高中物理人教版选修3-2假期作业：4.6 电磁感应+互感和自感假期作业（五）+Word版含解析

假期作业(五)　互感和自感

1．关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是(　　)
A．线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大
B．线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大
C．若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零
D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变
【解析】　自感系数只与线圈本身有关，而与其他因素无关．自感系数是由线圈的本身性质(线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数)和是否插入铁芯决定的．线圈的横截面积越大，线圈越长，单位长度上的匝数越多，它的自感系数就越大，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多．自感系数与通入的电流、电流改变量、电流变化率等无关，故正确答案为D.
【答案】　D
2．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势
B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
【解析】　由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时，相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错．
【答案】　AC
3．(·大庆一中高二检测)通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的(　　)
A．自感系数也将均匀增大
B．自感电动势也将均匀增大
C．磁通量保持不变
D．自感系数和自感电动势不变
【解析】　线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，磁通量增大，故C项错误；自感系数由线圈本身决定，与电流大小无关，A项错误；自感电动势EL＝L，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，已知电流均匀增大，说明电流变化率恒定，故自感电动势不变，B项错误，D项正确．
【答案】　D
图4-6-13
4．在制造精密电阻时，为消除电阻使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图4-6-13所示，其道理是(　　)
A．当电路中电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不正确
【解析】　由于采用双线并绕的方法，当有电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有选项C正确．
【答案】　C
图4-6-14
5．(·吉林市一中高二检测)如图4-6-14所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　　)
A．灯A立即熄灭
B．灯A慢慢熄灭
C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭
D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭
【解析】　当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭．
【答案】　A
图4-6-15
6．如图4-6-15所示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RL与灯泡的电阻R满足RL?R，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．灯泡有明显的闪亮现象
D．只有在RL?R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象
【解析】　S闭合电路稳定时，由于RL?R，那么IL?IR，S断开的瞬间，流过线圈的电流IL要减小，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小．通过灯原来的电流IR随着开关的断开变为零，而灯与线圈形成闭合回路，此时灯泡的电流等于流过线圈的电流，即从IL开始逐渐变小，由于IL?IR，因此灯开始时有明显的闪亮现象，C正确，A、B错．若RL?R时，IL?IR，这样不会有明显的闪亮，D错．
【答案】　C
7．(·南京师大附中高二检测)如图4-6-16所示，LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同．由于存在自感现象，在开关S闭合和断开时，灯LA和LB先后亮暗的顺序是(　　)
图4-6-16
A．闭合时，LA先达最亮；断开时，LA后暗
B．闭合时，LB先达最亮；断开时，LB后暗
C．闭合时，LA先达最亮；断开时，LA先暗
D．闭合时，LB先达最亮；断开时，LB先暗
【解析】　闭合时，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以干路中的电流全部流经LA，而LB与R并联在电路中，故闭合时，LA先达最亮；断开时，线圈对电流的减小有阻碍作用，产生自感电动势，与LA组成闭合回路，所以LA慢慢变暗，故A对．
【答案】　A
8．如图4-6-17所示，线圈L与小灯泡A并联后接到电源上．先闭合开关S，稳定后，通过线圈的电流为I1，通过小灯泡的电流为I2.断开开关S，发现小灯泡闪亮一下再熄灭．则下列说法正确的是(　　)
图4-6-17
A．I1B．I1＝I2
C．断开开关前后，通过小灯泡的电流方向不变
D．断开开关前后，通过线圈的电流方向不变
【解析】断开开关后，由于线圈的自感作用，流过L的电流逐渐减小，因此断开瞬间，流过回路的电流为I1，而小灯泡闪亮一下再熄灭，说明流过小灯泡的电流先增大后减小，因此I1>I2，A、B错误；断开后线圈相当于电源，流过线圈的电流不变，这样流过小灯泡的电流方向发生改变，D正确，C错误．
【答案】　D

9．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4-6-18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．虽经多次重复，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(　　)
图4-6-18
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
【解析】　由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流．由图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A错；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B错C正确．自感系数越大，则产生的自感电动势越大，与灯泡是否闪亮无直接关系，故D错．
【答案】　C
10．在如图4-6-19所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，图中能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是(　　)
图4-6-19
【解析】　闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明RL＝R.若t′时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至到达电流为I，故A错误，B正确；而对于t′时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电流为I，故C、D错误．
【答案】　B
11．(多选)(·山东省实验中学高二检测)如图4-6-20所示，E为电池组，L是自感线圈(直流电阻不计)，D1、D2是规格相同的小灯泡．下列判断正确的是(　　)
图4-6-20
A．开关S闭合时，D1先亮，D2后亮
B．闭合S达到稳定时，D1熄灭，D2比起初更亮
C．断开S时，D1闪亮一下
D．断开S时，D1、D2均不立即熄灭
【解析】　开关S闭合时D1、D2同时亮，电流从无到有，线圈阻碍电流的增加，但不阻止，A错．闭合S达到稳定时D1被短路，电路中电阻减小，D2比起初更亮，B对．断开S时，线圈阻碍电流减小，故D1会闪亮一下，而D2在S断开后无法形成通路，会立即熄灭，所以C对，D错．
【答案】　BC
图4-6-21
12．(·淮安高二检测)如图4-6-21所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图4-6-22)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω.
图4-6-22
(1)线圈的直流电阻RL＝________Ω.
(2)开关断开时，该同学观察到的现象是_____________________________
__________________________________________________________，
并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________ V.
【解析】　(1)由图象可知S闭合稳定时IL＝1.5 A
RL＝－R＝ Ω－2 Ω＝2 Ω.
(2)S闭合稳定时小灯泡电流I1＝＝ A＝1 A
S断开后，L、R、R1组成临时回路
电流由1.5 A逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V.
【答案】　(1)2　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　15