高中物理人教版选修3-2作业 互感和自感 Word版含解析

一、单项选择题
1．在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小．则下图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的(　　)
解析　按D项方式垂直摆放两个线圈，由线圈的磁场分布可知，他们各自产生的磁感线没有穿过对方线圈，当一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响非常小．
答案　D
2.在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是(　　)
A．G1指针向右摆，G2指针向左摆 B．G1指针向左摆，G2指针向右摆
C．两表指针都向右摆 D．两表指针都向左摆
解析　当开关S闭合时，流经电感线圈L的电流方向自左向右．当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化．这样在由L、G2、R及G1组成的闭合电路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右偏；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左偏．
答案　B
3．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一电压表，用来测量自感线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路拆除时应(　　)
A．先断开S2　　　　　　 B．先断开S1
C．先拆除电流表 D．先拆除电阻R
解析　因为线圈电流远远大于电压表电流，如果先断开S2，大电流流经电压表，而且方向反向，会严重损害电压表．只有先断开S1，才能切断线圈L和电压表所组成的自感回路，防止由于自感电流太大而把电压表烧坏．
答案　B
4.如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来是断开的，电流I0＝，今合上开关S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势(　　)
A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零
B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变
D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0
解析　原来电流为I0，当闭合开关最后稳定后电流为2I0，所以在刚闭合开关时线圈会阻碍电流增大．不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢．
答案　D
5. 如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是(　　)
A．合上开关S时，A1和A2同时亮
B．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右
解析　当开关S闭合时，灯A2立即发光，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来，所以灯A2比灯A1先亮，故A项错误；稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左，故B项正确，C、D两项错误．
答案　B
6．在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在下列如图所示设计的方案中可行的是(　　)
解析　断开开关S，A项中由于电容器被充电，开关S处仍将产生电弧；B、C项中闭合开关时，电路发生短路；而D项是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生，故D项正确．
答案　D
7.如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则(　　)
A．I1＝I2＝I0 B．I1>I0>I2
C．I1＝I2>I0 D．I1解析　当滑动片从A端迅速滑向B端时，总电阻减小，总电流增大，L产生自感电动势阻碍增大，故I1比P稳定在C点的电流I0小；当P从B端迅速滑向A端时总电流减小，L自感电动势阻碍减小，自感电流方向与原电流方向相同，故I2大于P稳定在C点时的电流I0，故D项正确．
答案　D
二、不定项选择题
8.如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则(　　)
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长
解析　线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失．当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B项正确，A项错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C项正确，D项错误．
答案　BC
9.如图中L是一只有铁芯的线圈，它的电阻不计，E表示直流电源的电动势．先将S接通，稳定后再将S断开．若将L中产生的感应电动势记为EL，则在接通和断开S的两个瞬间，以下说法正确的是(　　)
A．两个瞬间EL都为零
B．两个瞬间EL的方向都与E相反
C．接通瞬间EL的方向与E相反
D．断开瞬间EL的方向与E相同
解析　接通状态下，电阻被短路，流经L的电流较大，在断开后电路电阻变大，电流要变小，所以线圈电动势与电源同向，阻碍电流变小．如果在断开状态下接通则电阻变小电流要变大，则线圈电动势阻碍电流变大产生的电动势与电源反向，故C、D两项正确．
答案　CD
10．用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图1所示，在AB间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻．闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图2中a、b、c所示，则下列判断中正确的是(　　)
A．AB间接入定值电阻显示图象a B．AB间接入电容器显示图象b
C．AB间接入定值电阻显示图象c D．AB间接入电感线圈显示图象b
解析　由图a看出，a接入电路时有瞬间的电流，电容器充电过程有短暂的电流，电路稳定后电路中没有电流．说明AB间是电容器，故A项错误；由b图看出，此元件接入电路时，电流逐渐增大，是由于线圈中产生自感电动势的阻碍作用，电流只能逐渐增大，说明AB间是电感线圈，故B项错误，D项正确；从c图看出，此元件接入电路时电流恒定不变，说明AB是定值电阻，故C项正确．
答案　CD
11．如图所示的电路中，三个相同的灯泡A、B、C和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有(　　)
A．A先变亮，然后逐渐变暗
B．B先变亮，然后逐渐变暗
C．C先变亮，然后逐渐变暗
D．B、C都逐渐变暗
解析　设S闭合时通过每个灯泡的电流为I，则流过L1的电流为2I，流过L2的电流为I，当S断开时，通过电感的电流不会发生突变，L1中的电流从2I减小到零，L2中的电流从I减小到零，B、C中电流都从I减小到零，A中电流从2I减小到零，故B、C缓慢变暗，A灯先亮一下然后逐渐变暗，A、D两项正确．
答案　AD
12．“千人震”实验可以用如图所示的电路完成．电路主要由几位同学手拉手与一节电动势为1.5 V的干电池、几根导线、开关和一个有铁芯的多匝线圈构成．以下说法正确的是(　　)
A．在闭合开关瞬间会使连成一串的同学有触电感觉
B．在断开开关瞬间会使连成一串的同学有触电感觉
C．人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
D．人有触电感觉时有很高电压加在两手间且左边电势高
解析　当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5 V的新干电池，所以电流很小．同学没有触电感觉，故A项错误；当断开时，多匝线圈电流发生变小，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉．将此现象称为自感现象，故B项正确；当断开时，多匝线圈发生自感，电流方向不变，此时线圈的电流从右向左，流过人的电流从左向右，所以人触电感觉时有很高电压加在两手间且左边电势高，故C项错误，D项正确．故选B、D两项．
答案　BD
三、计算及论述题
13．如图所示，电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为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前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律图象．
解析　(1)电路稳定工作时，通过L的电流为
IL＝＝1 A，
通过L1的电流为IS＝＝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＝ILRS＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，通过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．
答案　(1)10 V　(2)见解析