1、自感现象与日光灯课后篇巩固提升A组1.(多选)下列关于自感的说法中正确的是()A.自感是由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B.自感电动势的大小跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关C.自感电流的方向总是与原电流的方向相反D.对不同的线圈,电流变化快慢相同时,产生的自感电动势不同答案:ABD2.对于日光灯的下列说法正确的是()A.起辉器在日光灯起动过程中起接通电路并提供瞬时高压的作用B.起辉器在日光灯正常工作过程中起降压限流作用C.日光灯发光原理同白炽灯一样,都是在灯丝产生足够热量时发光D.起辉器只在日光灯起动时起暂时接通电路的作用,而镇流器在起动时起提供瞬时高压的作用解析:起辉器在日光灯
2、起动过程中起接通电路的作用,镇流器在起动时提供瞬时高压,故A错误,D正确;镇流器在正常工作时起降压限流作用,故B错误;日光灯发光原理同白炽灯不一样,白炽灯是在灯丝产生足够热量时发光的,而日光灯灯管内充有微量的惰性气体和稀薄的汞蒸气,两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线,使涂在管壁上的荧光粉激发出可见光,故C错误。答案:D3.关于线圈的自感系数,下列说法中正确的是()A.线圈中产生的自感电动势越大,线圈的自感系数一定越大B.线圈中的电流变化越快,自感系数就越大C.线圈中的电流不发生变化,自感系数一定为零D.线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁心有关答案:D4.如下图所示,L是一个纯电感线圈,A
3、为一个灯泡,下列说法中正确的是()A.开关S接通瞬间和断开瞬间,灯泡中都有从a到b的电流通过B.开关S接通瞬间,灯泡中有从a到b的电流通过,断开瞬间则为从b到aC.开关S接通瞬间,灯泡中有从a到b的电流通过,断开瞬间则没有电流通过D.开关S接通瞬间和断开瞬间,灯泡中都没有电流通过解析:在开关S接通瞬间,灯泡中立即有从a到b的恒定电流通过;此时由于自感现象,通过线圈的电流则是逐渐增加的。在开关S接通电路稳定后,通过灯泡和线圈的电流不再发生变化。开关S断开瞬间,线圈中原来向右的电流突然减小,由于自感现象的存在,线圈将产生维持这一电流的自感电动势(在线圈中自左向右),因此在线圈L和灯泡A形成的新的闭
4、合回路中,有电流从灯泡的b端流向a端,所以正确选项为B。答案:B5.在如下图所示电路中,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C.G1指针缓慢地回到零点,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:电流表指针的偏转方向与电流的流向有关。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
5、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较短时间,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项正确。答案:D6.如图所示,线圈L的自感系数很大,且其电阻可以忽略不计,A1、A2是两个完全相同的小灯泡,在开关S闭合和断开的过程中,A1、A2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()A.S闭合,A1亮度不变,A2亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,A2立即不亮,A1逐渐不亮B.S闭合,A1不亮
6、,A2很亮;S断开,A1、A2立即不亮C.S闭合,A1、A2同时亮,而后A1逐渐熄灭,A2亮度不变;S断开,A2立即不亮,A1亮一下才灭D.S闭合,A1、A2同时亮,而后A1逐渐熄灭,A2则逐渐变得更亮;S断开,A2立即不亮,A1亮一下才灭解析:当S接通,L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,A1和A2串接后与电源相连,A1和A2同时亮,随着L中电流的增大,L的直流电阻不计,L的分流作用增大,A1的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,总电流变大,A2的电流增大,A2变得更亮。当S断开,A2中无电流,立即熄灭,而电感L将要维持本身的电流不变,L与A1组成闭合电路,A1灯要亮一下后再熄灭,综上所述
7、,选项D正确。答案:D7.如下图所示多匝线圈L电阻和电池内阻不计,两个电阻的阻值都是R,开关S原来是断开的,电流I0=E2R,今合上开关S将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产生,电动势()A.有阻碍电流的作用,最后电流由I0减小到零B.有阻碍电流的作用,最后电流总小于I0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流将保持I0不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到2I0解析:开关S由断开到闭合,回路的电流要增大,因而在L上要产生自感电动势,根据楞次定律,自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化,因此要阻碍原电流的增加,而阻碍不是阻止,电流仍要增大,而达到稳定后其电流为2I0。选项D正确。答案:D
8、8.如图所示,L为自感线圈,A是一个灯泡,当S闭合瞬间,a、b两点电动势相比,点电势较高,当S切断瞬间,a、b两点电势相比,点电势较高。解析:开关接通的瞬间,线圈的自感作用将阻碍电流的增加,自感电动势是反电动势,故a端电势高;断开开关的瞬间,线圈中自感电动势的方向与原电流方向相同,b端是高电势处。答案:ab9.日光灯管的寿命和开关次数有密切关系,频繁开关会使灯管的寿命大大缩短,据统计,同样的日光灯,连续点燃不关,点亮的时间要比每昼夜开关八次的日光灯点亮时间长两倍半,为什么频繁开关会影响灯管的寿命?解析:日光灯在通电启动的一瞬间,气体放电,日光灯灯丝不但要发射电子,还要受到带电粒子强有力的轰击,
9、每启动一次,要消耗大量的电子,还要受到高电压冲击一次,启动的次数越多,灯丝的寿命越短。答案:见解析。B组1.(多选)某线圈通有如图所示的电流,则线圈中自感电动势改变方向的时刻有()A.第1 s末B.第2 s末C.第3 s末D.第4 s末解析:当电流变化时,它所产生的磁场也跟着变化,导致穿过线圈的磁通量也发生变化,选01s内电流产生的磁通量方向为正方向,则磁通量随时间变化的关系图像如图所示,再由楞次定律分别判断01s、12s、23s、34s、45s内的自感电流和自感电动势的方向,发现在第2s末、第4s末自感电动势改变方向,所以选项B、D正确。答案:BD2.有L1和L2两个完全相同的灯泡,线圈L的
10、电阻忽略不计。下列说法中正确的是()A.闭合S时,L2先亮,L1后亮,最后一样亮B.断开S时,L2立刻熄灭,L1过一会儿熄灭C.L1中的电流始终从a到bD.L2中的电流始终从c到d解析:闭合S时,L2中立即有从d到c的电流,先亮,线圈由于自感作用,通过它的电流将逐渐增加,所以L1逐渐变亮。电路稳定后自感作用消失,线圈L相当于导线,所以L1、L2最后一样亮,选项A正确;断开S时,L2中由电源提供的电流立即消失,但是L中的电流由于自感的阻碍作用只能逐渐减小,通过L2、L1形成回路。因此L1、L2都将过一会儿才熄灭,选项B错误;L1中的电流始终由b到a,L2中的电流在闭合S后由d到c,在断开S后由c
11、到d,选项C、D错误。答案:A3.如图所示,L1、L2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其直流电阻值与定值电阻R的阻值相同,且阻值大于小灯泡的电阻,闭合开关S,待电路达到稳定后,两灯泡均可发光。对于开关S接通至电路达到稳定的过程,以及电路稳定状态下断开开关S的情况,下列说法正确的是()A.S接通,L1先达到最亮B.S接通,L2先达到最亮C.S断开,L1比L2熄灭得慢D.S断开,L2先闪亮一下再熄灭解析:该电路可以看成是左右两部分并联后再串联。S刚刚接通时,L上的自感会使通过它的电流慢慢增大;根据变化电路的特性可知,L支路上的电流增大时,和它并联的L2上的电流就减小,和它串联的L1
12、上的电流就增大,所以S刚刚接通时L2先达到最亮,然后逐渐变暗,而L1逐渐变亮,故A错误,B正确。S断开时,线圈L和L2构成自感回路,L1不在回路中,所以S断开时,L1立刻熄灭,L2后熄灭;由于线圈L的阻值大于小灯泡的电阻,则S闭合电路中的电流稳定时,流过灯泡L2的电流大于流过线圈L的电流,所以S断开时,L2不会闪亮一下,故C、D错误。答案:B4.(多选)在如图甲、乙所示的电路中,R和自感线圈L的电阻都很小,接通开关S,使电路达到稳定,灯泡L1发光。下列说法正确的是()A.在电路甲中,断开S,L1将渐渐变暗B.在电路甲中,断开S,L1将先变得更亮,然后渐渐变暗C.在电路乙中,断开S,L1将渐渐变
13、暗D.在电路乙中,断开S,L1将先变得更亮,然后渐渐变暗解析:在图甲中,断开S前,灯泡L1中的电流与电感L中的电流相等;断开S后,灯泡L1、电感L、电阻R构成闭合回路,自感电流将使灯泡继续亮一会儿,但自感电流只能在电感L中原有电流基础上减小,所以灯泡中的电流不会比断开S前大,即灯泡的亮度不会比断开S前更亮,选项A正确,选项B错误。在图乙中,断开S前,L中电流比灯泡L1中电流大,断开S后,L中自感电流通过灯泡L1,该电流大于灯泡L1中原有电流,故灯泡将比原来更亮。又由于自感不能阻止电流减小,最终自感电流还是要减为零,故灯泡将逐渐变暗直至熄灭,选项C错误,选项D正确。答案:AD5.演示自感现象的电
14、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.断开开关时,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.断开开关时,A1逐渐变暗,A2闪亮一下再逐渐变暗解析:闭合开关S时,电阻R不产生感应电动势,灯泡A2立刻亮起来;流过线圈L的电流增大,产生自感电动势,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。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
15、错误。闭合开关S,电路稳定后,A1与A2的亮度相同,则流过A1的电流等于流过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。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零,灯泡A1和灯泡A2均缓慢熄灭,故D错误。答案:C6.图甲为研究自感实验的电路图,用电流传感器显示出在t=110-3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流如图乙所示。已知电源电动势E=6 V,内阻不计,灯泡R1的阻值为6 ,电阻R的阻值为2 。(1)线圈的直流电阻RL=。(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
16、。解析:(1)由图像可知S闭合稳定时IL=1.5ARL=EIL-R=61.5-2=2。(2)此时灯泡电流I1=ER1=66A=1AS断开后,L、R、R1组成临时回路电流由1.5A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)=15V。答案:(1)2(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗,最后熄灭15教学建议1.重难点分析(1)本节教学重点:自感现象、自感系数、日光灯的工作原理。(2)本节教学难点:分析两种自感现象和日光灯的工作原理。2.教法建议(1)教学中通过演示实验,引导并教会学生观察现象、分析实验的方法。(2)教学中应重点讲解两种自感现象,它们是磁感应现象的特例,遵循楞次定
17、律和法拉第电磁感应定律,引导学生注意前后知识的联系,加深对两大规律应用的理解。(3)在明确两种自感现象的基础上,讲解日光灯的工作原理,注意介绍起辉器的作用。3.学法建议同学们在学习本节过程中要把握好三点:一是理解好两种自感现象。二是理解日光灯的工作原理。三是了解互感现象,为第三章变压器的学习打下基础。参考资料节能灯原理节能灯又叫紧凑型荧光灯,由于其具有光效高,节能效果明显,寿命长,体积小,使用方便等优点,受到各国的重视和欢迎。节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热,大约在1160K时,灯丝就开始发射电子(因为在灯丝上涂了一些电子粉),电子碰撞氩原子,氩原子碰撞后获得了能量又撞击汞原子,汞原子在吸收能量后跃迁产生电离,发出253.7nm的紫外线,紫外线激发荧光粉发光,由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右,比白炽灯工作的温度22002700K低很多,所以它的寿命也大大提高,达到5000小时以上,由于它不存在白炽灯那样的电流热效应,荧光粉的能量转换效率也很高,达到每瓦50流明以上。
