人教版江苏专用高中物理选择性必修第二册课时分层作业8互感和自感含答案

这是一份人教版江苏专用高中物理选择性必修第二册课时分层作业8互感和自感含答案，共8页。
课时分层作业(八)　互感和自感题组一　互感现象1．在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。图中，最能符合这样要求的一幅图是(　　)A　　　　B　　　　C　　　　DD　[线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是：是否引起电磁感应现象——即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化。通过分析知D图中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的。]题组二　对自感现象的理解和应用2．如图所示，电路中电源内阻不能忽略，电阻R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(　　)A．A比B先亮，然后A熄灭B．B比A先亮，然后A逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A熄灭D．A、B一起亮，然后B熄灭B　[闭合开关的一瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，B灯先亮，A灯后亮，然后A中电流逐渐增大，A灯逐渐变亮。B正确。]3．如图甲、乙所示，电感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，下列说法正确的是(　　)A．在电路甲中，断开S，A将立即熄灭B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗D　[题图甲中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬间不变，然后渐渐变小，A、B错误；题图乙中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电。因此反向流过A的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后逐渐变暗，C错误，D正确。]4．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。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 (　　)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C　[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＝Leq \f(ΔI,Δt)，与原电源无关，A错误；如果小灯泡电阻偏大，则通过线圈的电流较大，断电时可看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象，B错误；如果线圈电阻偏大，则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，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，D错误。]5．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零。A和B是两个相同的灯泡。则(　　)A．当S闭合瞬间，A灯不亮B灯亮B．当S断开瞬间，A、B两灯同时熄灭C．当S断开瞬间，a点电势比b点电势低D．当S断开瞬间，流经灯泡B的电流由a到bD　[电键S闭合瞬间，线圈L对电流有阻碍作用，则相当于灯泡A与B串联，因此同时亮，且亮度相同，稳定后B被短路熄灭，故A错误；稳定后当电键S断开后，A马上熄灭，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源左端为高电势，与灯泡B构成闭合回路放电，流经灯泡B的电流是由a到b，a点电势比b点电势高，B闪一下再熄灭，故D正确，B、C错误。]6．如图所示，电阻R和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，电路可能出现的情况是(　　)A．A、B一起亮，然后A熄灭B．A、B一起亮，然后B熄灭C．B比A先亮，然后B熄灭D．A比B先亮，然后A熄灭A　[电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，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，故灯泡A较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，由于电感线圈的电阻不计，所以A灯被短路，A灯泡熄灭，故A正确，B、C、D错误。故选A。]7．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，其原理是(　　)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C　[由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。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。选C。]题组三　自感现象中的图像问题8．如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。t＝0时刻，闭合开关S。经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S，I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为I1、I2各自的电流正方向，以下各图能定性描述电流I1、I2随时间t变化规律的是(　　)A　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　DA　[当S闭合时，L的自感作用会阻碍L中的电流变大，电流从D1流过，方向与规定的正方向相同。当L中电流稳定时，D1中的电流变小至零；D2中的电流为电路中的总电流，电流流过D1时，电路总电阻较大，总电流较小，当D1中电流为零时，总电阻变小，总电流变大至稳定。当S再断开时，D2马上熄灭，D1与L组成回路，由于L的自感作用，D1先重新亮起来再慢慢熄灭，D1中的电流方向与规定的正方向相反且逐渐减小至零。综上所述知选项A正确，B、C、D错误。]9．如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(　　)(a)　　　　　　　　　　(b)A　　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　　DC　[根据题图(b)可知，cd两端在0～0.5 s内产生恒定的电压，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量均匀变化，即eq \f(Δi,Δt)恒定不变，故C正确，A、B、D错误。]10．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．电路中电流逐渐减小，最后等于eq \f(E,R)B　[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＝eq \f(E,R)，选项B正确，A、C、D错误。]11．如图所示，两灯泡A1、A2相同，A1与一理想二极管D连接，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是(　　)A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮B．断开S的瞬间，A1会立即熄灭C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭D．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同B　[闭合开关S后，因线圈自感，但两灯和线圈不是串联的关系，则两灯立刻亮，故A错误；断开S的瞬间，A2会立刻熄灭，线圈L与灯泡A1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势低于b端，但二极管具有单向导电性，所以回路没有感应电流，A1也是立即熄灭，故C错误，B正确；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以A1与二极管被短路，导致灯泡A1不亮，而A2将更亮，因此A1、A2亮度不同，故D错误。]12．司机把车停在了路边，小明跑到一个小超市买了一瓶水，回来系好安全带后才打火启动汽车，继续向前走。小明很奇怪，司机只是轻轻地一扭钥匙，汽油机就点火启动了，这是什么原理呢？小明立即用手机搜索了一下，原来，电子点火器用到了刚学不久的自感现象！为了把原理说明白，小明设计了如下一个电路：如图所示，电源电动势为E、内阻可以忽略不计，L是一个匝数很多且有铁芯的线圈，其直流电阻为r，a、b之间的定值电阻阻值为R。然后小明设想了这样一组操作过程：先将开关S接通，电路稳定后，断开S，请你按小明的思路完成如下问题的分析：(1)断开S瞬间，试确定通过定值电阻的电流大小和方向；(2)断开S瞬间，线圈L相当于电源，试确定这个电源的电动势的大小；(3)若R不是一个定值电阻，而是两个彼此靠近的金属电极，试说明断开S瞬间，两电极间产生电火花的原因。[解析]　(1)断开S前，通过L的电流为I＝eq \f(E,r)，方向向右。由楞次定律可知，断开S后，L中的电流只能从原来的值逐渐减小，这个电流通过R，因此，断开S瞬间，通过R的电流大小为I＝eq \f(E,r)，方向向左。(2)断开S瞬间，线圈L相当于电源，L和R构成的回路总电阻为(R＋r)，由闭合电路欧姆定律可知，L中产生的自感电动势大小为E自＝I(R＋r)代入I＝eq \f(E,r)，解得E自＝eq \f(R＋r,r)E。(3)两靠近的金属电极间电阻极大，接近无穷大，根据E自＝I(R＋r)可知，断开S瞬间，L中产生的自感电动势很大，两个电极间的电压就会极高，因此极易击穿空气发生火花放电。[答案]　(1)eq \f(E,r)，方向向左　(2)eq \f(R＋r,r)E　(3)见解析13．如图甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙所示)。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。求：甲　　　　　　　　　　　乙(1)线圈的直流电阻RL；(2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是多少？[解析]　(1)由题图像可知S闭合稳定时IL＝1.5 ARL＝eq \f(E,IL)－R＝eq \f(6,1.5) Ω－2 Ω＝2 Ω。(2)S闭合稳定时流过小灯泡电流I1＝eq \f(E,R1)＝eq \f(6,6) A＝1 AS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 Ω　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　15 V