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高二物理一单元下学期试题:互感和自感训练题

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2013-03-27

4.如图4-6-19所示,L为一纯电感线圈(即电阻为零),A是一灯泡,下列说法正确的是(  )

A.开关S接通瞬间,无电流通过灯泡

B.开关S接通后,电路稳定时,无电流通过灯泡

C.开关S断开瞬间,无电流通过灯泡

D.开关S接通瞬间及接通稳定后,灯泡中均有从a到b的电流,而在开关S断开瞬间,灯泡中有从b到a的电流

解析:选B.开关S接通瞬间,灯泡中的电流从a到b,线圈由于自感作用,通过它的电流逐渐增加.开关S接通后,电路稳定时,纯电感线圈对电流无阻碍作用,将灯泡短路,灯泡中无电流通过.开关S断开的瞬间,由于线圈的自感作用,线圈中原有向右的电流将逐渐减小,该电流从灯泡中形成回路,故灯泡中有从b到a的瞬间电流.

图4-6-20

5.图4-6-20中L是一只有铁芯的线圈,它的电阻不计,E表示直流电源的电动势.先将S接通,稳定后再将S断开.若将L中产生的感应电动势记为EL,则在接通和断开S的两个瞬间,以下说法正确的是(  )

A.两个瞬间EL都为零

B.两个瞬间EL的方向都与E相反

C.接通瞬间EL的方向与E相反

D.断开瞬间EL的方向与E相同

答案:CD

图4-6-21

6.(2011年武汉高二检测)如图4-6-21所示的电路中,电键S闭合且电路达到稳定时,流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2,在电键S切断的瞬间,为使小灯泡能比原来更亮一些,然后逐渐熄灭,应(  )

A.必须使I2>I1

B.与I1、I2大小无关,但必须使线圈自感系数L足够大

C.自感系数L越大,切断时间越短,则I2也越大

D.不论自感系数L多大,电键S切断瞬间I2只能减小,不会增大

解析:选AD.电键S断开后,线圈L与灯泡A构成回路,线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小,灯泡由于与线圈构成回路,灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小,所以要想小灯泡能比原来更亮一些,应有I2>I1,所以A、D项正确.

图4-6-22

7.(2010年高考北京卷)在如图4-6-22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均为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的变化的图象是(  )

图4-6-23

解析:选B.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,直至达到电流为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I,故C、D错误.

图4-6-24

8.(2011年锦州高二检测)如图4-6-24所示电路中,自感系数较大的线圈L的直流电阻不计,下列操作中能使电容器C的A板带正电的是(  )

A.S闭合的瞬间

B.S断开的瞬间

C.S闭合电路稳定后

D.S闭合、向左移动变阻器触头

解析:选B.S闭合,电路稳定时,线圈两端没有电势差,电容器两板不带电;S闭合瞬间,若向左移动变阻器触头时,电流增大,线圈产生自感电动势方向与电流方向相反,使B板带正电;S断开的瞬间,电流减小,线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同,使A板带正电,B项正确.

9.在生产实际中,有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关S由闭合到断开时,线圈会产生很大的自感电动势,使开关S处产生电弧,危及操作人员的人身安全.为了避免电弧的产生,可在线圈处并联一个元件,在下列设计的方案中(如图4-6-25所示)可行的是(  )

图4-6-25

解析:选D.断开开关S,A图中由于电容器被充电,开关S处仍将产生电弧;B、C图中闭合开关时,电路发生短路;而D图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生,故D正确.

图4-6-26

10.如图4-6-26所示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,将电路拆除时应(  )

A.先断开S2

B.先断开S1

C.先拆除电流表

D.先拆除电阻R

解析:选B.只有先断开S1,才能切断线圈L和电压表所组成的自感回路,防止由于自感电流太大而把电压表烧坏.

二、非选择题

图4-6-27

11.两平行金属直导轨水平置于匀强磁场中,导轨所在平面与磁场垂直,导轨右端接两个规格相同的小灯泡及一直流电阻可以不计的自感线圈.如图4-6-27所示,当金属棒ab正在直导轨上向右运动时,发现灯泡L1比灯泡L2更亮一些.试分析金属棒的运动情况.(导轨及金属棒电阻不计)

解析:L2与L1、自感线圈并联,两支路电压相等,而L1较亮,说明L1上的电压大于支路电压,可以判定线圈中存在自感电动势,且方向与电流方向相同,所以回路中电流正在减小,即ab正在做减速运动.

答案:向右减速

图4-6-28

12.(思维拓展题)如图4-6-28所示的电路中,已知E=20 V,R1=20 Ω,R2=10 Ω,L是纯电感线圈,电源内阻不计,则当S闭合电路稳定时a、b间的电压为多少?在断开S的的瞬间,a、b间的电压为多少?

解析:S闭合电路稳定时,L相当于无阻导线,电阻R1和R2并联.流过R1和R2的电流分别为I1和I2,则I1=ER1=2020 A=1 A,I2=ER2=2010 A=2 A.流过L的电流为2 A.由于L的直流电阻为零,故a、b间的电压为零.

断开S的瞬间,流过L的电流仍然为2 A,且从a向b.L和R1、R2构成闭合回路,电感线圈相当于电源,向R1、R2供电,且保证流过R1、R2的电流也仍是2 A,a、b间的电压也就等于R1、R2两电阻上的电压降之和,即有Uba=I2(R1+R2)=2×(20+10) V=60 V.

答案:零 60 V

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