人教版-选择性必修 第二册-第二章 电磁感应-4. 互感和自感【全国一等奖】

《电磁感应互感和自感》同步练习选择题1.(多选)下列关于互感现象的说法正确的是()A.一个线圈中的电流变化时,与之靠近的另一线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象B.互感现象的实质是电磁感应,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,人们制造了收音机的“磁性天线”D.在电力工程以及电子电路中,互感现象不会影响电路的正常工作2.(多选)关于互感现象,下列说法正确的是()A.两个线圈之间必须有导线相连,才能产生互感现象B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C.互感现象都是有益的D.变压器是利用互感现象制成的3.在无线电仪器中,常需要在距离较近处安装两个线圈,并要求当一个线圈中电流有变化时,对另一个线圈中电流的影响尽量小。如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是()4.(多选)关于自感现象,下列说法中正确的是()A.自感现象是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象B.自感电动势总是阻碍原电流的变化C.自感电动势的方向总是与原电流的方向相反D.自感电动势的方向总是与原电流的方向相同5.关于线圈的自感系数,下面说法正确的是()A.线圈的自感系数越大,自感电动势就一定越大B.线圈中的电流变化越快,自感系数越大C.线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定D.线圈中的电流等于零时,自感系数也等于零6.(多选)如图所示,带铁芯的电感线圈的阻值与电阻R的阻值相同,A1和A2是两个完全相同的电流表,则下列说法中正确的是()A.闭合S瞬间,电流表A1示数小于A2示数B.闭合S瞬间,电流表A1示数等于A2示数C.断开S瞬间,电流表A1示数大于A2示数D.断开S瞬间,电流表A1示数等于A2示数7.在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为电感线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是()A.合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭B.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a先熄灭,b后熄灭C.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a、b同时熄灭D.合上开关,a、b同时亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭8.如图所示,线圈L的直流电阻不计,R1、R2为定值电阻,C为电容器。下列说法中正确的是()A.合上开关的瞬间,R1中无电流B.合上开关稳定后,R2中无电流C.合上开关稳定后,断开S的瞬间,通过R1的电流方向向右D.合上开关稳定后,断开S的瞬间,通过R2的电流方向向右9.如图所示是演示自感现象的电路,A1与A2是完全相同的灯泡,电阻均为R;在开关S2断开、S1闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样。现闭合开关S2,待电路稳定后,突然断开开关S1的瞬间,下列说法正确的是()立即熄灭先是变得更亮,再逐渐变暗直至熄灭C.有短暂电流流过A2,方向向右D.有短暂电流流过A1,方向向左10.如图所示为演示自感现象的电路图,其中R0为定值电阻,电源电动势为E、内阻为r,小灯泡的灯丝电阻为R(可视为不变),电感线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接通并达到稳定状态后,断开开关S,可以看到灯泡先是“闪亮”(比开关断开前更亮)一下,然后才逐渐熄灭,但实验时发现“闪亮”现象并不明显。为了在上述实验过程中观察到更明显的“闪亮”现象,下列措施中一定可行的是()A.更换电感线圈中的铁芯,使L减小B.更换电感线圈中的铁芯,使L增大C.更换电感线圈,保持L不变,使RL减小D.更换电感线圈,保持L不变,使RL增大11.如图,A、B是两个完全相同的白炽灯,L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈。下面说法正确的是()A.闭合开关S,A、B灯同时亮B.闭合开关S,A灯比B灯先亮、B灯最后一样亮D.断开开关S,A灯慢慢熄灭,B灯闪亮一下再慢慢熄灭12.如图所示的电路,开关闭合,电路处于稳定状态。在某一时刻,突然断开开关S,则通过电阻R1的电流I随时间变化的图线可能是选项图中的()13.如图所示电路中,电源电动势为E(内阻不计),线圈L的自感系数较大,电阻不计,电容器C的电容足够大。以下判断正确的是()A.闭合S,电路稳定后,电容器两端电压为EB.闭合S,电路稳定后,电容器的a极板带正电C.断开S的瞬间,灯泡A不会闪亮D.断开S的瞬间,灯泡B立即熄灭14.如图所示,三个灯泡L1、L2、L3的阻值关系为R1<R2<R3,电感线圈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,下列判断正确的是()逐渐变暗,L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗立即熄灭,L2、L3均逐渐变暗、L2、L3均先变亮,然后逐渐变暗参考答案选择题两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象称为互感现象,A正确;之所以会在另一个线圈中产生感应电动势,是因为变化的电流产生变化的磁场,引起另一个线圈中的磁通量发生变化,发生电磁感应现象,选项B正确;收音机的“磁性天线”以及变压器均是利用互感原理工作的,也就是利用互感现象将能量由一个线圈传递到另一个线圈,选项C正确;互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间,会影响电路的正常工作,选项D错误。两个线圈之间没有导线相连,也能产生互感现象,选项A错误;互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈,选项B正确;互感现象不都是有益的,有时会影响电路的正常工作,选项C错误;变压器是利用互感现象制成的,选项D正确。两个相距较近的线圈,当其中的一个线圈中电流发生变化时,就在周围空间产生变化的磁场,这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,即发生互感现象。要使这种影响尽量小,应采用选项D所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似,采用选项D所示的安装位置时,变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小。自感现象就是线圈自身的电流发生变化而引起的电磁感应现象,产生的自感电动势总是阻碍原电流的变化;根据楞次定律,当原电流增大时,感应电动势与原电流方向相反;当原电流减小时,感应电动势与原电流方向相同。选项A、B正确,C、D错误。线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的,与有无电流、电流变化情况都没有关系,故选项B、D错误,C正确;自感电动势的大小除了与线圈自感系数有关外,还与电流的变化率有关,故选项A错误。闭合S瞬间,由于通过电感线圈的电流迅速变大,导致其产生感应电动势,从而阻碍电流的变大,所以电流表A1示数小于A2示数,选项A正确,B错误。断开S瞬间,通过电感线圈的电流迅速变小,导致其产生感应电动势,阻碍电流的变小,此时电感线圈和电阻组成闭合回路,即相当于电压会变小的电源与电阻串联,由于两电流表串联,所以电流表A1示数等于A2示数,选项C错误,D正确。由题图可以看出,a、b两灯泡在两个不同的支路中。对于纯电阻电路,不发生电磁感应,通电后用电器立即开始工作,断电后停止工作;但对于含电感线圈的电路,在通电瞬间,线圈产生自感电动势,对电流的增大有阻碍作用,在断电瞬间,线圈产生自感电动势,阻碍电流的减小。由以上分析可知,合上开关,b先亮,a后亮;断开开关时,线圈中产生自感电动势,由a、b及电感线圈组成一个回路,两灯同时逐渐熄灭。故C正确。方法技巧当开关接通和断开的瞬间,流过电感线圈的电流发生变化,产生自感电动势,阻碍原电流的变化,据此分析两灯亮暗的先后顺序。合上开关的瞬间,R1中有电流,选项A错误;合上开关稳定后,R1被L短路无电流,R2中有电流,选项B错误;合上开关稳定后,断开S的瞬间,L产生自感电动势,阻碍电流的减小,L与R1构成回路,故R1中电流方向向左,选项C错误;合上开关稳定后,断开S的瞬间,由于电容器要放电,R2中电流方向向右,选项D正确。开始S2断开、S1闭合,电路稳定时两灯的亮度相同,且已知A1、A2两完全相同的灯泡的电阻均为R,故线圈的直流电阻为R。S1、S2都闭合且电路稳定时,流过L、A1、A2、R的电流都相同。此时断开S1,线圈L和灯泡A1、开关S2组成回路,由于线圈L的自感作用,产生自感电动势,回路中的电流从原来电流大小逐渐减小,灯泡A1从原来亮度逐渐变暗,流过A1的电流从右向左,而灯泡A2立即熄灭。综上可知,选项A、B、C错误,选项D正确。解题模板自感现象问题的分析思路明确通过电感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)⇓根据“增反减同”,判断自感电动势的方向⇓分析阻碍的结果:电流增大时,由于自感电动势的作用,线圈中电流逐渐增大,与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大;电流减小时,由于自感电动势的作用,线圈中的电流逐渐减小,与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小闭合开关S在电路稳定的情况下,若RL<R,则线圈中的电流IL>IR;断开开关S的一瞬间,灯泡中的电流IR立刻消失,但由于线圈的自感作用,IL不能立刻减小,线圈和灯泡组成回路,IL流过灯泡;由于IL>IR,在IL流过灯泡的一瞬间,灯泡出现“闪亮”现象。要想使“闪亮”现象更加明显,则在S闭合电路稳定时,IL比IR大更多才行,减小RL,可使IL比IR大更多,选项C正确。开关闭合的瞬间,电源两端的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光;由于线圈的自感作用,A灯逐渐发光,由于线圈的电阻可以忽略,则电路稳定时两灯一样亮,选项A、B错误,C正确。断开开关的瞬间,原来流过B灯的电流立即消失,流过线圈的电流将要减小,线圈产生自感电动势,相当于电源,线圈与两灯A、B构成一个闭合回路,则两灯同时逐渐熄灭;由于原来通过A、B两灯的电流相等,则B灯不会闪亮,选项D错误。当断开开关的瞬间,原来通过R1的电流立即消失,自感线圈中产生自感电动势阻碍自身电流的变化,相当于电源,与R2、电流表A、R1构成闭合回路,自感线圈中的电流流过电阻R1,其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反,逐渐减小,最后为0,选项D正确,A、B、C错误。方法技巧处理自感问题的三点注意和三个技巧闭合S,电路稳定后,L相当于一根导线,A被短路,C两端的电压等于B两端的电压,等于电源的电动势大小,选项A正确;由题图知,闭合S,电路稳定后,电容器的b极板带正电,选项B错误;断开S的瞬间,线圈与A构成回路,线圈L相当于电源,电流自左向右流过灯泡A,A会闪亮,选项