高中物理 第1章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1_5 自感現(xiàn)象與日光燈教師用書(shū) 滬科版選修3-2

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1.5　自感現(xiàn)象與日光燈 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解日光燈中起輝器的構(gòu)造和工作原理. 2.知道自感現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因，會(huì)分析自感現(xiàn)象.(重點(diǎn)) 3.掌握日光燈工作原理及通電自感、斷電自感現(xiàn)象的分析.(重點(diǎn)) 4.掌握自感電動(dòng)勢(shì)和自感系數(shù)，知道互感現(xiàn)象.(難點(diǎn)) 探 究 日 光 燈 電 路 日光燈與鎮(zhèn)流器 元件名稱 構(gòu)造 原理、作用 起輝器 電容器、動(dòng)觸片、靜觸片 啟動(dòng)時(shí)將電路瞬時(shí)接通后斷開(kāi) 燈管 燈管、燈絲、氬和汞蒸氣 高壓將管內(nèi)氣體擊穿，釋放電子與汞原子碰撞發(fā)出紫外線使熒光物質(zhì)發(fā)光 鎮(zhèn)流器 自感系數(shù)大的線圈 啟動(dòng)時(shí)形成瞬時(shí)高壓，工作時(shí)降壓限流 1.日光燈正常工作后，起輝器不再起作用.(√) 2.日光燈正常工作時(shí)，管內(nèi)氣體變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，電阻很小.(√) 3.日光燈正常發(fā)光后，使鎮(zhèn)流器短路，日光燈仍能正常發(fā)光，并能降低電能的消耗.() 1.起輝器在日光燈啟動(dòng)時(shí)起什么作用？ 【提示】　起輝器起開(kāi)關(guān)作用，接通電路后再斷開(kāi). 2.鎮(zhèn)流器有什么作用？ 【提示】　鎮(zhèn)流器是帶鐵心的多匝線圈，當(dāng)線圈中的電流突然被切斷時(shí)，可以產(chǎn)生近千伏的電壓(起輝電壓)，使燈管產(chǎn)生輝光放電；燈管導(dǎo)通后，由于鎮(zhèn)流器的存在，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電流的變化，使燈管兩端的電壓比電源的電壓低(約108 V)，鎮(zhèn)流器啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高電壓，啟動(dòng)后又起限流作用. 起輝器和鎮(zhèn)流器是日光燈的重要元件，在日光燈啟動(dòng)和發(fā)光過(guò)程中起著重要的作用. 探討1：若沒(méi)有鎮(zhèn)流器，日光燈能正常工作嗎？ 【提示】　不能.在點(diǎn)亮?xí)r，日光燈燈管內(nèi)的氣體電離需高電壓，是通過(guò)鎮(zhèn)流器發(fā)生自感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的；正常工作時(shí)需低電壓，此時(shí)鎮(zhèn)流器起到降壓限流的作用. 探討2：起輝器在日光燈正常工作后還有用嗎？ 【提示】　起輝器在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，起到一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的作用.日光燈正常工作后，它不再起作用. 1.日光燈的構(gòu)造 圖151 如圖151所示，日光燈主要是由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器三部分構(gòu)成.啟動(dòng)器與燈管并聯(lián)，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián). 2.各部分的作用 (1)燈管：燈管兩端有燈絲，管內(nèi)充有微量的氬和稀薄的汞蒸氣，管壁上涂有熒光粉. 當(dāng)兩燈絲間的氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)出紫外線，紫外線使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的可見(jiàn)光. (2)鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵心的線圈，其匝數(shù)很多且為閉合鐵心，自感系數(shù)很大. 鎮(zhèn)流器的作用：日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象產(chǎn)生瞬時(shí)高壓；日光燈正常發(fā)光時(shí)，利用自感現(xiàn)象，對(duì)燈管起著降壓限流的作用. (3)起輝器：其構(gòu)造如圖152所示，它是一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡，里面裝有兩個(gè)電極，一個(gè)固定不動(dòng)的靜觸片和一個(gè)用雙金屬片制成的U形動(dòng)觸片. 起輝器的作用：通斷電路(開(kāi)關(guān)). 圖152 3.日光燈的工作原理 (1)啟動(dòng)：開(kāi)關(guān)閉合后，電源電壓加在起輝器兩極，使氖氣放電發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片膨脹，跟靜觸片接觸把電路接通.電路接通后，氖氣停止放電，U形動(dòng)觸片冷卻收縮，兩觸片分開(kāi)，電路斷開(kāi).電路斷開(kāi)的瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，其方向與原電壓方向相同，共同加在燈管兩端，使燈管中的汞蒸氣放電，日光燈開(kāi)始工作. (2)正常發(fā)光：日光燈正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器與兩燈絲及燈管內(nèi)的汞蒸氣組成串聯(lián)電路.由于鎮(zhèn)流器中的線圈的自感現(xiàn)象，阻礙通過(guò)燈管的電流變化，起降壓限流作用，確保日光燈正常工作. 1.人類生活中對(duì)能源的可持續(xù)利用可以通過(guò)節(jié)能方式體現(xiàn)，日光燈是最常用的節(jié)能照明工具，它的主要構(gòu)成有燈管、鎮(zhèn)流器、起輝器.起輝器的構(gòu)造如圖153所示，為了便于日光燈工作，常在起輝器兩端并上一個(gè)紙質(zhì)電容器C.現(xiàn)有一盞日光燈總是出現(xiàn)燈管兩端亮而中間不亮，經(jīng)檢查，燈管是好的，電源電壓正常，鎮(zhèn)流器無(wú)故障，其原因可能是(　　) 圖153 A.起輝器兩腳A、B與起輝器座接觸不良 B.電容器C斷路 C.電容器C被擊穿而短路 D.鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大 【解析】　由題意知鎮(zhèn)流器無(wú)故障，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；日光燈管兩端亮而中間不亮，說(shuō)明燈管兩端的燈絲處于通電狀態(tài)，即起輝器接通， 但不能自動(dòng)斷開(kāi)，說(shuō)明電容器C短路了，選C. 【答案】　C 2.對(duì)于日光燈的下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.起輝器是在日光燈啟動(dòng)過(guò)程中起接通電路并提供瞬時(shí)高壓的作用 B.鎮(zhèn)流器在日光燈啟動(dòng)及工作過(guò)程中起降壓限流作用 C.日光燈發(fā)光原理同白熾燈一樣，不是由燈絲產(chǎn)生足夠熱量時(shí)發(fā)光的 D.起輝器只在日光燈啟動(dòng)時(shí)起暫時(shí)接通電路的作用，而鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)提供高壓，在正常工作時(shí)又起降壓限流作用 【解析】　啟動(dòng)時(shí)，起輝器起接通電路作用，然后斷開(kāi)，鎮(zhèn)流器由于自感產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，將氣體擊穿后，熾熱的燈絲釋放電子與汞原子碰撞產(chǎn)生紫外線，再引起熒光物質(zhì)發(fā)光，正常工作時(shí)鎮(zhèn)流器又阻礙電流變化起降壓限流作用，可見(jiàn)A、B、C錯(cuò)，D對(duì). 【答案】　D 3.如圖154所示是日光燈的結(jié)構(gòu)示意圖，若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000039】 圖154 A.S1接通，S2、S3斷開(kāi)，日光燈就能正常發(fā)光 B.S1、S2接通，S3斷開(kāi)，日光燈就能正常發(fā)光 C.S3斷開(kāi)，接通S1、S2后，再斷開(kāi)S2，日光燈就能正常發(fā)光 D.當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光 【解析】　當(dāng)S1接通，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，電源電壓220 V直接加在燈管兩端，日光燈不能發(fā)光，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)S1、S2接通，S3斷開(kāi)時(shí)，燈絲兩端被短路，電壓為零，日光燈不能發(fā)光，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，則鎮(zhèn)流器被短路，燈管兩端電壓過(guò)高，會(huì)損壞燈管，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；只有當(dāng)S1、S2接通，燈絲被預(yù)熱，發(fā)出電子，再斷開(kāi)S2，鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，和原電壓一起加在燈管兩端，使氣體電離，日光燈正常發(fā)光，故選項(xiàng)C正確. 【答案】　C 日光燈電路的分析方法 (1)電路連接：日光燈電路中，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，起輝器與燈管并聯(lián). (2)各部分作用：起輝器起開(kāi)關(guān)作用；鎮(zhèn)流器點(diǎn)燃燈管時(shí)提供高壓，燈管正常發(fā)光時(shí)降壓限流；燈管能夠發(fā)光. 探 究 自 感 現(xiàn) 象 1.自感 由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì). 2.自感電動(dòng)勢(shì)的大小 (1)規(guī)律：自感電動(dòng)勢(shì)與電流的變化率成正比 (2)公式：E＝L. 式中的L稱為自感系數(shù)，只跟線圈自身的因素有關(guān).線圈的橫截面積越大、長(zhǎng)度越長(zhǎng)、匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大.有鐵心的比無(wú)鐵心的自感系數(shù)大. 1.只要線圈本身電流發(fā)生變化就有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.(√) 2.當(dāng)線圈中電流增大時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反.(√) 3.線圈中電流變化得越快，線圈的自感系數(shù)就越大.() 1.自感現(xiàn)象是否屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是否遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律？ 【提示】　自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律. 2.在自感現(xiàn)象中，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向之間的關(guān)系怎樣？ 【提示】　在自感現(xiàn)象中，當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同，即遵循“增反減同”的原則. 如圖155所示，為演示自感現(xiàn)象的電路，閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，發(fā)現(xiàn)LA2直接亮起來(lái)，而LA1逐漸亮起來(lái). 圖155 探討1：LA1在閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，為什么逐漸亮起來(lái)？ 【提示】　電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，穿過(guò)L的磁通量隨之增加，線圈L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增加，從而推遲了LA1中電流增加到正常值的時(shí)間，使LA1燈比LA2燈晚亮. 探討2：自感電動(dòng)勢(shì)的方向是否總與原電流方向相反？ 【提示】　不是.由楞次定律知阻礙作用，當(dāng)原電流增大時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)電流減小時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同. 探討3：自感電動(dòng)勢(shì)有什么作用？ 【提示】　阻礙原電流的變化，但不是阻止，是阻而不止，只是使原電流變化變慢. 1.對(duì)自感現(xiàn)象的理解 (1)自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其特殊性在于產(chǎn)生原磁場(chǎng)和產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的是同一導(dǎo)體. (2)產(chǎn)生自感現(xiàn)象的原因是導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而引起穿過(guò)自身的磁通量的變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (3)自感現(xiàn)象的規(guī)律符合電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一般規(guī)律，仍然遵守法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律. 2.對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解 (1)產(chǎn)生原因：通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (2)自感電動(dòng)勢(shì)的方向：當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同. (3)自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙原電流的變化.阻礙不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時(shí)間變長(zhǎng)，即總是起著推遲電流變化的作用. 3.對(duì)電感線圈阻礙作用的理解 (1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中電流的變化，使得通過(guò)電感線圈的電流不能突變. (2)若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的. (3)阻礙作用過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)：線圈對(duì)變化電流的阻礙作用結(jié)果是實(shí)現(xiàn)電能和磁能的相互轉(zhuǎn)化.線圈中電流從無(wú)到有時(shí)，磁場(chǎng)從無(wú)到有，電源的能量輸送給磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中.相反，線圈中電流減小時(shí)，磁場(chǎng)中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能. 4.(多選)下列關(guān)于自感現(xiàn)象的論述中，正確的是(　　) A.線圈的自感系數(shù)跟線圈內(nèi)電流的變化率成正比 B.當(dāng)導(dǎo)體中電流減弱時(shí)，自感電流的方向與原電流方向相反 C.當(dāng)導(dǎo)體中電流增大時(shí)，自感電流的方向與原電流方向相反 D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化和線圈中電流的變化成正比 【解析】　線圈的自感系數(shù)是由線圈本身性質(zhì)決定的，與線圈的長(zhǎng)度、匝數(shù)、線圈的橫截面積、鐵芯……有關(guān)，而與線圈內(nèi)電流的變化率無(wú)關(guān)，A錯(cuò).自感電流的方向總是阻礙原來(lái)線圈中電流的變化，即原來(lái)線圈中電流增大，自感電流的方向與原電流方向相反；線圈中電流減弱，自感電流的方向與原電流方向相同，C對(duì)B錯(cuò).根據(jù)E＝LΔI/Δt和E＝nΔΦ/Δt比較可知ΔΦ∝ΔI，則D正確. 【答案】　CD 5. (多選)如圖156所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略.下列說(shuō)法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000040】 圖156 A.合上開(kāi)關(guān)S接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮 B.合上開(kāi)關(guān)S接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮 C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S切斷電路時(shí)，A2立刻熄滅，A1過(guò)一會(huì)兒才熄滅 D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S切斷電路時(shí)，A1和A2都要過(guò)一會(huì)兒才熄滅 【解析】　由于自感現(xiàn)象，合上開(kāi)關(guān)時(shí)，A1中的電流緩慢增大到某一個(gè)值，故過(guò)一會(huì)兒才亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，A1中的電流緩慢減小到0，A1、A2串聯(lián)，電流始終相等，都是過(guò)一會(huì)兒才熄滅.故選A、D. 【答案】　AD 6.如圖157所示電路中，L為自感系數(shù)很大、電阻為RL的線圈，A為一阻值為RA的小燈泡，已知RL>RA，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，某物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們把S閉合一段時(shí)間后開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄各支路的電流，測(cè)得流過(guò)L的電流為i1，流過(guò)燈A的電流為i2，并在t1時(shí)刻將S斷開(kāi)，畫(huà)出了通過(guò)燈泡A的電流隨時(shí)間變化的圖像，你認(rèn)為正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000041】 圖157 A　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　　　D 【解析】　當(dāng)S閉合時(shí)，由于RL>RA，故開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)，各支路電流之間的關(guān)系為i2>i1，流過(guò)燈A的電流方向從左向右，S斷開(kāi)時(shí)，由于L的自感作用，流經(jīng)L的電流方向從左向右不變，大小由原來(lái)的i1逐漸減小，它與燈A構(gòu)成閉合回路，由此可知燈A的電流方向與原來(lái)相反，大小與L中電流相同，即由i1逐漸減小，故A、B、C錯(cuò)，D對(duì). 【答案】　D 自感電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)特點(diǎn) 1.自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流的變化，但不能阻止，且自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流變化的結(jié)果，會(huì)對(duì)其他電路元件的電流產(chǎn)生影響. 2.自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟自身電流變化的快慢有關(guān)，電流變化越快，自感電動(dòng)勢(shì)越大. 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(五)　 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A.電路中電流越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大 B.電路中電流變化越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大 C.線圈中電流均勻增大，線圈的自感系數(shù)也均勻增大 D.線圈中電流為零時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)不一定為零 【解析】　自感系數(shù)L跟線圈中的電流無(wú)關(guān)，是由線圈本身的性質(zhì)決定的，而自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟電流變化的快慢有關(guān)，故D正確. 【答案】　D 2.(多選)無(wú)線電力傳輸目前已取得重大突破，日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng).這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力.兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖158所示.下列說(shuō)法正確的是 (　　) A　　　B 圖158 A.若A線圈中輸入電流，B線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C.A中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 【解析】　根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，B線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)，B對(duì)；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以C錯(cuò)，D對(duì). 【答案】　BD 3.如圖159所示，閉合電路中的螺線管可自由伸縮，螺線管有一定的長(zhǎng)度，燈泡具有一定的亮度.若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，則將看到(　　) 圖159 A.燈泡變暗　 B.燈泡變亮 C.螺線管縮短 D.螺線管長(zhǎng)度不變 【解析】　當(dāng)軟鐵棒插入螺線管中時(shí)，穿過(guò)螺線管的磁通量增加，故產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)，使總電流減小，燈泡變暗，每匝線圈間同向電流吸引力減小，螺線管變長(zhǎng). 【答案】　A 4.如圖所示，S為起輝器，L為鎮(zhèn)流器.其中日光燈的接線圖正確的是(　　) 【解析】　根據(jù)日光燈的工作原理，要想使日光燈發(fā)光，燈絲必須預(yù)熱發(fā)出電子，燈管的兩端應(yīng)有瞬時(shí)高壓，這兩個(gè)條件缺一不可.當(dāng)動(dòng)、靜觸片分離后，選項(xiàng)B中燈管和電源斷開(kāi)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中鎮(zhèn)流器與燈管斷開(kāi)，無(wú)法將瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中燈絲左、右端分別被短接，無(wú)法預(yù)熱放出電子，不能使燈管中的氣體導(dǎo)電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 【答案】　A 5.在制精密電阻時(shí)，為了消除制作過(guò)程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，采取了雙線并繞的方式，如圖1510所示，其道理是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000042】 圖1510 A.當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相互抵消 B.當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互抵消 C.當(dāng)電路中的電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中原電流的磁通量相互抵消 D.以上說(shuō)法都不對(duì) 【解析】　采用雙線并繞的方式，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的，不管電流怎樣變化，任何時(shí)刻兩股電流總是等大反向的，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是等大反向的，故總磁通量等于零，在該線圈中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此消除了自感，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，只有C正確. 【答案】　C 6.在如圖1511所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵心的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R.閉合開(kāi)關(guān)S后，調(diào)整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為I.然后，斷開(kāi)S.若t′時(shí)刻再閉合S，則在t′前后的一小段時(shí)間內(nèi)，正確反映流過(guò)L1的電流i1、流過(guò)L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖像是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000043】 圖1511 【解析】　由題中給出的電路可知，電路由L與L1和L2與R兩個(gè)支路并聯(lián)，在t′時(shí)刻，L1支路的電流因?yàn)橛蠰的自感作用，所以i1由零逐漸增大，L2支路為純電阻電路，i2不存在逐漸增大的過(guò)程，所以選項(xiàng)B正確. 【答案】　B 7.在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路中含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，使開(kāi)關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全.為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個(gè)元件，在下列設(shè)計(jì)的方案中(如圖所示)可行的是 (　　) A　　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 【解析】　斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，A圖中由于電容器被充電，開(kāi)關(guān)S處仍將產(chǎn)生電?。籅、C圖中閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電路發(fā)生短路；而D圖是利用二極管的單向?qū)щ娦允咕€圈短路可避免開(kāi)關(guān)處電弧的產(chǎn)生，故D正確. 【答案】　D 8.如圖1512所示的電路中，兩個(gè)相同的電流表G1和G2的零點(diǎn)均在刻度盤(pán)中央，當(dāng)電流從“十”接線柱流入時(shí)，指針向左擺；當(dāng)電流從“一”接線柱流入時(shí)，指針向右擺.在電路接通后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，下列說(shuō)法中正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000044】 圖1512 A.G1指針向右擺，G2指針向左擺 B.G1指針向左擺，G2指針向右擺 C.兩表指針都向右擺 D.兩表指針都向左擺 【解析】　當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，流經(jīng)電感線圈L的電流方向自左向右.當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，通過(guò)線圈L的電流將變小，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流方向與原電流方向相同，也將是自左向右流，以阻礙原電流減小的變化.這樣在由L、G2、R及G1組成的閉合電路中，感應(yīng)電流將從G2的負(fù)接線柱流入，因而G2的指針向右偏；感應(yīng)電流將從G1的正接線柱流入，因而G1的指針向左偏. 【答案】　B [能力提升] 9.如圖1513所示，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，LA、LB是兩個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí)驗(yàn)中不會(huì)燒毀，電阻R2的阻值約等于R1的兩倍大，則(　　) 圖1513 A.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB同時(shí)達(dá)到最亮，且LB更亮一些 B.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB均慢慢亮起來(lái)，且LA更亮一些 C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅 D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅 【解析】　由于線圈L的自感系數(shù)足夠大，閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)產(chǎn)生很強(qiáng)的阻礙，純電阻R2無(wú)自感，因此LA慢慢亮起來(lái)，LB隨即達(dá)到穩(wěn)定亮度，A、B錯(cuò)；當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，將線圈L等效為導(dǎo)線，則有IL＝IA＞IB.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，則由于自感線圈L與LB、R2形成閉合回路，因此有I′B＞IB，因此斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯(cuò)D對(duì). 【答案】　D 10.(多選)如圖1514所示為一個(gè)日光燈電路，主要由燈管、鎮(zhèn)流器和起輝器等元件組成.在日光燈正常工作的情況下，則(　　) 圖1514 A.燈管兩端的燈絲跟鎮(zhèn)流器、起輝器、開(kāi)關(guān)都是串聯(lián)的 B.燈管在開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)，需要一個(gè)很高的瞬時(shí)電壓，可通過(guò)使用鎮(zhèn)流器來(lái)達(dá)到這個(gè)要求 C.燈管點(diǎn)燃發(fā)光后，鎮(zhèn)流器不再起作用 D.燈管在點(diǎn)燃發(fā)光后，起輝器的兩個(gè)觸片是分離的，起輝器不再起作用 【解析】　閉合開(kāi)關(guān)，電壓加在起輝器兩極間，氖氣放電發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使U形動(dòng)觸片膨脹，跟靜觸片接觸使電路接通，燈絲和鎮(zhèn)流器中有電流通過(guò).電路接通后，起輝器中的氖氣停止放電，U形動(dòng)觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開(kāi).在電路突然斷開(kāi)的瞬間，由于鎮(zhèn)流器電流急劇減小，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，方向與電源電動(dòng)勢(shì)方向相同，這個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)與電源電壓加在一起，形成一個(gè)瞬時(shí)高壓，加在燈管中的氣體開(kāi)始放電，于是日光燈成為電流的通路開(kāi)始發(fā)光.日光燈開(kāi)始發(fā)光后，由于交變電流通過(guò)鎮(zhèn)流器線圈，線圈中會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，它總是阻礙電流的變化，這時(shí)的鎮(zhèn)流器起著降壓、限流的作用，保證日光燈正常發(fā)光.所以選項(xiàng)B、D正確. 【答案】　BD 11.如圖1515甲所示為研究自感實(shí)驗(yàn)電路圖，并用電流傳感器顯示出在t＝110－3s時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前后一段時(shí)間內(nèi)各時(shí)刻通過(guò)線圈L的電流(如圖1515乙).已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，內(nèi)阻不計(jì)，燈泡R1的阻值為6 Ω，電阻R的阻值為2 Ω. 甲　　　　　　　　　　乙 圖1515 (1)線圈的直流電阻RL＝ Ω. (2)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，該同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是 ，并計(jì)算開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)是 V. 【解析】　由圖像可知S閉合穩(wěn)定時(shí) IL＝1.5 A RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω 此時(shí)小燈泡的電流I1＝＝ A＝1 A S斷開(kāi)后，L、R、R1組成臨時(shí)回路 電流由1.5 A逐漸減小，所以燈泡會(huì)閃亮一下再熄滅，自感電動(dòng)勢(shì)E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V 【答案】　(1)2　(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗，最后熄滅　15 12.如圖1516所示，燈泡電阻大小為8 Ω.線圈的直流電阻為2 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)為4 V，電阻忽略不計(jì).試計(jì)算在S斷開(kāi)時(shí)刻線圈L的自感電動(dòng)勢(shì)大小. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000045】 圖1516 【解析】　根據(jù)直流電路知識(shí)，計(jì)算出穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡A的電流為0.5 A，通過(guò)線圈L的電流為2 A.斷開(kāi)S瞬間，通過(guò)燈泡A的0.5 A電流立即消失，由于“自感要阻礙通過(guò)線圈的原電流變化”.流經(jīng)L的2 A電流將由2 A逐漸減小，所以斷開(kāi)S時(shí)刻的自感電動(dòng)勢(shì)大小E＝I2(RL＋RA)＝20 V. 【答案】　20 V