人教版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应2-4互感和自感练习含答案
展开第二章 电磁感应
4 互感和自感
【基础巩固】
1.关于自感现象,下列说法正确的是 ( )
A.自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象
B.自感电动势总是阻止原电流的变化
C.自感电动势的方向总是与原电流方向相反
D.自感电动势的方向总是与原电流方向相同
解析:自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象,在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化,不是阻止,所以选项A正确,选项B错误.当原电流减小时,自感电动势与原电流的方向相同,当原电流增大时,自感电动势与原电流方向相反,所以选项C、D错误.
答案:A
2.(多选)如图所示的电路中,线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,A、B是两个相同的灯泡,下列说法正确的是 ( )
A.S闭合后,A、B同时发光且亮度不变
B.S闭合后,A立即发光,然后又逐渐熄灭
C.S断开的瞬间,A、B同时熄灭
D.S断开的瞬间,A再次发光,然后又逐渐熄灭
解析:线圈对变化的电流有阻碍作用,开关闭合时,A、B串联,同时发光,但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计,A被短接,所以选项A错误,选项B正确.开关断开时,B立即熄灭,线圈产生自感电动势,与A构成回路,A再次发光,然后又逐渐熄灭,所以选项C错误,选项D正确.
答案:BD
3.在研究自感现象的实验中,将自感线圈、电阻和电流传感器按如图所示电路连接.闭合开关后,电流随时间变化的关系是 ( )
A B C D
解析:电阻和电流传感器与自感线圈串联,闭合开关后,流过自感线圈的电流增大,自感线圈产生与原电流方向相反的感应电动势,且感应电动势慢慢变小,则线圈中的电流大小逐渐变大,而且变大得越来越慢,最后电流达到稳定值,故选项A正确,选项B、C、D错误.
答案:A
4.关于线圈的自感系数,下列说法正确的是 ( )
A.线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大
B.线圈中电流等于0时,自感系数也等于0
C.线圈中电流变化越快,自感系数越大
D.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
解析:自感系数与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关,而与电流变化快慢等外部因素无关.自感电动势的大小与线圈自感系数及电流
变化率有关.选项A、B、C错误,选项D正确.
答案:D
5.(多选)图甲、乙所示的电路中,电阻R和自感线圈L的阻值都很小,且小于灯A的电阻,接通S,使电路达到稳定,灯A发光,则 ( )
甲 乙
A.在电路甲中,断开S,A将逐渐熄灭
B.在电路甲中,断开S,A将先闪亮,然后逐渐熄灭
C.在电路乙中,断开S,A将逐渐熄灭
D.在电路乙中,断开S,A将先闪亮,然后逐渐熄灭
解析:在电路甲中,断开S,由于线圈阻碍电流变小,灯A将逐渐熄灭,因为断开前后的电流大小相同,灯A不会闪亮,故选项A正确,选项B错误.在电路乙中,由于电阻R和自感线圈L的阻值都很小,电路稳定时,通过灯A的电流比通过线圈的电流小得多;断开S时,由于线圈阻碍电流变小,灯A将先闪亮,然后逐渐熄灭,故选项C错误,选项D正确.
答案:AD
6.在如图所示的电路中,两个相同的电流表G1和G2的零刻度线均在刻度盘中央,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.在电路接通后再断开开关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.两表指针都向右摆
D.两表指针都向左摆
解析: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.在由L、G2、R及G1组成的闭合回路中,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.故选项B正确.
答案:B
7.如图所示,电源的电动势E=15 V,内阻忽略不计,R1=5 Ω,R2=15 Ω,电感线圈的电阻不计,求当开关S闭合的瞬间、电路达到稳定时及S断开的瞬间流过R1的电流大小.
解析:开关S闭合瞬间,L所在的支路相当于处于断路状态,流过R1的电流为0.
电路稳定时,L相当于导线,流过R1的电流I1==3 A.
S断开瞬间,由于L产生自感电动势,R1中的电流仍为I1=3 A.
答案:0 3 A 3 A
【拓展提高】
8.如图所示,电源电动势为E,其内阻r不可忽略,A、B是完全相同的灯泡;线圈L的直流电阻不计,电容器的电容为C.下列说法正确的是( )
A.闭合开关S的瞬间,A立即亮,B逐渐变亮
B.闭合开关S,电路稳定后,灯泡A、B的亮度相同
C.电路稳定后再断开S的瞬间,通过灯泡A的电流方向向右
D.电路稳定后再断开S的瞬间,通过灯泡B的电流为0
解析:闭合开关瞬间,L相当于断路,A和B串联接入电路,A、B中都有电流,两个灯泡同时变亮,故选项A错误.电路稳定后L相当于一段导线,将A短接,A中无电流,B中有电流,二者的亮度不同,故选项B错误.断开开关瞬间,L相当于电源,与A组成闭合回路,A中电流方向向右,故选项C正确.断开开关瞬间,充电后的电容器和B组成闭合回路,电容器产生一短暂的放电电流,B中电流不为0,故选项D错误.
答案:C
9.(多选)如图所示,电源的电动势为E,内阻不计,线圈自感系数较大,直流电阻不计.当开关S闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.a、b间电压逐渐增大,最后等于E
B.b、c间电压逐渐增大,最后等于E
C.a、c间电压逐渐增大,最后等于E
D.电路中电流逐渐增大,最后等于
解析:由于线圈自感系数较大,开关闭合瞬间,a、b间近似断路,a、b间电压很大,随着电流的增大,a、b间电压减小,b、c间电压增大,电路稳定后,a、b间电压为0,b、c间电压等于E,电流大小为I=,选项B、D正确,选项A、C错误.
答案:BD
10.(2023·广东广州)如图所示电路中,A1和A2是两个相同规格的小灯泡,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.开关S接通时,灯A2先达到最亮, 稳定后灯A1与灯A2亮度相同
B.开关S接通时,灯A1先达到最亮,稳定后灯A1与灯A2亮度相同
C.电路稳定后断开开关S时,灯A1闪亮后与灯A2一起熄灭
D.电路稳定后断开开关S时,灯A2先熄灭,灯A1闪亮后熄灭
解析:S接通时由于线圈L的自感作用,瞬间通过灯A1的电流等于灯A2与R电流之和,所以灯A1先达到最亮,然后线圈L自感电动势慢慢减小,通过灯A1的电流减小,由于直流电阻可不计,稳定后灯A1熄灭,灯A1熄灭时灯A2达到最亮,故选项A、B错误;电路稳定后开关S断开时,线圈L和灯A1构成自感回路,灯A2不在回路中,所以开关S断开时,灯A2立刻熄灭,由于线圈L自感,灯A1会闪亮后再熄灭,故选项D正确,选项C错误.
答案:D
11.(多选)如图所示电路,L1、L2、L3是规格相同的小灯泡,线圈L的直流电阻可忽略,D为理想二极管.下列判断正确的是 ( )
A.开关S闭合瞬间,L3立即变亮,L1、L2逐渐变亮
B.开关S闭合瞬间,L2、L3立即变亮,L1逐渐变亮
C.开关S断开瞬间,L2立即熄灭,L1、L3逐渐熄灭
D.开关S断开瞬间,L2闪亮一下,然后逐渐熄灭
解析:开关S闭合瞬间,L2、L3立即变亮,L1由于线圈阻碍作用,会逐渐变亮,最后亮度相同,故选项A错误,选项B正确;开关S断开瞬间,由于二极管单向导电,L2会立即熄灭,L1、L3与线圈L构成回路,逐渐熄灭,故选项C正确,选项D 错误.
答案:BC
12.在如图所示的电路中,小灯泡A1与一个带铁芯的电感线圈L串联,小灯泡A2与滑动变阻器R串联,A1和A2相同.闭合开关S,电路稳定后,调整R,使A1和A2的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开开关S.若t'时刻再闭合开关S,则在t'前后的一小段时间内,流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像可能是 ( )
A B C D
解析:由题中给出的电路可知,在t'时刻,A1支路由于L的自感作用,i1由0逐渐增大,A2支路为纯电阻电路,i2不存在逐渐增大或减小的过程,故选项B正确.
答案:B
【挑战创新】
13.家庭用的“漏电保护器”的部分工作原理示意图如图所示,入户的火线和
零线采用双线绕法,然后再接户内的用电器.其中P是一个铁芯,P上的另一线圈接Q,它是一个脱扣开关的控制部分(脱扣开关本身没有画出,它串联在左边的火线上,开关断开时,用户的供电被切断),Q所接的线圈的两端a、b间没有电压时,Q使脱扣开关闭合,当a、b间有电压时,脱扣开关立即断开,切断用户电路.
(1)用户正常用电时,a、b之间有没有电压?为什么?
(2)如果某人站在地面上,手误触火线而触电,那么脱扣开关是否会断开?为什么?
解析:(1)由题文知火线和零线采用双线绕法,正常工作时通过两线的电流大小相等、方向相反,穿过铁芯的磁通量时刻为0,因此,在Q所接线圈中不会发生电磁感应,a、b间没有电压.
(2)手误触火线时,通过人体的电流不流回零线,通过火线的电流大于通过零线的电流,穿过铁芯的磁通量不再为0,在Q所接线圈中发生电磁感应,a、b间有电压,脱扣开关会断开.
答案:见解析.
