2.4 互感和自感（word版含答案）

2.4 互感和自感
一、单项选择题（共20小题；共80分）
1. 在制造精密电阻时，为了消除在试用过程中由于电流变化引起的自感现象，往往采用双线绕法，如图所示。其原理是
A. 电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B. 电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流会互相抵消
C. 电路中电流变化时，两股导线产生的磁通量的变化量互相抵消
D. 电路中电流变化时，电流的改变量互相抵消
2. 下列哪些单位关系是不正确的
A. 亨 欧 秒 B. 亨 伏 安 秒
C. 伏 韦 秒 D. 伏 亨 安 秒
3. 功和能的单位都是焦耳，如果全部用力学单位制的基本单位来表示，焦耳可写成
A. B. C. D.
4. 如图所示是测定自感系数很大的线圈 直流电阻的电路， 两端并联以只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，拆除电路时应
A. 先断开 B. 先断开 C. 先拆除电流表 D. 先拆除电阻
5. 在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关 由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关 处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件。在下图的方案中可行的是
A. B.
C. D.
6. 如图所示的电路中，当开关断开后，灯 还可以延长发光时间，甚至还会闪亮一下。关于灯 延长发光的能量从何而来，下列说法中正确的是
A. 电路中移动电荷由于有惯性，把动能转化为电能
B. 线圈的磁场能转化为电能
C. 导线发热产生的内能转化为电能
D. 以上说法都不对
7. 在如图所示的电路中，线圈 的自感系数很大，其电阻可忽略， 、 是完全相同的灯泡，则当开关 闭合时
A. 比 先亮，然后 熄灭
B. 比 先亮，然后 又逐渐变暗
C. 、 一起亮，然后 熄灭
D. 、 一起亮，然后 熄灭
8. 如图所示电路中， 是闭合的，此时流过线圈的电流为 ，流过灯泡 的电流为 ，且 。在 时刻将 断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是下图中的
A. B.
C. D.
9. 在如图所示的电路中， 为电阻很小的线圈， 和 为零刻度在表盘中央的两相同的电流表。当开关 闭合时，电流表 、 的指针都偏向右方，那么当断开开关 时，将出现的现象是
A. 和 指针都立即回到零点
B. 指针立即回到零点，而 指针缓慢地回到零点
C. 指针缓慢地回到零点，而 指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
D. 指针缓慢地回到零点，而 指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点
10. 如图所示的电路中， 是灯泡， 是带铁芯的线圈， 为电源， 是开关。下列判断正确的是
A. 接通的瞬间 产生自感电动势， 接通后和断开瞬间 不产生自感电动势
B. 断开的瞬间 产生自感电动势， 接通瞬间和接通后 不产生自感电动势
C. 在接通或断开的瞬间 都产生自感电动势， 接通后 不再产生自感电动势
D. 在接通或断开瞬间以及 接通后， 一直产生自感电动势
11. 在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关 由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关 处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在下列设计的方案中（如图所示）可行的是
A. B.
C. D.
12. 如图所示，两个相同的灯泡 、 ，分别与定值电阻 和自感线圈 串联，自感线圈的自感系数很大，闭合电键 ，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是
A. 闭合电键 后，灯泡 逐渐变暗
B. 闭合电键 后，灯泡 逐渐变亮
C. 断开电键 后， 点电势比 点电势高
D. 断开电键 后，灯泡 闪亮一下再逐渐变暗直至熄灭
13. 如图所示，通电直导线右边有一个矩形线框，线框平面与直导线共面，则下列措施中能使穿过线框的磁通量增加的
A. 使矩形线框远离直导线
B. 使矩形线框靠近直导线
C. 使矩形线框平行直线导线向上平移
D. 使矩形线框以直导线为轴转动
14. 如图所示， 是水平面上一个圆的直径，在过 的竖直平面内有一根通电导线 。已知 平行于 ，当 竖直向上平移时，穿过圆面积的磁通量将
A. 逐渐增大 B. 逐渐减小
C. 始终为零 D. 不为零，但保持不变
15. 如图中灯泡 、 完全相同，带铁芯的线圈 的电阻可忽略不计，则
A. 闭合瞬间， 、 同时发光，接着 变暗 变得更亮
B. 闭合瞬间， 不亮 立即亮
C. 闭合瞬间， 、 都不立即亮
D. 稳定后再断开 瞬间， 熄灭， 灯亮且比 更亮
16. 如图所示，线圈 的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计， 、 是两个完全相同的小灯泡，开关 闭合和断开的过程中，灯 、 的亮度变化情况是（灯丝不会断）
A. 闭合， 亮度不变， 亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮； 断开， 立即熄灭， 逐渐变暗
B. 闭合， 亮度不变， 很亮； 断开， 、 立即熄灭
C. 闭合， 、 同时亮，而后 逐渐熄灭， 亮度不变： 断开， 立即熄灭， 亮一下再熄灭
D. 闭合， 、 同时亮，而后 逐渐熄灭， 则逐渐变得更亮： 断开， 立即熄灭， 亮一下再熄灭
17. 如图所示，电源电动势为 ，其内阻不可忽略， 、 是完全相同的灯泡，线圈 的直流电阻不计，电容器的电容为 .合上开关 ，电路稳定后
A. 电容器的带电量为
B. 灯泡 、 的亮度相同
C. 在断开 的瞬间，通过灯泡 的电流方向向右
D. 在断开 的瞬间，灯泡 立即熄灭
18. 如图所示， 是自感系数很大的线圈。其直流电阻小于灯泡的电阻，电流表内阻忽略不计，下列说法正确的是
A. 闭合 瞬间，灯泡中电流为零
B. 闭合 瞬间，电流表指针立刻偏转
C. 先闭合 ，待电路稳定后再断开 的瞬间，电流表读数不会立即变化
D. 先闭合 ，待电路稳定后再断幵 的瞬间，灯泡立刻熄灭
19. 、 是两个完全相同的小灯泡， 是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻与电阻 相同，如图所示。在电键 接通或断开时，两灯亮暗的情况为
A. 刚接通时， 比 暗，最后两灯亮度相同
B. 刚接通时， 、 一样亮，最后 比 亮
C. 断开时， 灯、 灯都过一会儿才熄灭
D. 断开时， 灯和 灯都立即熄灭
20. 在如图所示的电路中， 、 为两个完全相同的灯泡， 为自感系数较大电阻能忽略的线圈， 为电源， 为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是
A. 合上开关， 先亮， 后亮；稳定后 比 更暗一些
B. 合上开关， 先亮， 后亮；稳定后 、 一样亮
C. 断开开关， 逐渐熄灭、 先变得更亮后再与 同时熄灭
D. 断开开关， 逐渐熄灭、 先变得更亮后再与 同时熄灭
二、双项选择题（共14小题；共56分）
21. 阿明有一个磁浮玩具，其原理是利用电磁铁产生磁性，让具有磁性的玩偶稳定地飘浮起来，其构造如图所示。若图中电源的电压固定，可变电阻为一可以随意改变电阻大小的装置，则下列叙述正确的是
A. 电路中的电源必须是交流电源
B. 电路中的 端点须连接直流电源的负极
C. 若增加环绕软铁的线圈匝数，可增加玩偶飘浮的最大高度
D. 若将可变电阻的电阻值调大，可增加玩偶飘浮的最大高度
22. 如图所示，线圈 与灯泡并联后接到电源上。先闭合开关 ，稳定后设通过线圈 的电流为 ，通过小灯泡的电流为 。断开开关 ，下列判断正确的是
A. 逐渐减为零
B. 小灯泡立即熄灭
C. 小灯泡中的电流逐渐减为零，方向与 相反
D. 小灯泡中的电流逐渐减为零，方向与 相同
23. 如图所示，软铁环上绕有 、 两个线圈，线圈 与电源、开关 相连，线圈 与电阻 连接成闭合电路。开关 闭合、断开瞬间，关于通过电阻 的电流方向，下列判断正确的是
A. 闭合 的瞬间，电流方向为 到
B. 闭合 的瞬间，电流方向为 到
C. 断开 的瞬间，电流方向为 到
D. 断开 的瞬间，电流方向为 到
24. 如图所示，其中线圈自感系数较大，且线圈直流电阻小于灯泡电阻。下列有关自感现象的判断中，正确的是
A. 图甲中 闭合瞬间， 灯先亮
B. 图甲中 闭合瞬间， 灯一齐亮
C. 图乙中 打开瞬间， 灯闪亮
D. 图乙中 打开瞬间， 灯立即熄灭
25. 如图所示， 的直流电阻与电阻 的阻值相同， 是相同的灯泡。以下说法中正确的是
A. 闭合的瞬间， 比 亮 B. 闭合的瞬间， 比 亮
C. 断开的瞬间， 先灭 D. 断开的瞬间， 同时熄灭
26. 在如图所示的电路中，电源电动势为 ，内阻 不能忽略。 和 是两个定值电阻， 是一个自感系数很大的线圈，开关 原来是断开的。从闭合开关 直到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过 的电流 和通过 的电流 的变化情况是
A. 开始较大而后逐渐变小 B. 开始很小而后逐渐变大
C. 开始很小而后逐渐变大 D. 开始较大而后逐渐变小
27. 如图所示， 、 是完全相同的两个小灯泡， 为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈，则
A. 开关 闭合的瞬间， 、 同时发光，随后 灯变暗， 灯变亮
B. 开关 闭合的瞬间， 灯亮， 灯不亮
C. 断开开关 的瞬间， 、 灯同时熄灭
D. 断开开关 的瞬间， 灯立即熄灭， 灯突然闪亮一下再熄灭
28. 在如图所示电路中， 、 是两个完全相同的灯泡， 是一个理想电感线圈，当 闭合与断开时， 、 的亮度情况是
A. 闭合时， 立即亮，然后逐渐熄灭
B. 闭合时， 立即亮，然后逐渐熄灭
C. 闭合足够长时间后， 发光，而 不发光
D. 闭合足够长时间后再断开， 立即熄灭，而 逐渐熄灭
29. 图 和图 是教材中演示自感现象的两个电路图， 和 为电感线圈。实验时，断开开关 瞬间，灯 突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关 ，灯 逐渐变亮，而另一个相同的灯 立即变亮，最终 与 的亮度相同。下列说法正确的是
A. 图 中， 的电阻大于 的电阻
B. 图 中，闭合 ，电路稳定后， 中电流大于 中电流
C. 图 中，变阻器 与 的电阻值相同
D. 图 中，闭合 瞬间， 中电流与变阻器 中电流相等
30. 如图所示的电路中， 是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈， 、 和 是三个完全相同的灯泡， 是内阻不计的电源。在 时刻，闭合开关 ，电路稳定后在 时刻断开开关 。规定以电路稳定时流过 、 的电流方向为正方向，分别用 、 表示流过 和 的电流，则下图中能定性描述电流 随时间 变化关系的是
A. B.
C. D.
31. 在如图所示的甲、乙电路中，电阻 和灯泡电阻值相等，自感线圈 的电阻值可认为是零。在接通开关 时，则
A. 在电路甲中， 将渐渐变亮
B. 在电路甲中， 将先变亮，后渐渐变暗
C. 在电路乙中， 将渐渐变亮
D. 在电路乙中， 将由亮渐渐变暗，后熄灭
32. 如图所示的分压电路，电阻 与 两端电压分别用 与 表示，滑动变阻器的滑动片 置于 的正中。则有
A. 定值电阻 的阻值越大， 越接近
B. 定值电阻 的阻值越小， 越接近
C. 若将滑动片 向 滑动， 可能为
D. 若将滑动片 向 滑动， 可能为
33. 如图所示，有一个“口口”形铁芯上绕有两个线圈，铁芯的三个竖直部分截面积相同，当线圈通电时产生的磁场都不能穿出铁芯，并且在分支处分成完全相等的两部分，现在给线圈 加电压为 的正弦式交流电， 接一负载电阻，此时线圈 中的电流为 ，线圈 中的电流为 ，则线圈 、 的匝数比 及线圈 两端的电压 为（忽略线圈的电阻及铁芯中由于涡流而造成的电能损失）
A. B. C. D.
34. 一理想变压器原、副线圈匝数比 ，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压为 。副线圈仅接一个 的电阻。则
A. 变压器的输出电压为 B. 流过电阻的电流是
C. 原线圈中的电流是 D. 变压器的输入功率是
答案
第一部分
1. C
2. B
3. C
【解析】功和能的单位都是焦耳。根据功的定义：，所以 。
4. B
5. D
6. B
7. B
8. D
9. D
【解析】根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏。那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏。当开关 断开的瞬间， 中原电流立即消失，而对于 所在支路，由于线圈 的自感作用，阻碍电流变化，自感电流沿 、 、 的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即 中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时 中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与 中的电流同时缓慢减为零，故选项D正确。
10. C
【解析】 断开和接通瞬间，通过线圈的电流都发生变化，都有自感电动势产生， 接通后通过线圈的电流不再变化，没有自感电动势产生，故A 、B 、D错误，C正确。
11. D
【解析】断开开关 ，A图中由于电容器被充电，开关 处仍将产生电弧；B、C图中闭合开关时，电路发生短路；而D图是利用二极管的单向导电性使开关断开时线圈短路，可避免开关处电弧的产生，故D正确。
12. C
【解析】闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍， 灯先亮， 灯后亮，闭合开关稳定后，自感作用消失，通过 灯和 灯的电流相等，两灯亮度相同，故A错误B错误；
断开电键 后，线圈 产生自感电动势， 中的电流的方向仍然向右，则 中的电流的方向向左，所以 点电势比 点电势高，故C正确；
闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈 产生自感电动势， 串联， 、 两灯同时逐渐熄灭；由于两个灯泡正常发光时的电流是相等的，所以 不会闪亮一下，故D错误。
13. B
14. C
【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场，作出俯视图，如图所示。考虑到磁场具有对称性，可以知道穿入圆面积的磁感线的条数与穿出圆面积的磁感线的条数是相等的，故选C。
15. A
16. D
【解析】当 闭合瞬时，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈 电流的增加，逐渐将 灯短路， 逐渐变暗直到熄灭，同时， 电流逐渐增大，变得更亮；
断开瞬时， 中电流消失，故立即熄灭，而 中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，故右端为正，电流由灯泡 的右侧流入，故 亮一下逐渐熄灭。故D正确，ABC错误。
17. C
【解析】合上开关，电路稳定后，线圈相当于导线，灯泡 被短路，电容器两端的电压等于灯泡 两端的电压，比电源电动势小，因此电容器的带电量小于 ，AB 错误；断开 瞬间，线圈相当于新的电源，对灯泡 供电，电流方向向右，C 正确；断开 后，电容器上储存的电荷对 供电， 不会立即熄灭，D 错误.
18. C
【解析】当开关 闭合时，灯 立即发光。通过线圈 的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，所以电路的电流只能逐渐增大，电流表指针不会立刻偏转，故AB错误；
由于线圈直流电阻小于灯泡的电阻，当电流逐渐稳定时，线圈的电流要大于灯泡的电流。稳定后当电键 断开后，线圈产生自感电动势，相当于电源，与灯构成闭合回路，回路中的电流只能慢慢减小，因此灯泡会闪亮一下后慢慢熄灭，故C正确，D错误。
19. A
【解析】电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡 的电流较大，故灯泡 较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，两个灯泡一样亮，即 灯泡亮度逐渐正常，故A正确，B错误；
电键断开瞬间， 立即熄灭；电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡 构成闭合回路放电，故灯泡 一定是逐渐变暗，故C错误，D错误。
20. C
【解析】灯 与电阻 串联，当电键 闭合时，灯 立即发光。通过线圈 的电流突然增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大， 逐渐亮起来，所有 比 先亮，由于线圈的电阻可忽略不计，当电流逐渐稳定时，感应电动势减少， 灯电流逐渐增大， 灯逐渐变亮，外电路电流变大时，路端电压 减少， 灯变暗，故AB错误；
定后当电键 断开后，由于自感效应，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡 ， 和电阻 构成闭合回路放电，由于稳定时， 灯的电流大于 灯的电流，故 逐渐变暗， 先闪亮一下，最后一起熄灭，故C正确，D错误。
第二部分
21. B， C
【解析】由题意可知，玩偶稳定地飘浮起来，且下端为 极，则线圈的上端为 极，根据右手螺旋定则可得，电源通的是直流电，且 端为电源的正极，而 端为电源的负极，故A错误，B正确；若增加环绕软铁的线圈匝数，电磁铁磁性增强，可增加玩偶飘浮的最大高度，C 项正确；将可变电阻的阻值调大，线圈中电流减小，磁性减弱，玩偶飘浮的最大高度减小，D 项错误。
22. A， C
23. A， D
24. A， C
25. A， C
26. A， C
27. A， D
【解析】电键 闭合的瞬间，电流同时流过 和 ，所以 、 同时发光，电感线圈对电流的阻碍作用逐渐减小，直至为零，此时灯泡 熄灭，回路电阻减小，灯泡 更亮，A对；断开电键 的瞬间，电感线圈产生与原电流相同的自感电流，流过 ，而灯泡 没有电流通过立即熄灭， 闪一下再熄灭，D对.
28. A， C
【解析】 闭合时，由于电感线圈产生自感电动势，阻碍电流增加，故在一开始， 灯立即亮；
而电感线圈没有直流电阻，当电流稳定时，其电压为零，故会将 灯短路，所以 灯先亮后熄灭，A 正确。
灯并联了一只电容，通电瞬间 上电压由零逐渐增加， 灯逐渐变亮直到稳定，所以 B 错。
由以上分析知电路稳定后应是 不亮 亮，所以 C 正确。
断路瞬间，电容器通过 灯放电，使 不是立即熄灭，所以 D 错。
29. A， C
30. B， C
【解析】电路稳定时即 时刻之前， 电流方向均是从上到下；
断开开关 后， 、 和 形成闭合回路，流过 的电流方向不变，大小逐渐减小，流过 的电流方向从下往上，即发生突变，其大小也突然增大到 ，并从 逐渐减小到零，B、C正确。
31. A， D
【解析】在电路甲中，接通 ，由于线圈阻碍电流变大，导致 将逐渐变亮。故A正确，B错误；
在电路乙中，接通 时，由于线圈阻碍电流变大，导致 将先变亮，然后逐渐变暗，最后 相当于短路，灯泡熄灭。故C错误，D正确。
32. A， D
33. A， D
【解析】根据法拉第电磁感应定律可得 ，由于穿过 线圈的磁通量为 线圈磁通量的一半，则 ，所以 ；
根据功率相等可得 ，所以 ；所以 ，，故BC错误、AD正确。
34. A， D
【解析】根据变压器的变压规律：，求得 ，选项A正确；
流过电阻的电流 ，故选项B错误；
由 可求得原线圈的电流 ，故选项C错误；
变压器的输入功率为原线圈的功率：，故选项D正确。
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