2.4互感和自感 综合训练（Word版含答案）

2.4互感和自感
一、选择题（共15题）
1．在图的电路中，表示电感器的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
2．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的电流从右向左
D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
3．在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则（　　）
A．在电路甲中，A将立刻变亮
B．在电路甲中，A将先变亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中，A将渐渐变亮
D．在电路乙中，A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭
4．物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按如图所示连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA。下列说法中正确的是（　　）
A．RL>RA
B．RL=RA
C．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→b
D．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a
5．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为直流电阻不计的自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡变亮和熄灭的情况，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，a立即变亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭
B．合上开关，b立即变亮，a逐渐变亮；断开开关，a立即熄灭， b逐渐熄灭
C．合上开关，a、b同时亮；断开开关，b立即熄灭，a逐渐熄灭
D．合上开关，b立即变亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b都逐渐熄灭
6．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．则关于以上过程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,由于电路断路,D1,D2都立即熄灭
7．如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节滑动变阻器R的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R1的滑动触头，使它们都正常发光，然后断开开关S。重新闭合开关S，则（　　）
A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮
B．闭合瞬间，A1、A2均立刻变亮
C．稳定后再断开瞬间，A2闪一下再熄灭
D．稳定后再断开瞬间，A1和A2均逐渐熄灭
8．如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，B与一定值电阻相连，线圈L的直流电阻阻值与定值电阻R的阻值相等，下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮
B．开关断开瞬间B灯会闪亮一下，A灯不会闪亮一下
C．开关闭合稳定后A灯比B灯亮
D．断开开关瞬间，流过A灯的电流方向不变
9．如图所示的电路图中，电阻R和电感L的值都很大，电感器的电阻不计，L1、L2两只完全相同的电灯，当电键S闭合时，下列所述情况正确的是
A．L1比L2先亮，而后L1熄灭
B．L2比L1先亮，而后L2熄灭
C．L1、L2一起亮，而后L1熄灭
D．L1、L2一起亮，而后L2熄灭
10．如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，是两个完全相同的灯泡，滑动变阻器电阻的最大阻值是阻值的两倍，则（　　）
A．若将的阻值调到与的阻值相等，闭合开关S后，同时达到最亮
B．若将的阻值调到与的阻值相等，闭合开关S后，均缓慢亮起来
C．若将的阻值调到最大，闭合开关S，电路稳定后，断开开关S，缓慢熄灭，闪亮一下后再缓慢熄灭
D．若将的阻值调到最大，闭合开关S，电路稳定后，断开开关S，缓慢熄灭，立即熄灭
11．某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感L的电流为I2，t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感L的电流IL的是（　　）
A．B．C． D．
12．如图所示，为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，其直流电阻为，A是灯泡，其电阻，电键K处于闭合状态，电路接通。现将电键K打开，则在电路切断以后（　　）
A．灯泡立即熄灭
B．灯泡亮度变暗，最后熄灭
C．灯泡先闪亮一下，随后亮度逐渐变暗，最后熄灭
D．灯泡忽亮忽暗，不断闪烁，最后熄灭
13．如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＝R2＝R3，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管，电源内阻不计．闭合开关S，电路电流稳定后，再断开开关S，下列说法中正确的是
A．闭合开关S，L1逐渐变亮
B．闭合开关S，L2逐渐变亮
C．断开开关S前后，L3中有电流且方向相同
D．断开开关S后，L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗
14．如图所示电路, 为完全相同的三个灯泡, 是一个直流电阻不可忽略的电感线圈, 为线圈的左右两端点,原来开关是闭合的,三个灯泡亮度相同,将开关断开后（ ）
A．灯熄灭前, 点电势高于点电势
B．灯熄灭前, 点电势高于点电势
C．灯闪亮后缓慢熄灭
D．灯不会闪亮只是缓慢熄灭
15．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、填空题
16．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．
17．三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___________、___________、___________。
18．如图所示的电路中，L为自感线圈，R是一个灯泡，E是电源。当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是________；（填A→B或B→A）当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是_____。（填A→B或B→A）
19．四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为0，则开关闭合后最先发光的是________，开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关闭合到断开，一直没发光的是_________。（填a、b、c、d）
三、综合题
20．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？
21．如图所示，无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的“辫子”瞬间脱离电网线，这时可观察到有电火花闪现。请说一说电火花产生的原因。
22．如图所示是一种常用的延时继电器示意图，图中的S2是一直闭合的。当开关S1闭合时，衔铁D将被吸下，C线路接通；当S1断开时，D将延迟一段时间才被释放，延时继电器就是这样得名的。试问：
（1）这种继电器的延时功能是物理学中的什么现象；
（2）如果将S2处于断开状态，试分析说明该装置是否还具有延时功能？（图中F为电磁铁，A、B为导线线圈）
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】
图中甲是电源；乙是电键；丙是电阻；丁是电感器；故选D.
2．C
【详解】
A．S断开瞬间，由于线圈自感作用，阻碍原电流减小，相当于新的电源，通过Q、P形成回路，所以PQ均过一会熄灭，选项A错误．
CD．通过线圈的电流沿原方向，所以通过Q的电流与原来方向相同，通过P的电流与原来方向相反，从右向左，选项C正确，D错误．
B．S接通瞬间，P立即正常发光，由于线圈自感阻碍电流增大，Q缓慢变亮，选项B错误．
故选C。
3．D
【详解】
AB．在电路甲中，接通S，由于线圈阻碍电流变大，导致A将逐渐变亮。故AB错误；
CD．在电路乙中，接通S时，由于线圈阻碍电流变大，A将变亮，随着线圈阻碍作用减小，A灯逐渐变暗，最后L相当于短路，灯泡熄灭。故C错误D正确；
故选D。
4．D
【详解】
AB．稳定时，灯泡A与线圈L并联，故两者电压相等，通过线圈的电流为，通过小灯泡的电流为，由于稳定后开关S再断开，小灯泡闪亮一下，这是因为线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，这时线圈相当于电源，通过小灯泡的电流突然增大到原来线圈的电流，所以可以判断，结合欧姆定律可知，线圈L的电阻小于灯泡A的电阻，AB错误；
CD．在断开开关瞬间，线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，线圈右端为电源正极，则灯泡中的电流为为，C错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，b灯泡立刻发光，而a灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮，电路稳定时亮度相同；
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，导致两灯泡同时逐渐熄灭；由于电路稳定时亮度相同，所以b不能闪亮一下，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
6．A
【详解】
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;K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮．故A正确；K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮．故B错误；K断开，D2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，所以D1亮一下再慢慢熄灭，故CD错误；故选A．
7．D
【详解】
AB．闭合瞬间，由于线圈L自感电动势的阻碍作用，A1逐渐变亮，而A2立即变亮，AB错误；
CD．由题意可知，稳定时两灯泡中电流相同，故断开瞬间，由于线圈L自感电动势的延迟作用，A1和A2均逐渐熄灭，C错误，D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．闭合开关，A与线圈串联，由于自感现象，线圈电流在逐渐增大，A会逐渐变亮，B与电阻串联，会直接变亮，故A错误；
B．因为线圈L的直流电阻阻值与定值电阻R的阻值相等，稳定时，两个灯泡电流相同，亮度相同，断开开关，两个灯泡均不会闪亮，会逐渐熄灭，故BC错误；
D．断开开关，线圈中电流方向不变大小在逐渐减小，A中电流与线圈中电流相同，方向不变，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
试题分析：当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会一起亮．但由于电感线圈的电阻不计，线圈将L2灯逐渐短路，L2灯变暗直至熄灭；故D正确．
10．C
【详解】
AB．由于和电感线圈串联，线圈要产生自感电动势，要阻碍电流的增加，所以电流只能慢慢增加，故慢慢亮起来；滑动变阻器和 串联，不产生自感现象，立即就亮，AB错误；
CD．线圈与两个电阻和两个灯泡构成闭合回路，回路中电流要减小，线圈中要产生自感电动势，要阻碍电流的减小，所以回路中电流会慢慢减小；但由于的阻值调到最大，开始时通过灯泡B的电流小，故慢慢熄灭，闪亮后才慢慢熄灭，D错误，C正确。
故选C。
11．A
【详解】
闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，方向从上到下，通过电感L的电流为I2，方向与是从上到下，断开S，通过电阻R的电流I1瞬间变为0，同时电感线圈产生同向的感应电动势，R与线圈串联组成回路，则断开开关S，R中的电流方向与电路稳定时方向相反，大小从I2逐渐变小，而电感线圈中的电流也从I2逐渐变小，方向不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
电路稳定时，线圈的电流大于灯泡的电流，电键K打开流过自感线圈L的电流减小，产生与原电流方向相同的自感电流，顺时针流过灯泡A，所以灯泡先闪亮一下，随后亮度逐渐变暗，最后熄灭。
故选C。
13．AD
【详解】
A．由于电感线圈阻碍电流的变化，所以闭合开关S，L1的电流逐渐增大，L1逐渐变亮，A正确．
B．闭合开关S，通过二极管为正向电流，二极管相当于导线，所以L2立即变亮，B错误．
CD．断开开关S后，由于电感线圈阻碍电流的变化，线圈产生与原电流方向相同的电流，且逐渐变小，则通过L3的电流与原方向相反，所以L1、L3均逐渐变暗，因为流经L2的电流反向，二极管加反向电压，二极管相当于断路，所以L2立即熄灭，C错误D正确．
14．BD
【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，所以三灯灯不会闪亮，均过一会儿才熄灭；由于电流的方向与A的原电流的方向相同，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B、D正确，A、C错误；
故选BD．
15．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。
16． 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．
17． 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。
18．
【详解】
如图，开关S断开之前，通过灯R的电流方向为A到B
当开关断开后，R灯中原来的电流消失．通过线圈的电流要减小，穿过线圈的磁通量减小，产生自感电动势，根据楞次定律可知，线圈右端相当于电源的正极，左端相当于电源的负极，则通过灯R的电流方向由B到A
19． b c
【详解】
因ac加反向电压，bd加正向电压，开关闭合后因电感线圈有阻碍作用，则最先发光的是b；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则电感线圈相当电源，与上面的电路组成新的回路，则电流将通过d和a导通，则从开关闭合到断开，一直没发光的是c。
20．见解析；见解析
【详解】
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。
21．由于自感现象产生很大的感应电动势，从而产生电火花。
【详解】
“辫子”脱离电网线的瞬间电流减小，车内的线圈所产生的自感电动势很大，在“辫子”与电网线的空隙的空气被电离，从而产生电火花。
22．（1）电磁感应现象；（2）见解析
【详解】
（1）这种继电器的延时功能是物理学中的电磁感应现象；
（2）不具有延时功能。因为在S1断开时，线圈A产生的磁场立即减为零，此时线圈B的磁通量虽发生了变化，但S2处于断开状态，线圈B中不会产生感应电流，所以线圈B不会产生磁场，装置不会产生延时效果；
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