高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 互感和自感巩固练习
展开1. (2023·广东省阳江市·单元测试)如图所示为法拉第研究电磁感应现象时做过实验电路图.A和B绕在同一铁芯上,铁芯绝缘,则( )
A. 闭合开关S的瞬间,通过电流计的电流是a→b
B. 断开开关S的瞬间,通过电流计的电流是b→a
C. 在增大电阻R 的过程中,通过电流计的电流是b→a
D. 闭合开关S后,匀速向右滑动滑动变阻器滑片,则电流表G指针不会偏转
2. (2023·广东省阳江市·单元测试)目前无线电力传输已经比较成熟,如图所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示.利用这一原理,可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是( )
A. 若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势
B. 只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势
C. A中电流越大,B中感应电动势越大
D. A中电流变化越快,B中感应电动势越大
(2021·辽宁省锦州市·期中考试)如图所示,华为Mate40系列手机一经面世,受到世人追捧,除了领先世界的5G通讯、信息安全以外,人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图,由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时,就会在受电线圈中感应出电流,从而实现为手机充电。在充电过程中( )
A. 送电线圈中产生均匀变化的磁场
B. 送电线圈中产生周期性变化的磁场
C. 无线充电的原理是互感现象
D. 手机电池是直流电源,所以受电线圈输出的是恒定电流
自感现象
4. (2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示两电路中,电阻R和电感线圈L的电阻值相对于灯泡而言都很小,闭合开关S,使电路达到稳定,灯泡A发光。则以下说法正确的是 ( )
A. 在电路甲中,断开开关S,A将渐渐变暗
B. 在电路甲中,断开开关S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
C. 在电路乙中,断开开关S,A将渐渐变暗
D. 在电路乙中,断开开关S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
5. (2023·北京市·单元测试)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的两只灯泡,线圈L的直流电阻可以忽略,下面说法正确的是 ( )
A. 合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后A1、A2的亮度一样
B. 合上开关S接通电路时,A1和A2的亮度始终一样
C. 断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D. 断开开关S切断电路时,A1、A2都要过一会儿才熄灭
6. (2023·安徽省马鞍山市·月考试卷)如图所示,L1和L2为直流电阻可忽略且自感系数很大的电感线圈,调节乙电路中的滑动变阻器使其阻值均很小,小灯泡A2和A3均能亮。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,闭合S1,随着电路稳定后,A1会逐渐熄灭
B. 图甲中,闭合S1瞬间和断开S1瞬间,通过A1的电流方向相同
C. 图乙中,断开S2瞬间,灯A3闪亮一下再缓慢熄灭
D. 图乙中,闭合S2瞬间,灯A2先于灯A3亮
7. (2023·湖北省黄石市·单元测试)下列关于自感和互感的应用说法正确的是( )
A. 图A手机无线充电技术中,只要线圈A中输入电流,线圈B中就会产生感应电动势
B. 公路上的测速装置如图B,在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈,线圈与检测抓拍装置相连,当汽车从线圈上方匀速通过时,线圈中不会产生感应电流
C. 如图C所示是一种延时继电器的示意图,开始时开关S闭合,断开开关S,弹簧K立刻将衔铁D拉起
D. 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D所示,其道理是当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消
8.(2022·北京市·单元测试)关于自感系数的描述,下列说法中正确的是( )
A. 线圈中的磁通量变化越大,其自感系数就越大
B. 线圈中的电流变化越快,其自感系数越大
C. 线圈的匝数越多,其自感系数越小
D. 线圈内插入铁芯,其自感系数增大
9. (2023·北京市·单元测试)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,线圈中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。在图所示的方案中可行的是( )
A. B.
C. D.
(2023·北京市·单元测试)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的两只灯泡,线圈L的直流电阻可以忽略,下面说法正确的是 ( )
A. 合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后A1、A2的亮度一样
B. 合上开关S接通电路时,A1和A2的亮度始终一样
C. 断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D. 断开开关S切断电路时,A1、A2都要过一会儿才熄灭
9.(2023·北京市·单元测试)如图所示电路中,S是闭合的,此时流过线圈的电流为I1,流过灯泡A的电流为I2,且I1>I2。在t1时刻将S断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的图像是图中的( )
A. B.
C. D.
10.(2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示的电路中,L1、L2、L3是三个相同的灯泡,电感L的电阻和电源的内阻可忽略,D为理想二极管。下列判断正确的是
A. 开关K从断开状态突然闭合时,L1逐渐变亮,L2一直不亮,L3立即变亮
B. 开关K从断开状态突然闭合时,L1、L3逐渐变亮,L2一直不亮
C. 开关K从闭合状态突然断开时,L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,L3立即熄灭
D. 开关K从闭合状态突然断开时,L1、L3逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
第4节 互感和自感
互感现象
1. (2023·广东省阳江市·单元测试)如图所示为法拉第研究电磁感应现象时做过实验电路图.A和B绕在同一铁芯上,铁芯绝缘,则( )
A. 闭合开关S的瞬间,通过电流计的电流是a→b
B. 断开开关S的瞬间,通过电流计的电流是b→a
C. 在增大电阻R 的过程中,通过电流计的电流是b→a
D. 闭合开关S后,匀速向右滑动滑动变阻器滑片,则电流表G指针不会偏转
【答案】C
【详解】AB.闭合与断开开关S的瞬间,穿过线圈B的磁通量都不发生变化,电流表G中均无感应电流.故AB错误;C.闭合开关S 后,在增大电阻 R 的过程中,电流减小,则通过线圈B的磁通量减小了,根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向,再根据楞次定律可得:电流表G中有 b→a 的感应电流.故C正确;D.闭合开关S后,匀速向右滑动滑动变阻器滑片,A中电流变大,穿过线圈B的磁通量变大,会产生感应电流,则电流表G指针会偏转,选项D错误。
2. (2023·广东省阳江市·单元测试)目前无线电力传输已经比较成熟,如图所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示.利用这一原理,可以实现对手机进行无线充电.下列说法正确的是( )
A. 若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势
B. 只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势
C. A中电流越大,B中感应电动势越大
D. A中电流变化越快,B中感应电动势越大
【答案】BD
【详解】A.根据感应电流产生的条件,若A线圈中输入恒定的电流,则A产生恒定的磁场,B中的磁通量不发生变化,则B线圈中就会不产生感应电动势,但在图输入过程中,A线圈中的电流从无到有,因此B线圈中会产生感应电动势,然而不是总会有的,故A错误;B.若A线圈中输入变化的电流,根据法拉第电磁感应定律:E=ΔΦΔt 可得,则B线圈中就会产生感应电动势,故B正确;CD.根据法拉第电磁感应定律:E=ΔΦΔt可得,A线圈中电流变化越快,A线圈中电流产生的磁场变化越快,B线圈中感应电动势越大,故C错误;D正确。故选BD。
(2021·辽宁省锦州市·期中考试)如图所示,华为Mate40系列手机一经面世,受到世人追捧,除了领先世界的5G通讯、信息安全以外,人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图,由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时,就会在受电线圈中感应出电流,从而实现为手机充电。在充电过程中( )
A. 送电线圈中产生均匀变化的磁场
B. 送电线圈中产生周期性变化的磁场
C. 无线充电的原理是互感现象
D. 手机电池是直流电源,所以受电线圈输出的是恒定电流
【答案】BC
【详解】AB.由于送电线圈中通入周期性变化的电流时,根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化,A错误B正确;C.无线充电利用的是电磁感应原理,所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递,C正确;D.周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场,输出不是恒定电流,D错误。故选BC。
自感现象
4. (2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示两电路中,电阻R和电感线圈L的电阻值相对于灯泡而言都很小,闭合开关S,使电路达到稳定,灯泡A发光。则以下说法正确的是 ( )
A. 在电路甲中,断开开关S,A将渐渐变暗
B. 在电路甲中,断开开关S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
C. 在电路乙中,断开开关S,A将渐渐变暗
D. 在电路乙中,断开开关S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗
【答案】AD
【详解】AB.在电路甲中,断开S,由于线圈阻碍电流变小,导致灯A将逐渐变暗,因为断开前后的电流一样,灯不会变得更亮,故A正确,B错误;
CD.在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,所以通过灯泡A的电流比线圈的电流小的多,断开S时,由于线圈阻碍电流变小,导致灯泡A将变得更亮,然后逐渐变暗,故C错误,D正确。
故选AD。
5.(2023·北京市·单元测试)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的两只灯泡,线圈L的直流电阻可以忽略,下面说法正确的是 ( )
A. 合上开关S接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后A1、A2的亮度一样
B. 合上开关S接通电路时,A1和A2的亮度始终一样
C. 断开开关S切断电路时,A2立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D. 断开开关S切断电路时,A1、A2都要过一会儿才熄灭
【答案】AD
【详解】AB.合上开关S接通电路,A2 立即亮,由于在线圈中电流增大时,产生对电流的增大有阻碍作用的自感电动势,所以通过 A1 的电流慢慢变大,最后两灯泡的电压一样大,所以一样亮,故A正确,B错误;CD.断开开关S切断电路时,通过线圈的电流要减小,在线圈中产生对电流的减小有阻碍作用的自感电动势,所以通过A1 的电流会慢慢变小,并且通过A2,所以两灯泡一起过一会儿熄灭,故C错误、D正确。
故选AD。
6. (2023·安徽省马鞍山市·月考试卷)如图所示,L1和L2为直流电阻可忽略且自感系数很大的电感线圈,调节乙电路中的滑动变阻器使其阻值均很小,小灯泡A2和A3均能亮。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,闭合S1,随着电路稳定后,A1会逐渐熄灭
B. 图甲中,闭合S1瞬间和断开S1瞬间,通过A1的电流方向相同
C. 图乙中,断开S2瞬间,灯A3闪亮一下再缓慢熄灭
D. 图乙中,闭合S2瞬间,灯A2先于灯A3亮
【答案】AC
【详解】A、图甲中L1为直流电阻可忽略的电感线圈,闭合S1,电路稳定后,灯泡A1短路,无电流,故A正确;B、图甲中,闭合电键的瞬间,流过灯泡A1的电流的方向向右;L1的为自感系数很大的自感线圈,则断开电键的瞬间,自感电动势将阻碍其电流的减小,所以流过L1的电流方向不变,所以流过灯泡A1的电流的方向与开始时是相反的,故B错误;C、图乙中,闭合S2电路中的电流稳定后两个灯泡都亮,断开S2瞬间,L2对电流减小有阻碍作用,此时L2与两个灯泡以及滑动变阻器组成闭合回路,所以A2、A3电流都逐渐减小,灯泡逐渐变暗直至熄灭,但由于L2为直流电阻可忽略的,因此在断开S2瞬间通过灯A3的电流比原来大,故灯A3先闪亮一下,后再缓慢熄灭,故C正确D、图乙中,闭合S2瞬间,L2对电流有阻碍作用,所以灯A2逐渐变亮,灯A3立刻变亮,故D错误。
7. (2023·湖北省黄石市·单元测试)下列关于自感和互感的应用说法正确的是( )
A. 图A手机无线充电技术中,只要线圈A中输入电流,线圈B中就会产生感应电动势
B. 公路上的测速装置如图B,在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈,线圈与检测抓拍装置相连,当汽车从线圈上方匀速通过时,线圈中不会产生感应电流
C. 如图C所示是一种延时继电器的示意图,开始时开关S闭合,断开开关S,弹簧K立刻将衔铁D拉起
D. 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D所示,其道理是当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消
【答案】D
【详解】A、根据感应电流产生的条件,若在线圈A中输入恒定电流,则线圈A只产生恒定的磁场,线圈B中的磁通量不发生变化,则线圈B中不会产生感应电动势,故A错误;B、汽车经过通电线圈上方时,汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场,金属部件中的磁通量发生变化,在金属部件中产生感应电流,金属部件中的感应电流产生磁场,此磁场随汽车的运动,使穿过线圈的磁通量变化,所以线圈中会产生感应电流,故B错误;C、由题意可知,将S断开,导致穿过线圈B的磁通量减小变慢,根据楞次定律可知,产生有延时释放D的作用,故C错误;D、两个线圈中的电流大小相等,线圈匝数相等,并且铁芯相同,所以每个线圈产生的磁场强度相同。由于两个线圈的绕向相同,但电流方向相反,所以其磁场方向相反。两者磁性强度相同,磁场方向相反,相互抵消,所以螺线管内没有磁场,两股导线中原电流的磁通量相互抵消,故D正确。
8.(2022·北京市·单元测试)关于自感系数的描述,下列说法中正确的是( )
A. 线圈中的磁通量变化越大,其自感系数就越大
B. 线圈中的电流变化越快,其自感系数越大
C. 线圈的匝数越多,其自感系数越小
D. 线圈内插入铁芯,其自感系数增大
【答案】D
【详解】AB、线圈自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的,与磁通量的变化和电流变化快慢无关,故 AB错误;CD、因为线圈自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的,当线圈匝数越多,自感系数越大,当线圈内插入铁芯时,其自感系数明显增大,故 C错误,D正确。故选D。
9.(2023·北京市·单元测试)如图所示电路中,S是闭合的,此时流过线圈的电流为I1,流过灯泡A的电流为I2,且I1>I2。在t1时刻将S断开,那么流过灯泡的电流随时间变化的图像是图中的( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】当闭合电键,因为线圈阻碍作用,所以电流I1会慢慢增大,灯泡A这一支路立即就有电流。当电键断开,A这一支路电流立即消失,因为线圈阻碍电流的减小,所以通过A的电流不会立即消失,会从原来的大小慢慢减小,而且A和L构成回路,通过A的电流也流过L,所以I2变成反向,且逐渐减小。因I1>I2,故D正确,A、B、C错误。
故选D。
10.(2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示的电路中,L1、L2、L3是三个相同的灯泡,电感L的电阻和电源的内阻可忽略,D为理想二极管。下列判断正确的是
A. 开关K从断开状态突然闭合时,L1逐渐变亮,L2一直不亮,L3立即变亮
B. 开关K从断开状态突然闭合时,L1、L3逐渐变亮,L2一直不亮
C. 开关K从闭合状态突然断开时,L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭,L3立即熄灭
D. 开关K从闭合状态突然断开时,L1、L3逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭
【答案】BC
【详解】AB、闭合开关的瞬间,由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过L2,由于线圈中自感电动势的阻碍,L1灯逐渐亮,L1与L3串联,所以闭合开关S的瞬间,灯泡L1和L3逐渐变亮。故A错误,B正确。CD、由于二极管具有单向导电性,电路稳定后无电流通过L2,L2不亮;在电路稳定后,断开开关S的瞬间,L由于产生自感电动势,相对于电源,灯泡L1、L2串联,所以L1逐渐熄灭,L2突然变亮,然后逐渐变暗至熄灭。同时L3立即熄灭。故C正确,D错误。
故选BC。
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