2.4互感和自感 同步练习（Word版含解析）

人教版（2019）选择性必修二 2.4 互感和自感
一、单选题
1．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
2．如图1、2为演示自感现象的电路图，灯泡A1和A2规格相同，L1和L2为线圈。实验时，闭合开关S1，灯A1逐渐变亮，最终A1与A2的亮度相同；断开开关S2瞬间，灯A3突然闪亮、随后逐渐变暗。下列说法错误的是（　　）
A．图1中，变阻器R与L1的阻值相同
B．图1中，断开S1瞬间，灯A2将突然闪亮，随后A1和A2逐渐变暗
C．图2中，灯A3的阻值大于L2的阻值
D．图2中，闭合S2待电路稳定后，灯A3中电流小于L2中电流
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度不一定为零
B．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，数值上等于把单位电荷量的负电荷从电源正极移动到电源负极非静电力做的功
C．运动电荷在磁场中某处不受洛伦兹力作用则该处的磁感应强度一定为零
D．自感系数与线圈的匝数、是否有铁芯和电流的变化率有关
5．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．I16．如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻与灯泡的电阻R满足，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到（　　）
A．灯泡立即熄灭
B．灯泡逐渐熄灭
C．灯泡有闪亮现象
D．只有在时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象
7．某同学想对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器。先闭合开关K得到如图乙所示的图像，等电路稳定后，断开开关（断开开关的实验数据未画出）。下列关于该实验的说法正确的是（　　）
A．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
B．乙图中的曲线表示电流传感器A2测得的数据
C．断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D．时刻小灯泡与线圈的电阻相等
8．物理课上，卢老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，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．下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→b
D．断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a
9．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
10．如图所示，是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，、、是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合时，灯立即亮，、灯逐渐变亮
B．开关闭合，电路稳定后，、灯亮，灯不亮
C．开关断开时，灯立即熄灭，、灯逐渐熄灭
D．开关断开时，灯立即熄灭，、灯逐渐熄灭
11．延时继电器主要用于自动控制线路中，并且它可以根据需要自由调节延时的时间。如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端与阻值很小的电阻R构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是这样得名的。不考虑涡流的影响。下列说法正确的是（　　）
A．保持开关S闭合，电阻R中的电流从上往下
B．断开开关S瞬间，A中不会产生感应电动势
C．断开开关S后，延时原因是由于B的电磁感应现象
D．若线圈B不闭合，仍有延时效果
12．在如图所示的电路中，开关闭合且稳定后流过自感线圈的电流是，流过灯泡的电流是，现将开关突然断开，能正确反映流过灯泡的电流在开关断开前后随时间变化关系的图像是（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
13．图为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的．现将电键K断开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从___ 端到____端，这个实验是用来演示______现象的．
14．自感系数与线圈的______、______、______，以及是否有______等因素有关．
15．为了演示接通电源的瞬间和断开电源的瞬间的电磁感应现象，设计了如图所示的电路图，A、B两灯规格相同，L的直流电阻和R相等，开关接通的瞬间，A灯的亮度_______（填“大于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；通电一段时间后，A灯的亮度_____________（填“大于”“等于”或“小于”）B灯的亮度；断电的瞬间，B灯_______（填“立即”或“逐渐”）熄灭。
16．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”）。
17．一个线圈接通电路时,通过它的电流变化率为10A/s,产生的自感电动势为3.0V,切断电路时,电流的变化率为50A/s,产生的自感电动势为______V,这个线圈的自感系数为______.
三、解答题
18．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。
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．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=6.0Ω，定值电阻R=2.0Ω，AB间电压U=6.0V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1=1.0×10-3s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。求：
（1）线圈L的直流电阻RL，断开开关后通过电灯的电流方向；
（2）在t2=1.6×10-3s时刻线圈L中的感应电动势E的大小。
21．如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S，观察两只灯泡在电路接通瞬间的发光情况有什么不同？根据楞次定律分析该现象产生的原因．
22．电子设备中常要用一种没有电感的精密电阻，它是用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈，如图所示。为什么这种结构的电阻会没有电感呢？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【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。
2．B
【详解】
A．图1中，最终A1与A2的亮度相同，两个支路电流相同，又由于两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L1的电阻值相同，故A正确；
B．图1中，断开S1瞬间，电感线圈由于自感现象，L1对电流有阻碍作用，此时自感线圈相当于一个新电源，两灯泡会逐渐熄灭，而稳定时两并联支路的电流相等，则灯A2将不会闪亮，故B错误；
CD．图2中，断开S2的瞬间，A3灯突然闪亮，是因为电路稳定时，L2的电流大于A3的电流，可知L2的电阻小于A3的电阻，故CD正确。
此题选择错误选项，故选B。
3．A
【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。
4．B
【详解】
A．由电场力可知，电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度一定为零，故A错误；
B．电动势的定义式，反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，数值上等于把单位电荷量的负电荷从电源正极移动到电源负极非静电力做的功，故B正确；
C．由可知，运动电荷在磁场中某处不受洛伦兹力作用，可以是该处的磁感应强度为零，或速度与磁感应强度平行，故C错误；
D．自感系数与线圈的匝数、是否有铁芯有关，与电流的变化率无关，故D错误。
故选B。
5．B
【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。
6．B
【详解】
开关S闭合电路稳定时，由于线圈直流电阻大于灯泡电阻，故线圈上的电流小于灯泡上的电流，断开瞬间，在线圈上产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过灯泡原来的电流随着断开开关瞬间消失，而灯泡和线圈形成闭合回路，流过线圈的电流流过灯泡，因此灯泡逐渐熄灭。只有当线圈额直流电阻大于灯泡电阻，断开时，才会出现灯泡的闪亮现象。
故选B。
7．D
【详解】
A．闭合开关时，其线圈自感电动势等于电源电动势，则自感线圈中电流为零，故A错误；
B．中电流等于自感线圈中电流，自感线圈中电流从零开始逐渐增大，最后趋于稳定，故中数据应为乙图中b曲线，故B错误；
C．断开开关前，两支路中电流相等，刚断开开关时，通电线圈的电流不变，故灯泡不会发生明显闪亮，而是逐渐熄灭，故C错误；
D．时刻，两支路中电压相等，电流相等，则电阻相等，即小灯泡与线圈的电阻相等，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
AB．稳定时，灯泡和线圈并联，两者电压相同，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭，可知线圈电流大于灯泡电流，根据欧姆定律可知，线圈电阻小于灯泡电阻，故AB错误；
CD．稳定时，灯泡和线圈电流方向均为a→b，断开开关后，线圈产生自感电动势，线圈中电流不会突变，灯泡中电流发生突变，灯泡和线圈组成闭合回路，线圈中的电流流入灯泡，因此灯泡电流反向，故D正确。
故选D。
9．B
【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。
10．D
【详解】
A．关闭合时，直接与电源构成回路，灯立即亮，灯与线圈串联，逐渐变亮，故A错误；
B．开关闭合，电路稳定后，线圈相当于导线，三个灯泡均有电流流过，都是亮的，故B错误；
CD．开关断开时，灯与电路断开，立即熄灭，、灯与线圈构成回路，线圈电流逐渐减小，因此、灯逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．保持开关S闭合，线圈中电流稳定，则B中无感应电流，A错误
B．断开开关S瞬间，线圈中电流减小，由电磁感应定律可知，A中会产生感应电动势，B错误；
C．断开开关S后，由电磁感应定律可知，B线圈产生感应电流，故延时原因是由于B的电磁感应现象，C正确；
D．如果线圈B不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果，D错误。
故选C。
12．A
【详解】
断开前，流过灯泡电流方向为向右，断开后，自感线圈为了阻碍电流的减小，产生一个同向的自感电动势，所以流过灯泡的电流方向向左，并且在断电瞬间，流过线圈的电流大小保持不变。
故选A。
13． a b 自感
【详解】
在断开前，自感线圈中有向左的电流，断开K后瞬间，的电流要减小，于是中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零，原来跟并联的灯泡，由于电源的断开，向右的电流会立即消失．但此时它却与形成了串联的回路，中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡中流过，方向由到，因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，将这称为自感现象，
【点睛】
线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大，断开时产生一自感电动势相当于电源，与组成闭合回路，的左端电势高，做好本类题目的关键是弄清线圈与哪种电器相配，结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向．
14． 大小 形状 匝数 铁芯
【详解】
略
15． 大于 等于 立即
【详解】
[1]闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，L产生自感电动势，从而使通过A灯的电流比通过B灯的电流大，即A灯的亮度大于B灯的亮度。
[2]当通电一段时间后，电路中的电流稳定，由于L的直流电阻和R相等，所以通过两灯的电流相同，则两灯亮度相同。
[3]断电的瞬间，B灯中电流瞬间变为零，则立即熄灭。
16． 不亮 低
【详解】
[1]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；
[2]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。
17． 15V 0.3H
【详解】
自感电动势公式，结合电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；则有：，当切断电路时，电流变化率为50A/s，产生的自感电动势是.
18．（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
19．（1）见解析；（2）见解析
【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）2Ω；向左；（2）2.0V
【详解】
（1）由图读出,开始时流过电感线圈L的电流I0=1.5A，由欧姆定律
I0=
计算得出
=2Ω
断开开关后，L中的电流从原来的数值逐渐减小，电流的方向不变,所以通过电灯L1中电流方向与原来的方向相反，是向左的。
（2）由图读出，t1=1.6×10-3s时刻线圈L的电流
I0=0.20A
线圈L此时是一个电源，由闭合电路欧姆定律
E=I（）=2.0V
21．见解析
【详解】
现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来．
原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间．
22．见解析
【详解】
双线并绕法中两根线的电流大小相等方向相反，两根线产生的磁场也大小相同，方向相反，相互叠加后抵消。
答案第1页，共2页
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