2.4互感和自感 课后作业（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
2.4互感和自感
课后作业（解析版）
1．如图，线圈L的自感系数极大，直流电阻忽略不计；D1、D2是两个二极管，当电流从“＋”流向“-”时能通过，反之不通过；R0是保护电阻，则（　　）
A．闭合S之后，B灯慢慢变亮
B．闭合S之后，A灯亮且亮度不变
C．断开S瞬时，A灯闪一下再慢慢熄灭
D．断开S瞬时，B灯闪一下再慢慢熄灭
2．如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为R，在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，现闭合待电路稳定后，突然断开的瞬间（　　）
A．立即熄灭
B．先变亮，再逐渐熄灭
C．有电流流过，方向向左
D．有电流流过，方向向左
3．某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在时刻闭合开关S，电路稳定后，在时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈（　　）
A．电键S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗，B灯变亮，最后B比A更亮
B．电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮
C．断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭
D．断开电键S的瞬间，B灯缓慢熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭
5．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐变亮
B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下后逐渐熄灭
6．在图示的电路中，闭合开关S瞬间与稳定后再断开瞬间，通过灯R的电流方向是（　　）
A．一直是由a到b
B．先是由a到b，后是由b到a
C．先是由a到b，后无电流
D．无法判断
7．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有（　　）
A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮
C．当S断开时，L2立即熄灭
D．当S断开时，L1L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
8．如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　）
A．在电路甲中，断开S后，A将立即熄灭
B．在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
C．在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗
D．在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
9．某同学为测定自感系数很大、阻值较小的线圈L的直流电阻，设计了如图所示的电路。闭合开关S1和S2当电路达到稳定后，读出电压表的示数U和电流表的示数I，然后断开电路，并根据所测量的U和I计算出线圈L的直流电阻R。关于这个实验的测量值和实验后切断或拆除这个电路时的操作，下列说法中正确的是（　　）
A．测量值比真实值大
B．测量值应等于真实值与电流表内阻之和
C．测量后应先断开S1后断开S2
D．测量后应先断开S2后断开S1
10．如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（　　）
A．接通开关S，灯、同时变亮
B．接通开关S，灯逐渐变亮，立即变亮
C．断开开关S，灯、立即熄灭
D．断开开关S，灯逐渐熄灭，立即熄灭
11．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐亮
B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C．开关S断开时，a灯立即熄灭，b、c灯逐渐熄灭
D．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭
12．某次实验的实物连线如图所示，电源内阻忽略不计，线圈的直流电阻与小灯泡的直流电阻相等，闭合电键稳定后，小灯泡正常发光。断开电键的瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡突然变亮然后再慢慢熄灭
B．小灯泡中的电流方向发生变化
C．断开电键后，小灯泡能继续发光，是因为电源继续向小灯泡输出能量
D．自感线圈的自感系数越大，小灯泡和自感线圈组成的回路中的电流越大
13．如图所示的电路中，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻与灯泡电阻相同。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S，A灯逐渐变亮
B．电路接通稳定后，流过B灯的电流是流过C灯电流的倍
C．电路接通稳定后，断开开关S，C灯立即熄灭
D．电路接通稳定后，断开开关S，三个灯过一会儿才熄灭，且A灯亮度比B、C灯亮度高
14．如图所示灯，完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则（　　）
A．S闭合瞬间，，都不立即亮
B．S闭合瞬间，不亮，立即亮
C．S闭合的瞬间，，同时发光，接着变暗，更亮，最后熄灭
D．稳定后再断开S的瞬间，熄灭，比（原先亮度）更亮
15．三只完全相同的灯泡L1、L2、L3，电阻可忽略的电感L和理想二极管D按如图所示接入电路中。闭合开关S，让三只灯泡都正常发光，接着突然断开开关S，下列判断最有可能的是（　　）
A．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐熄灭
B．L1逐渐熄灭，L2、L3均先变亮，然后逐渐熄灭
C．L2、L3立即熄灭，L1逐渐熄灭
D．L2立即熄灭，L1、L3逐渐熄灭
16．如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电流达到稳定后通过线圈L的电流为，通过小灯泡的电流为，小灯泡处于正常发光状态，则下列说法中正确的是（　　）
A．S闭合瞬间，灯缓慢变亮，灯立即变亮
B．S闭合瞬间，缓慢变亮，立即变亮
C．S断开瞬间，小灯泡中的电流由逐渐减为零，方向与相反
D．S断开瞬间，小灯泡中的电流由逐渐减为零，方向不变
17．如图所示的电路中，三个完全相同的灯泡L1、L2、L3，线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（　　）
A．开关S闭合，L3先变亮，L1、L2逐渐变亮
B．开关S闭合，L2、L3先变亮，L1逐渐变亮
C．开关S断开，L2先变亮，然后逐渐变暗
D．开关S断开，L2立即熄灭
18．如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，右侧线圈与一电源、滑动变阻器、开关连成电路，左侧线圈与一小灯泡连成回路。整个过程中灯泡不烧坏，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关瞬间，灯泡亮，通过灯泡电流方向由右向左
B．闭合开关并保持一段时间后，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
C．闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P端向右滑动过程中，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
D．闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，灯泡亮，通过灯泡电流方向由左向右
19．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可白由移动的金属棒PQ和固定不动的金属棒MN，线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，PQ棒所在区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，MN中有从M到N的电流，则PQ所做的运动可能是（　　）
A．向右加速运动
B．向左加速运动
C．向右减速运动
D．向左减速运动
20．手机无线充电利用了电磁感应原理。如图1所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出恒定的直流电为手机电池充电。图2中甲、乙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（　　）
A．手机离充电基座远一些，图2乙电压的峰值减小
B．受电线圈的电压达到最大时，受电线圈回路的磁通量也达到最大
C．若仅减小送电线圈中磁通量变化的周期，则图2甲中的电压峰值减小
D．若仅减小送电线圈磁通量变化的频率，每个电流变化周期内通过手机电池的电荷量可能不变
参考答案
1．D
【详解】
AB．闭合S瞬间，A灯二极管正向导通A灯亮，B灯二极管正向不能导通，因此不亮，之后线圈自感阻碍逐渐减小，电流从自感线圈流过的电流逐渐增大，A灯又熄灭，故AB错误；
CD．断开S瞬间，线圈L产生与原电流方向相同的自感电流，可通过D2，故B灯闪一下再慢慢熄灭，而不能通过D1，故A灯不亮，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
突然断开的瞬间，线圈与构成回路，所以没有电流经过立即熄灭。在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，所以线圈的直流电阻也是R，则闭合待电路稳定后，线圈中的电流与灯泡中的电流一样，所以断开开关的瞬间，流过的电流大小不会比原来大，方向向左，所以不能变亮。
故选D。
3．A
【详解】
开关闭合时，在0~t1时间内，流过线圈以及灯泡D的电流均为由上向下的稳定电流，为正方向电流；断开开关后，线圈L、电阻R和电灯D构成一闭合回路，发生自感现象，线圈的电流要保持由上向下的电流方向，流进灯泡D由下向上形成回路，线圈相当于电源，因为小灯泡会发生闪亮现象，可知流过灯泡的电流大于流过灯泡以前的电流，然后逐渐减小到零，故A正确，BCD错误；
故选A。
4．A
【详解】
AB．开关闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光。由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，B灯逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，A正确，B错误；
CD．断开开关的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过A灯，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，CD错误。
故选A。
5．A
【详解】
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，选项A正确；
B．开关S闭合，电路稳定后，三灯都亮，选项B错误；
C
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，由于线圈直流电阻可忽略不计，电路稳定时a、b灯的电流相等，所以开关S断开时b灯不会闪亮一下，选项CD错误。
故选A。
6．B
【详解】
开关S闭合瞬间，通过灯R的电流方向是由a到b，稳定后再断开开关S瞬间，由于线圈自感产生一个与原电流方向相同的自感电动势，所以线圈此时相当于一个电源，与灯R构成放电电路，因此此时通过灯R的电流方向是由b到a。
故选B。
7．B
【详解】
AB．当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，B正确，A错误；
CD．当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2-L1-D-L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L2也逐渐熄灭，CD错误。
故选B。
8．D
【详解】
AB．在电路甲中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致A将逐渐变暗，AB错误；
CD．在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A将变得更亮，然后逐渐变暗，C错误，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．由图可知电流表外接，电压表测得L的电压是准确的，而电流表示数偏大，则测量值比真实值偏小，A错误；
B．由图可知测量值是电感线圈与电压表并联的阻值，但与电流表内阻无直接关系，B错误；
CD．由于原先L中有较大的电流通过，测量后若先断开S1，则由于自感现象可能对电压表造成损坏，故应先断开S2后断开S1，C错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
AB．接通开关S，灯立即变亮，灯逐渐变亮，所以A错误；B正确；
CD．断开开关S，电感线圈发生自感电动势阻碍电流减小，则灯、逐渐熄灭，所以CD错误；
故选B。
11．A
【详解】
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮。A正确；
B．开关S闭合，电路稳定后，a、b、c灯亮，B错误；
CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感以阻碍电流减小，b、a灯逐渐熄灭。CD错误。
故选A。
12．B
【详解】
由于线圈的直流电阻与小灯泡的直流电阻相等，电路稳定后流过小灯泡和线圈的电流相等。断开电键的瞬间，由于流过线圈的电流不能突变，在线圈和小灯泡组成的回路中，流过线圈的电流逐渐减小，流过小灯泡的电流会突然反向，然后逐渐减小，小灯泡会慢慢熄灭。自感线圈的自感系数越大，小灯泡熄灭持续的时间越长，但最大电流不变。
故选B。
13．D
【详解】
A．画出等效电路如图所示，闭合开关S，三个灯都立即变亮，A错误；
B．电路稳定后，线圈和A灯的并联电阻为，与B灯的串联电阻为，C灯的电阻为R，CD．根据并联电路分流与电阻成反比，故流过B灯的电流是流过C灯电流的，B错误；
断开开关S，线圈产生的感应电动势对三个灯泡供电，因此三个灯都过一会儿才熄灭，供电电路是B、C灯串联后与A灯并联，因此A灯的亮度比B、C灯的亮度高，C错误，D正确。
故选D。
14．C
【详解】
ABC．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以、同时发光，由于线圈的电阻可以忽略，初逐渐被短路，流过的电流逐渐减小，流过的电流逐渐增大，则变暗，更亮，最后最后熄灭，AB错误，C正确；
D．稳定后再断开S的瞬间，由于线圈与构成自感回路，与无关，所以立即熄灭；流过线圈的电流在的电流的基础上开始减小，所以不比原先亮度更亮，D错误。
故选C。
15．D
【详解】
开关S从闭合状态突然断开时，原来通过L2和L3的电流立即消失；由于线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则在L1和L3中形成新的回路，使得L1、L3均逐渐变暗，由于L2的电路中的二极管由单向导电性，电流不能从右向左通过二极管，所以L2立即熄灭。
故选D。
16．C
【详解】
AB．S闭合瞬间，线圈L的电流缓慢增大，但灯、灯组成闭合回路，均立即变亮，AB错误；
CD．S断开瞬间，线圈L相等于电源，与小灯泡串联，故小灯泡中的电流由逐渐减为零，方向与相反，C正确，D错误。
故选C。
17．BD
【详解】
AB．开关S闭合瞬间，L2、L3均立即变亮，L1的电路中由于线圈对电流的阻碍作用，会逐渐亮，故A错误，B正确；
CD．关S从闭合状态突然断开时，L1、L3均逐渐变暗，由于L2的电路中的二极管由单向导电性，电流不能从右向左通过二极管，所以L2立即熄灭，故C错误，D正确。
故选BD。
18．ACD
【详解】
A．闭合开关瞬间，右侧线圈中电流增大，电流产生的磁场方向左，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由右向左，故A正确；
B．闭合开关并保持一段时间后，右侧线圈中的电流恒定，此电流产生的磁场不变，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中不产生电流，灯泡不亮，故B错误；
C．闭合开关并保持一段时间后，滑动变阻器P端向右滑动过程中，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故C正确；
D．闭合开关一段时间后，再断开开关的瞬间，右侧线圈中的电流减小，电流产生的磁场方向向左，由楞次定律可知，通过灯泡电流方向由左向右，故D正确。
故选ACD。
19．BC
【详解】
MN中有从M到N的电流，由楞次定律可知，线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加；再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动；
故选BC。
20．AD
【详解】
A．由
可知，手机离充电基座远一些，穿过受电线圈的磁通量减少，磁通量的变化率减小，感应电压的峰值减小，故A正确；
B．受电线圈是通过电磁感应获得电压的，感应电动势与磁通量的变化率成正比，送电线圈电流按正弦规律变化，受电线圈磁通量按正弦规律变化，当磁通量为时，磁通量的变化率最大，受电线圈的感应电动势最大，故B错误；
C．由电磁感应原理可知，送电线圈磁通量变化的周期等于受电线圈中磁通量变化的周期，周期减小，则送电线圈和受电线圈中的磁通量变化率的“最大值”均增加，则由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的“最大值”增大，图2甲，乙中的电压峰值均增大，故C错误；
D．闭合回路中感应电动势的平均值
电流的平均值为
则通过受电线圈电路的电荷量
可见在频率变化对整流、滤波电路无影响的情况下，每个周期内通过手机电池的电荷量只与线圈匝数、磁通量的变化量及电路中的电阻大小有关，与磁通量的变化频率无关，则每个电流变化周期内通过手机电池的电荷量不变，故D正确。
故选AD。