2.4互感和自感 同步练习Word版含答案

2.4互感和自感
一、多选题
1．如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（　　）
A．S闭合的瞬间，A、B同时发光，接着A变暗，B更亮，最后A熄灭
B．S闭合瞬间，A不亮，B立即亮
C．S闭合瞬间，A、B都不立即亮
D．稳定后再断开S的瞬间，B熄灭，A闪亮一下再熄灭
2．关于自感系数，以下说法正确的是（
）
A．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大
B．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大
C．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数变小
D．自感系数与电路中电流变化快慢有关
3．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
二、单选题
4．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表读数I1、I2分别是（　　）
A．I1I2
B．I1C．I1D．I1=I2，I15．某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动
6．在如图甲、乙所示的电路中，电阻和自感线圈的电阻值都很小，且小于灯A的电阻。接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光。则（　　）
A．在图甲中，断开S后，A将立即熄灭
B．在图甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
C．在图乙中，断开S后，A将逐渐变暗
D．在图乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗
7．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，D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在的时刻，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D1、D2的电流方向为正方向，分别用、表示流过D1和D2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．
8．一个自感系数很大的线圈，用如图所示的电路测量它的直流电阻，闭合电键与待稳定后读出电压表与电流表的示数下列说法正确的是
线圈电阻的测量值等于电压表示数与电流表示数的比值
线圈电阻的真实值小于电压表示数与电流表示数的比值
在测量完毕拆卸电路时，应先断开，后断开
在测量完毕拆卸电路时，应先断开后断开．
A．
B．
C．
D．
9．在制作精密电阻时，为了消除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，如图所示，其道理是（　　）
A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不对
10．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
三、填空题
11．如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学两只空着的手相连，在开关______
填“闭合”或“断开”时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是______
．
实验探究：电容器对交流电的阻碍作用容抗可能跟哪些因素有关？
（1）如图所示，把电容器C与小灯泡D串联，再与另一完全相同的小灯泡串联，用交流信号发生器作电源交流信号发生器可以输出不同频率、不同电压的正弦交流信号闭合开关S和，可以观察到小灯泡D和（2）保持发生器输出的电压不变而改变信号的频率，观察灯泡亮度的变化；
（3）保持频率、电压不变的条件下，用不同的电容器与小灯泡D串联，观察电容值不同时小灯泡亮度的变化；
观察结果：
①在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越______
；填“亮”或“暗”
②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，小灯泡D亮度越______
；填“亮”或“暗”
③根据以上现象，结论是：______
；
④在本实验的设计中用了什么实验方法：______
．
四、解答题
12．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。
(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。
(2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。
13．图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。
(1)请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？
(2)如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？
14．如图所示，自感线圈的自感很大，电阻可忽略不计。开关S原来是闭合的，在开关S断开的瞬间，若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？若R1＜R2，灯泡的亮度又怎样变化？
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总3页
参考答案
1．AD
【详解】
ABC．S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过A，所以A、B会同时亮。又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，线圈的电阻可忽略，对A起到“短路”作用，因此A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，B会比以前更亮，故A正确，BC错误；
D．稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与A组成回路，A要闪亮一下再熄灭，B立即熄灭，故D正确。
故选AD。
2．BC
【详解】
AD.自感系数是由线圈本身的特性决定的，与自感电动势的大小、电路中电流变化快慢无关，选项A、D错误；
B.由自感电动势公式知选项B正确；
C.自感系数与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯有关，与其他因素无关，把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小，选项C正确。
故选BC。
3．BD
【详解】
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0～1
s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
s～2
s内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2
s～3
s、3
s～4
s内可得正确选项为BD。
故选BD。
4．B
【详解】
接通开关S时，由于L中的自感电动势阻碍电流的增大，所以I1故选B。
5．A
【详解】
若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管产生的磁场互相排斥，根据楞次定律可知，M中磁通量增大，M向右移动阻碍磁通量增大，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，变阻器滑片向左滑动，故A正确。
故选A。
6．D
【详解】
AB．在图甲中，断开由于线圈阻碍电流变小，将逐渐变暗，故A、B错误；
CD．在图乙中，由于电阻和自感线圈的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比通过线圈的电流小，断开时，通过的电流先变大，将变得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
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，因为线圈阻碍电流的减小，而且D1和D2、D3构成回路，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，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小且由于电路稳定时通过D1的电流I1大于通过D2的电流I2，则D2和D3都会闪亮一下，故ABD错误，C正确．
8．B
【详解】
①根据电阻测量的原理可知，线圈电阻的测量值等于电压表示数与电流表示数的比值.故①正确；②以上的测量值由于是测量的线圈与电压表的并联的电阻值，所以测量值小于真实值.故②错误；③若先断开开关S1，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2.故③错误，④正确．故选B
【点睛】
本题考查了自感线圈的自感作用，在断开电源的瞬间L相当于电源，结合实验安全原则，应先消除自感现象．
9．C
【详解】
由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们的磁场相互抵消．不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以，消除了自感现象的影响．故C项正确，其它三项错误．
10．D
【详解】
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。
11．断开
镇流器的自感现象
亮
亮
电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大；
控制变量法
【解析】
【分析】
电容器内部是真空或电介质，隔断直流．能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性．
【详解】
（1）当开关闭合后，镇流器与同学们并联，由于电源为1.5V的新干电池，所以电流很小．当断开时，镇流器电流发生变化，镇流器的自感现象，从而产生很高的瞬间电压，通过同学们身体有触电的感觉．
（2）①电容器通高频阻低频，在电容和发生器输出电压不变的情况下，信号频率越大，小灯泡D亮度越亮；②在发生器信号频率和输出电压不变的情况下，电容越大，容抗越小，小灯泡D亮度越亮；③根据以上现象，结论是：电容越小，容抗越大；交流电频率越低，容抗越大；④在本实验的设计中用了控制变量法．
【点睛】
本题主要考查了电容和电感的特性可以利用感抗和容抗公式记忆．
12．(1)B灯先亮一下后逐渐熄灭；A灯立刻亮起来，后变得更亮；(2)灯泡A立即熄灭，灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
【详解】
(1)当开关S由断开变为闭合时，线圈L中产生很大的自感电动势阻碍电流增加，则L可看做断路，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮；
(2)当开关S由闭合变为断开时，灯泡A立即熄灭，L中产生自感电动势阻碍电流减小，则L相当电源，灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。
13．(1)因为线圈B中产生了电磁感应现象，从而产生延时作用；(2)线圈不闭合，则不会产生延时效果。
【详解】
(1)由题意可知，当S断开后，线圈A中磁场减弱，穿过线圈B的磁通量要减小，根据楞次定律可知，B中产生的感应电流的磁场阻碍原来磁通量的减小，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，产生有延时释放D的作用；
(2)如果线圈不闭合，则B线圈中会有电磁感应现象，但不产生感应电流，故不会产生延时效果；
14．见解析
【详解】
(1)电路稳定后，自感线圈相当于导线，阻值为零，电阻R1、R2并联，若电阻R1＞R2，则流过电阻R2的电流I2大，流过电阻R1的电流I1小；开关S断开后，自感线圈发生自感现象，阻碍原电流的减小，相当于电源，感应电流电流从流I1开始减小，故灯泡逐渐熄灭。
(2)电路稳定后，自感线圈相当于导线，阻值为零，电阻R1、R2并联，若电阻R1＜R2，则流过电阻R2的电流I2小，流过电阻R1的电流I1大；开关S断开后，自感线圈发生自感现象，阻碍原电流的减小，相当于电源，感应电流电流从流I1开始减小，故灯泡先闪亮一下，后逐渐熄灭。
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