自感(练习题)

自感（练习题）作业导航：1．知道什么是自感现象和自感电动势．2．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位．3．知道自感现象的利和弊以及对它们的利用和防止．一、选择题(每小题4分，共32分)1．一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的（）A．自感系数也将均匀增大B．自感电动势也将均匀增大C．磁通量的变化率也将均匀增大D．自感系数、自感电动势都不变2．下列哪些单位关系是不正确的（）A．1 亨＝1 欧·秒B．1 亨＝1 伏·安/秒C．1 伏＝1 韦/秒D．1 伏＝1 亨·安/秒3．关于自感电动势的方向，正确的说法是（）A．它总是同原电流方向相同B．它总是同原电流方向相反C．当原电流增大时，它与原电流方向相同D．当原电流减小时，它与原电流方向相同4．如图16-66所示，当闭合S和断开S的瞬间能观察到的现象分别是（）图16-66A．小灯泡慢慢亮；小灯泡立即熄灭B．小灯泡立即亮；小灯泡立即熄灭C．小灯泡慢慢亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭D．小灯泡立即亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭5．如图16-67所示，电路中A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，下列说法中正确的是（）图16-67A．当开关S闭合时，A灯先亮，B灯后亮B．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭C．当开关S闭合时，B灯先亮，A灯后亮D．当开关S闭合时，A、B灯同时亮，以后亮度不变6．如图16-68电路(甲)、(乙)中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（）①在电路(甲)中，断开S，A将渐渐变暗②在电路(甲)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗③在电路(乙)中，断开S，A将渐渐变暗④在电路(乙)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗图16-68A．①③B．①④C．②③D．②④7．如图16-69所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略．下列说法中正确的是（）图16-69①合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮②合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮③断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭④断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭A．①③B．①④C．②③D．②④8．图16-70中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻不计、零点在表盘中央的电流计．当开关S 处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方．那么，当开关S断开时，将出现下面哪种现象（）图16-70A．G1和G2的指针都立即回到零点B．G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点C．G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D．G1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点二、非选择题(共28分)9．(4分)在国际单位制中，磁通量的单位是__________，磁感应强度的单位是______________，自感系数的单位是______________．10．(5分)如图16-71所示的电路，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源，当S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是__________．当S切断瞬间，通过电灯的电流方向是__________．图16-7111．(5分)演示自感现象的实验电路图如图16-72所示，L 是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R 的阻值与L 的直流电阻值相同．当开关S 由断开到合上时，观察到的自感现象是__________，最后达到同样亮．图16-7212．(7分)固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd ，各边长为l ，其中ab 是一段电阻为R 的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线．磁场的磁感强度为B ，方向垂直纸面向里，现有一与ab 段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ 架在导线框上，如图16-73所示，以恒定的速度v 从ad 滑向bc ，当PQ 滑过31l 的距离时，通过aP 段电阻丝的电流是多大?方向如何?图16-7313．(7分)图16-74中，位于竖直平面内的矩形平面导线框abdc ，水平边ab 长L1＝1.0 m ，竖直边bd 长L2＝0.5 m ，线框的质量m ＝0.2 kg ，电阻R ＝2 Ω，其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP ′和QQ ′均与ab 平行，两边界间距离为H ，H ＞L2，磁场的磁感强度B ＝1.0 T ，方向与线框平面垂直，如图所示，令线框的dc边从离磁场区域上边界PP′的距离为h＝0.7 m处自由下落，已知线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界PP′之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值，问从线框开始下落到dc边刚刚到达磁场区域下边界QQ′过程中，磁场作用于线框的安培力做的总功为多少?(g＝10 m/s2，不计空气阻力)图16-74参考答案一、选择题(每小题4分，共32分)1．解析：自感系数是线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变．故D选项正确．答案：D2．答案：B3．解析：自感电动势总是阻碍原电流的变化．故D选项正确．答案：D4．A5．B6．解析：本题考查同学们对断电时产生的自感电动势的阻碍作用的理解．在电路断开时，电感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后以此电流开始缓慢减小到零．(甲)图中，电灯A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同；断开电键S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，电键断开的瞬间，电灯A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此电灯渐渐变暗．(乙)图中，电灯A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开电键S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯A供电．因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗．故B选项正确．答案：B7．解析：本题考查了对通电自感和断电自感现象的理解，以及纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线．通电瞬间，L中有自感电动势产生，与L在同一支路的灯A1要逐渐变亮，而A2和电源构成回路则立即亮；稳定后，A1与A2并联，两灯一样亮．断开电键瞬间，L中有自感电动势，相当于电源，与A1、A2构成回路，所以两灯都过一会儿才熄灭．故B选项正确．答案：B8．解析：S断开后，自感电流的方向与G2原电流方向相同，与G1原电流方向相反．故D选项正确．答案：D二、非选择题(共28分)9．Wb，T，H．10．解析：当S闭合时，流经R的电流是A→B．当S切断瞬间，由于电源提供给R及线圈的电流立即消失，因此线圈要产生一个和原电流方向相同的自感电动势来阻碍原电流减小，所以电流流经R时的方向是B→A．答案：A→B，B→A说明：分析自感现象时，关键是搞清原电流的方向及产生的自感电动势的作用．11．解析：A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过．A1支路的电感线圈L对电流的变化起较强阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮．答案：A2立即亮，A1逐渐亮(或A2先亮，A1后亮)说明：自感现象作为电磁感应定律的应用，在历年物理考题中经常出现．尽管这方面的考题并不难，但极易丢分．解决这类问题的关键是明确感应电流的磁场总是阻碍(而不是阻止)原磁场的变化，所以通电时产生反方向的电流，断电时，为维持原电流，产生同方向电流．12．解析：PQ右移切割磁感线，产生感应电动势，此时外电路由Pa与Pb两部分并联而成．画出等效电路图，由闭合电路欧姆定律即可得解．方向从Q 指向P ．因此，可以把PQ 作为电源，其内电阻为R ，滑过3l 时的等效电路如图所示． 外电路的总电阻为R 外＝R R R RR 9232313231=+⋅． 电路的总电流为 I ＝R BlvRR Blv R r E11992=+=+外内． 根据并联电路电流分配关系，可求得通过aP 段的电流大小为：IaP ＝32I ＝R Blv 116 方向由P 到ad ． 答案：RBlv116，方向由P 到ad13．解析：依题意，线框的ab 边到达磁场边界PP ′之前某一时刻线框速度达到这一阶段速度最大值，以v0表示这一最大速度，则有：在最大速度v0时，E ＝BL1v0，线框中电流I ＝Rv BL R E 01=， F 安＝BIL1＝Rv L B 0122速度达最大值条件：F 安＝mg 即Rv L B 0122＝mgv0＝122L B m gR＝4.0 m/s dc 边继续向下运动过程中，直至线框ab 边到达磁场上边界PP ′，线框保持速度v0不变．故从线框自由下落至ab 边进入磁场过程中，由动能定理：mg(h ＋L2)-W 安＝21mv20 W 安＝mg(h ＋L2)-21mv20＝［0.2×10×(0.7＋0.5)-21×0.2×4.02］ J ＝0.8 Jab 边进入磁场后，直至dc 边到达磁场区域下边界QQ ′过程中，作用于整个线框安培力为零，安培力做功也为零，线框只在重力作用下做加速运动．故线框从开始下落到dc 边刚达磁场区域下边界QQ ′过程中，安培力所做的总功即为线框自由下落至ab 边进入磁场过程中安培力所做的功．W 安＝0.8 J ，安培力做负功． 答案：0.8 J ，安培力做负功．。