人教版(2019)选择性必修第二册 第二章 4.互感和自感 作业
一、多选题
1.如图所示的电路中,L为带铁芯的电感线圈,直流电阻不计,下列说法正确的是( )
A.合上S时,灯泡立即变亮 B.合上S时,灯泡慢慢变亮
C.断开S时,灯泡立即熄灭 D.断开S时,灯泡慢慢熄灭
2.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
3.如图所示电路,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,、是两个相同的灯泡,则
A.S闭合瞬间,不亮,很亮
B.S闭合瞬间,、同时亮,然后 逐渐变暗到熄灭,变得更亮
C.S断开瞬间,闪亮一下才熄灭,立即熄灭
D.S断开瞬间,、立即熄灭
4.如图所示,A、B是完全相同的两个小灯泡,L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈,电源内阻不计.则下列说法中正确的是
A.电键S闭合的瞬间,A、B同时发光,随后A灯变暗,B灯变亮
B.电键S闭合的瞬间,A灯逐渐变亮,B灯立即变亮但亮度不变
C.断开电键S的瞬间,A、B灯同时熄灭
D.断开电键S的瞬间,B灯立即熄灭,A灯闪亮一下再熄灭
5.如图甲所示电路中,电感为L的线圈与电流表A串联后接在交流电源上,当电路中通过如图乙所示正弦式交变电流时,下列说法中正确的是( )
A.电流表读数为5A B.L越大,电感对交流电阻碍作用越大
C.t=2×10-2s时,线圈中自上而下电动势最小 D.t=5×10-3s时,线圈中电流的磁场最强。
6.如图所示的电路为演示自感现象的实验电路,若闭合开关S,电流达到稳定后通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡L2的电流为I2,小灯泡L2处于正常发光状态,则下列说法中正确的是:
A.S闭合瞬间,L2灯缓慢变亮,L1灯立即变亮
B.S闭合瞬间,通过线圈L的电流由零逐渐增大到I1
C.S断开瞬间,小灯泡L2中的电流由I1逐渐键位零,方向与I2相反
D.S断开瞬间,小灯拍L2中的电流由I1逐渐减为零,方向不变
7.如图所示,L是自感系数很大,直流电阻很小的线圈,电表的零刻度都在表盘的中央,且量程均较大,闭合电键S,各表的指针都偏向零刻度的右边,则在断开电键的瞬间,哪几个表指针偏向零刻度的左边? ()
A.A1表 B.A2表 C.A3表 D.V表
8.在如图所示的甲、乙两个电路中,电阻R和自感线圈L的直流电阻都很小,闭合开关S,使电路达到稳定,则( )
A.在电路甲中,断开开关S,灯泡A将逐渐变暗
B.在电路甲中,断开开关S,灯泡A将先变得更亮,然后逐渐变暗
C.在电路乙中,断开开关S,灯泡A将逐渐变暗
D.在电路乙中,断开开关S,灯泡A将先变得更亮,然后逐渐变暗
9.如图所示,灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈,当闭合、断开且电路稳定时,A、B两灯亮度相同,再闭合,待电路稳定后将断开,下列说法中正确的是( )
A.B灯逐渐熄灭,电流方向为c→d
B.有电流通过A灯,方向为b→a
C.A灯闪亮一下后逐渐熄灭
D.线圈把磁场能转化为电能
二、单选题
10.酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,其电阻r的倒数与酒精气体的浓度C成正比。如图所示的电路接在恒压电源上,R和R0为定值电阻,则电压表的示数U与酒精气体浓度C的对应关系为( )
A.U越大,表示C越大,但是C与U不成正比
B.U越大,表示C越大,而且C与U成正比
C.U越大,表示C越小,但是C与U不成反比
D.U越大,表示C越小,而且C与U成反比
11.如图所示电路为演示自感现象的电路图,其中为定值电阻,电源电动势为、内阻为,小灯泡的灯丝电阻为(可视为不变),电感线圈的自感系数为、电阻为.电路接通并达到稳定状态后,断开开关,可以看到灯泡先是“闪亮”(比开关断开前更亮)一下,然后才逐渐熄灭.为了观察到断开开关时灯泡比开关断开前有更明显的“闪亮”现象,下列措施中一定可行的是( )
A.撤去电感线圈中的铁芯,使减小
B.更换电感线圈中的铁芯,使增大
C.更换电感线圈,保持不变,使增大
D.更换电感线圈,保持不变,使减小
12.无线充电设备给手机充电的情景图如图所示,无线充电利用的原理主要是( )
A.互感 B.自感 C.电流的热效应 D.电流的化学效应
13.如图所示的电路中,,,三灯亮度相同,电源为,的交流电源,以下叙述中正确的是( )
A.改接,的交流电源时,灯变暗,灯变亮,灯亮度不变
B.改接,的交流电源时,灯变亮,灯变亮,灯亮度不变
C.改接的直流电源时,灯熄灭,灯变亮,灯变暗
D.改接的直流电源时,灯熄灭,灯变亮,灯亮度不变
14.下面说法正确的是( )
A.自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加
B.自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化
C.电路中的电流越大,自感电动势越大
D.电路中的电流变化量越大,自感电动势越大
15.关于电磁波的应用,下列说法错误的是( )
A.无线电波广泛用于通讯
B.紫外线可用于杀菌消毒
C.验钞机利用了红外线的荧光作用
D.金属探伤利用了γ射线的穿透性强
16.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,其电阻值与R相同,在开关S接通的瞬间,下列说法正确的是( )
A.接通时L1先达到最亮,断开时L1后灭
B.接通时L2先达到最亮,断开时L2后灭
C.接通时L1先达到最亮,断开时L1先灭
D.接通时L2先达到最亮,断开时L2先灭
17.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S闭合和断开的过程中,的亮度变化情况是(灯丝不会烧断)( )
A.S闭合,亮度不变,亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,立即熄灭,逐渐变暗
B.S闭合,亮度不变,很亮;S断开,立即熄灭
C.S闭合,同时亮,而后逐渐熄灭,亮度不变;S断开,立即熄灭,亮一下再逐渐熄灭
D.S闭合,同时亮,而后逐渐熄灭,逐渐变得更亮;S断开,立即熄灭,亮一下再逐渐熄灭
18.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,下列说法正确的是
A.合上开关S,A先亮,B后亮,最后一样亮
B.断开开关S,a点电势高于b点,B灯缓慢熄灭
C.断开开关S,a点电势高于b点,B灯立即熄灭
D.断开开关S,a点电势低于b点,B灯缓慢熄灭
19.如图的是自感现象的实验装置,A是灯泡,L是带铁芯的线圈,E为电源,K是开关。下述判断正确的是( )
A.K接通的瞬间,L产生自感电动势,K接通后和断开瞬间L不产生自感电动势
B.K断开的瞬间L产生自感电动势,K接通瞬间和接通后L不产生自感电动势
C.K在接通或断开的瞬间L都产生自感电动势,K接通后L不再产生自感电动势
D.K在接通或断开瞬间以及K接通后,L一直产生自感电动势
20.如图所示的电路中,P、Q为两相同的灯泡,L的电阻不计,则下列说法正确的是( )
A.S断开瞬间,P立即熄灭,Q过一会儿才熄灭
B.S接通瞬间,P、Q同时达到正常发光
C.S断开瞬间,通过P的电流从左向右
D.S断开瞬间,通过Q的电流与原来方向相同
21.关于下列图片,说法正确的是( )
A.图甲是磁电式电流表的内部结构图,里面的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,因为铝框中能产生感应电流,磁场对该感应电流的安培力有助于偏转指针停下来
B.图乙是动圈式扬声器的结构示意图,当随声音变化的电流通过线圈,在安培力作用下线圈发生振动,从而带动纸盆振动发出声音的;这种扬声器是不能当话筒使用的
C.图丙是钳式电流表,利用互感原理,可用于估测较大的交、直电流
D.图丁是验电器和静电计,用于检验物体是否带电,只有当带电体与导体棒的上端金属球直接接触时金属箔片或者指针才会张开
22.2020年9月12日我国发射的“嫦娥四号”着陆器和“玉兔二号”月球车已在月球背面工作618天,再次受光照自主唤醒,迎来第22月昼工作期,中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场,他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈,则下列推断正确的是( )
A.直接将电流表放于月球表面,看是否有示数来判断磁场有无
B.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表无示数,则判断月球表面无磁场
C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,则可判断月球表面有磁场
D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动,月球表面若有磁场,则电流表至少有一次示数不为零
23.如图所示,为两个相同的灯泡,线圈的直流电阻不计,灯泡与理想二极管相连,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关S后,会逐渐变亮
B.闭合开关S稳定后,亮度相同
C.断开S的瞬间,会逐渐熄灭
D.断开S的瞬间,点的电势比点高
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.BC
【详解】
AB.如图所示的电路中,因为L为带铁芯的电感线圈,当合上S时,线圈L的磁通量变大,产生自感电动势,线路中电流逐渐变大,导致灯泡慢慢变亮,A错误,B正确;
CD.当断开S时,线圈L的磁通量变小,产生自感电动势,但由于线路处于断路,,线路中没有电流,导致灯泡立即熄灭,C正确,D错误。
故选BC。
2.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。
3.BC
【详解】
AB.闭合S时,电源的电压同时加到两灯上,A、B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,A逐渐被短路直到熄灭,外电路总电阻减小,总电流增大,B变亮,故A错误,B正确.
CD.断开S,B立即熄灭,线圈中电流减小,产生自感电动势,感应电流流过A灯,A闪亮一下后熄灭,故C正确,D错误.
故选BC.
【点睛】
对于通电与断电的自感现象,它们是特殊的电磁感应现象,可楞次定律分析发生的现象;关键是首先搞清电路的结构,能否闪亮的问题要比较电路稳定时的电流与电键断开瞬时的电流大小关系.
4.BC
【详解】
合上开关K接通电路时,B灯立即变亮,由于线圈的阻碍作用,灯泡A会迟一会亮,由于线圈的直流电阻为零,故最后两个灯泡一样亮,故A错误,B正确;断开开关K切断电路时,线圈中产生自感电动势,与灯泡A、B构成闭合回路放电,则A、B灯同时逐渐熄灭,故C正确,D错误.
5.BD
【详解】
A.电流表的示数为
A错误;
B.L越大,电感对交流电阻碍作用越大,B正确;
C.时,线圈中电流变化量最大,产生的自感电动势最大,C错误;
D.时,此时正向电流最大,电流周围存在磁场,电流越大,磁场越强,D正确。
故选BD。
6.BC
【详解】
试题分析:S闭合后,两灯泡将立刻变亮,故A错误;由于线圈的自感,通过线圈的电流将从0慢慢增大到稳定值,所以灯泡变暗,总电阻减小变亮,故B正确;S断开后,线圈与构成回路,由于自感的存在,电流将从开始减小为0,方向与方向相反,故C正确,D错误.
故选BC
考点:自感现象和自感系数.
点评:当灯泡处于正常发光状态,迅速断开开关S时,灯泡中原来的电流突然减小到零,线圈中电流开始减小,磁通量减小产生感应电动势,产生自感现象,根据楞次定律分析线圈中电流的变化
7.CD
【详解】
断开电键的瞬间,自感线圈阻碍原电流减小,所以跟R构成回路,则A2表电流方向没变,A3反向即指针偏向零刻度的左边,同时跟电压表也构成了回路,且电流方向也相反了,故指针偏向零刻度的左边,A1表示数为零,选CD
8.AD
【详解】
在电路甲中,设通过线圈L的电流为IL1,通过A及R的电流为IA1和IR1,同理,设电路乙中通过L、A、R的电流分别为IL2、IA2、IR2。当断开开关S时,线圈L相当于电源,产生了自感电动势,在L、R、A回路中产生了自感电流,在电路甲中,自感电流从IL1逐渐减小,通过灯泡A的电流也从IL1逐渐减小,灯泡A将渐渐变暗;在电路乙中,自感电流从IL2逐渐减小,灯泡A的电流也从IL2逐渐减小,因为IL2>IA2,所以灯泡A将先变得更亮,然后逐渐变暗,故选AD。
9.BD
【详解】
A.由于定值电阻R没有自感作用,故闭合S2,待电路稳定后将S1断开时,B灯立即熄灭, A错误;
BC.S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯一样亮,说明两个支路中的电流相等,这时线圈L没有自感作用,可知线圈L的电阻也为R,在S2、S1都闭合且稳定时,IA=IB,当S2闭合、S1突然断开时,由于线圈的自感作用,流过A灯的电流方向变为b→a,但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象, B正确,C错误;
D.由于线圈中磁通量发生变化,产生感应电流,此过程中磁场能转化为电能,D正确;
故选BD。
10.A
【详解】
设酒精气体传感器电阻为r.由图知,酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中,电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,得
(k是比例系数)…①
根据欧姆定律得
…②
由①②整理得
由数学知识知,U越大,C越大,但C与U不成正比。
故选A。
11.D
【详解】
AB.是阻碍电流的变化,撤去电感线圈中的铁芯,使减小,阻碍作用减小,闪亮的时间缩短,反之闪亮的时间延长,并不影响亮度,AB错误;
CD.保持不变,感应电动势不变,减小,则通过小灯泡的电流增大,故实验现象会更明AB显,C错误D正确;
故选D。
12.A
【详解】
无线充电利用的原理主要是由于线圈内电流在变化,从而引起磁场的变化,此时手机周围的磁场发生变化,穿过手机的磁通量发生变化,从而在手机内部产生了电流,这是利用了互感原理,所以A正确;BCD错误;
故选A。
13.D
【详解】
AB.三个支路电压相同,当交流电频率变大时,电感的感抗增大,电容的容抗减小,电阻所在支路对电流的阻碍作用不变,所以流过灯泡所在支路的电流变大,流过灯泡所在支路的电流变小,流过灯泡所在支路的电流不变,故灯泡变亮,灯泡变暗,灯泡亮度不变,AB错误;
CD.改接的直流电源时,电容器隔直流,电感线圈通低频,所以灯熄灭,B灯变亮,C灯亮度不变,C错误,D正确。
故选D。
14.B
【详解】
试题分析:由法拉第电磁感应定律可知,闭合电路中产生的感应电动势的大小与电流的变化率成正比,与电流及电流的变化量无关.
解:由法拉第电磁感应定律可知;E=n=,即E与磁通量的变化率成正比,即电动势取决于电流的变化快慢,而电流变化快慢,则会导致磁场的变化快慢,从而实现磁通量的变化快慢,故ACD错误,B正确;
故选B.
【点评】在理解法拉第电磁感应定律时要注意区分Φ,△Φ,及者间的关系,明确电动势只取决于磁通量的变化率,与磁通量及磁能量的变化量无关.
15.C
【详解】
A.无线电波波长长,易衍射,故被广泛用于通讯领域,故A正确;
B.紫外线有显著的化学作用,可利用紫外线消毒,故B正确;
C.紫外线具有荧光效应,验钞机利用了紫外线的荧光作用,故C错误;
D.由于X射线穿透性强,则利用了γ射线进行金属探伤,故D正确。
由于本题选错误的,故选C。
16.A
【详解】
接通时由于L自感作用,瞬间等于断路,通过L1的电流等于L2和电阻R的电流之和,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;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会亮一会再灭,故A正确,BCD错误.
故选A。
17.D
【详解】
闭合时,的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,此时和串联后与电源相连,和同时亮,随着中电流的稳定,因为的直流电阻不计,中的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,故电路中的总电流变大,中的电流增大,变得更亮。当断开时,中无电流,立即熄灭,产生自感电动势,且与组成闭合电路,要亮一下再逐渐熄灭。
故选D。
18.D
【详解】
合上开关S,B先亮,由于线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加,则A后亮,最后一样亮,选项A错误;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,B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B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,则选项BC错误,D正确;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.
19.C
【详解】
电路中电流发生变化时,L中的磁通量发生变化,L会产生自感电动势。接通后,电流稳定后,磁通量保持不变,L不再产生自感电动势。
故选C。
20.D
【详解】
A.S断开瞬间,由于电感线圈的存在,阻碍电流减小,且此时P、Q连成一个回路,所以P、Q都是缓慢熄灭,A错误
B.S接通瞬间,P支路直接达到正常发光,Q支路由于电感存在,阻碍电流增大,电流缓慢增大,Q为缓慢变亮,B错误
CD.S断开瞬间,电感阻碍电流减小,此时P、Q连成一个回路,Q支路感应电流与原电流方向一致,从左向右,但通过P支路的是从右向左,C错误D正确
21.A
【详解】
A.磁电式电流表里面的线圈常常用铝框做骨架,因为铝框在磁场中转动时能产生阻尼,让线圈快速稳定下来,故A正确;
B.电流通过线圈,在安培力作用下线圈发生振动,从而带动纸盆振动发出声音;动圈式扬声器也可以当话筒使用,声音使纸盆振动,带动线圈切割磁感线,从而产生感应电流,故B错误;
C.钳式电流表,利用互感原理,只能用于估测较大的交变电流,故C错误;
D.验电器和静电计,用于检验物体是否带电,当带电体与导体棒的上端金属球接触或靠近时金属箔片或者指针都会张开,故D错误。
故选A。
22.C
【详解】
A.直接将电流表放于月球表面,电流表电路是断开的,不能产生感应电流,无法判断有无磁场,故A错误;
B.将电流表与线圈组成回路,使线圈沿某一方向运动,若线圈运动方向与磁场方向平行时,线圈中不产生感应电流,所以电流表无示数,不能判断月球表面无磁场,故B错误;
C.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈沿某一方向运动,如电流表有示数,线圈中磁通量发生变化,说明月球表面有磁场,故C正确;
D.将电流表与线圈组成闭合回路,使线圈在某个平面内沿两个互相垂直的方向运动,若这两个运动方向均与磁场方向垂直,即使月球表面有磁场,则电流表都是也都是零,故D错误。
故选C。
【点睛】
本题考查理论联系实际的能力,关键抓住产生感应电流的条件:一是电路要闭合;二是穿过电路的磁通量发生变化。
23.D
【详解】
闭合开关 S后,线圈自感只是阻碍流过的电流增大,但两灯立刻变亮,故A错误;闭合开关S稳定后,因线圈的直流电阻不计,所以与二极管被短路,导致灯泡不亮,而将更亮,因此亮度不同,故B错误;断开S的瞬间,会立刻熄灭,线圈与灯泡及二极管构成回路,因线圈产生感应电动势,端的电势高于端,但此时的二极管反接,所以回路中没有电流,立即熄灭,故C错误,D正确.
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