高中物理 第2章 楞次定律和自感現(xiàn)象 第2節(jié) 自感教師用書 魯科版選修3-2
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第2節(jié)自感學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解自感現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因,會(huì)分析自感現(xiàn)象(難點(diǎn))2理解自感電動(dòng)勢(shì)在自感現(xiàn)象中的作用(重點(diǎn))3理解自感系數(shù)由哪些因素決定,自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情況自 感 現(xiàn) 象自 感 電 動(dòng) 勢(shì)1自感現(xiàn)象:由導(dǎo)體自身電流變化,所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象2自感電動(dòng)勢(shì)定義由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向原電流增大時(shí),與原電流相反,原電流減小時(shí),與原電流相同作用阻礙自身電流發(fā)生變化大小EL,與電流變化率成正比1自感現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象()2當(dāng)線圈中有電流時(shí),線圈中就有自感電動(dòng)勢(shì)()3當(dāng)線圈中電流減小時(shí),線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反()大城市的無(wú)軌電車在行駛的過(guò)程中,由于車身顛簸,有可能使車頂上的電弓瞬間脫離電網(wǎng)線,這時(shí)可以看到電火花閃現(xiàn)試說(shuō)明產(chǎn)生電火花的原因是什么?【提示】電弓脫離電網(wǎng)線的瞬間電流減小,所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)很大,在電弓與電網(wǎng)線的空隙產(chǎn)生電火花如圖221所示,A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡,S閉合時(shí),發(fā)現(xiàn)A1比A2亮得晚;S斷開時(shí),兩燈泡都亮一會(huì)再熄滅圖221探討1:為什么會(huì)出現(xiàn)上述中的現(xiàn)象?【提示】開關(guān)閉合時(shí),電流從0開始增加,線圈L中的磁通量發(fā)生變化形成感應(yīng)電流,阻礙線圈中電流的增加,推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間,故A1比A2亮得晚探討2:S斷開時(shí)為什么出現(xiàn)中的現(xiàn)象?【提示】S斷開時(shí),電流開始減小,線圈中磁通量也發(fā)生變化,同樣推遲電流的減小時(shí)間,此時(shí)L相當(dāng)于電源,回路中的A1、A2都亮一會(huì)再熄滅探討3:兩種現(xiàn)象中,流過(guò)A1、A2的電流方向一樣嗎?【提示】A1中電流方向不變,A2中電流方向相反在處理通斷電燈泡亮度變化問(wèn)題時(shí),不能一味套用結(jié)論,如通電時(shí)逐漸變亮,斷電時(shí)逐漸變暗,或閃亮一下逐漸變暗,要具體問(wèn)題具體分析,關(guān)鍵要搞清楚電路連接情況與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大,燈泡逐漸變亮電流突然變大,然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小燈泡逐漸變暗電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2若I2I1,燈泡逐漸變暗若I2I1,燈炮閃亮后逐漸變暗兩種情況燈泡電流方向均改變1(多選)如圖222所示,燈LA、LB完全相同,帶鐵芯的線圈L的電阻可忽略則()圖222AS閉合的瞬間,LA、LB同時(shí)發(fā)光,接著LA熄滅,LB更亮BS閉合的瞬間,LA不亮,LB立即亮CS閉合的瞬間,LA、LB都不立即亮D穩(wěn)定后斷開S的瞬間,LB立即熄滅,LA先亮一下再熄滅【解析】S接通的瞬間,L支路中電流從無(wú)到有發(fā)生變化,因此,L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流增大所以,S接通的瞬間L中的電流非常小,即干路中的電流幾乎全部流過(guò)LA,故LA、LB會(huì)同時(shí)亮又由于L中電流很快穩(wěn)定,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很快消失,對(duì)LA起到“短路”作用,因此,LA便熄滅這時(shí)電路的總電阻比剛接通時(shí)小,由恒定電流知識(shí)可知LB會(huì)比以前更亮故選項(xiàng)A正確斷開S的瞬間,線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),在L、LA回路中產(chǎn)生自感電流,所以LA先亮一下再熄滅;LB在S斷開的瞬間處于斷路狀態(tài),電流立即變?yōu)榱悖訪B熄滅【答案】AD2(多選)如圖223所示,電路甲、乙中電阻R和自感線圈L的電阻都很小接通開關(guān)S,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡A發(fā)光,則()甲乙圖223A在電路甲中,斷開S,A將漸漸變暗B在電路甲中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗C在電路乙中,斷開S,A將漸漸變暗D在電路乙中,斷開S,A將先變得更亮,然后漸漸變暗【解析】甲圖中,燈泡A與線圈L在同一支路,通過(guò)它們的電流相同,IAIL;斷開開關(guān)S時(shí),A、L、R組成回路;由于自感作用,回路中電流由IL逐漸減小,燈泡A不會(huì)閃亮,將逐漸變暗,故A正確;乙圖中,電路穩(wěn)定時(shí),通過(guò)上支路的電流ILIA(因L的電阻很小);斷開開關(guān)S時(shí),由于L的自感作用,回路中的自感電流在IL的基礎(chǔ)上減小,電流反向通過(guò)燈泡A的瞬間,燈泡A中電流變大,然后逐漸變小,所以燈泡A閃亮一下,然后逐漸變暗,故D正確【答案】AD自感電動(dòng)勢(shì)的作用在通電自感現(xiàn)象中,線圈L相當(dāng)于阻值逐漸減小的“電阻”;在斷電自感現(xiàn)象中,線圈L相當(dāng)于電動(dòng)勢(shì)逐漸減小的“電源”在斷電自感中要判斷某一個(gè)小燈泡是否會(huì)閃亮一下再熄滅,一是看是否能組成臨時(shí)回路,二是看此時(shí)通過(guò)小燈泡的電流比斷開前大還是小自 感 系 數(shù)自感系數(shù)物理意義表征產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)的大小大小決定因素線圈形狀、橫截面積、長(zhǎng)短、匝數(shù)、鐵芯等單位亨(H)、毫亨(mH)、微亨(H)1線圈的自感系數(shù)大,其電阻一定大()2不管電流如何變化,線圈的自感系數(shù)不變()3產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大,說(shuō)明自感系數(shù)較大()照明用電燈泡內(nèi),有螺旋狀燈絲,且用的是交流電,開燈、關(guān)燈時(shí),你發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象了嗎?請(qǐng)給予解釋【提示】照明用交流電,開、關(guān)燈時(shí)燈絲內(nèi)電流會(huì)發(fā)生變化,會(huì)有自感現(xiàn)象發(fā)生,只是由于燈絲的自感系數(shù)太小,自感現(xiàn)象不明顯,使我們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)探討1:線圈中電流變化越快,自感系數(shù)如何變化?【提示】不變探討2:把線圈中的鐵芯抽出一些,自感系數(shù)如何變化?【提示】減小自感系數(shù)L線圈的自感系數(shù)是由線圈本身決定的,與是否通電及電流的大小無(wú)關(guān)具體地說(shuō),是由線圈截面的粗細(xì)、線圈的長(zhǎng)短、匝數(shù)的密集程度(即單位長(zhǎng)度的匝數(shù))以及線圈內(nèi)部是否存在鐵芯等因素共同決定的且線圈越長(zhǎng)、匝數(shù)越多、越密、橫截面積越大,以及有鐵芯時(shí),則線圈的自感系數(shù)就越大3(多選)通過(guò)一個(gè)線圈的電流在均勻增大時(shí),這個(gè)線圈的()A自感系數(shù)也將均勻增大B自感電動(dòng)勢(shì)也將均勻增大C磁通量也將均勻增大D自感系數(shù)和自感電動(dòng)勢(shì)不變【解析】線圈的磁通量與電流大小有關(guān),電流增大,磁通量增大,故C項(xiàng)正確;而自感系數(shù)由線圈本身決定,與電流大小無(wú)關(guān);自感電動(dòng)勢(shì)ELL,與自感系數(shù)和電流變化率有關(guān),對(duì)于給定的線圈,L一定,已知電流均勻增大,說(shuō)明電流變化率恒定,故自感電動(dòng)勢(shì)不變,D項(xiàng)正確【答案】CD4下列單位關(guān)系不正確的是()A1亨1歐秒B1亨1伏安/秒C1伏1韋/秒D1伏1亨安/秒【解析】由EL知,L,故1亨1伏秒/安,或1伏1亨安/秒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;又1伏1安歐,故A正確;由En知,選項(xiàng)C也正確綜上知,不正確的為B.【答案】B線圈自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無(wú)鐵芯決定學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(五)(建議用時(shí):45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1關(guān)于線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)的下列說(shuō)法中正確的是()A線圈中電流變化越大,線圈自感系數(shù)越大B對(duì)于某一線圈,自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化量C一個(gè)線圈的電流均勻增大,這個(gè)線圈的自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)都不變D自感電動(dòng)勢(shì)總與原電流方向相反【解析】線圈的自感系數(shù)L只由線圈本身的因素決定,選項(xiàng)A錯(cuò)誤由E自L知,E自與成正比,與I無(wú)直接關(guān)系,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確E自方向在電流增大時(shí)與原電流方向相反,在電流減小時(shí)與原電流方向相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】C2(多選)下列說(shuō)法正確的是()A當(dāng)線圈中電流不變時(shí),線圈中沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)B當(dāng)線圈中電流反向時(shí),線圈中自感電動(dòng)勢(shì)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(shí),線圈中自感電動(dòng)勢(shì)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(shí),線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)線圈中電流不變時(shí),不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),A對(duì);當(dāng)線圈中電流反向時(shí),相當(dāng)于電流先減小后反向增大,線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原電流的方向相同,B錯(cuò);當(dāng)線圈中電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反,C對(duì);當(dāng)線圈中電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小,線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相同,D錯(cuò)【答案】AC3.如圖224所示的是自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,A是燈泡,L是帶鐵芯的線圈,E為電源,S是開關(guān)下述判斷正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):78870029】圖224AS接通的瞬間,L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),S接通后和斷開瞬間L不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)BS斷開的瞬間L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),S接通瞬間和接通后L不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)CS在接通或斷開的瞬間L都產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),S接通后L不再產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)DS在接通或斷開瞬間以及S接通后,L一直產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)【解析】S斷開和接通瞬間,通過(guò)線圈的電流都發(fā)生變化,都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),S接通后通過(guò)線圈的電流不再變化,沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確【答案】C4(多選)某線圈通有如圖225所示的電流,則線圈中自感電動(dòng)勢(shì)改變方向的時(shí)刻有()圖225A第1 s末B第2 s末C第3 s末D第4 s末【解析】在自感現(xiàn)象中,當(dāng)原電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)與原電流的方向相同;當(dāng)原電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相反在01s內(nèi)原電流沿正方向減小,所以自感電動(dòng)勢(shì)的方向是正方向;在12s內(nèi)原電流沿負(fù)方向增加,所以自感電動(dòng)勢(shì)與其方向相反,即沿正方向;同理分析23 s、34 s、45 s內(nèi)自感電動(dòng)勢(shì)的方向分別是沿負(fù)方向、負(fù)方向、正方向,可得正確答案為選項(xiàng)B、 D.【答案】BD5. (多選)如圖226所示,E為電池組,L是自感線圈(直流電阻不計(jì)),D1、D2是規(guī)格相同的小燈泡下列判斷正確的是()圖226A開關(guān)S閉合時(shí),D1先亮,D2后亮B閉合S達(dá)穩(wěn)定時(shí),D1熄滅,D2比起初更亮C斷開S時(shí),D1閃亮一下D斷開S時(shí),D1、D2均不立即熄滅【解析】開關(guān)S閉合時(shí)D1,D2同時(shí)亮,電流從無(wú)到有,線圈阻礙電流的增加,A錯(cuò)閉合S達(dá)穩(wěn)定時(shí)D1被短路,電路中電阻減小,D2比起初更亮,B對(duì)斷開S時(shí),線圈阻礙電流減小,故D1會(huì)閃亮一下,而D2在S斷開后無(wú)法形成通路,會(huì)立即熄滅,所以C對(duì),D錯(cuò)【答案】BC6.如圖227所示的電路中,兩個(gè)相同的電流表G1和G2,零點(diǎn)均在刻度盤的中央,當(dāng)電流從“”接線柱流入時(shí),指針向右擺;當(dāng)電流從“”接線柱流入時(shí),指針向左擺,在電路接通后再斷開開關(guān)S的瞬間,下述說(shuō)法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):78870030】圖227AG1指針向右擺,G2指針向左擺BG1指針向左擺,G2指針向右擺CG1、G2的指針都向右擺DG1、G2的指針都向左擺【解析】在電路接通后再斷開開關(guān)S的瞬間,由于線圈L中的原電流突然減小,線圈L中產(chǎn)生自感現(xiàn)象,線圈中的電流逐漸減小,電流流經(jīng)L、G2、R、G1,方向順時(shí)針,由于從表G1的“”接線柱流入,表G2的“”接線柱流入,因此G1指針右偏,表G2的指針左偏,答案選A.【答案】A7如圖228所示,L是電阻不計(jì)的自感線圈,C是電容器,E為電源,在開關(guān)S閉合和斷開時(shí),關(guān)于電容器的帶電情況,下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào):78870031】圖228AS閉合瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電BS保持閉合,A板帶正電,B板帶負(fù)電CS斷開瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電D由于線圈L的電阻不計(jì),電容器被短路,上述三種情況下電容器均不帶電【解析】S閉合瞬間,通過(guò)L的電流增大,L產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的方向是由下指向上,使電容器充電,A板帶正電,B板帶負(fù)電,A項(xiàng)正確;S保持閉合時(shí),L的電阻為零,電容器兩極板被短路,不帶電,B項(xiàng)錯(cuò)誤;S斷開瞬間,通過(guò)L的電流減小,自感電動(dòng)勢(shì)的方向由上指向下,在L、C組成的回路中給電容器充電,使B板帶正電,A板帶負(fù)電,C項(xiàng)錯(cuò)誤綜上D項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】A8.如圖229所示,R1、R2的阻值均為R,電感線圈L的電阻及電池內(nèi)阻均可忽略不計(jì),S原來(lái)斷開,電路中電流I0.現(xiàn)將S閉合,于是電路中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),自感電動(dòng)勢(shì)的作用是()圖229A使電路的電流減小,最后由I0減小到零B有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0C有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變D有阻礙電流增大的作用,但電流最后還是變?yōu)?I0【解析】當(dāng)S閉合時(shí),電路中電阻減小,電流增大,線圈的作用是阻礙電流的增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;阻礙電流增大,不是不讓電流增大,而是讓電流增大的速度減緩,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;最后達(dá)到穩(wěn)定時(shí),I2I0,故選項(xiàng)D正確【答案】D能力提升9(多選)如圖2210所示是研究自感通電實(shí)驗(yàn)的電路圖,A1、A2是兩個(gè)規(guī)格相同的小燈泡,閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,調(diào)節(jié)可變電阻R1,使它們都正常發(fā)光,然后斷開開關(guān)S.重新閉合開關(guān)S,則()圖2210A閉合瞬間,A1立刻變亮,A2逐漸變亮B閉合瞬間,A2立刻變亮,A1逐漸變亮C穩(wěn)定后,L和R兩端電勢(shì)差一定相同D穩(wěn)定后,A1和A2兩端電勢(shì)差不相同【解析】閉合瞬間,A2立刻變亮,A1逐漸變亮,穩(wěn)定后,兩個(gè)燈泡的亮度相同,說(shuō)明它們的電壓相同,L和R兩端電勢(shì)差一定相同,選項(xiàng)B、C正確,A、D錯(cuò)誤【答案】BC10如圖2211所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻值在t0時(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,在tt1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中,正確的是()圖2211【解析】S閉合時(shí),由于自感L的作用,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電流穩(wěn)定時(shí)L電阻不計(jì)可見(jiàn)電路的外阻是從大變小的過(guò)程由U外E可知U外也是從大變小的過(guò)程t1時(shí)刻斷開S,由于自感在L、R、D構(gòu)成的回路中電流從B向A且中間流過(guò)D,所以t1時(shí)刻UAB反向,B正確【答案】B11.如圖2212所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E15 V,內(nèi)阻忽略不計(jì)R15 ,R215 ,電感線圈的電阻不計(jì),求當(dāng)開關(guān)S接通的瞬間,S接通達(dá)到穩(wěn)定時(shí)及S切斷的瞬間流過(guò)R1的電流圖2212【解析】開關(guān)S接通瞬間,流過(guò)線圈L的電流不能突變,所以流過(guò)R1的電流仍為0.達(dá)到穩(wěn)定時(shí),線圈相當(dāng)于導(dǎo)線,所以流過(guò)R1的電流為I1A3 A.開關(guān)S斷開瞬間,流過(guò)線圈L的電流不能突變,所以流過(guò)R1的電流仍為3 A.【答案】03 A3 A12.如圖2213所示為研究自感實(shí)驗(yàn)電路圖,并用電流傳感器顯示出在t1103s時(shí)斷開開關(guān)前后一段時(shí)間內(nèi)各時(shí)刻通過(guò)線圈L的電流(如圖2214)已知電源電動(dòng)勢(shì)E6 V,內(nèi)阻不計(jì),燈泡R1的阻值為6 ,電阻R的阻值為2 .求:圖2213圖2214(1)線圈的直流電阻RL是多少?(2)開關(guān)斷開時(shí),該同學(xué)觀察到什么現(xiàn)象?(3)計(jì)算開關(guān)斷開瞬間線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)【解析】由圖象可知S閉合穩(wěn)定時(shí)IL1.5 ARLR 2 2 此時(shí)小燈泡電流I1 A1 AS斷開后,L、R、R1組成臨時(shí)回路電流由1.5 A逐漸減小,所以燈會(huì)閃亮一下再熄滅,自感電動(dòng)勢(shì)EIL(RRLR1)15 V.【答案】(1)2(2)燈泡閃亮一下后逐漸變暗,最后熄滅(3)15- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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