Question

7．張老師在課堂上演示了如圖所示的實驗，電源電動勢為1.5V，人兩手間電阻設為200kΩ，L為自感系數很大的電感線圈．當開關S₁和S₂都閉合穩(wěn)定時，電流表A₁、A₂的示數分別為0.6A和0.4A．當斷開S₂，閉合S₁，電路穩(wěn)定時電流表A₁、A₂的示數都為0.5A．實驗前先將兩開關都斷開．
（1）以下操作能使人有觸電感覺的是C
A．先將S₁和S₂閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S₁
B．先將S₁和S₂閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S₂
C．保持S₂斷開，先閉合S₁，穩(wěn)定后再突然斷開S₁
D．由于電源電動勢只有1.5V，無論怎樣操作都不會使人有觸電的感覺．
（2）任意操作兩開關，有可能燒壞的是C
A．電流表A₁   B．電流表A₂   C．小燈泡    D．所有儀器都不會燒壞
（3）保持S₂斷開，先閉合S₁待穩(wěn)定后突然打開S₁，此時A、B兩點中電勢較高的點是A點，A、B間瞬時電壓的最大值為100kV．

Answer 1

分析 （1）當開關閉合后，電感線圈與同學們并聯，由于電源為1.5V的新干電池，所以電流很�。�當斷開時，電感線圈電流發(fā)生變化，導致電感線圈產生很強的電動勢，從而使同學們有觸電的感覺．
（2）任意操作兩開關，會出現較強的感應電動勢，小燈泡最有可能燒壞；
（3）根據線圈阻礙電流的變化，結合電流的方向，即可求解電勢的高低，再根據歐姆定律，即可求解瞬時最大值電壓．

解答 解：（1）A、當開關S₁和S₂都閉合穩(wěn)定時，電流表A₁、A₂的示數分別為0.6A和0.4A；電源電動勢為1.5V，人兩手間電阻設為200kΩ可知流過人體的電流值幾乎可以忽略不計．可知流過燈泡的電流為0.2A，結合歐姆定律可知，燈泡的電阻值為線圈的電阻值的2倍，小于$\frac{1.5}{0.2}=7.5Ω$．
當電路穩(wěn)定后再突然斷開S₁時，線圈產生自感電動勢，此時人與燈泡并聯，由于燈泡的電阻值小，所以流過燈泡的電流值比較大，則線圈的電流變化率比較小．根據自感電動勢的公式可知，線圈產生的自感電動勢就比較小，人不能產生觸電的感覺．故A錯誤；
B、先將S₁和S₂閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S₂時，對線圈的回路沒有影響，線圈不產生比較大的自感電動勢．故B錯誤；
C、保持S₂斷開，當開關閉合后，電感線圈與同學們并聯，由于電源為1.5V的新干電池，所以流過人的電流很小．當斷開S₁時，線圈與人串聯，由于電感線圈電流天然變小到幾乎等于0，根據自感電動勢的公式可知能夠產生很高的瞬間電壓，通過同學們身體有觸電的感覺．故C正確，D錯誤；
故選：C
（2）由電路圖可知，任意操作兩開關，會導致線圈中產生很高的感應電動勢，則小燈泡最有可能燒壞，故C正確，ABD錯誤；
故選：C
（3）保持S₂斷開，先閉合S₁待穩(wěn)定后突然打開S₁，因電流的減小，導致感應電動勢，從而阻礙電流的減小，則線圈相當于瞬間電源的作用，此時A、B兩點中電勢較高的點A．
當突然打開S₁，經過人的電流為0.5A，而人的電阻為200kΩ，由歐姆定律，可知，U=IR=0.5×200KV=100KV；
故答案為：（1）C；（2）C；（3）A，100．

點評 鎮(zhèn)流器中的線圈在電流發(fā)生變化時，產生很高的電壓，相當于瞬間的電源作用；掌握線圈中感應電動勢的含義，注意感應電動勢的方向．