互感和自感教材

互感和自感適用學(xué)科高中物理適用年級高中二年級適用區(qū)域安徽地區(qū)課時時長（分鐘）60知識點自感現(xiàn)象、自感系數(shù)、自感電動勢的公式自感現(xiàn)象中自感電動勢方向的判斷、自感線圈中電流的變化特點教學(xué)目標(biāo)知識與技能：了解自感現(xiàn)象的電磁感應(yīng)特點。

指導(dǎo)學(xué)生運用觀察、實驗、分析、綜合的方法，認(rèn)識自感現(xiàn)象及其特點。

明確自感系數(shù)的意義及決定條件。過程與方法：能用電磁感應(yīng)原理，解釋生產(chǎn)和生活中的某些自感現(xiàn)象。提高學(xué)生分析問題的能力和運用物理知識解決實際問題的能力。情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。讓學(xué)生關(guān)注有關(guān)的生活、生產(chǎn)問題，感受物理的發(fā)展對當(dāng)代社會發(fā)展的重要意義。教學(xué)重點自感現(xiàn)象中自感電動勢方向的判斷、自感線圈中電流的變化特點教學(xué)難點自感現(xiàn)象中自感電動勢方向的判斷、自感線圈中電流的變化特點教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)前面我們學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解了幾種不同形式的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如磁鐵向線圈中插入或拔出時、閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動時等，都會引起感應(yīng)電動勢，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。你們認(rèn)為引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條件是什么？

不論用什么方式，也不管是什么原因，只要穿過電路的磁通量發(fā)生了變化，都能引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如果電路是閉合的，電路中就會有感應(yīng)電流。二、知識講解考點1：自感現(xiàn)象和自感電動勢當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時，導(dǎo)體自身產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢.自感電動勢的表達(dá)式為：E=LΔI/Δt（不要求定量計算），L叫自感系數(shù)，自感系數(shù)的單位是亨利（H）.自感系數(shù)由線圈自身條件決定，線圈直徑大、長度長、單位長度匝數(shù)多，自感系數(shù)大；若線圈中有鐵芯，自感系數(shù)會更大.考點2：自感現(xiàn)象的一般性和特殊性一般性：自感電動勢阻礙磁通量變化.特殊性：阻礙發(fā)生自感現(xiàn)象的導(dǎo)體自身電流的變化，即當(dāng)它所在支路電流增大，自感電動勢即與原電流方向相反，反之相同.考點3：自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止圖12-3-1應(yīng)用：日光燈電路圖：如圖12-3-1所示：原理：當(dāng)開關(guān)閉合后，電源電壓加在啟動器的兩極之間，使氖泡發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使U形動觸片膨脹，接通電路.此時有電流過鎮(zhèn)流器和燈絲，這時啟動器停止放電，U形動觸片冷卻收縮，電路斷開，鎮(zhèn)流器線圈產(chǎn)生很高的自感電動勢，電動勢的方向與原電壓的方向相同，因而形成一瞬間高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體放電，從而燈管成為電流通路，使日光燈發(fā)光.正常發(fā)光后，鎮(zhèn)流器起到降壓限流的作用，保證日光燈正常工作.圖12-3-2防止：定值電阻的雙線繞法如圖12-3-2所示，雙線并繞制成定值電阻器，以排除自感電動勢的影響.考點4：自感現(xiàn)象的分析分析自感現(xiàn)象時，除了要定性分析通電和斷電時的自感現(xiàn)象外，還應(yīng)半定量地分析電路中的電流變化，分析時主要抓住通過自感線圈的電流不能突變這一特點，其次是注意電路結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定和不穩(wěn)定時的變化.要明確自感電動勢總是阻礙電流的變化.線圈中電流增大時，自感電動勢（電流)方向與原電流方向相反，阻礙電流的增大；線圈中電流減小時，自感電動勢（電流)方向與原電流方向相同，阻礙電流的減小.正是這種阻礙作用，使線圈中的電流只能從原來的值逐漸變化，不能發(fā)生突變.三、例題精析【例題1】圖12-3-3中燈LA、LB完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略，則（）圖12-3-3A.S閉合瞬間，LA、LB同時發(fā)光，接著LA變暗，LB變亮B.S閉合瞬間，LA不亮，LB立即亮C.S閉合瞬間，LA、LB都不立即亮D.穩(wěn)定后再斷開S瞬間，LB燈熄滅，LA燈亮并比開始時LB更亮【答案】A【解析】在S閉合瞬間，L支路中的電流從無到有發(fā)生“變化”，因此在L中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增加，由于自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用強，所以S接通的極短時間內(nèi)L中電流幾乎為零，L并沒有起到“短路”作用.LA燈中有電流流過，LA、LB燈同時亮.由于L中電流從無到有很快穩(wěn)定，感應(yīng)電動勢消失，上述那種電流的阻礙不存在，它對LA燈的短路作用形成，LA燈熄滅.由于電路電阻變小，LB便更亮，故A正確.分析自感現(xiàn)象，關(guān)鍵是分清電流的變化，確定自感電動勢的方向及怎樣阻礙電流的變化.【例題2】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)體中電流減小時，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，自感電流的方向與原電流方向相同D.穿過線圈的磁通量變化和線圈中電流的變化成正比【答案】D【解析】線圈的自感系數(shù)是由線圈本身性質(zhì)決定的，與線圈長度、單位長度的匝數(shù)、線圈的橫截面積、鐵芯……有關(guān)，而與線圈內(nèi)電流無關(guān)，A錯.自感電流方向總是阻礙線圈中電流的變化，即原電流增大，自感電流與原電流方向相反，線圈中電流減小，自感電流的方向與原電流方向相同，B、C錯.根據(jù)E=L和E=n比較可知ΔΦ∝ΔI,則D對.【例題3】如圖12-3-4所示的電路中，A1、A2為完全相同的燈泡，線圈L的電阻忽略不計.下列說法中正確的是()A.合上開關(guān)K接通電路時，A2先亮A1后亮，最后一樣亮B.合上開關(guān)K接通電路時，A1和A2始終一樣亮C.斷開開關(guān)K切斷電路時，A2立即熄滅，A1過一會兒才熄滅D.斷開開關(guān)K切斷電路時，A1、A2同時立即熄滅【答案】A【解析】接通時，由于線圈的自感作用，A1支路相當(dāng)于斷路，電流增大得慢，A1后亮；穩(wěn)定后，線圈的作用消失，又相當(dāng)于短路，A1、A2并聯(lián)，亮度一樣；斷開開關(guān)，都過一會兒才熄滅.四、課堂運用【基礎(chǔ)】1、如圖12-3-5所示，多匝線圈L的電阻和電池內(nèi)阻都忽略不計，兩個電阻的阻值都是R，電鍵S原來打開，電流I0=，今合上電鍵將一電阻短路，于是線圈有自感電動勢產(chǎn)生，此電動勢（）圖12-3-5A.有阻礙電流的作用，最后電流由I0減到零B.有阻礙電流的作用，最后電流總小于I0C.有阻礙電流增大的作用，因而電流I0保持不變D.有阻礙電流增大的作用，但最后電流還是增大到2I0解析：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，自感電動勢是阻礙電流增大的，到最終電路達(dá)到穩(wěn)定時電流I==2I0，D對.答案：D2、某日光燈接通電源后，燈管兩端一直發(fā)紅光，但燈管就是不亮，可能的原因是（）A.電源電壓過低B.鎮(zhèn)流器損壞C.啟動器內(nèi)的電容擊穿D.啟動器動靜觸片燒結(jié)不能分離解析：從日光燈電路可知，當(dāng)啟動器的動靜觸片不能分離時，啟動器將日光燈管短路，有較大的電流一直通過日光燈管的燈絲，電流通過燈絲發(fā)熱使燈絲發(fā)紅.答案：D【鞏固】1、在下列四個日光燈的接線圖中，S為起輝器，L為鎮(zhèn)流器，圖12-3-6中正確的是（）圖12-3-6解析：日光燈電路的接法是：啟動器與燈管并聯(lián)，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián).答案：A2、如圖12-3-7所示，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，D1和D2是兩個相同的燈泡.若將開關(guān)S閉合，待燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開開關(guān)S，則（）圖12-3-7A.S閉合時，D2先亮，然后D1再亮B.S閉合時，D1很亮，D2逐漸亮，最后D1和D2一樣亮C.S斷開時，D2立即熄滅，D1會更亮一下才熄滅D.S斷開時，D1立即熄滅，D2會更亮一下再熄滅解析：S閉合時，電路中電流增大，線圈中電流瞬時為零.D1、D2立即亮且一樣亮，當(dāng)電路穩(wěn)定時，線圈L不再產(chǎn)生自感電動勢，將D1短路，D1熄滅，D2變得更亮.當(dāng)S斷開時，D2立即熄滅；線圈產(chǎn)生自感電動勢使D1閃一下再熄滅.答案：C【拔高】1、如圖12-3-8所示電路中，S是閉合的，此時流過L的電流為i1,流過燈A的電流為i2,且i1<i2.在t1時刻將S斷開，那么流過燈泡的電流隨時間變化的圖象是圖12-3-9中的…（）圖12-3-8圖12-3-9解析：斷開S前，燈中電流的方向向右，斷開S后，由于自感現(xiàn)象，燈泡中電流從i1減小至0，方向與原方向相反.答案：D2、如圖12-3-10所示，A、B、C是三只相同的白熾燈泡，其額定電壓稍大于電源的電動勢，L是一個自身電阻可忽略不計的電感線圈，E是電源電動勢.（電源內(nèi)阻忽略不計）電鍵S原來閉合，現(xiàn)在突然斷開，若在此過程中燈泡都不會被燒壞，則關(guān)于電燈的說法正確的是（）圖12-3-10A.A燈變亮，B燈變亮，最后A、B燈一樣亮B.B燈的亮度始終保持不變C.C燈閃亮一下而后逐漸恢復(fù)原來的亮度D.C燈變暗一下而后逐漸恢復(fù)原來的亮度解析：開始時線圈將A短路，B、C電壓均為電源電壓.斷開S時A、B串聯(lián)，A立即亮，B變暗，線圈中原來電流為B、C原來電流之和；斷開瞬間C中電流突然增大，然后逐漸減小到原值.答案：C課程小結(jié)自感現(xiàn)象是由于導(dǎo)體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。當(dāng)電流增大時，產(chǎn)生的自感電動勢的方向與電流方向相反，阻礙電流增大；當(dāng)電流減小時，產(chǎn)生的自感電動勢的方向與電流方向相同，阻礙電流減小。由于自感電動勢的作用，閉合電鍵后，串聯(lián)有自感元件的支路中電流不能立即增大；斷開電鍵后，串聯(lián)有自感元件的支路中電流不能立即減小到零。課后作業(yè)【基礎(chǔ)】1．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下列說法中正確的是()A．線圈中電流變化量越大，線圈的自感系數(shù)越大B．若線圈中通入恒定電流時，線圈的自感系數(shù)等于零C．當(dāng)線圈中的電流均勻增大時，線圈的自感系數(shù)也均勻增大D．不管線圈中是否通入電流及電流如何變化，線圈的自感系數(shù)均不變解析：線圈的自感系數(shù)是線圈本身的屬性，由線圈自身的因素決定，與線圈是否通電，以及所通電流的變化情況無關(guān)。所以只有D項正確。答案：D2.在制作精密電阻時，為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，采用雙線并繞的方法，如圖1所示，其道理是()A．當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的自感電動勢相互抵消B．當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線產(chǎn)生的感生電流相互抵消C．當(dāng)電路中的電流變化時，兩股導(dǎo)線中原電流的磁通量相互抵消 圖1D．以上說法都不對解析：由于采用了雙線并繞的方法，當(dāng)電流通過時，兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的，不管電流怎樣變化，任何時刻兩股導(dǎo)線中的電流總是等大反向的，所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的，故總磁通量等于零，在該線圈中不會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此消除了自感，選項A、B錯誤，只有C正確。答案：C3．某同學(xué)為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖2所示的電路。檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()圖2A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大解析：由自感規(guī)律可知在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流。由題圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路，與電源無關(guān)，故A錯；造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流，當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時才會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，故B錯C正確。自感系數(shù)越大，則產(chǎn)生的自感電流越大，燈泡更亮，故D錯。答案：C4.在如圖3所示電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零點在表盤中央的相同的電流表。當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表G1指針偏向右方，那么當(dāng)開關(guān)S斷開時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．G1和G2指針都立即回到零點B．G1指針立即回到零點，而G2指針緩慢地回到零點 圖3C．G1指針緩慢回到零點，而G2指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點D．G1指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點，而G2指針緩慢地回到零點解析：根據(jù)題意，電流自右向左時，指針向右偏。那么，電流自左向右時，指針應(yīng)向左偏。當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間，G1中電流立即消失，而L由于自感作用，電流不能立即消失，電流沿L、G2、G1的方向在由它們組成的閉合回路中繼續(xù)維持一個短時間，即G2中的電流按原方向自右向左逐漸減為零，而G1中的電流和原方向相反，變?yōu)樽宰笙蛴遥虶2中的電流同時減為零；也就是G1指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點，而G2指針緩慢地回到零點，故D正確。答案：D5.如圖4所示為測定自感系數(shù)很大的線圈L直流電阻的電路，L的兩端并聯(lián)一個電壓表，用來測量自感線圈的直流電壓。在測量完畢后，將電路拆解時應(yīng)()A．先斷開S1 圖4B．先斷開S2C．先拆除電流表D．先拆除電壓表解析：因S1斷開瞬間，L中產(chǎn)生很大的自感電動勢，若此時S2閉合，則可能將電壓表燒壞，故應(yīng)先斷開S2，B正確，A錯誤；不能在通電狀態(tài)下拆除電流表和電壓表，因此C、D錯誤。答案：B6．如圖5所示，燈泡LA、LB與固定電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線圈。當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時，LA、LB亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法中正確的是()圖5A．LB燈比原來更亮一下然后再熄滅B．LA燈將比原來更亮一下然后再熄滅C．有電流通過LB燈，方向為c→dD．有電流通過LA燈，方向為b→a解析：S2斷開而只閉合S1，穩(wěn)定時，LA、LB兩燈一樣亮，說明兩個支路電流相等，這時線圈沒有自感作用，可知線圈L的電阻也是R。在S2閉合、S1閉合且穩(wěn)定時，通過L、LA、LB的電流相等，當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時，流過LA燈的電流方向變?yōu)閎→a，但其大小由原電流大小逐漸變小不能突然增大，LA燈不能出現(xiàn)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故選項D正確，B錯誤；由于固定電阻R幾乎沒有自感作用，故斷開S1時，LB燈被斷路，電流迅速變?yōu)榱悖琇B燈立即熄滅，故選項A、C錯誤。答案：D7.在如圖6所示的電路中，兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流為I。然后，斷開S。若t′時刻再閉合S，則在t′前后的一小段時間內(nèi)，正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t的變化的圖像是()圖6圖7解析：閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使兩個燈泡L1、L2發(fā)光的亮度一樣，電流為I，說明RL＝R。若t′時刻再閉合S，流過電感線圈L和燈泡L1的電流迅速增大，使電感線圈L產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了流過L1的電流i1增大，直至到達(dá)電流為I，故A錯誤，B正確；而對于t′時刻再閉合S，流過燈泡L2的電流i2立即達(dá)到電流為I，故C、D錯誤。答案：B8．(2012·北京高考)物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖8，她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗， 圖8線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是()A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過高C．所選線圈的匝數(shù)過多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同解析：金屬套環(huán)跳起的原因是開關(guān)S閉合時，套環(huán)上產(chǎn)生的感應(yīng)電流與通電線圈上的電流相互作用而引起的。無論實驗用交流電還是直流電，閉合開關(guān)S瞬間，金屬套環(huán)都會跳起。如果套環(huán)是塑料材料做的，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會受安培力作用而跳起。所以答案是D。答案：D9．如圖9甲所示為研究自感實驗電路圖，并用電流傳感器顯示出在t＝1×10－3s時斷開開關(guān)前后一段時間內(nèi)各時刻通過線圈L的電流(如圖乙)。已知電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻不計，燈泡R1的阻值為6Ω，電阻R的阻值為2Ω。圖9(1)線圈的直流電阻RL＝________Ω。(2)開關(guān)斷開時，該同學(xué)觀察到的現(xiàn)象是________________________，并計算開關(guān)斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動勢是________V。解析：由圖像可知S閉合穩(wěn)定時IL＝1.5ARL＝eq\f(E,IL)－R＝eq\f(6,1.5)Ω－2Ω＝2Ω此時小燈泡的電流I1＝eq\f(E,R1)＝eq\f(6,6)A＝1AS斷開后，L、R、R1組成臨時回路電流由1.5A逐漸減小，所以燈泡會閃亮一下再熄滅，自感電動勢E＝IL(R＋RL＋R1)＝15V答案：(1)2(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗，最后熄滅1510.如圖10所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，直流電阻為零，開關(guān)S原來是合上的，在S斷開后：(1)若電阻R1>R2，燈泡明暗情況如何變化？(2)若電阻R1<R2，燈泡明暗情況如何變化？解析：當(dāng)S斷開后，原來電源提供的電流I2立即消失，但自感線圈貯存圖10的磁場能釋放變成電能通過小燈泡。通過自感線圈的電流I1由于自感的作用，在開關(guān)斷開后是逐漸衰減的，因而小燈泡逐漸變暗到熄滅。(1)因為R1>R2，即I1<I2，所以小燈泡在熄滅前不會比原來變得更亮。(2)因為R1<R2，即I1>I2，所以小燈泡開始時比原來更亮，再逐漸變暗，直至熄滅。答案：(1)小燈泡立刻變暗再逐漸熄滅(2)小燈泡閃亮一下再逐漸熄滅【鞏固】1．下列裝置中沒有利用感應(yīng)圈的是()A．煤氣灶電子點火裝置B．汽車發(fā)動機(jī)點火裝置C．物理、化學(xué)實驗中的小功率高壓電源D．自動設(shè)備中的延時繼電器解析：煤氣灶電子點火裝置，汽車發(fā)電機(jī)點火裝置都是利用感應(yīng)圈產(chǎn)生的高壓電火花來完成點火工作的，物理、化學(xué)實驗中的小功率電源是利用感應(yīng)圈通過低壓直流電源獲得高電壓，A、B、C正確；延時繼電器利用線圈的電磁感應(yīng)來正常工作的，沒有用到感應(yīng)圈，D錯誤。答案：D2．下列說法不正確的是()A．日光燈在開始工作時，需要啟動器B．日光燈在開始工作時，需要鎮(zhèn)流器C．日光燈在正常工作時，不需要啟動器D．日光燈在正常工作時，不需要鎮(zhèn)流器解析：啟動器在日光燈啟動時起一個自動開關(guān)的作用，日光燈正常工作時就不需要啟動器了，所以A、C正確；日光燈在啟動時需要一個高出電源電壓很多的瞬時電壓，正常發(fā)光時，燈管電阻變得很小，只允許通過不大的電流，這時要使加在燈管上的電壓大大低于電源電壓，這兩個方面都是利用鎮(zhèn)流器來完成的，所以日光燈開始工作和正常工作時都需要鎮(zhèn)流器，故B正確，D錯誤。答案：D3．關(guān)于日光燈的發(fā)光實質(zhì)，下列說法正確的有()A．是由于燈管兩端的燈絲在熾熱狀態(tài)下發(fā)光，后經(jīng)燈管壁多次反射和透射傳到周圍空間B．是在鎮(zhèn)流器的高電壓作用下，燈管內(nèi)氣體被電離成為導(dǎo)體，形成大電流，使氣體處于熾熱狀態(tài)而發(fā)光C．日光燈發(fā)出的其實就是紫外線D．日光燈發(fā)出的光，實質(zhì)上是紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光解析：日光燈發(fā)光的本質(zhì)，是燈絲發(fā)射的電子與汞原子碰撞而放出紫外線，紫外線照射燈管內(nèi)壁的熒光物質(zhì)而發(fā)光。故D項正確。答案：D4．日光燈中鎮(zhèn)流器的作用有()A．啟動器觸片接觸時，產(chǎn)生瞬時高壓B．日光燈工作時，降壓、限流，保證日光燈正常工作C．日光燈工作時，使日光燈管的電壓穩(wěn)定在220VD．日光燈工作時，不準(zhǔn)電流通過日光燈管解析：鎮(zhèn)流器的工作原理實質(zhì)上是自感現(xiàn)象的應(yīng)用。啟動器接通后再斷開時，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生斷電自感電動勢，方向與原來電壓的方向相同，兩者加在一起形成瞬時高壓，故A錯誤；日光燈正常工作時，因交流電通過鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢，故鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用，故B正確。日光燈管正常工作時有電流通過日光燈管，燈管的電阻很小，且只允許通過很小的電流，這時加在燈管上的電壓要小于220V，故C、D錯誤。答案：B5．啟動器是由電容和氖泡兩大部分組成，其中氖泡中充有氖氣，內(nèi)部有靜觸片和U形動觸片。通常動、靜觸片不接觸，有一個小縫隙。則下列說法中不正確的是()A．當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極時，氖氣放電并產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致雙金屬片受熱膨脹B．當(dāng)電源的電壓加在啟動器兩極后，啟動器的兩個觸片才接觸，使電路有電流通過C．電源的電壓加在啟動器兩極前，啟動器的兩個觸片就接觸著，電路就已經(jīng)有電流通過D．當(dāng)電路通電后，兩個觸片冷卻，兩個觸片重新分離解析：依據(jù)日光燈的工作原理可知，電源把電壓加在啟動器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光。輝光產(chǎn)生熱量使U形動觸片膨脹伸展，跟靜觸片接觸把電路接通。電路接通后，啟動器的氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分開，電路自動斷開。答案：C6．在如圖1所示的四個日光燈的接線圖中，S1為啟動器，S2為開關(guān)，L為鎮(zhèn)流器，能使日光燈正常發(fā)光的是()圖1A．①③B．②③C．①④ D．②④解析：日光燈啟動時，電流通過鎮(zhèn)流器、燈絲和啟動器構(gòu)成回路，使啟動器發(fā)出輝光，相當(dāng)于啟動器短路接通，同時電流加熱燈絲，燈絲發(fā)射電子，之后啟動器斷開瞬間，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，出現(xiàn)一個高電壓加在燈管兩端，燈管中的氣體被擊穿而導(dǎo)電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光，此時啟動器已無作用。所以啟動器可用手動的開關(guān)來代替(實際操作時，因啟動器丟失或損壞時，可手持帶絕緣皮的導(dǎo)線短接后再斷開來啟動燈管)。答案：A7.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、啟動器。啟動器的構(gòu)造如圖2所示，為了便于日光燈工作，常在啟動器兩端并上一個紙質(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)流器無故障，其原因可能是() 圖2 A．啟動器兩腳A、B與啟動器座接觸不良B．電容器C斷路C．電容器C擊穿而短路D．鎮(zhèn)流器自感系數(shù)L太大解析：題目說鎮(zhèn)流器無故障，故D項錯誤。日光燈管兩端亮而中間不亮，說明燈管兩端的燈絲處于通電狀態(tài)，即啟動器接通，但不能自動斷開，說明電容器C短路了，選C。答案：C8.如圖3所示，一個處于自由狀態(tài)的螺線管，沿x軸方向為軸向，線圈圓面(如y)方向為徑向，在通電的瞬間發(fā)生的現(xiàn)象是()A．沿軸向?qū)⑸扉L，徑向?qū)⒆兇驜．沿軸向?qū)⑹湛s，徑向?qū)⒆兇? 圖3C．沿軸向?qū)⑹湛s，徑向?qū)⒆冃．沿軸向?qū)⑸扉L，徑向?qū)⒆冃〗馕觯和姷乃查g，線圈中的磁通量增加，產(chǎn)生自感現(xiàn)象，將阻礙磁通量的增加，線圈在徑向?qū)⒉扇∈湛s的措施來阻礙磁通量的變化；對線圈的每一匝來說，都是同向電流，同向電流相互吸引，所以在軸向上有收縮的現(xiàn)象。選項C正確。答案：C9.(2012·江蘇高考改編)某同學(xué)設(shè)計的家庭電路保護(hù)裝置如圖4所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成。當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法不正確的是()A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 圖4B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關(guān)K將被電磁鐵吸起解析：當(dāng)家庭電路正常工作時，火線和零線中的電流大小始終相等，方向始終相反，由于采用雙線繞成，當(dāng)電路正常工作時，火線和零線在鐵芯內(nèi)部產(chǎn)生的磁場大小相等，方向相反，所以內(nèi)部的磁通量為零，A正確；當(dāng)電路中的電器增多時，火線和零線中的電流都增大了，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，即L2中的磁通量不變，B正確；當(dāng)電路發(fā)生短路時，電流不經(jīng)用電器，火線和零線中電流很大，但大小始終相等，方向始終相反，鐵芯內(nèi)部的磁通量還是零，L2不產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K不會被電磁鐵吸起，C錯誤；當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線發(fā)生觸電時，電流經(jīng)人體流向地面，不經(jīng)過零線，所以火線和零線中的電流大小不等，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁通量不為零，L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，開關(guān)K被電磁鐵吸起，D正確。答案：C10．日光燈管的壽命和開關(guān)次數(shù)有密切關(guān)系，頻繁開關(guān)，會使燈管的壽命大大縮短。據(jù)統(tǒng)計，同樣的日光燈，連續(xù)點燃不關(guān)，點亮的時間要比每晝夜開關(guān)八次的日光燈點亮的時間長兩倍半。為什么頻繁開關(guān)會影響燈管的壽命？解析：日光燈在通電啟動的一瞬間，氣體電離導(dǎo)電，日光燈燈絲不但要發(fā)射熱電子，還要受到帶電粒子強有力的轟擊。每啟動一次，就要受到電壓沖擊一次，啟動的次數(shù)越多，燈管的壽命就越短。答案：見解析【拔高】1．下列說法正確的是()．A．當(dāng)線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢B．當(dāng)線圈中電流反向時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反C．當(dāng)線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反D．當(dāng)線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反解析本題考查自感和自感電動勢的方向，意在考查考生對自感現(xiàn)象的理解和運用楞次定律解決自感問題的能力．當(dāng)線圈中的電流不變時穿過線圈的磁通量沒有變化，沒有自感電動勢，選項A正確；當(dāng)線圈中的電流反向時原來的電流產(chǎn)生的磁通量減小，由楞次定律可知，自感電動勢產(chǎn)生的自感電流的磁場將阻礙磁通量的減小，故自感電動勢的方向與原電流的方向相同，故選項B不對；當(dāng)線圈中的電流增大時，穿過線圈的磁通量增大，自感電動勢產(chǎn)生的自感電流的磁場將阻礙其增大，故自感電動勢的方向與原電流的方向相反，所以選項C正確；同理可知選項D不對，所以答案為A、C.答案AC2．我國上海自行車廠生產(chǎn)的鳳凰牌自行車采用了高頻焊接，其原理示意圖如圖9-2-1所示，線圈通以高頻交變電流，金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱，將焊縫熔化焊接．要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大，可采用()．圖9-2-1A．增大交變電流的電壓B．增大交變電流的頻率C．增大焊接處的接觸電阻D．減小焊接處的接觸電阻解析由電磁感應(yīng)的知識可判斷線圈中電流頻率越高，工件中的磁通量改變越快，在其他條件不變的情況下，渦流的熱功率就越大；同時，減小焊接處的接觸電阻也可以增大渦流的功率．答案BD3．某同學(xué)為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵心的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖9-2-2所示的電路．檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因．你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是()．圖9-2-2A．電源的內(nèi)阻較大 B．小燈泡電阻偏大C．線圈電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大解析從實物連接圖中可以看出，線圈L與小燈泡并聯(lián)，斷開開關(guān)S時，小燈泡A中原來的電流立即消失，線圈L與小燈泡組成閉合電路，由于自感，線圈中的電流逐漸變小，使小燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流相同，小燈泡未閃亮說明斷開S前，流過線圈的電流較小，原因可能是線圈電阻偏大，故選項C正確．答案C4．如圖9-2-3所示，導(dǎo)線框abcd與通電直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，兩者彼此絕緣，直導(dǎo)線通有恒定電流并通過ad和bc的中點，當(dāng)線框向右運動的瞬間，則()．圖9-2-3A．線框中有感應(yīng)電流，且按順時針方向B．線框中有感應(yīng)電流，且按逆時針方向C．線框中有感應(yīng)電流，但方向難以判斷D．由于穿過線框的磁通量為零，所以線框中沒有感應(yīng)電流解析由安培定則可判知通電直導(dǎo)線周圍磁場如圖所示．當(dāng)ab導(dǎo)線向右做切割磁感線運動時，由右手定則判斷感應(yīng)電流為a→b，同理可判斷cd導(dǎo)線中的感應(yīng)電流方向為c→d，ad、bc兩邊不做切割磁感線運動，所以整個線框中的感應(yīng)電流是逆時針方向的．答案B5．如圖9-2-4所示，用一根橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)部分置于均勻變化的勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k>0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為ρ.則()．圖9-2-4A．圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為eq\f(krS,4ρ)D．圖中ab兩點間的電壓大小為eq\f(1,2)kπr2解析因為穿過圓環(huán)的磁通量增加，由楞次定律知圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向應(yīng)為逆時針方向．選項A錯．圓環(huán)具有收縮的趨勢，選項B錯，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小E＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,2)＝eq\f(1,2)kS＝eq\f(1,2)kπr2，圓環(huán)的電阻R＝ρ·eq\f(2πr,S)＝ρ·eq\f(2πr,πr2)＝eq\f(2ρ,r).故圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(1,2)kS,\f(2ρ,r))＝eq\f(krS,4ρ)，選項C對．a(chǎn)，b兩點間的電壓Uab＝eq\f(1,2)E＝eq\f(1,4)kπr2，選項D錯．答案C6．如圖9-2-5所示，均勻的金屬長方形線框從勻強磁場中拉出，它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，線框向右運動時總是與兩邊良好接觸，線框的長為a，寬為b，磁感應(yīng)強度為B，一理想電壓表跨接在A、B兩導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上，當(dāng)線框在恒定外力F作用下向右運動的過程中(線框離開磁場前已做勻速運動)，關(guān)于線框及電壓表，下列說法正確的是()．圖9-2-5A．線框先做勻加速運動，后做勻速運動B．電壓表的讀數(shù)先增大后不變C．電壓表的讀數(shù)一直增大D．回路的電功率先增大后不變解析線框在運動過程中先做變加速運動，后做勻速運動．電壓表讀數(shù)為外電路的電壓，根據(jù)E＝BLv知回路電動勢先增大后不變，外電阻不斷增大，電壓表的讀數(shù)一直增大，選項C正確．P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(BLv2,R)，回路的電功率先增大后不變，選項D正確．答案CD7．如圖9-2-6所示，在國慶60周年閱兵盛典上，我國預(yù)警機(jī)“空警-2000”在天安門上空機(jī)翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自東向西飛行．該機(jī)的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，北京地區(qū)地磁場的豎直分量向下，大小為4.7×10－5T，則()．圖9-2-6A．兩翼尖之間的電勢差為0.29VB．兩翼尖之間的電勢差為1.1VC．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢高D．飛行員左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢低解析飛機(jī)的飛行速度4.5×102km/h＝125m/s，飛機(jī)兩翼間的電動勢為E＝BLv＝4.7×10－5×50×125V＝0.29V，A對；飛機(jī)速度從東向西，磁場豎直向下，根據(jù)右手定則可知飛行員左方翼尖電勢高于右方翼尖的電勢，C對．答案AC8．矩形線圈abcd，長ab＝20cm，寬bc＝10cm，匝數(shù)n＝200，線圈回路總電阻R＝5Ω.整個線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過．若勻強磁場的磁感應(yīng)強