训练十一 互感和自感-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

◆高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练十一 互感和自感 基础练了现固应用 觉。下列说法正确的是 1.(多选)关于自感现象，下列说法中正确的是 A.闭合开关瞬间，人有触 ( 电的感觉 B.闭合开关电路稳定后， 中 A.对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈 中的自感系数也较大 流过人体的电流等于 B.线圈中产生的自感电动势较大的其自感 流过线圈的电流 系数一定较大 C.断开开关瞬间，流过人体的电流方向为 P→Q C.感应电流方向不一定和原电流方向相反 D.断开开关瞬间，线圈两端的电压突然 D.对于同一线圈，电流变化越快，线圈中的自 增大 感电动势越大 2.关于电磁感应，下列说法中正确的是( 5.(多选)如图所示的电路 中，A、B为两个完全相 A,由于自感电流总是阻碍原电流的变化， 所以自感电动势的方向总与原电流的方 同的灯泡，L是自感系 向相反 数很大的线圈，其电阻 B.在自感系数一定的条件下，通过导体的 与R相等，下列说法正 电流引起的磁通量变化越大，产生的感 确的是 应电动势就越大 A.在断开S的情况下，若突然闭合S,时， A,B灯均逐渐亮起来 C.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 B.在断开S,的情况下，若突然闭合S时， D.在自感现象中，电感线圈的自感系数与 A灯立即发光，B灯逐渐亮起来 产生的自感电动势大小有关 C.闭合S,、S,待电路稳定后，若突然断开 3.（多选)如图所示的电路中， S,则A、B灯均不会立即熄灭 电源电动势为E,内阻r不 D.闭合SS待电路稳定后，若突然断开S, 能忽略。R,和R2是两个定 则A灯不会立即熄灭，而B灯立即熄灭 6.如图所示的电路中，S闭合且 L 值电阻，L是一个自感系数 稳定后流过电感线圈的电流 较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断 是2A,流过灯泡的电流是 开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定 1A,现将S突然断开，S断 状态为止的时间内，通过R,的电流I,和通 开前后，能正确反映流过灯 过R,的电流I的变化情况是 ( 泡的电流i随时间t变化关系的图像是 A.I1开始较大而后逐渐变小 B.I1开始很小而后逐渐变大 A A C.【开始很小而后逐渐变大 D.I2开始较大而后逐渐变小 4.在学习自感知识的过程中，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1.5V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下图所 示方式连接，实验过程中人会有触电的感 30 能力练了盎养提邪 衔铁缓慢拉动一小段距离△d,拉力所做的 7.在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装 功就等于间隙△d中磁场的能量。为了近 两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化 似测得条形磁体磁极端面附近的磁感应强 时，对另一个线圈中电流的影响尽量小。下 度B,某研究性学习小组用一根端面面积 为A的条形磁体吸住一相同面积的铁片 列两个线圈的相对安装位置最符合该要求 P,再用力缓慢将铁片与磁体拉开一段微 的是 小距离△L,并测出拉力大小为F,如图所 示。由此可以估算出该条形磁体磁极端面 附近的磁感应强 2 F 8.一节废旧电池开路电压大约为1V,直接点 度B为 亮一个需要1.6V电压驱动的发光二极管 AF 是不可能的。一种叫“焦耳小偷”的电路，可 A. 以“榨干”一节旧电池的能量，其原理如图所 C. D.A F 示。如果反复快速接通和断开开关S,发光 二极管就会闪烁起来。下列说法正确的是 11.如图所示，电源电动势为E,其内阻不可忽 略，I、L2是两个完全相同的灯泡，线圈L 的直流电阻不计，电容器的电容为C,合上 开关S,电路稳定后 A.电容器的带电荷量 为CE B.灯泡L1、L2的亮度相同 A.发光二极管的正极应接在C端 C.在断开S的瞬间，通过 B.开关断开的瞬间，发光二极管会闪烁 灯泡L,的电流方向向右 发光 D.在断开S的瞬间，灯泡L2立即熄灭 C.开关接通的瞬间，发光二极管会闪烁： 12.如图所示的电路中，电源的电动势为E,内 发光 阻为，电感L的直流电阻不计，电阻R的 D.开关接通的瞬间，A端的电势低于B端 阻值大于灯泡D的阻值。在1=0时刻闭 的电势 合开关S,经过一段时间后，在1=t1时刻 9.如图所示的电路，可用来测定自感系数较大 断开S,下列表示A、B两点间电压U随 的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压 时间：变化的图像，正确的是 表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在 实验完毕后，将电路拆开时应 A.先断开开关S, B.先断开开关S C.先拆去电流表 D.先拆去电阻R 10.磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的 能量叫作能量密度，其值为，式中B是 磁感应强度，4是磁导率，在空气中4为一 已知常数。以通电螺线管（带有铁芯）为 例，将衔铁吸附在通电螺线管的一端，若将 31mgh=2Moa2+2mv,2+E。 即Ee=mgh-1Mo,2-2mvg2。 答案(1)向右运动(2)mgh--Mo2-2mv2 7.A 在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转 化为机械能，故 A正确；当永久磁体随转轴转动时，产 生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁体 的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，使指针 转动，由于弹簧游丝的作用，指针会稳定在某一刻度上， 故 B错误；永久磁体固定在右侧转轴上，铝盘固定在指 针所连左侧转轴上，铝盘和永久磁体不在同一转轴上， 两者转动不是同步的，故C错误；该转速表运用了电磁 感应原理，由楞次定律知，永久磁体转动后，铝盘的转动 总是阻碍穿过铝盘的磁通量的变化，因此与永久磁体转 动方向相同，故 D错误。 8.C 由电磁驱动原理知，当磁体开始转动时，速度盘也 会随磁体发生转动，但会略有滞后，故 A错误；在速度 盘转动的过程中，穿过整个速度盘的磁通量不发生变 化，故 B错误；当磁体转动时，速度盘中会产生感应电 流，在磁体产生的磁场中受到安培力，安培力驱使速度 盘转动，故C正确；速度盘中的感应电流是由电磁感应 产生的，不是速度盘中的自由电子随圆盘转动形成的， 故D错误。故选C。 9.C 当电梯突然坠落时，线圈 内的磁感应强度发生变 化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍永久磁 体的相对运动，可起到阻碍电梯下落的作用，故 A错 误；该安全装置不能阻止永久磁体的运动，故 B错误；当 电梯坠落至永久磁体在题图位置时，闭合线圈 A中向 上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方 向，闭合线圈 B中向上的磁场增强，感应电流的方向从 上向下看是顺时针方向，可知闭合线圈 A、B中感应电 流方向相反，故C正确；结合对 A的分析可知，当电梯 坠落至永久磁体在题图位置时，闭合线圈 A、B都在阻 碍电梯下落，故D错误。 10.ABC 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 期性变化的，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， 待测工件只能是金属制品，故D错误。 11.A 若发现钻头M突然向右运动，则两螺线管互相排 斥，根据楞次定律可知，可能是开关S由断开到闭合的 瞬间或开关S闭合且滑动变阻器的滑片P向左滑动， 选项 A正确。 12.解析 (1)因为磁场向右运动，金属框相对于磁场向左 运动，于是金属框 ad、bc两边切割磁感线产生感应电 流，当金属框在题图中实线位置时，由右手定则和左手 定则可知，产生逆时针方向的电流，金属框受到向右的 安培力作用，所以金属框跟随匀强磁场向右运动。同 理可知，如果金属框处于题图中虚线位置，则产生顺时 针方向的感应电流，金属框所受安培力方向仍然是向 右的，故只要两者处于相对运动状态，金属框就始终受 到向右的安培力作用。金属框开始时处于静止状态 (对地),受安培力作用后，向右做加速运动，若金属框 不受阻力，当速度增大到5m/s时，金属框相对磁场静 止，做匀速运动。 (2)当金属框始终受到f=1N的阻力时，达到最大速 度 vm时受力平衡，有f= F委=2BI,式中 I= BR—0,(v—vm)为磁场运动速度和金属框最大速 vm=0-4Bp=1.875m/s。度之差，即相对速度，所以 (3)消耗的能量一是转化为金属框的内能，二是克服阻 力做功，所以消耗能量的功率为P=I2R+fvm,式中I =2BR-m)=2×1×0.4×(5-1.875)A=1.25 A, 所以P=[(1.25)2×2+1×1.875] W=5W,则每秒 钟需消耗5J能量，这些能量是由磁场提供的。 答案(1)见解析(2)1.875m/s (3)5J 能量是由磁场提供的 训练十一 互感和自感 1.CD 自感系数是由线圈本身的特性决定的，与自感电 动势的大小、电流变化快慢无关，A、B错误。根据楞次 定律，当原电流增大时，感应电流与原电流方向相反；当 原电流减小时，感应电流与原电流方向相同，C正确。 根据法拉第电磁感应定律，电流变化越快，磁通量变化 越快，自感系数不变，自感电动势越大，D正确。 2.C 根据楞次定律，当原电流增大时，感应电动势与原 电流方向相反；当原电流减小时，感应电动势与原电流 方向相同，故 A错误。在自感系数一定的条件下，根据 法拉第电磁感应定律，则有：通过导体的电流的变化率 越大，产生的自感电动势越大，与电流大小及电流变化 的大小无关，故B错误，C正确。自感系数由线圈自身 决定，与其他因素无关，故D错误。 35 3.AC 闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线 圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始 I?很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I?开始逐 渐变大。闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端 电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R? 两端的电压逐渐减小，电流逐渐减小。故 A、C正确。 4.D 闭合开关后，多匝线圈和同学们并联，且由于人体 的电阻很大，所以通过人体的电流小于通过线圈的电 流，因通过人体的电流很小，所以人不会有触电的感觉， 故 A、B错误；断开开关瞬间，线圈中产生感应电动势， 感应电流方向与原电流方向一致，线圈与人体组成回 路，所以流过人体的电流方向为 Q→P,故C错误；断开 开关瞬间，多匝线圈自感较大，产生自感电动势，人体电 阻很大，电流变化很快，所以线圈两端的电压会突然增 大，故 D正确。 5.BD 在断开S?的情况下，若突然闭合S?时，由于线圈 的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，则 A灯 立即亮，B灯逐渐亮，A 错误，B正确；当同时闭合 S?、 S?,待电路稳定后突然将S?断开，B灯立即熄灭，因自 感现象，L与A组成回路，A灯不会立即熄灭，而是逐渐 熄灭，故C错误，D正确。 6.D 开关S断开前，通过灯泡 D的电流是稳定的，其值 为1 A。开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现 象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线 圈中的电流从原来的 2 A逐渐减小，方向不变，且同灯 泡D构成回路，通过灯泡 D的电流和线圈L中的电流 相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来 通过灯泡 D的电流方向相反，故选D。 7.D D项中一个线圈产生的磁场通过另一个线圈时，磁 感应强度的方向与另一个线圈平面几乎平行，所以穿过 另一个线圈的磁通量为零，对另一个线圈影响很小。 8.B 发光二极管的正极应接在 B端，A 错误；开关断开 的瞬间，流过线圈的电流减小，线圈产生与电源电动势 同向的自感电动势，与电源串联，给二极管提供更大的 电压，二极管会闪烁，B正确；开关接通的瞬间，流过线 圈的电流增大，线圈产生与电源电动势反向的自感电动 势，二极管被短路，不会闪烁，A端的电势高于B端的电 势，C、D错误。 9.B 该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻 的电路，在实验完毕后，由于线圈的自感问题，若电路拆 去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。当 S?、S?闭合， 电路稳定时，线圈中的电流方向是a→b,电压表右端为 “十”,左端为“一”,指针正向偏转；若先断开S?或先拆 去电流表或先拆去电阻R的瞬间，线圈中产生的自感 电动势相当于瞬间电源，其a 端相当于电源的负极， b端相当于电源的正极，此时电压表两端被加了一个反 向电压，指针反偏。由“自感系数较大的线圈”知其反向 电压很大，会烧坏电压表。先断开S?,由于电压表内阻 很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏 其他器件，故应先断开S?,B正确。 10.D 由题意知，磁场中单位体积所具有的能量叫作能 量密度，其值为 条形磁体与铁片P之间的磁场具 有的能量等于拉力F做的功，故有E=F·△L;能量密=度为磁场中单位体积所具有的能量，故有 .A;联立可解得B=√,,故 D正确。 11.C 合上开关S,电路稳定后，由于电源有内阻，电容器 两端电压U<E,则电容器所带电荷量 Q<CE,A错 误；合上开关 S,电路稳定后，L?被短路，L?灯不亮， L,灯发光，B错误；断开S瞬间，通过L?的电流方向向 右，C正确；断开S瞬间，电容器放电，L?慢慢熄灭， D错误。 12.B 开关闭合时，线圈由于自感对电流的阻碍作用，可 看作电阻，线圈电阻逐渐减小，并联电路电阻逐渐减 小，电压UAB逐渐减小；开关闭合后再断开时，线圈的 感应电流与原电流方向相同，形成回路，通过灯泡的电 流与原电流方向相反，并逐渐减小到0。综上所述可 知 B正确。 训练十二 交变电流 1.BCD 根据正弦式交变电流产生的条件可知，在匀强磁 场中，线圈转轴垂直于磁场方向，运动时产生正弦式交 变电流，B、C、D正确。 2.B 摇动速度加倍，则转速变大，则产生交流电的频率增 加，可知小灯泡闪光频率将加倍；感应电流的大小与发 电机的转速有关，转速越大，输出的电流也越大，则小灯 泡的亮度增加，故选 B。 3.CD 在t=0.1 s和t=0.3 s时，穿过线圈的磁通量最 大，但其变化率为零，电动势为零，A错误；在t=0.2 s 和t=0.4 s时，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量的变 化率最大，电动势最大，电动势方向不变，B错误；根据 电动势的最大值Em=NBSo,p=BS,w=,可得 E=50×0.2×2×3.14v=157 V,C正确；在t=0.4 s =3.14 Wb/s,D正确。时，磁通量的变化率最大，为 4.C 当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦 式交流电。当线圈转到题图乙所示位置时，线圈中的电 流最大，A错误，C正确；线圈转到中性面位置时，电流 方向发生改变，B错误；当线圈转到题图乙所示位置时， 36