2.4自感和互感 同步练习（Word版含答案）

2.4自感和互感
一、选择题
1．关于自感现象，下列说法正确的是(　　)
A．感应电流一定和原电流方向相反
B．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大
C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感系数较大
D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势也较大
2．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路图，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．先断开S1　　　　　　 　B．先断开S2
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
3．(多选)如图甲是一个电解电容器，电容器外壳上标有“4.7 μF　50 V”字样；图乙是一个标准自感线圈，外壳上标有“1 H”字样，下列有关该电容器和自感线圈的说法正确的是(　　)
A．电容器的电容为4.7×10－12 F
B．自感线圈的自感系数为1 H
C．电容器在20 V的工作电压下，其带电量为9.4×10－5 C
D．自感线圈的自感电动势大小与流过线圈的电流大小有关
4．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其道理是(　　)
A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不对
5．(多选)如图所示，电源的电动势为E，内阻r忽略不计．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．以下说法正确的是(　　)
A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，且亮度保持稳定
B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，且亮度保持稳定
C．开关断开后瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关断开后瞬间，电流自右向左通过A灯
6．如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，下列说法正确的是 (　　)
A．S闭合时，A逐渐变亮，然后逐渐熄灭
B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C．S闭合足够长时间后，B发光，而A熄灭
D．S闭合足够长时间后，B熄灭，而A发光
如图所示，S闭合后，流过线圈L的电流恒为i1，流过灯泡A的电流恒为i2，且i1>i2.在t1时刻将S迅速断开，在较短一段时间内流过灯泡的电流随时间变化的图象是　　(　　)
8．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是(　　)
A．图1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
9．在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是(　　)
A．合上开关后，c先亮，a、b后亮
B．断开开关时，N点电势高于M点
C．断开开关后，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D．断开开关后，c马上熄灭，b闪一下后缓慢熄灭
10．如图所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的灯泡；线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C.下列说法正确的是(　　)
A．刚接通开关S的瞬间，L1立即亮，L2逐渐变亮
B．合上开关S，电路稳定后，灯泡L1、L2的亮度相同
C．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向右
D．电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L2的电流为零
11．如图所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2>i1)，则下列图象中正确的是(　　)
12.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)
A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
13.如图所示的电路中，三个灯泡A、B、C完全相同，电感L自感系数很大，其直流电阻与定值电阻R相等，D为理想二极管，下列判断中正确的是(　　)
A．闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮
B．闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮
C．闭合开关S稳定后，灯泡A、B、C一样亮
D．在电路稳定后，断开开关S的瞬间，灯泡B、C均要闪亮一下再熄灭
14．(多选)如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计．当开关S闭合后，下列说法正确的是(　　)
A．a、b间电压逐渐增加，最后等于E B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E
C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E D．电路中电流逐渐增加，最后等于
15．(多选)如图是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.坐标图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象．关于这些图象，下列说法正确的是(　　)
A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况
C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况
16．在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是(　　)
A．G1指针向右摆，G2指针向左摆 B．G1指针向左摆，G2指针向右摆
C．两表指针都向右摆 D．两表指针都向左摆
17．如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)
A．t1时刻，两环作用力最大
B．t2和t3时刻，两环相互吸引
C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥
D．t3和t4时刻，两环相互吸引
18．如图所示，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接．当S接1时三个灯泡的亮度相同，那么S接2时(　　)
A．三个灯泡亮度相同
B．甲灯比乙灯亮，丙灯不亮
C．甲灯比乙灯暗，丙灯不亮
D．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮
19．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(灯丝不会断)，灯L1、L2的亮度变化情况是(　　)
A．S闭合，L1不亮，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮久
B．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮
C．S断开，L1亮一下逐渐熄灭，L2立即熄灭
D．S断开，L1、L2都会亮一下再熄灭
20．(多选)在如图所示的电路中，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．开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有(　　)
A．a先变亮，然后逐渐变暗 B．b先变亮，然后逐渐变暗
C．c先变亮，然后逐渐变暗 D．b、c都逐渐变暗
参考答案
一、选择题
1．解析：选D。自感现象中感应电动势的方向遵从楞次定律．当原电流减小时，自感电动势和自感电流与原电流方向相同；当原电流增大时，自感电流与原电流方向相反，所以选项A错误；自感电动势的大小E自＝L，所以自感电动势大不一定是由自感系数大引起的，有可能是电流的变化率很大引起的，所以选项B错误；线圈自感系数的大小，由线圈本身决定，与线圈中有无电流以及电流变化的快慢无关，所以选项C错误；由E自＝L知，对于同一线圈，自感系数L确定，当电流变化较快时，线圈中产生的自感电动势也越大，所以选项D正确．
2．解析：选B。S1断开瞬间，L中产生很大的自感电动势，若此时S2闭合，则可能将电压表烧坏，故应先断开S2，又因不能在电路闭合时拆除电路中的元件，故B选项正确．
3．解析：选BC。分析甲图可知，电容器的电容为4.7×10－6 F，A选项错误；自感线圈的自感系数为1 H，B选项正确；根据电荷量公式Q＝CU可知，电容器在20 V的工作电压下，其带电量为9.4×10－5 C，C选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，自感线圈的自感电动势大小与流过线圈电流的变化率有关，D选项错误．
4．解析：选C。由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消．不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响．
5．解析：选AD。开关闭合，A灯立刻亮，因为电源没有内阻，所以A灯两端的电压保持不变，灯泡亮度稳定，故A正确；因为L是一个自感系数相当大的线圈，所以开关闭合时B灯不亮，然后逐渐变亮，最后亮度稳定，故B错误；两个灯泡电阻一样，若L也没有电阻，则断开前后A灯的电流相同，不会闪亮．若L有电阻，则通过B的电流小于A的电流，所以A也不会闪亮一下，故C错误；开关断开后瞬间，L产生感应电流，在回路中通过A灯的电流方向为从右向左，故D正确，故选AD.
6．解析：选C。闭合S瞬间，电流增大，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流增加，A灯立即变亮，此时电容器电荷量为零，两板之间电压也为零，故B灯逐渐变亮；电流稳定后，线圈两端电压为零，A灯熄灭，B灯达到最大亮度．
7.解析：选D。闭合电键，电路稳定后，流过灯泡的电流i2恒定不变，电键S断开瞬间，线圈L阻碍电流的减小，发生自感现象，线圈L相当于电源，通过灯泡A的电流从i1逐渐减小，方向与i2相反，D选项正确．
8．解析：选C。图1中，断开开关S1瞬间，线圈发生自感现象，相当于电源，灯A1突然闪亮，说明电路稳定时，A1的电流小于L1的电流，即L1的电阻小于A1的电阻，A、B选项错误；图2中，最终A2与A3的亮度相同，说明滑动变阻器R与L2的电阻值相同，C选项正确；图2中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，L2中电流与变阻器R中电流不相等，D选项错误．
9．解析：选B。开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过a灯的电流逐渐增大，所以b、c先亮，a后亮，故A错误；合上开关一会儿后，因线圈中电流逐渐稳定，断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和a、b组成的回路中有电流，电流的方向与L中原来电流的方向相同，方向为L→N→b→M→a→L，可知N点电势高于M点，故B正确；合上开关一会儿后，因线圈中电流逐渐稳定，则相当于导线，所以a、b一样亮；断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和a、b组成的回路中有电流，导致a、b一起缓慢熄灭；而c没有电流，马上熄灭．由于原来ab两灯的电流相等，开关断开的瞬间，通过a、b和线圈回路的电流由a灯原来的电流逐渐减小，所以两灯都不会闪亮，故C错误，D错误．
10．解析：选C。闭合开关瞬间L相当于断路，L1和L2串联接入电路，都有电流，可知两个灯泡同时变亮，故A错误；稳定后L相当于一段导线，L1中无电流，L2中有电流，二者的亮度不同，故B错误；断开瞬间，L相当于电源与L1组成回路，L1中电流方向向右，故C正确；电容器和L2组成回路，断开瞬间电容器有一短暂的放电电流，L2中电流不为0，故D错误．
11．解析：选C。电键断开后，A与L组成闭合自感回路；电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，大小逐渐减小；所以电键断开后，通过L的电流的方向不变，而通过A的电流的方向与开始时是相反的，故C正确，A、B、D错误．
12.解析：选C。在断电自感现象中，断电时线圈与小灯泡构成回路，线圈中储存的磁场能转化为电能，线圈相当于电源，自感电动势E自＝L，与原电源无关，选项A错误；如果小灯泡电阻偏大，则通过线圈的电流较大，断电时可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，选项B错误；如果线圈电阻偏大，则通过线圈的电流较小，断电时只能看到不显著的延时熄灭现象，且小灯泡不会出现闪亮现象，选项C正确；如果线圈的自感系数较大，则自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，选项D错误．
13.解析：选B。闭合开关S的瞬间，电感线圈产生自感现象，阻碍原电流的增大，相当于断路，灯泡A缓慢变亮，二极管具有单向导电性，电流无法从左侧通过，灯泡B不亮，灯泡C亮，A选项错误，B选项正确；闭合开关S稳定后，二极管的单向导电性仍然存在，电流无法通过灯泡B，故B不亮，A和C一样亮，C选项错误；电路稳定后，断开开关S的瞬间，电感线圈发生自感现象，相当于电源，灯泡B、C并联，所以B要亮一下再熄灭，而B、C并联，流过C的电流比电路稳定时的电流小，所以C不能闪亮一下，而是逐渐熄灭，D选项错误．
14．解析：选BD。由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间，a、b间近似断路，所以a、b间电压很大，随着电流的增加，a、b间电压减小，b、c间电压增大，最后稳定后a、b间电压为零，b、c间电压等于E，电流大小为I＝，选项B、D对，A、C错．
15．解析：选BC。开关S由断开变为闭合，电源与传感器2组成的回路立即有电流，而线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的增加，通过线圈的电流要慢慢增加，所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加，故A错误，B正确．开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即消失，而电感这一支路，由于电感阻碍电流的减小，该电流又通过传感器2，只是电流的方向与以前相反，且通过传感器2的电流逐渐减小，故C正确，D错误．
16．解析：选B。当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右．当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化．在由L、G2、R及G1组成的闭合回路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右摆；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左摆．故B正确．
17．解析：选B。t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则A错误；t2时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确；t3时刻同理也应相互吸引，故C也错；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误．
18．解析：选C。由题，当单刀双掷开关S接1时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感L的感抗与电阻R相同，当S接2时，电感L没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻R没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗．故C正确，A、B、D错误．
19．解析：选BC。当S闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L中电流的增加，逐渐将L1灯短路，L1逐渐变暗直到熄灭，同时L2电流逐渐增大，变得更亮，故A错误，B正确；S断开瞬间，L2中电流消失，故立即熄灭，而L1中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，故L1亮一下逐渐熄灭．故C正确，D错误．
20．解析：选AD。S断开前，灯泡a、b、c中的电流相同，均为I.L1中的电流I1＝2I，L2中的电流I2＝I.当S断开后，电源被撤除，剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路．灯泡b、c中的电流由I逐渐减小，两灯逐渐变暗．灯泡a里的电流先由I增至2I，然后逐渐减小，所以灯泡a先变亮后变暗．A、D两项正确．