广西专版2023_2024学年新教材高中物理第2章电磁感应4互感和自感课后训练新人教版选择性必修第二册

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4　互感和自感课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~3题为单选题,第4~5题为多选题)1.(2023·全国模拟)如图所示,两个电阻的阻值都是R,多匝线圈的电阻和电源内阻均可忽略不计。开关S原来断开,此时电路中的电流为I0=。现将S闭合,于是线圈产生自感电动势,此自感电动势的作用是(　　)A.使电路的电流减小,最后由I0减小到0B.有阻碍电流增大的作用,最后电流小于I0C.有阻碍电流增大的作用,因而电流总保持不变D.有阻碍电流增大的作用,但电流还是增大,最后等于2I0答案D解析因为多匝线圈的电阻和电源内阻都忽略不计,开关闭合之后,右侧电阻被短接,电路中总电阻变为原来的一半,由闭合电路欧姆定律可得,电流将增大到原来的2倍,由于电流增大,线圈产生感应电动势,有阻碍电流增大的作用,延长了电流变化的时间,最后电流慢慢增大到原来的2倍,选项A、B、C错误,D正确。2.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相互抵消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.当电路中的电流变化时,电流的变化量相互抵消答案C解析能否有感应电动势,关键在于穿过回路的磁通量是否变化。由于导线是双线绕法,使穿过回路的磁通量等于零,无论通过的电流变化与否,磁通量均为零而不变,所以不存在感应电动势和感应电流。选项C正确。3.如图所示,电源电动势为E,其内阻不可忽略,A、B是完全相同的灯泡,线圈L的直流电阻不计,电容器的电容为C,合上开关S,电路稳定后(　　)A.电容器的电荷量为CEB.灯泡A、B的亮度相同C.在断开S的瞬间,通过灯泡A的电流方向向右D.在断开S的瞬间,灯泡B立即熄灭答案C解析合上开关S,电路稳定后,A被短路,A不亮,B发光,选项B错误。由于电源有内阻,电容器两端电压U<E,则电容器的电荷量Q<CE,选项A错误。断开S瞬间,通过A的电流方向向右,选项C正确。断开S瞬间,电容器放电,B慢慢熄灭,选项D错误。4.在如图所示电路中,A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个理想线圈,下列说法正确的是(　　)A.S闭合时,A立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B立即亮,然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后,B发光,而A不发光D.S闭合足够长时间后,B不发光,而A逐渐熄灭答案AC解析S闭合时,灯泡A与线圈并联,然后再与灯泡B串联,由于L是一个理想线圈,所以在闭合瞬间L中会产生一个很大的阻抗,导致线圈可以看成断开,电流从电阻流向A,再流向B,最后回到电源负极,故A、B立即亮,当电路稳定后,线圈中的阻抗消失,电阻恢复到零,灯泡A被短路,故A熄灭,B变得更亮,选项A、C正确。5.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EB.b、c间电压逐渐增加,最后等于EC.a、c间电压逐渐增加,最后等于ED.电路中电流逐渐增加,最后等于答案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=,选项B、D正确,A、C错误。二、非选择题6.如图所示,图甲为某同学研究自感现象的实验电路图,用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=6.0 Ω,定值电阻R=2.0 Ω,A、B间的电压U=6.0 V。开关S原来闭合,电路处于稳定状态,在t1=1.0×10-3 s时刻断开开关S,该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。甲乙(1)求线圈L的电阻RL。(2)在图甲中,断开开关后通过电灯的电流方向如何?答案(1)2.0 Ω　(2)电灯中的电流方向向左解析(1)由题图乙可知,开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0=1.5A由欧姆定律得I0=解得RL=-R=2.0Ω。(2)断开开关后,线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路,由自感规律可知,电灯中的电流方向向左。能力提升一、选择题(第1~3题为单选题,第4~5题为多选题)1.如图所示的电路,线圈L的电阻不计,则(　　)A.S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电B.S保持闭合,A板带正电,B板带负电C.S断开瞬间,A板带正电,B板带负电D.由于线圈电阻不计,电容器被短路,上述三种情况下两板都不带电答案A解析S闭合瞬间,由于通过电感线圈的电流为零,电容器被充电,A板带正电,B板带负电,选项A正确。S保持闭合,电容器被短路,不带电,选项B错误。S断开瞬间,线圈产生自感电动势,给电容器充电,根据电流方向判断,A板带负电,B板带正电,选项C错误。由上可知选项D也错误。2.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。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(　　)A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈的直流电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案C解析在断电自感现象中,断电时线圈与小灯泡构成回路,线圈中储存的磁场能转化为电能,线圈相当于电源,自感电动势E自=L,与原电源无关,选项A错误。如果小灯泡电阻偏大,则通过线圈的电流较大,断电时可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象,选项B错误。如果线圈的直流电阻偏大,则电路稳定时通过线圈的电流较小,断电时只能看到不显著的延时熄灭现象,且小灯泡不会出现闪亮现象,选项C正确。如果线圈的自感系数较大,则自感电动势较大,可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象,选项D错误。3.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,线圈L的直流电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开开关S。下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像正确的是(　　)答案B解析开关S闭合的瞬间,由于L的阻碍作用,由R与L组成的支路相当于断路,后来由于L的阻碍作用不断减小,相当于外电路并联部分的电阻不断减小,根据闭合电路欧姆定律可知,整个电路中的总电流增大,由U内=Ir得内电压增大,由UAB=E-Ir得路端电压UAB减小;电路稳定后,由于R的阻值大于灯泡D的阻值,所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流,当开关S断开时,由于电感L的自感作用,流过灯泡D的电流立即与流过L的电流相等,与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小,即UAB反向减小。选项B正确。4.如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,这时灯泡具有一定的亮度,若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到(　　)A.灯泡变暗 B.灯泡变亮C.螺线管缩短 D.螺线管伸长答案AD解析当软铁棒插入螺线管中时,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,使电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流作用力减小,故螺线管伸长。5.如图所示,三个灯泡A、B、C的电阻关系为R1<R2<R3,线圈L的直流电阻可忽略,D为理想二极管。开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是              (　　)A.A逐渐变亮B.B立即熄灭C.A先变亮,然后逐渐变暗D.C先变亮,然后逐渐变暗答案BD解析开关闭合时,因为R1<R2<R3,所以通过A的电流大于通过C的电流,断开开关,原来通过B和C的电流立即消失,通过A的电流由于线圈对电流的变化有阻碍作用,且L、A与B、C构成回路,又由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过B,则B立即熄灭,由于开始通过A的电流大于通过C的电流,所以C先变亮然后逐渐变暗,A逐渐变暗。故选项B、D正确,A、C错误。二、非选择题6.如图所示,电源的电动势为E=10 V,内阻不计,线圈L与电阻R的直流电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为R0=10 Ω。(1)求断开S的瞬间灯泡A两端的电压。(2)画出断开S前后一段时间内通过灯泡A的电流随时间的变化规律。答案(1)10 V　(2)见解析解析(1)电路工作稳定时,由于a、b两点的电势相等,因此导线ab上无电流流过通过线圈L的电流IL=A=1A通过A的电流为I=A=0.5A断开S的瞬间,由于线圈L维持通过的电流IL不变,线圈L与A组成闭合回路,故通过A的瞬时电流为1A,所以此时A两端的电压为U=ILR0=10V。(2)断开S前,流过A的电流为0.5A不变;而断开S的瞬间,通过A的电流突变为1A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,图像如图所示(t0为断开S的时刻)。