2.4 互感和自感 练习（word版含答案）

2.4、互感和自感
一、选择题（共16题）
1．下列说法正确的是（　　）
A．磁感应强度是矢量，其单位是Wb
B．磁通量是矢量，其正负代表方向
C．电感线圈的自感系数与电流的变化率成正比
D．金属探测器是利用涡流工作，而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流
2．如图所示，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，线圈的直流电阻与定值电阻R的阻值相同。下列关于这个电路的说法正确的是（ ）
A．闭合开关S的瞬间，A、B两灯的亮度相同
B．闭合并关S的瞬间，B灯比A灯先达到最亮
C．闭合开关S，待电路稳定后，断开开关S，A、B两灯同时熄灭
D．闭合开关S，待电路稳定后，断开开关S，B灯立即熄灭，A灯稍迟熄灭
3．下列关于物理学史，说法错误的是 （ ）
A．1820年，丹麦物理学家奥斯特——电流可以使周围的磁针偏转的效应，称为电流的磁效应
B．1832年，美国物理学亨利——发现自感现象
C．1834年，俄国物理学家楞次——确定感应电流方向的定律——楞次定律
D．1831年，法国物理学家法拉第——发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象
4．如图所示，闭合开关S后调节滑动变阻器R和Rt，使同样规格的两个小灯泡A和B都正常发光，然后断开开关。当再次闭合开关S时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡A和B同时正常发光
B．灯泡A立刻正常发光，灯泡B逐渐亮起来
C．灯泡B立刻正常发光，灯泡A逐渐亮起来
D．灯泡A和B都要隔一段时间才亮起来
5．关于电磁感应，下列说法正确的是（　　）
A．只要导体切割磁感线就会产生感应电流
B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势
C．感应电流的磁场总是与原来磁场的方向相反
D．线圈中的电流变化越快，其自感系数就越大
6．如图所示电路中，S是闭合的，此时流过L的电流为i1，流过灯A的电流为i2，且i1B．
C． D．
7．如图所示电路中，A、B、C为三盏相同的灯泡，a、b为电感线圈L的左右两端，开关S闭合稳定后，三盏灯泡亮度相同。则从开关S断开到灯泡熄灭的过程中（　　）
A．a端电势高于b端，A灯闪亮后缓慢熄灭
B．a端电势低于b端，B灯闪亮后缓慢熄灭
C．a端电势高于b端，A灯不会闪亮只是缓慢熄灭
D．a端电势低于b端，B灯不会闪亮只是缓慢熄灭
8．如图所示，、是两个完全相同的灯泡，是自感系数很大、电阻可不计的线圈。闭合开关，一段时间后电路中的电流稳定，下列说法正确的是（　　）
A．灯不亮，灯亮
B．灯与灯亮度相同
C．断开开关时，立即熄灭，慢慢熄灭
D．断开开关时，突然变亮且保持亮度不变，立即熄灭
9．某同学探究自感现象时设计的实验电路如图所示。A，B为两完全相同的灯泡，电感线圈L的自感系数很大，直流电阻为灯泡电阻的一半，电源内阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合瞬间，B先亮，A后亮，最终A、B一样亮
B．开关S闭合瞬间，A、B先同时亮，B然后变暗一些，A变得更亮
C．开关S断开瞬间，A、B立即同时熄灭
D．开关S断开瞬间，B立即熄灭，A先变得更亮再逐渐熄灭
10．如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么（　　）
A．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
B．合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮
C．断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭
D．合上S，A、B逐渐变亮，最后A、B一样亮
11．在如图所示的电路中，A1、A2、A3为额定功率、额定电压均相同的三个灯泡，L为电阻不计、自感系数很大的线圈．则下列说法正确的是(　　)
A．开关S闭合的瞬间，三个灯同时亮
B．开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮
C．开关S断开的瞬间，A2、A3同时熄灭，A1逐渐熄灭
D．开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，A2闪亮一下再逐渐熄灭
12．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
13．如图所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电路，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，P灯逐渐变亮，Q灯逐渐变暗
B．S闭合，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯亮度不变
C．S闭合，电路稳定后，S再断开时，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再断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭
14．如图所示，a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光．断开开关后重做实验，则 （ ）
A．闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光
B．闭合开关，a、b同时发光
C．闭合开关稳定时，a、b亮度相同
D．断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭
15．如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则下列说法正确的是（ ）
A．合上S的瞬间，A、B同时亮
B．合上S的瞬间，A先亮，B后亮
C．合上S后，A逐渐变得更亮，B逐渐变暗直至熄灭
D．断开S时，A立即熄灭，B灯重新亮随后逐渐熄灭
16．手机无线充电利用了电磁感应原理。如图1所示，充电基座内的送电线圈接入正弦式电流，会激发周期性变化的磁场，手机中安装有受电线圈，二者距离很近时，受电线圈会感应出交变电流，利用二极管整流和滤波电路处理，最终输出恒定的直流电为手机电池充电。图2中甲、乙分别是手机中受电线圈经二极管整流前后电压与时间的关系图象。下列说法正确的是（　　）
A．手机离充电基座远一些，图2乙电压的峰值减小
B．受电线圈的电压达到最大时，受电线圈回路的磁通量也达到最大
C．若仅减小送电线圈中磁通量变化的周期，则图2甲中的电压峰值减小
D．若仅减小送电线圈磁通量变化的频率，每个电流变化周期内通过手机电池的电荷量可能不变
二、填空题
17．如图所示为演示自感现象的实验电路，、为完全相同的小灯泡，当闭合开关S时_____（选填“”或“”）先亮；当断开开关S时两灯泡_____（选填“同时”或“不同时”）熄灭。
18．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
19．如图所示，A1与A2是两只相同的电流表，自感线圈L的直流电阻和R相等，开关S闭合的瞬间，A1的示数___于A2的示数，开关S闭合稳定后，A1的示数___于A2的示数，S断开的瞬间，A1的示数___于A2的示数．（填“大”、 “小”、“等”）．
20．如图所示，自感线圈电阻可忽略，闭合开关S电路稳定后，同样规格的两个小灯泡A1、A2都正常发光，然后断开开关．
（1）再次闭合开关时，描述两个灯泡的现象_________ ____________
（2）闭合开关使两个灯泡正常发光后，再断开开关，A2灯泡_____（填“马上”或“延迟”熄灭）流过A2灯泡的电流方向为 _________（填“向左”或“向右”）
三、综合题
21．如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，线圈的直流电阻可以忽略。闭合开关S的瞬间，电流表读数I1＝0.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内阻。
22．如图所示，自感线圈的自感很大，电阻可忽略不计。开关S原来是闭合的，在开关S断开的瞬间，若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？若R1＜R2，灯泡的亮度又怎样变化？
23．类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程（①式）描述，其中m为物体质量，G为其重力。求物体下落的最大速率。
（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流I随时间t的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。类比①式，写出电流I随时间t变化的方程；并在图2中定性画出I - t图线。
（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。
情境1 情境2
物体重力势能的减少量
物体动能的增加量
电阻R上消耗的电能
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．磁感应强度是矢量，其单位是T，A错误；
B．磁通量是标量，B错误；
C．线圈的自感系数只与本身的特性有关，与外界因素无关，C错误；
D．金属探测器是利用涡流工作，而变压器铁芯用硅钢片替代是为了减小涡流，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
AB．开关闭合瞬间，L相当于断路，AB同时亮，A的电流大于B的，故A比B先达最亮，故AB错误；
CD．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，L相当于电源与A灯串联，A灯稍迟熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体可以使周围的磁针偏转，即电流的磁效应，A正确，不符合题意；
B．美国物理学亨利发现自感现象，即因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象，B正确，不符合题意；
C．俄国物理学家楞次提出了感应电流方向判断的方法，即楞次定律，C正确，不符合题意；
D．英国物理学家法拉第发现了磁场产生感应电流的条件，纽曼和韦伯总结出了电磁感应的规律，D错误，符合题意。
4．C
【详解】
再次闭合开关S时，由于通过L的电流增大，线圈由于自感，所以A灯逐渐亮起来，B灯不通过线圈，立即正常发光。
故选C。
5．B
【详解】
A．当闭合回路的部分导体切割磁感线运动时才会产生感应电流，选项A错误；
B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势，选项B正确；
C．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，与原来磁场的方向可能相同，也可能相反，选项C错误；
D．线圈的自感系数只由线圈本身决定，与线圈中的电流变化快慢无关，选项D错误。
故选B。
6．D
【详解】
在开关断开之前，通电灯泡的电流为恒定电流，在断开开关后的短时间内，因线圈自感作用，线圈中的电流逐渐减小，且与小灯泡构成通路，对灯泡来说，其电流方向与原来相反，再结合图像，故选D.
7．D
【详解】
开关闭合稳定时，三个灯泡亮度相同，则流过A的电流等于流过BC的，开关由闭合到断开瞬间，BC灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍BC灯中电流减小，并与ABC组成回路，原来两支路灯电流相等，则开关断开瞬间，电流都从原来A的值开始减小，所以三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，则流过三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。
8．A
【详解】
AB．当开关K闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将P灯短路，P逐渐变暗直到熄灭，同时，Q电流逐渐增大，变得更亮，故A正确，B错误；
CD．当开关K断开瞬间，Q中电流消失，故立即熄灭，而P中由于电感产生了一个与电流同向的自感电动势，故右端为正，电流由灯泡P的右侧流入，故P亮一下逐渐熄灭，故CD错误。
故选A。
9．D
【详解】
AB．开关S闭合瞬间，因电感线圈自感很大，故线圈中电流为零，A、B同时亮，随后因线圈对电流的阻碍作用逐渐减小，流经电源的总电流逐渐增大，故流经B的电流逐渐增大，故B变得更亮，因电源无内阻，故路端电压不变，即B两端电压升高，A两端电压降低，故A要变暗一些，故AB错误；
CD．开关S断开瞬间，线圈与A组成回路，故B立即熄灭，因开关断开前线圈中的电流大于A中电流，故A先变得更亮再逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
AC．断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，小球与电灯A构成回路放电，故B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故A正确，C错误；
BD．开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光；由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，B灯逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，故B错误，D错误。
故选A。
11．B
【详解】
AB.开关S闭合的瞬间，流过线圈L的电流要增大，此时线圈产生自感电动势阻碍电流增大，则开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮，A错误，B正确；
CD.当电路稳定时，由于线圈的直流电阻不计，流过A1、A2两灯泡的电流相等，开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，此时L、A1、A2构成一闭合回路，线圈由于自感现象要阻碍原电流的减小，灯泡A1、A2逐渐熄灭，不会闪亮，则C、D均错误．
12．B
【详解】
AB．闭合开关的瞬间，线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的通过，故b立即亮，a逐渐变亮。随着a中的电流逐渐变大，流过电源的电流也逐渐变大，路端电压逐渐变小，故b逐渐变暗，故A错误，B正确；
C．电路稳定后断开开关，线圈相当于电源，对a、b供电，回路中的电流在原来通过a的电流的基础上逐渐变小，故a逐渐变暗，b闪亮一下然后逐渐变暗，故C错误；
D．断开开关后，线圈中的自感电流从左向右，a灯中电流从左向右，b灯中电流从右向左，故D错误；
故选B。
13．D
【详解】
AB．S刚闭合后，由于L的自感系数很大、对电流的阻碍作用很大，使得电流绝大部分通过灯泡P，而电容器C的电容很大，要通过灯泡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；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。
14．AD
【详解】
试题分析：闭合开关时，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，所以a将慢慢亮起来，b立即发光，故A正确；B错误；温度时，a、b正常发光，a、b功率不同，Ia＞Ib，故亮度不同，所以C错误；断开开关，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈、灯泡a、b组成回路电流在Ia的基础上逐渐减小到零，所以a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭，故D正确．
15．ACD
【详解】
ABC．闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮；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，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯变亮．B错误，AC正确；
D．断开S，A立即熄灭，线圈L中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过B灯，B闪亮一下后熄灭，D正确。
故选ACD。
16．AD
【详解】
A．由
可知，手机离充电基座远一些，穿过受电线圈的磁通量减少，磁通量的变化率减小，感应电压的峰值减小，故A正确；
B．受电线圈是通过电磁感应获得电压的，感应电动势与磁通量的变化率成正比，送电线圈电流按正弦规律变化，受电线圈磁通量按正弦规律变化，当磁通量为时，磁通量的变化率最大，受电线圈的感应电动势最大，故B错误；
C．由电磁感应原理可知，送电线圈磁通量变化的周期等于受电线圈中磁通量变化的周期，周期减小，则送电线圈和受电线圈中的磁通量变化率的“最大值”均增加，则由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的“最大值”增大，图2甲，乙中的电压峰值均增大，故C错误；
D．闭合回路中感应电动势的平均值
电流的平均值为
则通过受电线圈电路的电荷量
可见在频率变化对整流、滤波电路无影响的情况下，每个周期内通过手机电池的电荷量只与线圈匝数、磁通量的变化量及电路中的电阻大小有关，与磁通量的变化频率无关，则每个电流变化周期内通过手机电池的电荷量不变，故D正确。
故选AD。
17． A2 同时
【详解】
开关闭合时，电阻R不产生自感现象，灯A2立即正常发光；而电感L电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律得知，自感电动势阻碍电流的增大，使得电路中电流只能逐渐增大，所以闭合开关的瞬间，通过A1灯的电流小于通过A2灯的电流，A1灯逐渐变亮，即A2灯先亮，A1灯后亮。
闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过A2灯原来的电流立即消失，电感线圈L产生自感电动势，相当于电源，两灯串联，自感电流流过两灯，两灯同时逐渐熄灭。
18． 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；
19． 大 等 等
【详解】
试题分析：开关S闭合的瞬间，通过两个支路的电流都增大，由于L中产生自感电动势阻碍电流增加，所以A2的示数小于A1；电路稳定后，由于两个支路的直流电阻相等，所以电流相等，A1的示数等于A2的示数；S断开的瞬间，在L中产生的自感电动势阻碍电流的减少，在R, A1 A2,L中形成新的回路，所以A1的示数等于A2的示数．
20． （1）A2立刻亮起来， A1缓慢亮起来 （2）延迟； 向左；
【详解】
试题分析：（1）由于是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，导致灯泡渐渐变亮；
（2）当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡都同时缓慢熄灭，流过A2灯泡的电流方向向左．
考点：自感现象
21．3 V，5 Ω
【详解】
闭合开关S的瞬间，R1和R2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得
电路稳定后，R2被短路，由闭合电路欧姆定律得
联立解得E＝3 V，r＝5 Ω
22．见解析
【解析】
(1)电路稳定后，自感线圈相当于导线，阻值为零，电阻R1、R2并联，若电阻R1＞R2，则流过电阻R2的电流I2大，流过电阻R1的电流I1小；开关S断开后，自感线圈发生自感现象，阻碍原电流的减小，相当于电源，感应电流电流从流I1开始减小，故灯泡逐渐熄灭。
(2)电路稳定后，自感线圈相当于导线，阻值为零，电阻R1、R2并联，若电阻R1＜R2，则流过电阻R2的电流I2小，流过电阻R1的电流I1大；开关S断开后，自感线圈发生自感现象，阻碍原电流的减小，相当于电源，感应电流电流从流I1开始减小，故灯泡先闪亮一下，后逐渐熄灭。
23．（1）；（2）a.，b.；（3）见解析
【详解】
（1）当物体下落速度达到最大速度时，加速度为零，有
得
（2）a.由闭合电路的欧姆定理有
b.由自感规律可知，线圈产生的自感电动势阻碍电流，使它逐渐变大，电路稳定后自感现象消失，I - t图线如答图2
（3）各种能量转化的规律如图所示
情境1 情境2
电源提供的电能
线圈磁场能的增加量
克服阻力做功消耗的机械能
答案第1页，共2页