2.4互感和自感基础巩固（word版含答案）

2.4互感和自感基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡a、b分别与自感系数很大的自感线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路(自感线圈的直流电阻与定值电阻R的阻值相等)，闭合开关S达到稳定后两灯均可以正常发光．关于这个实验，下面的说法中正确的是
A．闭合开关的瞬间，通过a灯和b灯的电流相等
B．闭合开关后， a灯先亮，b灯后亮
C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，a、b两灯同时熄灭
D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，b灯先熄灭，a灯后熄灭
2．如图所示，A、B是相同规格的小灯泡，带铁芯的线圈L的直流电阻可忽略，则（　　）
A．S闭合瞬间，A不亮，B立即亮
B．通电稳定后，A、B灯亮度相同
C．通电稳定后再断开S的瞬间，A、B一起闪亮一下再逐渐熄灭
D．通电稳定后再断开S的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下再逐渐熄灭
3．某同学为了研究断电自感现象，将拆去副线圈的变压器、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，小灯泡会渐渐熄灭。虽重复多次，仍未见老师演示断电时出现的小灯泡闪亮现象，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）
A．电源的电动势较小 B．线圈的自感系数较大
C．线圈电阻较大 D．小灯泡电阻较大
4．如图所示的电路，电源电动势为E，线圈L的电阻不计，以下判断正确的是
A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E
B．闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电
C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电
D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电
5．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动
6．一演示自感现象的实验电路图如图所示，L是带铁芯的线圈，A是一只灯泡，开关S处于闭合状态，灯泡正常发光，现断开S，灯泡过一会儿才熄灭．关于断开S前和断开S后瞬间，通过灯泡A的电流方向，下面说法正确的是
A．断开S前，b→a；断开S后瞬间，a→b
B．断开S前，a→b；断开S后瞬间，b→a
C．断开S前，b→a；断开S后瞬间，b→a
D．断开S前，a→b；断开S后瞬间，a→b；
7．关于镇流器的作用，下列说法中正确的是（　　）
A．点亮日光灯时，产生瞬时高压
B．启动器两触片接通时，产生瞬时高压
C．日光灯正常发光后起限流和降压作用
D．把日光灯两端电压稳定在220V
8．如图所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表串联而成，设电流强度为I1；CD支路由电阻R和电流表串联而成，设电流强度为I2，两支路直流电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，以下说法正确的是
A．S接通瞬间I1B．S接通瞬间I1I2
C．S接通瞬间I1>I2；断开瞬间I1D．S接通瞬间I1>I2；断开瞬间I1=I2
9．如图电路中，电源电动势为E（内阻不可忽略），线圈L的直流电阻不计。以下判断正确的是（　　）
A．闭合S稳定后，电容器两端电压为E
B．断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右
C．断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右
D．断开S的瞬间， R2中没有电流
10．如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器监测通过电感线圈L中的电流。已知电路中电灯的电阻R1=6.0Ω，定值电阻R=2.0Ω，电源电动势为6.0V，内阻不计。闭合开关S使电路处于稳定状态，在t=0.1s时刻断开开关S，断开开关S前后电流传感器显示电流随时间变化的图像如图乙所示。根据以上信息下列说法中错误的是（　　）
A．可以求出电感线圈的直流电阻
B．可以估算出断开开关S后流过灯泡的电荷量
C．可以判断断开开关时电感线圈产生的自感电动势的正负极
D．可以判断断开开关后观察不到小灯泡闪亮现象
11．在如图所示的电路中，S闭合时灯泡恰好正常发光，此时电流表A2的示数是电流表A1示数的2倍，某时刻突然将开关S断开，A1、A2的零刻度线都在表盘中央，则下列说法正确的是（ ）
A．A1中的电流先反向再逐渐减小
B．A1中的电流方向不变逐渐减小
C．A2中的电流先反向再逐渐减小
D．A2中的电流先减半再逐渐减小
12．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S闭合后，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．开关S闭合后，B灯逐渐变亮，最后亮度稳定
C．开关S由闭合到断开的瞬间，A灯立即熄灭
D．开关S由闭合到断开的瞬间，电流自左向右通过A灯
13．为了演示接通电源的瞬间和断开电源的电磁感应现象，设计了如图所示的电路图，相同的A灯和B灯，线圈L的直流电阻的阻值与定值电阻R的电阻相等，下列说法正确的是（ ）
A．开关接通的瞬间，A灯的亮度大于B灯的亮度
B．通电一段时间后，A灯的亮度小于B灯的亮度
C．断开开关的瞬间，A灯和B灯立即熄灭
D．若满足R灯14．如图为演示自感现象的实验电路，为相同的灯泡，电感线圈的自感系数较大，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是（　　）
A．接通开关S，灯立即变亮
B．接通开关S，灯逐渐变亮，立即变亮
C．断开开关S，灯逐渐熄灭
D．断开开关S，灯逐渐熄灭，闪一下逐渐熄灭
15．如图所示，电感线圈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，电阻R2的阻值约等于R1的三倍，则（　　）
A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B．闭合开关S时，LA、LB慢慢亮起来，LB立即亮，最终LB更亮一些
C．电路接通稳定后，断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭
D．电路接通稳定后，断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB慢慢熄灭，并没有闪亮一下
二、填空题（共4题）
16．（1）如图甲，开关S接通时，可以看到灯泡2___________，而灯泡1____________。
（2）如图乙，线圈L的直流电阻比灯泡的电阻小，接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关S，可以看到灯泡________________。
17．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S闭合的瞬间，观察到的现象是_____(填“A、B同时发光”“A先亮”“B先亮”），稳定后再断开S的瞬间，A_____，B____(填“立即熄灭”“闪亮一下再熄灭”“逐渐熄灭”）
18．如图所示的电路中，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源。当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是________；（填A→B或B→A）当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是_____。（填A→B或B→A）
19．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，相同的小灯泡A、B，电阻R，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，电感线圈自感系数较大，当开关断开的瞬间，则有 ____ (填序号:①B比A先熄灭；②A比B先熄灭；③AB一起熄灭),此时，A灯的电流方向为 ____ (填序号:①右到左；②左到右)，某同学虽经多次重复断开开关S，仍未见老师演示时出现的小灯泡A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 ____ (填序号:①电源的内阻较大；②线圈电阻偏大；③线圈的自感系数较大)
三、综合题（共4题）
20．按照图连接电路。
（1）先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关．观察并说明开关断开时灯泡的亮度。
（2）利用已学知识解释该现象。
21．自感电动势的大小与哪些因素有关？自感系数与哪些因素有关？
22．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。
23．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数；
(2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时；
(3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。
参考答案
1．C
【详解】
闭合开关瞬间电感线圈产生阻碍电流增大的自感电动势，灯泡a逐渐亮，A错；B对；电路稳定后断开开关，自感线圈产生的自感电流顺时针流过a、b灯泡，两灯逐渐熄灭，C对；D错；
2．D
【详解】
AB．S闭合瞬间，A、B灯同时发光，由于线圈L的阻碍作用逐渐减弱，流过线圈的电流逐渐增大，稳定后A灯被短路而熄灭，AB错误；
CD．通电稳定后再断开S的瞬间，由于线圈L的自感电动势，A灯被重新点亮后逐渐熄灭，B灯立即熄灭，C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
断电时，发生自感，线圈与灯泡构成回路，流过线圈的电流流过了灯泡，发生闪亮的条件是原来流过线圈的电流大于流过灯泡的电流。所以未闪亮的原因是原来流过线圈的电流小于流过灯泡的电流，即线圈电阻较大。
故选C。
4．C
【详解】
A．闭合S到电路稳定的过程中，电容器两端电压逐渐减小，线圈L相当于导线，则电容器被短路，则其电压为零，故A错误；
B．当闭合S稳定后，电容器被短路，则其电压为零，电容器的a极板不带电，故B错误。
CD．断开S的瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，结电容器充电，根据线圈的电流方向不变，则电容器的a极板将带正电。故C正确，D错误。
故选C。
5．A
【详解】
若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管产生的磁场互相排斥，根据楞次定律可知，M中磁通量增大，M向右移动阻碍磁通量增大，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，变阻器滑片向左滑动，故A正确。
故选A。
6．B
【详解】
开关断开前，流过灯泡的电流为电源提供，左端与电源正极相连，故灯泡中电流方向从左到右，即为；迅速断开开关时，灯泡中原来的电流瞬间减小到零，而线圈由于要阻碍电流的减小，产生自感电动势，由楞次定律和右手定则可判断右端为高电势，与灯泡组成闭合回路，感应电流流过灯泡，故灯泡中电流方向从右到左，即为，故选项B正确，A、C、D错误．
7．AC
【详解】
AB．日光灯在启动时，当启动器的动、静触片断开时，通过镇流器的电流发生变化，从而产生很高的自感电动势，方向与原来的电压方向相同，两个电压加在一起，形成一个瞬时高压加在灯管两端，灯管内的惰性气体在高压下电离，形成气体导电电流，从而点亮日光灯，故A正确，B错误；
CD．日光灯开始发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化的，这时镇流器起着降压限流的作用，保证日光灯正常工作，则两端电压低于220V，故C正确，D错误。
故选AC。
8．A
【详解】
如图所示，当接通瞬间，通过线圈的电流要增加，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流增加，从而使得电流慢慢增加，故；当断开瞬间，通过线圈的电流要减小，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流减小，从而使得电流慢慢减小，但两电流表是串联，故电流相等，即，故A正确，BCD错误．
9．B
【详解】
A．闭合S稳定后，L相当于一段导线，R1被短路，所以C两端的电压等于路端电压，小于电动势E，故A错误；
B．断开S的瞬间，L相当于电源，与R1组成回路，电流方向自左向右，故B正确；
CD．断开S的瞬间，电容器会放电，则R2中电流方向向左；故CD错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．电路处于稳定状态时，R所在支路两端的电压为6.0V，电流为，故电感线圈的直流电阻为
故A正确，不符合题意；
B．根据
可知断开开关S后流过灯泡的电荷量等于1.0s后图像与坐标轴围成的面积，根据超过半格算一格，不到半格忽略，可估算出1.0s后图像与坐标轴围成的面积，即断开开关S后流过灯泡的电荷量，故B正确，不符合题意；
C．断开开关后，电感线圈要阻碍原电流的减小，即产生和原电流方向相同的感应电流，即电感线圈相当于电源，右端为正，左端为负，故C正确，不符合题意；
D．断开开关后，电感线圈相当于一个电源，与、形成闭合回路，电流从1.5A开始减小，而断开前，通过灯泡的电流为
故可以判断出断开开关后可以观察到小灯泡闪亮现象，故D错误，符合题意。
故选D。
11．A
【解析】
开关S闭合时，A1和线圈中的电流都由电源电压所产生，且电流I大小相等，方向都向右，当开关S断开瞬时，即电源电压立即为零，所以A1中的电流I立刻为零，但与此同时，由于线圈中的电流减小，由自感现象可知，线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈与A1灯泡组成回路，所以此时灯泡中的电流方向相反且逐渐减小，A2中的电流立即为零，故A正确．
点晴：解决本题关键理解自感电动势的作用为阻碍电流的减小，阻碍不是阻止，只是使电流从某一值变为零所用的时间变长．
12．B
【详解】
试题分析：开关S闭合后，A灯立刻亮，由于电源内阻不计，故路端电压等于电动势，所以A灯的电压不变，故亮度不变，所以A错误；由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，故开关S闭合后，B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，所以B正确；开关S由闭合到断开的瞬间，线圈产生电动势阻碍电流的减小，故A灯不会立即熄灭，故C错误；线圈的电流与原来的方向相同，故电流自右向左通过A灯，所以D错误．
13．A
【详解】
闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，阻碍原电流的变化，从而使通过A灯的电流比B灯的电流大，所以灯A的亮度大于灯B的亮度，故A正确；当通电一段时间后，电路的电流稳定，若L的直流电阻和R相等，通过两灯的电流相同，所以两灯亮度相同，选项B错误；断电瞬间，通过L的电流减小，产生自感电动势，阻碍原电流的变化；由于线圈L与灯泡A组成自感回路，从而使A灯逐渐熄灭，但B灯立即熄灭．故C错误；若满足R灯＞RL则当电路中的电流稳定时，流过灯A的电流小于流过线圈L中的电流，所以断开瞬间由于线圈L与灯泡A组成自感回路，流过灯A的电流从流过线圈原来的电流值开始减小，所以A灯才会闪亮一下再熄灭，故D错误．
14．C
【详解】
AB．接通开关S，灯立即变亮，由于线圈的自感，灯逐渐变亮，选项AB错误；
CD．由于为相同的灯泡，滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，所以电路稳定时通过灯的电流相等。断开开关S，电感线圈产生自感电动势阻碍电流减小，则灯、逐渐熄灭，所以C正确，D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．闭合开关S时，电感线圈由于自感，要阻碍所在支路电流的增加，故LA慢慢亮起来，LB立即亮，因为电阻R2的阻值约等于R1的三倍，根据并联电路的分流原理，最终LA更亮一些。故AB错误；
CD．路接通稳定后，断开开关S时，电感线圈阻碍电流的减小，在并联电路形成一个新的回路，且电流逐渐减小，但最大电流大于LB所在支路的稳定电流值，故LA慢慢熄灭LB闪亮后才慢慢熄灭。故C正确；D错误。
故选C。
16．立即发光 逐渐亮起来 闪亮一下再逐渐熄灭
【详解】
(1)[1][2]由图甲可知灯2与滑动变阻器串联，所以开关接通时，灯泡2立即发光；灯泡1和电感线圈串联，由于电感线圈的自感作用，阻碍电流增大，所以灯泡1会逐渐亮起来；
(2)[3]当灯泡处于正常发光状态，线圈的直流电阻小于灯泡的电阻，故线圈支路的电流大于灯泡电流，开关断开，则灯泡中的电流立即消失，但是L因为自感要阻碍自身电流的减小，L中的电流逐渐减小，因为L与灯泡组成回路，L中的电流要经过灯泡，所以灯泡中的电流突然变大且电流为反方向，然后逐渐减小到0，故灯泡闪亮一下再熄灭。
17．A、B同时发光 闪亮一下再熄灭 立即熄灭
【详解】
[1]．S闭合瞬间，线圈中电流缓慢增加，故A、B同时发光；
[2][3]．稳定后电灯A被短路，故B灯更亮，A熄灭；稳定后再断开S的瞬间，B灯立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以A灯亮一下再慢慢熄灭；
18．
【详解】
[1]如图，开关S断开之前，通过灯R的电流方向为A到B
[2]当开关断开后，R灯中原来的电流消失．通过线圈的电流要减小，穿过线圈的磁通量减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知，线圈右端相当于电源的正极，左端相当于电源的负极，则通过灯R的电流方向由B到A
19．③ ② ②
【详解】
开关断开后，由于自感，线圈L相当于电源，线圈L和灯泡A、B形成回路，则AB一起熄灭．故选③．
开关断开前，流过L的电流自右向左，开关断开后，流过L的电流方向不变，则A灯的电流方向为左到右．故选②．
线圈电阻偏大，断开开关前流过L的电流较小；开关断开后，由于自感，线圈L相当于电源，其中电流逐渐减小；断开开关后线圈L和灯泡A、B形成回路，流过灯A的电流等于流过L的电流，则灯不会闪亮．故选②．
20．（1）灯泡逐渐熄灭；（2）见解析
【详解】
（1）灯泡逐渐熄灭．
（2）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡不是马上熄灭，而是慢慢熄灭．
21．见解析；见解析
【详解】
根据公式
E＝L
可知，自感电动势与自感系数和电流的变化率有关。自感系数与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关。
22．见解析
【详解】
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。
23．第(3)种，理由见解析
【详解】
(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。
(2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。