4.6 互感和自感 —2020-2021学年人教版高中物理选修3-2同步练习（word含答案）

互感和自感练习
一、单选题
关于互感现象，下列说法正确的是(? ? )
A. 两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象
B. 互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈
C. 互感现象都是有益的
D. 电动机是利用互感现象制成的
如图所示，a、b、c为三只完全相同的灯泡，L为直流电阻不计的自感系数很大的纯电感线圈，电源内阻不计.下列判断正确的是
A. S闭合的瞬间，a、b、c三灯亮度相同
B. S闭合足够长时间后，a、b、c三灯亮度相同
C. S断开的瞬间，a、c两灯立即熄灭
D. S断开后，b灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭
如图是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路图，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压。在测量完毕后，拆除实验电路时应(????)
A. 先断开S1
B. 先断开S2
C. 先拆除电流表
D. 先拆除电阻R
如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A.将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是
A.
B.
C.
D.
如图所示灯LA，LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略．则(??? )
A. S闭合瞬间，LA，LB都不立即亮
B. S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮
C. S闭合的瞬间，LA，LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭
D. 稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB(原先亮度)更亮
如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略，A，B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大而电阻为零的线圈。关于这个电路，以下说法正确的是(????)
A. 由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B. 由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C. 开关断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D. 开关断开瞬间，电流自左向右通过A灯
如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是(????)
A. 起延时效果的主要部件是线圈M
B. 闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流
C. 断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流
D. 电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果
如图为手机及无线充电板。如图为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电，下列说法正确的是(????)
A. 手机外壳用金属材料制作可以减少能量损耗
B. 如果图示方向的磁场在变强，受电线圈中c点的电势高于d点的电势
C. 在送电线圈电压不变的情况下，增加送电线圈匝数可以提高受电线圈的电压
D. 受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同
如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是(????)
A. S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭
B. S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光
C. S断开瞬间，通过P的电流从右向左
D. S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反
电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(????)
A. 图(a)中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，从而实现手机充电
B. 图(b)中给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
C. 图(c)中如果线圈B不闭合，S断开会产生延时效果
D. 图(d)中给电子感应加速器通以恒定电流时，被加速的电子获得恒定的加速度
如图，电感线圈L的阻值与电阻R的阻值相同，a、b是两个完全相同的灯泡，则(????)
A. 闭合开关，a将逐渐变亮
B. 闭合开关，b将逐渐变亮
C. 闭合开关，a立刻变亮
D. 闭合开关，a一直不亮
二、多选题
如图所示，线圈M和线圈N绕在同一铁芯上，M与电源、开关、滑动变阻器相连，P为滑动变阻器的滑片，开关S处于闭合状态，N与电阻R相连．下列说法正确的是(????)
A. 当P向右移动时，通过R的电流方向为由b到a
B. 当P向右移动时，通过R的电流方向为由a到b
C. 断开S的瞬间，通过R的电流方向为由b到a
D. 断开S的瞬间，通过R的电流方向为由a到b
如图所示电路中，A、B为两个相同灯泡，L为自感系数较大、电阻可忽略不计的电感线圈，C为电容较大的电容器，下列说法中正确的有(????)
A. ?接通开关S，A立即变亮，最后A、B一样亮
B. ?接通开关S，B逐渐变亮，最后A、B一样亮
C. ?断开开关S，A、B都立刻熄灭
D. ?断开开关S，A立刻熄灭，B逐渐熄灭
在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是(????)
A. 合上开关后，b、c先亮，a后亮
B. 合上开关一会儿后断开开关时，N点电势高于M点
C. 合上开关一会儿后断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D. 合上开关一会儿后断开开关，c马上熄灭，b闪亮一下后缓慢熄灭
如图所示，A、B、C是相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻与各灯泡相同。下列说法正确的是(????)
A. 闭合S瞬间，B，C灯同时亮，A灯后亮
B. 闭合S，电路稳定后，A，B，C灯的亮度相同
C. 断开S瞬间，A灯逐渐熄灭
D. 断开S瞬间，A，B，C灯均逐渐熄灭
三、计算题
在自感系数为100mH的线圈中，通入如图中所示规律变化的电流，求在每个变化阶段线圈中自感电动势的大小，并说明前4s和第5s内电动势的方向有何关系。
如图所示的电路中，已知E=20V，R1=20Ω，R2=10Ω，L是纯电感线圈，电源内阻不计，则当S闭合电路稳定时a、b间的电压为多少？在断开S的瞬间，a、b间的电压为多少？
如图所示，设电源的电动势E=10?V，内阻不计，L与R的电阻均为5?Ω，两灯泡的电阻RL=10?Ω。

??? (1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压。
??? (2)画出断开S前后一段时间内流过L1的电流随时间的变化规律。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈；互感现象并非都是有益的，有时会影响电路的正常工作；
本题考查对自感和互感的认识，比较简单。
【解答】
A.两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，故A错误；
B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，故B正确；
C.互感现象并非都是有益的，有时会影响电路的正常工作，故C错误；
D.电动机是根据磁场对电流受力的作用，故D错误。
故选B。
2.【答案】D
【解答】
A.S闭合的瞬间，三个灯同时发光，由于线圈自感电动势的阻碍，开始时通过L的电流极小，b、c两灯的电流相同，一样亮，但小于a灯亮度，故A错误；
B.K闭合足够长的时间以后，b被短路，b灯熄灭，所以b、c两灯亮度不相同．故B错误；
CD.K断开的瞬间，线圈中电流将要减小，产生自感电动势，相当于电源，有电流流过a、b、c三灯，由于a、c两灯串联，所以a、c两灯逐渐变暗且亮度相同，而b灯突然闪亮以后再逐渐变暗，故C错误，D正确．
故选：D
3.【答案】B
【解答】
若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，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B正确，ACD错误。
故选B。
4.【答案】D
【解答】
S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2A，流过灯泡的电流是1A，当S断开后，灯泡原来的电流立即消失，线圈中电流要开始减小，将产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以通过灯泡的电流不会立即消失，会从2A开始逐渐减小，根据楞次定律知，灯泡中电流方向与原来的电流方向相反，故D正确，故ABC错误。
故选D。
5.【答案】C
【解答】
ABC.S闭合瞬间，线圈中电流缓慢增加，电压同时加在两个灯上，所以L1、L2同时发光，稳定后电灯L1被短路，故L?2灯更亮，L1熄灭，故C正确，AB错误；
D.稳定后再断开S的瞬间，B灯立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以A灯亮一下再慢慢熄灭，但不会比L2稳定时亮度更亮，故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解答】
A.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈产生自感电动势，阻碍B灯所在支路电流增加，故A灯立刻亮，当线圈的阻碍作用变小后A灯逐渐变暗，当线圈对电流没有阻碍时，灯泡亮度稳定，故A正确；
B.由开关闭合到电路中电流稳定的时间内，由于线圈产生自感电动势，阻碍B灯所在支路电流增加，所以B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，故B错误；
C.开关断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭，故C错误；
D.开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向不变，而A、B两灯与线圈组成闭合回路，所以流过A灯的电流方向是自右向左，故D错误。
故选A。
7.【答案】C
【解答】
A.A线圈接电源，断电之后M线圈中无电流，M线圈周围也不存在磁场，在M线圈中断电的时，N线圈中会产生感应电流，周围存在感应电流的磁场，起延时效果，故A错误；
B.闭合S电路稳定工作后，N线圈中的磁通量不变化，所以导线ab中无感应电流，故B错误；
C.由安培定则可判断M线圈中原磁场的方向向下，断开S瞬间，N线圈中磁通量减少，根据楞次定律，增反减同，所以N线圈中感应电流的磁场方向向下，由安培定则可判断导线ab中有从a流向b的感应电流，故C正确；
D.电源E的正负极对调接入后，在断开S瞬间，N线圈中磁通量减少，N线圈中也会产生感应电流，同样起到延时效果，故D错误。
故选C。
8.【答案】D
【解答】
A.手机外壳使用金属材料会屏蔽电磁波，导致无线充电不能完成，故 A错误;
B.根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由c到d，因此c点的电势低于d点的电势，故 B错误;
C.该设备电磁感应原理，因此根据原、副线圈感应电动势公式变形可得U2=U1?n2n1；则当送线圈匝数n1增加时，受电线圈的电压U2减小，故C错误。
D.该设备采用的是电磁感应原理，因此当发射线圈中电流方向改变时，受电线圈中的电流方向也会改变，即受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同，故 D正确。
故选D。
9.【答案】C
【解答】
A.S断开瞬间，由于线圈自感作用，阻碍原电流减小，相当于新的电源，通过Q、P形成回路，所以PQ均过一会熄灭，故A错误；
B.S接通瞬间，P立即正常发光，由于线圈自感阻碍电流增大，Q缓慢变亮，故B错误；
CD.通过线圈的电流沿原方向，所以通过Q的电流与原来方向相同，通过P的电流与原来方向相反，从右向左，故D错误，C正确。
故选C。
10.【答案】A
【解答】
A.图中利用了发射线圈和接收线圈之间的互感现象构成变压器，利用互感原理使手机充电，故A正确；
B.图中给电磁炉接通交变电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热，故B错误；
C.图中如果线圈B不闭合，S断开，线圈B中不产生感应电流，工作电路会立即断开，不会产生延时效果，故C错误；
D.图中给电子感应加速器通以交变电流时，产生交变的磁场，感应出交变电压，使电子获得恒定的加速度，故D错误。
故选A。
11.【答案】A
【解答】闭合开关的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，b灯瞬间变亮，a灯逐渐变亮，故A正确，BCD错误．
故选A．
12.【答案】AD
【解答】
AB.根据右手螺旋定则可知，线圈M左端是N极，右端是S极，当P向右移动，导致电流增大，磁场增大，穿过N线圈的磁通量增大，则由楞次定律和右手螺旋定则可知，N线圈中产生的感应电流方向为由b到a，故A正确，B错误；
CD.当断开S的瞬间，导致电流减小，穿过线圈N的磁通量变小，则由楞次定律和右手螺旋定则可知，N线圈中产生的感应电流方向为由a流向b，故C错误，D正确；
故选AD。
13.【答案】ABD
【解答】
AB.接通开关S，电容器C要通过A充电，因此A立刻亮，由于充电电流越来越小，当充电完毕后，相当于断路，而L对电流变化有阻碍作用，所以通过B的电流逐渐增大，故B逐渐变亮，当闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，因此A、B一样亮，故AB正确；
CD.当S闭合足够长时间后再断开，A立刻熄灭，而L产生自感电动势，且电容器也要对B放电，故B要逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选ABD。
14.【答案】AB
【解答】
A.开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过a灯的电流逐渐增大，所以b、c先亮，a后亮，故 A正确；
B.合上开关一会儿后，线圈中电流逐渐稳定，断开开关的瞬间，由线圈中产生自感电动势，L和a、b组成的回路中有电流，电流的方向与L中原来电流的方向相同，方向为L→N→b→M→a→L，可知N点电势高于M点，故B正确；
CD.合上开关一会儿后，因线圈有电阻，则当电路中电流稳定时，a的电流小于b，断开开关S的瞬间，L和a、b组成的回路中有电流，导致a、b一起缓慢熄灭，而c没有电流，马上熄灭，由于原来a的电流小于b，开关断开的瞬间，通过a、b和线圈回路的电流从a灯原来的电流减小，所以两灯都不会闪亮，故C、D错误。
故选AB。
15.【答案】BC
【解答】
AB.电键接通瞬间，电路中立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡A的电流较大，即灯泡A较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流通过，电流稳定后，三个灯泡一样亮，故A错误，B正确；
CD.电键断开瞬间，线圈L与A组成自感回路，B与C立即熄灭；L电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生自感电动势，与灯泡A构成闭合回路放电，故灯泡A是逐渐变暗，故C正确，D错误；
故选BC。
16.【答案】解：根据自感电动势的公式E=L?△I△t，可知前4s内的自感电动势：E1=△I△t1=10×10?34V=2.5×10?3V
第5s内的自感电动势：E2=△I△t2=10×10?35?4V=1×10?2V
前4s内的电流增大，第5s内的电流减小，根据楞次定律可知，前4s和第5s内电动势的方向相反。
答：前4s和第5s内电动势的大小分别为2.5×10?3V和1×10?2V，前4s和第5s内电动势的方向相反。
17.【答案】解：当闭合开关S，待电路稳定后，由于电感电阻为零，电压为零，
根据闭合电路欧姆定律，则有：通过R1电流大小为：
I1=ER1=2020=1A；
而通过R2电流大小为：
I2=ER2=2010=2A
当S断开时，L线圈中电流变化，导致产生自感电动势，从而与R1、R2构成回路，
则断开开关S的瞬间两电阻的电流大小均为2A.由欧姆定律，得?? U=IR=2×(10+20)=60V
答：当S闭合电路稳定时a、b间的电压为0；在断开S的瞬间，a、b间的电压为60V．
18.【答案】解：(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过，因此通过L的电流为IL=E2R=1010A=1A，流过L1的电流为IS=E2RS=1020A=0.5?A，断开S的瞬间，由于线圈要维持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=IL·RS=10?V(正常工作时为5?V)；(2)断开S前，流过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：(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压10?V；(2)断开S前，流过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)，。