2022-2023学年人教版选择性必修第二册 2.4 互感和自感 作业

1、互感和自感基础全面练(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1下列关于自感系数及自感电动势的说法正确的是()A通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大B电流变化越大，自感电动势越大C线圈中的电流变化越快，其自感系数越大D线圈内插入铁芯，其自感系数增大【解析】选D。由EL eq f(I,t) 可知，自感电动势的大小与电流的变化率成正比，与电流的大小及电流变化的大小无关，故A、B错误；线圈的自感系数仅由线圈自身的因素决定，如：线圈的横截面积、长度、单位长度上的线圈匝数、有无铁芯等，与其他因素无关，故C错误，D正确。2如图所示电路中，a、b两灯相同，闭合开关S电路达到稳定

2、后两灯一样亮，则()A当S断开的瞬间，a、b两灯中电流立即变为零B当S断开的瞬间，a、b两灯中都有向右的电流，两灯不立即熄灭C当S闭合的瞬间，a灯比b灯先亮D当S闭合的瞬间，b灯比a灯先亮【解析】选D。当S断开的瞬间，由于线圈自感电动势的延时作用，由“增反减同”可知，a中电流向右，b中电流向左，a、b两灯中电流均逐渐减小，均逐渐熄灭，A、B错误；当S闭合的瞬间，由于线圈自感电动势的阻碍作用，a灯逐渐变亮，b灯立即变亮，即b灯比a灯先亮，C错误，D正确。3如图所示的电路中，L1、L2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R相等。下列说法正确的是()A.闭合开关S时，L1先亮、

3、L2后亮，最后它们一样亮B闭合开关S后，L1、L2始终一样亮C断开开关S时，L1、L2都要过一会才熄灭D断开开关S时，L2立刻熄灭，L1过一会才熄灭【解析】选C。线圈L的自感系数较大，阻抗也很大，闭合开关S的瞬间， L2先亮，L1后亮，电流稳定后，它们一样亮，A、B错误；断开开关S时，线圈的磁场能转化为电能，线圈相等于电源，线圈、两个灯泡和电阻R形成一个闭合回路，两个灯泡会继续发亮，直到线圈的磁场能消耗完毕才熄灭，D错误，C正确。4如图所示，电源内阻不计，闭合开关S后调节滑动变阻器R和Rt，使同样规格的两个小灯泡A和B都正常发光，然后断开开关。当再次闭合开关S时，下列说法正确的是()A.灯泡A

4、和B同时正常发光B灯泡A立刻正常发光，灯泡B逐渐亮起来C灯泡B立刻正常发光，灯泡A逐渐亮起来D灯泡A和B都要隔一段时间才亮起来【解析】选C。再次闭合开关S时，通过L的电流增大，由于线圈自感，所以A灯逐渐亮起来，B灯不通过线圈，立即正常发光。故选C。5如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则()A.闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭【

5、解析】选D。由于灯泡LA与线圈L和R1串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB比LA先亮，A、B错误；由于LA所在的支路电阻阻值较小，故稳定时电流较大，即LA更亮一些，当S断开瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中原电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确。6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，两环间的作用力最大Bt2和t3时刻，两环相互吸引Ct2时刻，两环相互吸引，t3时

6、刻，两环相互排斥Dt3和t4时刻，两环相互吸引【解析】选B。t1时刻B环中感应电流为零，故两环间的作用力为零，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，故两环相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A环中电流为零，两环间无相互作用，D错误。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7(12分情境应用题)如图所示是一种常用的延时继电器示意图，图中的S2是一直闭合的。当开关S1闭合时，衔铁D将被吸下，C线路接通；当S1断开时，D将延迟一段时间才被释放，延时继电器就是这样得名的。试问：(1)这种继电器的延时功能是物理学中的什么

7、现象；(2)如果将S2处于断开状态，试分析说明该装置是否还具有延时功能。(图中F为电磁铁，A、B为导线线圈)【解析】(1)这种继电器的延时功能是物理学中的电磁感应现象；(2)不具有延时功能。因为在S1断开时，线圈A产生的磁场立即减为零，此时线圈B的磁通量虽发生了变化，但S2处于断开状态，线圈B中不会产生感应电流，所以线圈B不会产生磁场，装置不会产生延时效果。答案：(1)电磁感应现象(2)见解析8.(12分)如图所示，线圈L的自感系数很大，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？(2)在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭

8、，请分析上述两种现象发生的原因是什么。【解析】(1)S闭合时，流过灯泡A中的电流方向向左，S断开瞬间，流过灯泡A中的电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反。(2)在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是：灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比开关断开前流过灯泡的电流大。要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的直流电阻小于与之并联的灯泡电阻。而当线圈直流电阻大于或等于灯泡电阻时，灯泡只会缓慢变暗直至熄灭。答案：(1)见解析(2)见解析【加固训练】1如图所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电路，且L自感系数很大，C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是()A.S闭

9、合，P灯逐渐变亮，Q灯逐渐变暗BS闭合，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯亮度不变CS闭合，电路稳定后，S再断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭DS闭合，电路稳定后，S再断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭【解析】选D。S刚闭合后，由于L的自感系数很大、对电流的阻碍作用很大，使得电流绝大部分通过灯泡P，而电容器C的电容很大，要通过灯泡P充电，并且充电电流越来越小，故P亮一下又逐渐变暗，最后P被L短路，所以P最后会熄灭；通过Q的电流逐渐增大，故Q逐渐变亮，故A、B错误；S闭合足够长时间后再断开，电容器要对Q放电，故Q要逐渐熄灭，而线圈L对P放电，导致P灯突然亮一下，然后熄灭

10、，故C错误，D正确。2图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗但没有熄灭；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是()A.图甲中，L1的电阻值为零B图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图乙中，断开S2后，两灯都逐渐熄灭D图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【解析】选C。图甲中，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ILI1，因此A1电阻大于L1的阻值，但L1的电阻值不一定

11、为零，故A、B错误；图乙中，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，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，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，故变阻器R与L2的电阻值相同，故D错误；图乙中，断开S2后，由于断电自感，线圈相当于新电源，因稳定时电流相等，则两灯都逐渐熄灭，故C正确。综合突破练(15分钟40分)9(6分多选)(2022临沂高二检测)如图所示电路，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，L1和L2是两个完全相同的小灯泡，将开关闭合，待灯泡

12、亮度稳定后，再将开关S断开，则下列说法正确的是()A.S闭合瞬间，L2先亮，L1后亮，最后两灯一样亮BS闭合瞬间，两灯同时亮，之后L1熄灭，L2变亮CS断开时，L2灯立即熄灭，L1亮一下再慢慢熄灭DS断开时，两灯都立即熄灭【解析】选B、C。S闭合瞬间，线圈L对电流的增大有一定的阻碍作用，由于两个灯泡L1与L2串联，所以两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈L电流的增加，逐渐将L1灯短路，L1灯熄灭，而外电阻减小，流过L2灯的电流变大，L2灯变亮，故B正确，A错误；S断开时线圈L与灯泡L1构成自感回路，L2灯立即熄灭，线圈L中的电流开始减小，产生自感电动势，相当于电源，使L1亮一下再慢慢熄灭，故C

13、正确，D错误。10(6分多选)(2022邵阳高二检测)在如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，闭合S使电路达到稳定，灯泡Q1Q2发光。则断开S后()A.Q1将渐渐变暗BQ1将先变得更亮，然后渐渐变暗CQ2将渐渐变暗DQ2将先变得更亮，然后渐渐变暗【解析】选A、D。在电路甲中，正常工作时流过线圈L支路的电流较小，断开S后，线圈L会产生自感电动势，使灯泡Q1中的电流从原来的数值开始逐渐减小，故Q1将渐渐变暗，不会先变得更亮，故A正确，B错误；在电路乙中，正常工作时流过线圈L支路的电流较大，断开S后，线圈L会产生自感电动势，使灯泡Q2中的电流瞬间变得更大再逐渐减小，故Q2

14、将先变得更亮，然后渐渐变暗，故C错误，D正确。11(6分多选)(2022海口高二检测)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棒所在区域有垂直于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【解析】选B、C。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B、C。12(22分)(2022黄冈高二检测)如图所示，先闭合S，调节R2使A1、A2的亮度相同，再调节R1，使A1、A2