第二章第4节互感和自感基础训练（Word版含答案）

2019人教版选择性必修第二册 第二章 第4节 互感和自感 基础训练
一、多选题
1．如图所示中，L1和L2是两个相同灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻忽略不计，在开关S接通的瞬间，下列说法正确的是（　　）
A．接通时先达到最亮 B．接通时先达到最亮
C．断开时先灭 D．断开时先灭
二、单选题
2．如图所示电路中，A、B为完全相同的两个灯泡，L是一直流电阻可忽略的电感线圈．a、b为线圈的左右两端点，原来开关S是闭合的．两个灯泡亮度相同、将开关S断开后，下列说法正确的是
A．a点电势高于b点，A灯立即熄灭
B．a点电势低于b点，B灯立即熄火
C．a点电势高于b点，B灯缓慢熄灭
D．a点电势低于b点，B灯缓慢熄灭
3．如图所示，小螺线管与音乐播放器相连，大螺线管直接与音箱相连．当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，大小螺线管之间发生的物理现象是(　　)
A．自感 B．静电感应
C．互感 D．直接导电
4．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，C是电容相当大的电容器，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
5．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是（ ）
A．从上往下看，0~1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向
B．时圆环对桌面的压力小于圆环所受的重力
C．0~1s内圆环有扩张的趋势
D．1~2s内和2~3s内圆环中的感应电流方向相反
6．在图中直角坐标系xOy的一，三象限内有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向如图所示。半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ从图示位置开始以ω=rad/s的角速度绕O点在xOy平面内沿逆时针方向匀速转动。则在线框转动一周的过程中，线框中感应电动势随时间变化关系大致是下图中的（设沿OPQ的电动势方向为正）（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略．下列关于此电路的说法中正确的是
A．S断开后的瞬间，A立即熄灭，B逐渐变暗最后熄灭
B．S断开后的瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
C．S闭合后的瞬间，A先亮，然后A变暗最后熄灭
D．S闭合后的瞬间，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
8．下列关于线圈中自感电动势的大小的说法正确的是（ ）
A．电流变化越大，自感电动势越大
B．电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
9．如图电路中有A1、A2两完全相同灯泡，线圈L的电阻忽略不计，下列说法中正确的是（　　）
A．开关K闭合时，A2先亮A1后亮，最后一样亮
B．开关K闭合瞬间，A1和A2同时变亮
C．开关K断开时，A2立即熄灭，A1缓慢熄灭
D．开关K断开时，A1 和A2同时立即熄灭
10．如图电路中，P、Q两灯完全相同，电感线圈L的电阻不计，接通开关S则（ ）
A．P灯先亮，最后一样亮 B．Q灯先亮，最后一样亮
C．P、Q两灯同时亮 D．条件不足，无法判断
11．如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是（ ）
A．接通时D1先达最亮，断开时D1后灭
B．接通时D2先达最亮，断开时D2后灭
C．接通时D1先达最亮，断开时D2后灭
D．接通时D2先达最亮，断开时D1后灭
12．无线通信所利用的电磁波是（　　）
A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．X射线
13．如图所示电路中，L是一个不计直流电阻的电感线圈，C是电容器，R是电阻，L1、L2、L3是完全相同的小灯泡，S是单刀双掷开关，1接直流电源，2接交流电源，K是单刀单掷开关，下列叙述正确的有（　　）
A．开关K闭合，开关S与2接通后，灯L1不发光
B．开关K闭合，开关S与2接通后，只增大电源频率，L1灯变暗，L2灯变亮
C．开关K闭合，开关S与1接通时，灯L1和L2都是逐渐变亮
D．开关K闭合，开关S与1接通，断开开关K，灯L3闪亮一下逐渐熄灭
三、解答题
14．正得意呢，司机却把车停在了路边，跑到一个小超市买了一瓶水，回来系好安全带后才打火启动汽车，继续向前走。小明很奇怪，司机只是轻轻地一扭钥匙，汽油机就点火启动了，这是什么原理呢？小明立即用手机百度了一下，原来，电子点火器用到了刚学不久的自感现象！为了把原理说明白，小明设计了如下一个电路：如图所示，电池电动势为E、内阻可以忽略不计，L是一个匝数很多且有铁芯的线圈，其直流电阻为r，a、b之间的定值电阻阻值为R。然后小明设想了这样一组操作过程：先将开关S接通，电路稳定后，断开S，请你按小明的思路完成如下问题的分析：
（1）断开S瞬间，试确定通过定值电阻的电流大小和方向；
（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，试确定这个电源的电动势的大小；
（3）若R不是一个定值电阻，而是两个彼此靠近的金属电极，试说明断开S瞬间，两电极间产生电火花的原因。
15．如图所示是一种常用的延时继电器示意图，图中的S2是一直闭合的。当开关S1闭合时，衔铁D将被吸下，C线路接通；当S1断开时，D将延迟一段时间才被释放，延时继电器就是这样得名的。试问：
（1）这种继电器的延时功能是物理学中的什么现象；
（2）如果将S2处于断开状态，试分析说明该装置是否还具有延时功能？（图中F为电磁铁，A、B为导线线圈）
16．如图所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为RS＝10 Ω.
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)画出断开S前后一段时间内流过L1电流随时间的变化规律．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AD
【详解】
接通瞬时，由于L自感作用，瞬间等于断路，通过L1的电流等于L2与R电流之和，所以L1先达到最亮．然后L自感慢慢减弱，通过L1的电流减小，然后熄灭；故A正确，B错误； 当断开时，L2瞬间失去电流，而L1和L构成回路，由于L自感，L1会亮一会再逐渐熄灭，故C错误，D正确．
2．D
【解析】
开关闭合稳定时，两个灯泡亮度相同，则流过A的电流等于流过B的电流，开关由闭合到断开瞬间，A灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍A灯中电流减小，并与AB组成回路，原来两支路电流相等，则开关断开瞬间，电流都从原来A的值开始减小，所以两灯均过一会儿才熄灭．由于电流的方向与A的原电流的方向相反，则流过两个灯的电流的方向为逆时针方向，b点电势高于a点．故选D．
【点睛】开关由闭合到断开瞬间，B灯原来电流立即消失，而线圈产生自感电动势与AB组成回路，由于阻碍作用使电流逐渐减小．
3．C
【详解】
小螺线管与音乐播放器相连，小线圈中输入了音频信号；当把小螺线管插入大螺线管中时音乐就会从音箱中响起来，说明大线圈中激发出了感应电流，是互感现象．故C正确，ABD错误．
故选：C
4．C
【解析】
【详解】
AB、S闭合之后，由于L的阻碍作用AB立即亮，之后，由于L的直流电阻为零，A被短路，所以A灯逐渐熄灭，B一直发光，故AB错误；
CD、S闭合足够长时间后，L线圈相当于导线，则A熄灭，而B正常发光，故C正确，D错误。
5．A
【详解】
A．0~1s内螺线管中电流增大，产生的磁场增强，圆环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0~1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，故A正确；
B．时圆环中感应电流最大，但螺线管中的磁场不变化，圆环中无感应电流，故时圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故B错误；
C．0~1s内螺线管中电流增大，产生的磁场增大，圆环中磁通量增大，圆环有收缩的趋势，故C错误；
D．1~2s内正向电流减小，2~3s内反向电流增大，根据楞次定律可知，圆环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故D错误；
故选A。
6．B
【详解】
AD．考查楞次定律，法拉第电磁感应定律。在线框转过，即1 s内，感应电动势方向沿OQP，为负，AD错误；
BC．在1.5~2.5 s内，感应电动势方向沿OPQ，为正，B正确，C错误。
故选B。
7．B
【详解】
试题分析：S断开后的瞬间，B由于电流突然为0而立即熄灭，而L由于电流突然减小会产生电动势，使得它与A组成的回路中仍有电流，故A闪亮一下后熄灭，A错误，B正确；S闭合后的瞬间，L的电流变化很快，故L的电阻很大，相当于断路，所以AB同时发光，但随着电流的稳定，L的电阻变小，A逐渐变暗，最后熄灭，所以CD均错误．
考点：电感线圈的自感．
8．B
【详解】
由自感电动势可知，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，选项A、C、D错误，选项B正确。
故选B。
9．A
【详解】
AB．合上开关K接通电路瞬间， A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，因为两灯泡完全相同，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A正确，B错误；
CD．断开开关K切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且会流过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故C错误，D错误。
故选A。
10．A
【详解】
试题分析：合上S，线圈中电流要增加，会产生自感电动势，故只能缓慢增加，故P先亮，然后Q慢慢变亮，最后当电流稳定后，两灯一样亮，A正确
考点：考查了电感线圈对交流电的作用
【名师点睛】在分析此类型题目时，一定要注意线圈的特点，如果是理想线圈，则阻抗很大，类似与断路，阻抗消失后，电阻为零，类似一条导线，另外需要注意在开关闭合时，线圈和谁串联，则影响谁，在开关断开时，线圈和谁能组成闭合回路，则影响谁，
11．A
【详解】
电键接通瞬间，电路中立即产生电流，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D1的电流较大，故灯泡D1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D1灯泡亮度逐渐正常，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D1构成闭合回路放电，故断开时D1后灭。
故选A。
12．A
【详解】
目前我们用于无线通信的主要是用波长较长的无线电波，红外线主要应用其热效应，而紫外线可以用来杀菌消毒，X射线用于透视。
故选A。
13．D
【详解】
A．开关K闭合，开关S与2接通后，因为交流电能够通过电容器，灯L1发光，A错误；
B．开关K闭合，开关S与2接通后，根据
只增大电源频率，XL变大，XC变小，L2灯变暗，L1灯变亮，B错误；
C．开关K闭合，开关S与1接通时，直流电不能通过电容器，灯L1不亮，由于自感，L2逐渐变亮，C错误；
D．开关K闭合，开关S与1接通，因为L是一个不计直流电阻的电感线圈，此时L2的电流I2比L3的电流I3大；断开开关K，由于电感线圈产生自感电动势，并且灯L3的电流由I3突然变为I2，然后电流再逐渐减小，所以L3闪亮一下逐渐熄灭，D正确。
故选D。
14．（1）断开S瞬间，通过定值电阻的电流大小为，方向向右；（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，这个电源的电动势的大小为；（3）见解析。
【详解】
（1）断开S前，通过L的电流为
方向向右。
由楞次定律可知，断开S后，L中的电流只能从原来的值逐渐减小，这个电流通过R，因此，断开S瞬间，通过R的电流大小为
方向向左。
（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，L和R构成的回路总电阻为（R+r），由闭合电路欧姆定律可知，L中产生的自感电动势大小为
E自=I（R+r）
代入，解得
（3）两靠近的金属电极间电阻极大，接近无穷大，根据E自=I（R+r）可知，断开S瞬间，L中产生的自感电动势很大，两个电极间的电压就会极高，因此极易击穿空气发生火花放电。
15．（1）电磁感应现象；（2）见解析
【详解】
（1）这种继电器的延时功能是物理学中的电磁感应现象；
（2）不具有延时功能。因为在S1断开时，线圈A产生的磁场立即减为零，此时线圈B的磁通量虽发生了变化，但S2处于断开状态，线圈B中不会产生感应电流，所以线圈B不会产生磁场，装置不会产生延时效果；
16．(1)10 V (2)见解析
【详解】
(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过．因此通过L的电流为
IL＝＝A＝1 A
流过L1的电流为IS＝＝A＝0.5 A
断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝IL·RS＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．
答案第1页，共2页
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