2.4 互感和自感 同步练习题（word版含答案）

2.4 互感和自感
一、单选题
1．下列关于自感系数及自感电动势的说法中正确的是（　　）
A．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
B．电流变化越大，自感电动势越大
C．线圈中的电流变化越快，其自感系数越大
D．线圈内插入铁芯，其自感系数增大
2．在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，先亮，后亮
B．合上开关，先亮，后亮
C．断开开关，先熄灭，后熄灭
D．断开开关，先熄灭，后熄灭
3．如图所示是测定自感系数很大的线圈L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．先拆除电流表 B．先断开S1
C．先拆除哪个器件都可以 D．先断开S2
4．某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器。先闭合开关K得到如图乙所示的图像，等电路稳定后，断开开关（断开开关的实验数据未画出）。下列关于该实验的说法正确的是（　　）
A．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
B．乙图中的曲线表示电流传感器A2测得的数据
C．断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D．时刻小灯泡与线圈的电阻相等
5．如图所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是直流电阻为零的纯电感，且自感系数L很大，C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是（　　）
A．S闭合时，P、Q两灯都是先亮后逐渐熄灭
B．S闭合时，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯变得更亮
C．S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭
D．S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭
6．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。在时刻开关S置于b端，若振荡电路的周期。下列说法正确的是（　　）
A．时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B．时电感线圈中的自感电动势值最小
C．时间内，电容器极板间电场方向竖直向下且逐渐增大
D．时间内，线圈中的磁场能逐渐增大
7．如图所示，电路中、是规格相同的灯泡，是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可以忽略不计，那么（　　）
A．合上，、一起亮，然后变暗后熄灭
B．合上，先亮，逐渐变亮，最后、一样亮
C．断开，立即熄灭，由亮变暗后熄灭
D．断开，、立即熄灭
8．如图所示，两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流。现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是（　　）
A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零
B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0
二、多选题
9．如图所示，用电流传感器研究自感现象.电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值.t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象.下列图象中可能正确的是(　　)
B．
C． D．
10．如图所示电路，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，则（　　）
A．S闭合瞬间，LA不亮，LB很亮
B．S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA逐渐变暗到熄灭，LB变得更亮
C．S断开瞬间，LA闪亮一下才熄灭，LB立即熄灭
D．S断开瞬间，LA、LB立即熄灭
11．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线團（直流电阻可忽略不计），则（　　）
A．电路接通稳定后，三个灯亮度相同
B．电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭
C．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭
D．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭
12．电磁感应原理的应用在我们现实生活中实例非常多，下面四幅图中的哪些电器其主要功能是应用电磁感应原理（　　）
A．电磁炉 B．手机无线充电
C．离子闪电球 D．金属探测仪
13．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
三、填空题
14．某实验小组利用如图所示的电路，研究“通电自感和断电自感”现象。已知L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通时，观察到的现象为_______，开关S断开时，观察到的现象为_______。
A．灯泡L1比灯泡L2先达到最亮
B．灯泡L2比灯泡L1先达到最亮
C．灯泡L1比灯泡L2先暗
D．灯泡L2比灯泡L1先暗
15．如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，和是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：K闭合瞬间，______________________________，______________________________。
16．四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为0，则开关闭合后最先发光的是________，开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关闭合到断开，一直没发光的是_________。（填a、b、c、d）
17．小明学习自感后进行了以下实验。在图甲所示的电路中，E为电源，L为线圈，闭合开关使灯泡A发光，然后断开开关，发现灯泡A不会立即熄灭，而是持续一小段时间再熄灭。
(1)断开开关后，灯泡上的电流方向___________（选填“向左”或“向右”）；若在线圈中插入铁芯后再重复该实验，则断开开关后灯泡上电流持续的时间___________（选填“变长”、“变短”或“不变”）。
(2)小明为了进一步研究影响灯泡上电流持续时间的因素，保持线圈一定，仅更换电源（内阻不计）或仅更换灯泡进行实验，并用电流传感器（图中未画出）测量开关断开后灯泡中的电流i随时间t的变化。其中的一组图像如图乙所示。
若①②两条曲线对应的电源电动势分别为E1、E2，则其大小关系为___________；
若①②两条曲线对应的灯泡电阻分别为R1、R2 ，则其大小关系为___________。
(3)已知穿过螺线管的磁通量Φ与其电流i成正比，且断开开关后小灯泡持续发光的能量来源于线圈储存的磁场能，假设线圈中储存的磁场能E0全部转化为电路中的电能。请在图丙中作出Φ-i图像_______并推证_______（式中I0为开关闭合时线圈中的稳定电流值）。
18．同学们，你想有惊无险的体验一下“触电”的感觉吗？只要用一节干电池、几根导线、开关和一个日光灯的镇流器就能实现．几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学空着的手相连，在开关断开时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是________________现象．
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参考答案：
1．D
【详解】
AB．由
可知，自感电动势的大小与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流变化的大小无关，故AB错误；
CD．线圈的自感系数仅由线圈自身的因素决定，如：线圈的横截面积、长度、单位长度上的线圈匝数、有无铁芯等，与其他因素无关，故C错误，D正确。
故选D。
2．B
【详解】
AB．由于A1 、 A2 为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而A1灯泡由于线圈的自感现象，导致A1灯泡渐渐变亮，故A错误，B正确；
CD．当断开开关时，线圈中产生自感电动势，由A1 、 A2及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，故CD错误。
故选B。
3．D
【详解】
若先断开开关S1或先拆去电流表，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，ABC错误，D正确。
故选 D。
4．D
【详解】
A．闭合开关时，其线圈自感电动势等于电源电动势，则自感线圈中电流为零，故A错误；
B．中电流等于自感线圈中电流，自感线圈中电流从零开始逐渐增大，最后趋于稳定，故中数据应为乙图中b曲线，故B错误；
C．断开开关前，两支路中电流相等，刚断开开关时，通电线圈的电流不变，故灯泡不会发生明显闪亮，而是逐渐熄灭，故C错误；
D．时刻，两支路中电压相等，电流相等，则电阻相等，即小灯泡与线圈的电阻相等，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
AB．S刚闭合后，电容器C要通过P充电，并且充电电流越来越小，故P亮一下又逐渐变暗，最后P被L短路，所以P最后会熄灭，而L对电流变化有阻碍作用，所以通过Q的电流逐渐增大，故Q逐渐变亮，故AB错误；
CD．S闭合足够长时间后再断开，电容器要对Q放电，故Q要逐渐熄灭，而线圈L对P放电，导致P灯突然亮一下，然后熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．当开关S置于b端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，时回路中的电流逆时针方向达到最大值，A错误；
B．时为电容器放电结束时，该时刻电流变化最慢，自感电动势最小，B正确；
C．时间内，电容器充电，电容器下极板带正电，时刻充电结東，电容器带电荷量最大，所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大，C错误；
D．根据周期性可知，在时间内，为电容器充电过程，电场能逐渐增大而线圈中的磁场能逐渐减小，D错误。
故选B。
7．A
【详解】
AB．开关闭合瞬间，自感线圈的阻碍作用很大，电流几乎都从通过，故合上，、一起亮；随着电路中的电流趋于稳定，自感线圈对电流的阻碍作用越来越小，通过灯的电流随之越来越小，其亮度逐渐变暗，由于自感线圈的直流电阻可忽略不计，故电路稳定后被短路，即变暗后熄灭，选项A正确，B错误；
CD．开关断开后，中无电流通过，立即熄灭；灯泡和自感线圈构成一个闭合回路，自感线圈这时所起的作用是阻碍本身电流的减小，使得这个新的闭合电路中的电流只能从原来线圈中的电流逐渐变小，不会立即消失，故灯亮一下后再熄灭，选项CD错误；
故选A。
8．D
【详解】
A．S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，选项A错误；
BCD．阻碍电流增大，不是阻值电流增大，而是让电流增大的速度变慢，最后达到稳定时，电路中电流为
BC错误，D正确。
故选D。
9．AD
【详解】
AB． L为一个自感系数很大、直流电阻小于电阻R的阻值的线圈，电感阻碍电流变化，当电键闭合后，电感的阻碍逐渐减小，即流过电感的电流增大，所以增大，最后稳定时电感相当于电阻，为恒定，当电键断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，不过大小在减小，B错误A正确；
CD．当电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、有直流电阻的线圈，导致通过电阻的电流刚开始较大，当电感的阻碍逐渐减小，即流过电感的电流增大，所以减小，最后稳定，由于自感线圈L直流电阻值小于灯泡R的阻值，通过线圈L的电流大于通过灯泡R的电流，当断开电键，原来通过R的电流立即消失，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与规定图示流过电阻的方向相反，减小最后为0，C错误D正确。
故选AD。
10．BC
【详解】
AB．闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，LA、LB同时亮，且亮度相同；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，LA逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，LB变亮，故A错误，B正确；
CD．断开S，LB立即熄灭，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过LA灯，LA闪亮一下后熄灭，故C正确，D错误。
故选BC。
11．BC
【详解】
A．电路接通稳定后，A灯被线圈短路，完全熄灭，B、C并联，电压相同，亮度相同，故A错误；
B．电路接通稳定后，S断开时，C灯中原来的电流立即减至零，但是由于线圈中电流要减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感电流通过C灯，所以C灯逐渐熄灭，故B正确；
CD．电路中A灯与线圈并联后与B灯串联，再与C灯并联。S闭合时，三个灯同时立即发光，由于线圈的电阻很小，逐渐将A灯短路，A灯逐渐熄灭，A灯的电压逐渐降低，B灯的电压逐渐增大，B灯逐渐变亮，故C正确，D错误。
故选BC。
12．ABD
【详解】
离子闪电球是利用静电感应引起的，电磁炉、手机无线充电及金属探测仪都是利用电磁感应原理工作的。故选ABD。
13．CD
【详解】
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。
14． A D
【详解】
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L1的电流较大，故灯泡L1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，因L阻值与R相同，则两个灯泡一样亮，故选A；
电键断开瞬间，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L1构成闭合回路放电，故断开时灯泡L2比灯泡L1先暗，故选D；
15． 立刻亮而后熄灭 立刻亮而后更亮
【详解】
L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1立刻亮而后熄灭，D2立刻亮而后更亮。
16． b c
【详解】
因ac加反向电压，bd加正向电压，开关闭合后因电感线圈有阻碍作用，则最先发光的是b；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则电感线圈相当电源，与上面的电路组成新的回路，则电流将通过d和a导通，则从开关闭合到断开，一直没发光的是c。
17． 向左 变长 E1=E2 R1>R2 见解析
【详解】
(1)断开开关，线圈中的电流减小，在线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，由楞次定律可知，正极在线圈的右边，线圈与灯泡组成回路，则灯泡中的电流方向向左。
若在线圈中插入铁芯后，断开开关，线圈中的自感电动势更大，阻碍作用更大，灯泡上电流持续的时间变长。
(2)断开开关，线圈中的电流减小，在线圈中产生自感电动势阻碍电流从开关闭合时线圈中的电流开始减小，由图乙可知，开始的电流相等，则说明电动势相等，即
由图乙可知，①图线中电流变化更快，说明阻碍作用更大，则灯泡电阻更大，即
(3)穿过螺线管的磁通量Φ与其电流i成正比，如图
(3)由题意可知磁场能E0应等于电路中电流所做的功W。设线圈匝数为n，在极短时间内电流做功
即
由题意可知磁通量正比于电流，即，断开开关瞬间线圈、灯泡回路中流过的电流初值为I0，此时线圈中的磁通量为
则
式中为图中阴影面积，即
则
18．自感现象
【详解】
试题分析：当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1．5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变小，从而产生很高的瞬间自感电压，通过同学们身体有触电的感觉．
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