2020-2021人教物理3-2课时4.6互感和自感含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年人教物理选修3-2课时分层作业：4.6互感和自感含解析课时分层作业（五）互感和自感（时间：40分钟分值：100分)一、选择题（本题共6小题，每小题6分)1．如图所示，电路中电源内阻不能忽略，电阻R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时,下列说法正确的是（）A．A比B先亮，然后A熄灭B．B比A先亮，然后A逐渐变亮C．A、B一起亮，然后A熄灭D．A、B一起亮，然后B熄灭B[闭合开关的一瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，B灯先亮,A灯后亮，然后A中电流逐渐增大，A灯逐渐变亮．B正确．］2．如图甲、乙所示，电感线圈L的电阻很小，接通S，使电路达到稳定,灯泡A发光，下列说法正确的是()A．在电路甲中，断开S,A将立即熄灭B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D．在电路乙中，断开S,A将先变得更亮，然后渐渐变暗D［题图甲中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬间不变，然后渐渐变小，A、B错误；题图乙中,灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小（因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小,此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电．因此反向流过A的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C错误，D正确．］3．如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压,在实验完毕后，将电路拆开时应(）A．先断开开关S1 B．先断开开关S2C．先拆去电流表 D．先拆去电阻RB[该电路实际上就是伏安法测电感线圈的直流电阻的电路，在实验完毕后，由于线圈的自感作用，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表．当S1、S2闭合，电路稳定时,线圈中的电流方向是a→b，电压表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S1或先拆电流表或先拆去电阻R瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时电压表两端被加了一个反向电压，指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏电压表．先断开S2，由于电压表内阻很大,电路中总电阻变化很小，电流几乎不变,不会损坏其他器件，故应先断开S2.]4．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,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．螺线管长度不变A[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，使总电流减小，灯泡变暗,每匝线圈间同向电流吸引力减小,螺线管变长．］5．在如图所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两个相同的电流表．当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方,那么当断开开关S时，将出现的现象是()A．G1和G2的指针都立即回到零点B．G1的指针立即回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点C．G1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点D．G2的指针缓慢地回到零点，而G1的指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点D［根据题意,电流方向自右向左时，电流表指针向右偏．那么,电流方向自左向右时,电流表指针应向左偏．当开关S断开的瞬间，G1中原电流立即消失，而对于G2所在支路，由于线圈L的自感作用，电流不会立即消失，自感电流沿L、G2、G1的方向在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减小为零，此时G1中的电流和原电流方向相反,变为自左向右，且与G2中的电流同时缓慢减小为零，故选项D正确．］6．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．虽经多次重复，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．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大C［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＝Leq\f(ΔI,Δt），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；如果线圈电阻偏大，则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现象，选项D错误．］二、非选择题（14分)7．如图所示,电源的电动势E＝15V，内阻忽略不计，R1＝5Ω,R2＝15Ω,电感线圈的电阻不计，求当开关S接通的瞬间、S接通达到稳定时及S断开的瞬间流过R1的电流．［解析］开关接通瞬间，L所在的支路处于断路状态，流过R1的电流为0.稳定时，L相当于无阻导线I1＝eq\f（E,R1)＝3AS断开瞬间，R1中的电流仍为I1＝3A.[答案］见解析一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1．(多选)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eq\f（E，R）BD[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＝eq\f（E,R)，选项B、D正确，A、C错误．]2．（多选)某线圈通有如图所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有（）A．第1s末 B．第2s末C．第3s末 D．第4s末BD[在自感现象中，当原电流减小时自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时自感电动势与原电流方向相反．在题图象中0～1s时间内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2s时间内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反,即还是正方向；同理分析2～3s、3~4s时间内自感电动势的方向，可得B、D正确．］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互相抵消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．以上说法均不对C［由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消．不论导线中的电流如何变化,线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响．］4．(多选)如图是用电流传感器（相当于电流表，其内阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.下图是某同学画出的在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象．关于这些图象，下列说法正确的是（）A．图甲是开关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．图乙是开关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．图丙是开关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．图丁是开关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BC［开关S由断开变为闭合,电源与传感器2组成的回路立即有电流，而线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的增加,通过线圈的电流要慢慢增加，所以干路电流（通过传感器1的电流）也要慢慢增加，故A错误,B正确；开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即消失，而电感这一支路，由于电感阻碍电流的减小，该电流又通过传感器2,只是电流的方向与以前相反，且通过传感器2的电流逐渐减小,故C正确，D错误．］5．如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3,电感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,下列判断正确的是()A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗B［开关S从闭合状态突然断开时，L中产生方向向右的自感电动势，L1逐渐变暗,L2立即熄灭（理想二极管单向导电），L3先变亮后逐渐变暗(L3中原电流小于L1中电流)，选项B正确．]6．（多选)在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个理想电感线圈，当开关闭合与断开时，A、B的亮度情况是（）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AC［S闭合时,灯泡A与线圈并联,然后再与灯泡B串联，由于L是一个理想电感线圈，所以在闭合瞬间线圈所在支路类似断路，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，当电路稳定后，线圈中的自感现象消失,电阻为零，灯泡A被短路，故A灯逐渐熄灭，B灯变得更亮,A、C正确．］二、非选择题(14分)7．如图甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙所示)．已知电源电动势E＝6V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6Ω，电阻R的阻值为2Ω。求：甲乙（1）线圈的直流电阻RL；（2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是多少？［解析]（1）由题图象可知S闭合稳定时IL＝1.5ARL＝eq\f(E,IL）－R＝eq\f(6，1.5)Ω－2Ω＝2Ω.（2）S闭合