4 互感和自感练习（Word版含解析）

4　互感和自感
基础过关练
题组一　互感现象
1.(2021河北正定中学高二月考)(多选)下列关于互感现象的说法正确的是 (　　)
A.一个线圈中的电流变化时,与之靠近的另一线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象
B.互感现象的实质是电磁感应,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律
C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,人们制造了收音机的“磁性天线”
D.在电力工程以及电子电路中,互感现象不会影响电路的正常工作
2.(2021北京昌平高三联考)(多选)关于互感现象,下列说法正确的是 (　　)
A.两个线圈之间必须有导线相连,才能产生互感现象
B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈
C.互感现象都是有益的
D.变压器是利用互感现象制成的
3.(2021河北衡水深州中学高二月考)在无线电仪器中,常需要在距离较近处安装两个线圈,并要求当一个线圈中电流有变化时,对另一个线圈中电流的影响尽量小。如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是 (　　)
题组二　自感现象
4.(2021江西上饶干县三中、蓝天实验学校高二下月考)如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到 (　　)
A.灯泡变暗　　　
B.灯泡变亮
C.螺线管缩短　　　
D.螺线管长度不变
5.(2021黑龙江哈尔滨三中高二下月考)如图是用于观察自感现象的电路图,设线圈的自感系数较大,线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL>R,则在开关S由闭合到断开的瞬间,可以观察到 (　　)
A.灯泡立即熄灭
B.灯泡逐渐熄灭
C.灯泡有闪亮现象
D.只有在RL>R时,才会看到灯泡有明显的闪亮现象
6.(2021黑龙江齐齐哈尔一中高二下月考)(多选)如图所示电路中,L为一电感线圈,两支路电阻相等,则 (　　)
A.闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数大于电流表A2的示数
B.闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
C.断开开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
D.断开开关S时,稳定前电流表A1的示数等于电流表A2的示数
7.(2021陕西宝鸡高二上期末)如图所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压。在测量完毕后,将电路解体时应 (　　)
A.先拆除电压表　　　
B.先断开S1
C.先拆除哪个器件都可以　　　
D.先断开S2
能力提升练
题组一　自感电路中电流大小、方向的判断
1.(2020安徽合肥高二期末,)如图所示是演示自感现象的电路,A1与A2是完全相同的灯泡,电阻均为R;在开关S2断开、S1闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样。现闭合开关S2,待电路稳定后,突然断开开关S1的瞬间,下列说法正确的是 (深度解析)
A.A1立即熄灭
B.A1先是变得更亮,再逐渐变暗直至熄灭
C.有短暂电流流过A2,方向向右
D.有短暂电流流过A1,方向向左
2.(2020浙江选考高三模拟,)如图所示为演示自感现象的电路图,其中R0为定值电阻,电源电动势为E、内阻为r,小灯泡的灯丝电阻为R(可视为不变),电感线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接通并达到稳定状态后,断开开关S,可以看到灯泡先是“闪亮”(比开关断开前更亮)一下,然后才逐渐熄灭,但实验时发现“闪亮”现象并不明显。为了在上述实验过程中观察到更明显的“闪亮”现象,下列措施中一定可行的是 (　　)
A.更换电感线圈中的铁芯,使L减小
B.更换电感线圈中的铁芯,使L增大
C.更换电感线圈,保持L不变,使RL减小
D.更换电感线圈,保持L不变,使RL增大
3.(2021重庆九龙坡育才中学高二下月考,)(多选)如图所示,L1和L2为阻值可忽略的电感线圈,调节乙电路中的滑动变阻器使其阻值均不为零。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是 (　　)
A.图甲中,从闭合S1瞬间到电路稳定后,A1会逐渐熄灭
B.图甲中,闭合S1瞬间和电路稳定后断开S1瞬间,通过A1的电流方向相同
C.图乙中,断开S2瞬间,灯泡A3闪亮一下再缓慢熄灭
D.图乙中,断开S2瞬间,灯泡A2立刻熄灭
题组二　自感现象中的图像问题
4.(2020福建永春一中高二上月考,)如图所示的电路,开关闭合,电路处于稳定状态。在某一时刻,突然断开开关S,则通过电阻R1的电流I随时间变化的图线可能是选项图中的 (深度解析)
题组三　含电容器或二极管电路中的自感现象
5.(2021河南驻马店高二上期末,)如图所示的电路中,L为电感线圈,其电阻与电阻R相等,C为电容器,A、B为两灯泡,电源内阻r不可忽略,当开关S由闭合状态断开时 (　　)
A.A灯立即熄灭
B.A灯突然闪亮一下再熄灭,c点电势比d点电势高
C.B灯无电流通过,不可能变亮
D.电容器立即充电,有电流从a点到b点流过B灯
6.(2021湖北恩施高二下月考,)如图,小明做自感现象实验时,连接电路如图所示,其中L是自感系数较大、电阻可不计的线圈,L1、L2是规格相同的灯泡,D是理想二极管。则 (　　)
A.闭合开关S,L2立即变亮,然后亮度不变
B.闭合开关S,L1、L2都逐渐变亮,最后亮度相同
C.断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2变亮后再与L1同时熄灭
D.断开开关S,L1逐渐变暗至熄灭,L2一直不亮
答案全解全析
4　互感和自感
基础过关练
1.ABC　两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象称为互感现象,A正确;之所以会在另一个线圈中产生感应电动势,是因为变化的电流产生变化的磁场,引起另一个线圈中的磁通量发生变化,发生电磁感应现象,选项B正确;收音机的“磁性天线”以及变压器均是利用互感原理工作的,也就是利用互感现象将能量由一个线圈传递到另一个线圈,选项C正确;互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间,会影响电路的正常工作,选项D错误。
2.BD　两个线圈之间没有导线相连,也能产生互感现象,选项A错误;互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈,选项B正确;互感现象不都是有益的,有时会影响电路的正常工作,选项C错误;变压器是利用互感现象制成的,选项D正确。
3.D　两个相距较近的线圈,当其中的一个线圈中电流发生变化时,就在周围空间产生变化的磁场,这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,即发生互感现象。要使这种影响尽量小,应采用选项D所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似,采用选项D所示的安装位置时,变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小。
4.A　将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,穿过线圈的磁通量增大,会产生自感现象,从而产生反向的自感电动势,所以通过灯泡的电流减小,灯泡变暗。由于通过线圈的电流方向相同,螺线管开始时处于收缩状态,但是插入软铁棒瞬间线圈中电流减小了,线圈之间的安培力减小,则螺线管比开始时长,故选A。
5.B　开关S闭合且电路稳定时,由于线圈直流电阻大于灯泡电阻,所以流过线圈的电流小于流过灯泡的电流。开关S断开瞬间,线圈上产生自感电动势,阻碍电流的减小,原来通过灯泡的电流随着开关断开而消失,而灯泡和线圈形成闭合回路,流过线圈的电流也流过灯泡,因此灯泡逐渐熄灭。若线圈直流电阻小于灯泡电阻,断开开关时,会出现灯泡闪亮现象。故选B。
6.BD　闭合开关S时,线圈中电流增加,则产生反向电流,从而阻碍电流的增加,所以稳定前电流表A1的示数小于A2的示数,A错误,B正确;断开开关S时,线圈中电流减小,则产生同向电流,从而阻碍电流的减小,则线圈与电阻串联构成一个新电路,所以稳定前电流表A1的示数等于A2的示数,C错误,D正确。故选B、D。
7.D　若先断开开关S1或先拆除电流表,由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路,原先L中有较大的电流通过,现在这个电流将通过电压表,造成电表损坏,所以实验完毕应先断开开关S2。故选D。
能力提升练
1.D　开始S2断开、S1闭合,电路稳定时两灯的亮度相同,且已知A1、A2两完全相同的灯泡的电阻均为R,故线圈的直流电阻为R。S1、S2都闭合且电路稳定时,流过L、A1、A2、R的电流都相同。此时断开S1,线圈L和灯泡A1、开关S2组成回路,由于线圈L的自感作用,产生自感电动势,回路中的电流从原来电流大小逐渐减小,灯泡A1从原来亮度逐渐变暗,流过A1的电流从右向左,而灯泡A2立即熄灭。综上可知,选项A、B、C错误,选项D正确。
方法技巧
自感现象问题的分析思路
明确通过电感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)

根据“增反减同”,判断自感电动势的方向

分析阻碍的结果:电流增大时,由于自感电动势的作用,线圈中电流逐渐增大,与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大;电流减小时,由于自感电动势的作用,线圈中的电流逐渐减小,与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小
2.C　在开关S闭合且电路稳定的情况下,若RLIR;断开开关S的一瞬间,灯泡中的电流IR立刻消失,但由于线圈的自感作用,IL不能立刻减小,线圈和灯泡组成回路,IL流过灯泡;由于IL>IR,在IL流过灯泡的一瞬间,灯泡出现“闪亮”现象。要想使“闪亮”现象更加明显,则在S闭合且电路稳定时,IL比IR大更多才行,减小RL,可使IL比IR大更多,选项C正确。
3.AC　图甲中,闭合S1瞬间,A1中有电流,电路稳定后,灯泡A1短路,无电流,A正确;图甲中,闭合S1瞬间,流过灯泡A1的电流的方向向右;断开S1瞬间,L1中产生的自感电动势将阻碍电流的减小,所以流过L1的电流方向不变,流过灯泡A1的电流的方向向左,与开始时是相反的,B错误;图乙中,闭合S2电路中的电流稳定后两个灯泡都亮,断开S2瞬间,L2对电流减小有阻碍作用,此时L2与两个灯泡以及滑动变阻器R2组成闭合回路,所以流过A2的电流逐渐减小,灯泡A2逐渐变暗直至熄灭,由于L2直流电阻可忽略,因此在断开S2瞬间通过灯泡A3的电流比原来大,故灯泡A3先闪亮一下,然后再缓慢熄灭,C正确,D错误。故选A、C。
4.D　当断开开关的瞬间,原来通过R1的电流立即消失,自感线圈中产生自感电动势阻碍自身电流的变化,相当于电源,与R2、电流表A、R1构成闭合回路,自感线圈中的电流流过电阻R1,其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反,逐渐减小,最后为0,选项D正确,A、B、C错误。
方法技巧
处理自感问题的三点注意和三个技巧
5.D　当开关S由闭合变为断开时,线圈中产生自感电动势,与灯泡A和电阻R构成闭合回路放电,由于断开开关前流过线圈的电流大于流过灯泡A的电流,故灯泡A突然闪亮一下再缓慢熄灭,电流从d到c流过灯泡A,故d点电势比c点电势高,A、B错误;当开关S由闭合变为断开时,电容器两端的电压变大,故电容器充电,有充电电流,故灯泡B有电流通过,电流方向由a到b,C错误,D正确。故选D。
6.C　闭合开关S,由于二极管有单向导电性,L2中无电流,始终不亮,线圈L产生自感现象,L1逐渐变亮,A、B错误;断开开关S的瞬间,线圈L产生自感现象,相当于电源,灯泡L1和L2串联,二极管正向导通,所以L1逐渐变暗至熄灭,L2变亮后再与L1同时熄灭,C正确,D错误。故选C。