广西专版新教材高中物理第2章电磁感应4互感和自感课后习题新人教版选择性必修第二册

1、PAGE 8PAGE 4互感和自感课后训练提升基础巩固一、选择题(第14题为单选题,第56题为多选题)1.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

2、电动势和感应电流。选项C正确。2.1831年,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路,B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路,如图所示。通过多次实验,法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验,下列说法正确的是()A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有ab的感应电流B.闭合开关S的瞬间,电流表G中有ba的感应电流C.闭合开关S后,在增大滑动变阻器R的过程中,电流表G中有ab的感应电流D.闭合开关S后,在增大滑动变阻器R的过程中,电流表G中有ba的感应电流答案:D解析:闭合开关S的瞬间,通过B线圈的磁通量不发生变化,B线圈中不产生感应电流,选项A、B错误。在增大滑

3、动变阻器R的过程中,A线圈中通过的是逐渐减弱的电流,即线圈B处于逐渐减弱的磁场中,由安培定则和楞次定律可判断,电流表中的感应电流方向为ba,选项C错误,D正确。3.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CEB.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UE,则电容器的电荷量QCE,选项A错误。断开S瞬间,通过A的电流方向向

4、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。4.在如图所示的电路中,L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡,E是内阻不计的电源。在t=0时刻,闭合开关S,电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向,分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流,则下列图像中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()答案:C解析:当开关闭合时,因为线圈与D1串联,所以流过D1的电流I1会慢慢增大,流过D2的电流I2为稳定值,且电路稳定时I2I1,当开关断开时,因为线圈阻碍电流I1的减小,所以通过D1的电流不会立即消失,会逐

5、渐减小,选项A、B错误。由于L、D1、D2和D3构成回路,通过D1的电流也流过D2,所以I2变成反向立即增大,之后逐渐减小,选项C正确,D错误。5.在如图所示电路中,A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个理想线圈,下列说法正确的是()A.S闭合时,A立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B立即亮,然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后,B发光,而A不发光D.S闭合足够长时间后,B不发光,而A逐渐熄灭答案:AC解析:S闭合时,灯泡A与线圈并联,然后再与灯泡B串联,由于L是一个理想线圈,所以在闭合瞬间L中会产生一个很大的阻抗,导致线圈可以看成断开,电流从电阻流向A,再流向B,最后回到电源负极,故A、B立即亮

6、,当电路稳定后,线圈中的阻抗消失,电阻恢复到零,灯泡A被短路,故A熄灭,B变得更亮,选项A、C正确。6.如图所示,电池的电动势为E,内阻不计,线圈自感系数较大,直流电阻不计。当开关S闭合后,下列说法正确的是()A.a、b间电压逐渐增加,最后等于EB.b、c间电压逐渐增加,最后等于EC.a、c间电压逐渐增加,最后等于ED.电路中电流逐渐增加,最后等于E答案:BD解析:由于线圈自感系数较大,当开关闭合瞬间,a、b间近似断路,所以a、b间电压很大,随着电流的增加,a、b间电压减小,b、c间电压增大,最后稳定后a、b间电压为零,b、c间电压等于E,电流大小为I=ER,选项B、D正确,A、C二、非选择题

7、7.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 ,定值电阻R=2.0 ,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=1.010-3 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?答案:(1)2.0 (2)电灯中的电流方向向左解析:(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=1.5A由欧姆定律得I0=U解得RL=UI0-R=2.(2)断开开关后,线圈L、电阻R和电灯

8、构成一闭合回路,由自感规律可知,电灯中的电流方向向左。能力提升一、选择题(第14题为单选题,第56题为多选题)1.如图所示的电路,线圈L的电阻不计,则()A.S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电B.S保持闭合,A板带正电,B板带负电C.S断开瞬间,A板带正电,B板带负电D.由于线圈电阻不计,电容器被短路,上述三种情况下两板都不带电答案:A解析:S闭合瞬间,由于通过电感线圈的电流为零,电容器被充电,A板带正电,B板带负电,选项A正确。S保持闭合,电容器被短路,不带电,选项B错误。S断开瞬间,线圈产生自感电动势,给电容器充电,根据电流方向判断,A板带负电,B板带正电,选项C错误。由上可知选项D也错误

9、。2.如图所示,绕在铁芯上的线圈M与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路,在铁芯的右端,线圈P与电流表连成闭合电路。下列说法正确的是()A.开关S闭合,电路稳定后,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥B.开关S闭合,电路稳定后,使变阻器滑片向左匀速移动,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥C.开关S闭合,电路稳定后,使变阻器滑片向右匀速移动,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互排斥D.开关S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,线圈M、P相互吸引答案:B解析:开关S闭合,电路稳定后,线圈M中的电流不变,由安培定则可知,产生的磁场方向沿铁芯轴线向右,线圈P中的磁通量不变,故不会产生感应电流,M、P

10、没有排斥作用,也没有吸引作用,选项A错误。当开关S闭合,电路稳定后,滑片向左匀速移动,线圈M中的电流增大,因而穿过线圈P的磁通量增加,线圈P中产生感应电流,并且由楞次定律知,感应电流的磁场方向与线圈M的磁场方向相反,故M、P两线圈相互排斥,选项B正确。同理可知选项C错误。开关S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥,选项D错误。3.某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不

11、出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈的直流电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案:C解析:在断电自感现象中,断电时线圈与小灯泡构成回路,线圈中储存的磁场能转化为电能,线圈相当于电源,自感电动势E自=LIt,与原电源无关,选项A错误。如果小灯泡电阻偏大,则通过线圈的电流较大,断电时可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮现象,选项B错误。如果线圈的直流电阻偏大,则电路稳定时通过线圈的电流较小,断电时只能看到不显著的延时熄灭现象,且小灯泡不会出现闪亮现象,选项C正确。如果线圈的自感系数较大,则自感电动势较大,可能看到显著的延时熄灭现象和小灯泡闪亮

12、现象,4.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,线圈L的直流电阻不计,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。下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像正确的是()答案:B解析: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

13、电感L的自感作用,流过灯泡D的电流立即与流过L的电流相等,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。5.如图所示,闭合电路中的螺线管可自由伸缩,螺线管有一定的长度,这时灯泡具有一定的亮度,若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内,则将看到()A.灯泡变暗B.灯泡变亮C.螺线管缩短D.螺线管伸长答案:AD解析:当软铁棒插入螺线管中时,穿过螺线管的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,使电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流作用力减小,故螺线管伸长。6.如图所示,三个灯泡A、B、C的电阻关系为R1R2R3,线圈L的直流电阻可忽略,D为理想二极管。开关S从闭合状态突然断开时,下

14、列判断正确的是()A.A逐渐变亮B.B立即熄灭C.A先变亮,然后逐渐变暗D.C先变亮,然后逐渐变暗答案:BD解析:开关闭合时,因为R1R2R3,所以通过A的电流大于通过C的电流,断开开关,原来通过B和C的电流立即消失,通过A的电流由于线圈对电流的变化有阻碍作用,且L、A与B、C构成回路,又由于二极管具有单向导电性,所以无电流通过B,则B立即熄灭,由于开始通过A的电流大于通过C的电流,所以C先变亮然后逐渐变暗,A逐渐变暗。故选项B、D正确,A、C错误。二、非选择题7.下图是一种触电保护器的原理图,变压器上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

15、,经放大后便能立即推动继电器J切断电源,下列情况下能起保护作用的是哪一种?说明理由。(1)增加开灯的盏数,能否切断电源?(2)双手分别接触相线和零线,能否切断电源?(3)单手接触相线,脚与地相接触而触电,能否切断电源?答案:(1)不能。因A处线圈是采用的双绕法,增加开灯的盏数只会使电路中电流增大,但A处线圈两线中电流始终大小相等、方向相反,磁通量相互抵消,B处线圈中磁通量不发生改变,故不能推动J切断电源。(2)不能。理由同(1)。(3)能。因为有电流通过人体而流入地下,使A处线圈中两股电流大小不相等,B处线圈磁通量发生改变,产生感应电流,从而推动J切断电源。8.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 ,两灯泡的电阻均为R0=10 。(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