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．电子电路是由最基本的电子元器件如电阻、电容、电感等组成，以此来实现不同的设计需求。如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，其直流电阻不计，A、B为两相同灯泡，则（　　）
A．闭合开关S后，A先亮，B后亮
B．闭合开关S后，A先亮，然后缓慢变暗
C．断开开关S后，A和B都闪亮后逐渐熄灭
D．断开开关S后，A立即熄灭，B灯闪亮后逐渐熄灭
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．如图所示电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时（　　）
A．两灯同时点亮、同时熄灭
B．合上S时，B比A后达到正常发光状态
C．断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭
D．断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向与原电流方向相同，而B灯的电流反向
4．某同学利用如图所示电路研究自感现象。电源的电动势为E，内阻不计，电感线圈L的电阻不计。在时刻闭合开关S，电路稳定后，在时刻断开S，发现灯泡L闪亮一下后逐渐熄灭。若取由A到B的电流方向为电流的正方向，则下列图中表示通过灯泡D的电流随时间t变化的图像中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。则（　　）
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常
B．闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮
C．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后A灯比B灯亮
D．断开开关S时，A灯与B灯同时逐渐熄灭
6．无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过发射线圈和接收线圈传输能量。手机的内置接收线圈可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．无线充电基座可以用稳恒直流电源充电
B．在充电过程中只有电能间的相互转化
C．无线充电基座可以对所有手机进行充电
D．无线充电过程主要利用了电磁感应原理
7．电感L的单位是亨利，符号是H；电容C的单位是法拉，符号是F，则LC用国际单位制下的基本单位符号表示正确的是（　　）
A．s B． C． D．
8．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
9．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
10．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
11．如图所示，灯泡、的规格完全相同，线圈L的电阻不计，下列说法中正确的是（　　）
A．当闭合开关S时，立即亮，逐渐变亮，最后两灯一样亮
B．当闭合开关S时，和始终一样亮
C．当断开开关S时，两灯都立即熄灭
D．当断开开关S时，立即熄灭、过一会儿才熄灭
12．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
13．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
14．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
15．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．
二、填空题
16．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，这是由于_____电动势阻碍了电流的增大．当开关断开时，小灯泡将_____（选填“逐渐”或“立刻”）熄灭．
17．在制造精密电阻时，为了消除在使用过程中由于电流变化而引起的______现象，常采用双线绕法，这是由于_____。
18．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”）。
三、解答题
19．查阅资料，介绍一下日光灯的启动和工作原理。
20．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？
21．正得意呢，司机却把车停在了路边，跑到一个小超市买了一瓶水，回来系好安全带后才打火启动汽车，继续向前走。小明很奇怪，司机只是轻轻地一扭钥匙，汽油机就点火启动了，这是什么原理呢？小明立即用手机百度了一下，原来，电子点火器用到了刚学不久的自感现象！为了把原理说明白，小明设计了如下一个电路：如图所示，电池电动势为E、内阻可以忽略不计，L是一个匝数很多且有铁芯的线圈，其直流电阻为r，a、b之间的定值电阻阻值为R。然后小明设想了这样一组操作过程：先将开关S接通，电路稳定后，断开S，请你按小明的思路完成如下问题的分析：
（1）断开S瞬间，试确定通过定值电阻的电流大小和方向；
（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，试确定这个电源的电动势的大小；
（3）若R不是一个定值电阻，而是两个彼此靠近的金属电极，试说明断开S瞬间，两电极间产生电火花的原因。
22．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
AB．闭合开关S后，L中虽然会产生自感电动势阻碍通过线圈的电流增大，但不会影响到A、B两灯发光，所以A、B两灯同时亮。当电路中电流稳定时，L相当于导线，此时B被短路，所以B先亮，然后缓慢变暗，故AB错误；
CD．断开开关S后，通过A灯的电流瞬间变为零，所以A立即熄灭，而L中会产生自感电动势阻碍通过线圈的电流减小，此时L与B在同一回路中，所以B灯闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
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．D
【详解】
A．两灯同时熄灭，但不同时点亮，A错误；
B．开关闭合时，通过线圈的电流增大，导致线圈出现自感电动势，阻碍电流的增大，即阻碍通过灯泡A的电流增大，则B比A先达到正常发光状态，B错误；
CD．断开S时，线圈出现的自感电动势会阻碍电流的减小，此时线圈与两个小灯泡构成回路，因两个灯泡电阻相同，原来通过的电流相等，所以两灯泡会慢慢熄灭但不会闪亮，通过A灯的电流方向不变，通过B灯的电流方向与原来的方向相反，C错误，D正确。
故选D。
4．A
【详解】
开关闭合时，在0~t1时间内，流过线圈以及灯泡D的电流均为由上向下的稳定电流，为正方向电流；断开开关后，线圈L、电阻R和电灯D构成一闭合回路，发生自感现象，线圈的电流要保持由上向下的电流方向，流进灯泡D由下向上形成回路，线圈相当于电源，因为小灯泡会发生闪亮现象，可知流过灯泡的电流大于流过灯泡以前的电流，然后逐渐减小到零，故A正确，BCD错误；
故选A。
5．D
【详解】
ABC．开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，A灯立即发光，由于线圈的自感阻碍，B灯后发光，逐渐变亮，由于自感线圈的电阻可忽略，所以最后两灯一样亮，故ABC错误；
D．断开开关S的瞬间，线圈与两灯一起构成一个自感回路，由于线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，两灯同时逐渐熄灭，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故A错误；
B．充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，有电能损失，故B错误；
C．如果手机内没有接收线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故C错误；
D．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】
方法一：自感电动势
电容
由
可知
由推导式得LC在国际单位制下的单位符号是。
方法二：由LC振荡回路的周期公式
可知，LC在国际单位制下的单位符号是。
故选B。
8．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。
9．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。
10．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。
11．A
【详解】
AB．由于线圈的自感现象，总是阻碍电路的变化。当闭合开关S时，因为线圈与A1串联，A1逐渐变亮，而A2不受线圈影响，立即变亮。两个灯泡规格相同，并联，所以最终两灯一样亮，A正确，B错误；
CD．当断开开关S后，A1，A2和线圈L组成了一个闭合的回路，线圈此时具有维持自身电流的作用，整个回路中短时间内存有电流，然后慢慢变为零，所以A1、A2过一会才熄灭，C、D错误；
故选A。
12．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。
13．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。
14．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。
15．A
【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。
16． 逐渐 自感 立即
【详解】
试题分析：当电键K闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断灯泡的亮度变化．
解：当开关闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，线圈产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A逐渐亮起来．当开关断开时，电路断开，线圈和灯泡不能构成回路，故电流立即为零，故小灯泡立刻熄灭．
故答案为逐渐；自感；立即
【点评】
自感现象是特殊的电磁感应现象，断开开关S时，电路断开，灯泡中原来的电流突然消失，灯泡立即熄灭．
17． 自感 平行导线上电流反向，因而磁场相抵消
【详解】
试题分析：在制造精密电阻时，为了消除在使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，常采用双线绕法，这是由于平行导线上电流反向，因而磁场相抵消．
考点：自感现象．
18． 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。
19．见解析
【详解】
当开关接通220伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电．辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触．电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路．灯丝很快被电流加热，发射出大量电子．双金属片自动复位，两极断开．在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端．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。
20．300V
【详解】
由线圈自感电动势的大小公式
得
解方程组得
21．（1）断开S瞬间，通过定值电阻的电流大小为，方向向右；（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，这个电源的电动势的大小为；（3）见解析。
【详解】
（1）断开S前，通过L的电流为
方向向右。
由楞次定律可知，断开S后，L中的电流只能从原来的值逐渐减小，这个电流通过R，因此，断开S瞬间，通过R的电流大小为
方向向左。
（2）断开S瞬间，线圈L相当于电源，L和R构成的回路总电阻为（R+r），由闭合电路欧姆定律可知，L中产生的自感电动势大小为
E自=I（R+r）
代入，解得
（3）两靠近的金属电极间电阻极大，接近无穷大，根据E自=I（R+r）可知，断开S瞬间，L中产生的自感电动势很大，两个电极间的电压就会极高，因此极易击穿空气发生火花放电。
22．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。
答案第1页，共2页
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