课时作业(13)自感和互感（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业(十三)　自感和互感 (建议用时：40分钟) [基础题组练] 题组一　互感 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 答案　ABC 解析　两个相互靠近的线圈，当一个线圈的电流变化时，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，选项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”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. (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A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用 D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变长 答案　BC 解析　线圈A中的磁场随开关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，线圈B中电流的磁场继续吸引衔铁D而起到延时的作用，选项A错误，B正确；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，选项C正确、D错误． 题组二　自感及应用 3.(多选)如图所示，电池的电动势为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间电压逐渐增加，最后等于E B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E D．电路中电流逐渐增加，最后等于 答案　BD 解析　由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间，a、b间近似断路，所以a、b间电压很大，随着电流的增加，a、b间电压减小，b、c间电压增大，直到稳定后，a、b间电压为零，b、c间电压等于E，电流大小为I＝，选项B、D正确． 4.如图所示，线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻的阻值均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0.现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，下列说法正确的是(　　) A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零 B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终小于I0 C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变 D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还是要增大到2I0 答案　D 解析　当开关S闭合时，通过线圈的电流增大，在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的增大，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”，电路中的电流不会立刻变为2I0，但最终仍会逐渐增大到2I0，选项D正确． 5．(多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡A电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则(　　) A．在电路甲中，灯泡A将逐渐变亮 B．在电路甲中，灯泡A将先变亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，灯泡A将逐渐变亮 D．在电路乙中，灯泡A将先由亮逐渐变暗，然后熄灭 答案　AD 解析　在电路甲中，当接通开关S时，通过与灯泡A相连的自感线圈L的电流突然增大，由于线圈的自感现象，自感电动势阻碍电流的增大，所以通过灯泡A的电流只能慢慢增大， 选项A正确，B错误；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈L的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈L就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，会有电流通过R和灯泡A，使灯泡A亮起，电流稳定后，又因为自感线圈L的电阻值可认为是0，故灯泡A被短路，最终熄灭， 选项C错误，D正确． 6．图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈．实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮．而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同．下列说法正确的是(　　) A．图甲中，A1与L1的电阻值相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 答案　C 解析　在图甲中，断开开关S1瞬间，L1与A1 构成闭合回路，通过灯A1的电流与L1相同，又因灯A1突然闪亮，即通过A1的电流增大，则可知，闭合S1待电路稳定后，通过L1 的电流大于通过灯A1的电流，又因L1与A1并联，所以L1的电阻小于A1的电阻，选项A、B错误；在图乙中，闭合开关S2，最终A2与A3亮度相同，即电流相同，所以L2与变阻器R的电阻相同，闭合开关S2的瞬间，L2中的电流小于变阻器R中的电流，选项C正确，D错误． 7.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.则下列各表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　　) 答案　B 解析　开关S闭合的瞬间，由于L的阻碍作用，由R与L组成的支路相当于断路，之后L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律，整个电路中的总电流增大，由U内＝Ir得内电压增大，由UAB＝E－Ir得路端电压UAB减小；电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流；当开关S断开时，由于电感L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L的电流相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，选项B正确． 8．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 答案　D 解析　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是完全相同的灯泡，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、定值电阻的电流都相同，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． [能力提升练] 9．手机无线充电装置的设计利用了电磁感应原理．图甲所示是市场上某款手机无线充电装置，工作原理如图乙所示，送电线圈未与手机连接．当ab间接正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机充电．下列说法正确的是(　　) 　 A．该装置主要运用了自感现象 B．送电线圈回路中的电流为零时，电线圈两端的电压也为零 C．增大送电线圈和受电线圈的间距，受电线圈输出电压的频率改变 D．减小送电线圈和受电线圈的间距，受电线圈输出电压增大 答案　D 解析　该装置主要利用了电磁感应中的互感现象，选项A错误；当送电线圈的电流为0，此时电流变化率最大，磁通量变化率也最大，故受电线圈中磁通量变化率也最大，其感应电动势最大，选项B错误；增大送电线圈和受电线圈的间距，不会改变受电线圈端电压的频率，选项C错误；在匝数和线圈直径不变的情况下，由于漏磁现象，导致穿过两个线圈的磁通量不相等，若减小送电线圈和受电线圈的间距，穿过受电线圈的磁通量变大，单位时间内磁通量变化率变大，受电线圈输出电压将会变大，选项D正确． 10.如图所示的电路中，L为电感线圈，其电阻与电阻R相等，C为电容器，A、B为两灯泡，电源内阻r不可忽略，当开关S由闭合状态断开时(　　) A．A灯立即熄灭 B．A灯突然闪亮一下再熄灭，c点电势比d点高 C．B灯无电流通过，不可能变亮 D．电容器立即充电，有电流从a点到b点流过B灯 答案　D 解析　当开关S由闭合变为断开时，线圈中产生自感电动势，与灯泡A和电阻R构成闭合回路放电，由于断开开关前流过线圈的电流大于流过灯泡A的电流，故灯泡A突然闪亮一下再缓慢熄灭，电流从d到c流过灯泡A，故d点电势比c点电势高，选项A、B错误；当开关S由闭合变为断开时，电容器两端的电压变大，故电容器充电，有充电电流，故灯泡B有电流通过，电流方向由a到b，选项C错误，D正确． 11.如图，小明做自感现象实验时，连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，L1、L2是规格相同的灯泡，D是理想二极管．则(　　) A．闭合开关S，L2逐渐变亮，然后亮度不变 B．闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮，最后亮度相同 C．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再与L1同时熄灭 D．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2一直不亮 答案　C 解析　闭合开关S，由于二极管有单向导电性，L2中无电流，始终不亮，线圈L产生自感现象，L1逐渐变亮，选项A、B错误；断开开关S的瞬间，线圈L产生自感现象，与灯泡L1和L2串联，二极管正向导通，所以L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再与L1同时熄灭，选项C正确，D错误． 12．小明上网查询了汽车汽油机的点火启动原理，原来，电子点火器用到了刚学不久的自感现象．为了把原理说明白，小明设计了如下一个电路：如图所示，电池电动势为E、内阻可以忽略不计，L是一个匝数很多且有铁芯的线圈，其电阻为r，a、b之间的定值电阻阻值为R.然后小明设想了这样一组操作过程：先将开关S接通，电路稳定后，断开开关S，请你按小明的思路完成如下问题的分析： (1)断开开关S瞬间，试确定通过定值电阻的电流大小和方向； (2)断开开关S瞬间，线圈L相当于电源，试确定这个电源的电动势的大小； (3)若R不是一个定值电阻，而是两个彼此靠近的金属电极，试说明断开S瞬间，两电极间产生电火花的原因． 解析　(1)断开开关S前，通过L的电流为I＝，方向向右． 由楞次定律可知，断开开关S后，L中的电流只能从原来的值逐渐减小，且该电流通过R；因此，断开开关S瞬间，通过R的电流大小为I＝，方向向左． (2)断开开关S瞬间，线圈L相当于电源，L和R构成的回路总电阻为(R＋r)，由闭合电路欧姆定律可知，L中产生的自感电动势大小为E自＝I(R＋r)，代入I＝，解得E自＝E. (3)两靠近的金属电极间电阻极大，接近无穷大，根据E自＝I(R＋r)可知，断开S瞬间，L中产生的自感电动势很大，两个电极间的电压就会极高，因此极易击穿空气发生火花放电． 答案　 (1)　方向向左　(2) E　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$