自感现象的应用优化训练题（带答案和解释）

1．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芯有关
解析：选D.线圈的自感系数与线圈的形状、横截面积、长短、匝数、有无铁芯等因素有关．故选项D正确．
2．关于感应圈下列说法不正确的是(　　)
A．感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置
B．在工程中，感应圈可作为大功率高压电源使用
C．煤气灶电子点火装置，是利用感应圈产生高电压电火花来完成的
D．感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等
解析：选B.感应圈是利用自感现象利用低压直流电源来获得高电压的装置，A正确不选．受直流电源提供电功率的限制，感应圈不能作为大功率高压电源使用，B不正确，所以选B.感应圈的主要构造包括两个绝缘线圈和继电器等，D正确不选．煤气灶电子点火装置是利用感应圈产生的高电压火花来完成的，C正确不选．
3. 如图2－2－9所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开电路的瞬间会有(　　)
图2－2－9
A．灯泡立刻熄灭
B．灯泡慢慢熄灭
C．闪亮一下后再慢慢熄灭
D．闪亮一下后突然熄灭
解析：选A.当电路断开时，由于通过线圈的电流从有到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈与灯泡不能构成闭合回路，因此灯泡立刻熄灭．
4．如图2－2－10所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是(　　)
图2－2－10
A．①③ B．②④
C．①② D．②③
解析：选A.日光灯工作时，电流通过镇流器、灯丝，电源和启动器形成回路，使启动器发出辉光，相当于启动器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝发射电子，镇流器起控制加热电流的作用；之后启动器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管中的气体导电、发光，此时启动器已无作用．所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时，当启动器丢失或损坏时，可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后再断开)，所以A项正确；④中，当启动器两金属片断开时，镇流器产生的瞬时高压不能加在灯管上，故④错；②中，当动、静触片分开后，灯管和电源分开，故②错．
5. (2010年高考北京卷)在如图2－2－11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2－2－11
图2－2－12
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，直至到达电流为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立即达到电流为I，故C、D错误．
一、单项
1．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是(　　)
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
解析：选C.线圈的自感系数由线圈本身的因素(如长度、面积、匝数等)决定．E自∝ΔIΔt，而不是E自∝ΔI，C对，A、B错．线圈中电流减小时自感电动势方向与原电流方向相同，电流增大时，电动势方向与原电流方向相反，D错．
2．下列不属于自感现象的是(　　)
A．电焊机
B．拔下家用电器的电源插头看到电火花
C．大型电动机断开开关产生电弧火花
D．用高频交流电焊接自行车零件
解析：选D.电焊时电流小引起的自感现象产生电弧火花，使金属熔化，冷却后就融为一体了，故选项A属于自感现象；把电路中开关断开，就会在电路中产生自感电动势，使开关的闸刀与固定夹片之间的空气电离，产生电火花，故选项B、C属于自感现象．高频交流电焊接自行车零件是涡流的典型应用，D不属于自感现象．
3．人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现，日光灯是最常用的节能照明工具，它的主要构成有灯管、镇流器、启动器等．启动器的构造如图2－2－13所示，为了便于日光灯工作，常在启动器两端并上一个电容器C.现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮，经检查，灯管是好的，电源电压正常，镇流器无故障，其原因可能是(　　)
图2－2－13
A．启动器两端A、B与启动器座接触不良
B．电容器C断路
C．电容器C击穿而短路
D．镇流器自感系数L太大
解析：选C.题目说镇流器无故障，故D项错误．日光灯管两端亮而中间不亮，说明灯管两端的灯丝处于通电状态，即启动器接通，但不能自动断开，说明电容器C短路了，选项C正确．
图2－2－14
4．如图2－2－14所示，L是一个纯电感线圈，R为一个灯泡，下列说法中正确的是 (　　)
A．开关S闭合瞬间和断开瞬间，灯泡中都有从a到b的电流通过
B．开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，断开瞬间则为从b到a
C．开关S闭合瞬间，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闭合或断开瞬间，灯泡中都没有电流通过
解析：选B.在开关S闭合瞬间，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，通过线圈的电流是逐渐增加的．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，线圈将产生阻碍这一变化的自感电动势(在线圈中自左向右)，因此在线圈L和灯泡R形成的新的闭合回路中，有电流从灯泡的b端流向a端，所以正确选项为B.
5. 如图2－2－15所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应(　　)
图2－2－15
A．先断开S1
B．先断开S2
C．先拆除电流表
D．先拆除电阻R
解析：选B.L自感系数很大，当开关S2闭合时若S1断开，则由于自感现象，L中可能产生很高的瞬时电压而烧坏电压表，故应先断开开关S2，后断开开关S1，在开关S2、S1均断开后拆除电表和电阻时，先拆除哪个都可以，故B选项正确．
6．如图2－2－16所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是 (　　)
图2－2－16
A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B．S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D．由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电
解析：选A.当S闭合瞬间，L内电流增大，产生的自感电动势的方向是由下指向上，使电容器充电，A板带正电，B板带负电，A项正确；当S保持闭合时，L的电阻为零，电容器两极板被短路，不带电，B项错误；当S断开瞬间，L内的电流减小，自感电动势的方向由上指向下，在L、C组成的回路中给电容器充电，使B板带正电，A板带负电，C项错误．
7．如图2－2－17所示是日光灯电路图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是 (　　)
图2－2－17
A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光解析：选C.当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光，选项A错误．
当S1、S2接通，S3断开时，灯管两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误．
当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误．
只有当S1、S2接通，再断开S2，镇流器中产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使灯管内气体电离，日光灯正常发光，选项C正确．
8．如图2－2－18所示，a、b、c为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合．现突然断开，已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯的说法中正确的是(　　)
图2－2－18
A．亮度保持不变
B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭
C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度
D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度
解析：选C.S断开前，L把a灯短路，加在c灯两端电压为电源电压，流过c灯电流是流过L电流的一半．当S断开的瞬时，L上的电流要减小，L上产生自感电动势阻碍电流的减小，所以开始时，通过c的电流是原来的2倍，比原来亮得多，随后电流逐渐减小，达到稳定后，c两端的电压又等于电源电压，所以亮度跟原来的一样，C正确．
9. 如图2－2－19所示，多匝线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻器的电阻均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0，现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，以下说法中正确的是(　　)
图2－2－19
A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零
B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终会小于I0
C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变
D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还是增大到2I0
解析：选D.开关S闭合时，通过线圈L的电流发生变化，在线圈中产生自感电动势．自感电动势产生的效果是阻碍电流的变化，使电路中电流变化延缓，使电路中的电流不能突变，它不可能阻止电流的变化，也不可能使电流不变化，自感电动势本身就是以电流变化为存在基础的．
本题中，由于线圈L的存在，在S闭合后，电路中的电流不会在瞬间由I0变大到2I0，但随着S闭合后电路中电流变化率的减小，线圈L中自感电动势减小，并最终减小到零，电路中电流最终会增大到2I0.故选项D正确．
10. (2010年高考江苏卷)如图2－2－20所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是(　　)
图2－2－20
图2－2－21
解析：选B.开关闭合时，由于线圈的自感阻碍作用，可看做电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减小，路端电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡中的电流方向与原来相反，并逐渐减小到零，路端电压UAB逐渐减小到零，UAB为负值．A图象开关闭合时，UAB增大，不符合题意，错误；B图象电压UAB的变化规律符合题意，正确；C图象的电压UAB先增大后减小，且方向不变，错误；D图象在两过程中电压UAB始终为正，不正确．
二、非
11．在图2－2－22所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05 s，产生的感应电动势为180 V，可使氖管发光；如果电流在0.03 s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
图2－2－22
解析：由线圈自感电动势的大小公式E＝LΔIΔt得：
E1＝LΔIt1，E2＝LΔIt2
解方程组得：E2＝t1t2E1＝0.050.03×180 V＝300 V.
答案：300 V
12．如图2－2－23所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为Rs＝10 Ω.
图2－2－23
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)画出断开S前后一段时间L1内电流随时间的变化规律．
解析：(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过．因此通过L的电流为
IL＝E2R＝1010 A＝1 A.
流过L1的电流为I＝E2Rs＝1020 A＝0.5 A.
断开S的瞬间，由于线圈想要维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的瞬时电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝IL?Rs＝10 V.
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变．而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，图象如图所示(t0为断开S的时刻)．
注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．


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