高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应4 互感和自感课后作业题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应4 互感和自感课后作业题,共9页。
单选题
1. 如图所示,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,电阻R2的阻值约等于R1的两倍,则 ( )
A. 闭合开关S时,L A、L B同时达到最亮,且L B更亮一些
B. 闭合开关S时,L A、L B均慢慢亮起来,且L A更亮一些
C. 断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B闪亮后才慢慢熄灭
D. 断开开关S时,L A慢慢熄灭,L B马上熄灭
2. 下列关于自感和互感的应用说法正确的是( )
A. 图A手机无线充电技术中,只要线圈A中输入电流,线圈B中就会产生感应电动势
B. 公路上的测速装置如图B,在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈,线圈与检测抓拍装置相连,当汽车从线圈上方匀速通过时,线圈中不会产生感应电流
C. 如图C所示是一种延时继电器的示意图,开始时开关S闭合,断开开关S,弹簧K立刻将衔铁D拉起
D. 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,如图D所示,其道理是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
3. 如图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯A的电阻,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( )
A. 在电路甲中,断开S后,A将立即熄灭
B. 在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后逐渐变暗
C. 在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗
D. 在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后逐渐变暗
4. 在如图所示电路中,线圈L的自感系数很大,其电阻可忽略,A、B是完全相同的灯泡,则当开关S闭合时 ( )
A. A比B先亮,然后A熄灭B. B比A先亮,然后A逐渐变亮
C. A、B一起亮,然后A熄灭D. A、B一起亮,然后B熄灭
5. 如图所示,A和B是两个完全相同的灯泡,C和D都是理想二极管,两二极管的正向电阻为零,反向电阻无穷大,L是带铁芯的线圈,其自感系数很大,直流电阻忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 开关S闭合,A先亮B. 开关S闭合,A、B同时亮
C. 开关S断开,A、B同时亮D. 开关S断开,A闪亮一下,然后逐渐熄灭
6. 如图所示,L为电阻很小的电感线圈,G1和G2为内阻不计且零点在表盘中央的电流计。当开关S处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右方。那么,当开关S断开时,将出现下面哪种现象 ( )
A. G1和G2的指针都立即回到零点
B. G1的指针立即回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点
C. G1的指针缓慢地回到零点,而G2的指针立即偏向左方,然后缓慢地回到零点
D. G1的指针立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点
7. 在如图所示的电路中,L1、L2为两个完全相同的灯泡,L为电感线圈,在S闭合状态下,L1、L2都能正常发光。现突然断开S,则 ( )
A. L1、L2会闪亮一下再熄灭B. L1会闪亮一下再熄灭,L2突然熄灭
C. L1、L2同时熄灭D. L2先熄灭,L1后熄灭
8. 如图所示L为自感线圈,和是两个完全相同的灯泡;闭合开关S,灯立即变亮,另一个相同灯逐渐变亮,最终比亮。则( )
A. 滑动变阻器R接入电路的电阻阻值大于自感线圈L的直流电阻阻值
B. 滑动变阻器R接入电路的电阻阻值等于自感线圈L的直流电阻阻值
C. 断开S,灯闪亮后逐渐熄灭,且电流方向与闭合S时一样
D. 断开S,灯遂渐熄灭,且电流方向与闭合S时相反
9. A和L是日光灯的灯管和镇流器,如果按图所示的电路连接,下列关于日光灯发光情况的叙述中,正确的是( )
A. 只把S1接通,S2、S3不接通,日光灯就能正常发光
B. 把S1和S2接通后,S3不接通,日光灯就能正常发光
C. S3不接通,接通S1和S2后再断开S2,日光灯就能正常发光
D. 当日光灯正常发光后,再接通S3,日光灯仍能正常发光
10. 如图所示的电路中,L1、L2和L3是三只完全相同的灯泡,两只电阻的阻值都为R,线圈L的自感系数很大,它的直流电阻也等于R,则下列说法中正确的是 ( )
A. 闭合S后,灯L2先亮,灯L1和L3后亮,最后三灯泡一样亮
B. 闭合S后,通过灯L1的电流方向向右,通过灯L2的电流方向向左,灯L3中无电流
C. 断开S后,灯L2和灯L1立即熄灭,灯L3逐渐变亮后熄灭
D. S断开前、后,通过L1的电流始终向右
11. 演示自感现象的电路如图所示,L为电感线圈。闭合开关S,电路稳定时,两只完全相同的灯泡A1、A2亮度相同,下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S时,A1、A2同时变亮
B. 若断开开关,通过A2的电流从左向右
C. L的直流电阻与R的阻值相同
D. 若断开开关,A1逐渐变暗,A2闪亮一下再逐渐变暗
12. 关于下列四张图片的说法正确的是( )
A. 甲图为用γ射线拍摄的人体组织图片
B. 乙图的扼流圈对交流电的阻碍作用是因为线圈存在电阻
C. 丙图为干簧管,是将磁信号转化为电路通断的传感器
D. 丁图容器中充入电介质时,回路中振荡电流频率将增大
二、多选题
13. 为测量线圈L的直流电阻R0,某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大,两电表示数分别记为U、I,实验开始前,S1处于断开状态,S2处于闭合状态。关于实验过程,下列说法正确的是( )
A. 闭合S1,电流表示数逐渐增大至稳定值B. 闭合S1,电压表示数逐渐增大至稳定值
C. 待两电表示数稳定后,方可读取U、I的值D. 实验结束后,应先断开S1
14. 如图所示的电路中,L1、L2、L3是三个相同的灯泡,电感L的电阻和电源的内阻可忽略,D为理想二极管。下列判断正确的是
A. 开关K从断开状态突然闭合时,L1逐渐变亮,L2一直不亮,L3立即变亮
B. 开关K从断开状态突然闭合时,L1、L3逐渐变亮,L2一直不亮
C. 开关K从闭合状态突然断开时,L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,L3立即熄灭
D. 开关K从闭合状态突然断开时,L1、L3逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
15. 如图甲、乙所示,电感线圈L自感系数很大,其电阻等于定值电阻R。接通S,电路稳定后,灯泡A均发光,则下列说法正确的是( )
A. 在电路甲中,闭合S,A将逐渐变亮
B. 在电路乙中,闭合S,A将逐渐变亮
C. 在电路甲中,电路稳定后断开S,A将先变得更亮,然后逐渐变暗,最后熄灭
D. 在电路乙中,电路稳定后断开S,A将先变得更亮,然后逐渐变暗,最后熄灭
三、填空题
16. 有一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5 V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连成一串,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(1)_____________;人有触电感觉时开关是(2)_______(选填“接通”或“断开”)的瞬间,因为(3)_____________________________.
17. 下图是研究通电自感实验的电路图,A1、A2是两个规格相同的小灯泡,闭合开关调节滑动变阻器R的滑片,使两个灯泡的亮度相同,调节滑动变阻器R1的滑片,使它们都正常发光,然后断开开关S。重新闭合开关S,则闭合瞬间,A1___变亮,A2____变亮(选填“立刻”或“逐渐”);稳定后,L和R两端的电势差____,A1和A2两端的电势差___(选填“相同”或“不相同”)。
18. 如图所示的电路中,线圈L的阻值与电阻R的阻值相等,A1、A2是完全相同的两个灯泡,原来电键K处于断开状态。
(1)闭合电键K瞬间,线圈L上的自感电动势方向与流过线圈L的电流方向________(填“相同”或“相反”);
(2)闭合电健K后,灯泡A2比A1________(填“先亮”、“后亮”或“同时亮”)。
四、实验题
19. 用如图所示的电路研究自感现象,图中两个相同的小灯泡甲和乙分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个定值电阻R,请回答下列问题:
(1)闭合开关S后,将观察到两个灯泡亮度变化情况是 ( )
A. 小灯泡甲和乙同时变亮
B.小灯泡甲立刻变亮,小灯泡乙逐渐变亮
C. 小灯泡乙立刻变亮,小灯泡甲逐渐变亮
D. 小灯泡甲立刻变亮,小灯泡乙不亮
(2)闭合开关电路稳定后,发现小灯泡甲比乙亮很多,经分析认为电感线圈电阻RL______(选填“大于”“等于”或“小于”)定值电阻R;若断开开关,将看到两个小灯泡亮暗变化情况是___________。
20. 小王同学用如图甲所示电路研究电磁感应现象,小李同学用如图乙所示电路研究自感现象。
(1)小王同学实验时发现,闭合开关时,电流表指针向左偏转。电路稳定后,若向右移动滑片,此过程中电流表指针将向________(选填“左”或“右”)偏转,实验结束后,未断开开关,也为把A、B两线圈和铁芯分开放置,在拆除电路时突然被电击了一下,则被电击是在拆除________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。
(2)小李同学用图乙中(1)(2)两个电路研究通电自感和断电自感现象,图中L是一带铁芯的线圈,直流电阻忽略不计,A、B是额定电压为1.5 V的灯泡,直流电源为一节新的干电池。两电路电键S闭合后,会看到:小灯泡A将________(选填“慢慢变亮”“立即变亮”或“立即变亮,然后慢慢熄灭”),小灯泡B将________(选填“慢慢变亮”、“立即变亮”或“立即变亮,然后慢慢熄灭”);S断开后,小灯泡A将________(选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下,然后熄灭”),S断开后,小灯泡B将________(选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”或“闪亮一下,然后熄灭”)。
五、简答题
21. 如图所示的电路中,L是自感系数足够大的线圈,它的电阻可忽略不计,L1和L2是两个完全不同的小灯泡.问:
(1)当开关S断开变为闭合时,L1、L2两个灯泡的亮度将如何变化?
(2)当开关S由闭合变为断开时,L1、L2两个灯泡的亮度又将如何变化?
22. 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100W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。
23. 在电子技术中,从某一装置输出的电流既有交流高频成分又有交流低频成分,其中交流高频成分用“”表示,交流低频成分用“~”表示。如果只需要把低频成分输送到下一级装置,只要在两级电路之间接入一个高频扼流圈和一个容抗很大的电容器就可以了。如图所示的接法对吗?为什么?
答案和解析
1.【答案】C
【解析】闭合开关S时,由于LB与电阻R2串联,立即就亮,而LA与电阻R1、线圈L串联,线圈中产生自感电动势阻碍电流变化,故L A慢慢亮起来,电路稳定以后,由于电阻R2的阻值约等于R1的两倍,所以LA会比LB更亮一些,选项A、B错误。
断开开关S时,线圈与两个电阻和两个灯泡构成闭合回路,线圈产生自感电动势,相当于电源,阻碍原电流的减小,线圈的左端相当于电源的正极,通过LB的电流方向与稳定时相反;由于电流是从稳定时线圈中电流大小开始减小,而稳定时通过灯泡LB的电流比线圈中电流小,故L A慢慢熄灭,LB闪亮后才慢慢熄灭,选项C正确,D错误。
2.【答案】D
【解析】
【分析】
A、明确无线充电原理,直接应用感应电动势产生的条件以及法拉第电磁感应定律分析即可求解;
B、不管汽车是否使匀速运动,汽车进入线圈过程中,通过汽车的磁通量发生变化,就会产生感应电流,感应电流产生的磁场会使穿过线圈的磁通量发生变化;
C、当A中的磁场发生变化时,根据电磁感应作用,B线圈会产生感应电流,从而根据楞次定律,即可求解;
D、两个线圈中的绕向相同,但电流方向相反,利用安培定则可以确定每个线圈形成的电磁铁的磁场方向;由于两个线圈中的电流大小相等,匝数相同,所以每个线圈的磁场强度相同.
本题考查了自感和互感的应用,属于基础题。
【解答】
A、根据感应电流产生的条件,若在线圈A中输入恒定电流,则线圈A只产生恒定的磁场,线圈B中的磁通量不发生变化,则线圈B中不会产生感应电动势,故A错误;
B、汽车经过通电线圈上方时,汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场,金属部件中的磁通量发生变化,在金属部件中产生感应电流,金属部件中的感应电流产生磁场,此磁场随汽车的运动,使穿过线圈的磁通量变化,所以线圈中会产生感应电流,故B错误;
C、由题意可知,将S断开,导致穿过线圈B的磁通量减小变慢,根据楞次定律可知,产生有延时释放D的作用,故C错误;
D、两个线圈中的电流大小相等,线圈匝数相等,并且铁芯相同,所以每个线圈产生的磁场强度相同。由于两个线圈的绕向相同,但电流方向相反,所以其磁场方向相反。两者磁性强度相同,磁场方向相反,相互抵消,所以螺线管内没有磁场,两股导线中原电流的磁通量相互抵消,故D正确。
3.【答案】D
【解析】
【分析】
电感总是阻碍电流的变化。线圈中的电流增大时,产生自感电流的方向跟原电流的方向相反,阻碍增大;线圈中的电流减小时,产生自感电流的方向跟原电流的方向相同,阻碍减小,并与灯泡构成回路。
【解答】
AB、在电路甲中流过线圈L的电流与流过灯泡的电流是相等的,断开S,由于线圈阻碍电流变小,导致灯泡A将逐渐变暗,故AB错误;
CD、在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡的电流比线圈的电流小,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致A将先变得更亮,然后逐渐变暗,故C错误,D正确。
4.【答案】B
【解析】
【分析】当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来电流的变化,根据自感现象的规律来分析.
对于线圈要抓住双重特性:当电流不变时,它是电阻不计的导线;当电流变化时,产生自感电动势,相当于电源.
【解答】闭合开关的瞬间,B灯先亮,由于线圈中自感电动势的阻碍,A灯后亮,然后A中的电流逐渐增大,A逐渐变亮.
故选:B.
5.【答案】D
【解析】
【分析】
依据自感线圈的特征:刚通电时线圈相当于断路,断开电键时线圈相当于电源;二极管的特征是只正向导通。该题两个关键点,1、要知道理想线圈的特征:刚通电时线圈相当于断路,断开电键时线圈相当于电源;2、要知道二极管的特征是只正向导通。
【解答】
AB.开关S闭合瞬间,线圈中电流逐渐增大,线圈中产生的感应电动势会阻碍电流的增加,故B逐渐变亮,二极管D两端为反向电压,故A不亮,故A、B项错误;
CD.开关S断开瞬间,B立刻熄灭,由于二极管D正向导通,故线圈与A形成回路,A闪亮一下,然后逐渐熄灭,故C项错误,D项正确。
6.【答案】D
【解析】当开关断开时,电流计G1、G2与电感线圈组成闭合回路。流过G1的电流方向发生改变,流过G2的电流方向不变,电流逐渐变为零。G1的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点,选项D正确。
7.【答案】C
【解析】本题考查断电自感。由于断电后,灯泡L1L2为同一闭合回路,所流过电流和原来未发生变化,故不会闪亮,且同时熄灭。
在S接通状态下,L1、L2都能正常发光,则两支路的电流相等,设为I;当开关S断开时,由L1、L2及线圈组成闭合回路,电流由I逐渐减小,所以L1、L2中的电流不会比原来大,因此L1、L2一定不会闪亮一下,而是同时变暗到熄灭,选项C正确,A、B、D错误。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
当通过线圈本身的电流变化时,线圈中会产生自感现象,这是一种特殊的电磁感应现象,可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。
【解答】
AB.因为闭合开关S,最终比亮,因两个灯泡电阻相同,所以变阻器R接入电路的电阻阻值小于L的电阻值,故AB错误;
CD.断开S瞬间,电源流过D1的电流消失,但由于电感线圈L、灯D1、灯D2、滑动变阻器R构成回路,电流从原来流过D2的同一值开始缓慢减小至为零,故灯D1和灯D2均缓慢熄灭,且通过灯D1的电流与闭合S时相反,故C错误,D正确。
故选:D。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
日光灯的启动电压大于220V,正常工作的电压小于220V;故需要借助电磁感应产生瞬时高电压点燃日光灯,正常工作时用线圈与日光灯串联,起到降压限流作用。
本题关键明确日光灯电路的工作原理,知道日光灯的启动电压大于220V,正常工作的电压小于220V。
【解答】
A.只把K1接通,K2、K3不接通,日光灯无法点燃,故A错误;
BC.K3不接通,接通K1和K2后,日光灯被短路,有电流流过线圈;再断开K2,由于电磁感应,线圈中产生瞬时高压,日光灯被点燃,线圈起到降压限流的作用,故日光灯就能正常发光,故B错误,C正确;
D.当日光灯正常发光后,再接通K3,线圈被短路,日光灯两端电压为220V,会损坏,故D错误。
故选C。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题涉及自感现象,是特殊的电磁感应现象,应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解,注意两灯的电流大小不同,是解题的关键。
当S闭合时,通过线圈L的电流增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用,分析哪个灯先亮;断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
【解答】
AB.闭合S后,灯L2支路立即导通有向右的电流,则灯L2先亮,灯L3支路因二极管加反向电压则不能导通,即L3不亮,L1支路由于有线圈L产生的感应电动势阻碍电流的增加,则L1逐渐亮起来,电流方向向右,最后因L的直流电阻与电阻R相同,则L1亮度与L2灯泡一样亮,故AB错误;
CD.断开S后,原来通过L2的电流立即消失,则立即熄灭;而通过线圈L的电流由于自感电动势阻碍电流的减小,则在L1→L3→R→二极管→L中形成新的回路,使得L1逐渐熄灭,L3亮一下后逐渐熄灭,S断开前、后,通过L1的电流始终向右,故 C错误, D正确。
故选D。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
闭合开关的瞬间,通过L的电流增大,产生自感电动势,根据楞次定律分析电流的变化,判断通过两灯电流的关系。待电路稳定后断开开关,线圈产生自感电动势,分析通过两灯的电流关系,判断两灯是否同时熄灭。
当通过线圈本身的电流变化时,线圈中会产生自感现象,这是一种特殊的电磁感应现象,可运用楞次定律分析自感现象对电流的影响。
【解答】
A.闭合开关S时,电阻R不产生感应电动势,灯泡A2立刻变亮;流过线圈L的电流增大,产生自感电动势,根据楞次定律得知,感应电动势阻碍电流的增大,使得流过灯泡A1的电流逐渐增大,灯泡A1逐渐亮起来,故A错误;
B.断开开关瞬间,电感线圈L产生自感电动势阻碍电流的变化,所以L中的电流的方向不变;电感线圈L、电阻R、灯泡A1、灯泡A2构成自感回路,电流从右向左通过A2,故B错误;
C.闭合开关S,稳定后,最终A1与A2的亮度相同,则通过A1的电流等于通过A2的电流,根据欧姆定律可知电感线圈L与R的阻值相同,故C正确;
D.断开开关瞬间,电感线圈L、电阻R、灯泡A1、灯泡A2构成自感回路,电流从同一值开始缓慢减小至为零,故灯泡A1和灯泡A2均缓慢熄灭,故D错误。
故选C。
12.【答案】C
【解析】
【分析】本题考查了电磁波谱、自感、干簧管、电磁振荡的知识,比较简单,要求同学们注重基础知识的理解与学习。
【解答】A、甲图为用X射线拍摄的人体组织图片,故A错误;
B、扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈产生了自感现象,不是因为电阻的热效应,故B错误;
C、丙图为干簧管,是将磁信号转化为电路通断的传感器,故C正确;
D、丁图容器中充入电介质时,电容器的电容增大,由T=2π LC知道振荡周期变大,回路中振荡电流频率将变小,故D错误。
故选C。
13.【答案】AC
【解析】A.闭合S1,电流通过L流向电流表,由于线圈的自感电动势,导致电路中电流慢慢增大,直到一稳定值,故 A正确,
B.闭合S1,电压表示数相当于线圈两端的电压为U=U外−IR,电路中电流慢慢增大,直到一稳定值,电压表示数逐渐减小至稳定值,故 B错误,
C.待两电表示数稳定后,方可读取∪、I的值,此时R0=UI,故C正确,
D.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,所以实验完毕应先断开开关S2。故D错误。
14.【答案】BC
【解析】
【分析】
当开关接通和断开的瞬间,流过线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原来电流的变化,根据自感现象的规律,以及二极管具有单向导电性进行分析。
解决本题的关键知道线圈对电流的变化有阻碍作用,以及知道二极管特性。
【解答】
AB、闭合开关的瞬间,由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过L2,由于线圈中自感电动势的阻碍,L1灯逐渐亮,L1与L3串联,所以闭合开关S的瞬间,灯泡L1和L3逐渐变亮。故A错误,B正确。
CD、由于二极管具有单向导电性,电路稳定后无电流通过L2,L2不亮;在电路稳定后,断开开关S的瞬间,L由于产生自感电动势,相对于电源,灯泡L1、L2串联,所以L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭。同时L3立即熄灭。故C正确,D错误。
故选BC。
15.【答案】AD
【解析】A.在电路甲中,闭合开关后,自感现象的存在使线圈中的电流不是瞬间增大而是逐渐增大,A与线圈串联,故A将逐渐变亮,故A正确;
B.在电路乙中,闭合开关后,A与电阻串联,不受线圈影响,故A立即变亮,故B错误;
C.在电路甲中,闭合开关后到稳定时A亮度稳定,此时A和线圈电流相等,断开开关后,由于自感,线圈电流从原来的电流逐渐减小经过A,故A的电流也逐渐减小,A不会先变得更亮,应是A将逐渐变暗,最后熄灭,故C错误;
D.在电路乙中,灯泡A与电感线圈并联,由于灯泡A支路的总电阻大,则灯泡A支路的电流小,电感线圈支路的电流大。电路稳定后断开S,电感线圈中的自感电动势作用会阻碍电感线圈支路中的电流减小,此时电感线圈相等于一个电源给小灯泡A供电,因此流过灯泡A的电流会突然增大,然后再逐渐减小,所以灯泡A将先变得更亮,然后逐渐变暗,最后熄灭,故D正确。
故选AD。
开关闭合或断开瞬间,通过线圈的电流发生变化,线圆产生自感电动势,再根据楞次定律分析灯亮度如何变化。
当通过线圈本身的电流变化时,线圈中会产生自感现象,这是一种特殊的电碰感应现象,可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响。
16.【答案】(1)镇流器的自感现象;(2)断开;(3)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】
【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。
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。
【解答】
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;
(2)断开;
(3)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。
17.【答案】逐渐 ;立刻; 相同 ;相同;
【解析】
【分析】
本题考查了自感现象和自感系数;对自感线圈来讲,重点掌握开关闭合瞬间,断路稳定后和开关断开的瞬间,线圈对电流突变的阻碍作用。
闭合开关的瞬间, L产生自感电动势阻碍电流增加,稳定后自感作用消失。
【解答】
闭合瞬间,L产生自感电动势阻碍电流增加,A2立刻变亮,A1逐渐变亮;
稳定后,两个灯泡的亮度相同,说明它们两端的电压相同,L和R两端电势差一定相同,A1和A2两端的电势差相同。
18.【答案】(1)相反;(2)先亮
【解析】
【分析】
自感现象是特殊的电磁感应现象,应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解即可;在解答该题的过程中要注意B灯闪亮的条件。
当电键K闭合时,通过线圈L的电流陡然增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用,分析哪个灯先亮。
【解答】
当电键K闭合时,灯A2立即发光,通过线圈L的电流陡然增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,电路的电流只能逐渐增大,A2逐渐亮起来。由于线圈L的直流电阻等于电阻R的阻值,则两个支路的电流也相等,最后A1、A2亮度相同。
故答案为:(1)相反;(2)先亮。
19.【答案】(1)C;
(2)小于;小灯泡甲逐渐变暗,小灯泡乙闪亮一下后再逐渐变暗。
【解析】
【分析】
本题考查了自感现象的分析,关键是知道线圈在通电时的自感现象和断电时自感的现象,知道自感现象的本质原因是由于电磁感应产生的感应电流阻碍原电流的变化。
通电时,线圈中电流变大,则在线圈中产生反电动势,阻碍电流的变大,故线圈中电流慢慢变大;而断电时,线圈中电流要减小,则在线圈中产生反电动势,阻碍电流的减小,使得线圈中电流慢慢变小。
【解答】
(1)通电时,线圈中电流变大,则在线圈中产生反电动势,阻碍电流的变大,故线圈中电流慢慢变大,故甲灯慢慢变亮,而乙灯立即变亮,故C正确,ABD错误;
故选C;
(2)稳定后,甲灯比乙灯亮很多,说明电感线圈电阻远小于定值电阻阻值;断开开关时,线圈和甲灯、乙灯、定值电阻组成回路,将储存的能量释放,此时线圈相当于电源,电流从其稳定时的电流逐渐减小,故甲灯会逐渐变暗,而乙灯会先闪亮一下后逐渐变暗。
故答案为:(1)C;(2)小于;小灯泡甲逐渐变暗,小灯泡乙闪亮一下后再逐渐变暗。
20.【答案】(1)左;A;
(2)慢慢变亮;立即变亮,然后慢慢熄灭;立即熄灭;闪亮一下,然后熄灭。
【解析】
【分析】
(1)闭合开关时,由穿过线圈B的磁通量的变化判断与电流的方向的关系;若向右移动滑片,由电流的变化判断穿过线圈B的磁通量的变化,由此判断电流的方向;由自感现象产生的原因判断发生电击的时间;
(2)由自感现象判断两灯泡的亮度变化;S断开后,由电路的结构变化及自感现象判断灯泡的明暗变化。
本题主要考查自感现象,熟悉自感现象的原因及楞次定律是解题的关键,难度一般。
【解答】
(1)由于闭合开关时,回路的电流瞬间增大,由楞次定律可知,穿过B线圈的磁通量瞬间增大,电流表指针向左偏转;电路稳定后,若向右移动滑片,则由电路结构可知,电路的电流增大,故穿过线圈B的磁通量增大,故此过程中电流表指针将向左偏转;实验结束后,未断开开关,在拆除电路时突然被电击了一下,由自感现象产生的原因可知,此时应是在拆除A线圈所在电路时发生的;
(2)两电路电键S闭合后,由于乙图左侧电路中线圈中会产生自感电动势阻碍电流的增大,故A灯泡会慢慢变亮;而右侧电路中,由于B灯泡与电源直接相连,故灯泡B立即变亮,然后慢慢熄灭;
S断开后,小灯泡A立即与电源断开,故灯泡A立即熄灭;而灯泡B电路中,由于线圈中自感电动势作为新的电源给灯泡B反向通电,且由于线圈直流电阻不计,故闪亮一下,然后熄灭。
21.【答案】解:L是自感系数足够大的线圈,它的电阻可忽略不计,L1和L2是两个完全相同的小灯泡
(1)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L1熄灭,L2变亮;
(2)K闭合断开,L2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L1亮一下再慢慢熄灭;
答:(1)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L1熄灭,L2变亮;
(2)K闭合断开,L2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L1亮一下再慢慢熄灭.
【解析】电感总是阻碍电流的变化.线圈中的电流增大时,产生自感电流的方向更原电流的方向相反,抑制增大;线圈中的电流减小时,产生自感电流的方向跟原电流的方向相同,抑制减小,并与灯泡1构成电路回路.
线圈中电流变化时,线圈中产生感应电动势;线圈电流增加,相当于一个瞬间电源接入电路,线圈上端是电源正极.当电流减小时,相当于一个瞬间电源,线圈下端是电源正极.
22.【答案】解:日光灯正常发光后,由于交流电不断通过镇流器的线圈,线圈中产生自感电动势,这时镇流器起降压限流的作用,将一只100W的灯泡并联在镇流器两端,当断开镇流器时,日光灯与灯泡串联,灯泡分担的电压较大,所以日光灯仍能正常发光;关闭电源后,重新开启日光灯时,灯泡的作用只是相当于导线,不能产生自感电动势,所以随着启辉器的接通与断开,只能见到灯泡闪烁,日光灯不亮。
答:见上。
【解析】明确日光灯的基本原理,知道日光灯中的起辉器、镇流器在电路中的作用,知道镇流器在灯管启动和灯管工作时的基本作用即可正确解答。
明确日光灯原理,日光灯正常发光后,由于交流电不断通过镇流器的线圈,线圈中产生自感电动势,自感电动势阻碍线圈中的电流变化,这时镇流器起降压限流的作用,使电流稳定在灯管的额定电流范围内,灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内,由于这个电压低于启辉器的电离电压,所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了。
23.【答案】解:电容器的作用是“通高频、阻低频”,所以高频通过电容器,低频电流进入下一级,而高频扼流圈的作用是“通低频、阻高频”,所以低频电流通过高频扼流圈,高频被阻碍,后级输出低频成分,故这种接法正确。
答:该种接法是正确的。
【解析】根据电感和电容对交流电的作用去判断,注意将低频成分输送到下一级装置,同时分清用哪种电器,是解题的关键。
本题综合考查电路和交变电流的知识,电容器具有通高频、阻低频的作用,这样的电容器电容应较小。电感线圈在该电路中要求做到通低频、阻高频,所以它是一个高频扼流圈,其自感系数应该较小。
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