高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 互感和自感综合训练题

2.4互感和自感专题复习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．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b

2．关于日光灯，下列说法不正确的是（　　）

A．日光灯工作原理与白炽灯不同，日光灯主要靠荧光粉在紫外线的照射下发光

B．日光灯正常发光时，启动器处于导通状态

C．日光灯正常工作时，取下日光灯启动器，日光灯正常工作

D．日光灯的镇流器在工作时主要作用是限制灯管中的电流

3．在如图所示电路中，为自感系数较大的线圈，、灯完全相同，闭合电键，调节，使、都正常发光，那么在断开和再次闭合电键后，将看到的现象是（       ）

A．电键闭合瞬间，灯、灯一起亮 B．电键闭合瞬间，灯比灯先亮

C．电键断开瞬间，灯闪亮一下 D．电键断开瞬间，灯闪亮一下

4．一演示自感现象的实验电路图如图所示，L是带铁芯的线圈，A是一只灯泡，开关S处于闭合状态，灯泡正常发光，现断开S，灯泡过一会儿才熄灭．关于断开S前和断开S后瞬间，通过灯泡A的电流方向，下面说法正确的是

A．断开S前，b→a；断开S后瞬间，a→b

B．断开S前，a→b；断开S后瞬间，b→a

C．断开S前，b→a；断开S后瞬间，b→a

D．断开S前，a→b；断开S后瞬间，a→b；

5．如图所示，电路中的A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器，当开关S断开与闭合时A、B灯泡发光情况是（　　）

A．S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮

B．S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮

C．S闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮

D．S闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭

6．如图所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2。在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，则（　　）

A．必须使I2>I1

B．与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大

C．自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大

D．不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2都会先增大后减小

7．在如图所示的电路中，线圈中的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计．D1和D2是两个完全相同的小灯泡，在开关S的闭合和断开的过程中（灯丝不会断），D1和D2亮度的变化情况是（　　）

A．S闭合，D1很亮且亮度不变，D2逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，D2立即灭，D1逐渐变亮

B．S闭合，D1不亮，D2很亮；S断开，D2立即灭

C．S闭合，D1和D2同时亮，而后D1灭，D2亮度不变：S断开，D2立即灭，D1亮一下才灭

D．S闭合，D1和D2同时亮，后D1逐渐熄灭，D2则逐渐变得更亮；S断开，D2立即灭，D1亮一下后才灭

8．如图所示，手机无线充电是通过分别安装在充电基座上的送电线圈和手机上的受电线圈，利用电磁感应现象传递能量。当手机充电时（　　）

A．送电线圈产生恒定磁场

B．充电装置将电能转化为内能

C．送电线圈中的电流是变化的

D．基座与手机间无需导线连接，没有能量损失

9．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是

A．闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

B．闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯

10．某同学按照如图所示的电路做断电自感实验。其中带铁芯的线圈L的电阻小于灯泡A的电阻。实验时，他先闭合开关S，待灯泡 A 稳定发光后，断开开关。在断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是（　　）

A．小灯泡 A 会立即熄灭

B．流过小灯泡A 的电流方向向右

C．流过线圈L的电流方向向左

D．小灯泡A闪亮一下，然后缓慢熄灭

11．如图所示，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是

A．开关S接通时，A2灯先亮、A1灯逐渐亮，最后A1A2一样亮

B．开关S接通时，A1、A2两灯始终一样亮

C．断开S的瞬间，流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反

D．断开S的瞬间，流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反

12．如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3，电感L的电阻可忽略，D为理想二极管，开关K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是（  ）

A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮然后逐渐变暗

B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮然后逐渐变暗

C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗

D．L1、L2、L3均先变亮然后逐渐变暗

13．如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略。下列说法中正确的是（　　）

A．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮

B．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮

C．断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会才熄灭

D．断开开关S切断电路时，A1会闪亮一下再熄灭

14．如图所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，设电流为I1；CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，设电流为I2.两支路电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，会观察到(　 　)

A．S接通瞬间，I1<I2，断开瞬间I1＝I2

B．S接通瞬间，I1<I2，断开瞬间I1>I2

C．S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1<I2

D．S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1＝I2

15．如图所示的电路中，a、b是两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大，直流电阻不计的线圈．闭合开关S，电路稳定后两灯泡正常发光，当突然断开开关，下列说法中正确的是

A．a灯泡立即熄灭，b灯泡突然变亮再逐渐熄灭

B．a、b两灯泡均突然变亮再逐渐熄灭

C．a、b两灯泡均立即熄灭

D．a、b两灯泡均逐渐熄灭

二、填空题（共4题）

16．判断下列说法的正误．

（1）两个线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象．(    )

（2）自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反．(    )

（3）线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关．(    )

（4）线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势．(    )

17．如图为某一同学“研究自感现象”的实验电路图，A、B是相同的两小灯．L是一个带铁芯的线圈，电阻可忽略．调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关断开时，A灯将________，B灯将________ （填“立即熄灭”、“逐渐熄灭”或“闪亮一下后再熄灭”）．

18．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，AB间电压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，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。则线圈L的直流电阻 RL=____；断开开关后通过电灯的电流方向为____(选填“向左”或“向右”)；在t2=1.6×10-3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小为____． 

19．如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图．用电流传感器显示出在t＝1×10－3s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．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．

（1）线圈的直流电阻RL＝________Ω．

（2）开关断开时，该同学观察到的现象是______________，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________________ V．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，线圈L的自感系数很大，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．

（1）开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？

（2）在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象发生的原因是什么？

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，设电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻为RS＝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电流随时间的变化规律．

23．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．

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．B

5．A

6．A

7．D

8．C

9．A

10．D

11．D

12．B

13．A

14．A

15．D

16．     错误     错误     错误     正确

17．     逐渐熄灭；     逐渐熄灭

18．     2Ω     向左     2.0V

19．     2     灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭     15

20．

（1）S闭合时，流过灯泡A中的电流方向向左，S断开瞬间，流过灯泡A中的电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反．

（2）在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是：灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的直流电阻小于与之并联的灯泡电阻．而当线圈直流电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭．

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．(1)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)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．

23．

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．