高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第四节 互感和自感课后作业题

课时跟踪检测（八） 互感和自感

组—重基础·体现综合

1．关于线圈的自感系数，下列说法中正确的是(　　)

A．线圈中电流变化量越大，线圈的自感系数越大

B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大

C．若线圈中通入恒定电流，线圈的自感系数为0

D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变

解析：选D　线圈的自感系数由线圈本身的因素决定，与线圈是否通电，以及所通电流的变化情况无关，故D正确。

2．下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是(　　)

A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

B．线圈中电流越大，产生的自感电动势一定越大

C．线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大

D．线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大

解析：选D　由法拉第电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，感应电动势与磁感应强度大小、磁通量的大小、磁通量的变化量的大小无关，故A、C错误；自感电动势与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流的变化大小无关，故B错误，D正确。

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，其中的原理是(　　)

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：选C　由于采用了双线绕法，两股导线中的电流反向，它们产生的磁场方向相反，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0，所以消除了自感现象的影响。

4.(多选)如图所示的电路中，灯泡A1、A2完全相同，自感线圈L的电阻跟灯泡的电阻相差不大。先接通S，使电路达到稳定，再断开S。下列表示通过A1、A2的电流随时间变化的关系图像正确的是(　　)

解析：选BD　S接通时，流过线圈的电流发生变化，线圈中会产生自感电动势，阻碍电流的变化，经过一段时间后，电路达到稳定，自感作用消失，流过灯A1的电流如选项B所示；S接通且电路稳定时，流过灯A2的电流大于流过灯A1的电流，方向是从左到右，当S断开时，线圈L产生自感电动势，并与灯A1、A2组成回路，产生自感电流，使流过灯A2的电流反向，逐渐减小到零，选项D正确。

5.如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与一理想二极管D连接。下列说法正确的是(　　)

A．闭合开关S后，L1会逐渐变亮

B．闭合开关S稳定后，L1、L2亮度相同

C．断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭

D．断开S的瞬间，a点的电势比b点的高

解析：选D　闭合开关S瞬间，由于自感线圈相当于断路，因此两灯立刻亮，A错误；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度不同，B错误；断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，又二极管有单向导电性，所以回路中没有电流，L1会立刻熄灭，C错误，D正确。

6.(2021·衡水高二检测)如图所示，电路中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是一个电容很大的电容器。A、B灯泡的发光情况是(　　)

A．S闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮

B．S闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮

C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮

D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭

解析：选A　S闭合后，A、B都变亮，之后A逐渐熄灭，B逐渐变亮，选项A正确，B、C、D错误。

7.在如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆。在开关S闭合后再断开的瞬间，下列说法中正确的是(　　)

A．G1指针向右摆，G2指针向左摆

B．G1指针向左摆，G2指针向右摆

C．两表指针都向右摆

D．两表指针都向左摆

解析：选B　当开关S闭合时，流经线圈L的电流方向自左向右。当断开开关S的瞬间，通过线圈L的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化。在由L、G2、R及G1组成的闭合电路中，感应电流将从G2的负接线柱流入，因而G2的指针向右摆；感应电流将从G1的正接线柱流入，因而G1的指针向左摆，故B正确。

8.如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感线圈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

解析：选B　因R3>R1，开关K闭合时流过L1的电流大于流过L3的电流，开关K从闭合状态突然断开时，由于线圈L产生自感电动势，线圈L中电流沿原方向逐渐减小，由于二极管的单向导电性，L2所在支路发生断路，线圈L和L1、L3构成闭合回路，L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗，选项B正确，A、C、D错误。

9．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，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。

(1)增加开灯的盏数；

(2)当有人双手分别接触相线(火线)和零线触电时；

(3)当有人单手接触相线(火线)，脚与地相接触而触电时。

解析：(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等、方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。

(2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。

(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。

答案：见解析

组—重应用·体现创新

10．(2021·上海高二检测)某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)

A．开关S由断开到闭合的瞬间

B．开关S由闭合到断开的瞬间

C．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向右滑动

D．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动

解析：选A　若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管产生的磁场互相排斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的瞬间，或开关S闭合，变阻器滑片向左滑动，选项A正确。

11.(多选)如图所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则(　　)

A．由于线圈A的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

B．由于线圈B的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

C．如果断开线圈B的开关S2，将无延时作用

D．如果断开线圈B的开关S2，延时将变长

解析：选BC　线圈A中的磁场随S1的闭合而产生，随S1的断开而消失。当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确，D错误。

12．如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器(图中未画出)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，A、B间的电压U＝6.0 V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。

(1)求出线圈L的电阻RL；

(2)在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何？

(3)在t2＝1.6×10－3 s时，线圈L中的感应电动势的大小是多少？

解析：(1)由题图可知，开关S闭合且电路稳定时流过线圈L的电流I0＝1.5 A

由欧姆定律得I0＝

解得RL＝－R＝2.0 Ω。

(2)断开开关后，线圈L、电阻R和电灯构成一闭合电路，由自感现象规律可知，电灯中的电流方向由右向左。

(3)由题图可知，t2＝1.6×10－3s时线圈L中的电流I＝0.3 A

此时线圈L相当于电源，由闭合电路的欧姆定律得

E＝I(RL＋R＋R1)＝0.3×(2.0＋2.0＋6.0)V＝3.0 V。

答案：(1)2.0 Ω　(2)电灯中的电流方向由右向左

(3)3.0 V