2.4互感和自感 练习（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．如图所示的电路中，L为自感线圈，其直流电阻与电阻R相等，C为电容器，A、B为两灯泡，电源内阻r不可忽略，当开关S由闭合状态断开时（　　）
A．A灯立即熄灭
B．A灯突然闪亮一下再熄灭，c点电势比d点高
C．B灯无电流通过，不可能变亮
D．电容器立即充电，有电流从a点到b点流过B灯
2．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
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，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
5．如图所示，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，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是（　　）
A．接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗
B．接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗
C．接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗
D．接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗
6．如图所示，灯泡与自感线圈并联，灯泡的电阻为R1，线圈的直流电阻为R2，且R1A．当断开K瞬间，灯突然亮一下然后才逐渐熄灭
B．当断开K瞬间，灯立刻熄灭
C．当K断开时，流过灯泡的电流方向仍为从左向右
D．当K断开时，流过灯泡的电流方向变为从右向左
7．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0，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　）
A．S闭合的瞬间，A灯立即发光，B灯缓慢变亮
B．S闭合稳定后，A灯和B灯的亮度相同
C．S断开的瞬间，A灯和B灯都不会立即熄灭
D．S断开的瞬间，B灯会闪亮一下再缓慢熄灭
8．如图所示，电路中、是两个完全相同的灯泡，是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，是电容很大的电容器。在刚闭合时与闭合足够长时间之后，、两灯泡的发光情况是（　　）
A．刚闭合时，亮一下又逐渐变暗
B．刚闭合时，亮一下又逐渐熄灭
C．闭合足够长时间后，和一样亮
D．闭合足够长时间后，、都熄灭
9．自感系数L的单位，如果用国际单位制的基本单位的符号来表示，正确的是（　　）
A．s·V/A B．kg·m2/（A2·s2）
C．N·m/A D．kg·V（A·s2）
10．如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2的阻值约等于R1的两倍，则（　　）
A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B．闭合开关S时，LB立刻亮起来，LA缓慢变亮，且最后LB更亮一些
C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭
11．如图所示，L是直流电阻不计的自感系数较大的线圈，a灯泡的电阻小于b灯泡的电阻，b、c灯泡相同。闭合S，电路稳定后（　　）
A．a、b灯一样亮
B．b、c灯一样亮
C．断开S，通过a灯的感应电流与原电流方向相反
D．断开S，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下后逐渐熄灭
12．如图所示，电路中电感线圈L的自感系数足够大，且其直流电阻与定值电阻R的阻值相等。闭合开关S，待电路达到稳定后，灯泡正常发光，两个支路中电流分别为和。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S至电路达到稳定的过程中，灯泡中电流逐渐减小至
B．闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流
C．断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
D．断开开关S，灯泡中电流由逐渐减小至零
13．无线充电技术能实现能量的无线传输，如图是无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．充电的原理主要利用了自感
B．充电设备与手机不接触也能充电
C．充电设备与手机的充电电流一定相等
D．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
14．如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略不计）。则（　　）
A．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭
B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭
C．电路接通稳定后，S断开时，C中电流方向不变
D．电路接通稳定后，S断开时，B灯立即熄灭
15．如图为研究自感现象的实验电路图，其中自感线圈直流电阻很小可忽略不计。下列可能出现的实验现象是（　　）
A．闭合开关，灯泡缓缓亮起来
B．闭合开关，灯泡立即亮起来，且亮度一直保持不变
C．断开开关，灯泡立即熄灭
D．断开开关，灯泡闪亮一下，然后熄灭
二、填空题
16．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。
17．线圈中电流变化越快，线圈中的自感系数越大。( )
18．在如图所示的日光灯工作原理电路图中：
（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是____________(填“接通的”或“断开的”)；
（2）开关刚闭合时，220 V电压加在____________上，使__________发出辉光；
（3）日光灯启动瞬间，灯管两端电压__________220 V(填“大于”、“等于”或“小于”)；
（4）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)，镇流器起着__________作用，保证日光灯正常工作。
三、解答题
19．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0。A和B是两个相同的小灯泡。
(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
(2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。
20．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。
21．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。
22．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．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
AB．当开关S由闭合变为断开时，线圈中产生自感电动势，与灯泡A和电阻R构成闭合回路放电，由于断开开关前流过线圈的电流大于流过灯泡A的电流，故A灯突然闪亮一下再熄灭，电流从d到c流过灯泡A，故d点电势比c点高，故AB错误；
CD．当开关S由闭合变为断开时，电容量两端的电压变大，故电容器充电，有充电电流，故B灯有电流通过，电流方向由a到b，故C错误，D正确；
故选D。
2．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。
3．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。
4．D
【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。
5．B
【详解】
开关S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先达最亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加；由于L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，所以电流稳定后，两个灯泡一样亮，即L1灯泡亮度逐渐正常，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L1后暗。
故选B。
6．D
【详解】
在K断开前，自感线圈L中有向右的电流，断开K后瞬间，R2的电流要减小，于是R2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R2并联的灯泡R1，由于电源的断开，向右的电流会立即消失。但此时它却与R2形成了串联的回路，R2中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡R1中流过，方向由右经过灯泡到左侧；因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，灯泡中的电流的方向与原电流方向相反；由于 ，所以通过灯泡和线圈的电流关系为 ，通过小灯泡的电流不可能再增大，所以小灯泡不可能闪亮一下，而是先突然变得比原来暗，然后逐渐熄灭。
故选D。
7．D
【详解】
AB．闭合S的瞬时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮，一段时间电流稳定后，A灯更亮，B灯熄灭，故AB错误；
DC．S断开的瞬间，灯泡B与线圈L构成自感回路，所以灯泡B闪亮一下后再逐渐熄灭，灯泡A立即熄灭，故C错误D正确。
故选D。
8．B
【详解】
开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯泡瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，闭合足够长时间后，线圈相当于导线，灯泡被短路而熄灭，灯泡不受影响，所以灯亮一下又逐渐熄灭，灯一直亮，ACD错误，B正确。
故选B
9．B
【详解】
物理公式不仅确定了物理量的数量关系，还确定了单位关系，由自感电动势公式可知
自感系数L单位是
故选B。
10．D
【详解】
AB．闭合开关S，LB与电阻连接，立即就亮，LA与线圈连接，因为线圈的自感，LA慢慢亮起，电阻R2阻值约等于R1的两倍，所以最后LA更亮一些，故AB错误；
CD．断开开关，线圈与两个电阻和灯泡组成闭合回路，电流只能慢慢减小，但开始时，LB的电流小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮一下再熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，a、b灯并联，因为电阻不同，所以亮度不相同，c在干路，电流大于b的电流，所以c灯比b灯亮，故AB错误；
CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感以阻碍电流减小，即产生通过a灯的感应电流与原电流方向相同，因为a灯泡的电阻小于b灯泡的电阻，所以通过b灯的瞬时电流，要比b灯稳定时的电流大，所以b灯闪亮一下后逐渐熄灭，故D正确，C错误。
故选D。
12．C
【详解】
A．闭合开关S至电路达到稳定的过程中，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的增加，则灯泡中电流逐渐增加至，选项A错误；
B．因为L的直流电阻与定值电阻R的阻值相等，则上面的支路电阻较大，则闭合开关S，待电路达到稳定后，两支路中的电流，选项B错误；
CD．断开开关S，原来通过R的电流I2立即消失，由于线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，则会在灯泡、线圈L以及灯泡中组成新的回路，即灯泡中电流由逐渐减小至零，选项C正确，D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以A错误；
B．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以充电设备与手机不接触也能充电，则B正确；
C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像变压器工作原理一样，原副线圈匝数不一样，所以C错误；
D．充电设备中的线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电路，所以D错误；
故选B。
14．A
【详解】
A．S闭合时，L由于自感作用会阻碍电流通过，电流流过A灯，A灯立即亮，由于线圈L电阻为零，则A灯会逐渐被短路，逐渐熄灭，故A正确；
B．S闭合时，B灯先不太亮，然后逐渐变的更亮，并不会熄灭，故B错误；
CD．电路接通稳定后，C中电流方向由上到下；S断开时，L由于自感作用会阻碍电流减小，L相当于电源，在三个灯泡中形成新的回路，C中电流方向由下到上，方向改变，且ABC灯都逐渐熄灭，故CD错误。
故选A。
15．D
【详解】
AB．闭合S时，电源的电压同时加到灯A上，A立刻亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，A逐渐被短路直到熄灭，AB错误；
CD．D断开S，线圈中电流减小，产生自感电动势，感应电流流过A灯，A闪亮一下后熄灭，C错误D正确。
故选D。
16． 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。
17．错误
【详解】
[1]线圈的自感系数是由线圈本身决定的物理量，与线圈中电流变化的快慢无关；此说法错误。
18． 断开的 启辉器 日光 大于 断开 限流降压
【详解】
镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），U形片冷却收缩，两个触片分离，灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光
（1）[1] 开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是断开的；
（2）[2][3] 开关刚合上时，220V电压加在启辉器；使日光发光；
（3）[4] 日光灯启动瞬间，灯管两端的电压高于220V；
（4）[5] 日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片断开的；
[6] 镇流器起着限流降压作用，保证日光灯正常工作。
19．(1)B灯先亮一下后逐渐熄灭；A灯立刻亮起来，后变得更亮；(2)灯泡A立即熄灭，灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
【详解】
(1)当开关S由断开变为闭合时，线圈L中产生很大的自感电动势阻碍电流增加，则L可看做断路，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮；
(2)当开关S由闭合变为断开时，灯泡A立即熄灭，L中产生自感电动势阻碍电流减小，则L相当电源，灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
20．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。
21．（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
22．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．
答案第1页，共2页
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