第2章 4. 互感和自感-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练习（人教版2019）

练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 知识点 1 自感 1. （多选） 关于自感电动势的大小和方向， 下列说法正确的是 （ ） A. 在自感系数一定的条件下， 通过导体 的电流越大， 产生的自感电动势越大 B. 在自感系数一定的条件下， 通过导体 的电流变化越快， 产生的自感电动势 越大 C. 自感电动势的方向总与原电流的方向 相反 D. 当通过导体的电流减小时， 自感电动 势的方向与原电流方向相同 2. 关于线圈自感系数的说法 ， 错误的是 （ ） A. 自感电动势越大， 自感系数也越大 B. 把线圈中的铁芯抽出一些， 自感系数 减小 C. 把线圈匝数增加一些， 自感系数变大 D. 电感是自感系数的简称 3. 将直流电源、 开关 S 、 电 感线圈 L （自感系数较 大） 和灯泡 A 连接成如 图所示的电路 ， 开始时 开关 S 断开 ， 下列说法 正确的是 （ ） A. 闭合开关 S 时， 灯泡立即变亮 B. 开关 S 闭合一段时间后再断开， 灯泡逐 渐熄灭 C. 开关 S 闭合一段时间后再断开的瞬间， b 点电势高于 a 点电势 D. 开关 S 闭合一段时间后再断开的瞬间， a 点电势高于 b 点电势 4. 如图所示是研究自感实验的实物电路 ， L 1 、 L 2 是两个规格相同的小灯泡， L 为自 感线圈， 闭合开关 S ， 调节滑动变阻器 R ， 使两个灯泡的亮度相同， 然后断开开关 S ， 则 （ ） A. 闭合开关 S ， L 1 、 L 2 都逐渐变亮 B. 闭合开关 S ， L 2 立刻变亮， L 1 逐渐变亮 C. 闭合开关 S 稳定后， L 仍有自感电动势 D. 闭合开关 S 稳定后， 断开 S ， L 没有自 感电动势 5. （多选） 如图所示的电路中， 三个相同的 灯泡 a 、 b 、 c 和电感 L 1 、 L 2 与直流电源连 接， 电感的电阻忽略不计。 开关 S 从闭 合状态突然断开时， 下列判断正确的有 （ ） 4.互感和自感 基 础 练 习 第 3 题图 第 4 题图 L 1 R S E - + L 2 L S a b A L 52 第二章 电 磁 感 应 练 A. a 先变亮， 然后逐渐变暗 B. b 先变亮， 然后逐渐变暗 C. c 先变亮， 然后逐渐变暗 D. b 、 c 都逐渐变暗 6. 如图所示， 电源的电动势为 E ， 内阻为 r 不可忽略。 A 、 B 是两个相同的小灯泡， L 是一个自感系数较大的线圈。 关于这个电 路的说法正确的是 （ ） A. 闭合开关， A 灯立刻亮， 而后逐渐变 暗， 最后亮度稳定 B. 闭合开关， B 灯立刻亮， 而后逐渐变 暗， 最后亮度稳定 C. 开关由闭合至断开， 在断开瞬间， A 灯闪亮一下再熄灭 D. 开关由闭合至断开， 在断开瞬间， 电 流自左向右通过 A 灯 知识点 2 互感 7. （多选） 电阻箱是一种可以调节 电阻大小并且能够显示出电阻 阻值的变阻器。 制造某种型号 的电阻箱时， 要用双线绕法， 如图所示。 当电流变化时双线绕组 （ ） A. 螺旋管内磁场发生变化 B. 穿过螺旋管的磁通量不发生变化 C. 回路中一定有自感电动势产生 D. 回路中一定没有自感电动势产生 8. 图中电感线圈 L 的直流 电阻为 R L ， 小灯泡的电 阻为 R ， 小量程电流表 G 1 、 G 2 的内阻不计， 当 开关 S 闭合且稳定后 ， 电流表 G 1 、 G 2 的指针均偏向右侧 （电流 表的零刻度在表盘的中央）， 则当开关 S 断开时， 下列说法正确的是 （ ） A. G 1 、 G 2 的指针都立即回到 0 点 B. G 1 缓慢回到 0 点， G 2 立即左偏， 然后 缓慢回到 0 点 C. G 1 立即回到 0 点， G 2 缓慢回到 0 点 D. G 2 立即回到 0 点， G 1 缓慢回到 0 点 9. 如图所示电路， L 是自 感系数较大的线圈， 在 滑动变阻器的滑动片 P 从 B 端迅速滑向 A 端的 过程中， 经过 AB 中点 C 时通过线圈的电流为 I 1 ； P 从 A 端迅速 滑向 B 端的过程中， 经过 C 点时通过线 圈的电流为 I 2 ； P 固定在 C 点不动， 达到 稳定时通过线圈的电流为 I 0 。 则 （ ） A. I 1 =I 2 =I 0 B. I 1 >I 0 >I 2 C. I 1 =I 2 >I 0 D. I 1 ＜I 0 ＜I 2 第 5 题图 E a b c S L 1 L 2 A B L S 第 6 题图 P Q L S G 1 G 2 第 8 题图 第 7 题图 L R 1 A B C P R 第 9 题图 53 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 10. （多选） 如图所示的电路中， 电感 L 的自 感系数很大， 电阻可忽略， D 为理想二 极管， 则下列说法正确的有 （ ） A. 当 S 闭合时， L 1 立即变亮， L 2 逐渐 变亮 B. 当 S 闭合时， L 1 一直不亮， L 2 逐渐 变亮 C. 当 S 断开时， L 2 立即熄灭 D. 当 S 断开时， L 1 突然变亮， 然后逐渐 变暗至熄灭 11. （多选） 如图所示电路中， L 为电感线 圈 ， 电阻不计 ， A 、 B 为两灯泡 ， 则 （ ） A. 合上 S 时， A 先亮， B 后亮 B. 合上 S 时， A 、 B 同时亮 C. 合上 S 后， A 变亮， B 熄灭 D. 断开 S 时 ， A 熄灭 ， B 重新亮后再 熄灭 12. （多选） 如图所示的电路中， 电源电动势 为 E ， 内阻为 r ， 线圈 L 的电阻不计。 以 下判断正确的是 （ ） A. 闭合 S ， 稳定后， 电容器的 a 极板带 正电 B. 闭合 S ， 稳定后， 电容器两端电压小 于 E C. 断开 S 的瞬间， 通过 R 1 的电流方向 向右 D. 断开 S 的瞬间， 通过 R 2 的电流方向 向右 * 13. （多选） 如图所示的电路中， L 为一个自 感系数很大 、 直流电阻不计的线圈 ， D 1 、 D 2 是两个完全相同的灯泡， E 是一 内阻不计的电源。 t=0 时刻， 闭合开关 S 。 经过一段时间后， 电路达到稳定， t 1 时刻断开开关 S 。 I 1 、 I 2 ， 分别表示通过 灯泡 D 1 和 D 2 的电流， 规定图中箭头所 示的方向为 I 1 、 I 2 各自的电流正方向， 以下各图能定性描述电流 I 1 、 I 2 随时间 t 变化规律的是 （ ） 提 升 练 习 第 12 题图 L S R 1 E ， r C a b R 2 第 10 题图 SE D L 1 L 2 L A B S L 第 11 题图 第 13 题图 L D 1 S D 2 E I 1 O t 1 t I 1 O t 1 t I 2 O t 1 t I 2 O t 1 t A B C D 54 参考答案与解析 流在磁场中所受合力方向与摆动方向相反， 从而阻碍其 运动， 故 C 正确； 用绝缘的硅钢片做铁芯， 是为了减小 涡流， 减小能量损失， 故 D 正确。 7. AD 【解析】 电磁炉是利用电磁感应加热原理制 成的电气烹饪器具。 由高频感应加热线圈 （即励磁线 圈）、 高频电力转换装置、 控制器及铁磁材料锅底炊具 等部分组成。 使用时， 加热线圈中通入交变电流， 线圈 周围便产生一交变磁场， 交变磁场的磁力线大部分通过 金属锅体， 在锅底中产生大量涡流， 从而产生烹饪所需 的热。 所以电磁炉发热部分需要用铁锅底部， 而不能用 陶瓷材料， 产生的热量可通过面板加热， 故面板可采用 陶瓷材料， A 、 D 正确， B 、 C 错误。 8. ABC 【解析】 根据楞次定律得知： 感应电流的磁 场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 故涡流的 磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化， 故 A 正确； 感 应电流的频率与原电流的频率是相同的， 涡流的频率等 于通入线圈的交流电频率， 故 B 正确； 因为线圈交流电 是周期变化的， 故在工件中引起的交流电也是周期性变 化的， 可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作 用力， 故 C 正确； 电磁感应只能发生在金属物体上， 故 待测工件只能是金属制品， 故 D 错误。 * 9. C 【解析】 当金属片上下运动， 由于穿过金属片 的磁通量发生变化， 因此金属片中产生感应电流， 故 A 错误； 当金属片上下运动时， 金属片中会产生方向变化 的涡流， 涡流的方向与金属片的运动方向有关， 故 B 错 误； 当金属片向上运动时， 根据 “来拒去留” 原则， 金 属片受到向下的磁场力， 故 C 正确； 当天平静止时， 磁 场力消失， 不会导致物体质量测量值偏小， 故 D 错误。 4.互感和自感 基础练习 1. BD 【解析】 当通过导体的电流减小时， 导体会 产生阻碍原电流减小的感应电流， 所以方向相同， 在自 感系数一定的条件下， 通过导体的电流变化越快， 则产 生的自感电动势越大， 所以 B 、 D 正确。 2. A 【解析】 自感系数与线圈的匝数、 单位长度上 线圈的匝数、 横截面积及有无铁芯有关； 电感是自感系 数的简称； 自感系数是由线圈自身性质决定的， 与自感 电动势无关， A 错误。 3. C 【解析】 闭合开关 S 时， 由于通过线圈 L 的电 流逐渐变大， 因而在线圈中产生自感电动势阻碍电流的 增加， 则回路的电流会慢慢增大， 则灯泡会逐渐变亮， A 错误； 开关 S 闭合一段时间后再断开， 回路立即断 开， 则灯泡立即熄灭， B 错误； 开关 S 闭合一段时间后 再断开的瞬间， 在线圈 L 中会产生与原来电流方向相同 的自感电动势， 线圈相当于电源， 则 b 点电势高于 a 点 电势， C 正确， D 错误。 4. B 【解析】 闭合开关 S ， 自感线圈产生自感电动 势， 阻碍通过 L 1 的电流增大， 灯 L 1 逐渐变亮， 闭合开 关， 通过 L 2 的电流立即稳定， L 2 立刻变亮， 故 A 错误， B 正确； 闭合开关 S 稳定后， 流过线圈的电流不变， 线 圈 L 没有自感电动势， 故 C 错误； 闭合开关 S 稳定后， 打开开关 S ， 穿过线圈 L 的电流发生变化， L 产生自感 电动势， 故 D 错误。 5. AD 【解析】 开关 S 闭合时， 电感 L 1 中电流等于 两倍 L 2 的电流， 断开开关 S 的瞬间， 由于自感作用， 两 个电感线圈相当于两个电源， 与三个灯泡构成闭合回 路， 通过 b 、 c 的电流都通过 a ， 故 a 先变亮， 然后逐渐 变暗， 故 A 正确； b 、 c 灯泡由电流 I 逐渐减小， B 、 C 错误， D 正确。 6. A 【解析】 开关闭合到电路中电流稳定的时间内， A 灯立刻亮， 由于线圈中产生感应电动势的阻碍作用， B 灯逐渐变亮， 当线圈电流阻碍较小后 A 灯逐渐变暗， 当线圈对电流没有阻碍时， 两灯泡亮度稳定， 故 A 正 确， B 错误； 开关处于闭合状态， 在断开瞬间， 线圈提 供瞬间电压给两灯泡供电， 由于两灯泡完全一样， 所以 不会出现电流比之前还大的现象， 因此 A 灯不会闪亮一 下， 只会一同慢慢熄灭， 故 C 错误； 开关断开瞬间， 线 圈相当于电源， 电流方向仍不变， 所以电流自右向左通 过 A 灯， 故 D 错误。 7. BD 【解析】 两线圈绕的方向相反， 线圈产生的 磁场方向相反。 螺旋管内磁场和穿过螺旋管的磁通量都 不发生变化， 回路中一定没有自感电动势产生， B 、 D 正确。 8. B 【解析】 电路稳定后断开， 通过灯泡这一支路 的电流立即消失， 由于电感线圈对电流的变化有阻碍作 用， 会阻碍其减小， 所以通过 G 1 的电流逐渐减小， 缓 慢回到零点； 通过电感线圈的电流也通过灯泡， 所以含 有灯泡的支路的电流从 Q 流向 P ， 使 G 2 立即左偏， 偏 后缓慢回到零点， 故 B 正确， A 、 C 、 D 错误。 25 第二册 （人教版）高中物理选择性必修 9. B 【解析】 滑片在 A 点时， 滑动变阻器接入电阻 最大， 电路中电流最小， 则当滑片下移时， 电流将变 大， 而此时线圈将阻碍电流的增大， 故电流较小； 而当 滑片从 B 向 A 移动时， 由于开始时电流较大， 向上运动 时， 线圈中电流将减小， 故线圈将阻碍电流的减小； 故 此时 I 2 将保持在 B 点时的电流； 而滑片固定在 C 点时， 电流小于在 B 点时的电流， 故有 I 1 >I 0 >I 2 。 故 B 正确。 提升练习 10. BD 【解析】 当 S 闭合时， 因二极管加上了反向 电压， 故二极管截止， L 1 一直不亮； 通过线圈的电流增 加， 感应电动势阻碍电流增加， 故使得 L 2 逐渐变亮， B 正确， A 错误； 当 S 断开时， 由于线圈自感电动势阻碍 电流的减小， 故通过 L 1 的电流要在 L 2 — L 1 — D — L 之中 形成新的回路， 故 L 1 突然变亮， 然后逐渐变暗至熄灭， C 错误， D 正确。 11. BCD 【解析】 合上 S 时， 电路中立即就有了电 流， 故 A 、 B 灯泡同时变亮； 但通过线圈的电流增加， 线圈会产生自感电动势， 故线圈的电流缓慢增加； 当电 流稳定后， 线圈相当于直导线， B 灯泡被短路， 故开关 闭合后， A 、 B 同时亮， 但 B 灯泡逐渐熄灭， 而 A 灯泡 更亮， 故 A 错误， B 、 C 正确。 断开 S 时， A 灯立即熄 灭； 线圈产生自感电动势和灯泡 B 构成闭合电路， B 灯 泡先闪亮后逐渐变暗， 故 D 正确。 12. BC 【解析】 闭合 S ， 稳定后， 电容器的 b 极板 和 R 2 的右端相连， 而 R 2 的右端和电源的正极相连， 所 以 b 极板带正电， A 错误； 闭合 S ， 稳定后， L 相当于 一段导线， R 1 被短路， 所以 C 两端的电压等于 R 2 两端 的电压， 小于电源电动势 E ， B 正确； 断开 S 的瞬间， L 相当于电源， 与 R 1 组成回路， 电流方向自左向右， C 正 确； 断开 S 的瞬间， 电容器要放电， 则 R 2 中电流自右 向左， D 错误。 * 13. AC 【解析】 当 S 闭合时， L 的自感作用会阻碍 L 中的电流变大， 电流从 D 1 流过， 方向与规定的正方向 相同。 当 L 中电流稳定时， D 1 中的电流变小至 0 ； D 2 中 的电流为电路中的总电流， 电流流过 D 1 时， 电路总电 阻较大， 总电流较小， 当 D 1 中电流为 0 时， 总电阻变 小， 总电流变大至稳定。 当 S 再断开时， D 2 马上熄灭， D 1 与 L 组成回路， 由于 L 的自感作用， D 1 先重新亮起 来再慢慢熄灭， D 1 中的电流方向与规定的正方向相反且 逐渐减小至 0 。 故 A 、 C 正确， B 、 D 错误。 情境题专项 1. C 【解析】 发现铝箔悬浮起来， 是由于磁场的变 化， 产生感应电流， 导致安培力出现， 当磁场增大时， 感应电流不变， 则安培力增大， 那么铝箔会升高， 使其 周围的磁场会变弱， 导致安培力变小， 仍与重力平衡， 故 A 错误 ； 根据电阻定律 R=籽 L S ， 铝箔越薄 ， S 越 小， 则电阻越大， 再由 I= U R 可知， 感应电流越小， 故 B 错误； 当增大频率， 导致磁场的变化率变大 ， 则感 应电动势增大， 那么感应电流增大， 故 C 正确； 在产 生图示方向磁场的瞬间断开电源， 根据楞次定律： 减 则同， 可知， 铝箔中会产生图示方向相反的电流， 故 D 错误。 2. B 【解析】 若线圈闭合， 进入磁场时， 穿过线圈 的磁通量向上增大， 由楞次定律可知， 线圈中的感应电 流的磁场方向向下， 所以感应电流的方向从上向下看是 顺时针， 故 A 错误； 根据法拉第电磁感应定律， 传送带 以较大速度匀速运动时， 线圈中产生的感应电动势较 大， 则感应电流较大， 磁场对线圈的作用力较大， 故 B 正确； 由题图知第 1 、 2 、 4 、 5 、 6 个线圈位置均匀， 则 都发生了相对滑动， 而第 3 个线圈没有向后滑动， 则第 3 个线圈不闭合， 没有产生感应电流， 是不合格线圈， 故 C 、 D 错误。 3. D 【解析】 在磁单极子运动的过程中， 当磁单极 子位于超导线圈上方时， 超导线圈中原磁场的方向向 下， 磁通量增加， 则感应电流的磁场方向向上， 由安培 定则可知， 产生逆时针 （俯视） 方向的感应电流； 当磁 单极子位于超导线圈下方时， 超导线圈中原磁场的方向 向上， 磁通量减小， 则感应电流的磁场方向向上， 由安 培定则可知， 产生逆时针 （俯视） 方向的感应电流， 故 A 、 B 错误； 始终有逆时针方向的感应电流， 故 C 错误， D 正确。 4. D 【解析】 受电线圈内部磁场向上且增强， 据楞 次定律可知， 受电线圈中产生的感应电流方向由 c 到 d ， 所以 c 点的电势低于 d 点的电势， A 、 B 错误； 根据法拉 第电磁感应定律可得电动势为 E= Δ椎 Δt = n （ B 2 -B 1 ）S t 2 -t 1 ， 由 于 c 点的电势较低， 故 c 、 d 间电势差为 U cd =- n （ B 2 -B 1 ）S t 2 -t 1 ， 26