人教版 (2019)第二章 电磁感应4 互感和自感精品同步训练题

第二章　电磁感应

课时2.4 互感和自感

1. 知道互感现象和自感现象。
2. 观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象中自感电动势的作用。
3. 理解自感系数和自感系数大小的决定因素。
4. 能举例说明自感现象在生产、生活中的应用。

一、互感现象

1．定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象。产生的电动势叫作互感电动势。

2．应用：互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。

3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。

二、自感现象和自感系数

1．自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势的现象。

2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。

3．通电自感和断电自感

4.自感电动势的大小：E＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号是H。

5．自感系数大小的决定因素：自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。

三、磁场的能量

1．自感现象中的磁场能量

(1)线圈中电流从无到有时：磁场从无到有，电源的能量输送给磁场，储存在磁场中。

(2)线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。

2．电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。

基础过关练

题组一　互感现象

1.(多选)下列关于互感现象的说法正确的是 (　　)

A.一个线圈中的电流变化时，与之靠近的另一线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象

B.互感现象的实质是电磁感应，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律

C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线”

D.在电力工程以及电子电路中，互感现象不会影响电路的正常工作

2.(多选)关于互感现象，下列说法正确的是 (　　)

A.两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象

B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈

C.互感现象都是有益的

D.变压器是利用互感现象制成的

3.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小。如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是 (　　)

题组二　自感现象和自感系数

4.(多选)关于自感现象，下列说法中正确的是 (　　)

A.自感现象是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象

B.自感电动势总是阻碍原电流的变化

C.自感电动势的方向总是与原电流的方向相反

D.自感电动势的方向总是与原电流的方向相同

5.关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 (　　)

A.线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大

B.线圈中的电流变化越快，自感系数越大

C.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定

D.线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零

6.(多选)如图所示，带铁芯的电感线圈的阻值与电阻R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是 (　　)

A.闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数

B.闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数

C.断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数

D.断开S瞬间，电流表A1示数等于A2示数

7.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电感线圈，E为电源，S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，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭

B.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭

C.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭

D.合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭

8.如图所示，线圈L的直流电阻不计，R1、R2为定值电阻，C为电容器。下列说法中正确的是 (　　)

A.合上开关的瞬间，R1中无电流

B.合上开关稳定后，R2中无电流

C.合上开关稳定后，断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右

D.合上开关稳定后，断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右

能力提升练

题组一　自感电路中电流大小、方向的判断

1.()如图所示是演示自感现象的电路，A1与A2是完全相同的灯泡，电阻均为R；在开关S2断开、S1闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样。现闭合开关S2，待电路稳定后，突然断开开关S1的瞬间，下列说法正确的是 (　　)

A.A1立即熄灭

B.A1先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭

C.有短暂电流流过A2，方向向右

D.有短暂电流流过A1，方向向左

2.()如图所示为演示自感现象的电路图，其中R0为定值电阻，电源电动势为E、内阻为r，小灯泡的灯丝电阻为R(可视为不变)，电感线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接通并达到稳定状态后，断开开关S，可以看到灯泡先是“闪亮”(比开关断开前更亮)一下，然后才逐渐熄灭，但实验时发现“闪亮”现象并不明显。为了在上述实验过程中观察到更明显的“闪亮”现象，下列措施中一定可行的是 (　　)

A.更换电感线圈中的铁芯，使L减小

B.更换电感线圈中的铁芯，使L增大

C.更换电感线圈，保持L不变，使RL减小

D.更换电感线圈，保持L不变，使RL增大

3.()如图，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是 (　　)

A.闭合开关S，A、B灯同时亮

B.闭合开关S，A灯比B灯先亮

C.A、B灯最后一样亮

D.断开开关S，A灯慢慢熄灭，B灯闪亮一下再慢慢熄灭

题组二　自感现象中的图像问题

4.()如图所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态。在某一时刻，突然断开开关S，则通过电阻R1的电流I随时间变化的图线可能是选项图中的 (　　)

题组三　含电容器或二极管电路中的自感现象

5.()如图所示电路中，电源电动势为E(内阻不计)，线圈L的自感系数较大，电阻不计，电容器C的电容足够大。以下判断正确的是 (　　)

A.闭合S，电路稳定后，电容器两端电压为E

B.闭合S，电路稳定后，电容器的a极板带正电

C.断开S的瞬间，灯泡A不会闪亮

D.断开S的瞬间，灯泡B立即熄灭

6.()如图所示，三个灯泡L1、L2、L3的阻值关系为R1<R2<R3，电感线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。开关S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.L1立即熄灭，L2、L3均逐渐变暗

D.L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗

答案全解全析

基础过关练

1.ABC　两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象，A正确；之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起另一个线圈中的磁通量发生变化，发生电磁感应现象，选项B正确；收音机的“磁性天线”以及变压器均是利用互感原理工作的，也就是利用互感现象将能量由一个线圈传递到另一个线圈，选项C正确；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，选项D错误。

2.BD　两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，选项A错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，选项B正确；互感现象不都是有益的，有时会影响电路的正常工作，选项C错误；变压器是利用互感现象制成的，选项D正确。

3.D　两个相距较近的线圈，当其中的一个线圈中电流发生变化时，就在周围空间产生变化的磁场，这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，即发生互感现象。要使这种影响尽量小，应采用选项D所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似，采用选项D所示的安装位置时，变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小。

4.AB　自感现象就是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象，产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化；根据楞次定律，当原电流增大时，感应电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电动势与原电流方向相同。选项A、B正确，C、D错误。

5.C　线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，与有无电流、电流变化情况都没有关系，故选项B、D错误，C正确；自感电动势的大小除了与线圈自感系数有关外，还与电流的变化率有关，故选项A错误。

6.AD　闭合S瞬间，由于通过电感线圈的电流迅速变大，导致其产生感应电动势，从而阻碍电流的变大，所以电流表A1示数小于A2示数，选项A正确，B错误。断开S瞬间，通过电感线圈的电流迅速变小，导致其产生感应电动势，阻碍电流的变小，此时电感线圈和电阻组成闭合回路，即相当于电压会变小的电源与电阻串联，由于两电流表串联，所以电流表A1示数等于A2示数，选项C错误，D正确。

7.C　由题图可以看出，a、b两灯泡在两个不同的支路中。对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始工作，断电后停止工作；但对于含电感线圈的电路，在通电瞬间，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，在断电瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小。由以上分析可知，合上开关，b先亮，a后亮；断开开关时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭。故C正确。

方法技巧　当开关接通和断开的瞬间，流过电感线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原电流的变化，据此分析两灯亮暗的先后顺序。

8.D　合上开关的瞬间，R1中有电流，选项A错误；合上开关稳定后，R1被L短路无电流，R2中有电流，选项B错误；合上开关稳定后，断开S的瞬间，L产生自感电动势，阻碍电流的减小，L与R1构成回路，故R1中电流方向向左，选项C错误；合上开关稳定后，断开S的瞬间，由于电容器要放电，R2中电流方向向右，选项D正确。

能力提升练

1.D　开始S2断开、S1闭合，电路稳定时两灯的亮度相同，且已知A1、A2两完全相同的灯泡的电阻均为R，故线圈的直流电阻为R。S1、S2都闭合且电路稳定时，流过L、A1、A2、R的电流都相同。此时断开S1，线圈L和灯泡A1、开关S2组成回路，由于线圈L的自感作用，产生自感电动势，回路中的电流从原来电流大小逐渐减小，灯泡A1从原来亮度逐渐变暗，流过A1的电流从右向左，而灯泡A2立即熄灭。综上可知，选项A、B、C错误，选项D正确。

解题模板　自感现象问题的分析思路

明确通过电感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)

⇓

根据“增反减同”，判断自感电动势的方向

⇓

分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小

2.C　闭合开关S在电路稳定的情况下，若RL<R，则线圈中的电流IL>IR；断开开关S的一瞬间，灯泡中的电流IR立刻消失，但由于线圈的自感作用，IL不能立刻减小，线圈和灯泡组成回路，IL流过灯泡；由于IL>IR，在IL流过灯泡的一瞬间，灯泡出现“闪亮”现象。要想使“闪亮”现象更加明显，则在S闭合电路稳定时，IL比IR大更多才行，减小RL，可使IL比IR大更多，选项C正确。

3.C　开关闭合的瞬间，电源两端的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光；由于线圈的自感作用，A灯逐渐发光，由于线圈的电阻可以忽略，则电路稳定时两灯一样亮，选项A、B错误，C正确。断开开关的瞬间，原来流过B灯的电流立即消失，流过线圈的电流将要减小，线圈产生自感电动势，相当于电源，线圈与两灯A、B构成一个闭合回路，则两灯同时逐渐熄灭；由于原来通过A、B两灯的电流相等，则B灯不会闪亮，选项D错误。

4.D　当断开开关的瞬间，原来通过R1的电流立即消失，自感线圈中产生自感电动势阻碍自身电流的变化，相当于电源，与R2、电流表A、R1构成闭合回路，自感线圈中的电流流过电阻R1，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，逐渐减小，最后为0，选项D正确，A、B、C错误。

方法技巧　处理自感问题的三点注意和三个技巧

5.A　闭合S，电路稳定后，L相当于一根导线，A被短路，C两端的电压等于B两端的电压，等于电源的电动势大小，选项A正确；由题图知，闭合S，电路稳定后，电容器的b极板带正电，选项B错误；断开S的瞬间，线圈与A构成回路，线圈L相当于电源，电流自左向右流过灯泡A，A会闪亮，选项C错误；断开S的瞬间，因电容器放电，放电电流通过灯泡B，则灯泡B不会立即熄灭，选项D错误。

6.B　开关S处于闭合状态时，由于R1<R2<R3，则通过三个灯泡的电流大小关系为I1>I2>I3。开关S从闭合状态突然断开时，电感线圈产生自感电动势，阻碍通过它的电流的减小，由于二极管的反向截止作用，L2立即熄灭，电感线圈、L1、L3组成闭合回路，L1逐渐变暗，通过L3的电流由I3突变为I1，再逐渐减小，故L3先变亮，然后逐渐变暗。选项B正确，A、C、D错误。