【创新设计】高中物理人教版选修3-2同步训练：4.9-互感和自感

对互感现象的理解1．如图497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497乙所示，下列说法中正确的是()图497A．t1时刻，两环作用力最大B．t2和t3时刻，两环相互吸引C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥D．t3和t4时刻，两环相互吸引解析t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则A错误；t2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，故相互吸引，B正确；t3时刻同理也应相互吸引，故C也错；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用．D错．答案B对通电自感、断电自感现象的分析图4982．如图498所示的电路中A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同．在开关S接通和断开时，灯泡A1和A2亮暗的挨次是()A．接通时A1先达最亮，断开时A1后灭B．接通时A2先达最亮，断开时A1后灭C．接通时A1先达最亮，断开时A1先灭D．接通时A2先达最亮，断开时A2先灭解析当开关S接通时，A1和A2同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大，使通过线圈的电流从零开头渐渐增加，所以开头时电流几乎全部从A1通过，而该电流又将同时分两路通过A2和R，所以A1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，A1和A2达到一样亮；当开关S断开时，电源电流马上为零，因此A2马上熄灭，而对A1，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小，使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流，所以A1后灭．答案A3．如图499所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1、A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是()图499A．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示数解析开关S闭合瞬间，线圈L产生自感电动势阻碍电流增大，所以此时电流表A1中电流小于电流表A2中电流，A项正确；开关断开时，线圈L与A1、A2和R构成回路，线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，所以A1、A2中电流也渐渐减小，但始终相等，D项正确．答案AD对自感电动势的理解4．关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的是()A．电感肯定时，电流变化越大，自感电动势越大B．电感肯定时，电流变化越快，自感电动势越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大解析电感肯定时，电流变化越快，eq\f(ΔI,Δt)越大，由E＝Leq\f(ΔI,Δt)知，自感电动势越大，A错，B对；线圈中电流为零时，电流的变化率不肯定为零，自感电动势不肯定为零，故C错；当通过线圈的电流最大时，电流的变化率为零，自感电动势为零，故D错．答案B

(时间：60分钟)题组一对互感现象的理解1.图4910在图4910中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上，则()A．当合上开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流B．当合上开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流C．当断开开关S的一瞬间，线圈P里没有感应电流D．当断开开关S的一瞬间，线圈P里有感应电流解析闭合与断开S的瞬间，P内的磁通量都会发生变化，有感应电流产生．答案BD图49112．如图4911所示，是一种延时开关的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放．则()A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．假如断开B线圈的开关S2，无延时作用D．假如断开B线圈的开关S2，延时将变长解析线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消逝．当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场连续吸引D而起到延时的作用，所以B正确A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确D错误．答案BC题组二对通、断电自感现象的分析图49123．如图4912是用于观看自感现象的电路图，设线圈的自感系数较大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RL≪R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观看到()A．灯泡马上熄灭B．灯泡渐渐熄灭C．灯泡有明显的闪亮现象D．只有在RL≫R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象解析S闭合电路稳定时，由于RL≪R，那么IL≫IR，S断开的瞬时，流过线圈的电流IL要减小，在L上产生的自感电动势要阻碍电流的减小，通过灯原来的电流IR随着开关断开变为零，而灯与线圈形成闭合回路，流过线圈的电流IL通过灯泡，由于IL≫IR，因此灯开头有明显的闪亮，C正确，A、B错误．若RL≫R，则IL≪IR，这样不会有明显的闪亮，D错．答案C4.图4913如图4913所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)．A是一灯泡，下列说法正确的是()A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流解析开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，线圈由于自感作用，通过它的电流将渐渐增加．开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过．开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将渐渐减小，线圈和灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流．答案B5．在如图4914所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡电阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是零．在接通开关S时，则()图4914A．在电路甲中，A将渐渐变亮B．在电路甲中，A将先变亮，后渐渐变暗C．在电路乙中，A将渐渐变亮D．在电路乙中，A将由亮渐渐变暗，后熄灭解析在电路甲中，当接通开关S时，通过与灯泡相连的自感线圈的电流突然增加，由于线圈的自感现象，开头时，自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入灯泡的电流很小；后来由于电流的不断流入，通过自感线圈的电流变化渐渐变慢，所以自感线圈的阻碍作用渐渐减小；当流过线圈的电流最大时，自感线圈就没有阻碍作用，所以通过灯泡的电流只能渐渐增加，故A选项正确；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈的电流突然增加，由于线圈的自感现象，开头时，自感线圈就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，流入线圈电流很小(可认为是零)，电路中的电流可以认为都是从灯泡通过的，以后自感线圈的阻碍作用渐渐减小，通过自感线圈的电流渐渐增加，而通过灯泡的电流渐渐减小，直到流过线圈的电流最大时，自感线圈就没有阻碍作用，又由于自感线圈L的电阻值可认为是零，所以通过灯泡的电流可以认为是零，故D选项正确．答案AD图49156．如图4915所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽视不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列试验中不会烧毁，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均渐渐亮起来，且LA更亮一些C．断开开关S时，LA渐渐熄灭，LB马上熄灭D．断开开关S时，LA渐渐熄灭，LB闪亮后才渐渐熄灭解析由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，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项错误；由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开头减小，即从IA减小，故LA渐渐熄灭，LB闪亮后才渐渐熄灭，C错误，D正确．答案D7.图4916如图4916所示，E为电池，L是电阻可忽视不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是把握电路的开关．对于这个电路，下列说法中正确的是()A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C．闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D．闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D2马上熄灭解析闭合S的瞬间，由于线圈的阻碍作用，通过D1，D2的电流大小相等，A正确，B错误．闭合S待电路达到稳定后，D1中无电流通过，D1熄灭，回路的电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，C正确；闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D2中无电流，马上熄灭，D正确．故选ACD.答案ACD8.图4917如图4917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，在试验完毕后，将电路拆去时应()A．先断开开关S1B．先断开开关S2C．先拆去电流表D．先拆去电阻R解析当开关S1，S2闭合稳定时，线圈中的电流由a→b，电压表V右端为“＋”极，左端为“－”极，指针正向偏转，先断开开关S1或先拆去电流表A或先拆去电阻R的瞬间，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V上加了一个反向电压，使指针反偏，若反偏电压过大，会烧坏电压表V，故应先断开开关S2，故选B.答案B9.图4918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4­9­18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，仍未见老师演示时消灭的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出缘由．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的缘由是()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解析依据实物连线图画出正确的电路图，当闭合开关S，电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流IA，自感线圈中有稳定的电流IL，当开关S突然断开时，电流IA马上消逝，但是，由于自感电动势的作用，流过线圈的电流IL不能突变，而是要连续流淌，于是，自感线圈和小灯泡构成了回路，假如IL>IA，则能观看到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长．假如不满足IL>IA的条件，小灯泡只是延时熄灭，不会观看到闪亮一下再熄灭．可见灯泡未闪亮的根本缘由是不满足IL>IA的条件，这是线圈电阻偏大造成的．故C正确．答案C题组三自感现象中的图象问题10.图4919在如图4919所示的电路中，开关S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1＞i2.在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图象是图中的哪一个()解析开关S闭合时，L与A并联，其电流分别为i1和i2，方向都是从左向右．在断开S的瞬间，灯A中原来从左向右的电流i2马上消逝，但灯A与线圈L组成一闭合回路，由于L的自感作用，其中的电流i1不会马上消逝，而是在回路中渐渐减弱，这段时间内灯A中有从右向左的电流通过．这时通过A的电流是从i1开头减弱，由于i1＞i2，故正确选项为D.答案D11．在如图4920所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()图4920解析与滑动变阻器R串联的L2，没有自感，直接变亮，电流变化图象如A中图线，C、D错误．与带铁芯的电感线圈串联的L1，由于自感，电流渐渐变大，A错误，B正确．答案B题组四对自感电动势的理解12．下列说法正确的是()A．当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B．当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C．当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D．当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反解析线圈中电流不变时，自身电流产生的磁场的磁通量不变，线圈中不行能产生自感电动势，选项A正确．当线圈中电流反向时，若电流强度不变，则不产生自感电动势，故选项B错误；当线圈中电流增大时，电流产生的磁场的磁通量增大，依据楞次定律和右手定则可推断自感电动势的方向与原电流方向相反，选项C正确；同理可知选项D错误．答案AC13．在制作精密电阻时，为了清除