课时作业(10) 互感自感（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

课时作业(10)　互感自感 1．在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小．如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　　) D　[两个相距较近的线圈，当其中的一个线圈中电流发生变化时，就在周围空间产生变化的磁场，这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，即发生互感现象．要使这种影响尽量小，应采用选项D所示的安装位置才符合要求．因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似，采用选项D所示的安装位置时，变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小．] 2．某同学为了验证断电自感现象，找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；稳定后断开S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复实验，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，原因可能是(　　) A．线圈电阻偏大 B．电源的内阻偏大 C．小灯泡电阻偏大 D．线圈的自感系数偏大 A　[线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，故A正确；断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，故B错误；若小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，故C错误；线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小关系，故D错误．] 3．如图所示，两个电阻的值都为R，多匝线圈的电阻和电池的内阻均可忽略，电键原来断开，电路中的电流为I0，现将S闭合，线圈产生自感电动势，它的作用为(　　) A．使电路中电流减小，最后减小为零 B．阻碍电路中电流增大，使之保持不变 C．阻碍电路中电流增大，最后电流小于I0 D．阻碍电路中电流增大，最后电流等于2I0 D　[由于开关的闭合，使得电流增加，则线圈产生自感电动势，有阻碍电流的作用，延长了电流变化的时间，因为多匝电感线圈L的电阻和电池内阻都忽略不计，最后电流慢慢增加到2倍．故D正确，A、B、C错误．] 4．如图所示，线圈L的直流电阻不计，R1、R2为定值电阻，C为电容器，下列说法中正确的是(　　) A．合上开关的瞬间，R1中无电流 B．合上开关稳定后，R2中无电流 C．合上开关稳定后，断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右 D．合上开关稳定后，断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右 D　[合上开关的瞬间，R1中有电流，选项A错误；合上开关稳定后，R1被L短路无电流，R2中有电流，选项B错误；合上开关稳定后，断开S的瞬间，L产生自感电动势，阻碍电流的减小，L与R1构成回路，故R1中电流方向向左，选项C错误；合上开关稳定后，断开S的瞬间，由于电容器要放电，R2中电流方向向右，选项D正确．] 5．如图所示的电路，开关闭合，电路处于稳定状态．在某一时刻，突然断开开关S，则通过电阻R1的电流I随时间变化的图线可能是选项图中的 D　[当断开开关的瞬间，原来通过R1的电流立即消失，自感线圈中产生自感电动势阻碍自身电流的变化，相当于电源，与R2、电流表A、R1构成闭合回路，自感线圈中的电流流过电阻R1，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，逐渐减小，最后为0，选项D正确，A、B、C错误．] 6．如图所示，图甲和图乙是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，最终灯A2与灯A3的亮度相同，下列说法正确的是(　　) A．图甲中，A1的电阻比L1的直流电阻大 B．图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中的电流大于L1中的电流 C．图乙中，变阻器R连入电路的电阻比L2的直流电阻大 D．图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中的电流与变阻器R中的电流相等 A　[图甲中，断开S1的瞬间，A1灯突然闪亮，是因为电路稳定时，L1的电流大于A1的电流，可知L1的电阻小于A1的电阻，故A正确；图甲中，闭合S1，电路稳定后，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明灯泡中的电流小于线圈中的电流，故B错误；图乙中，因为要观察两只灯泡发光的亮度变化，两个支路的总电阻相同，因两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L2的电阻值相同，故C错误；图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以L2中电流与变阻器R中电流不相等，故D错误．] 7．如图是测定自感系数很大的线圈L电阻的电路，L两端并联一只电压表(电压表的内阻RV很大)，用来测电感线圈的直流电压，在测量完毕后将电路解体时，为了电表的安全，应该先断开开关________(选填“S1”或“S2”). 解析　若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，由于L的自感作用，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏．所以为了电表的安全，应该先断开开关S2. 答案　S2 8．如图所示，线圈电感系数L＝2.4 H，电源电动势ε＝10 V．在调节滑动变阻器R的瞬时，由于电流变化，在线圈上产生的自感电动势为3 V，其极性为下正上负(Ub>Ua).求： (1)此时电流变化率多大？变阻器滑动头向哪个方向滑动？ (2)若S断开瞬间，电流在0.1 s内由5 A减小到零，在开关S两端的电压多大？哪端电势高？ 解析　(1)在线圈上产生自感电动势为3 V，根据自感电动势公式为：E＝L， 则有＝＝ A/s＝1.25 A/s 因极性为下正上负，由楞次定律可知，电路的电流在增大，因此变阻器滑动头向左滑动； (2)根据自感电动势公式为： E＝L＝2.4× V＝120 V 因此开关两端a，b的电压为120 V 因电流的减小，根据楞次定律，则有由b到a的感应电流，即有a端电势高． 答案　(1)1.25 A/s　向左滑动 (2)120 V　a端电势高 9．(多选)如图所示，E为电源，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡．则下列说法正确的是(　　) A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合S的瞬间，通过D2的电流大于通过D1的电流 C．闭合S待电路稳定后，D1熄灭，D2比原来更亮 D．闭合S待电路稳定后，将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭 ACD　[刚闭合S瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联的，电流相等，故A正确，B错误；S闭合稳定后，线圈相当于导线把灯D1短路，灯D1熄灭，回路中总电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，故C正确；S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要闪亮一下再熄灭，故D正确．] 10．(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L没有带铁芯．闭合开关S，传感器记录了电路中电流随时间的变化规律如图乙所示．下列说法中正确的有(　　) A．线圈中产生的自感电动势阻碍磁通量增大 B．若线圈中插入铁芯，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0 C．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间仍等于t0 D．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0 ABD　[闭合S后的瞬间回路中的电流逐渐增大，说明线圈中电流增大时，线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大，即阻碍电流产生的磁通量增大，故A正确；若线圈中插入铁芯，线圈自感系数增大，自感现象延长，所以若线圈中插入铁芯，上述过程中电路电流达到稳定值经历的时间大于t0，故B正确；若将线圈匝数加倍，线圈自感系数增大，自感现象延长，上述过程中电路电流达到稳定值经历的时间大于t0，故C错误，D正确．] 11．(多选)如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻可忽略的电感线圈，C是电容很大的电容器．下列说法正确的是(　　) A．开关S刚闭合后，灯泡A亮一下又逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮 B．开关S闭合足够长时间后，灯泡A和B一样亮 C．电路稳定后断开开关S时，灯泡A闪亮后逐渐熄灭 D．电路稳定后断开开关S时，灯泡B的电流换向，逐渐熄灭 AC　[S刚闭合后，灯泡A与电感线圈并联，由于电感线圈阻碍电流的增大，所以A灯亮一下，然后逐渐熄灭，B灯与电容器并联，由于电容器充电，所以B灯逐渐变亮，故A正确；S闭合足够长时间后，C中无电流，相当于断路，L相当于短路，所以B很亮，而A不亮，故B错误；S闭合足够长时间后，当S断开时，L与A组成一个自感闭合回路，所以A闪亮后逐渐熄灭，故C正确；S闭合足够长时间后，电容器C两个极板上有一定的电压．当S断开时，B灯与电容器的小回路里电容器放电，由于电容器左侧的极板与电源的正极相连，所以电容器左侧极板带正电，放电的电流向右通过灯泡B，开始时B电流的方向向右；所以二者的方向相同，故D错误．] 12．如图所示，设电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为Rs＝10Ω. (1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压． (2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间t的变化图像． 解析　(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过． 因此通过L的电流为IL＝＝1 A. 流过L1的电流为Is＝＝0.5 A. 断开S的瞬间，由于线圈要维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A，所以此时L1两端的电压为U＝ILRs＝10 V(正常工作时为5 V). (2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，且设为正方向，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻). (注意：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的) 答案　(1)10 V　　(2)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $$