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第2章 第2节 自感
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上传时间: 2014-08-16
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1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是( )
A．线圈中电流变化量越大，线圈的自感系数越大
B．若线圈中通入恒定电流时，线圈的自感系数等于零
C．当线圈中的电流均匀增大时，线圈的自感系数也均匀增大
D．不管线圈中是否通入电流及电流如何变化，线圈的自感系数均不变
解析：线圈的自感系数是线圈本身的属性，由线圈自身的因素决定，与线圈是否通电，以及所通电流的变化情况无关。所以只有D项正确。
答案：D
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，采用双线并绕的方法，如图1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，两股导线产生的感生电流相互抵消
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 图1
D．以上说法都不对
解析：由于采用了双线并绕的方法，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，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确。
答案：C
3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图2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。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是
( )
图2
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：由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流。由题图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B错C正确。自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡更亮，故D错。
答案：C
4. 在如图3所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流表。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，将出现的现象是( )
A．G1和G2指针都立即回到零点
B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点 图3
C．G1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
D．G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点
解析：根据题意，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中电流立即消失，而L由于自感作用，电流不能立即消失，电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一个短时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，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指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点，故D正确。
答案：D
5. 如图4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 图4
B．先断开S2
C．先拆除电流表
D．先拆除电压表
解析：因S1断开瞬间，L中产生很大的自感电动势，若此时S2闭合，则可能将电压表烧坏，故应先断开S2，B正确，A错误；不能在通电状态下拆除电流表和电压表，因此C、D错误。
答案：B
6．如图5所示，灯泡LA、LB与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，LA、LB亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是( )
图5
A．LB灯比原来更亮一下然后再熄灭
B．LA灯将比原来更亮一下然后再熄灭
C．有电流通过LB灯，方向为c→d
D．有电流通过LA灯，方向为b→a
解析：S2断开而只闭合S1，稳定时，LA、LB两灯一样亮，说明两个支路电流相等，这时线圈没有自感作用，可知线圈L的电阻也是R。在S2闭合、S1闭合且稳定时，通过L、LA、LB的电流相等，当S2闭合、S1突然断开时，流过LA灯的电流方向变为b→a，但其大小由原电流大小逐渐变小不能突然增大，LA灯不能出现更亮一下再熄灭的现象，故选项D正确，B错误；由于固定电阻R几乎没有自感作用，故断开S1时，LB灯被断路，电流迅速变为零，LB灯立即熄灭，故选项A、C错误。
答案：D
7. 在如图6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的变化的图像是( ) 图6
图7
解析：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的电流迅速增大，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，直至到达电流为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立即达到电流为I，故C、D错误。
答案：B
8．(2012·北京高考) 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图8，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验， 图8
线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是( )
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
解析：金属套环跳起的原因是开关S闭合时，套环上产生的感应电流与通电线圈上的电流相互作用而引起的。无论实验用交流电还是直流电，闭合开关S瞬间，金属套环都会跳起。如果套环是塑料材料做的，则不能产生感应电流，也就不会受安培力作用而跳起。所以答案是D。
答案：D
9．如图9甲所示为研究自感实验电路图，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R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。
图9
(1)线圈的直流电阻RL＝________ Ω。
(2)开关断开时，该同学观察到的现象是________________________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________ V。
解析：由图像可知S闭合稳定时
IL＝1.5 A
RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω
此时小灯泡的电流I1＝＝ A＝1 A
S断开后，L、R、R1组成临时回路
电流由1.5 A逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V
答案：(1)2 (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15
10. 如图10所示，自感线圈的自感系数很大，直流电阻为零，开关S原来是合上的，在S断开后：
(1)若电阻R1>R2，灯泡明暗情况如何变化？
(2)若电阻R1<R2，灯泡明暗情况如何变化？
解析：当S断开后，原来电源提供的电流I2立即消失，但自感线圈贮存 图10
的磁场能释放变成电能通过小灯泡。通过自感线圈的电流I1由于自感的作用，在开关断开后是逐渐衰减的，因而小灯泡逐渐变暗到熄灭。
(1)因为R1>R2，即I1<I2，所以小灯泡在熄灭前不会比原来变得更亮。
(2)因为R1<R2，即I1>I2，所以小灯泡开始时比原来更亮，再逐渐变暗，直至熄灭。
答案：(1)小灯泡立刻变暗再逐渐熄灭
(2)小灯泡闪亮一下再逐渐熄灭
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