高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应第四节 互感和自感课时训练

A级　合格达标

1.如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路图.L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应（　　）

A.先断开S1　　　　 B.先断开S2

C.先拆除电流表   D.先拆除电阻R

解析：S1断开瞬间，L中产生很大的自感电动势，若此时S2闭合，则可能将电压表烧坏，故应先断开S2，又因不能在电路闭合时拆除电路中的元件，故B选项正确.

答案：B

2.（多选）无线电力传输目前取得了重大突破，在日本展出了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播电力，两个闭合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.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线圈中电流越大，B线圈中感应电动势越大

D.A线圈中电流变化越快，B线圈中感应电动势越大

解析：根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，选项A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，选项C错误，D正确.

答案：BD

3.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

解析：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.

答案：C

4.（多选）如图所示，电源的电动势为E，内阻r忽略不计.A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，以下说法正确的是（　　）

A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，且亮度保持稳定

B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，且亮度保持稳定

C.开关断开后瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D.开关断开后瞬间，电流自右向左通过A灯

解析：开关闭合，A灯立刻亮，因为电源没有内阻，所以A灯两端的电压保持不变，灯泡亮度稳定，故A正确；因为L是一个自感系数相当大的线圈，所以开关闭合时B灯不亮，然后逐渐变亮，最后亮度稳定，故B错误；两个灯泡电阻一样，若L也没有电阻，则断开前后A灯的电流相同，不会闪亮，若L有电阻，则通过B的电流小于A的电流，所以A也不会闪亮一下，故C错误；开关断开后瞬间，L产生感应电流，在回路中通过A灯的电流方向为从右向左，故D正确，故选AD.

答案：AD

5.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.线圈电阻偏大   D.线圈的自感系数较大

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，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.

答案：C

6.如图所示，S闭合后，流过线圈L的电流恒为I1，流过灯泡A的电流恒为I2，且I1>I2，在t1时刻将S迅速断开，在较短一段时间内流过灯泡的电流随时间变化的图像是（　　）

A　　　　　　　B

C　　　　　　　D

解析：闭合电键，电路稳定后，流过灯泡的电流I2恒定不变，电键S断开瞬间，线圈L阻碍电流的减小，发生自感现象，线圈L相当于电源，通过灯泡A的电流从I1逐渐减小，方向与I2相反，D选项正确.

答案：D

B级　等级提升

7.如图所示的电路中，三个小灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3，电感L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管.电键K从闭合稳定状态突然断开时，下列判断正确的是（　　）

A.L2逐渐变暗

B.L1先变亮，然后逐渐变暗

C.L3先变亮，然后逐渐变暗

D.L3立即熄灭

解析：闭合时，因为R1<R2<R3，所以通过灯泡L1的电流大于通过L3的电流，断开电键，原来通过L2和L3的电流立即消失，通过L1的电流由于线圈对电流的变化有阻碍作用，阻碍电流的变化，且与L2、L3构成回路，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L2，则L2立即熄灭，由于开始通过L1的电流大于通过L3的电流，所以L3先变亮然后逐渐变暗，L1逐渐变暗，故A、B、D不正确，C正确.

答案：C

8.在如图所示的电路中，a、b、c为三个完全相同的小灯泡，L是自感线圈，直流电阻为R1，则下列说法正确的是（　　）

A.合上开关后，c先亮，a、b后亮

B.断开开关时，N点电势高于M点

C.断开开关后，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭

D.断开开关后，c马上熄灭，b闪一下后缓慢熄灭

解析：开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势阻碍电流的增大，通过a灯的电流逐渐增大，所以b、c先亮，a后亮，故A错误.合上开关一会儿后，因线圈中电流逐渐稳定，断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和a、b组成的回路中有电流，电流的方向与L中原来电流的方向相同，方向为L→N→b→M→a→L，可知N点电势高于M点，故B正确.合上开关一会儿后，因线圈中电流逐渐稳定，则相当于导线，所以a、b一样亮；断开开关S的瞬间，由电感的特征可知：L和a、b组成的回路中有电流，导致a、b一起缓慢熄灭；而c没有电流，马上熄灭，由于原来ab两灯的电流相等，开关断开的瞬间，通过a、b和线圈回路的电流由a灯原来的电流逐渐减小，所以两灯都不会闪亮，故C错误，D错误.

答案：B

9.如图所示，电源电动势为E，其内阻r不可忽略，L1、L2是完全相同的小灯泡；线圈L的直流电阻不计，电容器的电容为C.下列说法正确的是（　　）

A.刚接通开关S的瞬间，L1立即亮，L2逐渐变亮

B.合上开关S，电路稳定后，灯泡L1、L2的亮度相同

C.电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L1的电流方向向左

D.电路稳定后在断开S的瞬间，通过灯泡L2的电流为零

解析：闭合开关瞬间L相当于断路，L1和L2串联接入电路，都有电流，可知两个灯泡同时变亮，故A错误；稳定后L相当于一段导线，L1中无电流，L2中有电流，二者的亮度不同，故B错误；断开瞬间，L相当于电源与L1组成回路，L1中电流方向向左，故C正确；电容器和L2组成回路，断开瞬间电容器有一短暂的放电电流，L2中电流不为0，故D错误.

答案：C

10.（多选）如图所示，用电流传感器研究自感现象.电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值.t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图像.下列选项图像中可能正确的是（　　）

A　　　　　　　B

C　　　　　　　D

解析：当开关S闭合时，电感阻碍电流变化，流过电感的电流逐渐增大，所以IL慢慢增大，最后稳定时电感相当于电阻，IL为恒定，当开关S断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，大小逐渐减小到零，选项A正确，B错误；当开关S闭合时，电感阻碍电流变化，导致通过电阻的电流刚开始较大，当电感的阻碍慢慢减小，IR逐渐减小到稳定值，当开关S断开，原来通过R的电流立即消失，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与规定图示流过电阻的方向相反，IR反向减小到零，选项C错误，D正确.

答案：AD

11.如图所示电路中，L1、L2是两个相同的小灯泡.L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计.调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则（　　）

A.合上开关时，L1、L2两灯同时正常发光，断开开关时，L1、L2两灯同时熄灭

B.合上开关时，L2灯比L1灯先达到正常发光状态

C.断开开关时，L1、L2两灯都不会立即熄灭，通过L1、L2两灯的电流方向都与原电流方向相同

D.断开开关时，L1灯会突然闪亮一下后再熄灭

解析：合上开关时，L2灯立即正常发光，L1灯所在的支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，L1灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态，故选项A错误，B正确；断开开关时，L中产生与原电流方向相同的自感电流，流过L1灯的电流方向与原电流方向相同，流过L2灯的电流方向与原电流方向相反，选项C错误；因为断开开关后，由L作为电源提供的电流是从原来稳定时通过L的电流值逐渐减小的，所以L1灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮，选项D错误.

答案：B

12.如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源.

（1）增加开灯的盏数，能否切断电源？

（2）双手分别接触相线和零线，能否切断电源？

（3）单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？

解析：（1）不能.

因A处线圈采用的是双绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等、方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，故不能推动继电器J切断电源.

（2）不能，理由同（1）.

（3）能.因为有电流通过人体而流入地下，使A中两股电流大小不相等，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源.

答案：见解析