象是特殊的电磁感应现象，断开开关S时，电路断开，灯泡中原来的电流突然消失，灯泡立即熄灭．

7．【答案】    ①. 见解析    ②. 见解析

【解析】

【分析】

【详解】[1]若先断开开关，由于线圈的自感作用，线圈与电压表组成回路，原先线圈中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电压表损坏。

[2]在断开关前，先拆去电压表，或者把滑动变阻器的阻值调到最大，让通过线圈的电流变小。

8．【答案】电压表

【解析】考点:自感现象和自感系数．

分析:先进行ABC三项操作都会发生自感现象，在电压表中有强电流流过，发热过多，造成仪器烧坏．

解答:解：若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏．

故答案为：电压表

点评:本题考查了自感线圈的自感作用，在断开电源的瞬间L相当于电源，结合实验安全原则，应先消除自感现象．

9．【答案】    (1). A    (2). B

【解析】

【分析】

【详解】[1]合上开关K接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后由于线圈L的电阻不计，则最终流过A1的电流比较大，A1比较亮；所以A2比A1先亮起来，最终A1比A2亮，故选A；
[2]断开开关K切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2；由于流过A1的电流比较大，所以A2先闪亮一下，然后两灯一起慢慢熄灭，故选B．

10．【答案】     磁场     磁场     磁场     电流变化

【解析】

（1）[1][2]线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。

（2）[3]线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。

（3）[4]自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。

11．【答案】  丙  电磁阻尼

【解析】当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及左右振动时，导致穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，而图乙只能上下振动时，才有磁通量变化，左右振动没有磁通量变化，因此只有图丙穿过板的磁通量变化，故此现象属于电磁阻尼.

12．【答案】     A     D

【解析】 [1]电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡L1的电流较大，故灯泡L1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，因L阻值与R相同，则两个灯泡一样亮，故选A；

[2]电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡L1构成闭合回路放电，故断开时灯泡L2比灯泡L1先暗，故选D；

13．【答案】（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

【解析】考点:自感现象和自感系数．

分析:光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应方程判断光电子最大初动能的变化．

解答:解:电路中要产生电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M．

故答案为:（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

点评:解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道光电子的最大初动能与什么因素有关．

14．【答案】（1）镇流器的自感现象；断开瞬间；只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉．

【解析】【考点】自感现象和自感系数

【分析】只有当闭合电路断开时，导致电路中的电流变化，镇流器出现自感现象，产生瞬间高压，给同学们都有触电感觉．

【解答】解：当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变小，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉．

故答案为：（1）镇流器的自感现象；断开瞬间；只有在电路刚断开时才能产生很高的自感电动势使人产生触电的感觉．

【点评】镇流器中的线圈在电流发生变化时，产生很高的电压，相当于瞬间的电源作用．

15．【答案】A2立即亮，A1逐渐亮（或A2先亮，A1后亮）

【解析】

【分析】

【详解】

[1]．A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过；A1支路的电感线圈L对电流的变化起阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用才会消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮．

16．【答案】变大，变小

【解析】【考点】自感现象和自感系数

【分析】电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比，线圈的自感系数是由线圈本身决定的，由此即可求解．

【解答】解：接入交流电后，因电感线圈对交流电的阻碍作用与交流电的频率成正比，故当交流电频率升高时，电感线圈L的阻碍作用增大，即感抗变大，那么灯泡中的电流将变小，则灯泡亮度变小．

故答案为：变大，变小．

【点评】该题考查线圈的自感系数与感抗，记住电感线圈是通低频阻高频，属于基础题型．

17．【答案】电感线圈，电容器

【解析】【考点】自感现象和自感系数．

【分析】电感器对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍作用．交流电能“通过”电容器，直流电不能通过电容器，根据该特点判断虚线框中的元件．

【解答】解：当a．b端加直流电压时，L1灯发光，L2灯不亮；当加同样电压的交流电源时，L1灯发光但较暗，L2灯发光较亮．知虚线框A中为电感线圈，因为电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电无阻碍作用．虚线框B中是电容，因为电容隔直通交．

故答案为：电感线圈，电容器．

【点评】解决本题的关键知道电感线圈和电容的特点，电感线圈有通直流，阻交流的特点，电容有隔直流，通交流的特点．

18．【答案】  断开，   镇流器的自感现象

【解析】当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小。当断开时，镇流器电流发生变化，由于镇流器的自感现象，产生很高的瞬间电压，通过同学们身体时有触电的感觉。