人教版 (2019)选择性必修 第二册4 互感和自感精品随堂练习题

2.4互感和自感人教版（    2019）高中物理选择性必修二同步练习

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

第I卷（选择题）

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1. 如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关接通和断开时，下列说法正确的是(    )

A. 接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同
B. 接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同
C. 电路稳定后断开时，先熄灭，闪亮后熄灭
D. 电路稳定后断开时，闪亮后与一起熄灭

2. 如图所示的电路中，电感的自感系数很大，电阻可忽略，为理想二极管，则下列说法中正确的有(    )

A. 当闭合时，立即变亮，逐渐变亮
B. 当闭合时，一直不亮，立即变亮
C. 当断开时，立即熄灭
D. 当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
 

3. 如图所示的电路中，、是两个规格相同的小灯泡，为定值电阻，自感线圈的直流电阻可以忽略。现闭合开关，待电流稳定后，再断开开关，则(    )

A. 闭合瞬间，、均立刻变亮
B. 闭合瞬间，、均逐渐变亮
C. 断开瞬间，逐渐熄灭，立刻熄灭
D. 断开瞬间，逐渐熄灭，将闪亮一下再逐渐熄灭

4. 在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡。当、两端接交流时，三盏灯的发光情况相同。若将、两端接直流时，稳定后观察到的现象是(    )

A. 三盏灯的亮度相同 B. 不亮，、的亮度相同
C. 不亮，比亮 D. 不亮，比亮

5. 如图所示，两个相同的灯泡、，分别与定值电阻和自感线圈串联，自感线圈的自感系数很大，电阻值与相同，闭合电键，电路稳定后两灯泡均正常发光。下列说法正确的是(    )

A. 闭合电键后，灯泡逐渐变亮
B. 闭合电键后，灯泡、同时变亮
C. 断开电键后，灯泡、都逐渐变暗
D. 断开电键后，灯泡逐渐变暗，立即熄灭

6. 在如图所示的电路中，、为两个完全相同的灯泡，为自感线圈，为电源，为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(    )

A. 合上开关，先亮，后亮；断开开关，、同时熄灭
B. 合上开关，先亮，后亮；断开开关，、同时熄灭
C. 合上开关，先亮，后亮；断开开关，先熄灭，后熄灭
D. 合上开关，、同时亮；断开开关，先熄灭，后熄灭

7. 如图所示的电路中，、是两个相同的灯泡，是带有铁芯的线圈，其自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合且电路稳定后两灯都正常发光，则(    )

A. 闭合，两灯同时正常发光
B. 闭合，比先达到稳定发光状态
C. 断开，灯先闪亮一下后逐渐熄灭
D. 断开，灯和灯逐渐熄灭

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8. 如图所示，交流电源的电压为，频率，三只灯、、的亮度相同，、为两个电流表，线圈无直流电阻，若将交流电源的频率变为，则(    )

A. 、、亮度都不变 B. 变亮、变暗、不变
C. 示数变小，示数变大 D. 示数变大，示数不变

9. 如图所示电路中，为直流电阻不计且自感系数很大的电感线圈，、为两规格相同的灯泡，则

A. 闭合时，先亮，后亮
B. 闭合时，，同时亮
C. 断开时，，都逐渐变暗并同时熄灭
D. 断开时，立即熄灭，闪亮后再逐渐变暗直至熄灭
 

10. 在如图所示的电路中，灯泡和的规格相同，为自感系数较大的线圈，其直流电阻为。周同学先闭合开关，调节滑动变阻器、，使和都正常发光，然后断开开关。吴同学在周同学走后，接通该电路继续实验，就吴同学观察的实验现象，下列说法正确的是(    )

A. 闭合开关后，灯泡、逐渐亮起来
B. 闭合开关后，灯泡逐渐亮起来，灯泡立即亮起
C. 闭合开关待电路稳定后断开开关，灯泡立即熄灭，灯泡逐渐熄灭
D. 闭合开关待电路稳定后断开开关，灯泡、逐渐熄灭

11. 如图所示，是自感系数很大的线圈，它的电阻可忽略不计，二极管的正向导电电阻为，和是两个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的是(    )

A. 闭合，先亮，逐渐变亮
B. 闭合，不亮，逐渐变亮
C. 断开，不亮，亮，然后慢慢熄灭
D. 断开，亮，然后和同时慢慢熄灭
 

第II卷（非选择题）

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12. 小李同学分别利用甲、乙两图所示的实验电路来研究自感现象，图中是一带铁心的线圈，是一只灯泡。

按甲图连接好电路，闭合后，小灯泡将______选填“慢慢变亮”或“立即变亮”，断开后，小灯泡将______选填“慢慢熄灭”或“立即熄灭”。

按乙图连接好电路，闭合后，电路稳定后小灯泡正常发光，断开的瞬间，通过灯泡的电流方向是从______选填“”或“”。

13. 瞳孔括约肌是受副交感神经支配的，它的收缩使瞳孔变小，瞳孔开大肌则受交感神经支配，其收缩使瞳孔放大。当人进入较黑暗环境时，交感神经兴奋，瞳孔开大肌收缩，副交感神经受抑制，瞳孔放大，这样才能使进入眼球的光线增多，可以渐渐看清物体。但是这个过程并不能瞬间出现，当人眼没有完成上述过程时，人们会感觉到环境特別黑暗。某酒店为了防止房客外出关灯后环境突然变暗导致跌倒，设计了一种“延时断路”装置，当开关闭合时，衔铁被吸引，电灯的工作电路接通，灯泡发光；当开关断开时，灯泡还能持续亮一会儿，方便房客借助灯光走出房间。

请利用所提供器材将电路图补充完整。(    )

当开关断开时，线圈_______填“”或“”能起到延时作用。

当开关断开时，的极处于线圈的________填“上”或“下”端。

某房客在进入房间后，闭合开关，灯泡不发光，经检查发现，灯泡、所有电阻、电源、衔铁及导线均完好，则可以断定是________填“”或“”发生断路；如果发现断开开关后，灯泡立即熄灭，则可以断定是________填“”或“”发生断路。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14. 如图所示，是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为。和是两个相同的小灯泡。

当开关由断开变为闭合时，A、两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。

当开关由闭合变为断开时，A、两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。

15. 如图所示，电源的电动势、内阻不计，线圈的直流电阻。灯泡的电阻，灯泡的电阻。
    

    闭合开关，电路达到稳定后，求灯泡两端的电压。

    断开开关的瞬间，判断通过灯泡的电流方向及观察到的现象。

16. 如图所示，电源的电动势，内阻忽略不计，，，电感线圈的电阻不计，求当开关接通的瞬间、接接通达到稳定时及切断的瞬间流过的电流．

答案和解析

1.【答案】 

【解析】接通时，先达到最亮，稳定后熄灭；而在接通时立即发光，但亮度会逐渐增强，熄灭时达到最亮，、项错误；
电路稳定后断开时，立即熄灭，而与电感线圈组成回路，会闪亮后熄灭，项正确、项错误。
 

2.【答案】 

【解析】

【分析】

当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律，以及二极管具有单向导电性进行分析。

对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源；同时运动注意二极管的作用。

【解答】

、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，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯逐渐亮，故AB错误；
、闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，两灯串联，所以突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭．故C错误，D正确。
故选D。

3.【答案】 

【解析】

【分析】
闭合开关时，不产生感应电动势，灯泡立刻正常发光，线圈的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律判断电流如何变化，分析灯泡亮度如何变化．电流稳定时，支路的电流大于支路的电流，断开开关，线圈中电流减小，产生自感电动势，再由楞次定律判断电流如何变化。
【解答】
 闭合开关时，不产生感应电动势，灯泡立刻发光，线圈的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律，感应电动势阻碍电流的增大，使得电流逐渐增大，灯逐渐亮起来，故AB错误；
C.断开开关瞬间，和与、构成一个闭合回路，由于自感，和都要过一会儿才熄灭，故C错误；
D.电流稳定时，由于自感线圈的直流电阻可以忽略，支路的电流大于支路的电流，所以，断开开关瞬间，流过的电流增大，将闪亮一下再逐渐熄灭，逐渐熄灭，故D正确。
故选D。  

4.【答案】 

【解析】

【分析】
三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过电感和电容的电流，而直流不能通过电容器。
解决本题的关键知道电感和电容对交流或直流电的阻碍作用的大小与什么因素有关．记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析．，。
【解答】
解：三个三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，
当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致变得更亮，故C正确，ABD错误。
故选C。  

5.【答案】 

【解析】

【分析】
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析电路电流的变化。
对于线圈当电流不变时，它相当于电阻或电阻忽略不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源。注意开关断开瞬间，电流由原电流减开始小，不会闪亮。
【解答】
、闭合开关的瞬间，灯立即正常发光，灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，灯逐渐变亮，故AB错误；
 、断开电键，中产生自感电动势，相当于电源，与两个灯泡组成串联回路，电流从原来的电流开始减小，所以两个灯泡都是慢慢熄灭，故C正确，D错误。
故选C  

6.【答案】 

【解析】

【分析】
当电键闭合时，通过线圈的电流实然增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮．断开瞬间也可以按照同样的思路分析。
对于自感现象，是特殊的电磁感应现象，应用楞次定律和法拉第电磁感应定律进行理解。
【解答】

由于、为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，灯泡立刻发光，而灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；
当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡同时熄灭，而且亮度相同，故ACD均错误、B正确。

故选B。

7.【答案】 

【解析】解：、根据通电自感可知，闭合开关时，线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，则比先达到正常发光状态，故AB错误；
、由于闭合开关稳定时两灯的电流相同，根据断电自感可知，断开开关时，灯都逐渐熄灭，不会闪亮，故C错误，D正确；
故选：。
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析。
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源。
 

8.【答案】 

【解析】三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变；
所以流过的电流变大，示数变大，变亮，流过的电流变小，变暗，流过的电流不变，示数不变，不变，故AC错误，BD正确。
 

9.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查自感现象。对于通电与断电的自感现象，它们是特殊的电磁感应现象，可用楞次定律分析发生的现象．
闭合的瞬间，对线圈是通电自感，阻碍电流的增大；断开，是断电自感，阻碍电流的减小，结合电路分析灯的亮度变化。
【解答】
、闭合时，线圈由于自感电动势，瞬间电流为，可认为是断路，电源的电压同时加到两灯上，、同时亮；故A错误，B正确；
、电路稳定时，由于线圈直流电阻可忽略不计，灯断路而熄灭。断开，由于断路而立即熄灭，线圈由于自感电动势的作用，电流逐渐减小，感应电流流过灯，闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。  

10.【答案】 

【解析】

【分析】
本题主要考查通电自感和断电自感现象。闭合开关的瞬间，电流从无到有，线圈中产生阻碍电流增加的自感电动势；闭合开关待电路稳定后断开开关，电流逐渐减小，线圈中产生阻碍电流减小的自感电动势，由此分析即可。
【解答】
闭合开关的瞬间，电流从无到有，线圈中产生感应电动势，根据楞次定律，可知感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡较慢地亮起来，灯泡的电流立即达到最大，灯泡立即亮起，故A错误， B正确；
．闭合开关，两灯泡正常发光，两灯泡中的电流相等，待电路稳定后断开开关，线圈、、和滑动变阻器构成闭合回路，电流逐渐减小，灯泡、逐渐熄灭，故C错误，D正确。  

11.【答案】 

【解析】

【分析】
当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律，以及二极管具有单向导电性进行分析．
对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源；同时运动注意二极管的作用．
【解答】
、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，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯逐渐亮，故A错误，B正确．
、闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，两灯串联，所以突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭．故C错误，D正确．
故选：．  

12.【答案】慢慢变亮，立即熄灭；
 

【解析】

【分析】线圈的特点是闭合时阻碍电流的增大，断开时产生一自感电动势相当于电源，与组成闭合回路，的右端电势高。
做好本类题目的关键是弄清线圈与哪种电器相配，结合线圈特点分析新组成的闭合回路的电流流向。
【解答】按甲图连接好电路，闭合后，由于线圈对电流的增大由阻碍作用，所以小灯泡将慢慢变亮；断开后，电路不是闭合电路，所以小灯泡将立即熄灭。
按乙图连接好电路，闭合后，电路稳定后小灯泡正常发光，断开的瞬间，的电流要减小，于是中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，但电流还是逐渐减小为零。原来跟并联的灯泡，由于电源的断开，原来流过灯泡电流会立即消失，但此时它却与形成了串联的回路，中维持的正在减弱的电流恰好从灯泡中流过，方向由到。因此，灯泡不会立即熄灭，而是渐渐熄灭，将这称为自感现象。  

13.【答案】如图；

；
上；
； 

【解析】解：图中线圈有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁性，衔铁被吸引，电灯的工作电路接通，灯泡发光；则可知线圈是起延时作用的线圈，不接电源，也不接滑动变阻器；而电源与滑动变阻器都接在照明电路中，所以电路图如图：

由的分析可知，当开关断开时，线圈能起到延时作用。
由题图可知，开关断开前，电流从上向下流过线圈，根据安培定则可知产生的磁场的方向向上，即极在上；当开关断开时，线圈产生的磁场将阻碍原磁场的变化，所以极处于线圈的上端；
某房客在进入房间后，闭合开关，灯泡不发光，说明照明电路没有接通；经检查发现，灯泡、所有电阻、电源、衔铁及导线均完好，则可以断定是衔铁没有被吸引，电灯的工作电路才不能接通，则一定是发生断路；如果发现断开开关后，灯泡立即熄灭，则可以断定线圈没有能起到延时作用，是发生断路。
故答案为：如图；

；
上；
；。
图中有两个线圈，其中有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁场；而线圈无电源，开关闭合后没有电流，只有当中的磁场发生变化时，根据电磁感应作用，线圈才会产生感应电流；
根据楞次定律，即可求解；
灯泡不发光，说明照明电路没有接通，结合电路图寻找故障出现的原因即可；如果发现断开开关后，灯泡立即熄灭，则可以断定线圈没有能起到延时作用。
该题考查楞次定律与右手螺旋定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈相当于电源，同时理解线圈的作用是阻碍线圈磁通量的变化．
 

14.【答案】解：当开关由断开变为闭合，由于线圈的自感作用，通过线圈的电流由逐渐增大，A、同时发光，然后灯由亮变得更为明亮，灯逐渐变暗，直到不亮。
当开关由闭合变为断开，发生断电自感现象，灯不亮，灯突然变亮再逐渐变暗，直到不亮。 

【解析】见答案
 

15.【答案】解：闭合开关，电路稳定工作后，并联电路两端电压为，
由欧姆定律得：
则灯泡两端的电压：；
断开开关前，通过灯泡的电流：
断开开关的瞬间，线圈产生自感电动势相当于电源阻碍线圈中电流的减小，线圈中电流仍为原来方向，而此时、、组成闭合回路，所以通过灯泡的电流方向为，此时观察到的现象是慢慢熄灭，闪亮一下再熄灭。 

【解析】本题要明确电感的自感现象，是由于电磁感应现象使其内部电流产生的一个变化，应根据电磁感应现象进行理解。
闭合开关，电路达到稳定后，根据串并联电路规律求解即可；
断开开关的瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，此时电流通过L、、组成的回路流动，所以不会立即熄灭，而是闪亮一下再熄灭。
 

16.【答案】解：当开关接通的瞬间，由于线圈的自感，会阻碍电流的增大，所以在当开关接通的瞬间通过的电流是．
当闭合开关，待电路稳定后，根据闭合电路欧姆定律，则有：通过电流大小为：
；
当断开时，线圈中产生自感电动势，必须从原电流开始变化，线圈与、构成回路，则断开开关的瞬间两电阻的电流大小均为．
答：当开关接通的瞬间、接接通达到稳定时及切断的瞬间流过的电流分别是，和． 

【解析】电感在内部电流发生变化时会产生一种阻碍作用，当电流增大时会产生反向电动势使电流缓慢增大，在接通瞬间看作是电阻极大；当电流减小时，会产生同向电动势，使电流缓慢减小，相当于电源．
本题要明确电感的自感现象，是由于电磁感应现象使其内部电流产生的一个变化，应根据电磁感应现象进行理解．