粤教版2019 高中物理 选修二 2.4互感和自感练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 2.4 互感和自感

一、单选题

1．电感L的单位是亨利，符号是H；电容C的单位是法拉，符号是F，则LC用国际单位制下的基本单位符号表示正确的是（　　）

A．s B． C． D．

2．如图所示的电路中，a、b为两盏完全相同的灯，L是自感线圈，线圈的直流电阻值跟灯的电阻值相等。则下列说法正确的是（　　）

A．合上开关后，a、b两灯同时亮起来，最后一样亮

B．合上开关后，a灯先亮起来，b灯后亮

C．断开开关后，b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象

D．断开开关后，a灯马上熄灭，b灯先闪亮一下，然后逐渐熄灭

3．国际单位制的基本单位有米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔、坎德拉等个。导出单位自感系数用上述基本单位可表示为（　　）

A． B．

C． D．

4．如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，B与一定值电阻相连，线圈L的直流电阻阻值与定值电阻R的阻值相等，下列说法正确的是（　　）

A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮

B．开关断开瞬间B灯会闪亮一下，A灯不会闪亮一下

C．开关闭合稳定后A灯比B灯亮

D．断开开关瞬间，流过A灯的电流方向不变

5．如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻与灯泡的电阻R满足，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到（　　）

A．灯泡立即熄灭

B．灯泡逐渐熄灭

C．灯泡有闪亮现象

D．只有在时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象

6．如图所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，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．先拆除电压表 B．先断开S1

C．先拆除哪个器件都可以 D．先断开S2

7．在自感课堂引入中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉 B．闭合开关瞬间，人体的电流大于线圈的电流

C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为 D．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大

8．小万做自感现象实验时，连接电路如图所示，则（　　）

A．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再熄灭

B．闭合开关S，L2逐渐变亮，然后亮度不变

C．闭合开关S，L1立刻变亮，且亮度不变

D．断开开关S，L1变亮后再熄灭，L2一直不亮

9．如图所示，电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的直流电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，则下列说法正确的是（　　）

A．当开关S闭合时，B比A先亮，然后A熄灭

B．当开关S闭合时，B比A先亮，然后B熄灭

C．当电路稳定后开关S断开时，B立刻熄灭，A闪一下后再逐渐熄灭

D．当电路稳定后开关S断开时，B逐渐熄灭，A闪一下后再逐渐熄灭

10．如图所示电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（　　）

A．S接通时，A2先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同

B．电路稳定后断开S时，A2先熄灭，A1闪亮后熄灭

C．S接通时，A1先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同

D．电路稳定后断开S时，A1闪亮后与A2一起熄灭

11．在如图所示的电路中，两个电流表完全相同，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆（本题中的指针摆向是相对于电流表零刻度而言的），在电路接通且稳定后断开开关S的瞬间，下列说法正确的是（　　）

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．两指针都向右摆 D．两指针都向左摆

12．如图是演示自感现象的电路，与是完全相同的灯泡，电阻均为R，在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，现闭合待电路稳定后，突然断开的瞬间（　　）

A．立即熄灭

B．先变亮，再逐渐熄灭

C．有电流流过，方向向左

D．有电流流过，方向向左

13．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻可以忽略不计，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（       ）

A．闭合开关S后，灯泡A亮度一直保持不变

B．闭合开关S后，灯泡B亮度一直保持不变

C．再断开开关S后，灯泡A逐渐变暗，直到熄灭

D．再断开开关S后，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭

14．如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则（　　）

A．开关S闭合时，灯泡A一直不亮

B．开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮

C．开关S断开瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下逐渐熄灭

D．开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭

15．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表读数I1、I2分别是（　　）

A．I1<I2，I1>I2 B．I1<I2，I1=I2

C．I1<I2，I1<I2 D．I1=I2，I1<I2

二、填空题

16．一个线圈接通电路时,通过它的电流变化率为10A/s,产生的自感电动势为3.0V,切断电路时,电流的变化率为50A/s,产生的自感电动势为______V,这个线圈的自感系数为______.

17．演示自感现象的实验电路图如图所示．L是自感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻阻值相同．当开关S由断开到合上时，观察到的自感现象是____________，最后达到同样亮．

18．为了演示在通电瞬间和断电瞬间的自感现象．利用电流传感器设计了如图所示的电路．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．在t＝0时刻，闭合开关S，穿过线圈L的磁通量逐渐_____（选填“增加”或“减少”），电路稳定后，在t1时刻断开S．通过电阻R的电流方向为____．（选填“a→b”或“b→a”）．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变化的图象．下列图象中正确的是_____

A． B． C． D．

三、解答题

19．按照图连接电路。

（1）先闭合开关使灯泡发光，稳定后断开开关．观察并说明开关断开时灯泡的亮度。

（2）利用已学知识解释该现象。

20．如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。

(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。

(2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。

21．如图所示，无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸，有可能使车顶上的“辫子”瞬间脱离电网线，这时可观察到有电火花闪现。请说一说电火花产生的原因。

22．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？

参考答案：

1．B

【解析】

【详解】

方法一：自感电动势

电容

由

可知

由推导式得LC在国际单位制下的单位符号是。

方法二：由LC振荡回路的周期公式

可知，LC在国际单位制下的单位符号是。

故选B。

2．C

【解析】

【详解】

AB．合上开关后，L中电流瞬间增大，L会产生较大的自感电动势阻碍其电流增大，此时L可视为断路，则a、b两灯串联在电路中，同时发光且亮度相同，当电路中电流稳定后，L与b灯并联后再与a灯串联接入电路，通过a灯的电流等于通过b灯电流的2倍，所以最后a灯比b灯亮，故AB错误；

CD．断开开关后，通过a灯的电流立刻变为零，a灯马上熄灭。而L会产生自感电动势阻碍其电流减小，L与b灯在同一回路中，由题意可知断电前通过L和b灯的电流相等，所以L产生的自感电动势并不会使b灯中电流出现瞬间增大，所以b灯逐渐熄灭，没有出现闪亮一下的现象，故C正确，D错误。

故选C。

3．A

【解析】

【分析】

【详解】

根据

可知

单位为，根据

所以

整理得

故选A。

4．D

【解析】

【详解】

A．闭合开关，A与线圈串联，由于自感现象，线圈电流在逐渐增大，A会逐渐变亮，B与电阻串联，会直接变亮，故A错误；

B．因为线圈L的直流电阻阻值与定值电阻R的阻值相等，稳定时，两个灯泡电流相同，亮度相同，断开开关，两个灯泡均不会闪亮，会逐渐熄灭，故BC错误；

D．断开开关，线圈中电流方向不变大小在逐渐减小，A中电流与线圈中电流相同，方向不变，故D正确。

故选D。

5．B

【解析】

【分析】

【详解】

开关S闭合电路稳定时，由于线圈直流电阻大于灯泡电阻，故线圈上的电流小于灯泡上的电流，断开瞬间，在线圈上产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过灯泡原来的电流随着断开开关瞬间消失，而灯泡和线圈形成闭合回路，流过线圈的电流流过灯泡，因此灯泡逐渐熄灭。只有当线圈额直流电阻大于灯泡电阻，断开时，才会出现灯泡的闪亮现象。

故选B。

6．D

【解析】

【分析】

【详解】

若先断开开关S1或先拆去电流表，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2。

故选D。

7．D

【解析】

【详解】

A．闭合开关瞬间，人两端的电压只是电源两端的电压为1.5V，不足以触电，A错误；

B．因为人体的电阻要远大于线圈的电阻，因此人体的电流小于线圈的电流，B错误；

C．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈原有电流变小，因此产生感应电流与原方向相同，自左向右，断开开关时线圈与人组成新的闭合回路，因此在人的那条线路上电流由，C错误；

D．断开开关瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，所以线圈两端电压会变大，D正确。

故选D。

8．A

【解析】

【分析】

【详解】

BC．闭合开关S，由于线圈的阻碍作用，则L1逐渐变亮，然后保持不变；根据二极管的单向导电性，电流不会通过L2，故L2不亮，故BC错误；

AD．当断开开关S，线圈与二极管D形成回路，则有流过L2的电流，则L2变亮后再熄灭，而流过L1的电流逐渐减小，故L1逐渐变暗至熄灭，故A正确，D错误。

故选A。

9．C

【解析】

【详解】

AB．当开关S闭合时，L产生较大的自感电动势阻碍其电流增大，此时L可视为断路，所以A和B同时亮，当电路稳定后，L相当于导线，所以A被短路，即熄灭，故AB错误；

CD．当电路稳定后开关S断开时，通过B的电流立刻变为零，B立刻熄灭。L产生较大的自感电动势阻碍其电流减小，而L又与A在同一回路中，所以A会突然闪亮一下，随着自感电动势逐渐减小至零，A逐渐熄灭，故C正确，D错误。

故选C。

10．B

【解析】

【详解】

AC．S接通时，由于线圈L的自感系数很大，流过A1灯泡的电流大于A2灯泡，因此A1灯泡较亮，稳定后线圈相当于短路，A1灯泡熄灭，A2灯泡仍发光，故AC错误；

BD．电路稳定后断开S时，A2立即熄灭，由于线圈L的自感作用，A1先闪亮后逐渐熄灭，故B正确，D错误。

故选B。

11．A

【解析】

【分析】

【详解】

电路接通且稳定时，两支路中都有自左向右的电流，当开关S断开的瞬间，通过L的电流减小，故L将产生自左向右的自感电流以阻碍原电流变化，L所在支路与R所在支路串联形成回路，则电流自左向右流过电流表G1、自右向左流过电流表G2，所以G1指针向右摆，G2指针向左摆，故选A。

12．D

【解析】

【分析】

【详解】

突然断开的瞬间，线圈与构成回路，所以没有电流经过立即熄灭。在开关断开，闭合时，两灯的亮度一样，所以线圈的直流电阻也是R，则闭合待电路稳定后，线圈中的电流与灯泡中的电流一样，所以断开开关的瞬间，流过的电流大小不会比原来大，方向向左，所以不能变亮。

故选D。

13．D

【解析】

【详解】

AB．闭合开关S后，灯泡A和灯泡B一齐亮，接着灯泡A逐渐变亮直至亮度不变，灯泡B逐渐变暗直至熄灭，选项A、B均错误；

CD．再断开开关S后，灯泡A立即熄灭，灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭，选项C错误，D正确。

故选D。

14．C

【解析】

【详解】

AB．当S闭合时，由于L的阻碍，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，并且流过的电流相等，故两灯的亮度相同；但电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，B灯更亮，最后保持不变，故AB错误；

CD．当S断开时，B中电流消失，故立即熄灭；而A中由于电感中产生感应电动势，使A闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确，D错误。

故选C。

15．B

【解析】

【详解】

接通开关S时，由于L中的自感电动势阻碍电流的增大，所以I1<I2；断开开关S时，L中的自感电动势阻碍电流的减小，通过LA1A2R回路放电，所以I1=I2。

故选B。

16．     15V     0.3H

【解析】

【详解】

自感电动势公式，结合电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；则有：，当切断电路时，电流变化率为50A/s，产生的自感电动势是.

17．A2立即亮，A1逐渐亮（或A2先亮，A1后亮）

【解析】

【详解】

[1]．A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过；A1支路的电感线圈L对电流的变化起阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用才会消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮．

18．     增加          BD

【解析】

【详解】

电键闭合式，电路中电流突然增大，磁场增强，所以穿过L的磁通量增加．电路稳定后，在t1时刻断开S，因为线圈的电阻小于电阻R的阻值，所以流过线圈的电流大于流过电阻R的电流．当S断开时电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，所以线圈和电阻R组成闭合回路，所以流过R的电流为从右向左，即从．

电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻小于电阻R的阻值的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以IL慢慢增大，最后稳定时电感相当于电阻，IL为恒定，当电键断开后，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，不过大小在减小，故A错误，B正确．当电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、有直流电阻的线圈，导致通过电阻的电流刚开始较大，然后减小，所以 IR慢慢较小，最后稳定，当断开电键，原来通过R的电流立即消失当电键断开后，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慢慢减小最后为0．故C错误，D正确．故选BD．

【点睛】电感对电流的变化起阻碍作用，闭合电键时，电感阻碍电流IL增大，断开电键，R、L构成一回路，电感阻碍电流IL减小．

19．（1）灯泡逐渐熄灭；（2）见解析

【解析】

【详解】

（1）灯泡逐渐熄灭．

（2）开关断开时，通过线圈L的电流减小，这时会出现感应电动势阻碍线圈L中的电流减小，线圈中产生与原方向相同的电流，与灯泡构成闭合回路，所以灯泡不是马上熄灭，而是慢慢熄灭．

20．(1)B灯先亮一下后逐渐熄灭；A灯立刻亮起来，后变得更亮；(2)灯泡A立即熄灭，灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。

【解析】

【详解】

(1)当开关S由断开变为闭合时，线圈L中产生很大的自感电动势阻碍电流增加，则L可看做断路，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，A灯更亮；

(2)当开关S由闭合变为断开时，灯泡A立即熄灭，L中产生自感电动势阻碍电流减小，则L相当电源，灯泡B与线圈L构成闭合回路，所以灯泡B由熄灭变亮再逐渐熄灭。

21．由于自感现象产生很大的感应电动势，从而产生电火花。

【解析】

【分析】

【详解】

“辫子”脱离电网线的瞬间电流减小，车内的线圈所产生的自感电动势很大，在“辫子”与电网线的空隙的空气被电离，从而产生电火花。

22．300V

【解析】

【分析】

【详解】

由线圈自感电动势的大小公式

得

解方程组得