2023年新教材高中物理2.4互感和自感提升练新人教版选择性必修第二册
展开2.4 互感和自感
一、选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)
1．如图所示电路中，开关S原先闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1，I2，已知R1＞R2，不计线圈L的直流电阻，为理想电流表。在某一时刻突然断开开关S，则通过电流表的电流I随时间t变化的图线可能是下图中的( D )
解析：S断开后的瞬间L与R1构成闭合回路，流过电流表的电流反向且从I2开始减小，故D项正确。
2．如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( C )
A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光
解析：当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的电压值，日光灯不能发光，选项 A错误；当S1、S2接通，S3断开时，灯管两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误；当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，而灯管两端的工作电压为80 V左右这样灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误；当只有S1、S2接通，通过镇流器的电流很大，再断开S2，镇流器中会产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使灯管中的气体导电，日光灯正常发光，选项C正确。
3．置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连。套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如图所示。导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是( C )
A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动
B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动
C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动
D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动
解析：由右手定则可知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向上，由安培定则可知，ab棒中感应电流方向由a→b。由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向左，ab棒将向左运动。同理，若圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向右运动；故A、D错误；当圆盘顺时针匀速转动时，线圈A中产生恒定的电流，那么线圈B的磁通量不变，则ab棒没有感应电流，则将不会运动，故B错误；若圆盘顺时针减速转动时，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场减弱。由楞次定律可知，线圈B中的感应磁场方向向下，由安培定则可知，ab棒中感应电流方向由b→a，由左手定则可知，ab棒受的安培力方向向右，ab棒将向右运动，故C正确；故选C。
4．(多选)如图所示的电路中，L为电感量足够大的理想电感，C是电容量足够大的理想电容，R1、R2是阻值大小合适的相同电阻，E是内阻不计的直流电源。G1、G2是两个零刻度在中央的相同的灵敏电流计，且当电流从哪一侧接线柱流入时，指针即向哪一侧偏转，对该电路下列判断正确的是( BD )
A．开关S闭合的瞬间，两电流计将同时发生明显的偏转
B．开关S闭合的瞬间，仅电流计G1发生明显地偏转
C．开关S闭合电路稳定后，两电流计均有明显不为零的恒定示数
D．电路稳定后再断开电键S，此后的短时间内，G1的指针将向右偏转，G2的指针将向左偏转
解析：由于L为电感量足够大的理想电感，C为电容量足够大的理想电容，故开关S闭合的瞬间，由于L的自感，相当于断路，而电容器处于充电状态，故G1中的电流明显大于G2中的电流，故 A错B正确；电路稳定后G1被短路，故C错误；断开S后，L通过G1放电，电容C通过G2放电，选项D正确。
二、非选择题
5．(12分)如图所示的是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成圈，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，下列情况下能起保安作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地接触而触电，能否切断电源？
答案：(1)不能 (2)不能 (3)能
解析：(1)不能。
因A处线圈是采用的双线绕法，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，不能产生感应电流，故不能推动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中零线与火线的电流不同从而产生磁场，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。
