第四节 互感和自感（分层作业）物理粤教版选择性必修第二册

第四节 互感和自感 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、互感 1 考点二、自感 3 考点三、生活、生产中的自感 6 【拓思维·重难突破】 8 【链高考·精准破局】 11 考点一、互感 1．手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 2．一种延时继电器的示意图如图所示，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B的两端连接在一起构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起而使触头C立即离开，而是过一段时间后触头C才能离开，因此得名延时继电器。下列说法错误的是（　　） A．该延时继电器的主要原理是电磁感应 B．闭合开关S后，线圈B中一直有电流 C．若线圈B不闭合，断开S的瞬间不再有延时效应 D．断开S的瞬间，线圈B中产生感应电流，阻碍铁芯中磁场减弱 3．如图所示，新能源汽车由地面供电装置（主要装置是发射线圈，并直接连接电源）将电能传送至轿车底部的感应装置（主要装置是接收线圈，并连接充电电池），对车载电池进行充电。则（　　） A．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 B．地面供电装置中的电源输出的可以是恒定电压 C．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变 D．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 4．如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和。在断开开关的时候，弹簧并不会立刻将衔铁拉起而使触头（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列变化会影响延时效果的是（　　） A．电源正负极颠倒 B．线圈绕向反向 C．线圈绕向反向 D．线圈不闭合 5．（多选）经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A．当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B．电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 6．（多选）如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（　　） A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理 B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用 C．正常用电时，M和N两点之间没有电压 D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压 考点二、自感 7．如图所示的电路中，电感线圈L的电阻不计，灯泡的阻值大于灯泡的阻值。下列说法正确的是（   ）    A．电感线圈对电流有阻碍作用，是一种互感现象 B．闭合S，图1中立即变亮，图2中慢慢变亮 C．断开S，图1中的电流方向与原来相反 D．断开S，图2中会闪亮一下再熄灭 8．如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为E，、和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，和同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，和亮度一样 D．稳定后，和亮度一样 9．在物理兴趣活动时，老师组织10位健康的同学进行了“千人震”实验，两节干电池，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），开关，同学按如图所示连接，同学们彼此之间手拉手。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是（    ） A．闭合开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 B．断开开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 C．断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D．断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为到 10．类比是研究问题的常用方法，在情景1中：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程描述，其中m为物体质量，G为其重力。在情境2中：如图所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中稳定后的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流随时间的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。从接通开关到电路稳定，关于该过程下列说法正确的是（　　） A．该变化规律是由于自感线圈中会产生阻止原电流变化的感应电流 B．其电流随时间的变化规律可用方程描述 C．电路中的电流变化率逐渐减小 D．电源提供的电能全部转化为了焦耳热 11．某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是（　　） A．闭合S瞬间，A不亮，B逐渐变亮 B．闭合S瞬间，A、B同时亮 C．闭合S待电路稳定后，A、B亮度一样 D．断开S瞬间，B闪亮后逐渐熄灭 12．（多选）某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．电感线圈自感系数较大，不计线圈的电阻及电源内阻．下列说法正确的是（    ） A．开关S闭合后，灯逐渐变亮 B．开关S闭合后，流经灯的电流大小不变 C．开关S断开后，灯均马上熄灭 D．根据题中信息，可以推算出图乙中 13．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻=6.0Ω，定值电阻R=2.0Ω，AB间电压U=6.0V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示 (1)求出线圈L的直流电阻； (2)写出断开开关后通过电灯的电流方向； (3)求在s时刻线圈L中的感应电动势E的大小； (4)某同学在断开开关S后没有观察到电灯出现明显闪亮的现象，试写出一种能够使闪亮现象更明显的方案。 考点三、生活、生产中的自感 14．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关S后，始终比亮 B．闭合开关S后，先亮，后亮 C．断开开关S后，先熄灭，过一会儿才熄灭 D．断开开关S后，会“闪亮”一下才熄灭 15．如图所示，电路中有相同的灯泡A、B，线圈L的直流电阻不计，为定值电阻，电源电动势为E、内阻不计。关于下面的操作说法正确的是（　　） A．闭合开关S后，灯泡A逐渐变亮后亮度不变 B．闭合开关S后，灯泡B逐渐变暗后亮度不变 C．断开开关S后，灯泡A闪亮后逐渐变暗最后熄灭 D．断开开关S后，灯泡B逐渐变暗最后熄灭 16．某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压恒定，、为完全相同的电流传感器。某次实验中得到通过两电流传感器的电流图像如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．该实验演示的是通电自感现象 B．线圈的直流电阻大于灯泡的电阻 C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 D．乙图中的曲线表示电流传感器测得的数据 17．如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，自感线圈的直流电阻不计，电阻的阻值大于灯泡的阻值，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开开关，下列表示、两点间电压随时间变化关系的图像中，正确的是（　　） A． B． C． D． 18．（多选）如图所示的电路中，电感线圈L的电阻不计，灯泡的阻值小于灯泡的阻值。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S瞬间，电感线圈对电流有阻碍作用，是一种自感现象 B．闭合开关S，图甲中灯泡同时亮 C．断开开关S，图甲中灯泡的电流方向与原来相反 D．断开开关S，图乙中灯泡会闪亮一下再熄灭 19．（多选）家用日光灯电路如图示，为启动器，为灯管，为镇流器，下列说法中正确的是（　　） A．镇流器的作用是将交流电变为直流电 B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作 C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉 D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗 20．（多选）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A． B． C． D． 21．如图所示是日光灯的电路图，日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。关于日光灯的原理，下列说法不正确的是（　　） A．日光灯启动利用了镇流器中线圈的自感 B．日光灯正常发光时，镇流器起降压限流的作用 C．日光灯正常发光后取下启动器，仍能正常工作 D．日光灯正常发光后取下启动器，不能正常工作 22．如图所示的电路中，、、是三个相同的灯泡，电感的电阻和电源的内阻可忽略，为理想二极管。下列判断正确的是（    ）    A．开关从断开状态突然闭合时，逐渐变亮，一直不亮，立即变亮 B．开关从断开状态突然闭合时，、逐渐变亮，立即变亮 C．开关从闭合状态突然断开时，、逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．开关从闭合状态突然断开时，逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，立即熄灭 23．如图所示灯泡LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。在开关闭合和断开的过程中，LA、LB的亮度变化情况是（灯丝不会断）则（　　） A．S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭 B．S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮 C．S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB（原亮度）更亮 24.（多选）如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（　　） A．S接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同 B．S接通时，先达到最亮，稳定后熄灭 C．电路稳定后断开S时，先熄灭，闪亮后熄灭 D．电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭 25．（多选）如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其电阻与R相等，下列说法正确的是（　　） A．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A、B灯均逐渐亮起来 B．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来 C．闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A、B灯均不会立即熄灭 D．闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A灯不会立即熄灭，而B灯立即熄灭 26．如图所示，设电源的电动势为E=10V，内阻不计，L与R的电阻均为5Ω，两灯泡的电阻均为RS=10Ω，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。 （1）求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压； （2）试描述断开S前后一段时间内通过灯泡L1的电流随时间的变化情况。 27．新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 28．若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 29．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（   ）    A．P与Q同时熄灭 B．P比Q先熄灭 C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 互感和自感 目录 【攻核心·技能提升】 1 考点一、互感 1 考点二、自感 3 考点三、生活、生产中的自感 6 【拓思维·重难突破】 8 【链高考·精准破局】 11 考点一、互感 1．手机无线充电原理图如图甲所示，已知电力输出线圈的电阻为。若电力输出线圈中的电流为如图乙所示的正弦式交变电流，该电力输出线圈和接收线圈可视为非理想变压器，则下列说法正确的是（　　） A．在时刻，电力接收线圈中的感应电动势为0 B．在时刻，电力输出线圈与电力接收线圈相互吸引 C．在时刻前后，电力接收线圈中的电流方向不变 D．时间内，电力输出线圈消耗的电能为 【答案】B 【详解】A．由电流磁效应知，在时刻，电流减小到零，则电流产生的磁场的磁感应强度也减小到0，此时电流的变化率最大，则磁感应强度的变化率也最大，由法拉第电磁感应定律有可知，电力接收线圈中的感应电动势最大，故A错误； B．在时刻，电力输出线圈中的电流在减小，其产生的磁场在减弱，则电力接收线圈中的磁通量减小，感应电流产生的磁场与电力输出线圈中电流产生的磁场方向相同，两线圈相互吸引，故B正确； C．在时刻，电力输出线圈中的电流最大，电力接收线圈中的磁通量最大，感应电流为零，该时刻前后电流方向改变，故C错误； D．时间内，由于该变压器不是理想变压器，故电力输出线圈消耗的电能大于自身电阻产生的焦耳热，即 此外还有向电力接收线圈输送的电能和耗散到周围环境中的能量，故D错误。 故选B。 2．一种延时继电器的示意图如图所示，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B的两端连接在一起构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起而使触头C立即离开，而是过一段时间后触头C才能离开，因此得名延时继电器。下列说法错误的是（　　） A．该延时继电器的主要原理是电磁感应 B．闭合开关S后，线圈B中一直有电流 C．若线圈B不闭合，断开S的瞬间不再有延时效应 D．断开S的瞬间，线圈B中产生感应电流，阻碍铁芯中磁场减弱 【答案】B 【详解】AD．闭合S的瞬间，线圈A产生磁场，吸引衔铁，使使触头C闭合；断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，此时B线圈中产生感应电流，阻碍铁芯中磁场减弱并继续吸引衔铁，以致过一段时间后触头C才能离开，起到延时断电效应，因此该延时继电器的主要原理是电磁感应，故AD正确； B．闭合S的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，此时B线圈中有感应电流；但是开关闭合稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，此时B线圈中无感应电流，故B错误； C．若线圈B不闭合，断开S的瞬间B线圈中无感应电流产生，则无延时效应，故C正确； 本题选错误的，故选B。 3．如图所示，新能源汽车由地面供电装置（主要装置是发射线圈，并直接连接电源）将电能传送至轿车底部的感应装置（主要装置是接收线圈，并连接充电电池），对车载电池进行充电。则（　　） A．发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等 B．地面供电装置中的电源输出的可以是恒定电压 C．增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈中感应电流的频率不变 D．车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射的电流的磁场方向相反 【答案】C 【详解】A．由感应装置与供电装置的工作原理可知，非理想状态下由于能量损耗供电线圈和感应线圈的磁通量变化率不等，故A错误； B．如果地面供电装置中的电源输出恒定电压，那么发射线圈中的电流是恒定的，恒定电流产生的磁场是不变的。根据电磁感应定律，穿过接收线圈的磁通量不变，就不会产生感应电动势，无法实现对车载电池充电，所以电源输出的不能是恒定电压，故B错误； C．发射线圈与接收线圈中的磁通量变化的频率相同，增大发射线圈与接收线圈的间距，接收线圈电流的频率不变，故C正确； D．根据楞次定律，当穿过车身感应线圈的磁通量增加时，车身中感应线圈中感应电流磁场与地面发射的电流的磁场方向相反；当穿过车身感应线圈的磁通量减少时，车身中感应线圈中感应电流磁场与地面发射的电流的磁场方向相同，故D错误。 故选C。 4．如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈和。在断开开关的时候，弹簧并不会立刻将衔铁拉起而使触头（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列变化会影响延时效果的是（　　） A．电源正负极颠倒 B．线圈绕向反向 C．线圈绕向反向 D．线圈不闭合 【答案】D 【详解】A．电源正负极颠倒，只会改变线圈中电流的方向，而断开开关时，延时效果是由线圈中的自感现象产生的，与电源正负极无关，所以不影响延时效果，A错误； B．线圈绕向反向，同样只是改变线圈产生的磁场方向，在断开开关时，主要是线圈的自感起延时作用，线圈绕向不影响线圈的自感，所以不影响延时效果，B错误； C．线圈绕向反向，只会改变线圈中自感电流的方向，自感电动势的大小不变，对延时效果没有影响，C错误； D．若线圈不闭合，就不会产生自感电流，那么在断开开关时，没有自感电流产生的磁场阻碍磁通量的减小，弹簧会立刻将衔铁拉起，会影响延时效果，D正确。 故选D。 5．（多选）经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A．当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B．电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 【答案】ABC 【详解】A．合上电键A的瞬间，A线圈突然通电，导致B线圈的磁通量发生变化，B线圈产生感应电流，小磁针发生偏转；但A线圈通电电流达稳定后，B线圈的磁通量不发生变化，B线圈无感应电流，小磁针不再发生偏转，最终又回到原来位置静止，故A正确。 B．电键S断开和闭合的瞬间，B线圈产生的感应电流方向相反，所以小磁针偏转的方向也相反，故B正确。 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，根据互感原理（变压器原理），线圈B上产生的感应电流的电流强度更大，小磁针抖动得更厉害，故C正确。 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后，由于A线圈通电电流强度不变，B线圈的磁通量不变，B线圈没有产生感应电流，小磁针不发生偏转，故D错误。 故选ABC。 6．（多选）如图1所示，大功率家用电器的插头常配备漏电保护装置，工作原理如图2所示，其中“零序电流互感器”可视为闭合铁芯。正常用电时，火线和零线的电流等大反向；出现漏电时，快速响应电路能够在毫秒级的时间内检测到漏电并触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源。下列说法正确的是（　　） A．漏电保护装置应用了电磁感应的原理 B．图2中零线应该置于互感器的外面，否则无法正常使用 C．正常用电时，M和N两点之间没有电压 D．出现漏电时，M和N两点之间没有电压 【答案】AC 【详解】ACD．若火线和零线电流始终等大反向，则穿过零序电流互感器的磁通量不发生变化，零序电流互感器无感应电动势，则与之构成闭合回路的断路器两端MN间无电压，但若发生漏电，则由火线、用电器、零线构成的闭合回路中，流经火线与零线的电流大小将不再相等，从而使穿过零序电流互感器的磁通量发生变化，产生感应电动势，触发断路器，使触头弹起从而自动切断电源，保护电路，即此时断路器两端MN间有电压，由此可知漏电保护装置应用了电磁感应的原理，故AC正确，D错误； B．图2中若零线置于互感器的外面，则发生漏电时，零序电流互感器不能感应到通过火线的电流变化，因此互感器不能正常使用，只有零线与火线同在互感器里面，互感器通过感应相反电流产生的磁场是否变化从而做出反馈，因此图2中零线应该置于互感器的里面，故B错误。 故选AC。 考点二、自感 7．如图所示的电路中，电感线圈L的电阻不计，灯泡的阻值大于灯泡的阻值。下列说法正确的是（   ）    A．电感线圈对电流有阻碍作用，是一种互感现象 B．闭合S，图1中立即变亮，图2中慢慢变亮 C．断开S，图1中的电流方向与原来相反 D．断开S，图2中会闪亮一下再熄灭 【答案】B 【详解】A．电感线圈对电流的阻碍作用是自感现象，互感现象是指两个线圈之间的电磁感应，A错误； B．闭合S，图1中与电源直接相连，没有电感阻碍电流，所以立即变亮；图2中由于电感的自感作用，会阻碍电流的增大，所以慢慢变亮，B正确； C．断开S，图1中电感产生自感电动势，相当于新的电源，通过电流方向与原来的电流方向相同，C错误； D．已知灯泡的阻值大于灯泡的阻值，在图2中稳定时。断开S，电感产生自感电动势，与组成回路，自感电流从开始减小，所以不会闪亮一下，而是逐渐熄灭，D错误。 故选B。 8．如图所示，线圈自感系数为L，电容器电容为C，电源电动势为E，、和是三个相同的小灯泡。开始时，开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻，将开关S闭合，下列说法正确的是（　　） A．闭合瞬间，和同时亮起 B．闭合后，亮起后亮度不变 C．稳定后，和亮度一样 D．稳定后，和亮度一样 【答案】C 【详解】A．闭合开关瞬间，电容器相当于通路，线圈L能产生自感电动势，阻碍电流增大，所以和同时亮起，逐渐变亮，故A错误； BCD．闭合开关后，电容器充电，充电完成后相当于断路，所以亮起后熄灭。稳定后，电容器相当于断路，线圈相当于导线，所以和串联，所以一样亮，故BD错误，C正确。 故选C。 9．在物理兴趣活动时，老师组织10位健康的同学进行了“千人震”实验，两节干电池，带铁芯的多匝线圈（电阻很小），开关，同学按如图所示连接，同学们彼此之间手拉手。先闭合开关，待电路稳定后再断开开关，以下说法正确的是（    ） A．闭合开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 B．断开开关瞬间，同学们感觉到有电流流过身体 C．断开开关瞬间，流过同学们的电流突然减小 D．断开开关瞬间，流过同学们的电流方向为到 【答案】B 【详解】A．两节干电池电动势约为，闭合开关瞬间，人体两端的电压等于电源两端电压为，因人体电阻特别大，感觉不到有电流流过身体，故A错误； BC．断开开关的瞬间，由于电流变化太快，导致线圈产生的感应电动势非常大，故线圈两端电压会变大，流过同学们的电流变大，同学们感觉有电流流过身体，故B正确，C错误； D．断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈中的电流变小，因此感应电流的方向与原方向相同，自左向右，断开开关时，线圈与人组成新的闭合回路，因此流过人体的电流从B到A，故D错误。 故选B。 10．类比是研究问题的常用方法，在情景1中：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程描述，其中m为物体质量，G为其重力。在情境2中：如图所示，电源电动势为E，线圈自感系数为L，电路中稳定后的总电阻为R。闭合开关S，发现电路中电流随时间的变化规律与情境1中物体速率v随时间t的变化规律类似。从接通开关到电路稳定，关于该过程下列说法正确的是（　　） A．该变化规律是由于自感线圈中会产生阻止原电流变化的感应电流 B．其电流随时间的变化规律可用方程描述 C．电路中的电流变化率逐渐减小 D．电源提供的电能全部转化为了焦耳热 【答案】C 【详解】A．该变化规律是由于线圈中的电流变化引起磁通量的变化，导致在它自身激发感应电动势，从而阻碍原电流的变化，A错误； B．类比情景1，由闭合电路欧姆定律可知 B错误； C．由上式可知 由于、、不变，逐渐增大，则图像的斜率逐渐减小，即电路中的电流变化率逐渐减小，C正确。 D．电源提供的电能转化为了焦耳热和线圈的磁场能，D错误。 故选C。 11．某同学为了验证自感现象，找来带铁芯的线圈L（线圈的自感系数很大，构成线圈导线的电阻可以忽略），两个相同的小灯泡A和B、二极管D、开关S和电池组E等，用导线将它们连接成如图所示的电路。经检查，各元件和导线均是完好的，检查电路无误后，开始进行实验操作．他可能观察到的现象是（　　） A．闭合S瞬间，A不亮，B逐渐变亮 B．闭合S瞬间，A、B同时亮 C．闭合S待电路稳定后，A、B亮度一样 D．断开S瞬间，B闪亮后逐渐熄灭 【答案】A 【详解】ABC．从实物图中我们可以看出两个小灯泡是间接并联关系，其中自感线圈和B灯泡串联，当闭合开关的瞬间，通过B的电流增大，自感线圈产生感应电流阻碍电路电流增大，所以B是逐渐亮起来，电路稳定后B亮度保持不变；而A灯泡和二极管相串联，二极管阻碍由S向A的电流通过，故A灯泡一直不亮，故A正确，BC错误； D．当断开开关的瞬间，电源电流减小，自感线圈要阻碍电流的减小，产生与原电流方向相同的感应电流，此时A、B串联构成回路，所以B灯泡是缓慢熄灭，A会先亮再逐渐熄灭，故D错误。 故选A。 12．（多选）某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．电感线圈自感系数较大，不计线圈的电阻及电源内阻．下列说法正确的是（    ） A．开关S闭合后，灯逐渐变亮 B．开关S闭合后，流经灯的电流大小不变 C．开关S断开后，灯均马上熄灭 D．根据题中信息，可以推算出图乙中 【答案】AD 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯D3逐渐变亮，通过灯D3的电流缓慢增加，待稳定后，流经灯D1和D3的电流相等。故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流也是逐渐增加，故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，灯所在回路为断路，故灯马上熄灭。而灯D2和D3和电感线圈形成闭合回路，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，电感线圈继续为灯D2和D3提供电流，所以D2和D3逐渐熄灭。故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律可得 电路稳定后，流过D3的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够为D2和D3提供与之前等大电流，故其两端电压为 故 故D正确。 故选AD。 13．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻=6.0Ω，定值电阻R=2.0Ω，AB间电压U=6.0V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示 (1)求出线圈L的直流电阻； (2)写出断开开关后通过电灯的电流方向； (3)求在s时刻线圈L中的感应电动势E的大小； (4)某同学在断开开关S后没有观察到电灯出现明显闪亮的现象，试写出一种能够使闪亮现象更明显的方案。 【答案】(1) (2)电流方向向左 (3) (4)减小电灯的电阻 【详解】（1）图乙可知短路稳定时通过线圈电流I=1.5A，则有 代入题中数据，联立解得 （2）由楞次定律可知，断开开关后，线圈产生的感应电流向右，则通过灯泡的电流方向向左。 （3）由图象可知，在时通过线圈的电流为I1=0.2A，线圈的自感电动势 （4）断开开关后，电灯要闪亮更明显，需断开前通过线圈的电流大于通过电灯的电流，可减小电灯的电阻。 考点三、生活、生产中的自感 14．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关S后，始终比亮 B．闭合开关S后，先亮，后亮 C．断开开关S后，先熄灭，过一会儿才熄灭 D．断开开关S后，会“闪亮”一下才熄灭 【答案】B 【详解】AB．闭合开关S后，立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，电流也一样大，所以一样亮，故A错误，B正确； CD．断开开关S后，通过的原来的电流立即消失，和构成新回路，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过的电流会慢慢变小，并且通过，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，但通过的灯的电流方向与原来的方向相反，因电流未增加不会闪亮一下，故CD错误。 故选B。 15．如图所示，电路中有相同的灯泡A、B，线圈L的直流电阻不计，为定值电阻，电源电动势为E、内阻不计。关于下面的操作说法正确的是（　　） A．闭合开关S后，灯泡A逐渐变亮后亮度不变 B．闭合开关S后，灯泡B逐渐变暗后亮度不变 C．断开开关S后，灯泡A闪亮后逐渐变暗最后熄灭 D．断开开关S后，灯泡B逐渐变暗最后熄灭 【答案】C 【详解】A．闭合开关S后，灯泡A与线圈L并联，电流瞬间通过灯泡A，因此灯泡A会立即变亮，随后线圈L的阻碍作用减小，电流逐渐增大，灯泡A逐渐变暗，最终被线圈L短路而熄灭，故A错误； B．闭合开关S后，灯泡B与定值电阻并联，因此灯泡B立即变亮且亮度不变，故B错误； C．断开开关S后，线圈L的自感会阻碍电流减小，与灯泡A形成闭合回路，线圈L中的电流瞬间通过灯泡A，使灯泡A闪亮一下，随后电流逐渐减小灯泡A逐渐变暗，直至熄灭，故C正确； D．断开开关S后，灯泡B所在支路的电流瞬间消失，灯泡B立即熄灭，故D错误。 故选C。 16．某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压恒定，、为完全相同的电流传感器。某次实验中得到通过两电流传感器的电流图像如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．该实验演示的是通电自感现象 B．线圈的直流电阻大于灯泡的电阻 C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 D．乙图中的曲线表示电流传感器测得的数据 【答案】C 【详解】A．由图像乙得，从计时开始两条支路都存在电流，分别是和，断开K后瞬间，线圈的电流要减小，于是线圈中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，电流逐渐减小为零，因此本实验是：开关断开，电路中产生了感应电流，演示断电自感现象，故A错误； BCD．断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线所示，乙图中的曲线表示电流传感器测得的数据，由说明线圈的直流电阻是小于灯泡的电阻的；断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，则断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，由于线圈、电流传感器和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故C正确，BD错误。 故选C。 17．如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，自感线圈的直流电阻不计，电阻的阻值大于灯泡的阻值，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开开关，下列表示、两点间电压随时间变化关系的图像中，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在时刻闭合开关时，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，干路中电流也逐渐增大，根据欧姆定律 逐渐减小直到稳定。稳定时，电阻的电流小于灯泡的电流。 在时刻断开时，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、灯泡和线圈组成回路，回路中电流从原来值逐渐减小到零，此时流过灯泡的电流方向与原来的方向相反，点的电势比点电势高，。由于稳定时线圈中电流较小，根据，则此时值比稳定时小。 故选B。 18．（多选）如图所示的电路中，电感线圈L的电阻不计，灯泡的阻值小于灯泡的阻值。闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S瞬间，电感线圈对电流有阻碍作用，是一种自感现象 B．闭合开关S，图甲中灯泡同时亮 C．断开开关S，图甲中灯泡的电流方向与原来相反 D．断开开关S，图乙中灯泡会闪亮一下再熄灭 【答案】AD 【详解】A．电感线圈对电流的阻碍作用是自感现象，故A正确； B．闭合开关S，由于电感线圈对电流的阻碍作用，灯泡立刻亮，灯泡缓慢变亮，故B错误； C．断开开关S，图甲中电感线圈产生自感电动势，相当于新的电源，通过灯泡的电流方向与原来的电流方向相同，故C错误； D．已知灯泡的阻值小于灯泡的阻值，在图乙中稳定时，断开开关S，电感线圈产生自感电动势，灯泡和灯泡组成回路，自感电流从开始减小，所以灯泡会闪亮一下再逐渐熄灭，故D正确。 故选AD。 19．（多选）家用日光灯电路如图示，为启动器，为灯管，为镇流器，下列说法中正确的是（　　） A．镇流器的作用是将交流电变为直流电 B．在日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时高压，使灯管开始工作 C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉 D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗 【答案】BC 【详解】AB．镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，故A错误，B正确； CD．日光灯点亮后，起动器中氖气停止放电，型片冷却收缩，两触片分离，不工作，去掉后，不影响日光灯工作；然而镇流器与灯管串联，起导电作用，使镇流器短路，日光灯不能正常发光，故C正确，D错误。 故选BC。 20．（多选）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中可能实现的方案是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，故A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管能导通，从而实现给高压充电，故B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，但是电流方向无法通过二极管，故C错误。 D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，且断开时才能有电流流过二极管，故D正确。 故选BD。 21．如图所示是日光灯的电路图，日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成。关于日光灯的原理，下列说法不正确的是（　　） A．日光灯启动利用了镇流器中线圈的自感 B．日光灯正常发光时，镇流器起降压限流的作用 C．日光灯正常发光后取下启动器，仍能正常工作 D．日光灯正常发光后取下启动器，不能正常工作 【答案】D 【详解】镇流器在启动时，利用线圈的自感产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端的电压也稳定在额定电压范围内；灯管正常发光后，电流不再流过启动器，所以并联在灯管两端的启动器也就不再起作用了，故日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作。 本题选择不正确的，故选D。 22．如图所示的电路中，、、是三个相同的灯泡，电感的电阻和电源的内阻可忽略，为理想二极管。下列判断正确的是（    ）    A．开关从断开状态突然闭合时，逐渐变亮，一直不亮，立即变亮 B．开关从断开状态突然闭合时，、逐渐变亮，立即变亮 C．开关从闭合状态突然断开时，、逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 D．开关从闭合状态突然断开时，逐渐熄灭，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，立即熄灭 【答案】D 【详解】AB．由于二极管具有单向导电性，所以开关S从断开状态突然闭合时，二极管不能导通，L2一直不亮；此时L1、L3和L串联在同一回路中，L产生自感电动势阻碍通过其电流增大，所以通过L1和L3的电流逐渐增大，L1和L3均逐渐变亮，故AB错误； CD．开关S从闭合状态突然断开时，通过L3的电流立即变为零，所以L3立即熄灭；L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时自感电动势的方向满足二极管导通的条件，所以L1、L2和L串联在同一回路中，通过L1的电流逐渐减小，L1逐渐熄灭，而由于L2开始时不亮，所以L2突然变亮，然后逐渐变暗熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 23．如图所示灯泡LA、LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。在开关闭合和断开的过程中，LA、LB的亮度变化情况是（灯丝不会断）则（　　） A．S闭合的瞬间，LA、LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭 B．S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮 C．S闭合瞬间，LA、LB都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB（原亮度）更亮 【答案】A 【详解】ABC．S接通的瞬间，线圈L支路中电流从无到有发生变化，因此线圈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，所以S接通的瞬间线圈L中的电流非常小，电流几乎全部流过LA，所以LA、LB会同时亮，当L中电流稳定时，感应电动势消失，线圈的电阻可忽略，对LA起到“短路”作用，因此LA便熄灭，这时电路的总电阻比刚接通时小，电路中电流增大，LB会比以前更亮，故A正确，BC错误； D．稳定后断开S前，流过L和LB的电流相等，断开S后，LB熄灭，线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小，L相当于电源，和LA组成回路，使得线圈L的电流逐渐减小，LA不会比LB更亮，故D错误。 故选A。 24．（多选）如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（　　） A．S接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同 B．S接通时，先达到最亮，稳定后熄灭 C．电路稳定后断开S时，先熄灭，闪亮后熄灭 D．电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭 【答案】BC 【详解】AB．由于线圈的自感作用，S接通的瞬间通过线圈的电流很小相当于断路，此时通过的电流等于和R上电流之和，所以先达到最亮，后由于线圈的自感效应慢慢减小，通过的电流会慢慢减小，稳定后由于线圈的直流电阻可不计，此时被短路会熄灭，A错误，B正确； CD．电路稳定后断开S的瞬间，由于L的自感作用，瞬间会产生很强的自感电动势，此时L和构成自感回路，由于不在回路中，所以会立即熄灭，而会闪亮，然后再熄灭，C正确，D错误。 故选BC。 25．（多选）如图所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的线圈，其电阻与R相等，下列说法正确的是（　　） A．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A、B灯均逐渐亮起来 B．在断开S2的情况下，若突然闭合S1时，A灯立即发光，B灯逐渐亮起来 C．闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A、B灯均不会立即熄灭 D．闭合S1、S2待电路稳定后，若突然断开S1，则A灯不会立即熄灭，而B灯立即熄灭 【答案】BD 【详解】AB．在断开S2的情况下，若突然闭合S1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，故A错误，B正确； CD．当同时闭合S1、S2，待电路稳定后突然将S1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。 故选BD。 26．如图所示，设电源的电动势为E=10V，内阻不计，L与R的电阻均为5Ω，两灯泡的电阻均为RS=10Ω，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。 （1）求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压； （2）试描述断开S前后一段时间内通过灯泡L1的电流随时间的变化情况。    【答案】（1）10V；（2）见解析 【详解】（1）断开S前，导线ab上无电流流过，此处相当于断路，因此通过L的电流为 流过L1的电流为 断开S的瞬间，线圈维持IL不变，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 （2）断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，流过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。 27．新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，选项A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管导通，从而实现给高压充电，选项B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时L也与电路断开，还是只有回收系统的电压U加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项C错误； D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项D错误。 故选B。 28．若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】线圈中电流的减小将在线圈内导致自感电动势，故 其中L代表线圈的自感系数，有 在计算通过线圈的磁通量时，以导线附近即处的B为最大，而该处B又可把线圈当成无限长载流导线所产生的，根据题意 则 根据电阻定律有 联立解得 A，V 则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为，。 故选D。 29．如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（   ）    A．P与Q同时熄灭 B．P比Q先熄灭 C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭 【答案】D 【详解】由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $