粤教版 (2019)第四节 互感和自感课时练习

2.4互感和自感同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下面字母能表示自感系数单位的是（　　）

A．J B．H C．Wb D．L

2．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是两个完全相同的小灯泡（　　）

A．当开关S由断开变为闭合时，A灯的亮度始终不变

B．当开关S由断开变为闭合时，B灯由亮变为更明亮

C．当开关S由闭合变为断开时，A灯由亮逐渐变暗，直至熄灭

D．当开关S由闭合变为断开时，B灯突然变亮，后逐渐变暗，直至熄灭

3．如图所示，某小组利用电流传感器（接入电脑，图中未画出）记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，表示小灯泡中的电流，表示自感元件中的电流（已知开关S闭合时），则下列图像中正确的是

A． B． C． D．

4．如图所示，a、b、c为三个相同的灯泡，额定电压稍大于电源的电动势，电源内阻可以忽略．L是一个本身电阻可忽略的电感线圈．开关S闭合．现突然断开，已知在这一过程中灯泡都不会烧坏，则下列关于c灯的说法中正确的是(　　)

A．亮度保持不变

B．将闪亮一下，而后逐渐熄灭

C．将闪亮一下，而后逐渐恢复原来的亮度

D．将变暗一下，而后逐渐恢复原来的亮度

5．如图所示，LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其电阻值与R相同。由于存在自感现象，下列说法正确的是（   ）

A．开关S闭合瞬间，A、B两灯亮度相同

B．开关S闭合时，B灯比A灯先亮

C．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，A、B两灯同时熄灭

D．开关S闭合，电路达到稳定后，断开开关S时，B灯立即熄灭，A灯稍迟熄灭

6．在如图所示的电路中，LA为灯泡，S为开关，L为有铁芯的线圈。对于这样的电路，下列说法正确的是（　　）

A．因为线圈L通电后会产生自感现象，所以S闭合后，灯泡LA中无电流通过

B．在S打开或闭合的瞬间，电路中都不会产生自感现象

C．当S闭合时，电路中会产生自感现象

D．在S闭合后再断开的瞬间，灯泡LA可能不立即熄灭

7．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

8．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，c先亮，a、b后亮

B．合上开关后，b、c先亮，电路稳定时b最亮

C．断开开关时，N点电势高于M点

D．断开开关后，c马上熄灭，a缓慢熄灭，b闪一下后缓慢熄灭

9．如图所示的电路中，灯泡、的规格完全相同，灯泡和一个自感系数很大的自感线圈串接在一起，且自感线圈的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（ ）

A．当接通电路时，先亮，后亮，最后比亮

B．当接通电路时，和始终一样亮

C．当断开电路时，和都过一会儿熄灭

D．当断开电路时，立即熄灭，过一会儿熄灭

10．在如图所示的电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是

A．合上开关S，A1先亮，A2后亮，最后一样亮

B．断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭

C．断开开关S，A2闪亮一下再熄灭

D．断开开关S，流过A2的电流方向向右

11．如图所示，单刀双掷开关S先置于a端。在时刻开关S置于b端，若振荡电路的周期。下列说法正确的是（　　）

A．时回路中的电流顺时针方向达到最大值

B．时电感线圈中的自感电动势值最小

C．时间内，电容器极板间电场方向竖直向下且逐渐增大

D．时间内，线圈中的磁场能逐渐增大

12．如图所示，A，B是两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻忽略不计．当电键K闭合时，电源内阻不能忽略，下列说法正确的是　　

A．A比B先亮，然后A熄灭

B．AB一起亮，然后A熄灭

C．A、B一起亮，然后A逐渐变亮，B的亮度不变

D．B比A先亮，然后B逐渐变暗，A逐渐变亮

13．如图所示，两个灯泡L1、L2的电阻相等，电感线圈L的电阻可忽略，开关S从断开状态突然闭合，稳定之后再断开，下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关之后L1立刻变亮、L2逐渐变亮，然后L1、L2逐渐变暗

B．闭合开关之后L1、L2同时变亮，然后L1逐渐变亮，L2逐渐变暗

C．断开开关之后L1立即熄灭、L2逐渐变暗

D．断开开关之后L1逐渐变暗，L2闪亮一下再熄灭

14．在如图甲、乙电路中，电阻R、电感线圈L的电阻和灯泡A的电阻均相等．关于灯泡的亮、暗变化情况，下列说法正确的是（　　）

A．在电路甲中，闭合开关S瞬间，A灯将逐渐变亮

B．在电路乙中，闭合开关S瞬间，A灯将逐渐亮

C．在电路甲中，断开开关S瞬间，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗

D．在电路乙中，断开开关S瞬间，A灯将立即熄灭

15．电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象，在如题图所示的实验电路中，电源电动势为E，内阻是r，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计，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，在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图象中，可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．磁场的能量

（1）线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给___________，储存在___________中。

（2）线圈中电流减小时，___________中的能量释放出来转化为电能。

（3）自感电动势有阻碍线圈中___________的性质。

17．线圈中电流变化越快，线圈中的自感系数越大。(      )

18．在制造精密电阻时，为了消除在使用过程中由于电流变化而引起的______现象，常采用双线绕法，这是由于_____。

19．小红用如图甲所示的装置探究电磁感应现象，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：

（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是___________（选填选项前的字母）；

A．螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管

B．螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管

C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动

D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动

（2）小红又将实验装置改造，如图乙所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，把线圈A放进螺线管B的里面，观察指针摆动情况，下列说法正确的是________ （选填选项前的字母）

A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转

B．开关闭合后，线圈A插入或拔出的速度越快，电流计指针偏转角度越大

C．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流计指针向相反的方向偏转

D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才会偏转

（3）在（2）的研究中，完成实验后未把线圈A、螺线管B和铁芯分开，也未断开开关，在先拆除A线圈时突然被电击了一下，试分析被电击的原因：___________。

三、综合题（共4题）

20．在实际生产中，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，线圈会产生很高的自感电动势，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，几名同学分别提出了以下四种方案，如图所示，哪种（些）方案可行？

21．一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。

（1）求内通过长直导线横截面的电荷量Q；

（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；

（3）若规定为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的图像；

（4）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的图像。

22．如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2都正常发光，然后断开S.再次闭合S，观察两只灯泡在电路接通瞬间的发光情况有什么不同？根据楞次定律分析该现象产生的原因．

23．如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，线圈的直流电阻可以忽略。闭合开关S的瞬间，电流表读数I1＝0.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内阻。

参考答案：

1．B

2．D

3．C

4．C

5．D

6．C

7．A

8．C

9．C

10．B

11．B

12．D

13．B

14．A

15．C

16．     磁场     磁场     磁场     电流变化

17．错误

18．     自感     平行导线上电流反向，因而磁场相抵消

19．     AB     ABC     电流快速减小，由于自感作用，螺线管A会产生很大的感应电动势

20．d方案可行

21．（1）；（2）；

（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势

由闭合回路欧姆定律可得

代入数据解得

在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示

（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图

22．

现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来．

原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到稳定值的时间．

23．3 V，5 Ω