2.4 互感和自感 （word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 2.4 互感和自感
一、单选题
1．某学生做自感现象实验时，连接电路如图所示，则（　　）
A．闭合开关S，L1灯泡立刻变亮，且亮度不变
B．闭合开关S，L2灯泡逐渐变亮，然后亮度不变
C．电路稳定后断开开关S，L1灯泡先闪亮一下后再熄灭
D．电路稳定后断开开关S，L2灯泡先变亮后再逐渐熄灭
2．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
3．关于线圈中自感电动势的大小，下列说法中正确的是（　　）
A．电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大
B．电感一定时，电流变化越快，自感电动势越大
C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零
D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
4．如图所示，开关S处于闭合状态，小灯泡A和B均正常发光，小灯泡A的电阻大于线圈L的电阻，现断开开关S，以下说法正确的是(　　)
A．小灯泡A越来越暗，直到熄灭
B．小灯泡B越来越暗，直到熄灭
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
5．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
6．以下物理量其名称与国际单位制中单位符号不一致的是（ ）
A．电流、 B．自感系数、 C．磁通量、 D．磁感应强度、
7．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
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．在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）
A．合上开关，先亮，后亮
B．合上开关，先亮，后亮
C．断开开关，先熄灭，后熄灭
D．断开开关，先熄灭，后熄灭
10．如图所示电路，开关S闭合稳定后，流过线圈L的电流为，流过灯泡的电流为。现将S突然断开，S断开前后，下列图中能正确表示流过灯泡的电流i随时间t变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
11．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表读数I1、I2分别是（　　）
A．I1I2 B．I1C．I112．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为直流电阻不计且自感系数较大的自感线圈，E为电源且内阻不可忽略，S为开关。下列说法正确的是（　　）
A．合上开关S，在电路稳定之前，a产生的热量大于b产生的热量
B．合上开关S，a先亮且亮度不变、b后亮直至与a一样亮
C．将原来闭合的开关S断开，因自感系数较大，所以a、b均会在闪亮后熄灭
D．开关S闭合、断开，线圈自感电动势方向相同
13．如图所示，电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的直流电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，则下列说法正确的是（　　）
A．当开关S闭合时，B比A先亮，然后A熄灭
B．当开关S闭合时，B比A先亮，然后B熄灭
C．当电路稳定后开关S断开时，B立刻熄灭，A闪一下后再逐渐熄灭
D．当电路稳定后开关S断开时，B逐渐熄灭，A闪一下后再逐渐熄灭
14．如图所示，电路中的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。当开关S断开与闭合时，A、B灯泡发光情况是（　　）
A．S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮
B．S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮
C．S闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮
D．S闭合足够长时间后再断开，A、B灯逐渐熄灭
15．如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，、是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，灯丝不会断，则、的亮度变化情况是（　　）
A．S闭合，亮度不变，亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；
B．S闭合，、同时亮，而后逐渐熄灭，亮度逐渐变亮；
C．S断开，、均亮一下才熄灭
D．S断开，、均立即熄灭
二、填空题
16．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，则当开关S闭合瞬间，A、B两灯_________ (填“同时”或“不同时”)亮，当开关S断开瞬间，a点电势比b点电势______________（填“高”或“低”）。
17．某实验小组利用如图所示的电路，研究“通电自感和断电自感”现象。已知L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同。在开关S接通时，观察到的现象为_______，开关S断开时，观察到的现象为_______。
A．灯泡L1比灯泡L2先达到最亮
B．灯泡L2比灯泡L1先达到最亮
C．灯泡L1比灯泡L2先暗
D．灯泡L2比灯泡L1先暗
18．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
19．如图所示，线圈L的自感系数很大，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．
（1）开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？
（2）在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象发生的原因是什么？
20．某同学设计了如图所示的实验电路来测定自感系数很大的线圈L的电阻。
（1）请根据实验电路，说明该实验测定线圈L电阻的原理；
（2）测量完毕后，该同学想先断开开关，此时，他的同学赶紧制止，并告诉他，若其断开开关将会烧坏电压表．这种说法正确吗？如何正确拆解这个电路？
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．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
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，L1灯逐渐亮，电路中的电流稳定后亮度不变，故A错误；
B．闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L2，L2始终不亮，故B错误。
CD．在电路稳定后，断开开关S的瞬间，L由于产生自感电动势，相当于电源，产生与原电流方向相同的自感电流，电流通过二极管，灯泡L1、L2串联，所以L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭。故C错误，D正确。
故选D。
2．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。
3．B
【解析】
【详解】
AB．电感一定时，电流变化越快，越大，由E=L知，自感电动势越大，故A错误，B正确；
C．线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C错误；
D．当通过线圈的电流最大时，若电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题知，线圈L的电阻小于小灯泡A的电阻，故在S断开前，流过L的电流大于小灯泡A的电流。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，且断开前流过L的电流大于小灯泡A的电流，故A亮一下再慢慢熄灭。
故选D。
5．C
【解析】
【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。
6．B
【解析】
【详解】
A．电流的国际单位是安培，符号为A，A正确，不符合题意；
B．自感系数的国际单位是亨利，符号为H，B错误，符合题意；
C．磁通量的国际单位是韦伯，符号为Wb，C正确，不符合题意；
D．磁感应强度的国际单位是特斯拉，符号为T，D正确，不符合题意。
故选B。
7．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。
8．D
【解析】
【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．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由于A1 、 A2 为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A1灯泡渐渐变亮，故A错误，B正确；
CD．当断开开关时，线圈中产生自感电动势，由A1 、 A2及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，故CD错误。
故选B。
【点睛】
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是0.4A，流过灯泡的电流是0.2A，当S断开后，灯泡原来的电流立即消失，线圈中电流要开始减小，将产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以通过灯泡的电流不会立即消失，会从0.4A开始逐渐减小，根据楞次定律知，灯泡中电流方向与原来的电流方向相反；
故选A。
11．B
【解析】
【详解】
接通开关S时，由于L中的自感电动势阻碍电流的增大，所以I1故选B。
12．A
【解析】
【详解】
A．合上开关S，在电路稳定之前，由于L为自感系数较大的自感线圈，灯泡b所在支路的电流较小，故a产生的热量大于b产生的热量，故A正确；
B．由于L为直流电阻不计且自感系数较大的自感线圈，合上开关S，b后亮直至与a一样亮，a先亮随后变暗，最后ab一样亮，故B错误；
C．将原来闭合的开关S断开，因原来通过两灯的电流一样，所以a、b均不会在闪亮后熄灭，故C错误；
D．开关S闭合、断开，线圈自感电动势阻碍电路中电流的变化，因此方向相反，故D错误。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
AB．当开关S闭合时，L产生较大的自感电动势阻碍其电流增大，此时L可视为断路，所以A和B同时亮，当电路稳定后，L相当于导线，所以A被短路，即熄灭，故AB错误；
CD．当电路稳定后开关S断开时，通过B的电流立刻变为零，B立刻熄灭。L产生较大的自感电动势阻碍其电流减小，而L又与A在同一回路中，所以A会突然闪亮一下，随着自感电动势逐渐减小至零，A逐渐熄灭，故C正确，D错误。
故选C。
14．A
【解析】
【详解】
AB．S刚闭合后，灯泡A与电感并联，由于电感阻碍电流的增大，所以A灯亮一下，但电感的直流电阻为零，故A灯然后逐渐熄灭，B灯与电容器并联，由于电容器充电，所以B灯逐渐变亮，故A正确，B错误；
C．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C错误；
D．S闭合足够长时间后再断开，B灯与电容器构成回路，电容器放电，所以B灯是逐渐熄灭，A灯与L线圈构成回路，L线圈产生自感电动势，而A灯原来是熄灭的，所以A灯先闪亮一下然后再逐渐熄灭，故D错误。
故选A。
15．B
【解析】
【详解】
AB．S闭合，L产生很大的自感电动势阻碍其电流增大，此时L可视为断路，所以、同时亮，而L产生的自感电动势会随着电路的逐渐稳定而逐渐减小，从而通过L1的电流逐渐减小，通过L2的电流逐渐增大，L2亮度逐渐变亮，当电路完全稳定后，L相当于导线，此时L1被短路，即熄灭，故A错误，B正确；
CD．S断开，通过L2的电流瞬间变为零，即L2立即熄灭。L产生很大的自感电动势阻碍其电流减小，而L1与L在同一回路中，所以L1会亮一下，之后随着自感电动势减小至零，L1逐渐熄灭，故CD错误。
故选B。
16． 同时 高
【解析】
【详解】
[1]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
[2]稳定后当电键s断开后，A中不会再有电流通过，故A马上熄灭，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，由楞次定律可知，其相当于左端为正极的电源，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，故a点电势比b点电势高
17． A D
【解析】
【详解】
[1]电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡L1的电流较大，故灯泡L1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，因L阻值与R相同，则两个灯泡一样亮，故选A；
[2]电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡L1构成闭合回路放电，故断开时灯泡L2比灯泡L1先暗，故选D；
18． 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。
19．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）S闭合时，流过灯泡A中的电流方向向左，S断开瞬间，流过灯泡A中的电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反．
（2）在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是：灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的直流电阻小于与之并联的灯泡电阻．而当线圈直流电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭．
20．（1）根据实验电路，电压表测量线圈两端的电压U，电流表测量通过线圈的电流I，则根据可求解线圈的电阻；
（2）若先断开开关S2，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S1，再断开开关S2。
【解析】
【详解】
（1）根据实验电路，电压表测量线圈两端的电压U，电流表测量通过线圈的电流I，则根据
可求解线圈的电阻；
（2）若先断开开关S2，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S1，再断开开关S2。
21．(1)2.0 Ω (2)电灯中的电流方向自右向左 (3)3.0 V
【解析】
【分析】
本题考查电磁感应中的自感现象，需运用欧姆定律、自感现象中线圈电流的变化规律等知识．
【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．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
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