第二章 4. 互感和自感-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专用)

第4节 互感和自感 第1关练速度 30min为准，你的时闻： B.只要发射线圈N中有电流流入，接收线 题型1互感现象 圈M两端一定可以获得电压 1.关于互感现象，下列说法正确的是( C.当接收线圈M中磁感应强度大小均匀增 】 A.两个线圈之间必须有导线相连，才能产生 加时，接收线圈M中有均匀增加的电流 互感现象 D.若△：时间内，接收线圈M中磁感应强度 B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一 大小均匀增加△B,则手机电池两端的充电 个线圈 电压为 nSABR r(R+r） C.互感现象都是有益的 题型2自感现象 D.电磁炉是利用互感现象制成的 4.(2023·河北保定期末)下列关于自感系数及 2.(2023·北京人大附中质检)在同一铁芯上绕 自感电动势的说法中正确的是 () 着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现 A.通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电 把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程 动势最大 中，在电阻R上的电流方向是 B.电流变化越大，自感电动势越大 A.先由P→Q,再由Q→P C.线圈中的电流变化越快，其自感系数越大 B.先由Q→P,再由P→Q D.线圈内插入铁芯，其自感系数增大 C.始终由Q→P 5.如图所示的电路中，L为带铁芯的电感线圈， D.始终由P→Q 直流电阻不计，下列说法正确的是() 3.(2022·山东阳信质检)随着科技的不断发 展，无线充电已经进人人们的视线.如图所示 为手机无线充电原理图，若连接电源的为发 射线圈N,手机端为接收线圈M,接收线圈匝 ①合上$时，灯泡立即变亮 数为n,电阻为，横截面积为S,手机可看成 ②合上S时，灯泡慢慢变亮 电阻为R的纯电阻.下列说法正确的是 ③断开S时，灯泡立即熄灭 ④断开$时，灯泡慢慢熄灭 接收线图 A.①③ B.①④ C.②③D.②④ 充电底座 文变电磁场 6.(2023·四川隆昌一中质检)如图所示，电源 接受充电设备 发射线图 的电动势为E,内阻r忽略不计，A、B是两个 相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线 圈，以下说法正确的是 () A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理 A.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A 是“电流的磁效应” 灯立刻亮，且亮度保持稳定 选择性必修第二册学霸058 B.开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 时刻断开S,下列表示灯泡D的电流i随时 灯立刻亮，且亮度保持稳定 间变化的图像中，正确的是 () C.开关断开后瞬间，A灯闪亮一下再熄灭 D.开关断开后瞬间，电流自左向右通过A灯 (第6题) (第7题) 7.(2023·广东茂名期中)如图所示，灯泡L4、Lg 完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略.则 () A.S闭合的瞬间，L4、Lg同时发光，接着L,变 暗、Lg更亮，最后L熄灭 B.S闭合的瞬间，L,不亮，La立即亮 10.(2022·江苏徐州期中)图中 C.S闭合的瞬间，L4、LB都不立即亮 L是绕在铁芯上的线圈，它与 D.稳定后再断开S的瞬间，Lg熄灭，L4闪亮 电阻R、R,、电键和电池E可 后熄灭，且闪亮时电流方向向右 构成闭合回路线圈上的箭头 8.(2023·山东菜芜一中期末)如图所示，A、B 表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与 是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L 箭头所示的方向相同时电流为正电键K 是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻 和K,都处于断开状态设在t=0时刻，接通 忽略不计，下列说法正确的 电键K,经过一段时间，在t=11时刻，再接 通电键K2,则能较正确表示L中的电流I随 时间：的变化的图线是 D A.S闭合瞬间，A先亮 B.S闭合瞬间，A、B同时亮 C.S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭 第2关练准确率 准确率>0%，你做对 题 D.S断开瞬间，A逐渐熄灭，但不会闪亮一下 11.制造电阻箱时，要用双线绕法，如图所示.当 重难题型自感现象中的图像问题 电流变化时双线绕组 9.(2023·北京育英学校期末)如图所示的电路 A.回路中一定有自感电动势产生 中，电源的电动势为E,内阻为τ，电感L的电 B.回路中一定没有自感电动势产生 阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在 C.螺线管内磁场发生变化 t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t D.穿过螺线管的磁通量发生变化 第二章学霸059 12.（2023·广东河源期末)无线充电技术近年 14.(2023·北京西城二模)将灯泡A、线圈L、电 来开始普及.以手机无线充电为例，手机置 池组E和开关S连接成如图所示的电路.先 于充电板上，充电板内的励磁线圈产生变化 闭合开关S,使灯泡发光，然后断开开关S,观 的磁场，从而使手机内的感应线圈产生感应 察到灯泡闪亮的现象下列说法正确的是 电流.下列说法正确的是 ( :感应线圈 手机 充电板！ 励磁线图 A.当励磁线圈里所通电流均匀变化时，手机 A.闭合S瞬间线圈L不产生自感电动势 对充电板的压力保持不变 B.断开S瞬间电路中a点电势低于b点 B.当励磁线圈里所通电流增大时，手机对充 C.断开S前后通过灯泡A的电流大小不变 电板的压力小于手机重力 D.闭合S后电源输出的电功率等于灯泡A C.若手机对充电板的压力等于手机重力，说 和线圈L的发热功率之和 明励磁线圈里没有电流通过 D.若手机对充电板的压力小于手机重力，说 第了关练思维宽度难度级别：女女☆☆☆ 明励磁线圈里所通电流和感应线圈里产 15.(2023·江西吉安期末)某同学设计了如图 生的电流同向 所示点火装置.在一个用许多薄硅钢片叠合 13.(2023·四川泸州质检)如图所示的电路 而成的直条形铁芯上套有两个彼此绝缘且 中，A、B、C为三个相同的灯泡，L为直流电 靠近的线圈A和B,调节触点K与带有铁头 阻为零的电感线圈，D为单向导电的二极管 的弹簧片P恰好接触，合上开关S后，就能 (即当二极管中电流从“+”流向“-”时电阻 在火花塞的两电极M、N之间产生火花.关于 很小，当电流从“-”流向“+”时电阻无穷 该设计方案，下列说法正确的是( 大)若将闭合的开关S断开，A、B、C三个灯 泡中，会出现缓慢变暗的现象的是() A.不可行，因为电源是直流电 B.不可行，因为两个线圈的磁通量没有变化 A.仅A灯泡 B.仅A和B灯泡 C.可行，且A的匝数比B多时，点火效果 C.仅A和C灯泡 更好 D.A、B和C三个灯泡 D.可行，且M、N做成针状时，点火效果更好 选择性必修第二册学霸060使电子加速，即电子在轨道中加速的驱动力是电场力，C 面向外，圆环从a到b的过程中磁通量增加，由楞次定律 错误：D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，D 可得，线圈中感应电流方向是顺时针：圆环从6到ε的过 错误. 程中磁通量减小，由楞次定律可得，线圈中感应电流方向 4.B5.D6.D7.C 是逆时针，故A项错误：B.圆环从a到b的运动过程中， 8.B解析：由于电磁阻尼作用阻碍铜质圆环的下落，所以 将环分解为若干个小的电流元，上半环的部分所受合力 下落时间大于，西，故B项正确 向下，下半环部分所受合力向上：下半环所在处的磁场比 Ng 上半环所在处的磁场强，则整个环所受安培力的方向向 9.A 上：同理圆环从b到c的运动过程中，整个环所受安培力 10.A解析：根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向 的方向向下，与速度方向不是相反的，故B项错误；C圆 相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确，BC错误：两 环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置 个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易 时从b到c速率大于从c到b的速率（一部分机械能转化 拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟 为电能)，则圆环从b到e的时间小于从c到b的时间，故 着木框转动起来，D错误故选A. C项错误D.圆环从b到e的过程与圆环从e到b的过程 11.C解析：A在摆动的过程中，穿过圆环的磁通量发生变 中经同一位置时从b到c速率大于从c到6的速率，则圆 化，圆环中产生感应电流，从而产生焦耳热，根据能量守 环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置 恒，使磁铁的机械能减小，上摆的高度减小，因此磁铁在 时从b到c圆环所受安培力大于从c到b圆环所受安培 E处的重力势能小于磁铁在A处的重力势能，A错误： 力，圆环从b到C的过程克服安培力做的功大于圆环从c BC根据“增离诚靠”，磁侠从A到D的过程中，圆环的磁 到b的过程克服安培力做的功，圆环从b到ε产生的热量 通量增大，磁铁与圆环间存在排斥力，从而使圆环对桌面 大于从c到b产生的热量，故D项正确.故选D 的压力大于圆环受到的重力：根据电磁阻尼的原理，从D 第4节互感和自感 到￡的过程中，磁铁与圆环间存在吸引力，而圆环静止不 动，因此圆环受到地面的摩擦力方向水平向右，B错误，C 第1关（练速度）》 正确：D.根据楞次定律，磁铁从A到D的过程中，从上往 1.B2.C3.D4.D5.C6.A 下看，圆环中产生顺时针方向的感应电流，D错误.故 7.A解析：S闭合的殿间.两灯同时获得电压，所以A、B同 选C 时发光，由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过 第2关（练准确率） A灯的电流逐渐变小，流过B灯的电流变大.则A灯变暗 12.B解析：下落过程中，铝管中磁通量变化会产生感应电 B灯变亮，最后A灯熄灭，故A正确，B、,C错误：断开开关S 流根据楞次定律“阻碍”含义可知，受到向上的安培力阻 时，通过B的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作 碍其运动，乙管开行竖槽，电阻最大，产生的感应电流最 用，线圈与灯A构成回路，所以电流会通过A,所以灯泡A 小，因此安培力最小，运动最快，因此乙向下运动的时间 闪亮后熄灭，由于自感回路内的电流方向与线圈中原来的 最短，故ACD错误.B正确，故选B. 方向相同.所以通过A的电流方向向左，故D错误 13.D 8.C解析：AB.开关S闭合时，灯泡A所在支路由于二极管 14.B解析：金属盘可看作由多根金属辐条组成，盘在外 的单向导电性而处于断路状态，所以灯泡A不会亮.由于 力作用下逆时针转动时，园盘切割磁感线，由右手定则可 线圈的自感作用，灯泡B逐渐亮起来，故AB错误：CD.开 知.电动势方向由圆心到圆盘边缘，通过导线和圆盘组 光s断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈，二极管灯泡A 成闭合电路，b盘在安培力作用下顺时针转动，圆盘：产 构成了一个闭合回路，自感电流的方向符合二极管的导通 生的电能一部分转化为6的动能，另一部分转化为两个 方向，所以灯泡A开始发光，随着自感电流减小，灯泡A熄 圆盘的内能.故圆盘b的角速度应小于圆盘a的角速度 灭，即灯泡A闪亮一下，然后逐渐熄灭灯泡B则立即熄 B正确. 灭.故C正确，D错误故选C 15.C解析：CD.由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电 9.D解析：开关闭合时.线圈由于自感对电流的阻碍作用」 场沿顺时针方向，小球带正电，小球所受电场力沿顺时针 可看作电阻，线圈电阻逐渐诚小，并联电路电阻逐渐减小， 方向，与小球的运动方向相反，涡旋电场力对小球做负 电压Um逐渐减小，故i逐渐减小：开关闭合后再断开时， 功.则小球先沿逆时针方向减速运动，当小球速度减到0 线圈的感应电流与原电流方向相同，形成回路，灯泡的电 后，涡旋电场力对小球做正功，小球沿顺时针方向加速运 流与原电流方向相反，并逐渐减小到0，又由于电阻R的阻 动，所以C正确，D错误：AB.由于小球在水平面做圆周运 值大于灯泡D的阻值，当开关闭合时，线圈所在支路的电 动，环对小球的弹力及洛伦兹力的合力提供向心力，由于 流小于流过灯泡D的电流，故当开关断开瞬间，线圈产生 小球的速度先减小后增大，且磁感应强度会变化，则小球 的感应电流也小于原来流过灯泡D的电流.故选D, 对环的压力与洛伦兹力不一定始终增大，所以AB错误 10.A解析：在1=0时刻，接通电键K,,通过线圈的电流从 故选C 无到有增大，线圈中产生白感电动势，阻碍电流增大，使 第3关（练思维宽度） 得线圈中电流只能逐渐增大，而方向不变，仍为正方向。 16.D解析：A.由安培定则知，直导线上方磁场方向垂直纸 当电流稳定后，线圈中不产生自感电动势，电流一定.在 选择性必修第二册学霸22 =t时刻，再接通电键K,线圈和R被短路，线圈中电流 点火效果更好，故D正确。 将要减小，由于自感电动势的阻碍，使得线圈中电流只能 本章基础达标检测 逐渐减小到零，根据楞次定律，电流方向与原来方向相 同，仍为正方向.故选A 1.A2.D3.C4.A5.A6.B7.C8.B9.A 第2关（练准确率） 10.B 11.B解析：此线圈是双线绕法，电流等大反向，所以其产生 11.B解析：A线圈进人磁场的某时刻，设切割磁感线的有 磁场方向相反、强度相同，相互抵消，故通过线圈的磁通 效长度为L,设此时线圈的速度为"，根据法拉第电磁感 量始终为0，故不会产生感应电动势，故ACD错误，B正 应定律，有E=nBL,结合欧姆定律和安培力的计算公式， 确故选B. 有1= 12.B解析：A.当励磁线圈中所通电流均匀变化时，励磁线 R,F=nBL,解得F=P产 R ,设正方形边长为a, 圈产生的磁场磁感应强度均匀变化，感应线圈中的磁通 导线的横截面积为S,则m=4npS,R=p 4n0 量均匀变化，所以感应线圈中产生的电流是恒定的，但由 于感应线圈所处磁场磁感应强度变化，所以手机所受安 16napp题，则F= B'L'me x,因两线圈自由下落到虚线 培力是变化的，手机对充电板的压力也是变化的，故A错 16app 误：B.当励磁线圈中所通电流增大时，手机感应线圈受到 的过程做自由落体运动，所以两个线圈到达虚线时的瞬 向上的安培力，则手机对充电板的压力小于手机重力，做 时速度相同，则两线圈刚开始进人隧场时受到的安培力 B正确：C.如果励磁线圈中所通电流恒定，感应线圈磁通 相同，又因为两个线圈所受到的重力相同，则加速度相 量保持恒定，没有产生电流，手机感应线圈不受安培力， 同，因此两线圈进入磁场的过程运动情况完全相同，所以 故C错误：D.若手机对充电板的压力小于手机重力，说明 两线圈进人磁场的时间相同，A错误：B整个过程中两线 手机感应线圈受到向上的安培力，励磁线圈和感应线圈 圈任意时刻受到的安培力相等，运动时间相同，所以两个 相互排斥，即励磁线圈中所通电流和感应线圈中产生的 线圈受到安培力的冲量相同，B正确：C两个线圈受到的 电流方向相反，故D错误故选B. 安培力每时每刻都相同.运动情况相同，所以完全进入磁 13.C解析：开关闭合时各支路的电阻相等，则电路中的电 场时的末速度相同，C错误：D.整个过程中两线圈任意时 流稳定时各支路的电流相等：开关S从闭合状态突然断 刻受到的安培力相等，运动距离相等，则克服安培力做的 开时，B,C灯中原来的电流都消失：线圈L产生自感电动 功相等，则它们产生的热量相等，D错误故选B. 势要维持原来的电流，所以自感电动势方向向左，此时B 12.C解析：A.当开关接1时，对导体棒受力分析如图所示 灯的电路中的二极管两端的电压为反向电压，电流不能 从左向右通过二极管，所以B灯立即熄灭：此时线圈L与 BIL A、C灯组成自感回路，A灯中电流的方向不变，C灯中电 流的方向与开始时相反，A、C灯均逐渐变暗.故选C. g 14.B解析：A闭合S瞬间，电路接通，线圈L要阻碍电流通 过.产生与电源相反的自感电动势，故A错误：B.开关S 根据儿何关系可得g=L,解得=，根据欧姆定律1仁 BL.' 断开前，自感线圈中的电流是自左向右的，当断开S瞬 间，自感线圈要阻碍电流的减小，因此产生与原电流方向 广，解得E。=g,故A错误：B.根据右手定则可知导体棒 相同的感应电流，与灯泡构成闭合回路，回路中的电流为 从右向左运动时，产生的感应电动势与二极管正方向相 逆时针方向.因此a点电势低于b点，故B正确：C.灯泡 同，部分机械能转化为焦耳热：导体棒从左向右运动时 与自感线圈并联，断开开关S,观察到灯泡闪亮的现象，说 产生的感应电动势与二极管相反，没有机械能损失，若导 明自感线圈的电阳小于灯泡的电阻，在断开开关前通过 体棒运动到最低点时速度为零，导体棒损失的机械能转 自感线圈的电流大于通过灯泡的电流，因此当断开开关S 后.灯泡与自感线圈串联，通过灯泡的澱时电流大于开关 化为焦耳热为Q=(-受 Mg,根据楞次定律可知导体 断开前的电流，所以灯泡将闪亮一下，故C错误：D.因为 棒完成一次振动速度为零时，导体棒高度高于最低点，所 自感线圈将一部分电场能转化为磁场能储存起来，因此 闭合S后电源输出的电功率大于灯泡A和线圈L的发热 以体清耗的盘耳热0<0-(-受)》 Mg,故B错误；C根 功率之和，故D错误故选B. 据B选项分析可知，导体棒运动过程中，机械能转化为焦 第3关（编思维宽度） 15.D解析：AB.当开关闭合时，线圈B的磁通量发生变化， 耳热.所以从左向右运动时，最大摆角小于：，故C正确： 有感应电动势产生，会在火花塞的两电极M、N之间产生 D.根据B选项分析，导体棒第二次经过最低点时的速度 火花，AB错误：在相同的磁通量变化情况下，线圈的匝数 小于第一次经过最低点时的速度，根据E=BL可知棒两 越多，则对应的感应电动势越大，因此当B的匝数比A多 次过最低点时感应电动势大小不相等，故D错误，故选C 时，即B线圈产生的电压就高，那么点火效果更好，故C 13.(1)增加线圈的自感系数(2)最左(3)向左向右 错误；D若M,N做成针状时，那么这两点的电场强度强， (4)大于 参考答案学霸23