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 一、单选题 1.关于线圈中自感电动势大小的说法正确的是(　　) A.自感系数一定时,电流变化越大,自感电动势越大 B.自感系数一定时,电流变化越快,自感电动势越大 C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势最大 D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大 2.在如图所示的电路中,A1和A2是两个相同的灯泡,线圈L的自感系数足够大,电阻可以忽略不计。下列说法正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.闭合开关S时,A1和A2同时亮 B.闭合开关S时,A2先亮,A1逐渐变亮 C.断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭 D.断开开关S时,流过A2的电流方向向左 3.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,采取了双线绕法,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相互抵消 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.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量互相抵消 D.当电路中的电流变化时,电流的变化量相互抵消 4.如图所示,电源电动势为E,其内阻不可忽略,A、B是完全相同的灯泡,线圈L的直流电阻不计,电容器的电容为C,合上开关S,电路稳定后(　　) A.电容器的电荷量为CE B.灯泡A、B的亮度相同 C.在断开S的瞬间,通过灯泡A的电流方向向右 D.在断开S的瞬间,灯泡B立即熄灭 5.如图所示,两个灯泡A1和A2的规格相同,A1与线圈L串联后接到电路中,A2与可变电阻R串联后接到电路中,先闭合开关S,调节R,使两个灯泡的亮度相同,再调节R1,使它们正常发光,下列说法正确的是(　　) A.断开开关S后,A1、A2立即熄灭 B.断开开关S后,A1逐渐熄灭,A2立即熄灭 C.断开开关S后,A2闪亮一下再熄灭 D.断开开关S后,A1、A2都逐渐变暗,且同时熄灭 6.演示自感现象的电路图如图所示,其中R0为定值电阻,电源电动势为E、内阻为r,小灯泡的灯丝电阻为R(可视为不变),线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接 通并达到稳定状态后,断开开关S,可以看到灯泡先是闪亮(比开关断开前更亮)一下,然后才逐渐熄灭,但实验发现闪亮现象并不明显。为了在上述实验过程中观察到更明显的闪亮现象,下列措施中一定可行的是(　　) A.更换线圈中的铁芯,使L减小 B.更换线圈中的铁芯,使L增大 C.更换线圈,保持L不变,使RL减小 D.更换线圈,保持L不变,使RL增大 7.如图所示,两个完全相同的灯泡A1、A2的电阻值与R相等,线圈的自感系数很大,且直流电阻值忽略不计。闭合开关瞬间A1、A2均发光,待电路稳定后再断开开关,则(　　) A.闭合开关瞬间,A1、A2的亮度相同 B.闭合开关后,A1、A2都逐渐变暗 C.断开开关瞬间,R中电流方向与断开前相同 D.断开开关后,A1由不亮突然闪亮后熄灭 8.如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,D是理想二极管,L是带铁芯的线圈,其自感系数很大,直流电阻忽略不计,下列说法正确的是(　　) A.S闭合瞬间,B立即亮 B.S闭合瞬间,A立即亮,B不亮 C.S断开瞬间,A闪亮一下,然后逐渐熄灭 D.S断开瞬间,B逐渐熄灭 二、多选题 9.如图所示,线圈P、Q同轴放置,P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路,Q与电流表G相连,要使Q产生图示方向的电流,可采用的方法有(　　) A.闭合开关S后,把R的滑片右移 B.闭合开关S后,把R的滑片左移 C.闭合开关S后,把Q靠近P D.无须闭合开关S,只要把Q靠近P即可 10.某延时装置的原理图如图所示。当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通,当S1断开时,由于电磁感应作用,衔铁D将延迟一段时间才被释放,则(　　) A.由于线圈A的电磁感应现象,才起到延时释放衔铁D的作用 B.由于线圈B的电磁感应现象,才起到延时释放衔铁D的作用 C.如果断开线圈B的开关S2,无延时作用 D.如果断开线圈B的开关S2,延时将变长 11.用电流传感器(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如图甲所示,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的线圈,其直流电阻也为R,电源内阻不计。某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图像如图乙所示。关于这些图像,下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.图a是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况 B.图b是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况 C.图c是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况 D.图d是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况 三、非选择题 12.如图所示,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R1=6.0 Ω,定值电阻R=2.0 Ω,A、B间的电压U=6.0 V。开关S原来闭合,电路处于稳定状态,在t1=1.0×10-3 s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变化的图线如图乙所示。 甲 乙 (1)求线圈L的电阻RL。 (2)在图甲中,断开开关后通过电灯的电流方向如何? 13.如图所示,电源的电动势为E=10 V,内阻不计,线圈L与电阻R的直流电阻均为5 Ω,两灯泡的电阻均为R0=10 Ω。 (1)求断开S的瞬间灯泡A两端的电压。 (2)画出断开S前后一段时间内通过灯泡A的电流随时间的变化规律。 标准答案 一、单选题 1.答案:B 2.答案:B 解析:当开关S闭合时,灯A2立即发光。通过线圈L的电流增大,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反,阻碍电流的增大,此支路的电流只能逐渐增大,A1逐渐亮起来,所以A2比A1先亮。由于线圈直流电阻忽略不计,当电流逐渐稳定时,线圈不产生感应电动势,两灯电流相等,亮度相同,选项A错误,B正确。稳定后当开关S断开后,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,与灯泡A1、A2串联,两灯电流相同,都过一会儿熄灭,灯A2不会闪亮,流过A2的电流方向向右,选项C、D错误。 3.答案:C 解析:能否有感应电动势,关键在于穿过回路的磁通量是否变化。由于导线是双线绕法,使穿过回路的磁通量等于零,无论通过的电流变化与否,磁通量均为零而不变,所以不存在感应电动势和感应电流。选项C正确。 4.答案:C 解析:合上开关S,电路稳定后,A被短路,A不亮,B发光,选项B错误。由于电源有内阻,电容器两端电压U<E,则电容器的电荷量Q<CE,选项A错误。断开S瞬间,通过A的电流方向向右,选项C正确。断开S瞬间,电容器放电,B慢慢熄灭,选项D错误。 5.答案:D 解析:电路稳定后,断开开关S,A1、A2与L、R构成回路,L相当于电源,因原来两支路电流相等,所以不会出现A2闪亮一下再熄灭的现象,A1、A2都会逐渐变暗,且同时熄灭,选项D正确。 6.答案:C 解析:闭合开关,在电路稳定的情况下,若RL<R,则线圈中的电流IL>IR,断开开关的瞬间,由于线圈的自感作用,IL不能立刻减小为零,而是流过灯泡且逐渐减小,由于IL>IR,在瞬时大电流流过灯泡时,灯泡出现闪亮现象,因此,选项C一定可行。 7.答案:D 解析:闭合开关时,由于线圈的自感作用,L中的电流由零逐渐增大,与L并联的A1中的电流逐渐减小,所以A1逐渐变暗,电路稳定后A1被短路;而与L串联的A2中的电流逐渐增大,A2逐渐变亮,选项A、B错误。断开开关,A2立刻熄灭,流过R的电流立即变为零,而由于线圈的自感作用,线圈电流不能突变,因此与线圈构成回路的A1由不亮突然闪亮后熄灭,选项C错误,D正确。 8.答案:C 解析:开关S闭合时,A所在支路由于二极管的单向导电性而处于断路状态,所以A不会亮,由于线圈的自感作用,B逐渐亮起来,选项A、B错误。开关S断开瞬间,由于线圈的自感作用,线圈、二极管、A构成了一个闭合回路,自感电流的方向符合二极管的导通方向,所以A开始发光,随着自感电流减小,A逐渐熄灭,即A闪亮一下,然后逐渐熄灭,B则立即熄灭,选项C正确,D错误。 二、多选题 9.答案:BC 解析:闭合开关S后,若把R的滑片右移,Q中的磁场方向从左向右,且在减小,根据楞次定律,Q中的电流方向与题图电流方向相反,选项A错误。同理可知,选项B正确。闭合开关S后,将Q靠近P,Q中的磁场方向从左向右,且在增强,根据楞次定律,Q中的电流方向与题图电流方向相同,选项C正确。若开关S不闭合,则Q中无磁场,故Q中不会有电流产生,选项D错误。 10.答案:BC 解析:线圈A中的磁场随S1的闭合而产生,随S1的断开而消失。当S1闭合时,线圈A中的磁场穿过线圈B,当S2闭合,S1断开时,线圈A在线圈B中的磁场变弱,线圈B中产生感应电流,使电磁铁F仍有磁性,继续吸引衔铁D而起到延时的作用,选项B正确,A错误。若S2断开,线圈B中不能产生感应电流,起不到延时作用,选项C正确,D错误。 11.答案:BC 解析:开关S由断开变为闭合瞬间,流过自感线圈的电流为零,设电源电动势为E,流过传感器1、2的电流均为;闭合电路稳定后,流过传感器1的电流为,流过传感器2的电流为,选项A错误,B正确。开关断开后,流过传感器1的电流立即变为零,流过传感器2的电流变为反向,大小从逐渐变为零,选项C正确,D错误。 三、非选择题 12解:(1)由题图乙可知,开关S闭合电路稳定时流过线圈L的电流I0=1.5 A 由欧姆定律得I0= 解得RL=-R=2.0 Ω。 (2)断开开关后,线圈L、电阻R和电灯构成一闭合回路,由自感规律可知,电灯中的电流方向向左。 13.解:(1)电路工作稳定时,由于a、b两点的电势相等,因此导线ab上无电流流过 通过线圈L的电流IL= A=1 A 通过A的电流为I= A=0.5 A 断开S的瞬间,由于线圈L维持通过的电流IL不变,线圈L与A组成闭合回路,故通过A的瞬时电流为1 A,所以此时A两端的电压为U=ILR0=10 V。 (2)断开S前,流过A的电流为0.5 A不变;而断开S的瞬间,通过A的电流突变为1 A,且方向也发生变化,然后渐渐减小到零,图像如图所示(t0为断开S的时刻)。 学科网（北京）股份有限公司 $