2.4 自感和互感 同步训练-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

2.4自感和互感同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础训练 一、单选题 1．自感系数的国际制单位是（　　） A．法拉 B．亨利 C．韦伯 D．特斯拉 2．下列物理量中是矢量的是（　　） A．电流 B．磁通量 C．自感系数 D．电场强度 3．无线充电技术能实现能量的无线传输，如图是无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　） A．充电的原理主要利用了自感 B．充电设备与手机不接触也能充电 C．充电设备与手机的充电电流一定相等 D．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电 4．通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的（  ） A．自感系数也将均匀增大 B．自感电动势也将均匀增大 C．磁通量保持不变 D．自感系数和自感电动势不变 5．如图所示，线圈L的电阻值与电阻R的阻值相等、两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是（     ） A．在闭合开关K瞬间，比先亮 B．在断开开关K瞬间，与立即同时熄灭 C．断开开关K的瞬间，比先熄灭 D．闭合开关K，稳定后与一样亮 6．无线充电是近几年快速发展起来的新技术，如图所示为给手机进行无线充电，其基本原理是（　　） A．电磁感应 B．静电感应 C．电流的磁效应 D．静电屏蔽 7．关于线圈自感系数的说法，错误的是(            ) A．自感电动势越大，自感系数也越大 B．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小 C．把线圈匝数增加一些，自感系数变大 D．电感是自感系数的简称 8．自感电动势的大小( ) A．跟通过线圈的电流大小成正比 B．跟线圈中的磁通量变化的大小成正比 C．跟线圈中的电流变化大小成正比 D．跟线圈中的电流变化快慢成正比 9．在无线电技术中，常有这样的要求，有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，则下图中两个线圈的相对安装位置，最符合要求的是（　　） A． B． C． D． 能力提升训练 二、多选题 10．如图所示，电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为，通过小灯泡E的电流为，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯E闪亮短暂过程中（　　） A．线圈L两端a端电势高于b端 B．线圈L中电流逐渐减为零 C．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反 D．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向不变 11．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 12．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ和固定不动的金属棒MN，线圈L1、L2绕在同一个铁芯上，PQ棒所在区域有垂直轨道平面向下的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，MN中有从M到N的电流，则PQ所做的运动可能是（　　） A．向右加速运动 B．向左加速运动 C．向右减速运动 D．向左减速运动 三、解答题 13．在图所示电路中，L为一自感线圈，如果开关S断开，电流从最大值减小到零的时间为0.05s，产生的感应电动势为180V，可使氖管发光；如果电流在0.03s内减小到零，则氖管两端可得到多大电压？ 14．有一次小刚在没有先关电视机（没有断开开关）的情况下就拔掉了电源插头，结果造成电视机出现故障而无法收看了。到维修部修理时，技术人员告诉小刚电视机故障是电源部分的元件损坏所致，并给小刚介绍了这台电视机电源部分电路情况：这台电视机的电源部分的电路原理如图所示，其中电感线圈L1、L2的自感系数很大，F为保险丝，R是压敏电阻（正常情况下阻值很大，当电压超过阈值时阻值迅速变小，用以保护与其并联的元件），C1、C2是滤波电容器，S为电视机开关。最后又叮嘱小刚，以后一定要先断开电视机的电源开关再拔下电源插头。 试分析说明，为什么在没有断开开关S的情况下，拔下电源插头会烧坏电源部分的元件？其中最可能被烧坏的元件是哪些？ 15．如图所示是一种触电保护器，变压器A处用双股相线（火线）和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能使保护器切断电源起保护作用的是哪一种？说明理由。 (1)增加开灯的盏数； (2)当有人双手分别接触相线（火线）和零线触电时； (3)当有人单手接触相线（火线），脚与地相接触而触电时。 挑战训练 16．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。 17．一个线圈，接通电路时，通过它的电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；这线圈的自感系数是多少？如果切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，则产生的自感电动势是多大？ 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自感和互感同步训练》参考答案 1．B 【详解】自感系数表示线圈产生自感能力的物理量，常用L来表示。简称自感或电感。自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。 故选B。 2．D 【详解】A．电流是标量，只有大小，没有方向（尽管电荷流动有方向，但电流本身定义为标量），故A错误； B．磁通量是标量，定义为磁感应强度（矢量）与面积的标量积（点积），结果无方向，故B错误； C．自感系数是标量，表示线圈的自感能力，仅由线圈自身性质决定，无方向，故C错误； D．电场强度是矢量，描述电场对电荷的作用力，既有大小又有方向，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以A错误； B．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以充电设备与手机不接触也能充电，则B正确； C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像变压器工作原理一样，原副线圈匝数不一样，所以C错误； D．充电设备中的线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电路，所以D错误； 故选B。 4．D 【详解】ABD．线圈的自感系数由线圈本身的特性决定，所以线圈的自感系数不变，线圈的自感电动势与线圈的自感系数以及电流的变化率成正比，与电流的变化量无关线圈电流均匀增大，即电流的变化率不变，所以线圈自感电动势不变，所以AB错误，D正确； C．线圈电流增大，磁通量也会增大，所以C错误。 故选D。 5．D 【详解】A．在闭合开关瞬间，含有电阻的支路电流瞬间达到最大，灯泡瞬间变亮，而含有线圈的支路由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，电流只能逐渐增大，故灯泡比先亮，故A错误； D．闭合开关稳定后，由于线圈的电阻值与电阻的阻值相等，且两个灯泡规格相同，则两条并联支路的总电阻相等，根据欧姆定律可知流过两支路的电流相等，即有 所以稳定后与一样亮，故D正确； B．在断开开关瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，此时线圈相当于电源，与电阻以及灯泡、构成闭合回路，所以与都不会立即熄灭，故B错误； C．由对B选项的分析可知，断开开关的瞬间，线圈与两个灯泡串联，流过与的电流始终相等，所以两灯泡同时逐渐熄灭，故C错误。 故选D。 6．A 【详解】给手机进行无线充电，其基本原理是利用电磁感应现象。 故选A。 7．A 【详解】自感系数与线圈的匝数、单位长度上线圈的匝数、横截面积及有无铁芯有关；电感是自感系数的简称；自感系数是由线圈自身性质决定的，与自感电动势无关，所以A错误，符合题意；BCD正确，不符合题意； 故选A。 8．D 【详解】自感电动势为：，可知通过导体的电流的变化率越大，产生的自感电动势越大，与电流大小及电流变化的大小无关，跟穿过线圈的磁通量变化大小无关，故ABC错误，D正确． 故选D。 9．D 【详解】一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响，要求当一个线圈中的电流变化时，该线圈产生变化的磁场，但穿过另一个线圈的磁通量不变，根据通电螺线管的磁感线分布特点可知，只有当两个导线垂直且对称放置时满足要求。 故选D。 10．BC 【详解】A．迅速断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，b端相当正极，a相当于负极，b端电势高于a端，故A错误； B．迅速断开开关S时，线圈中电流开始减小，磁通量开始减小产生自感电动势，阻碍电流的减小，则线圈中电流逐渐减小为零，故B正确； CD．迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然减小到零，线圈产生的感应电流流过灯泡E，灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反，故C正确，D错误。 故BC。 11．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。 12．BC 【详解】MN中有从M到N的电流，由楞次定律可知，线圈中产生感应电流的磁场应该是向上减小，或向下增加；再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动； 故选BC。 13．300V 【详解】由线圈自感电动势的大小公式 得 解方程组得 14．产生很大的自感电动势；C2 【详解】由于电视机开关处于闭合状态，拔掉电源插头瞬间，两个电感线圈L1、L2产生了很大的自感电动势，会使滤波电容器C1、C2的两端电压很高。由于C1两端并联了压敏电阻R，正常情况下R的阻值很大，当电压超过其阈值时阻值迅速变小，使C1两端的电压迅速降低，从而保护了C1，所以最有可能烧坏的元件可能是C2。 15．(1)不能。因A处线圈采用的是双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A处两线中电流始终大小相等方向相反，线圈中磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零，不发生改变。B中没有感应电流，故不能推动继电器J切断电源。 (2)不能，理由同(1)，因为双手分别接触相线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。 (3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A处相线与零线的电流不同，从而使B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动继电器J切断电源。 【详解】略。 16．（1）；（2）自感电动势的大小正比于电流的变化率；（3）与线圈的匝数、面积大小以及是否有铁芯有关 【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。 17．线圈的自感系数是0.2Vs/A，产生的自感电动势是103V 【详解】自感电动势公式，结合电流变化率为10A/s，产生的自感电动势为2.0V；则有 当切断电路时，电流变化率为5.0×103A/s，产生的自感电动势是 =0.2×5×103V=103V 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 $