2.4互感和自感 课时作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
2.4互感和自感 课时作业（解析版）
1．法拉第在研究电磁感应现象时，将两个线圈绕在同一个铁环上，简化电路如图所示，下列关于法拉第研究过程的说法正确的是
A．闭合开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流
B．闭合开关S以后，右侧线圈中产生稳定的感应电流
C．断开开关S的瞬间，右侧线圈中产生感应电流
D．断开开关S的瞬间，右侧线圈中不产生感应电流
2．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
3．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
D．无线充电技术违背能量守恒定律
4．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，则（　　）
A．闭合开关S，A灯逐渐变亮 B．A灯电阻小于B灯电阻
C．断开开关S，A灯立即熄灭 D．断开开关S，B灯闪亮一下后熄灭
5．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计，电源是不计内阻的理想电源。当电键K闭合时，下列说法正确的是（　　）
A．A比B先亮，然后A熄灭
B．B比A先亮，然后A熄灭
C．A、B一起亮，然后A熄灭
D．A逐渐变亮，B立即亮；最终A比B亮
6．关于镇流器的作用，下列说法中正确的是（　　）
A．点亮日光灯时，产生瞬时高压
B．启动器两触片接通时，产生瞬时高压
C．日光灯正常发光后起限流和降压作用
D．把日光灯两端电压稳定在220V
7．如图所示电路中，L为一自感系数较大的线圈，电键S闭合电路稳定后，在电阻R2和线圈L均有电流．现将电键S断开瞬间（ ）
A．流经R2和L的电流方向都向左
B．流经R2和L的电流方向都向右
C．流经R2的电流方向向右，流经L的电流方向向左
D．流经R2的电流方向向左，流经L的电流方向向右
8．如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是（灯丝不会断）（　　）
A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮
B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮
C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭
D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下才灭
9．在如图所示的电路中，把灯泡A和带铁芯的线圈L并联在直流电路中，接通电路。待灯泡A正常发光后，断开开关S，以下说法正确的是（　　）
A．断开S的瞬间，灯泡立即熄灭
B．断开S的瞬间，通过灯泡的电流方向为从C到D
C．断开S后，肯定会观察到灯泡先闪亮一下再熄灭
D．断开S后，由于条件不足，不能确定灯泡是否闪亮一下再熄灭
10．如图所示，A、B是完全相同的灯泡，L是电阻不计的自感线圈，当开关S闭合时，下列说法正确的是
A．A灯先亮，B灯后亮
B．B灯先亮，A灯后亮
C．A、B灯同时亮，以后亮度不变
D．A、B灯同时亮，以后B灯更亮，A灯熄灭
11．如图所示的电路中，A1和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．合上开关K瞬间，A1、A2同时亮
B．合上开关K瞬间，A2立刻亮，A1逐渐变亮
C．合上开关K一段时间后，再断开开关K时，A2立刻熄灭，A1逐渐熄灭
D．合上开关K一段时间后，再断开开关K时，A1和A2都立刻熄灭
12．如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（　　）
A．三个灯泡立即熄灭 B．b先变亮，然后逐渐熄灭
C．c先变亮，然后逐渐熄灭 D．a先变亮，b、c都逐渐熄灭
13．关于自感现象，下列说法中正确的是
A．自感现象是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象
B．自感电动势总是阻碍原电流的变化
C．自感电动势的方向总是与原电流的方向相反
D．自感电动势的方向总是与原电流的方向相同
14．如图所示的电路中，三个灯泡的电阻关系为，电感的直流电阻可忽略，、为理想二极管（正向导通时电阻忽略不计）．下列说法中正确的是
A．开关S闭合瞬间，均立即变亮，然后逐渐变暗
B．开关S闭合瞬间，逐渐变亮，立即变亮，然后亮度稍有下降，不亮，稳定后、亮度相同
C．开关S从闭合状态突然断开时，均逐渐变暗，立即熄灭，亮一下然后熄灭
D．开关S从闭合状态突然断开时，均先变亮，然后逐渐变暗
15．如图所示电路中，a、b、c为三个相同的灯泡，线圈L的自感系数很大，电阻不计，电源E内阻不计，则下列判断正确的是（　　）
A．S闭合后电路达到稳定，b灯先亮，然后熄灭
B．S闭合后待电路稳定时，只有a灯是亮的
C．S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭
D．S断开后，b灯闪亮，然后逐渐熄灭
16．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。
(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
(2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。
17．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
参考答案
1．C
【详解】
当开始S接通的瞬间，N线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故A错误．开关闭合稳定后，线圈N中磁通量不发生变化，不产生感应电流．故B错误．当开关S断开的瞬间，N线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确，D错误．故选C．
2．C
【详解】
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定，所以A错误；
线圈的自感电动势与线圈的自感系数以及电流的变化率成正比，与电流的变化量无关，所以B错误；
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定，所以线圈的自感系数不变，线圈电流均匀增大，即电流的变化率不变，所以线圈自感电动势不变，所以C正确；
当原电流增大时，会产生反方向的自感电流来阻碍电流的增大，此时自感电动势的方向与原电流相反，当原电流减小时，会产生同方向的自感电流来阻碍电流的减小，此时自感电动势与原电流方向相反，所以D错误。
故选C。
3．C
【详解】
无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象，不是“电流的磁效应”现象，故A错误；当充电设备通以恒定直流，无线充电设备不会产生交变磁场，那么不能够正常使用，故B错误；接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，故C正确；无线充电技术是电磁感应现象，并不违背能量守恒定律，选项D错误；故选C.
4．A
【详解】
A．闭合开关S，线圈L中产生自感电动势阻碍电流的增加，可知A灯逐渐变亮，选项A正确；
B．因为L直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，可知两灯电阻相同，选项B错误；
CD．断开开关S，则通过B灯的电流立即消失，而由于线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则通过L的电流要在A灯和B灯中重新组成回路，使得两灯均慢慢熄灭，因电键S闭合稳定时，通过两灯的电流相等，则当断开开关S时，B灯不会闪亮，选项CD错误。
故选A。
5．D
【详解】
由题意可知，当闭合电键时，电路中的电流瞬间增大，线圈自感系数较大，所以会产生较大的自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势的方向应该阻碍线圈磁通量的增加，所以A不会立即亮，而是逐渐变亮，B立即亮。当电路中稳定以后，线圈的磁通量就不变了，又由于线圈的直流电阻忽略不计，所以A的支路电阻比B的支路电阻小，所以流过A的电流比流过B的电流大，即最终A比B亮，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．AC
【详解】
AB．日光灯在启动时，当启动器的动、静触片断开时，通过镇流器的电流发生变化，从而产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，两个电压加在一起，形成一个瞬时高压加在灯管两端，灯管内的惰性气体在高压下电离，形成气体导电电流，从而点亮日光灯，故A正确，B错误；
CD．日光灯开始发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作，则两端电压低于220V，故C正确，D错误。
故选AC。
7．C
【详解】
开关S闭合瞬间，L相当于断路，通过R2的电流向左；电路稳定后断开开关S后，由通过线圈的电流方向向左，因电流减小，线圈自感电动势阻碍减小，产生向左的感应电流，并与R2组成闭合回路，则R2电流方向为向右。
故选C。
8．D
【详解】
S闭合瞬间，自感线圈L相当于一个大电阻，以后阻值逐渐减小到0，所以观察到的现象是灯泡L1和L2同时亮，以后L1逐渐变暗到熄灭，L2逐渐变得更亮。S断开瞬间，自感线圈相当于一个电动势逐渐减小的内阻不计的电源，它与灯泡L1组成闭合回路，所以L2立即熄灭，L1亮一下才熄灭。ABC错误，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
当灯泡处于正常发光状态，线圈的直流电阻远小于灯泡的电阻，故线圈支路的电流大于灯泡电流，开关断开，则灯泡中的电流立即消失，但是L由于自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流逐渐减小，由于L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所以灯泡中的电流突然变大且电流为反方向由D到C，然后逐渐减小到0，由于题中没有说明电感线圈的电阻与灯泡的电阻大小未知，故不能确定灯泡是否闪亮一下再熄灭。
故选D。
10．D
【解析】
当开关S闭合时，电路中的电流增加，由于线圈的自感作用，将产生一自感电动势阻碍电流的增加，此时A、B二灯相当于串联，同时亮；电路稳定后线圈相当于一段导线，将A灯短路，A灯熄灭，B灯两端所加电压增加而变得更亮，故D正确，ABC错误．
点晴：闭合S，A、B同时亮，随着L中电流增大，线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B灯逐渐被短路，总电阻减小，再由欧姆定律分析B灯亮度的变化．
11．B
【详解】
AB．合上开关K瞬间，由于电感线圈会阻碍电流的增大，所以A1支路电流缓慢增大，A1逐渐变亮，A2支路由于只有灯泡，所以A2立刻亮，故A错误，B正确；
CD．合上开关K一段时间后，再断开开关K时，电感线圈会阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，而此时开关断开，所以A1、A2组成闭合回路，两灯泡都是逐渐熄灭，故CD错误。
故选B。
12．D
【详解】
如下图所示，电键K闭合时，电感L1的电流等于bc灯的电流之和，电感L2等于c灯的电流；断开电键K的瞬间，电感上的电流突然减小，三个灯泡均处于回路中，故b、c灯泡的电流逐渐减小，且原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a上，故灯泡a先变亮，然后逐渐变暗。
故选D。
13．AB
【详解】
自感现象的定义就是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化；根据楞次定律，当原电流增大时，感应电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电动势与原电流方向相同，故选项A、B正确；C、D错误．
14．BC
【详解】
AB.闭合开关S瞬间，因二极管来说具有单向导电性，所以L2与二极管处于通路，L3与二极管处于断路，导致灯泡L2立刻亮，L3不亮，而在闭合开关S瞬间，因线圈L阻碍电流的变化，导致阻碍灯泡L1的电流增大，导致灯泡L1将慢慢变亮，后亮度稍有下降，稳定后L1、L2亮度相同，故A错误；B正确；
CD.断开S的瞬间，因二极管的导通方向与电流方向相反，L2与二极管处于断路，L3与二极管处于通路，则L2立即熄灭，线圈L与灯泡L1、L3构成回路，因线圈产生感应电动势，所以灯泡L1将由亮变暗，亮一下然后熄灭，故C正确，D错误；
15．AD
【详解】
AB．电键闭合的瞬间，线圈中电流增大，由于自感，线圈将产生反向自感电动势阻碍电流的增强，所以a、b、c灯一起亮，待电路稳定后，线圈中电流不再变化，就不会产生自感电动势，b灯被短路而熄灭，a、c灯泡一样亮。A正确，B错误；
CD．S断开的瞬间，线圈中电流减小，由于自感，线圈将产生同向自感电动势阻碍电流的减小，将与a、b、c三灯泡构成回路，三个灯泡都是逐渐熄灭。C错误，D正确。
故选AD。
16．(1)B灯先亮一下后逐渐熄灭；A灯立刻亮起来，后变得更亮；(2)灯泡A立即熄灭，灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
【详解】
(1)当开关S由断开变为闭合时，线圈L中产生很大的自感电动势阻碍电流增加，则L可看做断路，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮；
(2)当开关S由闭合变为断开时，灯泡A立即熄灭，L中产生自感电动势阻碍电流减小，则L相当电源，灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
17．300V
【详解】
由线圈自感电动势的大小公式
得
解方程组得