2.4 互感和自感 同步练习（学生版+解析版）

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2.4 互感和自感
一、单选题
1．如图所示是日光灯的电路图，日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。关于日光灯的原理，下列说法不正确的是（ ）
A．日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象
B．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用
C．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作
D．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作
2．制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示。当电流变化时双线绕组（　　）
A．回路中一定有自感电动势产生 B．回路中一定没有自感电动势产生
C．螺旋管内磁场发生变化 D．穿过螺旋管的磁通量发生变化
3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E ， 用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S ， 小灯泡发光；再断开开关S ， 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽然多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
4．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
5．绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接，G为电流表，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，G中的电流从左向右
B．保持开关S闭合状态，G中的电流从左向右
C．保持开关S闭合，向右移动变阻器R0滑动触头的位置，G中的电流从左向右
D．断开开关S的瞬间，G的示数也为零
6．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）
A．B．C． D．
7．如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，测得cd间的的电压如图（b）所示，已知线圈内部的磁场与流经的电流成正比， 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为；在开关断开、闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样．现闭合开关待电路稳定后，突然断开开关的瞬间，下列现象正确的是
A．立即熄灭 B．先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭
C．有短暂电流流过，方向向右 D．有短暂电流流过，方向向左
9．如图所示的电路中，三个灯泡、、的电阻关系为，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。开关K从闭合状态断开时，下列判断正确的是（　　）
A．逐渐变暗，、均先变亮，然后逐渐变暗
B．逐渐变暗，立即熄灭，先变亮，然后逐渐变暗
C．立即熄灭，、均逐渐变暗
D．、、均先变亮，然后逐渐变暗
二、多选题
10．下列关于互感现象的说法正确的是( )
A．—个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象
B．互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循愣次定律和法拉第电磁感应定律
C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,人们制造了收音机的“磁性天线”
D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作
11．如图所示，两个相同灯泡L1、L2，分别与电阻R和自感线圈L串联，接到内阻不可忽略的电源的两端，当闭合电键S到电路稳定后，两灯泡均正常发光，已知自感线圈的自感系数很大，则下列说法正确的是（　　）
A．闭合电键S到电路稳定前，灯泡L1逐渐变亮
B．闭合电键S到电路稳定前，灯泡L2逐渐变暗
C．断开电键S的一段时间内，A点电势比B点电势高
D．断开电键S的一段时间内，灯泡L2亮一下逐渐熄灭
12．如图所示电路中,L为一电感线圈,两支路电阻相等,则（　　）
A．闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数大于电流表A2的示数
B．闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
C．断开开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
D．断开开关S时,稳定前电流表A1的示数等于电流表A2的示数
13．如图所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是（　　）
A．B灯立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一下后熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a
14．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．图1中，的电阻大于的电阻 B．图1中，闪亮时，流过的电流方向向左
C．图2中，变阻器与的电阻值相同 D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流等大
三、解答题
15．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。
2.4 互感和自感
一、单选题
1．如图所示是日光灯的电路图，日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。关于日光灯的原理，下列说法不正确的是（ ）
A．日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象
B．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用
C．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作
D．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作
【答案】D
【解析】镇流器在启动时，利用线圈的自感现象产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内，由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了，故日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作，故ABC正确，不符合题意；D错误，符合题意。
故选D。
2．制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示。当电流变化时双线绕组（　　）
A．回路中一定有自感电动势产生 B．回路中一定没有自感电动势产生
C．螺旋管内磁场发生变化 D．穿过螺旋管的磁通量发生变化
【答案】B
【解析】此线圈是双线绕法，电流等大反向，所以其产生磁场方向相反、强度相同，相互抵消，故通过线圈的磁通量始终为0，故不会产生感应电动势，故ACD错误B正确。
故选B。
3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E ， 用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S ， 小灯泡发光；再断开开关S ， 小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽然多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
【答案】C
【解析】A、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，与电源的内阻无关，A错误；
B、若小灯泡电阻偏大，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、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，C正确；
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C．
4．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
【答案】A
【解析】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。
5．绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、Ⅱ按如图所示方法连接，G为电流表，下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，G中的电流从左向右
B．保持开关S闭合状态，G中的电流从左向右
C．保持开关S闭合，向右移动变阻器R0滑动触头的位置，G中的电流从左向右
D．断开开关S的瞬间，G的示数也为零
【答案】A
【解析】A．当闭合开关瞬间，Ⅰ线圈中有电流通过，产生磁场，磁场方向从左向右，磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量从无到有增加，产生感应电流，根据楞次定律可知，则电流表中有从左向右的电流，故A正确；
B．闭合开关后保持闭合状态时，Ⅰ中电流不变，穿过Ⅱ线圈中磁通量不变，没有感应电流产生，G的示数为零，故B错误；
C．保持开关S闭合，向右移动变阻器R0滑动触头的位置，Ⅰ线圈中电流减小，产生向右的减弱的磁场，变化磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量变化，产生感应电流，根据楞次定律可知，电流表中有从右向左的电流，故C错误；
D．断开开关S的瞬间，Ⅰ线圈中电流减小（从有到无），产生磁场也变化，变化磁场也穿过Ⅱ线圈，Ⅱ线圈的磁通量变化，产生感应电流，则电流表中有电流，故D错误。
故选A。
6．如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）
A．B．C． D．
【答案】C
【解析】当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流。当电键断开，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过 D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且D1和D2、D3构成回路，通过 D1的电流也流过 D2，所以I2变成反向，且逐渐减小。
故选C。
7．如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，测得cd间的的电压如图（b）所示，已知线圈内部的磁场与流经的电流成正比， 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势即cd线圈中的电压，由于磁场是线圈ab中的感应电流产生的，所以，综上可得，即电压大小与线圈中电流的变化率成正比，根据图（b）可判断和电流的变化率大小相等，方向相反，即图象斜率大小相等，方向相反，对照选项C对．
考点：电磁感应定律
8．如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为；在开关断开、闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样．现闭合开关待电路稳定后，突然断开开关的瞬间，下列现象正确的是
A．立即熄灭 B．先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭
C．有短暂电流流过，方向向右 D．有短暂电流流过，方向向左
【答案】D
【解析】ABC.由题意知线圈电阻也为R，K1、K2都闭合时，A1和A2电流相同．断开后线圈L和灯泡A1、开关K2组成回路，由于线圈L的自感作用，回路中电流开始从原来亮度逐渐减小，故灯泡A1逐渐熄灭，灯泡A2立即熄灭．开始电路稳定时两灯亮度相同说明L电阻与R相同，但无法判断L电阻与灯泡电阻大小，因此无法判断A1灯是否更亮．选项ABC错误；
D.线圈L中电流方向向右，故灯泡A1的电流方向为向左，选项D正确．
9．如图所示的电路中，三个灯泡、、的电阻关系为，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。开关K从闭合状态断开时，下列判断正确的是（　　）
A．逐渐变暗，、均先变亮，然后逐渐变暗
B．逐渐变暗，立即熄灭，先变亮，然后逐渐变暗
C．立即熄灭，、均逐渐变暗
D．、、均先变亮，然后逐渐变暗
【答案】B
【解析】开关K从闭合状态断开时，L中产生方向向右的自感电动势，逐渐变暗；由于理想二极管单向导电，立即熄灭；由于，则中原电流小于中电流先变亮后逐渐变暗。
故选B。
二、多选题
10．下列关于互感现象的说法正确的是( )
A．—个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象
B．互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循愣次定律和法拉第电磁感应定律
C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,人们制造了收音机的“磁性天线”
D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作
【答案】ABC
【解析】两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现，之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起另一个线圈中的磁通量发生变化，发生电磁感应现象，选项AB正确；收音机的“磁性天线”以及变压器均是利用互感的原理, 也就是利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，选项C正确；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项D错误.
11．如图所示，两个相同灯泡L1、L2，分别与电阻R和自感线圈L串联，接到内阻不可忽略的电源的两端，当闭合电键S到电路稳定后，两灯泡均正常发光，已知自感线圈的自感系数很大，则下列说法正确的是（　　）
A．闭合电键S到电路稳定前，灯泡L1逐渐变亮
B．闭合电键S到电路稳定前，灯泡L2逐渐变暗
C．断开电键S的一段时间内，A点电势比B点电势高
D．断开电键S的一段时间内，灯泡L2亮一下逐渐熄灭
【答案】AB
【解析】A．闭合开关的瞬间，灯立即正常发光，灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大灯逐渐变亮，故A正确；
B．闭合电键S到电路稳定前，灯所在电路上线圈产生自感电动势，电流只能逐渐增大，则总电路中的电流逐渐增大，电源的内电阻消耗的电压逐渐增大，所以路端电压逐渐减小，则灯泡逐渐变暗，故B正确；
C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，电流的方向与的方向相同，从右向左流过灯；所以A点电势比B点电势低，故C错误；
D．断开电键S的一段时间内，L中产生自感电动势，相当于电源，电流从原来的电流开始减小，所以两个灯泡都是逐渐熄灭，不会闪亮一下，故D错误．故选AB。
12．如图所示电路中,L为一电感线圈,两支路电阻相等,则（　　）
A．闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数大于电流表A2的示数
B．闭合开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
C．断开开关S时,稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数
D．断开开关S时,稳定前电流表A1的示数等于电流表A2的示数
【答案】BD
【解析】AB．闭合开关S时，线圈中电流增加,则产生反向电流，从而阻碍电流的增加，所以稳定前电流表A1的示数小于A2的示数，A错误，B正确；
CD．断开开关S时，线圈中电流减小，则产生同向电流，从而阻碍电流的减小，则线圈与电阻串联构成一个新电路，所以稳定前电流表A1的示数等于A2的示数，C错误，D正确。故选BD。
13．如图所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是（　　）
A．B灯立即熄灭 B．A灯将比原来更亮一下后熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a
【答案】AD
【解析】AC．由于定值电阻R没有自感作用，故闭合S2，待电路稳定后将S1断开时，B灯立即熄灭，故A正确，C错误。
BD．S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈L没有自感作用，可知线圈L的电阻也为R，在S2、S1都闭合且稳定时，IA＝IB，当S2闭合、S1突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A灯的电流方向变为b→a，但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象，故D正确，B错误。
故选AD。
14．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　）
A．图1中，的电阻大于的电阻 B．图1中，闪亮时，流过的电流方向向左
C．图2中，变阻器与的电阻值相同 D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流等大
【答案】BC
【解析】A．题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然闪亮，可知IL>I1，因此L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图1中，因开始时通过L1的电流向右，则A1闪亮时，流过A1的电流方向向左，故B正确；
CD．题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确，D错误。
故选BC。
三、解答题
15．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。
【答案】 (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。
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