2.4互感和自感 同步练习（Word版含答案）

2.4、互感和自感
一、选择题（共16题）
1．线圈的自感系数大小的下列说法中，正确的是（ ）
A．通过线圈的电流越大，自感系数也越大
B．线圈中的电流变化越快，自感系数也越大
C．插有铁芯时线圈的自感系数会变大
D．线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关
2．如图所示的电路中,AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成,流过的电流为I1,CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，流过的电流为I2,已知AB支路稳定时电阻较小,CD支路电阻较大,若只考虑电流大小,则( )
A．接通S的瞬间IlI2 B．接通S的瞬间I1C．接通S的瞬间I1=I2,断开S后IlI2,断开S后I1=I2
3．如图所示电路中，线圈L与灯泡A并联，当合上开关S后灯A正常发光．已知线圈L的直流电阻大于灯泡A的电阻．则下列现象可能发生的是
A．当断开S时，灯泡A立即熄灭
B．当断开S时，灯泡A逐渐熄灭
C．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A逐渐熄灭
D．若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡A突然闪亮一下，然后逐渐熄灭
4．如图所示电路中，L为自感系数较大的线圈．在滑动变阻器的滑片P由A端向B端迅速滑动的过程中，当P经过C点的瞬时，电路中的电流为I1；在滑片P由B端向A端迅速滑动的过程中，当P经过C点的瞬时，电路中的电流为I2；若将P一直置于C点，电路中的电流为I0，则 (　　)
A．I1=I2=I0
B．I1＜I0＜I2
C．I1=I2＞I0
D．I1＞I0＞I2
5．[甘肃天水一中2018月考]如图所示，是两个完全相同的灯泡，是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计.当开关S闭合时，下列说法正确的是（ ）
A．和一起亮，然后熄灭
B．和一起亮，然后逐渐熄灭
C．比先亮，然后熄灭
D．比先亮，然后逐渐变亮
6．如图所示的电路中，L1、L2和L3是三只完全相同的灯泡，两只电阻的阻值都为R，线圈L的自感系数很大，它的直流电阻也等于R，则下列说法中正确的是（　　）
A．闭合S后，灯L2先亮，灯L1和L3后亮，最后三灯泡一样亮
B．闭合S后，通过灯L1的电流方向向右，通过灯L2的电流方向向左，灯L3中无电流
C．断开S后，灯L2和灯L1立即熄灭，灯L3逐渐变亮后熄灭
D．S断开前、后，通过L1的电流始终向右
7．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．图1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合开关S1，灯A1逐渐变亮
C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，断开S2瞬间，灯A3突然闪亮
8．如图所示，L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡，A灯泡串接一个理想二极管D，则下列说法错误的是（　　）
A．开关S闭合瞬间，A灯不亮
B．开关S闭合瞬间，B灯泡立即亮
C．开关S断开瞬间，A灯泡闪亮一下后熄灭
D．开关S断开瞬间，a点电势低于b点电势
9．在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，为自感系数较大而直流电阻可以忽略的线圈，为固定电阻，为电源，为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，先亮，后亮；稳定后、一样亮
B．合上开关，先亮，后亮；稳定后、一样亮
C．断开开关，立即熄灭、闪亮后再渐渐熄灭
D．断开开关，闪亮后再与一起渐渐熄灭
10．如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为；在开关断开、闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样．现闭合开关待电路稳定后，突然断开开关的瞬间，下列现象正确的是
A．立即熄灭 B．先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭
C．有短暂电流流过，方向向右 D．有短暂电流流过，方向向左
11．为测量线圈L的直流电阻R0，某研究小组设计了如图所示电路。已知线圈的自感系数较大，两电表可视为理想电表，其示数分别记为U、I，实验开始前，S1处于断开状态，S2处于闭合状态。关于实验过程，下列说法不正确的是（　　）
A．闭合S1，电流表示数逐渐增大至稳定值
B．闭合S1，电压表示数逐渐减小至稳定值
C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值
D．实验结束后，应先断开S1
12．如图，小明做自感现象实验时，连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、电阻可不计的线圈，、是规格相同的灯泡，D是理想二极管。则（　　）
A．闭合开关S，立即变亮，然后亮度不变
B．闭合开关S，、都逐渐变亮，最后亮度相同
C．断开开关S，逐渐变暗至熄灭，变亮后再与同时熄灭
D．断开开关S，逐渐变暗至熄灭，一直不亮
13．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，a灯逐渐变亮
B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下后逐渐熄灭
14．如图甲是一个电解电容器，电容器外壳上标有“4.7μF 50V”字样；图乙是一个标准自感线圈，外壳上标有“1H”字样，下列有关该电容器和自感线圈的说法正确的是
A．电容器的电容为
B．自感线圈的自感系数为1H
C．电容器在20V的工作电压下，其带电量为
D．自感线圈的自感电动势大小与流过线圈的电流大小有关
15．如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是自感系数较大且直流电阻可忽略不计的线圈，那么 （ ）
A．闭合S，A、B同时亮，然后A变暗后熄灭
B．闭合S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B亮度相同
C．断开S，A和B均闪亮一下后熄灭
D．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭
16．如图所示，电灯A和B与固定电阻的阻值均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法正确的是（　　）
A．B立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a
二、填空题
17．如图所示电路中，P、Q两灯相同，带铁芯的线圈L与Q灯串联，S接通瞬间，P ______ 变亮，Q ______ 变亮填“立即”或者“逐渐”
18．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）”。
19．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
20．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
21．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？
22．如下图A所示，电阻R1、电阻R2和长直导线与波动高压电源相连。在长导线的中间有一线圈，其中心与长直导线的距离r=0.1m，线圈的横截直径为0.02m，如图B所示。线圈的两端连接一个电阻R3=90Ω与电容器C，线圈电阻为10Ω，匝数N=。接通高压电源后，在长直导线回路中产生电流I，大小如图C所示，线圈一开始产生感应电流方向从A到B。同时，资料表明线圈各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）若在时，电容器的所带电荷量恰好为流过电阻R3的电荷量，且此时电容器恰好饱和，求电容器的电容量；
（2）求流过电阻R3的电荷量；
（3）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的电流与时间t图像。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
ABD、线圈的自感系数大小由线圈自身决定，与线圈的长度、匝数以及是否有铁芯等都有关，与电流大小，电流变化的快慢均无关，故ABD错误．
C、同一线圈，插有铁芯时线圈的自感系数会变大，故C正确．
2．B
【详解】
如图所示，当接通瞬间，通过线圈L的电流要增加，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流增加，从而使得电流慢慢增加．故 I1＜I2；当断开瞬间，通过线圈L的电流要减小，则线圈的产生感应电动势去阻碍电流减小，从而使得电流慢慢减小．但两电流表是串联，故电流相等，I1=I2，故B正确，ACD错误．故选B．
3．B
【详解】
试题分析：当断开S时，由于通过线圈L的电流减小，产生自感电流，线圈相当于电源和灯泡组成一个闭合回路，由于L的电流逐渐减小，所以灯泡A逐渐熄灭，A错误，B正确；若把线圈L换成电阻，则当断开S后，由于L中没有自感电流，所以灯泡A立即熄灭，C、D错误．
4．B
【详解】
滑片在A点时，滑动变阻器接入电阻最大，电路中电流最小，则当滑片下移时，电流将变大，而此时线圈将阻碍电流的增大；故电流较小；而当滑片从B向A移动时，由于开始时电流较大，向上运动时，线圈中电流将减小，故线圈将阻碍电流的减小；故此时I2将保持在B点时的电流；而滑片固定在C点时，电流小于在B点时的电流；故有：I1＜I0＜I2，故选B．
5．D
【详解】
当开关S闭合时，线圈产生较大的自感电动势阻碍电流的增加，使灯中电流逐渐变大，而灯中电流立即变大，因此灯先亮，然后灯逐渐变亮，故ABC错误，D正确.
6．D
【详解】
AB．闭合S后，灯L2支路立即导通有向右的电流，则灯L2先亮，灯L3支路因二极管加反向电压则不能导通，即L3不亮，L1支路由于有线圈L产生的感应电动势阻碍电流的增加，则L3逐渐亮起来，电流方向向右，最后因L的直流电阻与电阻R相同，则L1亮度与L2灯泡一样亮；选项AB错误；
CD．断开S后，原来通过L2的电流立即消失，则立即熄灭；而通过线圈L的电流由于自感电动势阻碍电流的减小，则在L1→L3→R→二极管→L中形成新的回路，使得L1逐渐熄灭，L3亮一下后逐渐熄灭，S断开前、后，通过L1的电流始终向右，选项C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．图1中，断开S1的瞬间，A1灯闪亮，是因为电路稳定时，A1的电流小于L1的电流，根据并联电路电压相等，可知L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图1中，闭合开关S1，由于线圈L1产生自感，故刚开始灯A1变亮，当稳定后线圈L1不再自感且L1的电阻小于A1的电阻，故灯A1又会变暗，故B错误；
C．图2中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．图2中，稳定时通过A2和A3的电流相同，断开S2瞬间，电感线圈L2、灯A2、灯A3和R构成回路，电流从同一值开始缓慢减小至为零，故灯A3和灯A2均缓慢熄灭，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
AB．开关S闭合瞬间，电感线圈相当于断路，二极管不导通，则此时A、B灯都不亮，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；
CD．稳定后，电感线圈相当于导线，所以B灯亮，A灯不亮，开关S断开瞬间，电感线圈中电流减小，则产生自感电动势，由楞次定律可知，b端相当于电源正极，此时二极管正向导通，电感线圈与二极管，A灯组成回路，则A灯闪亮一下后熄灭，且a点电势低于b点电势，故CD正确，不符合题意。
故选B。
9．D
【详解】
AB．合上开关时，线圈由于自感作用会产生一个阻碍电流变大的自感电流，所以灯泡逐渐变亮，灯泡则立刻变亮；稳定后，由于线圈电阻可忽略，为固定电阻，所以灯泡比灯泡亮，故AB错误；
CD．断开开关时，线圈会产生一个阻碍电流变小的自感电流，同时灯泡、所在的两个支路构成了一个闭合的回路，线圈相当于电源，所以灯泡闪亮后再与一起渐渐熄灭，故C错误、D正确。
故选D。
10．D
【详解】
ABC.由题意知线圈电阻也为R，K1、K2都闭合时，A1和A2电流相同．断开后线圈L和灯泡A1、开关K2组成回路，由于线圈L的自感作用，回路中电流开始从原来亮度逐渐减小，故灯泡A1逐渐熄灭，灯泡A2立即熄灭．开始电路稳定时两灯亮度相同说明L电阻与R相同，但无法判断L电阻与灯泡电阻大小，因此无法判断A1灯是否更亮．选项ABC错误；
D.线圈L中电流方向向右，故灯泡A1的电流方向为向左，选项D正确．
11．D
【详解】
A．闭合S1，所以电流通过L流向电流表，由于线圈的自感电动势，导致电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，A选项不合题意，故A错误；
B．闭合S1，电压表示数相当于线圈两端的电压为
电路中电流慢慢增大，直到一稳定值，电压表示数逐渐减小至稳定值，B选项不合题意，故B错误；
C．待两电表示数稳定后，方可读取U、I的值，此时
C选项不合题意，故C错误；
D．若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，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S2。D选项符合题意，故D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A B. 闭合开关S，由于二极管有单向导电性，中无电流，始终不亮；线圈L产生自感现象，L1逐渐变亮，故AB错误；
C D. 断开开关S的瞬间，线圈L产生自感现象，相当于电源，灯泡和串联，二极管正向通电，所以逐渐变暗至熄灭，变亮后再与同时熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
13．A
【详解】
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，由于线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，使得a灯逐渐亮，选项A正确；
B．开关S闭合，电路稳定后，三灯都亮，选项B错误；
C D．开关S断开时，c灯立即熄灭，由于在L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则电流将在L与a、b灯之间形成新的回路，使得a、b灯逐渐熄灭，由于线圈直流电阻可忽略不计，电路稳定时a、b灯的电流相等，所以开关S断开时b灯不会闪亮一下，选项CD错误。
故选A。
14．BC
【详解】
A．因为，故A错误；
B．外壳上标有“1H”字样则表明自感线圈的自感系数为1H，故B正确；
C．根据公式
可得电容器在20V的工作电压下，其带电量为
故C正确；
D．在自感系数一定的条件下，根据法拉第电磁感应定律，则有：通过导体的电流的变化率越大，产生的自感电动势越大，与电流大小及电流变化的大小无关，故D错误。
故选BC。
15．AD
【详解】
AB．闭合S，线圈L的电流在变大，产生的感应电动势阻碍电流变大，AB两灯串联同时发光，当稳定后，灯泡A被短路，导致A渐渐变暗，而B渐渐变亮，故A正确，B错误；
CD．断开S，线圈L阻碍电流减小，跟灯泡A构成通路，所以B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。
故选AD。
16．AD
【详解】
AC．待电路稳定后将S1断开，线圈无法对B供电，B立即熄灭，A正确，C错误；
B．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，说明线圈的直流电阻也为R，再闭合S2，稳定时流过A与L的电流相同，故将S1断开时，A只会逐渐熄灭，不会闪亮，B错误；
D．将S1断开瞬间，线圈L中电流方向保持不变，与A形成闭合回路，流经A的电流方向为b→a，D正确。
故选AD。
17． 立即 逐渐
【详解】
由于线圈对电流的变化由阻碍作用，所以在S接通瞬间，线圈中电流缓慢增加，故Q逐渐亮起来，而P会立即变亮．
18． 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。
19．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．
20．300V
【详解】
由线圈自感电动势的大小公式
得
解方程组得
21．(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
22．（1）F；（2）；（3）
【详解】
（1）由感应电动势
又因为
I
故
所以
F
（2）由题意知在t=0.002s到t=0.005s过程中无电流，故由（1）知
故
（3）由（1）可得
根据自感线圈的性质，可做出图像如下图所示
答案第1页，共2页