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

第4节 互感和自感 达标训练 一、选择题: 1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是(　　) A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q C．始终由Q→P D．始终由P→Q 2.如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 3.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时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　　) 4．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡A1和A2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A1和A2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开开关S。若t′时刻再闭合开关S，则在t′前后的一小段时间内，选项图中正确反映流过A1的电流i1、流过A2的电流i2随时间t变化的图像是(　　) 5.某兴趣小组探究断电自感现象的电路如图所示。闭合开关S，待电路稳定后，通过电阻R的电流为I1，通过电感L的电流为I2。t1时刻断开开关S，下列图像中能正确描述通过电阻R的电流IR和通过电感L的电流IL的是(　　) 6.如图所示，电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，则下列说法正确的是(　　) A．当开关S闭合时，B比A先亮，然后A熄灭 B．当开关S闭合时，B比A先亮，然后B熄灭 C．当电路稳定后开关S断开时，A立刻熄灭，B逐渐熄灭 D．当电路稳定后开关S断开时，B立刻熄灭，A闪一下后再逐渐熄灭 7．图1和图2是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，图1中断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；图2中闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，灯A2、A3完全相同，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(　　) A．图1中，A1与L1的电阻值相同 B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图2中，滑动变阻器R与L2的电阻值相同 D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与滑动变阻器R中电流相等 8.在如图所示的电路中，A、B是两个相同的小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，其电阻可忽略不计。调节R，电路稳定时两小灯泡都正常发光，则(　　) A．合上开关时，A、B两灯同时正常发光；断开开关时，A、B两灯同时熄灭 B．合上开关时，B灯比A灯先达到正常发光状态 C．断开开关时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原电流方向相同 D．断开开关时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭 9．(多选)无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若甲线圈中输入电流，乙线圈中就会产生感应电动势 B．只有甲线圈中输入变化的电流，乙线圈中才会产生感应电动势 C．甲中电流越大，乙中感应电动势越大 D．甲中电流变化越快，乙中感应电动势越大 10.(多选)如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则(　　) A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭 B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮 C．S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭 11．(多选)在图(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值相等，接通S，使电路达到稳定状态，灯泡D发光，则(　　) A．在图(a)中，断开S，D将渐渐变暗 B．在图(a)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗 C．在图(b)中，断开S，D将渐渐变暗 D．在图(b)中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗 12.(多选)如图所示，两个标有“6 V 1.2 W”的相同灯泡L1、L2，分别与电感线圈L和电阻R相连后接在内阻r＝1 Ω的电源两端，闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光。已知电感线圈的自感系数很大，电阻R的阻值为5 Ω，则(　　) A．电感线圈的直流电阻为5 Ω B．电源的电动势为7.4 V C．断开开关S的瞬间，灯泡L2先熄灭 D．断开开关S的瞬间，线圈的自感电动势为14 V 二、计算题： 13.如图所示，电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值为RS＝10 Ω。 (1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压； (2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律。 参考答案： 1.解析：C　开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左，先减小后反向增加，由楞次定律可得R中电流由Q→P，故C正确。 2.解析:B t1时刻B环中感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，两环相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误,故B正确。。 3.解析：B　开关S闭合的瞬间，由于L的阻碍作用，由R与L组成的支路相当于断路，后来由于L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律可知，整个电路中的总电流增大，由U内＝Ir得内电压增大，由UAB＝E－Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时，由于电感L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L电流相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，选项B正确。 4.解析：B　由题中给出的电路可知，电路由L与A1和A2与R两个支路并联，在t′时刻，A1支路的电流因为有L的自感作用，所以i1由0逐渐增大，A2支路为纯电阻电路，在t′时刻，i2不为零，且i2最终为一个不为零的定值，故选项B正确。 5.解析：A　断开S后，电感线圈与R构成回路，R中的电流反向，大小与线圈L中的电流相等，并逐渐减小，故A正确，B错误；断开S后，R与线圈串联，流过线圈的电流减小，电感线圈产生与原电流方向相同的感应电动势，且电动势慢慢变小，则线圈中电流方向不变，大小逐渐变小，故C、D错误。 6.解析：D　当开关S闭合时，由于电阻R的阻值和线圈自感系数L的值都较大，通过L和R的电流很小，相当于断路，A、B两灯一起亮，稳定后A灯被线圈L短路后熄灭，选项A、B错误；当电路稳定后开关S断开时，B立刻熄灭，因为线圈L中会产生自感电动势，阻碍本身电流的减小，此电流会通过A灯形成回路，所以A闪一下后再逐渐熄灭，选项D正确，C错误。 7.解析：C　题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然变亮，可知IL>I1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误。由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律可知，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故滑动变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确。题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误。 8.解析：B　合上开关时，B灯立即正常发光，A灯所在的支路中，由于L产生的自感电动势阻碍电流的增大，A灯将延后一些时间才能达到正常发光状态，选项A错误，B正确；断开开关时，L中产生与原电流方向相同的自感电流，流过A灯的电流方向与原电流方向相同，流过B灯的电流方向与原电流方向相反，选项C错误；因为断开开关后，由L作为电源提供的电流是从原来稳定时通过L的电流值逐渐减小的，所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭，并不会比原来更亮，选项D错误。 9.解析：BD　根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，乙线圈才能产生感应电动势，A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，即甲线圈电流变化越快，甲线圈中电流产生的磁场变化越快，乙线圈中感应电动势越大，C错误，D正确。 10.解析：AD　S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变化，因此，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，对电流的阻碍作用很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过灯A，所以灯A、B会同时亮；又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，灯A逐渐变暗，线圈的电阻可忽略，对灯A起到“短路”作用，因此灯A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小，通过灯B的电流变大，灯B会更亮。稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯A组成回路，灯A要闪亮一下再熄灭，灯B立即熄灭。故A、D正确。 11.解析：AD　在图(a)中自感线圈L与灯泡D串联，D与L电流相等，断开S时产生自感电动势将使D与L中的电流值从稳定状态逐渐减小，D将渐渐变暗，而不是立即熄灭。在图(b)中，L与D并联，稳定时L中电流比D中电流大，断开S的瞬间，L中电流从稳定值逐渐减小，故S断开瞬间，通过灯泡D的电流变大，D将先变得更亮，然后渐渐变暗。故选项A、D正确。 12.解析：ABD　当闭合开关S电路稳定后，灯泡L1、L2两端的电压均为6 V，流过的电流均为0.2 A，电感线圈L的直流电阻也为5 Ω，故A正确；根据部分电路欧姆定律U＝IR可知，电阻R两端的电压为1 V，根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为7.4 V，故B正确；断开开关S的瞬间，由于电感线圈的自感电动势，两灯泡上的电流均从0.2 A逐渐减小，最后一起熄灭，故C错误；断开S的瞬间，电感线圈作为电源与L1、L2、R形成闭合电路，电流此时为0.2 A，由闭合电路欧姆定律可得E＝UL1＋UL2＋IR＋IRL＝14 V，故D正确。 13.解析　(1)电路稳定工作时，a、b两点的电势相等。导线ab上无电流通过，因此通过L的电流为IL＝＝ A＝1 A， 流过L1的电流为IS＝＝ A＝0.5 A， 断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的电流为1 A，所以此时L1两端的电压U＝ILRS＝10 V。 (2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A且不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，而方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以电流的I­t图像如图所示(t0为断开S的时刻，从t0开始，电流持续的时间一般是很短的)。 答案　(1)10 V　(2)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $