2.4互感和自感 课后练习（Word版含答案）

2.4、互感和自感
一、选择题（共16题）
1．下列实验或器件应用自感现象的是（　　）
A．电磁感应实验
B．日光灯电路
C．直流电动机
D．电磁灶
2．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
3．如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（　　）
A．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
B．合上开关S时，A1和A2同时亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右
4．如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是(　　)
A．S闭合，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮
B．S闭合，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮
C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮
D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭
5．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，自感系数较大，（电阻可忽略），E为电源，S为开关．下列说法正确的是（ ）
A．合上开关，a先亮，b逐渐变亮
B．合上开关，b先亮，a逐渐变亮
C．断开开关， b中仍有自左向右的电流
D．断开开关，b先熄灭，a后熄灭
6．如图所示为研究自感现象的实验电路，A、B为两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数很大且线圈的直流电阻可忽略，定值电阻的阻值为R。关于这个实验，下列说法中正确的有（　　）
A．闭合开关S的瞬间，A、B一起亮，然后A熄灭
B．闭合开关S的瞬间，B比A先亮，待电路稳定后A、 B一样亮
C．闭合开关S，待电路稳定后再断开，A逐渐变暗，B闪亮一下然后逐渐变暗
D．闭合开关S，待电路稳定后再断开，A、B灯中的电流方向均为从左向右
7．如图所示，电键S处于闭合状态，小灯泡A和B均正常发光，小灯泡A和线圈L电阻相等，现断开电键S，以下说法正确的是
A．小灯泡A会立即熄灭
B．小灯泡B过一会再熄灭
C．线圈L中的电流会立即消失
D．线圈L中的电流过一会再消失，且方向向右
8．如图所示电路，若开关 S 是闭合的，流过线圈 L 的电流为 i1，流过灯泡的电流为 i2，且 i1>i2，。若 t1 时刻断开 S，下列四个图中能正确表示流过灯泡的电流 i2 随时间 t 变化关系的是（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计，则下列说法正确的是
A．闭合开关K，接通电路时，灯A、B一齐亮
B．闭合开关K，接通电路时，灯A先亮，灯B后亮
C．闭合开关K，接通电路时，灯B先亮，灯A后亮
D．断开开关K，切断电路时，灯B立即熄灭，灯A过一会再熄灭
10．如图所示的电路中，a、b、c为三个相同的灯泡，线圈L的自感系数很大，电阻不计，电源E内阻不计，下列判断正确的有（　　）
A．S闭合的瞬间，a、b、c三灯一样亮
B．S闭合的瞬间，b灯最亮
C．电路稳定后，将S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭
D．电路稳定后，将S断开，a、c两灯亮度相同且逐渐变暗
11．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
12．如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计开关、均闭合且电路达到稳定已知电路中的各种元件均在安全范围之内下列判断中正确的是
A．灯泡A中有电流通过，方向为
B．将断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭
C．将断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大
D．将断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同
13．如图所示的电路中，开关S闭合电路达到稳定状态时，流过灯泡A的电流为，流过线圈L的电流为，且．在t1时刻将开关S断开，那么流过灯泡A的电流随时间的变化图像是（　　）
B．
C．D．
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，A1和A2是两个规格完全相同的灯泡，A1与自感线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻串联后接到电路中。先闭合开关S，缓慢调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻R1，使两个灯泡都正常发光，然后断开开关。对于这个电路，下列说法中正确的是（　　）
A．再闭合开关S时，A1和A2同时亮
B．再闭合开关S时，A2先亮，A1后亮
C．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭
D．再闭合开关S，待电路稳定后，重新断开开关S，A2立刻熄灭，A1过一会儿熄灭
16．自然界中某个量D的变化量△D，与发生这个变化所用时间△t的比值，叫做这个量D的变化率．下列说法正确的是（ ）
A．若D表示某质点做匀速直线运动的位移，则是变化的
B．若D表示某质点做平抛运动的速度，则是恒定不变的
C．若D表示通入某线圈的电流，越大，则线圈中的自感电动势越大
D．若D表示穿过某线圈的磁通量，越大，则线圈中的感应电动势不变
二、填空题
17．在电磁感应现象中，电路中产生的感应电动势大小与_________成正比．最早发现电磁感应现象的科学家是_______．电路中电流的变化它会自身激发电磁感应现象，这种现象叫_______现象．
18．线圈中电流变化越快，线圈中的自感系数越大。( )
19．如图所示，L是一带铁芯的自感线圈，其直流电阻为零，电路中A和B是二个完全相同的灯泡。当开关S闭合一段时间，电路稳定时，A灯_________（填“亮”或“不亮”），当开关S断开瞬间，a点电势比b点电势________（填“高”或“低”）。
20．三个电学黑箱内分别是定值电阻、容器、电感线圈。为了确定电学黑箱内元件的种类，某同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器（相当于电流表）与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将三个电学黑箱接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图甲、乙、丙所示则图甲、乙、丙对应的三个电学黑箱里分别是___________、___________、___________。
综合题
21．共享单车已经走进人们的日常生活，由于受季节变化、天气状况等因素的影响，有些零件容易损坏。如图是利用高频交变电流焊接自行车零件的原理示意图，其中A是通高频交流电的线圈，B是自行车的零件。a是待焊接的接口，接口两端接触，当A中通有交流电时，B中会产生感应电动势，使得接口处金属熔化而焊接起来。试回答：
（1）为什么在其他条件不变的情况下，交流电频率越高，焊接越快？
（2）为什么焊接过程中，接口a处已熔化而零件的其他部分并不是很热？
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．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．B
【详解】
A．电磁感应实验是应用了法拉第电磁感应现象，A错误；
B．当开关接通220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。应用了自感现象，B正确；
C．电动机的原理是通电导体在磁场中受力或通电线圈在磁场中受力转动，C错误；
D．电磁灶是利用电磁感应原理制成的；产生热量的原因是利用交变电流产生交变磁场，使放在灶台上的锅体内产生的涡流而将电磁能转化为热量，D错误；
故选B。
2．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
3．A
【详解】
AB．合上开关S时，灯A2立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来。当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，通过两灯的电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；
CD．稳定后断开开关S时，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左，故CD错误。
故选A。
4．A
【详解】
A、B项：：S刚闭合后，电容器C要通过A充电，并且充电电流越来越小，故A亮一下又逐渐变暗，最后A被L短路，所以A最后会熄灭．而L对电流变化有阻碍作用，所以通过B的电流逐渐增大，故B逐渐变亮．故A正确，B错误．
C、D项：S闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，所以B很亮，而A不亮．故CD错误．
5．B
【详解】
合上开关K接通电路，b立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过a的电流慢慢变大，因线圈L电阻可忽略，最后a、b一样亮；选项B正确，A错误；断开开关s切断电路时，通过b的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过线圈和a的电流会慢慢变小，并且通过b，且通过b的电流从右向左，所以两灯泡一起过一会儿熄灭；故CD错误．故选B．
6．C
【详解】
AB．闭合开关的瞬间，B灯立即正常发光，A灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，A灯逐渐变亮；A灯支路的电流增大，则电源消耗的内电压增大，所以B灯逐渐变暗；待电路稳定后由于A支路的电阻值小，所以A的电流大于B的电流，A比B亮，故AB错误；
C．闭合开关，待电路稳定后由于L的电阻不计，所以A的电流大于B的电流；断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，电流从稳定时的电流值开始减小，A、B两灯串联，A的电流不会增大，所以A逐渐变暗，但流过B的电流先增大后才开始减小，B灯会闪亮一下后才逐渐变暗，故C正确；
D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，所以流过L的电流方向不变。则A灯中电流的方向不变，B灯中的电流方向与开始时相反，为从右向左，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
L是自感系数足够大的线圈，它的电阻等于灯泡的电阻，D1和D2是两个完全相同的小灯泡
S断开后瞬间，B立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，即线圈L中的电流过一会再消失，且方向向右，因L和A组成新的回路，则A亮一下再慢慢熄灭，故D正确；ABC错误；故选D．
8．D
【详解】
断开电键瞬间，由于线圈的自感作用，流过线圈的电流这一瞬间没变，因此流过灯泡的电流这一瞬间方向发生改变，且大小变为 ，然后随电感线圈能量的减小，电流再逐渐减小，故D正确，ABC错误。
故选D。
9．C
【详解】
试题分析：当电键K闭合时，灯B立即发光．通过线圈L的电流实然增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相 反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来．所以B比A先亮．故选C．
10．D
【详解】
AB．由于通过线圈L的电流会缓慢变化，当电键K闭合瞬间，L中的电流为0，电路的结构为b与c串联后与a并联，所以a支路的电阻值小，流过a的电流大，而流过b、c的电流相等，所以S闭合的瞬间，bc两灯一样亮，a灯最亮。故AB错误；
CD．当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，此时b被短路，a与c并联；电路稳定后，将S断开此时线圈L产生感应电动势，相对于电源电路的结构是a与c串联后与b并联，所以a、c两灯亮度相同且逐渐变暗。故C错误，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
AB．在开关闭合的瞬间，由于a灯的支路上自感线圈L中有自感电动势的阻碍，而b灯支路没有，则b灯先亮，a灯后亮，故AB错误；
CD．待电路稳定后断开开关，线圈L产生感应电动势，a、b两灯串联形成闭合回路，则a、b两灯同时逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
12．C
【详解】
试题分析：当开关均闭合且电路达到稳定，则电感线圈L的自感现象消失，把小灯泡A短路，此时无电流通过小灯泡A，故选项A错误；将S1断开的瞬间，电感线圈L与小灯泡A组成回路，使小灯泡A亮一下之后在熄灭，而小灯泡B立即熄灭，故选项B错误；将S1断开的瞬间电感线圈L与小灯泡A组成回路，使原先通过小灯泡B和电阻R的电流全部通过小灯泡A，所以通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大，故选项C正确；将S2断开，电感线圈L与小灯泡B串联的总电阻比小灯泡A与电阻R串联小，所以，将S2断开，电路达到稳定，灯泡A的亮度比B的亮度暗些，故选项D错误．
13．C
【详解】
当闭合电键，因为线圈阻碍作用，所以电流i2会慢慢增大，而灯泡A这一支路立即就有电流，且电流大小不变。当电键断开，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过L的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且A和L构成回路，通过L的电流也流过A，所以i1变成反向，且逐渐减小。因i1＜i2，ABD错误，C正确。
故选C。
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．BC
【详解】
AB．再闭合开关S时，A2立刻导通，从而发光，电感L有阻碍电流变化的作用，A1在电感L的作用下，缓缓发光，故A错误，B正确；
CD．重新断开S后，A1、A2、电感L及滑动电阻器R组成一个回路，并且稳定时两灯都正常发光，电流相等，由于电感的作用，在断开S后，该回路仍有电流通过，所以两灯泡都要过一会才熄灭，故C正确，D错误。
故选BC。
16．BC
【详解】
A．若D表示某质点做匀速直线运动的位移，则表示速度，而匀速直线运动速度不变，所以是恒定不变的，故A错误；
B．若D表示某质点做平抛运动的速度，则表示加速度，而平抛运动加速度为g，不变，所以是恒定不变的，故B正确；
C．若D表示通入某线圈的电流，越大，电流变化率越大，则自感电动势越大，故C正确；
D．若D表示通过某线圈的磁通量，由法拉第电磁感应定律
若越大，则线圈中的感应电动势就越大，故D错误。
故选BC。
17． 穿过这一电路的磁通量的变化率 法拉第 自感
【详解】
在电磁感应现象中，电路中产生的感应电动势大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．
最早发现电磁感应现象的科学家是法拉第．
电路中电流的变化它会自身激发电磁感应现象，这种现象叫自感现象．
18．错误
【详解】
线圈的自感系数是由线圈本身决定的物理量，与线圈中电流变化的快慢无关；此说法错误。
19． 不亮 低
【详解】
依题意知，当开关S闭合一段时间，电路稳定时，由于A灯与自感线圈并联，将被线圈短路，则A灯将不亮；
当开关S断开瞬间，自感线圈产生自感电动势，将对A灯进行短暂供电，电流方向从b到a，所以a点电势比b点电势低。
20． 电容器 电感线圈 定值电阻
【详解】
电容器的特性是闭合开关后，瞬间充电结束后，电路中不再有电流，甲为电容器。
电感线圈对变化的电流有阻碍作用，对恒定电流无阻碍作用，乙为电感线圈。
定值电阻的特性是加恒定电压，瞬间即产生恒定的电流，丙为定值电阻。
21．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
（1）高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在待焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，电流变化的频率越高，磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流越大，接口处产生的热量越多，温度升高得越快，焊接越快。
（2）接口处横截面积小，电阻大，电流相同时，接口处热功率大，相同时间内温度升高得多，其他部分并不是很热。
22．见解析
【解析】
（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)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
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