《2019-2020版高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 自感講義+精練（含解析）教科版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020版高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 自感講義+精練（含解析）教科版選修3-2（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6自感學科素養(yǎng)與目標要求物理觀念：1.了解自感現(xiàn)象.2.了解自感電動勢的表達式ELL，知道自感系數(shù)的決定因素. 3.了解日光燈的構(gòu)造及工作原理科學探究：通過觀察通電自感和斷電自感時燈泡亮度的變化，認識自感現(xiàn)象科學思維：體會自感現(xiàn)象產(chǎn)生的機理，能運用電磁感應(yīng)規(guī)律分析解釋一、自感現(xiàn)象由于導體線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感，在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做自感電動勢二、自感系數(shù)1自感電動勢：ELL，其中L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感單位：亨利，簡稱亨，符號為H.2自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)三、日光燈1日光燈的構(gòu)造：普通日光燈由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器、導線和
2、開關(guān)組成2鎮(zhèn)流器的作用：啟動時產(chǎn)生瞬時高電壓使燈管發(fā)光，正常工作時，起著降壓限流作用1判斷下列說法的正誤(1)自感現(xiàn)象中，感應(yīng)電流一定與原電流方向相反()(2)線圈的自感系數(shù)與電流大小無關(guān)，與電流的變化率有關(guān)()(3)日光燈點亮后，啟動器就沒有作用了()(4)在日光燈正常工作中，鎮(zhèn)流器只會消耗能量，沒有作用()2如圖1所示，電路中電源內(nèi)阻不能忽略，L的自感系數(shù)很大，其直流電阻忽略不計，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，A燈_變亮，B燈_變亮當S斷開時，A燈_熄滅，B燈_熄滅(選填“立即”或“緩慢”)圖1答案緩慢立即緩慢緩慢一、通電自感現(xiàn)象1認識通電時的自感現(xiàn)象如圖2所示，先閉合S，調(diào)節(jié)R
3、2使A1、A2的亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使A1、A2都正常發(fā)光，然后斷開S.再次閉合S.圖2現(xiàn)象：燈泡A2立即發(fā)光，燈泡A1逐漸亮起來原因：電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，為了阻礙磁通量的增加，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通量與原來電流產(chǎn)生的磁通量方向相反，則線圈中感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙了L中電流的增加，即推遲了電流達到穩(wěn)定值的時間2對通電自感的理解(1)通電瞬間自感線圈處相當于斷路(2)當線圈中的電流增大時，自感電動勢的方向與原電流的方向相反，阻礙電流的增大，使電流從零逐漸增大到穩(wěn)定值，但不能阻止電流的增大(3)電流穩(wěn)定時自感線圈相當于導體(若直流電阻為零，相
4、當于導線)例1如圖3所示，電路中電源的內(nèi)阻不能忽略，R的阻值和L的自感系數(shù)都很大，A、B為兩個完全相同的燈泡，當S閉合時，下列說法正確的是(線圈L的直流電阻較小)()圖3AA比B先亮，然后A滅BB比A先亮，然后B逐漸變暗CA、B一起亮，然后A滅DA、B一起亮，然后B滅答案B解析S閉合時，由于與A燈串聯(lián)的線圈L的自感系數(shù)很大，故在線圈上產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的增大，所以B比A先亮，穩(wěn)定后，流過B燈支路的電流變小，所以B燈逐漸變暗，故B正確二、斷電自感現(xiàn)象1認識斷電時的自感現(xiàn)象如圖4所示，L為自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻比燈泡的電阻小，先閉合開關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開開關(guān)圖4現(xiàn)象：燈泡A閃
5、亮一下再熄滅解釋：在開關(guān)斷開后燈泡閃亮一下的原因是燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比開關(guān)斷開前流過燈泡的電流大2對斷電自感的理解(1)當線圈中的電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同；(2)斷電自感中，由于自感電動勢的作用，線圈中電流從原值逐漸減小若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流大于斷開開關(guān)前的電流，燈泡會閃亮一下；若斷開開關(guān)瞬間通過燈泡的電流小于或等于斷開開關(guān)前的電流，燈泡不會閃亮一下，而是逐漸變暗直至熄滅(3)自感電動勢總是阻礙線圈中電流的變化，但不能阻止線圈中電流的變化例2如圖5所示，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，小燈泡A和B均正常發(fā)光，小燈泡A的電阻大于線圈L的電阻，現(xiàn)斷開開關(guān)S，以下說法正
6、確的是()圖5A小燈泡A越來越暗，直到熄滅B小燈泡B越來越暗，直到熄滅C線圈L中的電流會立即消失D線圈L中的電流過一會再消失，且方向向右答案D解析S斷開瞬間，小燈泡B立即熄滅由于小燈泡A的電阻大于線圈L的電阻，所以S斷開前線圈的電流大于小燈泡A中的電流S斷開瞬間，線圈中的電流由原電流逐漸減小，導致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢從而阻礙電流的減小，即線圈L中的電流過一會再消失，且方向向右，因L和小燈泡A組成新的回路，電流由原線圈中的電流逐漸減小，所以小燈泡A先亮一下，然后慢慢熄滅，故D正確學科素養(yǎng)通過例1和例2，進一步加深對通電自感現(xiàn)象和斷電自感現(xiàn)象的理解，知道通電、斷電瞬間，自感線圈中的電動勢阻礙原電流
7、的變化，但阻止不了電流的變化，且電流不能發(fā)生突變運用電磁感應(yīng)知識解釋自感現(xiàn)象，很好地體現(xiàn)了“科學思維”的學科素養(yǎng)三、自感現(xiàn)象中的圖像問題例3如圖6所示的電路中，開關(guān)S閉合且穩(wěn)定后流過電感線圈的電流是2 A，流過燈泡的電流是1 A，現(xiàn)將開關(guān)S突然斷開，開關(guān)S斷開前后，能正確反映流過燈泡的電流i隨時間t變化關(guān)系的圖像是()圖6答案D解析開關(guān)S斷開前，通過燈泡D的電流是穩(wěn)定的，其值為1 A開關(guān)S斷開瞬間，自感線圈的支路由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的自感電動勢，使線圈中的電流從原來的2 A逐漸減小，方向不變，且與燈泡D構(gòu)成回路，通過燈泡D的電流和線圈L中的電流相同，也應(yīng)該是從2 A逐漸減小
8、到零，但是方向與原來通過燈泡D的電流方向相反，D對提示要注意斷電前后，無線圈的支路電流方向是否變化四、自感的典型應(yīng)用日光燈1日光燈的電路如圖7所示圖72工作原理：日光燈在接通電源時，啟動器首先導通，又立即斷開，在斷開的瞬間，由于自感現(xiàn)象，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高的自感電動勢，而使燈管快速啟動3鎮(zhèn)流器的作用：日光燈啟動時，鎮(zhèn)流器提供瞬時高電壓，而使氣體放電；燈管發(fā)光后，鎮(zhèn)流器又起著降壓限流的作用例4若將圖8甲中啟動器換為開關(guān)S1，并給鎮(zhèn)流器并聯(lián)一個開關(guān)S2，如圖乙所示，則下列敘述正確的是()圖8A只把S3接通，日光燈就能正常發(fā)光B把S3、S1接通后，S2不接通，日光燈就能正常發(fā)光CS2不接通，接通S3、S
9、1后，再斷開S1，日光燈就能正常發(fā)光D當日光燈正常發(fā)光后，再接通S2，日光燈仍能正常發(fā)光答案C解析一般日光燈啟動的瞬間把電源、燈絲、鎮(zhèn)流器接通，然后自動斷開，靠鎮(zhèn)流器產(chǎn)生瞬時高壓，使燈管內(nèi)氣體導電，所以啟動時既要使題圖乙中S3閉合，又需使S1瞬間閉合再斷開，A、B錯，C對正常工作時鎮(zhèn)流器起降壓限流作用，若把題圖乙中S2閉合，則鎮(zhèn)流器失去作用，日光燈不能正常工作，D錯.1(對自感電動勢的理解)關(guān)于線圈中自感電動勢的大小，下列說法中正確的是()A電感一定時，電流變化越大，自感電動勢越大B電感一定時，電流變化越快，自感電動勢越大C通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動勢為零D通過線圈的電流為最大值的瞬間
10、，自感電動勢最大答案B解析電感一定時，電流變化越快，越大，由ELL知，自感電動勢越大，故A錯，B對；線圈中電流為零時，電流的變化率不一定為零，自感電動勢不一定為零，故C錯；當通過線圈的電流最大時，若電流的變化率為零，自感電動勢為零，故D錯2(對自感現(xiàn)象的理解)(多選)如圖9所示電路，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，則()圖9AS閉合瞬間，LA不亮，LB很亮BS閉合瞬間，LA、LB同時亮，然后LA逐漸變暗到熄滅，LB變得更亮CS斷開瞬間，LA閃亮一下才熄滅，LB立即熄滅DS斷開瞬間，LA、LB立即熄滅答案BC3(自感現(xiàn)象中的圖像問題)在如圖10所示的電
11、路中，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D1、D2和D3是三個完全相同的燈泡，E是內(nèi)阻不計的電源在t0時刻，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關(guān)S.規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向，分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流，則下列圖像中能定性描述電流I隨時間t變化關(guān)系的是()圖10答案C解析當閉合開關(guān)時，因為線圈與D1串聯(lián)，所以流過D1的電流I1會慢慢增大，流過D2的電流I2為穩(wěn)定值，且電路穩(wěn)定時I2I1.當開關(guān)斷開時，因為線圈阻礙電流I1的減小，所以通過D1的電流不會立即消失，會從原來的大小慢慢減小，由于L、D1、D2和D3構(gòu)成回路，通過D1的電流也流過D2，所以
12、I2變成反向立即增大，之后逐漸減小，故C正確，A、B、D錯誤4.(日光燈工作原理)家用日光燈電路如圖11所示，S為啟動器，A為燈管，L為鎮(zhèn)流器，關(guān)于日光燈的工作原理，下列說法正確的是()圖11A鎮(zhèn)流器的作用是將交流電變?yōu)橹绷麟夿在日光燈正常發(fā)光時，啟動器中的兩個觸片是分開的C日光燈發(fā)出的光是電流加熱燈絲發(fā)出的D日光燈發(fā)出的光是汞原子受到激發(fā)后直接輻射的答案B解析鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓，在正常工作時起降壓限流作用，故A錯誤；電路接通后，啟動器中的氖氣停止放電(啟動器分壓少、輝光放電無法進行，不工作)，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，故B正確燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用
13、下，以極大的速度由低電勢端向高電勢端運動在加速運動的過程中，碰撞管內(nèi)氣體(通常是氬氣)分子，使之迅速電離在紫外線的激發(fā)下，管壁上的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光，故C、D錯誤一、選擇題考點一自感現(xiàn)象分析1如圖1所示，L為一純電感線圈(即電阻為零)LA是一個燈泡，下列說法中正確的是()圖1A開關(guān)S閉合瞬間，無電流通過燈泡B開關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時，無電流通過燈泡C開關(guān)S斷開瞬間，無電流通過燈泡D開關(guān)S閉合瞬間及穩(wěn)定時，燈泡中均有從a到b的電流，而在開關(guān)S斷開瞬間，燈泡中有從b到a的電流答案B解析開關(guān)S閉合瞬間，燈泡中的電流從a到b，線圈由于自感作用，通過它的電流將逐漸增加開關(guān)S閉合后，電路穩(wěn)定時，純
14、電感線圈對電流無阻礙作用，將燈泡短路，燈泡中無電流通過開關(guān)S斷開瞬間，由于線圈的自感作用，線圈中原有的向右的電流將逐漸減小，線圈和燈泡形成回路，故燈泡中有從b到a的電流，故B正確2.如圖2所示的電路中，A1和A2是兩個相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當大的線圈，其阻值與R相同在開關(guān)S接通和斷開時，燈泡A1和A2亮暗的順序是()圖2A接通時A1先達最亮，斷開時A1后滅B接通時A2先達最亮，斷開時A1后滅C接通時A1先達最亮，斷開時A2后滅D接通時A2先達最亮，斷開時A2后滅答案A解析當開關(guān)S接通時，A1和A2同時亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈的電流由零變大時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增
15、大，使通過線圈的電流從零開始慢慢增加，所以開始時電流幾乎全部從A1通過，而該電流又將同時分路通過A2和R，所以A1先達最亮，經(jīng)過一段時間電路穩(wěn)定后，A1和A2達到一樣亮；當開關(guān)S斷開時，電源電流立即為零，因此A2立即熄滅，而對A1，由于通過線圈的電流突然減小，線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，使線圈L和A1組成的閉合電路中有感應(yīng)電流，所以A1后滅3(多選)(2018宿遷市高二上學期期末)如圖3所示，A、B是兩個完全相同的小燈泡，L是電阻不計、自感系數(shù)很大的線圈下列說法正確的有()圖3A閉合S1，再閉合S2，A燈將變暗B閉合S1，再閉合S2，B燈將變暗直至熄滅C閉合S1、S2穩(wěn)定后，再斷開S1
16、，A燈將立即熄滅D閉合S1、S2穩(wěn)定后，再斷開S1，B燈先亮一下然后變暗直至熄滅答案BCD4(2018如東中學高二階段性測試)如圖4所示，電源電動勢為E，其內(nèi)阻不可忽略，L1、L2是完全相同的燈泡，線圈L的直流電阻不計，電容器的電容為C，合上開關(guān)S，電路穩(wěn)定后()圖4A電容器的帶電荷量為CEB燈泡L1、L2的亮度相同C在斷開S的瞬間，通過燈泡L1的電流方向向右D在斷開S的瞬間，燈泡L2立即熄滅答案C解析合上開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，L1被短路，燈L1不亮，燈L2發(fā)光，B錯；由于電源有內(nèi)阻，電容器兩端電壓UE，則電容器所帶電荷量QIA，則能觀察到小燈泡閃亮一下再熄滅，線圈的自感系數(shù)越大，小燈泡延時閃亮
17、的時間就越長可見燈泡未閃亮的根本原因是不滿足ILIA的條件，這是線圈電阻偏大造成的，故C正確考點二自感現(xiàn)象中的圖像問題10(多選)如圖10所示，用電流傳感器研究自感現(xiàn)象電源內(nèi)阻不可忽略，線圈的自感系數(shù)較大，其直流電阻小于電阻R的阻值t0時刻閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，t1時刻斷開S，電流傳感器連接計算機分別描繪了整個過程線圈中的電流IL和電阻中的電流IR隨時間t變化的圖像下列圖像中可能正確的是()圖10答案AD11(多選)(2018玉溪市峨山一中高三月考)圖11(a)是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈
18、，其直流電阻值也為R.圖(b)是某同學畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖像關(guān)于這些圖像，下列說法中正確的是()圖11A圖(b)中甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B圖(b)中乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C圖(b)中丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D圖(b)中丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況答案BC12.如圖12所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，自感線圈L的直流電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值，在t0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在tt1時
19、刻斷開開關(guān)S，下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖像中，正確的是()圖12答案B解析在t0時刻閉合開關(guān)S，由于線圈L產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流通過，電源輸出電流較小，路端電壓較高，經(jīng)過一段時間電路穩(wěn)定后，電源輸出電流較大，路端電壓較低在tt1時刻斷開開關(guān)S，電感線圈L產(chǎn)生自感電動勢，與燈泡構(gòu)成閉合回路，燈泡D中有反向電流通過，所以表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖像中正確的是選項B.考點三日光燈的工作原理13(多選)如圖13甲所示為日光燈電路，圖乙為啟動器結(jié)構(gòu)圖在日光燈正常工作的過程中()圖13A鎮(zhèn)流器為日光燈的點亮提供瞬時高壓B鎮(zhèn)流器維持燈管兩端有高于電源的電壓，使燈管正常工
20、作C燈管點亮發(fā)光后，啟動器中兩個觸片是接觸的D燈管點亮發(fā)光后，鎮(zhèn)流器起降壓限流作用使燈管在較低的電壓下工作答案AD解析日光燈剛發(fā)光時，鎮(zhèn)流器在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓，故A正確；燈管點亮發(fā)光后，鎮(zhèn)流器起降壓限流作用使燈管在較低的電壓下工作，故B錯誤，D正確；燈管正常發(fā)光后，啟動器不再工作，啟動器中兩個觸片是分離的，故C錯誤14如圖所示，S為啟動器，L為鎮(zhèn)流器，其中日光燈的接線圖正確的是()答案A解析根據(jù)日光燈的工作原理，要想使日光燈發(fā)光，燈絲需要預(yù)熱發(fā)出電子，燈管兩端應(yīng)有瞬時高壓，這兩個條件缺一不可當啟動器動、靜觸片分離后，選項B中燈管和電源斷開，選項B錯誤；選項C中鎮(zhèn)流器與燈管斷開，無法將瞬時高壓
21、加在燈管兩端，選項C錯誤；選項D中燈絲左、右端分別被短接，無法預(yù)熱放出電子，不能使燈管內(nèi)氣體導電，選項D錯誤二、非選擇題15(2018福州市八縣(市)協(xié)作校高二下期末)如圖14所示，一個稱為“千人震”的趣味物理小實驗所用器材是一節(jié)電動勢為1.5 V的新干電池、幾根導線、開關(guān)和一個用于日光燈上的鎮(zhèn)流器，幾位同學手拉手連成一排，另一位同學將電池、鎮(zhèn)流器、開關(guān)用導線連接起來，并將它們和首、尾兩位同學兩只空著的手相連，在開關(guān)_(填“閉合”或“斷開”)時就會使連成一排的同學都有觸電的感覺，該實驗的原理是_圖14答案斷開鎮(zhèn)流器的自感現(xiàn)象解析當開關(guān)閉合后，鎮(zhèn)流器與同學們并聯(lián)，由于電源為1.5 V的新干電池，所以電流很小當斷開時，鎮(zhèn)流器電流發(fā)生變化，由于鎮(zhèn)流器的自感現(xiàn)象，產(chǎn)生很高的瞬時電壓，通過同學們身體時有觸電的感覺- 15 -
2019-2020版高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 6 自感講義+精練（含解析）教科版選修3-2
