新教材高中物理第二章电磁感应4互感和自感检测（含解析）新人教版选择性必修

互感和自感(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.如图,A、B是两个完全相同的白炽灯,L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下面说法正确的是 ()A.闭合开关S时,A、B灯同时亮,且达到正常亮度B.闭合开关S时,A灯比B灯先亮,最后一样亮C.闭合开关S时,B灯比A灯先亮,最后一样亮D.断开开关S时,B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭【解析】选C。开关S闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光。因为线圈的自感阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮,最后和B灯一样亮,故A、B错误,C正确;断开开关S的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当于电源,两灯逐渐同时熄灭,故D错误。故选C。2.如图所示的电路,电感线圈的电阻不计,电阻R1>R2,开关S闭合,电路达到稳定时通过电阻R1、R2的电流分别为I1和I2,则断开开关S的瞬间()1的电流是自a向b1的电流大于I11的电流小于通过电阻R2的电流1的电流大于通过电阻R2的电流【解析】选B。开关S闭合稳定后L的自感作用消失,由于电感线圈的电阻可不计,电阻R1>R2,所以通过R1的电流I1小于通过R2的电流I2;在断开开关S的瞬间,线圈L与电阻R1和R2构成闭合的自感回路,电流由原来L上的电流I2开始逐渐减小,通过电阻R1的电流是自b向a,故A错误;由于开始时通过R1的电流I1小于通过R2的电流I2,则断开开关S的瞬间,线圈L与电阻R1和R2构成闭合的自感回路,则通过电阻R1的电流等于通过电阻R2的电流,且通过电阻R1的电流大于I1。故B正确,C、D错误。故选B。3.在如图所示的电路中,两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度盘中央,当电流从“+”接线柱流入时,指针向右摆;电流从“-”接线柱流入时,指针向左摆。在电路接通达到稳定状态后再断开的瞬间,下面哪个说法符合实际 ()1指针向左摆,G2指针向右摆1指针向右摆,G2指针向左摆1、G2的指针都向左摆1、G2的指针都向右摆【解析】选B。电路稳定后断开,通过电阻这一支路的电流立即消失,由于电感线圈对电流的变化有阻碍作用,会阻碍其减小,并且通过电感线圈的电流通过电阻。所以含有电感线圈的支路的电流从“+”接线柱流入,G1指针向右摆。含有电阻的支路电流从“-”接线柱流入,G2指针向左摆。故B正确,A、C、D错误。故选B。4.如图所示,L是一带铁芯的理想电感线圈,其直流电阻为0,电路中A、B是两个完全相同的灯泡,A灯泡与理想二极管D串联,则 ()A.开关S断开瞬间,B灯泡逐渐熄灭,A灯泡立即熄灭B.开关S断开瞬间,A灯泡逐渐熄灭,B灯泡立即熄灭C.开关S闭合瞬间,A、B灯泡同时亮D.开关S闭合瞬间,A灯泡先亮【解析】选C。L是一带铁芯的理想电感线圈,其直流电阻为0,电路稳定后A就熄灭了;开关S断开瞬间B立刻熄灭,由于二极管只正向导通,故自感线圈与A无法形成回路,A不会再亮,故A、B错误。闭合瞬间线圈相当于断路,二极管为正向电流,故电流流经A灯泡,B也同时亮,故C正确,D错误。故选C。A、LB完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则()A.S闭合的瞬间,LA、LB同时发光,接着LA变暗,LB更亮,最后LA熄灭B.S闭合瞬间,LA不亮,LB立即亮C.S闭合瞬间,LA、LB都不立即亮D.稳定后再断开S的瞬间,LB熄灭,LA比LB(原先亮度)更亮【解析】选A。S接通的瞬间,线圈L支路中电流从无到有发生变化,因此,线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯,自感系数较大,对电流的阻碍作用也就很强,所以S接通的瞬间线圈L中的电流非常小,电流几乎全部流过LA,所以LA、LB会同时亮。当L中电流稳定时,感应电动势消失,线圈的电阻可忽略,对LA起到“短路”作用,因此,LA便熄灭。这时电路的总电阻比刚接通时小,电路中电流增大,LB会比以前更亮,故A项正确,B、C两项错误。稳定后断开S前,流过L和LB的电流相等,断开S后,线圈L和LA组成回路,由于自感电动势,线圈L的电流逐渐减小,LA不会比LB更亮,故D项错误。6.在如图所示电路中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为零点在表盘中央的相同的电流计。当开关S闭合时,电流计G1指针偏向右方,那么当开关S断开时,将出现的现象是 ()1和G2指针都立即回到零点1指针立即回到零点,而G2指针缓慢地回到零点1指针缓慢回到零点,而G2指针先立即偏向右方,然后缓慢地回到零点1指针立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2指针缓慢地回到零点【解析】选D。当开关闭合时,两表指针均向右方偏,说明电流计指针向电流流进的方向偏。当开关断开时,通过线圈的电流变小,导致线圈中产生瞬间感应电动势,相当于一个瞬间电源,线圈左端是电源正极,产生自感电流的方向与原电流的方向相同,从而阻碍电流的变小,所以使得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,故A、B、C错误,D正确。【补偿训练】(多选)如图A1、A2是两个电流表,AB和CD两支路直流电阻相同,R是变阻器,L是带铁芯的线圈,下列结论正确的有 ()A.刚闭合K时,A1示数大于A2示数B.闭合K后(经足够长时间),A1示数等于A2示数C.刚断开K的瞬间,A1示数大于A2示数D.断开K后,通过R的电流方向与断开K前相反【解析】选B、D。闭合开关的瞬间,L所在支路上线圈产生自感电动势,阻碍电流的增大,A1的示数小于A2的示数。故A错误;开关S闭合稳定后,L不再阻碍,A1的示数等于A2的示数,故B正确;断开开关,R中原来电流立即消失,L中产生自感电动势,相当于电源,R、L串联,A1的示数等于A2的示数,且流过R的电流反向,故C错误、D正确。故选B、D。二、非选择题(本题共2小题,共24分)7.(12分)为了演示接通电源的瞬间和断开电源的瞬间的电磁感应现象,设计了如图所示的电路图,A、B两灯规格相同,L的直流电阻和R相等,开关接通的瞬间,A灯的亮度____________(选填“大于”“等于”或“小于”)B灯的亮度;通电一段时间后,A灯的亮度__

(选填“大于”“等于”或“小于”)B灯的亮度;断电的瞬间,B灯__________(选填“立即”或“逐渐”)熄灭。

【解析】闭合开关的瞬间,通过L的电流增大,产生自感电动势,阻碍原电流的变化,从而使通过A灯的电流比B灯的电流大,所以灯A的亮度大于灯B的亮度;当通电一段时间后,电路的电流稳定,通过两灯的电流相同,所以两灯亮度相同;断电瞬间,通过L的电流减小,产生自感电动势,阻碍原电流的变化,从而使通过A灯的电流比B灯的电流消失得慢,进而判断灯A逐渐熄灭,灯B立即熄灭。答案:大于等于立即8.(12分)张老师在课堂上演示了如图所示的实验,电源电动势为1.5V,人两手间电阻设为200kΩ,L为自感系数很大的电感线圈。当开关S1和S2都闭合稳定时,电流表A1、A2的示数分别为0.6A和0.4A。当断开S2,闭合S1,电路稳定时电流表A1、A2的示数都为0.5A。实验前先将两开关都断开。(1)以下操作能使人有触电感觉的是________。

1和S2闭合,稳定后再突然断开S11和S2闭合,稳定后再突然断开S22断开,先闭合S1,稳定后再突然断开S1D.由于电源电动势只有1.5V,无论怎样操作都不会使人有触电的感觉。(2)任意操作两开关,有可能烧坏的是________。

12(3)保持S2断开,先闭合S1待稳定后突然断开S1,此时A、B两点中电势较高的点是________点,A、B间瞬时电压的最大值为________kV。

【解析】(1)当开关S1和S2都闭合稳定时,电流表A1、A2的示数分别为0.6A和0.4A;电源电动势为1.5V,人两手间电阻设为200kΩ,可知流过人体的电流值几乎可以忽略不计,可知流过灯泡的电流为0.2A,结合欧姆定律可知,灯泡的电阻值较小。当电路稳定后再突然断开S1时,线圈产生自感电动势,此时人与灯泡并联,由于灯泡的电阻值小,所以流过灯泡的电流比较大,则线圈的电流变化率比较小。根据自感电动势的公式可知,线圈产生的自感电动势就比较小,人不能产生触电的感觉,故A错误;先将S1和S2闭合,稳定后再突然断开S2时,对线圈的回路没有影响,线圈不产生比较大的自感电动势,故B错误;保持S2断开,当开关闭合后,电感线圈与人并联,由于电源为1.5V的新干电池,所以流过人的电流很小。当断开S1时,线圈与人串联,由于电感线圈电流逐渐变小到几乎等于0,根据自感电动势的公式可知能够产生很高的瞬间电压,使人有触电的感觉,故C正确,D错误;故选C。(2)由电路图可知,任意操作两开关,会导致线圈中产生很高的感应电动势,则小灯泡最有可能烧坏,故C正确,A、B、D错误;故选C。(3)保持S2断开,先闭合S1待稳定后突然断开S1,因电流的减小,导致线圈产生感应电动势,从而阻碍电流的减小,则线圈相当于瞬间电源的作用,此时A、B两点中电势较高的点是A。当突然断开S1,经过人的电流为0.5A,而人的电阻为200kΩ,由欧姆定律,可知,U=IR=0.5×200kV=100kV;答案:(1)C(2)C(3)A100(15分钟40分)9.(7分)(多选)如图所示,线圈L与灯泡并联后接到电源上。先闭合开关S,稳定后设通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡的电流为I2,断开开关S,下列判断正确的是 ()1逐渐减为零C.小灯泡中的电流逐渐减为零,方向与I2相反D.小灯泡中的电流逐渐减为零,方向与I2相同【解析】选A、C。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I1逐渐减小为零,故A正确。迅速断开开关S时,线圈产生自感电动势,相当于电源,小灯泡不会立即熄灭,B错误;迅速断开开关S时,灯泡中原来的电流I2突然减小到零,线圈产生的感应电流流过灯泡,灯泡中电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反,故C正确,D错误。10.(7分)(多选)如图,电灯的灯丝电阻为2Ω,电池电动势为2V,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为3Ω。先合上开关S,过一段时间突然断开S,则下列说法中错误的是 ()C.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相同D.电灯会突然比原来亮一下再熄灭,且电灯中电流方向与K断开前方向相反【解析】选A、C、D。突然断开S,线圈将产生自感现象,且与电灯构成一闭合回路,此时通过电灯的电流向上,与断开前的电流方向相反;因线圈直流电阻比电灯大,断开前通过线圈电流小于通过电灯的电流,即电灯会突然比原来暗一下再熄灭,B正确A、C、D错误。11.(7分)(多选)一个称为“千人震”的趣味物理小实验,实验是用一节电动势为1.5V的新干电池、一个日光灯镇流器(自感线圈)、开关和几根导线连成如图所示的电路。几位做实验的同学手拉手连成一排,首、尾两位同学分别握住导线的A、B端,在开关闭合或断开时就会使连成一排的同学都有触电感觉,则 ()D.若增加拉手的人数,触电的感觉会变得不明显【解析】选B、C。当开关闭合时,镇流器与同学们并联,由于电源为1.5V的新干电池,所以电流很小。人没有触电的感觉,故A错误;当开关断开时,通过镇流器电流突然减小,从而产生很高的瞬间电压,使同学们有触电的感觉;增加拉手的人数,触电的感觉会仍然明显。故B、C正确,D错误。【补偿训练】图1和图2是演示自感现象实验的两个电路图,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;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1中,A1与L1的电阻值相同B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图2中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等【解析】选C。断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,由于线圈L1的自感,通过L1的电流逐渐减小,且通过A1,即自感电流大于原来通过A1的电流,说明闭合S1,电路稳定时,通过A1的电流小于通过L1的电流,L1的电阻小于A1的电阻,A、B错误;闭合S2,电路稳定时,A2与A3的亮度相同,说明两支路的电流相同,因此变阻器R与L2的电阻值相同,C正确;闭合开关S2,A2逐渐变亮,而A3立即变亮,说明L2中电流与变阻器R中电流不相等,D错误。12.(19分)如图所示,设电源的电动势为E=10V,内阻不计,L与R的电阻值均为5Ω,两灯泡的电阻值为R灯=10Ω。(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律。【解析】(1)电路稳定工作时,由于a、b两点的电势相等。导线ab上无电流通过,因此通过L的电流为:IL==A=1A,流过L1的电流为I灯==A=0.5A,断开S的瞬间,由于线圈要维持IL不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1A,所以此时L1两端的电压U=IL·R灯=10V(正常工作时为5V)。(2)断开S