第二章 4.互感和自感-【金版教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册作业与测评word（人教版）

物理　选择性必修·第二册[人教版]作业与测评 4.互感和自感 典型考点一　互感现象的理解和分析 1．(多选)下列关于互感现象的说法正确的是(　　) A．一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象 B．互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律 C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，由此人们制造了收音机的“磁性天线” D．互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作 答案：ABC 解析：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象，之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起通过另一个线圈的磁通量发生变化，产生电磁感应现象，A、B正确；互感现象中，一个线圈中电流的变化在另一个线圈中激发出感应电流，即利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，据此人们制造了收音机的“磁性天线”，C正确；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，有时会影响电路的正常工作，D错误。 2．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有电流变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小。则图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　　) 答案：D 解析：两个相距较近的线圈，当其中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D图所示的相对安装位置才符合要求，因为通电线圈的磁场分布与条形磁体的类似，采用D图所示的相对安装位置时，变化的磁场穿过另一个线圈的磁通量始终为零。 3．如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是(　　) A．起延时效果的主要部件是线圈M B．闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流 C．断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流 D．电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果 答案：C 解析：分析电路可知，当闭合S时，线圈M中产生电流，根据安培定则可知，铁芯中有由上向下的磁场，电路稳定后，磁场不变，线圈N中不会产生感应电流，导线ab中没有电流，B错误；当断开S时，线圈M中电流立即消失，由于线圈N中的磁通量由上向下逐渐减小，根据楞次定律可知，线圈N中感应电流在线圈内的磁场由上向下，根据安培定则可知，导线ab中感应电流方向由a到b，铁芯的磁性缓慢减弱，故起到延时效果的主要部件是线圈N，故A错误，C正确；电源E的正负极对调接入后，断开S，线圈N中仍发生互感现象，该装置仍具有延时效果，故D错误。 典型考点二　自感电动势的理解 4．(多选)下列说法正确的是(　　) A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势 B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反 答案：AC 解析：当线圈中的电流不变时，由楞次定律可知线圈中不会产生自感电动势，A正确；判断线圈中自感电动势的方向与原电流的方向关系时，要看原电流的变化情况，当原电流增大时，线圈中自感电动势的方向与原电流的方向相反，当原电流减小或反向时，线圈中自感电动势的方向与原电流的方向相同，C正确，B、D错误。 [名师点拨]　对线圈内自感电动势方向的理解：楞次定律在这里可表达成“自感电动势具有这样的方向，它总是阻碍引起自感电动势的电流的变化”。自感电动势的方向可记为“增反减同”，即当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反；当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流的方向相同。 典型考点三　自感电动势的大小及自感系数 5．自感系数为0.25 H的线圈中，当电流在 s内由2 A均匀减小到零时，线圈中自感电动势的大小为(　　) A．7.8×10－3 V B．3.1×10－2 V C．8.0 V D．12.0 V 答案：C 解析：根据自感电动势公式E＝L，解得该过程线圈中自感电动势大小为E＝0.25× V＝8.0 V，C正确。 6．关于线圈的自感系数，下列说法正确的是(　　) A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 答案：D 解析：由自感电动势公式E＝L知，自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化的快慢有关，A错误；自感系数与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯有关，与其他因素无关，B、C错误，D正确。 典型考点四　通电自感和断电自感 7.如图所示，L是自感系数较大的自感线圈，开关闭合后，当电路稳定时小灯泡A能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是(　　) A．小灯泡逐渐变亮，小灯泡立即熄灭 B．小灯泡立即亮，小灯泡立即熄灭 C．小灯泡逐渐变亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 D．小灯泡立即亮，小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 答案：A 解析：闭合开关的瞬间，由于L的自感作用，小灯泡慢慢变亮；断开开关的瞬间，线圈产生自感电动势，但是线圈与小灯泡A在开关断开后，不能形成回路，则小灯泡A立即熄灭，A正确，B、C、D错误。 [名师点拨]　自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大还是减小)。 (2)根据楞次定律，判断自感电动势的方向。 (3)分析线圈中电流的变化情况。电流增大时(如通电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍电流增加，因此线圈中电流逐渐增大；电流减小时(如断电时)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍电流减小，线圈中电流逐渐减小。(注意：如果断电后不能组成临时回路，则电流立即减为零。) (4)明确电路中元件与自感线圈的连接方式。若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律。 8.如图所示是用于观察自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到(　　) A．灯泡立即熄灭 B．灯泡逐渐熄灭 C．灯泡有明显的闪亮现象 D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象 答案：C 解析：开关S闭合后稳定时，由于线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则线圈中的电流IL≫I，当开关断开后灯泡中原电流立即消失，而线圈由于自感作用阻碍其自身电流的减小，故线圈与灯泡组成回路，其电流由IL逐渐减小，灯泡中由原来较小的电流I变为较大的电流IL时要明显闪亮一下，然后再逐渐熄灭，C正确，A、B错误；由分析知，只要IL＞I，即RL＜R，灯泡就会出现闪亮的现象，若RL≪R，灯泡就会有明显闪亮现象，若RL≫R，灯泡不会有闪亮现象，D错误。 [名师点拨]　断电自感时灯不一定有闪亮，产生闪亮的条件是通电稳定时通过线圈L的电流IL大于通过灯的电流，否则就不会有闪亮现象出现。 9.如图所示电路中，开关S原先闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1、I2，已知R1＞R2，不计线圈L的直流电阻，为理想电流表。在某一时刻突然断开开关S，则通过电流表的电流I随时间t变化的图线可能是下图中的(　　) 答案：D 解析：当断开开关S时，原来通过R1的电流I1立即消失，线圈阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电流表，其方向与原来流过电流表的电流方向相反，大小由原来通过L的电流I2慢慢减小到0，由题意可知I1<I2，故D正确。 10．(多选)“千人震”实验可以用如图所示的电路完成。电路主要由几位同学手拉手与一节电动势为1.5 V的干电池、几根导线、开关和一个有铁芯的多匝线圈构成。以下说法正确的是(　　) A．在闭合开关瞬间，会使连成一串的同学有触电感觉 B．在断开开关瞬间，会使连成一串的同学有触电感觉 C．人有触电感觉时，流过人体的电流大于流过线圈的电流 D．人有触电感觉时，有很高电压加在两手间且左边电势高 答案：BD 解析：在闭合开关瞬间，线圈与同学们并联，由于电源为1.5 V的干电池，所以通过同学们的电流很小，没有触电感觉，故A错误；在断开开关瞬间，线圈中电流变小，从而产生很高的自感电动势，同学们有触电的感觉，故B正确；人有触电感觉时，线圈与同学们串联，流过人体的电流等于流过线圈的电流，故C错误；在断开开关瞬间，通过线圈的电流从右向左且变小，根据楞次定律可得，线圈左端的电势比线圈右端的电势高，所以人有触电感觉时，有很高电压加在两手间且左边电势高，故D正确。 11.(多选)如图所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略，电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻为r。下列关于此电路的说法中正确的是(　　) A．S闭合电路稳定后，电容器所带电荷量为CE B．S闭合后的瞬间，灯泡B先亮，灯泡A逐渐变亮，最后灯泡A、B一样亮 C．S断开后的瞬间，通过灯泡A的电流方向向下 D．S断开后的瞬间，灯泡B慢慢熄灭 答案：CD 解析：S闭合电路稳定后，由于线圈的电阻可忽略，故灯泡A被短路，电容器与灯泡B并联，其两端电压等于路端电压，低于电源电动势E，因此电容器所带电荷量小于CE，故A错误；S闭合后的瞬间，电源的电压同时加到两灯泡上，灯泡A、B同时亮，随着L中的电流增大，线圈的分流作用增大，由于线圈L的电阻可以忽略不计，因此灯泡A逐渐变暗直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，灯泡B变亮，故B错误；S断开后的瞬间，线圈中电流减小，产生自感电动势，通过灯泡A的电流方向向下，故C正确；S断开后的瞬间，电容器要放电，因此灯泡B慢慢熄灭，故D正确。 1．某同学采用如图所示的电路测量变压器线圈的电阻，为了保证电路中各元件安全，实验结束时，首先应断开(　　) A．导线A B．导线B C．开关C D．导线D 答案：A 解析：题图所示电路，如直接断开开关，则变压器线圈将产生自感电动势以阻碍其内部电流减小，而又因变压器线圈与电压表形成回路，则流过电压表的反向大电流可能损坏电压表，所以为防止变压器线圈因发生自感现象而损坏电压表，实验结束时应先把电压表从电路中断开，故应先断开导线A。故选A。 2.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示。其道理是(　　) A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量互相抵消 D．以上说法都不对 答案：C 解析：由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导线中电流总是等大反向的，所产生的磁场也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，A、B、D错误，C正确。 3.(多选)如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池(电池另一极与锉刀接触)，手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花。则下列说法中正确的是(　　) A．产生电火花的回路只由导线与电池组成 B．若导线端只向一个方向划动也能产生电火花 C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响 D．导线端划动的方向与自感电动势的方向无关 答案：BD 解析：由题图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，A错误；手持导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生的电火花，是由于电路时通时断，在线圈中产生自感电动势，与导线端运动的方向无关，如导线端只向一个方向划动也能产生电火花，B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体，则实验不能完成，C错误；自感电动势的方向与电路是接通还是断开有关，与导线端划动的方向无关，D正确。 4．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线，小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经在无线充电方面实现了从理论研发到实际应用的转化。如图所示为某品牌无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是(　　) A．无线充电时，手机上接收线圈的工作原理是“电流的磁效应” B．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同 C．只有将充电底座接到直流电源上，才能对手机进行充电 D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电 答案：B 解析：无线充电时，手机上接收线圈的工作原理是电磁感应现象，不是“电流的磁效应”，故A错误；无线充电利用的是电磁感应的互感现象，分析可知接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，B正确；当充电底座中通以恒定直流时，接收线圈中不会发生电磁感应现象，不能对手机进行充电，故C错误；被充电手机内部，须有一类似金属线圈的部件，与手机电池相连，当有交变磁场通过时，才能产生感应电动势，所以不是所有的手机都能利用无线充电设备进行充电，故D错误。 5．(多选)如图甲、乙电路中，电阻R、电感线圈L的电阻均和灯泡A的电阻相等。关于灯泡的亮、暗变化情况，下列说法中正确的是(　　) A．在电路甲中，闭合开关S后，A灯将逐渐变亮 B．在电路乙中，闭合开关S后，A灯将逐渐变亮 C．在电路甲中，断开开关S后，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗 D．在电路乙中，断开开关S后，A灯将先变得更亮，然后逐渐变暗 答案：AD 解析：在电路甲中，闭合开关S瞬间，L中电流要增大，就会产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以电路甲中，闭合开关S后，灯泡将逐渐变亮，A正确；在电路乙中，闭合开关S瞬间，A灯将立即变亮，B错误；在电路甲中，断开开关时，L中电流要减小，就会产生自感电动势，相当于电源，自感电动势阻碍电流的减小，由于灯泡中的电流从原先的值开始逐渐减小，所以灯泡不会先变得更亮，C错误；在电路乙中，开关断开时，L相当于电源，由于L中原来的电流大于灯泡中原来的电流，则灯泡将先变得更亮，然后逐渐变暗，D正确。 6.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈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；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他苦思冥想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　) A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大 答案：C 解析：根据实物连线图画出电路图，如图所示。当闭合开关S，电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流IA，自感线圈中有稳定的电流IL；当开关S突然断开时，电流IA立即消失，但是，由于自感电动势的作用，流过线圈的电流IL不能突变，自感线圈和小灯泡构成回路，如果IL>IA，则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时熄灭的时间就越长。可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足IL>IA的条件，这是线圈电阻偏大造成的。故C正确。 7.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　　) 答案：B 解析：在t＝0时刻闭合开关S时，线圈中电流增大，产生自感电动势，使得线圈中电流只能逐渐增大，干路中电流I也逐渐增大，根据闭合电路欧姆定律有UAB＝E－Ir，UAB>0，且逐渐减小直到稳定。稳定时，电阻R中的电流小于灯泡D中的电流。在t＝t1时刻断开S时，灯泡中原来的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，电阻R、灯泡D和线圈组成回路，回路中电流从原来R中的电流值逐渐减小到零，此时流过灯泡D的电流方向与原来的方向相反，B点的电势比A点的电势高，UAB<0，由于稳定时线圈中电流较小，则此时UAB的值的大小比稳定时小。B正确。 8.(多选)如图所示，A、B是两个完全相同的小灯泡，L是电阻不计、自感系数很大的线圈。下列说法正确的有(　　) A．闭合S1，再闭合S2，A灯将变暗 B．闭合S1，再闭合S2，B灯将变暗直至熄灭 C．闭合S1、S2稳定后，再断开S1，A灯将立即熄灭 D．闭合S1、S2稳定后，再断开S1，B灯先亮一下然后变暗直至熄灭 答案：BCD 解析：闭合S1，再闭合S2，闭合电路总电阻将减小，干路电流增大，A灯将变亮，A错误；闭合S1，再闭合S2，流过L的电流慢慢变大，稳定时B灯将被短路，所以B灯将变暗直至熄灭，B正确；闭合S1、S2稳定后，再断开S1，A灯将立即熄灭，C正确；闭合S1、S2稳定后，B灯熄灭，再断开S1，由于自感现象，B灯先亮一下然后变暗直至熄灭，D正确。 9．如图甲所示，在垂直纸面的匀强磁场中固定放置一个与磁场方向垂直的多匝正方形线框，开始时磁感应强度大小为2B0，线框的自感系数较大。从某时刻开始，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向里为磁场的正方向，顺时针方向为电流的正方向，各选项图中能定性反映线框中的感应电流i随时间t变化的图像是(　　) 答案：C 解析：先不考虑自感，由题图可知，0～t0时间内，穿过线框的磁通量均匀减少，由楞次定律可得感应电流方向为顺时针方向，即正方向；由法拉第电磁感应定律可得线框中感应电动势大小E＝n＝n·S＝，由闭合电路欧姆定律可得线框中的感应电流大小I＝＝；t0～2t0时间内，穿过线框的磁通量垂直纸面向外均匀增大，同理可得感应电流方向为顺时针方向，大小为I′＝；由于自感电动势阻碍电流的变化，所以0～t0开始一段时间，电流从0逐渐增大到I，t0～2t0开始一段时间，电流从I逐渐减小到I′，故选C。 10．如图所示，两灯泡A1、A2完全相同，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻不能忽略。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关S后，A1会逐渐变亮 B．闭合开关S稳定后，A1、A2亮度相同 C．断开S的瞬间，A1会逐渐熄灭 D．断开S的瞬间，a点的电势比b点低 答案：D 解析：闭合开关S后，线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，但两灯和线圈不是串联的关系，则两灯立刻变亮，A错误；闭合开关S稳定后，A2中的电流比A1中的大，因此A1、A2亮度不同，B错误；断开S的瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈L与灯泡A1及二极管构成回路，根据楞次定律分析知，a点的电势低于b点，但二极管具有单向导电性，所以回路中没有电流，A1立即熄灭，C错误，D正确。 11.(多选)如图所示的电路中，三个相同的灯泡A、B、C和电感线圈L1、L2与直流电源连接，电感线圈的直流电阻忽略不计。开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有(　　) 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 答案：AD 解析：开关S闭合稳定后，A、B、C并联，设A、B、C中的电流均为I0，则L2中电流为I0，L1中电流为2I0。开关S突然断开时，由于自感现象，L1、L2中电流分别由2I0、I0逐渐减小，则A中电流由2I0逐渐减小，C中电流由I0逐渐减小，B中电流由2I0－I0＝I0逐渐减小，即A先变亮，然后逐渐变暗，B、C都逐渐变暗，A、D正确，B、C错误。 12.(多选)如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则(　　) A．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭 C．电路接通稳定后，S断开，C灯逐渐熄灭 D．电路接通稳定后，三个灯亮度相同 答案：AC 解析：电路中A灯与线圈并联后与B灯串联，再与C灯并联。S闭合时，三个灯同时立即发光，由于线圈的直流电阻可忽略不计，之后A灯逐渐熄灭，A灯两端的电压逐渐降低，B灯两端的电压逐渐增大，B灯逐渐变亮，最后线圈与B灯串联，再与C灯并联，B灯与C灯一样亮，A正确，B、D错误；电路接通稳定后，B、C灯中电流与线圈中电流大小相同，S断开时，C灯中原来的电流立即减至零，由于线圈中电流要减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感电流一部分流过A灯，一部分流过B灯和C灯，所以C灯逐渐熄灭，C正确。 12 学科网（北京）股份有限公司 $