2.4互感和自感基础巩固（word 含答案）

2.4互感和自感基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．某同学用如图所示的电路研究断电自感现象。闭合开关，小灯泡发光；再断开，小灯泡渐渐熄灭。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．线圈电阻较大 B．小灯泡电阻较大
C．电源的电动势较小 D．线圈的自感系数较大
2．如图所示，线圈L的自感系数很大、直流电阻不计，电容器C的电容很大，闭合S，一段时间后 电路中电流稳定，灯泡正常发光.下列判断正确的是
A．S 刚闭合时，灯泡慢慢变亮至正常发光
B．S闭合且电路稳定后.电容器a板带正电
C．S闭合且电路稳定后，再断开S，灯立即熄灭
D．S闭合且电路稳定后，再断开S后短时间内，电容器的a板带正电
3．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是（ ）
A．刚闭合开关S的瞬间，D1先亮，D2后亮
B．刚闭合开关S的瞬间，D1后亮，D2先亮
C．闭合开关S待电路达到稳定后，D2熄灭，D1比原来更亮
D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
4．近年来很火的远程手机充电受到无数手机爱好者的青睐。其工作原理是通过发射线圈产生变化磁场从而使接受线圈中产生大小不一的电流，如图为其大致的工作原理图，下列说法不正确的是（　　）
A．发射线圈中的电流从上往下看呈顺时针转动
B．该工作利用了电磁感应原理
C．通入持续增加的直流电流也能给手机充电
D．交变电流的磁场变化频率为50Hz
5．研究自感现象的实验电路如图所示，线圈自感系数L很大，直流电阻与定值电阻R的阻值相等，灯泡a、b完全相同。闭合开关S，电路稳定后两灯正常发光，则（　　）
A．闭合开关，a、b两灯同时亮 B．闭合开关，a灯先亮，b灯后亮
C．断开开关，a、b两灯同时逐渐熄灭 D．断开开关，b灯先熄灭，a灯后熄灭
6．在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡a、b与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路（线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略），关于这个实验下面说法中正确的是（　　）
A．闭合开关的瞬间，a、b一起亮，然后a熄灭
B．闭合开关的瞬间，b比a先亮，然后b逐渐变暗
C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，b逐渐变暗，a闪亮一下然后逐渐变暗
D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，a、b灯中的电流方向均为从左向右
7．如图电路中，P、Q两灯相同，电感线圈L的电阻不计，则
A．当开关S由闭合突然断开的瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭
B．当开关S由断开突然接通的瞬间，P、Q同时达到正常发光
C．当开关S由闭合突然断开的瞬间，通过P的电流从右向左
D．当开关S由闭合突然断开的瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
8．李辉用多用表的欧姆档测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路．刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量．已知欧姆档电源电动势1.5V，电流约3mA流经变压器线圈，刘伟的人体电阻约100KΩ．则当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟两手间的最大电压约为（　　）
A．1.5V B．300V C．150V D．不能确定
9．如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，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．移动滑动变阻器R1的滑片向左移，灯、同时变亮
B．移动滑动变阻器R1的滑片向左移，灯逐渐变亮，立即变亮
C．移动滑动变阻器R1的滑片向右移，灯、同时变暗
D．移动滑动变阻器R1的滑片向右移，灯逐渐变亮，立即变亮
10．在如图甲、乙电路中，电阻R、电感线圈L的电阻和灯泡A的电阻均相等．关于灯泡的亮、暗变化情况，下列说法正确的是（　　）
A．在电路甲中，闭合开关S瞬间，A灯将逐渐变亮
B．在电路乙中，闭合开关S瞬间，A灯将逐渐亮
C．在电路甲中，断开开关S瞬间，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗
D．在电路乙中，断开开关S瞬间，A灯将立即熄灭
11．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，D1和D2是两个完全相同的小灯泡．将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键K断开，则下列说法中正确的是（ ）
A．K闭合瞬间，两灯同时亮，以后D1熄灭，D2变亮
B．K闭合瞬间，D1先亮，D2后亮，最后两灯亮度一样
C．K断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭
D．K断开时，D1 ． D2均立即熄灭
12.在如图所示的电路中，两个完全相同的小灯泡和分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S待电路稳定后，调整R的滑片使和亮度一样，此时通过两个灯泡的电流均为I。在之后的时刻断开S，则在如图所示的图像中，能正确反映前后的一小段时间内通过的电流和通过的电流随时间t变化关系的是（　　）
B．
C． D．
13．如图所示电路中，L是一直流电阻可忽略不计的电感线圈，a、b为L的左、右两端点，X、B、C为完全相同的三个灯泡，某时刻将开关K闭合，稳定后三个灯泡均在发光，之后又将开关K断开．则下列说法正确的是
A．开关闭合瞬间，ABC灯同时变亮
B．开关断开瞬间，a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
C．开关断开瞬间，b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭
D．开关断开瞬间，b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭
14．如图所示电路中，灯泡、的规格相同，电感线圈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．闭合后的瞬间，、同时亮，然后变暗最后熄灭
B．闭合后的瞬间，先亮，逐渐变亮，最后、一样亮
C．逐渐变暗最后熄灭
D．断开后的瞬间，立即熄灭，闪亮一下后熄灭
15．如图所示的电路中
A．当开关S闭合时，灯立即发光，逐渐亮起来
B．当开关S闭合时，灯立即发光，逐渐亮起来
C．当开关S断开时，灯立即熄灭，逐渐熄灭
D．当开关S断开时，灯立即熄灭，逐渐熄灭
二、填空题（共4题）
16．自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它产生的___________不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线圈___________激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫作___________。
17．自感电动势：E＝L ，其中是______；L是______，简称自感或电感．单位：______，符号：______.
18．如图所示，线圈的直流电阻为10Ω，R=20Ω，线圈的自感系数较大，电源的电动势为6V，内阻不计。则在闭合S瞬间，通过L的电流为______A，通过R的电流为______A；S闭合后电路中的电流稳定时断开S的瞬间，通过R的电流为______A。
19．小明同学将废弃不用的手机充电器拆开，发现内部有一个变压器，他想在不拆变压器绕线的前提下测量其初级线圈的直流电阻，先用多用电表欧姆档测得阻值约400Ω，然后再用伏安法精确测量其直流电阻。现有器材如下：
①电流表A1（量程20mA，内阻r1约为3Ω，读数记为I1）；
②电流表A2（量程5 mA，内阻，读数记为I2）；
③电压表V（量程15V，内阻Rv约为15 KΩ，读数记为U）；
④定值电阻；
⑤定值电阻；
⑥滑动变阻器R（0~1000Ω）；
⑦蓄电池E（电动势6V，内阻很小）；
⑧开关、导线若干。
(1)小明利用以上的部分器材设计了如图1所示的电路图，请指出此电路设计不妥当的地方：（______）
(2)请利用提供的器材在图2的方框中画出改进后的电路图，并标出各器材的代号。（______）
(3)测量初级线圈的电阻表达式为RL=___________。（本结果均用题中所给的字母表示）
(4)关于实验操作说法正确的是___________。
A．接通电路时应先接通K1，电路稳定后再接通K2
B．实验结束拆除电路时应先断开K1，稍等一会儿再断开K2
C．调整滑动变阻器电阻后立刻读出电表读数
三、综合题（共4题）
20．如图所示，线圈L的自感系数很大，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．
（1）开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？
（2）在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象发生的原因是什么？
21．一个线圈的电流在0.001s内有0.02A的变化，产生50V的自感电动势，求线圈的自感系数？如果这个电路中的电流的变化率变为40A/s，自感电动势为多大？
22．法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，如图甲所示线圈A的电路在开关S接触或断开的瞬间线圈B中产生瞬时电流.法拉第发现铁环并不是必需的，拿走铁环，再做这个实验电磁感应现象仍然发生.只是线圈B中的电流弱些，如图乙所示．
思考：
（1）为什么在开关断开和闭合的瞬间线圈B中有感应电流产生？
（2）开关断开或者闭合以后线圈B中还有电流产生吗
（3）你能否由此总结出产生感应电流的条件？
23．某同学设计了如图所示的实验电路来测定自感系数很大的线圈L的电阻。
（1）请根据实验电路，说明该实验测定线圈L电阻的原理；
（2）测量完毕后，该同学想先断开开关，此时，他的同学赶紧制止，并告诉他，若其断开开关将会烧坏电压表．这种说法正确吗？如何正确拆解这个电路？
参考答案
1．A
2．C
3．D
4．A
5．C
6．B
7．C
8．B
9．B
10．A
11．A
12．A
13．C
14．D
15．A
16．变化的磁场 本身 自感电动势
17．电流的变化率 自感系数 亨利 H.
18．0 0.3 0.6
19．
(1)被测线圈两端的最大电压为6V，达不到电压表V量程的一半，测量误差较大，所以不能使用该电压表；
(2)流过被测线圈的最大电流为，所以电流表选择A1；如果变阻器选择分压接法，当与被测线圈并联的部分电阻丝阻值达到时（滑片已经滑过了五分之三的区域），被测线圈两端的电压才达到2.25V，所以分压接法很难控制被测线圈两端电压的微小变化；如果选择限流接法，被测线圈两端的电压变化范围为1.8V~6V，足够测量多组数据，而且串联情况下更容易控制电压的微小变化，所以滑动变阻器选择限流接法；用内阻已知的电流表A2和阻值较大的定值电阻R2构造成电压表，用来测量电压值；流过电压表的电流最大值为，符合电流表A2的量程；由于电流表A2可以测出电流，所以电流表采用外接法，可以减小测量误差。改进后的电路图如下图所示：
(3)根据部分电路的欧姆定律，被测线圈的阻值为
(4)由于线圈具有自感，在电路通断的瞬间，会产生较强的感应电流，容易损坏电流表，所以接通电路时应先接通K1，待电路稳定后再接通K2；实验结束拆除电路时应先断开K2，稍等一会儿再断开K1；调整滑动变阻器电阻后应稍等一会，待电流表示数稳定后再读出读数。
故选A。
20．
（1）S闭合时，流过灯泡A中的电流方向向左，S断开瞬间，流过灯泡A中的电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反．
（2）在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是：灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的直流电阻小于与之并联的灯泡电阻．而当线圈直流电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭．
21．2.5H；100V
22．
（1）开关断开和闭合时，A电路中电流发生变化，从而使A线圈产生的磁场发生变化，穿过B线圈的磁通量发生变化，从而使B中产生感应电流．
（2）当开关断开或闭合后，A电路稳定，周围的磁场不发生变化穿过B线圈的磁通量不变化，B线圈中无感应电流产生.
（3）产生感应电流需两个条件：①闭合电路；②磁通量发生变化.
答案：（1）开关断开和闭合时，A电路中电流发生变化，从而使A线圈产生的磁场发生变化，穿过B线圈的磁通量发生变化，从而使B中产生感应电流．
（2）当开关断开或闭合后，A电路稳定，周围的磁场不发生变化穿过B线圈的磁通量不变化，B线圈中无感应电流产生.
（3）产生感应电流需两个条件：①闭合电路；②磁通量发生变化
23．（1）根据实验电路，电压表测量线圈两端的电压U，电流表测量通过线圈的电流I，则根据可求解线圈的电阻；
（2）若先断开开关S2，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S1，再断开开关S2。