第二章　电磁感应 第四节　互感和自感 课时训练（有解析）高中物理粤教版选择性必修第二册

第二章　电磁感应 第四节　互感和自感
基础对点练
1．(多选)某会展展出了一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个闭合感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是(　　)
A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A线圈中电流越大，B线圈中感应电动势越大
D．A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大
2．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则应通入的电流与水温升高的容器分别是(　　)
A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯
3．(多选)某线圈通有如图所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有(　　)
A．第1 s末 B．第2 s末
C．第3 s末 D．第4 s末
4．如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为零，两个电阻的阻值均为R，开关S断开时，电路中的电流为I.现将S闭合，于是电路中产生自感电动势，此自感电动势的作用是(　　)
A．使电路中的电流减小，最后由I减小到零
B．有阻碍电流的作用，最后电流小于I
C．有阻碍电流增大的作用，故电流总保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流还是增大，最后变为2I
5．如图所示，我国高铁车厢上方的“受电弓”沿着高压(25 kV)接触线滑行，为电力机车提供稳定的电能．然而在有冻雨或者电线结冰等气象条件下，受电弓和接触线之间往往会接触不良，导致受电弓在高速滑行的过程中容易出现冲击和离线状态，甚至会跳出电火花．这些电火花产生的原因是(　　)
A．摩擦生热
B．电线上的静电放出
C．受电弓的通电瞬间的自感现象
D．受电弓的断电瞬间的自感现象
6．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的是(　　)
A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B．当S闭合时，L1、L2都逐渐变亮
C．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
D．当S断开时，L1、L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
7．(多选)如图甲是一个电解电容器，电容器外壳上标有“4.7 μF　50 V”字样；图乙是一个标准自感线圈，外壳上标有“1 H”字样，下列有关该电容器和自感线圈的说法正确的是(　　)
　
A．电容器的电容为4.7×10-12 F
B．自感线圈的自感系数为1 H
C．电容器在20 V的工作电压下，其带电量为9.4×10-5 C
D．自感线圈的自感电动势大小与流过线圈的电流大小有关
8．(多选)如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计．当开关S闭合后，下列说法正确的是(　　)
A．a、b间电压逐渐增加，最后等于E
B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E
C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E
D．电路中电流逐渐增加，最后等于
9．如图所示，L是自感系数较大的一个线圈，电源的电动势是6 V，开关S已闭合．当S断开时，在L中出现的自感电动势E′＝100 V，此时a、b两点间的电势差是多大．
综合提升练
10．如图所示，两个小灯泡A、B规格相同，A灯与滑动变阻器串联后接入电路，B灯与自感系数相当大的线圈L串联后接入电路．先调节滑片置于P点，再闭合开关，一段时间后，发现A灯和B灯一样亮．那么，下列说法正确的是(　　)
A．滑片置于P点时，滑动变阻器的阻值小于线圈的直流电阻
B．开关闭合瞬间，A、B灯缓慢变亮
C．断开开关瞬间，电流自左向右通过B灯
D．现将滑片右移，稳定后再断开开关，A、B灯均闪亮后再缓慢变暗
11．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，闭合开关S1，灯A1逐渐变亮，而另一个相同的灯A2立即变亮，最终A1与A2的亮度相同；S2由闭合到断开瞬间，灯A3突然闪亮，随后逐渐变暗．下列说法正确的是(　　)
A．图甲中，变阻器R与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1瞬间，L1中电流与变阻器R中电流相等
C．图乙中，A3与L2的电阻值相同
D．图乙中，闭合S2，电路稳定后，A3中电流大于L2中电流
12．图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置．下列说法正确的是(　　)
A．按下按钮过程，螺线管P端电势较高
B．松开按钮过程，螺线管Q端电势较高
C．按住按钮不动，螺线管中产生恒定的感应电动势
D．若按下和松开按钮的时间相同，螺线管产生大小相同的感应电动势
答案解析
1、【答案】BD　【解析】根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势， A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率， C错误，D正确．
2、【答案】C　【解析】通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流；通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场．铁锅是导体，感生电场在导体内产生电流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．故C正确．
3、【答案】BD　【解析】在自感现象中，当原电流减小时自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时自感电动势与原电流方向相反．在图像中0～1 s时间内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2 s时间内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即还是正方向；同理分析2～3 s、3～4 s时间内自感电动势的方向，可得B、D正确．
4、【答案】D　【解析】当S闭合后，电路总电阻减小，电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大，但“阻碍”并不是“阻止”，电流最终仍增大到2I，故只有D正确．
5、【答案】C　【解析】由于接触不良，会导致受电弓与车厢发生短暂分离，再次与车厢接触时，通电会产生瞬间的自感现象，从而产生电火花．故选C．
6、【答案】C　【解析】当S闭合时，给二极管加的是反向电压，由于二极管具有单向导电性，L1一直不亮，由于电感L产生自感电动势阻碍电流增大，L2逐渐变亮，A、B错误；当S断开时，由于电感L产生自感电动势阻碍电流减小，电感L产生的自感电动势右端电势高于左端，因此在闭合电路L2→L1→D→L中产生电流，L1突然变亮，L2亮度不变，然后都逐渐变暗至熄灭，C正确，D错误．
7、【答案】BC　【解析】分析甲图可知，电容器的电容为4.7×10-6 F，A错误；自感线圈的自感系数为1 H，B正确；根据电荷量公式Q＝CU可知，电容器在20 V的工作电压下，其带电量为9.4×10-5 C，C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，自感线圈的自感电动势大小与流过线圈电流的变化率有关，D错误．
8、【答案】BD　【解析】由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间，a、b间近似断路，所以a、b间电压很大，随着电流的增加，a、b间电压减小，b、c间电压增大，最后稳定后a、b间电压为零，b、c间电压等于E，电流大小为I＝， B、D正确，A、C错误．
9、解：当S断开时，线圈中出现的自感电动势阻碍原电流的减小，因此电动势方向与线圈中原电流方向相同，即L的右端电势高于左端电势，由于S断开时a、b两点间断路，相当于电阻很大，所以整个回路中由电动势造成的电势差集中在a、b两点间，φb－φa＝E＋E′＝6 V＋100 V＝106 V，即a点的电势比b点低106 V．
10、【答案】C　【解析】闭合开关一段时间后，A灯和B灯一样亮，所以此时滑动变阻器的阻值等于线圈的直流电阻，A错误；开关闭合瞬间，A灯立即变亮，B灯由于自感线圈的阻碍作用，流过的电流从零开始逐渐变大，B灯逐渐变亮，B错误；开关闭合时，流过线圈电流是自左向右，断开开关，由于自感线圈的阻碍作用，电流不能马上减到零，电流方向仍自左向右，因此流过B灯的电流自左向右，C正确；滑片右移，滑动变阻器电阻变大，此时滑动变阻器的阻值大于线圈的直流电阻，流过A灯电流小于流过B灯电流，接着断开开关，线圈充当电源作用，流过A灯电流先变大再逐渐变小，流过B灯的电流缓慢变小，A灯闪亮后再缓慢变暗，B灯缓慢变暗，D错误．
11、【答案】A　【解析】图甲中当电路稳定时A1与A2的亮度相同，说明通过的电流相同，根据欧姆定律可得＝，由于RA1＝RA2，可知变阻器R与L1的电阻值相同，A正确；图甲中，闭合S1瞬间，由于L1中产生自感电动势，阻碍电流的通过，因此L1中的电流小于变阻器R中的电流，直至电路稳定，两支路电流最终相同，B错误；图乙中，S2由闭合到断开瞬间，L2与灯A3构成闭合回路，L2中的电流流经A3，而A3突然闪亮，说明通过A3的电流突然增大，而S2闭合时，L2与A3并联，有IL2RL2＝IA3RA3，因此可知，A3的电阻大于L2的电阻值，C、D错误．
12、【答案】D　【解析】按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，A错误；松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，B错误；按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，C错误；按下和松开按钮过程，若按下和松开按钮的时间相同，螺线管中磁通量的变化率相同，故螺线管产生的感应电动势大小相同，D正确．