2.4互感和自感提升检测-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

2.4互感和自感提升检测
一、单选题
1.如图所示，灯泡的灯丝电阻为2Ω，电池的电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，线圈电阻为4Ω．先合上开关S，稳定后突然断开S，则下列说法正确的是（??
）
A.?电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相同
B.?电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相反
C.?电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相同
D.?电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与S断开前方向相反
2.如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应(
??)
A.?先断开开关S1??????????????????B.?先断开开关S2??????????????????C.?先拆去电流表??????????????????D.?先拆去电阻R
3.如图所示，L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是（???
）
A.?接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗???????????????B.?接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗
C.?接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗???????????????D.?接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗
4.如图所示，A和B是电阻为R的电灯，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2
，
待电路稳定后将S1断开，下列说法中，正确的是（?
）
A.?B灯逐渐熄灭???????????????????????????????????????????????????????B.?A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C.?有电流通过B灯，方向为c→d??????????????????????????????D.?有电流通过A灯，方向为b→a
5.如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中电灯的电阻R1=6.0Ω，定值电阻R=2.0Ω，电源电动势为6.0V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。根据以上信息下列说法中错误的是（??
）
A.?可以求出电感线圈的直流电阻
B.?可以估算出断开开关S后流过灯泡的电荷量
C.?可以判断断开开关时电感线圈产生的自感电动势的正负极
D.?可以判断断开开关后观察不到小灯泡闪亮现象
6.如图所示，线圈Ⅰ与电源、开关、滑动变阻器相连，线圈Ⅱ与电流计G相连，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ绕在同一个铁芯上，在下列情况下，电流计G中无示数的是（??
）
A.?开关闭合瞬间
B.?开关断开瞬间
C.?开关闭合一段时间后，来回移动变阻器滑动端
D.?开关闭合一段时间后
7.如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源．t=0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S，.I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(??
)
A.???????B.???????C.???????D.?
8.音箱中有高音扬声器和低音扬声器，为了让特定扬声器得到较为纯粹的高频或低频信号，
常常借助由电容器与电感器组成的分频器电路，信号通过图甲和乙所示的分频电路时，则关于扬声器发出的声音，下列说法中正确的是（
??）
A.?甲图发出低音，乙图发出高音?????????????????????????????B.?甲图发出高音，乙图发出低音
C.?甲图同时发出高音和低音????????????????????????????????????D.?乙图同时发出高音和低音
9.如图所示的电路中，A1、A2为完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计.下列说法中正确的是（????
）
A.?闭合开关K接通电路时，A2先亮A1后亮，最后一样亮
B.?闭合开关K接通电路瞬间，A1和A2同时变亮
C.?断开开关K切断电路时，A2立即熄灭A1过一会儿才熄灭
D.?断开开关K切断电路时，A1
，
A2立即熄灭
10.在如图所示电路中，A1与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（??????
）
A.?合上电键S接通电路时，A1先亮，A2后亮，最后一样亮
B.?合上电键S接通电路时，A1和A2始终一样亮
C.?断开电键S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭
D.?断开电键S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭
11.如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R
，
L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计
开关
、
均闭合且电路达到稳定
已知电路中的各种元件均在安全范围之内
下列判断中正确的是（??
）
A.?灯泡A中有电流通过，方向为
???????????????????B.?将
断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭
C.?将
断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大??????????D.?将
断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同
12.两只相同的白炽灯L1、L2接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感器串联，当a
，
b处接电压最大值为Um
，
频率为f的正弦式交流电源时，两灯都发光，且亮度相同，更换一个新的正弦式交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度，新电源的电压最大值和频率可能是(???
)
A.?最大值仍为Um
，
而频率大于f???????????????????????????B.?最大值仍为Um
，
而频率小于f
C.?最大值小于Um
，
而频率仍为f???????????????????????????D.?最大值大于Um
，
而频率仍为f
13.一个灯泡通过一个粗导线的线圈与一交流电源相连接，如图所示．一块铁插进线圈之后，该灯将（　　）
A.?变亮???????????????????????????????B.?变暗???????????????????????????????C.?对灯没影响???????????????????????????????D.?无法判断
14.如图所示，A．B．C是三个完全相同的灯泡，L1
．
L2是完全相同的两个不计电阻的线圈，电源内阻不计，当K1闭合．K2断开并稳定后，A．B的实际功率都是P，当K1
．
K2都合上并稳定后，C的实际功率为PC
，
当在K2闭合的情况下，把K1打开的瞬间，A、B、C的实际功率PA′、PB′、PC′的关系为（??
）
A.?PC=P，PC′=PA′=PB′??????????????????????????????????????????B.?PC=0，PC′=P，PA′=PB′=0
C.?PC=P，PC′=2
PA′=2
PB′???????????????????????????????????D.?PC=P，PC′=4
PA′=4
PB′
15.如图所示，电路中L是自感系数较大的电感器．当滑动变阻器的滑动触头P从A端迅速滑向B端过程中通过AB的中点C时刻，回路中的电流为I1；当滑动触头P从B端迅速滑向A端过程中通过C点时刻，回路中的电流为I2；当滑动触头固定在C点时刻，回路中的电流为I3
，
则下列关系正确的是（??
）
A.?I1=I2=I3??????????????????????????B.?I1＞I3＞I2??????????????????????????C.?I1＜I3＜I2??????????????????????????D.?I1=I2＞I3
16.6、如图所示的电路中，两支路的电阻相等，流过电流表A1的电流强度为I1
，
流过电流表A2的电流强度为I2
，
则在接通开关S和断开开关S的瞬间，观察到的现象是
（??
）
A.?接通S的瞬间，I1＜I2；断开S的瞬间，I1＞I2???????B.?接通S的瞬间，I1＜I2；断开S的瞬间，I1=I2
C.?接通S的瞬间，I1=I2；断开S的瞬间，I1＜I2????????D.?接通S的瞬间，I1＞I2；断开S的瞬间，I1=I2
二、解答题
17.如图所示，a、b灯分别标有“36V??40W”和“36V　25W”，闭合电键，调节R
，
能使a、b都正常发光
断开电键后重做实验，电键闭合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？
18.如图所示的电路中，已知电源电动势E＝20
V，R1＝20
Ω，R2＝10
Ω，L是纯电感线圈，电源内阻忽略不计，则当S闭合电路稳定时，a、b两端的电压为多少？在断开S的瞬间，a、b间的电压为多少？
19.如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2．5
Ω，R2＝7．5
Ω，线圈的直流电阻可以忽略。闭合开关S的瞬间，电流表读数I1＝0．2
A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0．4
A，试求电池的电动势和内阻。
答案解析
1.【答案】
B
【解析】解：断开S，线圈中电流将要减小，产生自感电动势，相当于电源，且与电灯构成一闭合回路，形成自感电流，根据楞次定律可知，此时通过电灯的电流向上，与断开前的电流方向相反；
因线圈直流电阻比灯泡大，断开前通过线圈是电流小于通过灯泡的电流，即电灯会突然比原来暗一下再熄灭，B正确，ACD错误．
故选B
【分析】断开S，线圈L将产生自感现象，且与电灯构成一闭合回路，通过电灯的电流向上，与断开前的电流方向相反，线圈直流电阻比灯泡大，断开前通过线圈是电流小于通过灯泡的电流．
2.【答案】
B
【解析】b，
表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆
表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时
表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏
表．而先断开S2
，
由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.→b，
表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆
表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时
表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏
表．而先断开S2
，
由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.
故答案为：B
【分析】先进行ACD三项操作都会发生自感现象，在电压表中有强电流流过，发热过多，造成仪器烧坏。
3.【答案】
A
【解析】开关闭合时，由于线圈L的自感作用阻碍电流的增大，所以大部分电流从L1中流过，L1先达最亮；
开关断开时，线圈中产生的自感电动势阻碍电流减小，自感电流方向与原电流的方向相同，且只能在L与L1的闭合回路中流过，L1中有自感电流，所以L1后暗。
故答案为：A。
【分析】分析开关接通和断开时线圈中电流的变化情况，然后根据自感电动势的作用分析小灯泡的亮度变化。
4.【答案】
D
【解析】A．电路稳定后将S1断开，线圈L通过开关S2与灯泡A构成回路，灯泡B无自感电流通过，灯泡B直接熄灭，A不符合题意；
B．断开前AB亮度相同，则线圈电阻阻值与电阻R阻值相同，通过线圈的电流与通过灯泡A的电流相同，将S1断开，灯泡A中电流变成通过线圈电流，大小没有变，所以不会比原来更亮，B不符合题意；
C．电路稳定后将S1断开，线圈L通过开关S2与灯泡A构成回路，灯泡B无自感电流通过，C不符合题意；
D．有电流通过A灯，方向为b→a，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】考查自感现象：电路稳定后断开s1
，
L产生自感现象，相当于电源与灯泡A组成闭合回路，据此分析即可。
5.【答案】
D
【解析】A．电路处于稳定状态时，R所在支路两端的电压为6.0V，电流为
，故电感线圈的直流电阻为
A正确，不符合题意；
B．根据
可知断开开关S后流过灯泡的电荷量等于1.0s后
图像与坐标轴围成的面积，根据超过半格算一格，不到半格忽略，可估算出1.0s后
图像与坐标轴围成的面积，即断开开关S后流过灯泡的电荷量，B正确，不符合题意；
C．断开开关后，电感线圈要阻碍原电流的减小，即产生和原电流方向相同的感应电流，即电感线圈相当于电源，右端为正，左端为负，C正确，不符合题意；
D．断开开关后，电感线圈相当于一个电源，与
、
形成闭合回路，电流从1.5A开始减小，而断开前，通过灯泡的电流为
故可以判断出断开开关后可以观察到小灯泡闪亮现象，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】当开关断开后，流过电感的电流会减小，此时电感会充当电源，构成回路就会放电，故断开电路后小灯泡会亮一下再慢慢熄灭；当开关闭合后，流过电感的电流会变大，此时电感会阻碍电流的增大，故闭合开关后，电小灯泡会逐渐变亮。
6.【答案】
D
【解析】A．开关闭合瞬间，电路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过线圈Ⅱ的磁通量增大，产生感应电流．A不符合题意；
B．将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过穿过线圈Ⅱ的磁通量减小，产生感应电流．B不符合题意；
C．通电时，来回移动变阻器滑动端时，变阻器接入电路的电阻变化，电路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过线圈Ⅱ磁通量变化，产生感应电流，C不符合题意．
D．开关闭合一段时间后，线圈中是恒定的电流，线圈产生稳恒的磁场，穿过线圈Ⅱ的磁通量不变，没有感应电流产生，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用线圈I的电流没有变化则线圈II中磁通量不变，结合楞次定律可以判别线圈II没有感应电流的产生。
7.【答案】
A
【解析】电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以
慢慢减小，最后稳定时电感相当于一根导线，
为0，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电灯D1
，
其方向与规定图示流过电灯D1的方向相反，
慢慢减小最后为0，A符合题意B不符合题意；电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以
慢慢增大，最后稳定，断开电键，原来通过D2的电流立即消失，CD不符合题意．
故答案为：A
【分析】当开关断开后，流过电感的电流会减小，此时电感会充当电源，构成回路就会放电，使电流增加，随州再逐渐减小。
8.【答案】
A
【解析】电容器具有“通交流，阻直流”及电感器“通直流，阻交流”的特性，图甲中高频的信号电流被电容器短路，也被电感阻隔，所以甲发出的是低音；图乙中，低频信号电流被电感短路，只有高频信号通过扬声器，A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为：A
【分析】电感的特性值通直流阻交流，电流的频率越大，电感的阻抗就越大，电容的特性是通交流阻直流，电流的频率越小，电容的阻抗就越大，结合电路中电流的变化分析即可。
9.【答案】
A
【解析】闭合开关K接通电路瞬间，在线圈L上要产生很大的自感电动势阻碍电灯A1上电流的增加，所以A2先亮，A1慢慢亮起来，因为两灯电阻相同，且线圈L的电阻忽略不计，所以两灯最后一样亮，A符合题意；断开开关K切断电路时，灯A2上原来的电流立即消失，而在A1支路由于L中的自感电动势阻碍电流的减少，所以此电流会在L-A1-A2中形成新的回路，使得A1A2慢慢熄灭，CD不符合题意。
故答案为：A
【分析】接通电源后，电感中的电流迅速变大，此时电感对外的电阻很大，故A1不会太亮，断开电路后，两个灯泡同时闪一下再熄灭。
10.【答案】
D
【解析】合上开关K接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮。AB不符合题意；断开开关K切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2
，
所以两灯泡一起过一会儿熄灭，但通过A2的灯的电流方向与原来的方向相反。C不符合题意、D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当闭合开关时，电感中的磁通量变化比较大，对外的电阻比较大，当打开开关时，电感短暂的充当电源提供电能。
11.【答案】
C
【解析】当开关
均闭合且电路达到稳定，则电感线圈L的自感现象消失，把小灯泡A短路，此时无电流通过小灯泡A，A不符合题意；将S1断开的瞬间，电感线圈L与小灯泡A组成回路，使小灯泡A亮一下之后在熄灭，而小灯泡B立即熄灭，B不符合题意；将S1断开的瞬间电感线圈L与小灯泡A组成回路，使原先通过小灯泡B和电阻R的电流全部通过小灯泡A，所以通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大，C符合题意；将S2断开，电感线圈L与小灯泡B串联的总电阻比小灯泡A与电阻R串联小，所以，将S2断开，电路达到稳定，灯泡A的亮度比B的亮度暗些，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】分析电路可知，电流稳定时，流过电感的电流等于流过灯泡B和电阻R的电流之和，开关断开后，电感与灯泡A形成回路，流过A的电流等于流过灯泡B和电阻R的电流之和。
12.【答案】
A
【解析】当将a、b接在电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源
两极之间时，两只灯泡都发光，且亮度相同。而更换一个新电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度，则说明线圈的感抗比电容器的容抗大，那么新电源的频率大，最大电压值仍不变，A符合题意．
故答案为：A
【分析】电感元件的特性是通直流阻交流，电容元件的特性是通交流阻直流，灯L1的亮度大于灯L2亮度，那么灯L1的电压大于灯L2两端的电压，根据电感和电容元件的特性分析即可。
13.【答案】
B
【解析】解：线圈的自感系数与线圈的长度、匝数以及是否有铁芯等都有关，与电流的大小、电流变化的快慢无关，同一线圈，插有铁芯时线圈的自感系数会变大，因此当铁插进线圈之后，对交流的阻碍变大，则导致灯泡变暗，B符合题意，ACD不符合题意；
故答案为：B．
【分析】解答本题的关键是掌握影响线圈的自感因素，知道自感系数只与线圈本身的特性有关，注意掌握线圈对交变电流的阻碍特性是解题的关键。
14.【答案】
D
【解析】解：由图可知，当K1闭合．K2断开并稳定时，两个支路是并联的，流过两个支路的电流值也是相等的；设此时各支路的电流值为I，则AB上的电功率：P=I2R；
当K1
．
K2都合上并稳定后，灯泡A、B、C并联在电源的两侧，所以各支路的电流值都等于I；同时由图可知，流过L2的电流是流过B与C的和，流过L1的电流值是流过A与C的电流的和，所以都是2I．此时C的实际功率为PC=I2R=P；
当在K2闭合的情况下，把K1打开的瞬间，流过线圈都产生感应电动势，由楞次定律可知，其等效电路如图：
由图可知，流过L1的电流回路为：L1→B→C→L1；流过L2的电流回路为：L2→C→A→L2；由于在把K1打开的瞬间，流过线圈的电流要从原来的电流值开始减小，所以在把K1打开的瞬间，流过线圈电流值是2I，则流过A与B的电流都是2I，由于两个支路的电流都流过C灯，所以流过C灯的电流是二者的合，即4I，所以：
PC′=（4I）2R=16I2R=16P；
；则PC′=4
PA′=4
PB′．
由以上的分析可知，只有选项D正确．
故选：D
【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象结合电路的特点来分析解答即可．
15.【答案】
C
【解析】解：滑片在A点时，滑动变阻器接入电阻最小，则当滑片下移时，电流将变大，而此时线圈将阻碍电流的增大；故电流I1较小，接近在A点的电流；
而当滑片从B向A移动时，由于开始时电流较大，向上运动时，线圈中电流将减小，故线圈将阻碍电流的减小；故此时I2将接近在B点时的电流；
当滑动触头固定在C点时刻，接入电路中的电阻值比A点小，比B点大，所以回路中的电流为I3
，
小于B点的电流，大于A点的电流，所以有：I1＜I3＜I2
．
选项C正确．
故选：C．
【分析】当电流发生变化时，线圈由于自感现象而具有保持原来电流的作用；而当电流稳定时，线圈相当于导线．
16.【答案】
B
【解析】解：如图所示，当接通瞬间，通过线圈L的电流要增加，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流增加，从而使得电流慢慢增加．故
I1＜I2
，
当断开瞬间，通过线圈L的电流要减小，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流减小，从而使得电流慢慢减小．但两电流表是串联，故电流相等，故B正确，ACD错误．
故选：B
【分析】电路中有线圈，当通过线圈的电流发生变化时会产生感应电动势去阻碍线圈中电流变化．
17.【答案】
解:电键闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，b立即变亮，这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常发光，a的功率大，较亮，这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻)．
断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过L的电流将逐渐减小，a、b、R、L组成同一个闭合回路，所以a、b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且b灯开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib)，并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反，这时L相当于一个电源．
答案：闭合瞬间，b立即变亮，a将慢慢亮起来　稳定后两灯都正常发光，a较亮　断开瞬间，a渐渐变暗到熄灭，b灯将会闪亮一下，再逐渐变暗到熄灭
【解析】【分析】电流变化很大时，电感的阻抗是很大的，电流变化很小时，电感的阻抗很小，约等于一根导线。
18.【答案】
解:当S闭合电路稳定时，线圈L相当于理想导线，电阻R1和R2并联，流过R1和R2的电流分别为I1和I2
，
则I1＝
＝1
A，I2＝
＝2
A，即流过L的电流为2
A
L两端电压Uab＝0
断开S的瞬间，流过L的电流仍然为2
A，且从a向b，L和R1、R2构成闭合电路，电感线圈相当于电源向R1、R2供电，且保证电流仍为2
A，a、b两端电压等于R1、R2两电阻上的电压降之和
Uab＝I2（R1＋R2）＝60
V
【解析】【分析】此题考查对于自感线圈作用的理解，闭合开关的瞬间，自感线圈中电流缓慢增加，开关断开时，自感线圈中电流缓慢减小，此时暂时充当电源，在利用欧姆定律即可得出充当电源时的电压大小。
19.【答案】
解:闭合开关S的瞬间，R1和R2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得I1＝
电路稳定后，R2被短路，由闭合电路欧姆定律得
I2＝
联立解得E＝3
V
，r＝5
Ω
【解析】【分析】开关闭合的瞬间，自感线圈对电流由一定的阻碍作用，当电流保持不变时，自感线圈充当直导线，此题结合闭合回路的欧姆定律进行求解。