2.4互感和自感练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2.4互感和自感练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-29 04:32:16 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 2.4 互感和自感
一、单选题
1．关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零
B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大
C．自感电动势与原电流方向相反
D．对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比
2．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．合上开关S接通电路时，先亮后亮，最后一样亮
B．合上开关S接通电路时，和始终一样亮
C．断开开关S切断电路时，立即熄灭，过一会才熄灭
D．断开开关S切断电路时，立即熄灭，过一会才熄灭
3．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，与的电阻值相同
B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C．图乙中，变阻器与的电阻值相同
D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
4．下列关于各物理量的单位，说法正确的是（ ）
A．动摩擦因数μ的单位是N
B．劲度系数k的单位是N·m
C．相对介电常数的单位是Ω-1
D．自感系数L的单位是
5．如图，平行导轨左端接有电阻和线圈，导体棒MN与导轨垂直，其右侧存在垂直于纸面的匀强磁场，MN保持向右做匀速运动，且与导轨接触良好，则MN中电流随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻可以忽略不计，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S后，灯泡A亮度一直保持不变
B．闭合开关S后，灯泡B亮度一直保持不变
C．再断开开关S后，灯泡A逐渐变暗，直到熄灭
D．再断开开关S后，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭
7．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。在时刻开关S置于b端，若振荡电路的周期。下列说法正确的是（ ）
A．时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B．时电感线圈中的自感电动势值最小
C．时间内，电容器极板间电场方向竖直向下且逐渐增大
D．时间内，线圈中的磁场能逐渐增大
8．在自感课堂引入中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉 B．闭合开关瞬间，人体的电流大于线圈的电流
C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为 D．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大
9．如图所示，灯泡A、B完全相同，若线圈L的电阻为，且（为灯泡A的电阻），则（ ）
A．S闭合瞬间，灯A、B同时发光
B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮
C．稳定后再断开S的瞬间，灯A、B均闪亮一下熄灭
D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下熄灭
10．某同学为了验证自感现象，自己找来带铁芯的线圈（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略）、两个相同的小灯泡A和B、开关和电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作。他可能观察到的现象是（ ）
A．闭合瞬间，B比A先亮 B．闭合瞬间，A、B一起亮
C．断开瞬间，A、B逐渐熄灭 D．断开瞬间，A比B先熄灭
11．如图所示电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（ ）
A．S接通时，A2先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同
B．电路稳定后断开S时，A2先熄灭，A1闪亮后熄灭
C．S接通时，A1先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同
D．电路稳定后断开S时，A1闪亮后与A2一起熄灭
12．如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ）
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生稳定不变的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
二、填空题
13．如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学两只空着的手相连，在开关______ 填“闭合”或“断开”时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是______ ．
实验探究：电容器对交流电的阻碍作用容抗可能跟哪些因素有关？
（1）如图所示，把电容器C与小灯泡D串联，再与另一完全相同的小灯泡串联，用交流信号发生器作电源交流信号发生器可以输出不同频率、不同电压的正弦交流信号闭合开关S和，可以观察到小灯泡D和（2）保持发生器输出的电压不变而改变信号的频率，观察灯泡亮度的变化；
（3）保持频率、电压不变的条件下，用不同的电容器与小灯泡D串联，观察电容值不同时小灯泡亮度的变化；
观察结果：
①在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越______ ；填“亮”或“暗”
②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，小灯泡D亮度越______ ；填“亮”或“暗”
③根据以上现象，结论是：______ ；
④在本实验的设计中用了什么实验方法：______ ．
14．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，和是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：K闭合瞬间，______________________________，______________________________。
15．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”）
16．如图所示的电路，L为自感线圈，A是一个灯泡，E是电源，当S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是_____．当S切断瞬间，通过电灯的电流方向是_____．
17．如图所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）变亮。当开关断开时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）熄灭。
三、解答题
18．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
19．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。
20．按照图连接电路．
（1）开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？
（2）利用已学知识解释该现象。
21．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）求内通过长直导线横截面的电荷量Q；
（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；
（3）若规定为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的图像；
（4）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的图像。
22．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？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，但是线圈自感系数不为零。故A错误；
B．线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关。故B错误；
C．根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向相同。故C错误；
D．对于确定的线圈，自感系数L一定，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
AB．合上开关S接通电路时，A2先亮，在电感作用下电流缓慢增加，A1支路电流缓慢增加，则A1后亮，由于电感电阻不计，两灯泡相同，最后一样亮，A正确，B错误；
CD．断开开关S切断电路时，A1和A2构成新回路，电流为原A1支路电流，故两灯均过一会熄灭，CD错误。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
AB．灯突然闪亮，说明断开开关瞬间通过的电流，即自感电流大于原来通过的电流，可知闭合，电路稳定时，通过的电流小于通过的电流，即的电阻小于的电阻，AB错误；
C．闭合，电路稳定时，与的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器与的电阻值相同，C正确；
D．闭合开关，逐渐变亮，而立即变亮，说明中电流与变阻器中电流不相等，D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．动摩擦因数μ没有单位，A错误；
B．根据
劲度系数k的单位是N/m，B错误；
C．相对介电常数，没有单位，C错误；
D．根据
可推导出L的单位还可以写作
D正确。
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
因为导体棒产生的感应电动势恒定，所以线圈中的自感电动势逐渐减小，根据可得，图像的斜率逐渐减小。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
AB．闭合开关S后，灯泡A和灯泡B一齐亮，接着灯泡A逐渐变亮直至亮度不变，灯泡B逐渐变暗直至熄灭，选项A、B均错误；
CD．再断开开关S后，灯泡A立即熄灭，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭，选项C错误，D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
A．当开关S置于b端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，时回路中的电流逆时针方向达到最大值，A错误；
B．时为电容器放电结束时，该时刻电流变化最慢，自感电动势最小，B正确；
C．时间内，电容器充电，电容器下极板带正电，时刻充电结東，电容器带电荷量最大，所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大，C错误；
D．根据周期性可知，在时间内，为电容器充电过程，电场能逐渐增大而线圈中的磁场能逐渐减小，D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．闭合开关瞬间，人两端的电压只是电源两端的电压为1.5V，不足以触电，A错误；
B．因为人体的电阻要远大于线圈的电阻，因此人体的电流小于线圈的电流，B错误；
C．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈原有电流变小，因此产生感应电流与原方向相同，自左向右，断开开关时线圈与人组成新的闭合回路，因此在人的那条线路上电流由，C错误；
D．断开开关瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，所以线圈两端电压会变大，D正确。
故选D。
9．A
【解析】
【详解】
AB．S闭合瞬间，灯A、B同时发光，之后由于线圈存在通电自感，则A灯逐渐变暗，B灯逐渐变亮，故A正确，B错误；
CD．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，但由于线圈存在断电自感，则线圈和电灯A形成回路，且电流为线圈支路原来的电流，因为
所以线圈和灯A的电流满足
所以灯A会变暗然后逐渐熄灭，不会闪亮，故CD错误。
故选A。
10．C
【解析】
【详解】
AB．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，而A灯泡不受影响，所以A比B先亮，故AB错误；
CD．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以A、B灯泡是缓慢熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
AC．S接通时，由于线圈L的自感系数很大，流过A1灯泡的电流大于A2灯泡，因此A1灯泡较亮，稳定后线圈相当于短路，A1灯泡熄灭，A2灯泡仍发光，故AC错误；
BD．电路稳定后断开S时，A2立即熄灭，由于线圈L的自感作用，A1先闪亮后逐渐熄灭，故B正确，D错误。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化．故AB错误；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递。故C正确；
D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的不是恒定电流。故D错误。
故选C。
13． 断开 镇流器的自感现象 亮 亮 电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大； 控制变量法
【解析】
【分析】
电容器内部是真空或电介质，隔断直流．能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性．
【详解】
（1）当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变化，镇流器的自感现象，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉．
（2）①电容器通高频阻低频，在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越亮；②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，容抗越小，小灯泡D亮度越亮；③根据以上现象，结论是：电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大；④在本实验的设计中用了控制变量法．
【点睛】
本题主要考查了电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆．
14． 立刻亮而后熄灭 立刻亮而后更亮
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2] 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立刻亮而后熄灭，D2立刻亮而后更亮。
15． （1）A2立刻亮起来， A1缓慢亮起来 （2）延迟； 向左；
【解析】
【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
【名师点睛】对于自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解．体会线圈有阻碍电流的变化，注意的是灯泡会更亮的原因是电流变大的缘故．
16． a→b b→a
【解析】
【详解】
试题分析：开关S断开之前，通过灯A的电流方向为a到b，当开关断开后，A灯中原来的电流消失，根据楞次定律分析线圈产生的感应电流方向，再确定通过灯A的电流方向．
解：如图，当S闭合瞬间，通过灯R的电流方向为a到b．
当S切断瞬间，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．
故答案为a→b，b→a．
【点评】
本题中开关断开前后灯A中电流方向相反，要根据楞次定律理解分析，并加以记忆．
17． 逐渐 立刻
【解析】
【详解】
[1][2]．当开关闭合时，由于线圈自感，电路中电流慢慢增大，则小灯泡将逐渐变亮，当开关断开时整个电路已断开，则小灯泡将立刻熄灭。
18．（1）；（2）a.，b.；（3）见解析
【解析】
【分析】
【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
19．3 V，5 Ω
【解析】
【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
20．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的．
（2）接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势．根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来．
21．（1）；（2）；（3）见解析；（4）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由电量和电流的关系可知图像下方的面积表示电荷量，因此有
代入数据解得
（2）由磁通量的定义可得
代入数据可得
（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势
由闭合回路欧姆定律可得
代入数据解得
在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示
（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图
22．见解析；见解析
【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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是（ ）
A．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零
B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大
C．自感电动势与原电流方向相反
D．对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比
2．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．合上开关S接通电路时，先亮后亮，最后一样亮
B．合上开关S接通电路时，和始终一样亮
C．断开开关S切断电路时，立即熄灭，过一会才熄灭
D．断开开关S切断电路时，立即熄灭，过一会才熄灭
3．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，与的电阻值相同
B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流
C．图乙中，变阻器与的电阻值相同
D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
4．下列关于各物理量的单位，说法正确的是（ ）
A．动摩擦因数μ的单位是N
B．劲度系数k的单位是N·m
C．相对介电常数的单位是Ω-1
D．自感系数L的单位是
5．如图，平行导轨左端接有电阻和线圈，导体棒MN与导轨垂直，其右侧存在垂直于纸面的匀强磁场，MN保持向右做匀速运动，且与导轨接触良好，则MN中电流随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻可以忽略不计，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S后，灯泡A亮度一直保持不变
B．闭合开关S后，灯泡B亮度一直保持不变
C．再断开开关S后，灯泡A逐渐变暗，直到熄灭
D．再断开开关S后，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭
7．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。在时刻开关S置于b端，若振荡电路的周期。下列说法正确的是（ ）
A．时回路中的电流顺时针方向达到最大值
B．时电感线圈中的自感电动势值最小
C．时间内，电容器极板间电场方向竖直向下且逐渐增大
D．时间内，线圈中的磁场能逐渐增大
8．在自感课堂引入中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉 B．闭合开关瞬间，人体的电流大于线圈的电流
C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为 D．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大
9．如图所示，灯泡A、B完全相同，若线圈L的电阻为，且（为灯泡A的电阻），则（ ）
A．S闭合瞬间，灯A、B同时发光
B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮
C．稳定后再断开S的瞬间，灯A、B均闪亮一下熄灭
D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下熄灭
10．某同学为了验证自感现象，自己找来带铁芯的线圈（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略）、两个相同的小灯泡A和B、开关和电池组，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作。他可能观察到的现象是（ ）
A．闭合瞬间，B比A先亮 B．闭合瞬间，A、B一起亮
C．断开瞬间，A、B逐渐熄灭 D．断开瞬间，A比B先熄灭
11．如图所示电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（ ）
A．S接通时，A2先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同
B．电路稳定后断开S时，A2先熄灭，A1闪亮后熄灭
C．S接通时，A1先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同
D．电路稳定后断开S时，A1闪亮后与A2一起熄灭
12．如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（ ）
A．送电线圈中产生均匀变化的磁场
B．送电线圈中产生稳定不变的磁场
C．无线充电的原理是互感现象
D．手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流
二、填空题
13．如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学两只空着的手相连，在开关______ 填“闭合”或“断开”时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是______ ．
实验探究：电容器对交流电的阻碍作用容抗可能跟哪些因素有关？
（1）如图所示，把电容器C与小灯泡D串联，再与另一完全相同的小灯泡串联，用交流信号发生器作电源交流信号发生器可以输出不同频率、不同电压的正弦交流信号闭合开关S和，可以观察到小灯泡D和（2）保持发生器输出的电压不变而改变信号的频率，观察灯泡亮度的变化；
（3）保持频率、电压不变的条件下，用不同的电容器与小灯泡D串联，观察电容值不同时小灯泡亮度的变化；
观察结果：
①在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越______ ；填“亮”或“暗”
②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，小灯泡D亮度越______ ；填“亮”或“暗”
③根据以上现象，结论是：______ ；
④在本实验的设计中用了什么实验方法：______ ．
14．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，和是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，再将电键K断开，则观察到的现象是：K闭合瞬间，______________________________，______________________________。
15．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”）
16．如图所示的电路，L为自感线圈，A是一个灯泡，E是电源，当S闭合瞬间，通过电灯的电流方向是_____．当S切断瞬间，通过电灯的电流方向是_____．
17．如图所示的电路，当开关闭合时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）变亮。当开关断开时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）熄灭。
三、解答题
18．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
19．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。
20．按照图连接电路．
（1）开关S接通时，灯泡1和2的发光情况有什么不同？
（2）利用已学知识解释该现象。
21．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。
（1）求内通过长直导线横截面的电荷量Q；
（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；
（3）若规定为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的图像；
（4）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的图像。
22．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？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，但是线圈自感系数不为零。故A错误；
B．线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关。故B错误；
C．根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向相同。故C错误；
D．对于确定的线圈，自感系数L一定，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
AB．合上开关S接通电路时，A2先亮，在电感作用下电流缓慢增加，A1支路电流缓慢增加，则A1后亮，由于电感电阻不计，两灯泡相同，最后一样亮，A正确，B错误；
CD．断开开关S切断电路时，A1和A2构成新回路，电流为原A1支路电流，故两灯均过一会熄灭，CD错误。
故选A。
3．C
【解析】
【详解】
AB．灯突然闪亮，说明断开开关瞬间通过的电流，即自感电流大于原来通过的电流，可知闭合，电路稳定时，通过的电流小于通过的电流，即的电阻小于的电阻，AB错误；
C．闭合，电路稳定时，与的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器与的电阻值相同，C正确；
D．闭合开关，逐渐变亮，而立即变亮，说明中电流与变阻器中电流不相等，D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．动摩擦因数μ没有单位，A错误；
B．根据
劲度系数k的单位是N/m，B错误；
C．相对介电常数，没有单位，C错误；
D．根据
可推导出L的单位还可以写作
D正确。
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
因为导体棒产生的感应电动势恒定，所以线圈中的自感电动势逐渐减小，根据可得，图像的斜率逐渐减小。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
AB．闭合开关S后，灯泡A和灯泡B一齐亮，接着灯泡A逐渐变亮直至亮度不变，灯泡B逐渐变暗直至熄灭，选项A、B均错误；
CD．再断开开关S后，灯泡A立即熄灭，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭，选项C错误，D正确。
故选D。
7．B
【解析】
【详解】
A．当开关S置于b端时，电容器开始放电，电容器上极板带正电，时回路中的电流逆时针方向达到最大值，A错误；
B．时为电容器放电结束时，该时刻电流变化最慢，自感电动势最小，B正确；
C．时间内，电容器充电，电容器下极板带正电，时刻充电结東，电容器带电荷量最大，所以在这段时间内电容器极板间电场方向竖直向上且逐渐增大，C错误；
D．根据周期性可知，在时间内，为电容器充电过程，电场能逐渐增大而线圈中的磁场能逐渐减小，D错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
A．闭合开关瞬间，人两端的电压只是电源两端的电压为1.5V，不足以触电，A错误；
B．因为人体的电阻要远大于线圈的电阻，因此人体的电流小于线圈的电流，B错误；
C．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈原有电流变小，因此产生感应电流与原方向相同，自左向右，断开开关时线圈与人组成新的闭合回路，因此在人的那条线路上电流由，C错误；
D．断开开关瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，所以线圈两端电压会变大，D正确。
故选D。
9．A
【解析】
【详解】
AB．S闭合瞬间，灯A、B同时发光，之后由于线圈存在通电自感，则A灯逐渐变暗，B灯逐渐变亮，故A正确，B错误；
CD．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，但由于线圈存在断电自感，则线圈和电灯A形成回路，且电流为线圈支路原来的电流，因为
所以线圈和灯A的电流满足
所以灯A会变暗然后逐渐熄灭，不会闪亮，故CD错误。
故选A。
10．C
【解析】
【详解】
AB．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，而A灯泡不受影响，所以A比B先亮，故AB错误；
CD．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以A、B灯泡是缓慢熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
AC．S接通时，由于线圈L的自感系数很大，流过A1灯泡的电流大于A2灯泡，因此A1灯泡较亮，稳定后线圈相当于短路，A1灯泡熄灭，A2灯泡仍发光，故AC错误；
BD．电路稳定后断开S时，A2立即熄灭，由于线圈L的自感作用，A1先闪亮后逐渐熄灭，故B正确，D错误。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化．故AB错误；
C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递。故C正确；
D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的不是恒定电流。故D错误。
故选C。
13． 断开 镇流器的自感现象 亮 亮 电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大； 控制变量法
【解析】
【分析】
电容器内部是真空或电介质，隔断直流．能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性．
【详解】
（1）当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变化，镇流器的自感现象，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉．
（2）①电容器通高频阻低频，在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越亮；②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，容抗越小，小灯泡D亮度越亮；③根据以上现象，结论是：电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大；④在本实验的设计中用了控制变量法．
【点睛】
本题主要考查了电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆．
14． 立刻亮而后熄灭 立刻亮而后更亮
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2] 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立刻亮而后熄灭，D2立刻亮而后更亮。
15． （1）A2立刻亮起来， A1缓慢亮起来 （2）延迟； 向左；
【解析】
【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
【名师点睛】对于自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解．体会线圈有阻碍电流的变化，注意的是灯泡会更亮的原因是电流变大的缘故．
16． a→b b→a
【解析】
【详解】
试题分析：开关S断开之前，通过灯A的电流方向为a到b，当开关断开后，A灯中原来的电流消失，根据楞次定律分析线圈产生的感应电流方向，再确定通过灯A的电流方向．
解：如图，当S闭合瞬间，通过灯R的电流方向为a到b．
当S切断瞬间，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．
故答案为a→b，b→a．
【点评】
本题中开关断开前后灯A中电流方向相反，要根据楞次定律理解分析，并加以记忆．
17． 逐渐 立刻
【解析】
【详解】
[1][2]．当开关闭合时，由于线圈自感，电路中电流慢慢增大，则小灯泡将逐渐变亮，当开关断开时整个电路已断开，则小灯泡将立刻熄灭。
18．（1）；（2）a.，b.；（3）见解析
【解析】
【分析】
【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
19．3 V，5 Ω
【解析】
【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
20．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）灯泡2立即发光，而灯泡1是逐渐亮起来的．
（2）接通电源的瞬间，电流增加，线圈L中产生感应电动势．根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡1慢慢地亮起来．
21．（1）；（2）；（3）见解析；（4）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由电量和电流的关系可知图像下方的面积表示电荷量，因此有
代入数据解得
（2）由磁通量的定义可得
代入数据可得
（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势
由闭合回路欧姆定律可得
代入数据解得
在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示
（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图
22．见解析；见解析
【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。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页