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，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到（　　）
A．灯泡变暗 B．灯泡变亮
C．螺线管缩短 D．螺线管长度不变
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．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
4．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
5．下列哪些单位关系是不正确的（　　）
A．1亨=1欧·秒
B．1亨=1伏·安/秒
C．1伏=1韦/秒
D．1伏=1亨·安/秒
6．如图所示的电路中，a、b是两个完全相同的灯泡，L为自感线圈（直流电阻不计），E为电源，S为开关。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关，a、b同时亮
B．闭合开关，a先亮，b后亮
C．断开开关，a先熄灭，b闪亮后熄灭
D．断开开关，b先熄灭，a闪亮后熄灭
7．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
8．如图所示，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为零。和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A、B同时变亮，最后亮度相同
C．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡A逐渐变暗，直到不亮
D．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡B由暗变亮，再逐渐熄灭
9．如图所示的电路中，灯泡、的电阻关系为，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（　　）
A．开关K闭合后，、立即变亮
B．开关K闭合后，逐渐变亮，立即变亮
C．闭合电路且稳定后，再断开开关K，先变亮，然后逐渐变暗，立即熄灭
D．闭合电路且稳定后，再断开开关K，逐渐变暗，先变亮，然后逐渐变暗
10．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
11．某同学用如图所示的电路研究断电自感现象。闭合开关，小灯泡发光；再断开，小灯泡渐渐熄灭。重复多次，仍未见老师演示断电时出现的小灯泡闪亮现象，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）
A．线圈电阻较大 B．小灯泡电阻较大
C．电源的电动势较小 D．线圈的自感系数较大
12．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．I1二、填空题
13．四个发光二极管如图所示连接，已知电感线圈自感系数很大，但是自身电阻几乎为0，则开关闭合后最先发光的是________，开关闭合一段时间后，再将开关断开，则从开关闭合到断开，一直没发光的是_________。（填a、b、c、d）
14．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。
15．如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略.则S闭合的瞬间，观察到的现象是_____(填“A、B同时发光”“A先亮”“B先亮”），稳定后再断开S的瞬间，A_____，B____(填“立即熄灭”“闪亮一下再熄灭”“逐渐熄灭”）
16．判断下列说法的正误．
（1）两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象．( )
（2）自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．( )
（3）线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．( )
（4）线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．( )
17．有一个称为“千人震”的趣味物理小实验，实验是用一节电动势为1.5V的新干电池，几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器来完成。几位做实验的同学手拉手成一串，和电池、镇流器、开关、导线连成图示实验电路，闭合开关，经过一段时间再断开开关，此过程中同学们会有触电的感觉。人有触电感觉发生在开关 ______ (填“接通瞬间”、“断开瞬间”或“一直接通”)时，其原因是________________。
三、解答题
18．如图所示，a．b灯分别标有“36V 40W”和“36V　25W”，闭合电键，调节R，能使a．b都正常发光断开电键后重做实验，电键闭合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？
19．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。
20．如图所示，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为RS＝10 Ω.
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)画出断开S前后一段时间内流过L1电流随时间的变化规律．
21．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？
22．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
软铁棒迅速插入的过程中，穿过螺线管的磁通量增加，螺线管产生电磁感应现象，根据楞次定律可知，感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，产生的感应电动势与原电动势方向相反，所以，电路中的总电动势减小，造成电流减小，所以灯泡变暗；通电螺线管相当于多匝同向电流，存在相互吸引力，原来是压缩的，现在电流减小吸引力减小，螺线管长度变长，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．A
【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．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。
4．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。
5．B
【详解】
根据法拉第电磁感应定律得
得1伏=1韦/秒=1亨·安/秒，变换得1亨=1伏/(秒·安) =1欧·秒。
故选B。
6．B
【详解】
AB．由图可以看出，a、b灯泡在两个不同的支路中，对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始正常工作；但对于含电感线圈的电路，在通电时，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，使b灯后亮，则合上开关，a先亮，b后亮，A错误B正确；
CD．L为自感线圈（直流电阻不计），接通时通过两灯的电流一样，当断开电键时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，CD错误。
故选B。
7．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。
8．D
【详解】
AB．闭合开关S后，灯泡A、B同时变亮，之后由于线圈的通电自感，且其电阻几乎为零，则灯泡B缓慢熄灭，灯泡A逐渐变亮，故AB错误；
CD．闭合开关，电路稳定后，再断开S，灯泡A立即熄灭，但由于线圈的断电自感，则灯泡B由暗变亮，再逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
AB．开关闭合后，对于二极管是正向导电，L2灯立即变亮，但由于线圈中自感电动势的阻碍作用，L1灯会逐渐变亮，A错误，B正确；
CD．开关从闭合到断开，电感中产生方向向右的自感电动势，因理想二极管单向导电，所以线圈虽然产生了自感电动势，但无法与两个灯泡构成回路，故L1灯和L2灯都是立即熄灭，CD错误。
故选B。
10．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
11．A
【详解】
A．线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，A正确；
B．若灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，B错误；
C．开关断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的电动势无关，C错误；
D．线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，D错误。
故选A。
12．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。
13． b c
【详解】
[1][2]因ac加反向电压，bd加正向电压，开关闭合后因电感线圈有阻碍作用，则最先发光的是b；开关闭合一段时间后，再将开关断开，则电感线圈相当电源，与上面的电路组成新的回路，则电流将通过d和a导通，则从开关闭合到断开，一直没发光的是c。
14． 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。
15． A、B同时发光 闪亮一下再熄灭 立即熄灭
【详解】
[1]．S闭合瞬间，线圈中电流缓慢增加，故A、B同时发光；
[2][3]．稳定后电灯A被短路，故B灯更亮，A熄灭；稳定后再断开S的瞬间，B灯立即熄灭，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A灯亮一下再慢慢熄灭；
16． 错误 错误 错误 正确
【详解】
略
17． 断开瞬间 断开瞬间产生瞬间高压
【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，镇流器电流发生变小，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]镇流器的断开瞬间产生瞬间高压现象。
18．电键闭合后看到的现象是b立刻变亮，a逐渐变亮；稳定后a灯比较亮．再断开电键，将看到a逐渐熄灭；同时b灯将闪亮一下后再逐渐熄灭．
【详解】
电键闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，b立即变亮，这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常发光，a的功率大，较亮，这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻)；断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过L的电流将逐渐减小，a．b．R．L组成同一个闭合回路，所以a．b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且b灯开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib)，并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反，这时L相当于一个电源。
19．（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
20．(1)10 V (2)见解析
【详解】
(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过．因此通过L的电流为
IL＝＝A＝1 A
流过L1的电流为IS＝＝A＝0.5 A
断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A．所以此时L1两端的电压为U＝IL·RS＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图象应为如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．
21．（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。
【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。
22．见解析
【详解】
电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。本题中电子沿逆时针方向运动，所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。在图中，磁场方向由下向上。根据楞次定律，为使真空室中产生顺时针方向的感生电场，磁场应该由弱变强。也就是说，为使电子加速，电磁铁中的电流应该由小变大。
答案第1页，共2页
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