2.4互感和自感 自主提升过关练(解析版)
一、选择题
1.随着智能手机的发展,电池低容量和手机高耗能之间的矛盾越来越突出,手机无线充电技术间接解决了智能手机电池不耐用的问题。在不久的将来各大公共场所都会装有这种设备,用户可以随时进行无线充电,十分便捷。如图所示,电磁感应式无线充电的原理与变压器类似,通过分别安装在充电基座和接收装置上的线圈,利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后,就会在邻近的受电线圈中感应出电流,最终实现为手机电池充电。在充电过程中( )
A.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
B.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
C.送电线圈和受电线圈无法通过互感实现能量传递
D.由于手机和基座没有导线连接,所以传递能量没有损失
2.如图所示,L是自感系数很大的线圈,其直流电阻几乎为0,A和B是两个相同的小灯泡。闭合开关,待电路稳定后,灯泡A恰能正常发光,则( )
A.闭合开关,灯泡A、B均逐渐变亮
B.闭合开关,灯泡A立即变亮,灯泡B逐渐变亮
C.断开开关,灯泡A会闪亮一下再逐渐熄灭
D.断开开关,灯泡B不可能被烧坏
3.日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成,在日光灯正常工作的情况下,以下说法错误的是( )
A.灯管点亮发光后,启动器中两个触片是分离的
B.灯管点亮发光后,镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作
C.镇流器维持灯管两端有高于电源的电压,使灯管正常工作
D.镇流器为日光灯的点亮提供瞬时高电压
4.如图所示电路中,L为自感系数很大的电感线圈,其直流电阻不计,A、B为两相同灯泡,则( )
A.闭合开关S后,A先亮,B后亮
B.闭合开关S后,A先亮,然后缓慢变暗
C.断开开关S后,A和B都闪亮后逐渐熄灭
D.断开开关S后,A立即熄灭,B灯闪亮后逐渐熄灭
5.如图所示的电路中,和是两个相同的灯泡,线圈自感系数足够大,电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.合上开关时,先亮,后亮,最后一样亮
B.合上开关时,和同时亮
C.断开开关时,闪亮一下再熄灭
D.断开开关时,流过的电流方向向右
6.如图1、2为演示自感现象的电路图,灯泡A1和A2规格相同,L1和L2为线圈。实验时,闭合开关S1,灯A1逐渐变亮,最终A1与A2的亮度相同;断开开关S2瞬间,灯A3突然闪亮,随后逐渐变暗。下列说法正确的是( )
A.图1中,变阻器R与L1的阻值相同
B.图1中,断开S1瞬间,灯A2将突然闪亮,随后A1和A2逐渐变暗
C.图2中,灯A3与L2的阻值相同
D.图2中,闭合S2待电路稳定后,灯A3中电流大于L2中电流
7.如图所示,两个相同的灯泡、,分别与定值电阻R和自感线圈L串联,自感线圈的自感系数很大,闭合电键S,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S后,灯泡逐渐变亮
B.断开电键S后,灯泡电流方向由A向B逐渐减小
C.断开电键S后,灯泡、都逐渐变暗
D.断开电键S后,灯泡逐渐变暗,立即熄灭
8.如图所示,L1、L2为两个相同的灯泡,线圈L的直流电阻不计,灯泡L1与理想二极管D相连,下列说法中正确的是 ( )
A.闭合开关S后,L1会逐渐变亮
B.闭合开关S稳定后,L1、L2亮度相同
C.断开S的瞬间,L1会逐渐熄灭
D.断开S的瞬间,a点的电势比b点高
9.如图所示,电源的电动势为E,内阻r不能忽略,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。关于这个电路的以下说法正确的是( )
A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内,A灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定
B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内,B灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定
C.开关由闭合到断开瞬间,A灯闪亮一下再熄灭
D.开关由闭合到断开瞬间,电流自左向右通过B灯
10.如图,L是自感系数很大、电阻不计的线圈a、b是两个相同的小灯泡开关S由断开到闭合( )
A.a先亮b后亮,然后b逐渐变亮
B.b先亮a后亮,然后a逐渐变亮
C.a、b同时亮后b逐渐变暗至熄灭
D.a、b同时亮后a逐渐变暗至熄灭
11.如图,电感线圈L的阻值与电阻R的阻值相同,a、b是两个完全相同的灯泡,则( )
A.闭合开关,a将逐渐变亮
B.闭合开关,b将逐渐变亮
C.闭合开关,a立刻变亮
D.闭合开关,a一直不亮
12.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.合上开关后,b、c先亮,电路稳定时b最亮
C.断开开关时,N点电势高于M点
D.断开开关后,c马上熄灭,a缓慢熄灭,b闪一下后缓慢熄灭
13.在图示电路中,电阻R和线圈L的阻值相同,和是两个完全相同的灯泡,线圈电感足够大。下列说法正确的是( )
A.闭合开关瞬间,和的亮度相同
B.闭合开关瞬间,比更亮
C.断开开关后,慢慢熄灭,立即熄灭
D.断开开关后,和都慢慢熄灭
14.如图所示,灯A、B完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略,则( )
A.S闭合的瞬间,A、B同时发光,接着A变暗,B更亮,最后A熄灭
B.S闭合瞬间,A不亮,B立即亮
C.S闭合瞬间,A、B都不立即亮
D.稳定后再断开S的瞬间,B熄灭,A闪亮一下再熄灭
15.如图所示的电路中,三个灯泡、、的电阻关系为,电感L的直流电阻可忽略,D为理想二极管,电源内阻不计。闭合开关S,电路电流稳定后,再断开开关S,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关S,立即变亮
B.闭合开关S,逐渐变亮
C.断开开关S前后,中有电流且方向相反
D.断开开关S后,立即熄灭,、均逐渐变暗
二、解答题
16.在探究自感现象的实验中,为了使现象明显,要选择电阻值比灯泡A灯丝的电阻小得多的线圈。请分析这样做的原因。
17.在实际生产中,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S由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使开关S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,几名同学分别提出了以下四种方案,如图所示,哪种(些)方案可行?
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参考答案:
1.B
【解析】
AB.送电线圈通入正弦式交变电流,则产生的磁场为交变磁场,由楞次定律可知受电线圈中感应电流产生的磁场为交变磁场,故B正确,A错误;
C.送电线圈和受电线圈可以通过互感实现能量传递,故C错误;
D.由于有漏磁现场的存在,所以能量的传递过程有损失,故D错误。
故选B。
2.D
【解析】
AB.闭合开关,电流可以迅速通过灯泡A和灯泡B,故灯泡A、B均立即变亮,之后随着线圈自感电动势阻碍作用的减弱,其电流逐渐增大,稳定时相当于导线,把灯泡B短路,故灯泡B点亮后逐渐熄灭,AB错误;
C.断开开关,线圈的自感电动势相当于电源,通过灯泡B形成回路,故灯泡B会闪亮一下再逐渐熄灭,而灯泡A直接熄灭,C错误;
D.断电瞬间,通过灯泡B的电流不会大于通电瞬间通过灯泡B的电流,故断开开关,灯泡B不可能被烧坏,D正确。
故选D。
3.C
【解析】
A.电路正常发光后,启动器中的氖气停止放电,U型片装冷却收缩,两个触片分离,所以A正确,不符合题意;
BC.灯管点亮发光后,镇流器起降压限流作用使灯管在较低的电压下工作,所以B正确,不符合题意;C错误,符合题意;
D.镇流器在启动瞬间产生高压,使气体电离导电,所以D正确,不符合题意;
故选C。
4.D
【解析】
AB.闭合开关S后,L中虽然会产生自感电动势阻碍通过其的电流增大,但不会影响到A、B两灯发光,所以A、B两灯同时亮。当电路中电流稳定时,L相当于导线,此时B被短路,所以B先亮,然后缓慢变暗,故AB错误;
CD.断开开关S后,通过A灯的电流瞬间变为零,所以A立即熄灭,而L中会产生自感电动势阻碍通过其电流减小,此时L与B在同一回路中,所以B灯闪亮后逐渐熄灭,故C错误,D正确。
故选D。
5.A
【解析】
AB.合上开关时,先亮,由于线圈自感的阻碍,逐渐变亮,最后一样亮,A正确,B错误;
CD.正常发光时两灯泡电流相同,亮度相同,故断开开关时,两灯泡均逐渐熄灭,流过的电流方向向右,流过的电流方向向左,CD错误。
故选A。
6.A
【解析】
A.图1中,最终A1与A2的亮度相同,两个支路电流相同,又由于两个灯泡电阻相同,所以变阻器R与L1的电阻值相同,故A正确;
B.图1中,闭合S1瞬间,电感线圈由于自感现象,L1对电流有阻碍作用,此时自感线圈相当于一个新电源,两灯泡会逐渐熄灭,而稳定时两并联支路的电流相等,则灯A2将不会闪亮,故B错误;
CD.图2中,断开S2的瞬间,A3灯突然闪亮,是因为电路稳定时,L2的电流大于A3的电流,可知L2的电阻小于A3的电阻,故CD错误;
故选A。
7.C
【解析】
A.电键闭合后,含灯泡L2的支路中没有线圈,立即变亮,A错误;
BCD.电键S断开前,两个支路电流相等,断开电键S后,两个支路构成回路,线圈产生自感电动势,自感电流方向由B向A流过灯泡L2且逐渐减小,灯泡L1 L2都逐渐变暗,BD错误,C正确;
故选C。
8.D
【解析】
A.闭合开关S后,线圈自感只是阻碍流过L的电流增大,但两灯立刻变亮,A错误;
B.闭合开关S稳定后,因线圈L的直流电阻不计,所以L1与二极管被短路,导致灯泡L1不亮,而L2将更亮,因此L1、L2亮度不同,B错误;
CD.断开S的瞬间,L2会立刻熄灭,线圈L与灯泡L1及二极管构成回路,因线圈产生感应电动势,a端的电势高于b端,但此时的二极管反接,所以回路中没有电流,L1立即熄灭,C错误,D正确。
故选D。
9.B
【解析】
AB.从开关闭合到电路中电流稳定的时间内,由于L中产生自感电动势阻碍电流的增加,可知A灯逐渐变亮,最后亮度稳定;B灯立刻亮起,而后随电路总电流变大,则路端电压减小,则B灯逐渐变暗,最后亮度稳定;选项A错误,B正确.
CD.开关由闭合到断开的瞬间,B灯原来的电流立刻消失;由于在L中的自感电动势阻碍电流减小,则通过A灯的电流会在L-A-B中重新组成回路,则电流自右向左通过B灯,使得两灯都会慢慢熄灭,选项CD错误。
故选B。
10.C
【解析】
当S闭合瞬时,两灯同时获得电压,同时发光,随着线圈L电流的增加,逐渐将b灯短路,b逐渐变暗直到熄灭,同时,a灯电流逐渐增大,变得更亮。故C正确ABD错误。
故选C。
11.A
【解析】
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,根据自感现象的规律来分析。
【详解】
闭合开关的瞬间,由于线圈中自感电动势的阻碍,灯瞬间变亮,灯逐渐变亮。
故选A。
12.C
【解析】
AB.合上开关后,b、c先亮,a由于线圈L的自感阻碍而缓慢变亮,电路稳定时c电流最大,故c最亮,AB错误;
C.断开开关时,线圈L电流向右,相当于新的电源,N点与“电源”正极相连,故N点电势高于M点,C正确;
D.电路稳定时流过a及线圈L的电流小于流过b的电流,断开开关后,线圈L通过a、b形成回路,c马上熄灭,a、b均缓慢熄灭,D错误。
故选C。
13.BC
【解析】
AB.当开关闭合时,电源的电压同时加到两个灯泡上,由于电感线圈对电流的阻碍作用,闭合开关瞬时,通过的电流大于的电流,比更亮,故A错误,B正确;
CD.当断开开关,立即熄灭,而自感线圈产生自感电动势能短暂充当电源,使得逐渐熄灭,故C正确,D错误。
故选BC。
14.AD
【解析】
ABC.S接通的瞬间,L所在支路中电流从无到有发生变化,因此,L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间L中的电流非常小,即干路中的电流几乎全部流过A,所以A、B会同时亮。又由于L中电流逐渐稳定,感应电动势逐渐消失,线圈的电阻可忽略,对A起到“短路”作用,因此A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流知识可知,B会比以前更亮,故A正确,BC错误;
D.稳定后S断开瞬间,由于线圈的电流较大,L与A组成回路,A要闪亮一下再熄灭,B立即熄灭,故D正确。
故选AD。
15.CD
【解析】
AB.开关S闭合瞬间,L2、L3均立即变亮,L1的电路中由于线圈对电流的阻碍作用,会逐渐亮,故A B错误;
CD.开关S从闭合状态突然断开时,L1、L3均逐渐变暗,由于L2的电路中的二极管由单向导电性,电流不能从右向左通过二极管,所以L2立即熄灭,L3中电流方向与开始时相反,故CD正确。
故选CD。
16.见解析
【解析】
选择电阻值比灯泡A灯丝的电阻小得多的线圈,根据串并联关系可知,通过灯丝的电流远小于线圈,开关松开后瞬间,由于自感,通过灯丝的电流瞬间变大得多,这样灯亮的程度有较大的变化,方便观察。
17.d方案可行
【解析】
a图中开关断开时,线圈L内由于产生自感电动势有阻碍原电流减小的作用,图中并联电容器,L与C不能形成回路,不能避免使开关S处产生电弧;c图中当并联电阻时,只能对电阻放电,仍不能解决电弧现象;图bd,当并联发光二极管时,由于发光二极管有单向导电性,因此注意方向,b图中的二极管的接法能使电源短路,唯有d图,当断开电源时,产生的感应电流能通过二极管形成回路,既能避免产生电弧,又能不影响电路,故d方法可行。
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