2.4 互感和自感 同步练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

2.4 互感和自感 同步练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．电磁感应现象体现了电与磁之间的内在联系，根据这一发现，人们发明了许多电器设备。下列用电器中，没有应用电磁感应原理的是（   ） A．动圈式话筒 B．白炽灯泡 C．磁带录音机具 D．白光灯镇流器 2．图是用电流传感器（电流传感器相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，电源的电动势为E，内阻为r，自感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻值大于灯泡D的阻值，在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t=t1时刻断开开关S．在图所示的图象中，可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是(  ) A． B． C． D． 3．在现代科学技术中，常常利用电场与磁场来加速和控制带电粒子的运动。例如回旋加速器，其原理如图所示，带电粒子是通过两D形盒间的高频交变电场加速和垂直D形盒表面的匀强磁场回旋而获得高能粒子。在下列装置中，没有应用磁偏转原理工作的是（　　） A．磁流体发电机 B．电流互感器 C．质谱仪 D．显像管 4．如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法正确的是（　　） A．强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢 B．强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用 C．只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止 D．强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒 5．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，采用双线并绕法，如图所示，其道理是（　　） A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C．因电流反向，两股导线中产生的磁通量互相抵消，没有磁通量的变化 D．以上说法均不对 6．图甲所示为可拆变压器的零部件，其中铁芯B可以横向固定在铁芯A顶端形成闭合铁芯。原、副线圈的匝数分别为n1和n2，将它们分别套在铁芯A的两臂上，如图乙所示。某同学为测量原线圈的电阻，用合适挡位的欧姆表两表笔与原线圈的两接线柱连接，等指针稳定后读数。之后原线圈两端接正弦交流电源，测得原、副线圈两端的电压分别为U1和U2。下列说法正确的是（　　） A．欧姆表两表笔与接线柱连接时，其示数逐渐增大最后稳定在一个值 B．欧姆表两表笔与接线柱断开时，原线圈两端的电压从稳定值逐渐减小 C．若不安装铁芯B在铁芯A上，则有 D．将铁芯B安装到铁芯A上后，则有 7．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的是（　　） A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮 B．当S闭合时，L1、L2都逐渐变亮 C．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．当S断开时，L1、L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 8．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2，分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开S。若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图像是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示的振荡电路中，某时刻电容器上下极板带电情况和线圈中的磁场方向如图所示，则此时（　　） A．电容器正在充电 B．线圈中的自感电动势在减小 C．磁场能正在转化为电场能 D．在线圈中插入铁芯，可以增大电路的振荡频率 10．下列说法正确的是（　　） A．电磁炉主要是利用线圈中电流的热效应来加热物体的 B．真空冶炼炉的线圈中通入直流电时，冶炼炉也能正常工作 C．金属物品通过安检门时会产生涡流，涡流的磁场影响报警器使其报警 D．变压器内用整块铁芯代替硅钢片，可以减小涡流损失 二、多选题 11．近年来，手机无线充电功能的广泛应用为人们提供了很大便利．如图甲为充电原理示意图．充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的励磁线圈可产生交变磁场，从而使手机内的感应线圈产生感应电流．当充电板内的励磁线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a流入时方向为正），下列说法正确的是（　　） A．感应线圈中产生的是恒定电流 B．感应线圈中电流的方向总是与励磁线圈中电流方向相反 C．t3时刻，感应线圈中电流的瞬时值为0 D．t1～t3时间内，c点电势高于d点电势 12．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过。电线穿管的方案有两种：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如图12所示。如果输电导线输送的电流很大，那么，以下说法正确的是                                              （    ） A．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的 B．若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的 C．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的 D．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的 13．如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是 (　 　) A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为0 B．闭合S，稳定后，电容器的a极带正电 C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电 D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电 14．在如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可忽略，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B．闭合开关S，A1和A2始终一样亮 C．断开开关S，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭 D．断开开关S前后，流过灯泡A1中的电流方向相同，流过灯泡A2中的电流方向相反 15．下列关于自感现象的说法中，正确的是（　　） A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反 C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关 D．加铁芯后线圈的自感系数比没加铁芯时要小 三、填空题 16．课上老师带领同学观察自感现象，如图1所示，线圈L与灯泡A1串联，滑动变阻器R与灯泡A2串联。闭合开关S，灯泡 （选填“A1”、“A2”）立即亮起，灯泡 （选填“A1”、“A2”）缓慢亮起。在图2所示实验中，先闭合开关S使灯泡发光，并设通过线圈L的电流为，通过小灯泡的电流为，然后断开开关，实验中发现小灯泡闪亮一下再熄灭，这说明 （填“>”、“<”或“=”）。    17．阅读短文，回答问题： 智能手机 随着智能手机的日益普及，人们的日常生活发生了翻天覆地的变化。在众多APP帮助下，人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分，目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。某款手机锂电池上标有“电压3.7V容量4000mA·h”字样。该手机搭配了超级快充功能，采取的方式是保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A，极大的提高了充电功率。电池充满电后，持续使用一段时间，屏幕显示剩余电量不足20%时，系统就会发出“是否开启省电模式”的提示，此时最好给手机充电续航。若无法充电，则开启“省电模式”后，手机显示还可以持续使用2h，电量将耗尽。 手机无线充电是目前比较新的一门技术，无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电，从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示，交流电流过送电线圈（无线充电板）产生磁场，智能手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。 (1)文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的 倍。为了防止手机温度过高，手机的散热部件应选用导热 （选填“快”或“慢”）、比热容 （选填“大”或“小”）的材料； (2)手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生 ，无线充电工作原理是 ，与 （选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似。 四、解答题 18．阅读教材，并回答： 如图所示，一线圈与电源、电键构成闭合电路，当电键闭合时，线圈的电流从无到有。试分析，在线圈中会不会产生感应电动势、感应电流？为什么？如果产生，试判定线圈感应电流的方向？ 19．观察图片回答下列问题： （1）自感电动势也是感应电动势，设线圈的匝数为n，穿过线圈的磁通量为Φ，试写出自感电动势E的表达式。 （2）实验表明，电流激发的磁场的强弱正比于电流的强弱，则自感电动势的大小与电流的变化有什么关系？ （3）如果用L表示（2）中表达式的系数，写成等式，试分析L的大小可能与什么有关。 20．如下图A所示，电阻R1、电阻R2和长直导线与波动高压电源相连。在长导线的中间有一线圈，其中心与长直导线的距离r=0.1m，线圈的横截直径为0.02m，如图B所示。线圈的两端连接一个电阻R3=90Ω与电容器C，线圈电阻为10Ω，匝数N=。接通高压电源后，在长直导线回路中产生电流I，大小如图C所示，线圈一开始产生感应电流方向从A到B。同时，资料表明线圈各处的磁感应强度大小均可视为，其中。 （1）若在时，电容器的所带电荷量恰好为流过电阻R3的电荷量，且此时电容器恰好饱和，求电容器的电容量； （2）求流过电阻R3的电荷量； （3）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的电流与时间t图像。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2.4 互感和自感 同步练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B B B C C C B B C 题号 11 12 13 14 15 答案 CD BC AC AD AC 1．B 【详解】A．动圈式话筒利用电磁感应原理，将声音信号变成电信号，A不符合题意； B．白炽灯泡利用电流的热效应，不是利用电磁感应原理，B符合题意； C．磁带录音机利用电磁感应原理，将声音信号变成电信号，C不符合题意； D．日光灯镇流器利用电磁感应原理使日光灯启动，D不符合题意。 故选B。 2．B 【详解】AD．闭合开关的瞬间，电感的电阻很大，灯泡中有一定的电流通过，过一段时间，电感的电阻减小，电感与灯泡并联的两端电压减小，故灯泡中的电流变小，选项AD均错误； BC．当时间再延长，灯泡的电流稳定在某一值上；当断开开关时，电感产生自感电动势，电感中的电流与原来的电流方向相同，它与灯泡组成的电路中，感应电流沿逆时针方向，而灯泡中原来的电流沿顺时针方向，故灯泡中的电流比稳定时要小一些，然后电流随自感电动势的减小而慢慢减小到0，故选项B正确，C错误。 故选B。 3．B 【详解】ACD．磁流体发电机、质谱仪和显像管都利用了带电粒子在磁场中偏转而工作的，所以它们都应用磁偏转原理工作，ACD错误； B． 电流互感器是利用了电磁感应原理，B正确。 故选B。 4．B 【详解】AB．强磁体下落时，铝管中产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用导致磁体下落得慢，A错误，B正确； C．强磁体运动时才能在铝管中产生感应电流，因此，强磁体不可能在管中处于静止状态，C错误； D．强磁体下落时，由于铝管中产生感应电流，电能增加，所以机械能减少，D错误。 故选B。 5．C 【详解】由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们的磁场相互抵消，不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响。故C正确，ABD错误。 故选C。 6．C 【详解】A．两表笔与接线柱接触瞬间，由于线圈的自感作用，会产生自感电动势阻碍电流的增加，开始时电流较小，欧姆表示数较大，由于电流的逐渐稳定，其阻碍减弱，电流逐渐变大，欧姆表示数会逐渐减小最后稳定在一个值，故A错误； B．两表笔与接线柱断开瞬间，由于线圈的自感作用，线圈会产生较大的自感电动势，其两端电压瞬间变大，由于没有形成闭合回路，紧接着两端的电压变为零，故B错误； C．若不安装铁芯B在铁芯A上，会存在着较大的漏磁，副线圈比没有铁芯时的电压会小很多，所以 故C正确； D．将铁芯B安装到铁芯A上后，形成闭合磁路，没有漏磁，则有，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】AB．当S闭合时，给二极管加的是反向电压，由于二极管具有单向导电性，二极管截止，L1一直不亮，由于电感L产生自感电动势阻碍电流增大，L2逐渐变亮，AB错误； CD．当S断开时，由于电感L产生自感电动势阻碍电流减小，电感L产生的自感电动势右端电势高于左端，因此在闭合电路L2→L1→D→L中产生电流，L1突然变亮，L2亮度不变，然后都逐渐变暗至熄灭，C正确，D错误。 故选C。 8．B 【详解】AB． 由于小灯泡L1与电感线圈串联，断开S后再闭合，流过L1的电流从无到有（即增大），电感线圈对电流有阻碍作用，所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大，最终达到I。故A错误，B正确。 CD．由于小灯泡L2与滑动变阻器串联，干电池存在内阻，断开S后再闭合，立即有电流通过L2，当i1电流逐渐增大时，路端电压减小，流过L2的电流逐渐减小，最终减到I。故CD错误。 9．B 【详解】A．由右手螺旋定则可知，线圈中的电流方向从上往下看为逆时针，而电容器上极板带正电，故此时电容器正在放电，A错误； B．由于电容器正在放电，故电流增大将越来越慢，因此线圈中的自感电动势在逐渐减小，B正确； C．电容器放电过程中，电场能减小，线圈磁场能增大，故电场能正在转化为磁场能，C错误； D．在线圈中插入铁芯，线圈的自感系数增大，则根据可知，电路的振荡频率减小，D错误。 故选B。 10．C 【详解】A．电磁炉主要是利用涡流的热效应来加热物体的，A错误； B．真空冶炼炉是利用线圈通以高频交变电流时，在待熔金属中产生涡流，利用涡流的热效应来进行工作的，如果真空冶炼炉的线圈中通入直流电时，冶炼炉不能正常工作，B错误； C．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理是：线圈中通以交变电流产生交变磁场，交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流，即涡流，而金属物品中的感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流的变化，从而被探测到，C正确； D．变压器的铁芯是利用相互绝缘的硅钢片叠在一起形成，可以减小涡流损失，若变压器内用整块铁芯代替硅钢片，铁芯中就会产生较大的涡流，D错误。 故选C。 11．CD 【详解】A．励磁线圈产生的磁场随电流变化，因为电流不是均匀变化，磁场也不是均匀变化，所以感应电动势：，就不是恒定的，感应电流也就不是恒定的，A错误 B．感应电流方向阻碍引起感应电流磁通量的变化，当励磁线圈电流减小，磁场减小时，感应电流与励磁线圈电流相同，阻碍磁场减小，B错误 C．t3时刻,励磁线圈电流变化率为零，磁感应强度变化率为零，，感应电动势为零，感应电流为零，C正确 D．t1～t3时间内，励磁线圈正向减小，磁场向上减小，感应电流磁场向上，根据安培定则可判断c点电势高于d点电势，D正确 12．BC 【详解】若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的。因为输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，因此在输电过程中输电线因电流变化引起自感现象，当输电线上电流很大时，强大的自感电流有可能将钢管熔化，造成事故，所以若输送的电流是交变电流，甲方案是不可行的，而在乙方案中，两条输电线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，使自感现象的影响减弱到可以忽略不计的程度，所以若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的。 故选BC。 13．AC 【详解】由于线圈L的电阻不计，闭合S，稳定后，电容器两端电压为0，A正确；B错误；断开S的瞬间，由于线圈L的自感作用，则形成顺时针方向的电流，电容器的a极板将带正电，C正确、D错误． 14．AD 【详解】AB．合上开关S接通电路时，A2立即正常发光，线圈中电流要增大，由于自感电动势的阻碍，灯泡A1中电流只能逐渐增大，则A2先亮，A1后亮，最后一样亮；故A正确，B错误； C．断开开关S切断电路时，通过A2的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故C错误； D．断开开关S，通过A2的电流立即消失，通过线圈的电流迅速减小，线圈产生自感电动势，线圈与两灯泡构成闭合回路，回路中产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流方向与原来流过灯泡A1的电流方向相同，与原来流过灯泡A2的电流方向相反，故D正确； 故选AD。 15．AC 【详解】AC．自感现象实质上属于电磁感应现象。当线圈中的电流发生变化时，穿过线圈的磁通量会发生变化，产生感应电动势，自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关，AC正确； D．自感系数与线圈本身因素有关，加铁芯后线圈的自感系数变大，D错误； B．当原电流增大时，感应电动势方向与原电流的方向相反，当原电流减小时，感应电动势方向与原电流方向相同，B错误。 故选AC。 16． A2 A1 > 【详解】[1][2]闭合开关，灯泡A2与滑动变阻器串联，该支路中电流会立即增大，所以灯泡A2立即亮起；灯泡A1与线圈L串联，线圈由于自感作用会阻碍该支路的电流增大，所以灯泡A1缓慢亮起。 [3]断开开关，线圈由于自感作用会阻碍电流的减小，线圈与灯泡组成回路，灯泡闪亮一下再熄灭，说明开关断开后通过灯泡的电流大于开关断开前，则有 17．(1) 5 快 大 (2) 感应电流 电磁感应现象 发电机 【详解】（1）[1]根据题意，超级快充保持充电器的电压不变，将电流从原来的1A变为5A，所以电功率变为原来的5倍； [2] [3]为了防止手机温度过高，手机的散热部件应选用导热快、比热容大的材料； （2）[1][2][3]手机在无线充电时，手机中的受电线圈会产生感应电流；其工作原理是电磁感应现象,与发电机的工作原理相似。 18．会，磁通量发生变化，与原电流方向相反 【详解】 电键闭合前，线圈的磁通量为零。当电键闭合后，电流流入线圈，产生磁场，导致线圈的磁通量突然增大，所以在线圈中会产生感应电动势和感应电流。根据右手螺旋定则判断可知，线圈中电流产生的磁场方向向右，则根据楞次定律可知，感应电流产生的感应磁场方向向左，则根据右手螺旋定则判断可知，感应电流方向与原电流方向相反。 19．（1）；（2）见解析；（3）见解析 【详解】（1）自感电动势也是感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可知，自感电动势的表达式为 （2）电流激发的磁场的强弱正比于电流的强弱，所以磁通量的变化正比于电流的变化，由此可知自感电动势的大小正比于电流的变化率。 （3）根据自感电动势的大小正比于电流的变化率，则有 又因为 所以 可得 可知与线圈的匝数、面积大小以及是否有铁芯有关。 20．（1）F；（2）；（3） 【详解】（1）由感应电动势 又因为 I 故 所以 F （2）由题意知在t=0.002s到t=0.005s过程中无电流，故由（1）知 故 （3）由（1）可得 根据自感线圈的性质，可做出图像如下图所示 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $