高中沪科版 (2019)2.5 自感现象与日光灯一课一练

【基础】第5节自感现象与日光灯-1优质练习

一．填空题

1．如图所示为演示自感现象的实验电路图，图中L是一个带铁芯的线圈，A是一只灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的。现将电键S断开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从______端到端______。（填a端或b端）

2．如图所示是一演示实验的电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡，起初，开关处于闭合状态，电路是接通的，现将开关断开，则在开关断开的瞬间，a．b两点电势相比，_______（填“＞”或“＜”)。

3．在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图1接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；然后按图2将电流表与线圈B连成一个闭合电路，将线圈A．电池．滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路。在图1中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）。在图2中：（填“向左”或“向右”或“不”）

（1）S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将____________偏转。

（2）线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针______________偏转。

（3）线圈A放在B中不动，突然切断开关S时，电流表指针__________________偏转。

4．将金属热电阻．数字电流表．电源按图连接；将烧杯装入的水，用铁架台固定在加热器上．闭合开关S，当金属热电阻未放入热水中时，电流表示数为I1，将金属热电阻放入温水中，电流表示数为I2．将金属热电阻放在热水中，电流表示数为I3，则I1．I2．I3的大小关系是　        　．

5．如图所示的电路中，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源。当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是________；（填A→B或B→A）当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是_____。（填A→B或B→A）

6．自感系数

（1）自感电动势：，其中是___________；L是___________，简称自感或电感。单位：___________，符号：___________。

（2）自感系数与线圈的___________．___________．___________，以及是否有___________等因素有关。

7．为了演示接通电源的瞬间和断开电源的瞬间的电磁感应现象，设计了如图所示的电路图，A．B两灯规格相同，L的直流电阻和R相等，开关接通的瞬间，A灯的亮度   （填“大 于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；通电一段时间后，A灯的亮度   （填“大于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；断电的瞬间， B灯   （填“立即”或“逐渐”）熄灭．

8．在如图所示的日光灯工作原理电路图中：

（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是____________(填“接通的”或“断开的”)；

（2）开关刚闭合时，220 V电压加在____________上，使__________发出辉光；

（3）日光灯启动瞬间，灯管两端电压__________220 V(填“大于”．“等于”或“小于”)；

（4）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)，镇流器起着__________作用，保证日光灯正常工作。

9．自感现象

当一个线圈中的电流变化时，它产生的___________不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线圈___________激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫作___________。

10．如图所示，当电键K接通后，通过线圈的电流方向是　   　，通过灯泡的电流方向是　   　，当电键K断开瞬间，通过线圈的电流方向是　    　，通过灯泡的电流方向是　  　．

11．如图所示，A1与A2是两只相同的电流表，自感线圈L的直流电阻和R相等，开关S闭合的瞬间，A1的示数________于A2的示数，S断开的瞬间，A1的示数________于A2的示数，（填“大”．“小”．“等）”。

12．如图所示，L是自感系数很大的线圈，其自身的电阻较小，A和B是两个相同的小灯泡．闭合开关S待电路稳定后，再把开关S断开的过程中，A灯泡的亮度变化情况是_____________（填“变亮”．“ 立即熄灭”．“ 闪亮后熄灭”）；B灯泡的亮度变化情况是__________________（填“不变”．“ 立即熄灭”．“ 闪亮后熄灭”）

13．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。

（1）图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流___________（填“大于”．“小于”或“等于”）中电流。

（2）图2中，变阻器接入电路的阻值___________（填“大于”．“小于”或“等于”）的电阻值。

（3）图2中，闭合S2瞬间，中电流___________（填“大于”．“小于”或“等于”）变阻器中电流。断开S2瞬间，灯A2___________（填“会”或“不会”）闪亮。

14．如图所示，线圈的直流电阻为10Ω，R=20Ω，线圈的自感系数较大，电源的电动势为6V，内阻不计。则在闭合S瞬间，通过L的电流为______A，通过R的电流为______A；S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间，通过R的电流为______A。

15．某实验小组利用如图所示的电路，研究“通电自感和断电自感”现象。已知L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通时，观察到的现象为_______，开关S断开时，观察到的现象为_______。

A．灯泡L1比灯泡L2先达到最亮

B．灯泡L2比灯泡L1先达到最亮

C．灯泡L1比灯泡L2先暗

D．灯泡L2比灯泡L1先暗

16．如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源．光电管．放大器．电磁继电器等几部分组成．

（1）示意图中，a端就是电源正极；

（2）光控继电器的原理是:当光照射光电管时，__________________________________

___________________________________________________________________．

17．如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：K闭合瞬间，______________________________，______________________________。

18．李辉同学想用如所示电路测量某电感线圈的直流电阻（估计约2Ω），电源电压．电流表电压表量程都合适，电压表内阻远大于2Ω，电流表外接没问题，滑动变阻器阻值也合适。但在进行测量之前，同组的刘伟同学对电路分析后认为测量完成后直接断开开关会有问题，请你也帮李辉分析一下问题所在并给出改进方案。

存问题：___________

改进方案：___________

参考答案与试题解析

1．【答案】a    b   

【解析】【来源】新疆生产建设兵团第四师第一中学2019-2020学年高二（下）期中物理试题

在S断开前，自感线圈L中有向左的电流，断开S后瞬间，L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零。原来跟L并联的灯泡A，由于电源的断开，向左的电流会立即消失。但此时它却与L形成了串联的回路，L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过，方向由a到b。

2．【答案】＜

【解析】【来源】重庆市凤鸣山中学2019-2020学年高二（下）6月物理试题

【分析】

【详解】

[1]．在S断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开S后瞬间，L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零。原来跟L并联的灯泡A，由于电源的断开，向右的电流会立即消失。但此时它却与L形成了串联的回路，L中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡A中流过，方向由b到a，即φa＜φb．

3．【答案】向右    向右    向左   

【解析】

在图1中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转．在图2中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A中的电流产生的磁场竖直向上；
（1）[1]．将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过B的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；

（2）[2]．螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过B的磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将右偏转；

（3）[3]．螺线管A放在B中不动，穿过B的磁场向上，突然切断开关S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转．

4．【答案】I1＞I2＞I3．

【解析】【考点】闭合电路的欧姆定律

【分析】金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，根据闭合电路欧姆定律即可求解．

【解答】解：金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，可知电阻增大，根据闭合电路欧姆定律知电流减小，所以有：I1＞I2＞I3．

故答案为：I1＞I2＞I3．

【点评】本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，知道金属热电阻的阻值随着温度的升高而增大，难度不大，属于基础题．

5．【答案】       

【解析】【来源】福建省莆田第二十五中学2019-2020学年高二（下)返校考试物理试题

【分析】

【详解】

[1]如图，开关S断开之前，通过灯R的电流方向为A到B

[2]当开关断开后，R灯中原来的电流消失．通过线圈的电流要减小，穿过线圈的磁通量减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知，线圈右端相当于电源的正极，左端相当于电源的负极，则通过灯R的电流方向由B到A

6．【答案】     电流的变化率     自感系数     亨利     H     大小     形状     圈数     铁芯

【解析】

（1）[1][2][3][4]自感电动势

其中是电流的变化率；L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号：H。

（2）[5][6][7][8]自感系数与线圈的大小．形状．圈数，以及是否有铁芯等因素有关。

7．【答案】（1）大于；（2）等于；（3）立即

【解析】闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，阻碍原电流的变化，从而使通过A灯的电流比B灯的电流大，所以灯A的亮度大于灯B的亮度；当通电一段时间后，电路的电流稳定，通过两灯的电流相同，所以两灯亮度相同；断电瞬间，通过L的电流减小，产生自感电动势，阻碍原电流的变化，从而使通过A灯的电流比B灯的电流消失的慢，即而判断 灯A逐渐熄灭，灯B立即熄灭

8．【答案】     断开的     启辉器     日光     大于     断开     限流降压

【解析】

镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少．辉光放电无法进行，不工作），U形片冷却收缩，两个触片分离，灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光

（1）[1] 开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是断开的；

（2）[2][3] 开关刚合上时，220V电压加在启辉器；使日光发光；

（3）[4] 日光灯启动瞬间，灯管两端的电压高于220V；

（4）[5] 日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片断开的；

[6] 镇流器起着限流降压作用，保证日光灯正常工作。

9．【答案】     变化的磁场     本身     自感电动势

【解析】

[1][2][3]当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。

10．【答案】a→b，a→b，a→b，b→a

【解析】考点:自感现象和自感系数．

分析:当电键K接通后，根据电源的极性确定线圈和灯泡中的电流方向；当电键K断开瞬间，线圈产生自感电动势，相当于电源，根据楞次定律分析电流的方向．

解答:解：在电源的外电路中电流从电源的正极出发流进负极，由图知，当电键K接通后，通过线圈的电流方向是a→b，通过灯泡的电流方向是a→b；

当电键K断开瞬间，灯泡中原来的电流立即消失，线圈产生自感电动势，相当于电源，线圈与灯泡组成闭合回路．根据楞次定律得知，自感电动势阻碍电流的减小，使得线圈中的电流与原来方向相同，此电流通过灯泡，灯泡中的电流b→a．

故答案为：a→b，a→b，a→b，b→a

点评:做好本类题目的关键是弄清线圈的特性，当线圈中电流变化时，产生自感电动势，线圈相当于电源．

11．【答案】    (1). 大    (2). 等

【解析】

【分析】

【详解】[1][2]开关S闭合瞬间，由于自感线圈L阻碍电流的增加，则A1的示数大于A2的示数；S断开的瞬间，原来通过A1的电流立即消失，在L支路，由于L产生的自感电动势阻碍电流的减小，则通过L的电流要在L-A2-A1 –R中形成新的回路，则通过A1的示数等于A2的示数。

12．【答案】A灯立刻熄灭    B灯先变亮 后逐渐熄灭   

【解析】【来源】青海省大通回族土族自治县第一完全中学2019-2020学年高二（下）期中物理试题

【分析】

【详解】

[1][2]S断开瞬时，A灯中电流消失，故立即熄灭，而B灯中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，电流由灯泡B的左侧流入，故B灯亮一下逐渐熄灭。

13．【答案】     小于     等于     小于     不会

【解析】

(1)[1]图1中，闭合S1，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明电路稳定后，A1中电流小于中电流；

(2)[2]闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度，说明稳定后两支路电流相等，则变阻器接入电路的阻值等于的电阻值；

(3)[3]图2中，闭合S2瞬间，发生自感，所以中电流小于变阻器中电流；

[4]由于闭合开关S2后，A2与A3的亮度最终相同，即电流相同，所以断开S2瞬间， ．灯A2．A3．变阻器组成的新的闭合电路中，灯A2不会闪亮。

14．【答案】0    0.3    0.6   

【解析】【来源】四川省内江市第六中学2019-2020学年高二（下)期中物理试题

【分析】

【详解】

[1]．在闭合S的瞬间，由于L的自感作用，将阻碍电流的增加，从零增加到最大，所以接通开关的瞬间通过L的电流为零；
[2]．电阻R无自感现象，接通瞬间就达到稳定电流为

[3]．电路中的电流稳定时，流过L的电流

在开关断开的瞬间，由电源提供给电阻R的电流瞬间消失，由于线圈L的自感作用，其电流不能马上消失，从稳定的电流逐渐减小到零，此时通过R的电流是线圈中的自感电流，所以方向与原电流方向相反，开关断开瞬间电流为0.6A。

15．【答案】     A     D

【解析】 [1]电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡L1的电流较大，故灯泡L1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，因L阻值与R相同，则两个灯泡一样亮，故选A；

[2]电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡L1构成闭合回路放电，故断开时灯泡L2比灯泡L1先暗，故选D；

16．【答案】（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

【解析】考点:自感现象和自感系数．

分析:光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应方程判断光电子最大初动能的变化．

解答:解:电路中要产生电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M．

故答案为:（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

点评:解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道光电子的最大初动能与什么因素有关．

17．【答案】    ①. 立刻亮而后熄灭    ②. 立刻亮而后更亮

【解析】

【分析】

【详解】[1][2] L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1立刻亮而后熄灭，D2立刻亮而后更亮。

18．【答案】    ①. 见解析    ②. 见解析

【解析】

【分析】

【详解】[1]若先断开开关，由于线圈的自感作用，线圈与电压表组成回路，原先线圈中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电压表损坏。

[2]在断开关前，先拆去电压表，或者把滑动变阻器的阻值调到最大，让通过线圈的电流变小。