2.4互感和自感 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 2.4 互感和自感
一、单选题
1．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．
2．如图所示，LA、LB是两个电阻值都为r的完全相同的小灯泡，小灯泡的电阻值大于定值电阻R的电阻值。L是一个自感很大的线圈，它的电阻值与定值电阻的电阻值相等。由于自感现象，当开关S接通或断开时，下列说法正确的是（　　）
A．S接通时，灯泡LA先亮，LB后亮
B．S接通时，IA=IB
C．S断开时，LB立即灭，LA先闪亮一下再灭
D．S断开时，IA=IB
3．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
4．如图所示，将两头刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池（电池另一极与锉刀接触），手执导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花。下列说法正确的是（　　）
A．产生电火花的回路只由导线与电池组成
B．如导线端只向一个方向划动也能产生电火花
C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响
D．导线端划动的方向决定了自感电动势的方向
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．如图所示的电路中，灯泡、的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　）
A．当接通电路时先亮，后亮，最后比亮
B．当接通电路时和始终一样亮
C．当断开电路时和都过一会儿熄灭
D．当断开电路时立即熄灭，过一会儿熄灭
7．如图所示的电路中，，，三灯亮度相同，电源为，的交流电源，以下叙述中正确的是（　　）
A．改接，的交流电源时，灯变暗，灯变亮，灯亮度不变
B．改接，的交流电源时，灯变亮，灯变亮，灯亮度不变
C．改接的直流电源时，灯熄灭，灯变亮，灯变暗
D．改接的直流电源时，灯熄灭，灯变亮，灯亮度不变
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，两个相同的灯泡、，分别与定值电阻R和自感线圈L串联，自感线圈的自感系数很大，闭合电键S，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．闭合电键S后，灯泡逐渐变亮
B．断开电键S后，灯泡电流方向由A向B逐渐减小
C．断开电键S后，灯泡、都逐渐变暗
D．断开电键S后，灯泡逐渐变暗，立即熄灭
10．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
11．2018年3月27日，华为、小米不约而同选在同一天召开发布会。发布了各自旗下首款无线充电手机。小米MIX2S支持7.5W无线充电，华为MateRs保时捷版则支持10W无线充电。如图给出了它们的无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（　　）
A．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同
B．手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
C．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
D．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
12．如图的电路中，A、B是两个相同的灯泡；L是带有铁芯的线圈，自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合S且电路稳定后两灯都正常发光，那么（　　）
A．闭合S时，两灯同时正常发光
B．闭合S时，B比A先达到正常发光状态
C．断开S时，A灯先闪亮一下后逐渐熄灭
D．断开S时，B灯先闪亮一下后逐渐熄灭
13．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
14．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是（ ）
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势总与原电流方向相反
15．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
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．如图所示为演示自感现象的实验电路，、为完全相同的小灯泡，当闭合开关S时_____（选填“”或“”）先亮；当断开开关S时两灯泡_____（选填“同时”或“不同时”）熄灭。
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________；当断开S瞬间，通过灯泡的电流方向是________．

三、解答题
19．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。
20．在如图所示的电路中，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。
（1）当闭合开关S时，和两个灯泡的亮度将如何变化？
（2）当断开开关S时，和两个灯泡的亮度又将如何变化？
21．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数；
(2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时；
(3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。
22．一个线圈的电流在0.001s内有0.02A的变化，产生50V的自感电动势，求线圈的自感系数？如果这个电路中的电流的变化率变为40A/s，自感电动势为多大？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
A．关接通时，LA、LB灯是串联的关系，所以两灯同时变亮， A错误；
B．开关接通瞬间，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LA的电流较大，B错误；
C．开关断开瞬间，电路中电流要立即减小到零，但线圈中由于自感现象线圈中电流要逐渐减小与灯泡LA构成闭合回路放电，LA灯中的电流瞬间变为电感中的大电流通过，故LA灯先闪亮一下再逐渐变暗，而LB灯立即熄灭，C正确；
D．开关断开瞬间，电路中电流要减小到零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡LA构成闭合回路放电，而LB中电流立即为零，故 ，D错误。
故选C。
3．C
【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。
4．B
【详解】
AC．回路由导线、锉刀、电池组成，故锉刀必须用易导电的材料制成，所以A、C错误；
BD．锉刀表面凹凸不平，在移动过程中电路在通路和断路状态间不断变化，线圈产生自感电动势，电火花的产生和自感电动势的方向均与导线端划动方向无关，故B正确，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．C
【详解】
AB. 当闭合S时，A2立即亮，而自感线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，由于自感线圈L的电阻可以忽略，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，AB错误；
CD. 当断开S时，通过A2的原来的电流立即消失，由于线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，D错误，C正确。
故选C。
7．D
【详解】
AB．三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡所在支路的电流变小，流过灯泡所在支路的电流不变，故灯泡变亮，灯泡变暗，灯泡亮度不变，AB错误；
CD．改接的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，C错误，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．C
【详解】
A．电键闭合后，含灯泡L2的支路中没有线圈，立即变亮，A错误；
BCD．电键S断开前，两个支路电流相等，断开电键S后，两个支路构成回路，线圈产生自感电动势，自感电流方向由B向A流过灯泡L2且逐渐减小，灯泡L1 L2都逐渐变暗，BD错误，C正确；
故选C。
10．B
【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。
11．A
【详解】
A．根据电磁感应原理，接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，所以A正确；
B．手机外壳用金属材料制作会屏蔽电磁波，导致无线充电不能完成，所以B错误；
C．不是所有手机都可以进行无线充电，只有手机中有接收线圈时手机利用电磁应，才能进行无线充电，所以C错误；
D．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，而非“电流的磁效应”，所以D错误；
故选A。
12．B
【详解】
AB．根据通电自感可知，闭合开关时，线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，则B比A先达到正常发光状态，所以A错误；B正确；
CD．由于闭合稳定时AB两灯的电流相同，根据断电自感可知，断开开关时， AB灯逐渐熄灭，不会闪亮，所以CD错误；
故选B。
13．B
【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。
14．C
【详解】
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定，所以A错误；
线圈的自感电动势与线圈的自感系数以及电流的变化率成正比，与电流的变化量无关，所以B错误；
线圈的自感系数由线圈本身的特性决定，所以线圈的自感系数不变，线圈电流均匀增大，即电流的变化率不变，所以线圈自感电动势不变，所以C正确；
当原电流增大时，会产生反方向的自感电流来阻碍电流的增大，此时自感电动势的方向与原电流相反，当原电流减小时，会产生同方向的自感电流来阻碍电流的减小，此时自感电动势与原电流方向相反，所以D错误。
故选C。
15．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。
16． 穿过这一电路的磁通量的变化率 法拉第 自感
【详解】
[1]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．
[2]最早发现电磁感应现象的科学家是法拉第．
[3]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． A2 同时
【详解】
[1]开关闭合时，电阻R不产生自感现象，灯A2立即正常发光；而电感L电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律得知，自感电动势阻碍电流的增大，使得电路中电流只能逐渐增大，所以闭合开关的瞬间，通过A1灯的电流小于通过A2灯的电流，A1灯逐渐变亮，即A2灯先亮，A1灯后亮。
[2]闭合开关，待电路稳定后断开开关，通过A2灯原来的电流立即消失，电感线圈L产生自感电动势，相当于电源，两灯串联，自感电流流过两灯，两灯同时逐渐熄灭。
18． A→B； B→A
【详解】
如图，当闭合S瞬间，通过灯泡的电流方向是从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．
【点睛】
本题中开关闭合的瞬间线圈中自感电动势阻碍其支路电流的增加；电键断开的瞬时，线圈相当于电源，组成新的回路；断开前后灯中电流方向相反，要根据楞次定律理解分析并加以记忆．
19．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。
20．（1）S闭合瞬间，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，此时线圈相当于断路，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于线圈电阻可忽略不计，则以后L1熄灭，L2变亮。
（2）S断开瞬时，L2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L1亮一下再慢慢熄灭。
【详解】
（1）S闭合瞬间，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，此时线圈相当于断路，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于线圈电阻可忽略不计，则以后L1熄灭，L2变亮。
（2）S断开瞬时，L2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L1亮一下再慢慢熄灭。
21．第(3)种，理由见解析
【详解】
(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。
(2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。
22．2.5H；100V
【详解】
由
得自感系数
当时，自感电动势
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页