课时梯级训练(12) 自感（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

课时梯级训练(12)　自感 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．线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大 C．若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零 D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变 D　解析：线圈的自感系数是由线圈本身的特性决定的，与线圈是否通电及电流的变化情况无关，正确答案为D。 2．(多选)下列关于自感现象的说法中，正确的是(　　) A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没加铁芯时要小 AC　解析：自感现象实质上属于电磁感应现象。当线圈中的电流发生变化时，穿过线圈的磁通量会发生变化，产生感应电动势，故A正确，C正确；自感系数只与线圈本身因素有关，加铁芯后线圈的自感系数变大，D错误；当原电流增大时，感应电动势方向与原电流的方向相反，当原电流减小时，感应电动势方向与原电流方向相同，故B错误。 3.如图所示的电路中，a、b为两盏完全相同的灯，L是自感线圈，线圈的直流电阻值跟灯的电阻值相等。则下列说法正确的是(　　) A．合上开关后，a、b两灯同时亮起来，最后一样亮 B．合上开关后，a灯先亮起来，b灯后亮 C．断开开关后，b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象 D．断开开关后，a灯马上熄灭，b灯先闪亮一下，然后逐渐熄灭 C　解析：合上开关后，L中电流瞬间增大，L会产生较大的自感电动势阻碍电流增大，此时L可视为断路，则a、b两灯串联在电路中，同时发光且亮度相同，当电路中电流稳定后，L与b灯并联后再与a灯串联接入电路，通过a灯的电流等于通过b灯电流的2倍，所以最后a灯比b灯亮，A、B错误；断开开关后，通过a灯的电流立刻变为零，a灯马上熄灭，而L会产生自感电动势阻碍电流减小，L与b灯形成回路，由题意可知开关闭合时通过L和b灯的电流相等，所以L产生的自感电动势并不会使b灯中电流瞬间增大，所以b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象，C正确，D错误。 4.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，采用了双线并绕法，如图所示，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，两股导线产生的感应电流互相抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量互相抵消 D．以上说法均不对 C　解析：由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响。 5.D1、D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻值与电阻R相同，灯泡电阻比电阻R的阻值大，如图所示。在电键K接通或断开时，两灯亮暗的情况为(　　) A．K闭合瞬间，D2比D1亮度高 B．K闭合瞬间，D2与D1亮度相同 C．K断开时，D2延时熄灭 D．K断开时，D1灯闪亮后熄灭 D　解析：K接通瞬间，线圈自感系数很大，产生自感电动势很大，极大阻碍电流的增加，所以干路中电流闭合瞬间绝大部分通过灯泡D1。而D2与电阻R并联，分流了，所以开始时通过灯泡D1的电流较大，故灯泡D1较亮，A、B错误；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加。当电流稳定后，因为线圈的直流电阻值与电阻R相同，两个灯泡一样亮，灯泡中的电流小于线圈中的电流，故K断开瞬间，干路中电流立即减为零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡D1构成闭合回路放电，放电电流在原来电感线圈电流基础上减少，故D1闪亮后熄灭；D2灯和R没有供电回路，所以D2灯立即熄灭，C错误，D正确。故选D。 6.如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计。下列说法正确的是(　　) A．S闭合瞬间，A先亮 B．S闭合瞬间，A、B同时亮 C．S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭 D．S断开瞬间，B逐渐熄灭 C　解析：刚通电时，自感线圈相当于断路，二极管中为反向电流，则电流既不通过A灯，也不通过B灯。电路稳定时，依题意，自感线圈相当于导线，则电流流过B灯，B灯发光。则S闭合瞬间，A、B两灯均不亮，然后A灯仍不亮，B灯逐渐变亮。A、B错误。开关断开瞬间，自感线圈相当于电源，自感线圈与二极管、A灯形成回路，二极管中为正向电流，则A灯闪亮一下，然后逐渐熄灭。开关断开后，B灯不处在回路中，B灯立即熄灭。C正确，D错误。 7.(多选)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、一个日光灯镇流器(自感线圈)、开关和几根导线连成如图所示的电路。几位做实验的同学手拉手连成一排，首、尾两位同学分别握住导线两端，在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉，则(　　) A．人有触电感觉是在开关闭合的瞬间 B．人有触电感觉是在开关断开的瞬间 C．该实验现象的发生是因为自感线圈会产生很高的自感电动势 D．若增加拉手的人数，触电的感觉会变得不明显 BC　解析：当开关闭合时，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5 V的新干电池，所以电流很小人没有触电的感觉，故A错误；当开关断开时，通过镇流器电流突然减小，从而产生很高的瞬间电压，使同学们有触电的感觉；增加拉手的人数，触电的感觉仍然明显。故B、C正确，D错误。 8．目前，许多停车场门口都设置车辆识别系统，在自动栏杆前、后的地面各自铺设相同的传感器线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，如图所示。工作过程回路中流过交变电流，当以金属材质为主体的汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数会发生变化，导致线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压就会有所变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作。下列说法正确的是(　　) A．汽车接近线圈A时，该线圈的自感系数减少 B．汽车离开线圈B时，回路电流将减少 C．汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高 D．汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高 D　解析：汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相对于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大，感抗也增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端电压将减小，即c、d两端电压将减小，A、C错误；汽车远离线圈时，线圈的感抗减小，交流回路的电流增大，R两端电压将变大，c、d两端电压将增大，D正确，B错误。 9．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气(Ne)的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值R0＝10 Ω的细导线绕制匝数N＝5×103的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值R＝90 Ω的电阻连接。螺线管的横截面是半径a＝1.0×10－2 m的圆，其中心与长直导线的距离r＝0.1 m。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其It图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为B＝，其中k＝2×10－7 T·m/A。 (1)求0～6.0×10－3 s内通过长直导线横截面的电荷量Q； (2)求3.0×10－3 s时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量Φ； (3)若规定c→R→d为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的iRt图像； (4)若规定c→R→d为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的iRt图像。 答案：(1)0.5 C　(2)6.28×10－8 Wb　(3)见解析　(4)见解析 解析：(1)由电量和电流的关系q＝It可知It图像下方的面积表示电荷量，因此有 Q＝1Δt1＋I2Δt2＋3Δt3 代入数据解得Q＝0.5 C。 (2)由磁通量的定义可得Φ＝BS＝×πa2 代入数据可得Φ＝6.28×10－8 Wb。 (3)在0～1.0×10－3 s时间内电流均匀增加，由楞次定律可知感应电流的方向c→R→d，产生恒定的感应电动势 E＝N＝× 由闭合回路欧姆定律可得iR＝ 代入数据解得iR＝3.14×10－3 A 在1.0×10－3～5.0×10－3 s电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在5.0×10－3～6.0×10－3 s时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和0～1.0×10－3 s大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为d→R→c，则图像如图所示 (4)考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在1.0×10－3～5.0×10－3 s时间内电路中的磁通量不变化，电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在5.0×10－3～6.0×10－3 s内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在6.0×10－3 s之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图 学科网（北京）股份有限公司 $$