第4节 互感和自感-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册五维课堂课时作业（人教版2019）

参考答案 课时作业乡 通电线园和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C9.CD[铁球被磁化后受到引力微加遠运动，故A项错 正确：电磁感应只能发生在金属物体上，故待测工件只 误，磁场对木球无任何作用，木球做匀速运动，故B项错 能是金属制品，故D错误，门 误，铜、铝是金属的，金属小球可看作由许多线图构成， 6.ACD[用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线 在向磁铁方向运动过程中，由于条形磁铁周围的磁场是 圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡 非匀强磁场，穿过金属线图中的磁通量会发生改变，它 流产生的热量使金属熔化，所以A正确：家用电磁炉通 们会产生感应电流，根据楞次定律的推论“来拒去留”， 的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的 它们的速度会减小，故C、D正确.] 难场，故B错误；阻尼摆的金属盘以一定相对速度旋转 10.B[金属盘可看作由多根金属辐条组成，a盘在外力作 掠过磁场时在金属盘内会产生感应电动势从而产生感 用下逆时针转动时，國盘切割磁感线，由右手定则可 应电流，因金属盘有电阻，电流做功，消耗机械能，因此 知，电动势方向由圆心到圆盘a边缘通过导线和圆盘b 产生阻碍金属盘旋转的阻尼作用，故C正确；用绝缘的 组成闭合电路，而b盘在安培力作用下顺时针转动，园 难钢片做铗芯，是为了减小涡流，减小能量损失，所以D 盘a产生的电能一部分转化为b的动能，另一部分转化 正确.] 为两个圆盘的内能，故圆盘b的角速度应小于圆盘a的 7.解析：(1)①电流的磁效应（或电生磁）；②电磁感应现象 角速度，B正确，A、C、D错误.] (或磁生电)：③电流的热效应（或焦耳定律）.(2)陶瓷和 11.D[根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两 玻璃是绝缘体，不能产生电磁感应现象：铝、铜的导磁性 磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动 太差，数率低 的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线围要 答案：见解析 阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方 8.解析：(1)由于非导磁性材料不能有效会聚磁感线，几乎 向仍是向左的，故选项D正确.] 不能形成涡流，所以基本上不加热；另外，导电能力特别 12.解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环 差的磁性材科由于其电阻奉太高，产生的涡流电流也很 向右偏（阻碍相对运动）. 小，也不能很好地产生热量，所以，电磁炉使用的锅体材 (2)在磁铁穿过铝环后落地的过程中，由平抛运动规 料导电性能相对较好，一般采用铁磁性材料的金属或者 律有 合金以及它们的复合体，一般采用的锅有：铸造铁锅、生 铁锅、不锈钢锅。纯不轿铁锅材料由于其导磁性能非常 I=vt 低，所以在电磁炉上并不能正常工作.(2)①热效率高 得磁铁穿过铝环后的速度=9m/s. 由于电磁炉是通过祸流而使锅体发热的，它不存在热量 由能量守恒定律可得 再传导或辐射的过程，也就诚少了传导和辐射过程中的 热量损耗，热效率较高.一般电炉的热效率为50%，煤气 Q=2M-合Mo-合md2=1.7J 灶的热效率为40%，而电磁炉的热效应可达80%.②控 答案：(1)右偏(2)1.7J 温准确.电磁炉能方便而准确地根据用户的要求控制发 13.解析：(1)磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流， 热功率及烹调温度，热惯性小，断电即断磁，也就不再发 感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动， 热，而且使锅内温度分布均匀，烹调效果好.③安全可 (2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A、B的动能 靠，由于电磁炉使用时不产生明火，再加上电磁炉本身 和螺线管中的电能，所以mgh=名M十之m听十E。 不发热，并且又附有多种自动保护功能，因此使用时，不 会发生烫伤事故，也不会引起火突、爆炸、中毒等事故 卑E。=mgh-(合M+合md) ④清洁卫生.由于电磁炉无明火，无烟，不会产生有害气 体污染空气，还能保持锅体和电磁炉清洁，由于电磁炉 答案：a向右(2)mg-(宁M城+是m) 面板为微品玻璃制成，即使食物溢出也不会焦湖，如有 第4节互感和自感 污物很容易擦净.⑤使用方便，电磁炉体积小，重量轻， 1,AC[迅速断开开关S时，线图中电流开始减小，磁通量 操作简单，一目了然，可随意搬动，便于携带，可以作为 开始减小产生自感电动势，阻碍电流的减小，则线圈中 外出旅游之用，也可以放在餐桌上使用， 电流I1逐渐减小为零，故A正确.迅速断开开关S时， 答案：见解析 线图产生自感电动势，相当于电源，小灯泡不会立即熄 ·59· 区物理 选择性必修第二册 灭，B错误；迅逸断开开关S时，灯泡中原来的电流I2突 知，线圈B中会产生右上左下的感应电流，即流过电阻 然减小到零，线图产生的感应电流流过灯泡，灯泡中电 R的电流方向是由P→Q:(2)在线圈A中电流沿原方向 流由1逐渐减为零，方向与12相反，故C正确，D 增大的过程中，线圈A的磁扬自右向左也跟着增强，导 错误.] 致穿过线圈B的磁通量增加，由楞次定律知，线图B中 2.B[开关S闭合稳定后线圈L的自感作用消失，由于电 会产生左上右下的感应电流，即通过电阻R的电流方向 感线图的电阻可不计，电阻R>R2,所以通过R的电流 是由Q→P.综上分析可知，全过程中流过电阻R的电流 L1小于通过R:的电流【2；在断开开关S的瞬间，线圈L 方向先是由P+Q,然后是由Q→P,所以A正确.] 与电阻R,和R2构成闭合的自感回路，电流由原来线圈 7.解析：闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电 L上的电流Ig开始逐渐减小，通过电阻R,的电流是自b 动势，阻碍原电流的变化，从而使通过A灯的电流比B 向a,故A错误：由于开始时通过R1的电流I1小于通过 灯的电流大，所以灯A的亮度大于灯B的亮度；当通电 R,的电流12，则断开开关S的瞬间，线国L与电阻R: 一段时间后，电路的电流稳定，通过两灯的电流相同，所 和R:构成闭合的自感回路，测通过电阻R,的电流等于 以两灯亮度相同：断电瞬间，通过L的电流减小，产生自 通过电阻R,的电流，且通过电阻R:的电流大于I,故B 感电动势，阻碍原电流的变化，从而使通过A灯的电流 正确，C、D错误.故选B.] 比B灯的电流消失得慢，进而判断灯A逐渐熄灭，灯B 3.B[电路稳定后断开，通过电阻这一支路的电流立即消 立即熄灭， 失，由于电感线圈对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其 答案：大于等于立即 减小，并且通过电感线图的电流道过电阻，所以含有电 8.解析：(1)当开关S和S都闭合稳定时，电流表A1、A 感线圈的支路的电流从“十”接线柱流入，G指针向右 的示数分别为0.6A和0.4A;电源电动势为1.5V,人 摆.含有电阻的支路电流从“一”接线柱流入，G2指针向 两手间电阻设为200k2,可知流过人体的电流值几乎可 左摆.故B正确，A、C、D错误.故选B.] 以忽略不计，可知流过灯泡的电流为0.2A,结合欧姆定 4.C[L是一带铁芯的理想电感线图，其直流电阻为0，电 律可知，灯泡的电阻值较小，当电路稳定后再突然断开 路稳定后A就熄灭了：开关S断开瞬间B立刻熄灭，由 S时，线圈产生自感电动势，此时人与灯泡并联，由于灯 于二极管只正向导通，故自感线圈与A无法形成回路，A 泡的电阻值小，所以流过灯泡的电流比较大，则线图的 不会再亮，故A、B错误.闭合瞬间线图相当于断路，二极 电流变化率比较小.根据自感电动势的公式可知，线图 管为正向电流，故电流流经A灯泡，B也同时亮，故C正 产生的自感电动势就比较小，人不能产生触电的感觉， 确，D错误.故选C.] 故A错误；先将S和S2闭合，稳定后再突然断开S时， 5.A[S接通的瞬间，线圈L支路中电流从无到有发生变 对线圈的回路没有彩响，线圈不产生比较大的自感电动 化，因此，线图L中产生的自感电动势阻碍电流增加，由 于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强， 势，故B错误：保持S2断开，当开关闭合后，电感线圈与 所以S接通的瞬间线圈L中的电流非常小，电流几乎全 人并联，由于电源为1.5V的新千电池，所以流过人的 部流过LA,所以LA、LB会同时亮.当L中电流稳定时， 电流很小，当断开S时，线图与人串联，由于电感线图电 感应电动势消失，线围的电阻可忽略，对LA起到“短路” 流逐渐变小到几乎等于0，根据自感电动势的公式可知 作用，因此，LA便熄灭。这时电路的总电阻比刚接通时 能够产生很高的瞬间电压，使人有触电的感觉，故C正 小，电路中电流增大，LB会比以前更亮，故A项正确，B、 确，D错误；故选C.(2)由电路图可知，任意操作两开关， C两项错误.稳定后断开S前，流过L和LB的电流相 会导致线圈中产生很高的感应电动势，则小灯泡最有可 等，断开S后，线图L和LA组成回路，由于自感电动势， 能烧坏，故C正确，A、B、D错误：故选C.(3)保持S断 线图L的电流逐渐减小，LA不会比LB更亮，故D项 开，先闭合S待稳定后突然断开S,因电流的减小，导 错误.] 致线圈产生感应电动势，从而阻碍电流的减小，则线图 6.A[由于A线圈产生的磁场发生变化，B线圈中会产生 相当于瞬间电源的作用，此时A、B两点中电势较高的点 感应电流，这就是互感.将开关由1扳到2的过程中，分 是A.当突然断开S1,经过人的电流为0.5A,而人的电 两个阶段来分析电阻R上的电流方向，(1)在线圈A中 阻为200k2,由欧姆定律，可知，U=IR=0.5×200kV 电流沿原方向减小的过程中，线圈A的磁场自右向左也 =100kV: 跟着减弱，导致穿过线圈B的磁通量减少，由楞次定律 答案：(1)C(2)C(3)A100 ·60· 参考答案 课时作业乡 9.ACD[突然断开S,线图将产生自感现象，且与电灯构 (3)由题图可知，4=1.6×1038时刻线图L中的电流 成一闭合回路，此时道过电灯的电流向上，与断开前的 I=0.3A,此时线圈相当于电源，由闭合电路欧姆定 电流方向相反；因线圈直流电阻比电灯大，断开前通过 律得E=I(R,+R+R)=0.3×(2.0+2.0+6.0)V= 线圈电流小于通过电灯的电流，即电灯会突然比原来暗 3.0V 一下再熄灭，B正确A、C、D错误.] 答案：(1)2.0n(2)自右向左 10.BC[当开关闭合时，镇流器与同学们并联，由于电源 (3)3.0V 为1.5V的新干电池，所以电流很小.人没有触电的感 第三章 交变电流 觉，故A错误；当开关断开时，通过镇流器电流突然减 第1节交变电流 小，从而产生很高的瞬间电压，使同学们有触电的感 1.ABC[选项A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们 觉：增加拉手的人数，触电的感觉会仍然明显.故B、C 属于交变电流，但不是正弦式交变电流；选项D中的 正确，D错误.] 方向未变化，故是直流电.门 11.C[断开开关S瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L 2.C[根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应 的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1,即自感电 流大于原来通过A1的电流，说明闭合S,,电路稳定时， 电动势E=-票-，高应电动势与线圈的医数有 通过A,的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A 关，故A错误：根据楞次定律可知，线图中产生的感应电 的电阻，A、B错误；闭合S2,电路稳定时，A2与A3的亮 流的方向为逆时针方向，故B错误：当线圈以MN为轴 度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2 匀速转动时，穿过线图的磁通量发生周期性变化，故可 的电阻值相同，C正确；闭合开关S2,A:逐渐变亮，而 以产生正孩式交流电，故C正确根括E=n盟可知，当 A,立即变亮，说明L,中电流与变阻器R中电流不相 等，D错误.] 磁感应强度恒定时，穿过线图的磁通量的变化率为零， 12.解析：(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等. 感应电动势为零，故D错误.] 导线b上无电流通过，因此通过L的电流为：山=员 3.CD[线柜位于中性面时，线框平面与磁感线垂直，穿过 线柜的磁通量最大，但此时切割磁感线的两边的速度与 8A=1A,流过与的电流为，=是-碧A=05A新 磁感线平行，即不切制磁感线，所以感应电动势等于零， 也即此时穿过线粗的磁通量的变化率等于零，感应电动 开S的瞬间，由于线图要维持I红不变，而与L1组成闭 势或感应电流的方向在此时刻改变。线框垂直于中性面 合回路，因此通过L1的最大电流为1A,所以此时L 时，穿过线柜的磁通量为零，但切割磁感线的两边都是 两端的电压U=I2·R,=10V(正常工作时为5V). 垂直切割，有效切割速度最大，所以感应电动势最大，即 (2)断开S前，流过L1的电 ↑IIA 此时穿过线框的磁通量的变化率最大，故C、D选项 流为0.5A不变，而断开S 0.5 正确.] 的眸间，通过L的电流突变 t/s 4,解析：(1)当线图平面经过中性面时开始计时，则线圈在 为1A,而方向也发生变化， 时间t内转过角度l,于是感应电动势解时值e= 然后渐渐减小到零，所以它 E sinot,其中En=nBSw. 的图像如图所示(。为断开S的时刻). 由题意知n=50,B=0.5T, 注：从。开始，电流持续的时间实际上一般是很短的 答案：(1)10V(2)见解析 =150rad/s=5 rad/s.S=0.48 m, 60 13.解析：(1)由题图可知，开关S闭合电路稳定时流过线 Em=nBSw=50×0.5X0.48X5xV=60πV, U 圈L的电流1。=1.5A,由歌拇定律得1。一R十R解 所以e=60rsin5rt(V)或e=188sin5πt(V). (2)根据交流电的方程画图线时，最大值是正弦图线的 得：R-兴-R=20n 峰值，由纵轴上的刻度值标出，交流电的频率与正弦图 (2)断开开关前，流过线图L的电流自左向右，断开开 线的周期相对应，一票，而周翔由时间轴上的刻度值标 关后，线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路，由自感 规律可知，电灯中的电流方向自右向左 出，T=2红=0.48，et图线如图所示. ·61·第二章 电磁感应 课时作业卫 物 课时 第4节 互感和自感 理作业 纠错空间 [基础达标] A.G1指针向左摆，G2指针向右摆 1.(多选)如图所示，线圈L B.G1指针向右摆，G2指针向左摆 与灯泡并联后接到电源 C.G1、G2的指针都向左摆 上.先闭合开关S,稳定后 D.G1、G2的指针都向右摆 设通过线圈L的电流为 4.如图所示，L是一带 I1,通过小灯泡的电流为12，断开开关 铁芯的理想电感线 S,下列判断正确的是 圈，其直流电阻为0， A.I1逐渐减为零 电路中A、B是两个 B.小灯泡立即熄灭 完全相同的灯泡，A灯泡与理想二极管 C.小灯泡中的电流逐渐减为零，方向与 D串联，则 ( I2相反 A.开关S断开瞬间，B灯泡逐渐熄灭， D.小灯泡中的电流逐渐减为零，方向与 A灯泡立即熄灭 12相同 B.开关S断开瞬间，A灯泡逐渐熄灭，B 2.如图所示的电路，电 灯泡立即熄灭 方法总结 感线圈的电阻不计， C.开关S闭合瞬间，A、B灯泡同时亮 电阻R>R2,开关S D.开关S闭合瞬间，A灯泡先亮 闭合，电路达到稳定 5.如图所示灯泡LA、L8 时通过电阻R,、R2的电流分别为I1和 12,则断开开关S的瞬间 完全相同，带铁芯的 A.通过电阻R,的电流是自a向b 线圈L的电阻可忽 B.通过电阻R的电流大于I 略.在开关闭合和断 C.通过电阻R,的电流小于通过电阻 开的过程中，LA、LB的亮度变化情况是 R2的电流 (灯丝不会断)则 ( D.通过电阻R,的电流大于通过电阻 A.S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接 R2的电流 着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭 3.在如图所示的电路 B.S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮 中，两个灵敏电流计 C.S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮 G1和G2的零点都在 D.稳定后再断开S的瞬间，L熄灭，LA 刻度盘中央，当电流 比L(原亮度)更亮 从“十”接线柱流入时，指针向右摆；电 6.如图所示，在同一铁芯上绕着两个线圈 流从“一”接线柱流入时，指针向左摆。 A、B,单刀双掷开关原来接“1”，现在把 在电路接通达到稳定状态后再断开的 瞬间，下面哪个说法符合实际( 它从“1”扳向“2”.则在此过程中，电阻 R中的电流方向是 ·23 物理 选择性必修第二册 C.保持S2断开，先闭合S,稳定后再突 然断开S D.由于电源电动势只有1.5V,无论怎 纠错空间 样操作都不会使人有触电的感觉， A.先由P+Q,再由Q→P (2)任意操作两开关，有可能烧坏的是 B.先由Q→P,再由P→Q C.始终由Q→P A.电流表A D.始终由P→Q B.电流表A2 7.为了演示接通电源的 C.小灯泡 瞬间和断开电源的瞬 D.所有仪器都不会烧坏 间的电磁感应现象， (3)保持S2断开，先闭合S1待稳定后突 设计了如图所示的电 然断开S,此时A、B两点中电势较高 路图，A、B两灯规格相同，L的直流电 的点是 点，A、B间瞬时电压的 阻和R相等，开关接通的瞬间，A灯的 最大值为 kV. 亮度 (选填“大于”“等于” [能力提升] 9.(多选)如图，电灯的灯丝电阻为2Ω，电 或“小于”)B灯的亮度，通电一段时间 池电动势为2V,内阻不计，线圈匝数足 后，A灯的亮度 (选填“大于” 够多，其直流电阻为32.先合上开关 “等于”或“小于”)B灯的亮度；断电的 S,过一段时间突然断开S,则下列说法 方法总结 瞬间，B灯 (选填“立即”或 中错误的是 “逐渐”)熄灭. A.电灯立即熄灭 8.张老师在课堂上演示了如图所示的实 B.电灯立即先暗再 验，电源电动势为1.5V,人两手间电阻 熄灭 设为200k,L为自感系数很大的电感 C.电灯会突然比原来 线圈.当开关S和S2都闭合稳定时，电 亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与 流表A1、A2的示数分别为0.6A和 K断开前方向相同 0.4A.当断开S2,闭合S1,电路稳定时 D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且 电流表A、A2的示数都为0.5A实验前 电灯中电流方向与K断开前方向 先将两开关都断开 相反 10.(多选)一个称 为“千人震”的 趣味物理小实 验，实验是用一 镇流器 节电动势为1.5 V的新干电池、一个日光灯镇流器（自 (1)以下操作能使人有触电感觉的 感线圈)、开关和几根导线连成如图所 是 示的电路.几位做实验的同学手拉手 A.先将S,和S2闭合，稳定后再突然断 连成一排，首、尾两位同学分别握住导 开S 线的A、B端，在开关闭合或断开时就 44444444444444 B.先将S和S2闭合，稳定后再突然断 会使连成一排的同学都有触电感 开S 觉，则 24 第二章电磁感应 课时作业 A.人有触电感觉是在开关闭合的瞬间 (2)定性画出新开S前后一段时间内通 B.人有触电感觉是在开关断开的瞬间 过L,的电流随时间的变化规律。 空 C.该实验现象的发生是因为自感线圈 会产生很高的自感电动势 纠错空间 D.若增加拉手的人数，触电的感觉会 变得不明显 11.图1和图2是演示自感现象实验的两 个电路图，L1和L2为电感线圈.实验 时，断开开关S瞬间，灯A1突然闪 13.如图所示，图甲为某同学研究自感现 亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2,灯A 象的实验电路图，用电流传感器显示 逐渐变亮，而另一个相同的灯A立即 各时刻通过线圈L的电流（图中未画 变亮，最终A2与A的亮度相同.下列 出).电路中电灯的电阻R1=6.02,定 说法正确的是 值电阻R=2.0D,A、B间的电压U= 44一44444 6.0V.开关S原来闭合，电路处于稳 定状态，在t1=1.0×10-3s时刻断开 开关S,该时刻前后电流传感器显示的 电流I随时间t变化的图线如图乙 图 图2 所示。 A.图1中，A1与L1的电阻值相同 B.图1中，闭合S,电路稳定后，A1中 方法总结 电流大于L,中电流 C.图2中，变阻器R与L?的电阻 值相同 203.0×10s) D.图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与 (1)求出线圈L的电阻R,; 变阻器R中电流相等 (2)在图甲中，断开开关后通过电灯的 12.如图所示，设电源的电动势为E=10V, 电流方向如何？ 内阻不计，L与R的电阻值均为52， (3)在t2=1.6×10-3s时刻线圈L中 两灯泡的电阻值为R灯=10Q. 的感应电动势的大小是多少？ (1)求断开S的瞬间，灯泡L,两端的电 压 ·25·