2.4互感和自感基础练习（Word版含答案）

2.4、互感和自感
一、选择题（共16题）
1．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
2．如图所示为演示自感现象的实验电路，实验时先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡E的电流为I2，小灯泡处于正常发光状态．断开开关S，可以观察到小灯泡闪亮一下后熄灭，在灯泡闪亮的短暂过程中，以下说法正确的是（ ）
A．线圈L中的电流I1立即减为零
B．线圈L两端a端电势高于b端
C．小灯泡中的电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反
D．小灯泡中的电流由I2逐渐减为零，方向不变
3．如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是（ ）
A．S闭合的瞬间
B．S断开的瞬间
C．S闭合电路稳定后
D．S闭合、向左移动变阻器触头
4．小明和其他同学利用学生电源、一个小灯泡、一个忽略电阻的线圈L、开关和若干导线连成如图甲所示的电路。小明断开开关，把小灯泡取走，几位同学手牵手接入电路中，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闭合开关，电路稳定后，小灯泡中的电流大于线圈L中的电流
B．图甲中，断开开关的瞬间，小灯泡立即熄灭
C．图乙中，在断开开关的瞬间有电流通过这几位同学
D．图乙中，在断开开关的瞬间流过这几位同学的电流大于流过线圈L的电流
5．2018年3月27日，华为、小米不约而同选在同一天召开发布会．发布了各自旗下首款无线充电手机．小米MIX2S支持7．5W无线充电，华为Mate Rs保时捷版则支持10W无线充电．下图给出了它们的无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是
A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
C．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
D．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
6．如图，电灯的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为3Ω．当K突然断开时，则下列说法正确的是（　　）
A．电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相同
B．电灯立即变暗再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相反
C．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前相同
D．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前相反
7．下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是与原磁场方向相反
B．线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流
C．当穿过线圈的磁通量为0时，感应电动势一定为0
D．自感电动势阻碍原电流的变化
8．如图所示的电路中，为三盏完全相同的灯泡，是自感线圈，线圈的阻值不可忽略．则下列说法正确的是（　　）
A．合上开关后，三盏灯同时亮起来
B．合上开关后，灯先亮起来，两盏灯后亮起来
C．断开开关后，三盏灯逐渐熄灭
D．断开开关后，灯先熄灭，接着两盏灯逐渐熄灭
9．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个相同的灯泡。则（　　）
A．当S闭合瞬间，A灯不亮B灯亮
B．当S断开瞬间，A、B两灯同时熄灭
C．当S断开瞬间，a点电势比b点电势低
D．当S断开瞬间，流经灯泡B的电流由a到b
10．如图所示，灯泡与自感线圈并联，灯泡的电阻为R1，线圈的直流电阻为R2，且R1A．当断开K瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭
B．当断开K瞬间，灯立刻熄灭
C．当K断开时，流过灯泡的电流方向仍为从左向右
D．当K断开时，流过灯泡的电流方向变为从右向左
11．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
12．磁场具有能量，自感线圈中储存的磁能W与线圈的自感系数L以及线圈中的电流I有关．根据你所学的知识，你认为磁能的表达式可能是 （ ）
A． B． C． D．
13．如图，已知电阻R1=3Ω、R2=15Ω、R3=60Ω，电容器电容C=20μF。灯泡L1的电阻恒为1Ω，灯泡L2的电阻恒为2Ω，电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，自感系数很大，直流电源E=12V，内阻r=4Ω，二极管的正向电阻为R4=12Ω，二极管的反向电阻无穷大，电流表为理想电流表。开关K1闭合，K2断开，以下说法正确的是（　　）
A．理想电流表的示数约为0.63A
B．将一带电微粒（不计重力）放入电容板中点处时，微粒不会运动
C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1和L2同时发光
D．同时闭合开关K1和K2，待电路稳定后，断开K1，则灯泡L1闪亮一下才慢慢熄灭
14．如图所示电路中，、是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使、亮度相同，再调节，使两灯正常发光，则以下说法正确的是（　　）
A．闭合S时，逐渐变亮，立即变亮
B．闭合S时，逐渐变亮，立即变亮
C．断开S时，逐渐熄灭，立即熄灭
D．断开S时，通过电流方向不变，通过电流方向改变
15．如图所示，铁芯上绕有线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B与理想发光二极管D相连，衔铁E连接弹簧K控制触头C的通断，忽略A的自感，下列说法正确的是
A．闭合S，D闪亮一下
B．闭合S，C将会过一小段时间接通
C．断开S，D闪亮一下
D．断开S，C将会过一小段时间断开
16．如图甲，电源的电动势为3V，内阻不计，两同样的灯泡a、b的电阻均为6Ω；闭合开关，稳定后两个灯泡的亮度一样且MN间导线无电流，并于t0时刻断开开关，断开开关前后一段时间内通过灯a的电流随时间变化的图像如图乙，下列判断正确的是（　　）
A．电阻R的阻值为2Ω
B．电感线圈L的直流电阻为3Ω
C．闭合开关时，两灯同时亮，a灯更亮
D．断开开关后，两灯均逐渐变暗后熄灭
二、填空题
17．互感现象
（1）互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的___________变化时，它所产生的___________会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作___________。
（2）应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到___________，如变压器就是利用___________制成的。
（3）危害：互感现象能发生在任何两个___________的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。
18．磁场的能量
（1）线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给___________，储存在___________中。
（2）线圈中电流减小时，___________中的能量释放出来转化为电能。
（3）自感电动势有阻碍线圈中___________的性质。
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，S断开的瞬间，A1的示数________于A2的示数，（填“大”、“小”、“等）”。
20．演示自感现象的实验电路图如图所示．L是自感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻阻值相同．当开关S由断开到合上时，观察到的自感现象是____________，最后达到同样亮．
综合题
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．如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S，观察两只灯泡在电路接通瞬间的发光情况有什么不同？根据楞次定律分析该现象产生的原因．
23．如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流．电路中电灯的电阻R1＝6.0 Ω，定值电阻R＝2.0 Ω，A、B间的电压U＝6.0 V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3 s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示．
(1)求出线圈L的电阻RL；
(2)在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何？
(3)在t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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.
2．C
【详解】
断开开关的瞬间，线圈会发生断电自感，此时线圈相当于电源，产生的自感电动势会维持电流继续绕线圈和灯泡形成的回路流动，并逐渐减为零，线圈b端相当于电源的正极，线圈L两端a端电势低于b端，故A B错误；S断开后，线圈与L构成回路，由于自感的存在，电流将从I1开始减小为0，方向与I2方向相反，故C正确，D错误．
故选C．
3．B
【详解】
A、S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，则电源给电容器充电，所以B极带正电，故A错误；
B、S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，则对电容器充电，所以A板带正电，故B正确；
C、S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压；故C错误；
D、S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，所以B极带正电，故D正确；
故选B
4．C
【详解】
AB．由图甲可知，闭合开关，电路稳定后，由于线圈电阻忽略不计，小灯泡短路，流过小灯泡的电流为0，线圈中的电流大于小灯泡中的电流，断开开关的瞬间，线圈由于自感，使小灯泡发光，AB错误；
CD．由图乙可知，闭合开关，线圈使几位同学短路，断开开关的瞬间，线圈由于自感，线圈和几位同学组成闭合回路，流过几位同学的电流与流过线圈的电流大小相等，D错误，C正确。
故选C。
5．D
【详解】
无线充电手机接收线圈部分工作原理是电磁感应，而非“电流的磁效应”，故A错误；手机外壳使用金属材料会屏蔽电磁波，导致无线充电不能完成，故B错误；不是所有手机都能进行无线充电，只有手机中有接受线圈时手机利用电磁感应，进行无线充电，故C错误；根据电磁感应原理，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中频率相同，故D正确．
6．B
【详解】
断开S，线圈中电流将要减小，产生自感电动势，相当于电源，且与电灯构成一闭合回路，形成自感电流，根据楞次定律可知，此时通过电灯的电流向上，与断开前的电流方向相反；
因线圈直流电阻比灯泡大，断开前通过线圈是电流小于通过灯泡的电流，即电灯会突然比原来暗一下再熄灭，B正确，ACD错误．故选B．
7．D
【详解】
当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同．即感应电流的磁场方向取决于引起感应电流的磁通量是增加还是减小，感应电流的方向与原来电流的方向没有关系．故A错误；线圈的自感作用是阻碍通过线圈的电流的变化，不是阻碍电流．故B错误；线圈的电动势的大小与磁通量的大小无关，与磁通量的变化率有关．故C错误；根据线圈自感的特点可知，自感电动势阻碍原电流的变化．故D正确．所以D正确，ABC错误．
8．D
【详解】
AB．合上开关后，因线圈L的电流增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过c灯的电流逐渐增大，所以a、b先亮，c后亮，故AB错误；
CD．合上开关一会儿后，因线圈有电阻，则当电路中电流稳定时，c的电流小于b的电流；断开开关后，a因回路被断而立刻熄灭，因自感线圈L的电流减小出现自感现象，从而阻碍回路的电流减小，由于自感线圈L、灯泡c、灯泡b组成回路，则b、c两盏灯电流会从c灯原来的电流上逐渐减小，最后熄灭，而两灯都不会出现闪亮，故C错误D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．电键S闭合瞬间，线圈L对电流有阻碍作用，则相当于灯泡A与B串联，因此同时亮，且亮度相同，稳定后B被短路熄灭，故A错误；
BCD．稳定后当电键K断开后，A马上熄灭，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源左端为高电势，与灯泡B构成闭合回路放电，流经灯泡B的电流是由a到b，a点电势比b点电势高，B闪一下再熄灭，故D正确，BC错误；
故选 D。
10．D
【详解】
在K断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开K后瞬间，R2的电流要减小，于是R2中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零；原来跟R2并联的灯泡R1，由于电源的断开，向右的电流会立即消失。但此时它却与R2形成了串联的回路，R2中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡R1中流过，方向由右经过灯泡到左侧；因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，灯泡中的电流的方向与原电流方向相反；由于 ，所以通过灯泡和线圈的电流关系为 ，通过小灯泡的电流不可能再增大，所以小灯泡不可能闪亮一下，而是先突然变得比原来暗，然后逐渐熄灭。
故选D。
11．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．
12．A
【详解】
试题分析：当线圈通有电流时，在其周围建立了磁场，所储存的磁能等于建立磁场过程中，电源反抗自感电动势所做的功：即W∝ELΔIΔt，而EL=L，故W∝LI2，故磁能的表达式可能是A．
13．B
【详解】
A．开关K1闭合，K2断开后，电路稳定时，等效电路如图所示
结合等效电路图，电流表测干路总电流，由闭合电路欧姆定律
其中
代入数据，可求得电流表示数
故A错误；
B．电容器两端电压取决于图2中a、b两点电势差Uab，根据题目中给出数据可得
同一支路电流相同，电压之比等于电阻之比，因此有
又因为
因此a、b两点电势相同，因此电容器两端没有电压，放入带电微粒不会运动，故B正确；
C．同时闭合开关K1和K2瞬间，L1发光，L2支路由于有电感，故缓缓变亮，故C错误；
D．闭合开关，K1和K2电路稳定后，因为电感线圈L的直流电阻近似为0Ω，且灯泡L1的电阻小于灯泡L2的电阻，流经L1的电流大于L2的电流，断开K1，流经L1的电流反向、变小，所以灯泡L1慢慢熄灭不会闪亮，故D错误。
故选B。
14．AD
【详解】
AB．闭合S时，由于电感的作用，与电感串联的逐渐变亮，而则直接连通电路，立即变亮，故A正确，B错误；
CD．断开S时，电感具有续流的作用，通过电流会慢慢减小，方向不变，A1和A2形成续流的回路，通过电流方向改变。故C错误，D正确。
故选AD。
15．CD
【详解】
AB．当闭合S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要增加，根据楞次定律，可知线圈B的电流方向逆时针，而由于二极管顺时针方向导电，则D不会闪亮，则线圈A中磁场立刻吸引C，导致其立刻接触，故AB错误；
CD．当断开S瞬间时，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律可知电流方向为顺时针，则二极管处于导通状态，则D会闪亮，同时对线圈A有影响，阻碍其磁通量减小，那么C将会过一小段时间断开，故CD正确。
故选CD。
16．BC
【详解】
AB．稳定时灯泡亮度一样，对上支路，因电流稳定时通过a灯电流为0.25A，而3V=0.25A×12Ω，因断开开关瞬时时灯泡a的电流为0.5A，则对下支路电路稳定时通过的电流为0.5A，则下支路的电阻为
因MN两点电势相等，则由电路结构可知电感线圈的电阻与电阻R阻值相等，故电阻R为3Ω，电感电阻为3Ω，A错误、B正确；
C．闭合开关时，两灯同时亮，但是由于L有增大的电流有阻碍作用，则通过a灯的电流更大些，即a灯更亮，故C正确；
D．断开后b灯所在支路电流立即消失，即b灯立即熄灭；由a灯的i-t图像可知，a灯先闪亮后逐渐变暗熄灭，故D错误。
故选BC。
17． 电流 变化的磁场 互感电动势 另一个线圈 互感现象 相互靠近
【详解】
（1）互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。
（2）应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的。
（3）危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。
18． 磁场 磁场 磁场 电流变化
【详解】
（1）线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
（2）线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。
（3）自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。
19． 大 等
【详解】
开关S闭合的瞬间，由于自感线圈L阻碍电流的增加，则A1的示数大于A2的示数；S断开的瞬间，原来通过A1的电流立即消失，在L支路，由于L产生的自感电动势阻碍电流的减小，则通过L的电流要在L-A2-A1 –R中形成新的回路，则通过A1的示数等于A2的示数。
20．A2立即亮，A1逐渐亮（或A2先亮，A1后亮）
【详解】
A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过；A1支路的电感线圈L对电流的变化起阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用才会消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮．
21．见解析；见解析
【解析】
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
【解析】
现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来．
原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间．
23．(1)2.0 Ω (2)电灯中的电流方向自右向左 (3)3.0 V
【详解】
(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5 A，由欧姆定律得，解得：
(2) 断开开关前，流过线圈L的电流自左向右，断开开关后，线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路，由自感规律可知，电灯中的电流方向自右向左．
(3) 由题图可知，t2＝1.6×10－3 s时刻线圈L中的电流I＝0.3 A，此时线圈L相当于电源，由闭合电路欧姆定律得
答案第1页，共2页