2024-2025年高中物理第二章電磁感應(yīng)4互感和自感檢測含解析新人教版選擇性必修2

PAGEPAGE9互感和自感(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)下列關(guān)于互感現(xiàn)象的說法正確的是()A．—個線圈中的電流改變時，與之靠近的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象B．互感現(xiàn)象的實質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律C．利用互感現(xiàn)象能夠?qū)⒛芰坑梢粋€線圈傳遞到另一個線圈，人們制造了收音機(jī)的“磁性天線”D．互感現(xiàn)象在電力工程以及電子電路中不會影響電路的正常工作【解析】選A、B、C。兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流改變時，它所產(chǎn)生的改變的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，之所以會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，是因為改變的電流產(chǎn)生改變的磁場，引起另一個線圈中的磁通量發(fā)生改變，發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，選項A、B正確；收音機(jī)的“磁性天線”以及變壓器均是利用互感的原理，也就是利用互感現(xiàn)象能夠?qū)⒛芰坑梢粋€線圈傳遞到另一個線圈，選項C正確；互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間，會影響電路的正常工作，選項D錯誤。2.如圖所示，兩個電阻的值都為R，多匝線圈的電阻和電池的內(nèi)阻均可忽視，開關(guān)原來斷開，電路中的電流為I0，現(xiàn)將S閉合，線圈產(chǎn)生自感電動勢，它的作用為()A．使電路中電流減小，最終減小為零B．阻礙電路中電流增大，使之保持不變C．阻礙電路中電流增大，最終電流小于I0D．阻礙電路中電流增大，最終電流等于2I0【解析】選D。由于開關(guān)的閉合，使得電流增加，則線圈產(chǎn)生自感電動勢，有阻礙電流的作用，延長了電流改變的時間，因為多匝電感線圈L的電阻和電池內(nèi)阻都忽視不計，最終電流漸漸增加到2倍，故D正確，A、B、C錯誤。3．在如圖所示的電路中，兩個靈敏電流計G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤中心，當(dāng)電流從“＋”接線柱流入時，指針向右擺；電流從“－”接線柱流入時，指針向左擺。在電路接通達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后再斷開的瞬間，下面哪個說法符合實際()A.G1指針向左擺，G2指針向右擺B．G1指針向右擺，G2指針向左擺C．G1、G2的指針都向左擺D．G1、G2的指針都向右擺【解析】選B。電路穩(wěn)定后斷開，通過電阻這一支路的電流馬上消逝，由于電感線圈對電流的改變有阻礙作用，會阻礙其減小，并且通過電感線圈的電流通過電阻。所以含有電感線圈的支路的電流從“＋”接線柱流入，G1指針向右擺。含有電阻的支路電流從“－”接線柱流入，G2指針向左擺。故B正確，A、C、D錯誤。故選B。4.如圖所示，三只完全相同的燈泡A、B、C分別與帶有鐵芯的電感線圈L、定值電阻R、二極管D串聯(lián)在電路中，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，三只燈泡亮度相同。下列說法正確的是()A．?dāng)嚅_開關(guān)S，燈泡A、C立刻熄滅，燈泡B漸漸熄滅B．?dāng)嚅_開關(guān)S，燈泡C立刻熄滅，燈泡A、B漸漸熄滅C．?dāng)嚅_開關(guān)S瞬間，通過燈泡B的電流方向是從左向右的D．假如先抽掉電感線圈的鐵芯，再斷開開關(guān)S，會發(fā)覺燈泡B熄滅得更慢【解析】選B。在電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S的瞬間，L由于產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)于電源，依據(jù)楞次定律可知，L產(chǎn)生的電動勢使L的右側(cè)電勢高，L的左側(cè)的電勢低，所以此時感應(yīng)電流不能通過二極管，所以燈泡C立刻熄滅；燈泡A、B串聯(lián)，所以燈泡A、B漸漸熄滅，故A錯誤，B正確；由楞次定律可知，L產(chǎn)生的自感電動勢使L的右側(cè)電勢高，L的左側(cè)的電勢低，所以通過燈泡B的電流方向是從右向左的，故C錯誤；抽掉電感線圈的鐵芯，則電感線圈L自感系數(shù)變小，則對電流改變的阻礙作用減小，所以再斷開開關(guān)S，會發(fā)覺燈泡B熄滅得較快，故D錯誤。5．如圖所示燈LA、LB完全相同，帶鐵芯的線圈L的電阻可忽視。則()A.S閉合的瞬間，LA、LB同時發(fā)光，接著LA變暗，LB更亮，最終LA熄滅B．S閉合瞬間，LA不亮，LB馬上亮C．S閉合瞬間，LA、LB都不馬上亮D．穩(wěn)定后再斷開S的瞬間，LB熄滅，LA比LB(原先亮度)更亮【解析】選A。S接通的瞬間，線圈L支路中電流從無到有發(fā)生改變，因此，線圈L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增加。由于有鐵芯，自感系數(shù)較大，對電流的阻礙作用也就很強(qiáng)，所以S接通的瞬間線圈L中的電流特別小，電流幾乎全部流過LA，所以LA、LB會同時亮。當(dāng)L中電流穩(wěn)定時，感應(yīng)電動勢消逝，線圈的電阻可忽視，對LA起到“短路”作用，因此，LA便熄滅。這時電路的總電阻比剛接通時小，電路中電流增大，LB會比以前更亮，故A項正確，B、C兩項錯誤。穩(wěn)定后斷開S前，流過L和LB的電流相等，斷開S后，線圈L和LA組成回路，由于自感電動勢，線圈L的電流漸漸減小，LA不會比LB更亮，故D項錯誤。6.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，線圈的自感系數(shù)很大，線圈的直流電阻RL與燈泡的電阻R滿意RL<R。在t＝0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S。下列表示通過燈泡的電流隨時間改變的圖像中，正確的是()【解析】選C。在t＝0時刻閉合開關(guān)S時，燈泡兩端干脆獲得電壓，所以燈泡的電流瞬間達(dá)到最大；而線圈中電流增大，產(chǎn)生自感電動勢，使得線圈中電流只能漸漸增大，干路中電流I也漸漸增大；依據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電源內(nèi)阻r消耗的電壓增大，路端電壓將減小，所以流過燈泡的電流減小，漸漸達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)斷開開關(guān)時，原來通過線圈的電流漸漸減小，由于電感阻礙自身電流改變，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過燈泡，其方向與起先時流過燈泡的電流方向相反，I漸漸減小，最終為0。故A、B、D錯誤，C正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖A1、A2是兩個電流表，AB和CD兩支路直流電阻相同，R是變阻器，L是帶鐵芯的線圈，下列結(jié)論正確的有()A.剛閉合K時，A1示數(shù)大于A2示數(shù)B．閉合K后(經(jīng)足夠長時間)，A1示數(shù)等于A2示數(shù)C．剛斷開K的瞬間，A1示數(shù)大于A2示數(shù)D．?dāng)嚅_K后，通過R的電流方向與斷開K前相反【解析】選B、D。閉合開關(guān)的瞬間，L所在支路上線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增大，A1的示數(shù)小于A2的示數(shù)。故A錯誤；開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，L不再阻礙，A1的示數(shù)等于A2的示數(shù)，故B正確；斷開開關(guān)，R中原來電流馬上消逝，L中產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)于電源，R、L串聯(lián)，A1的示數(shù)等于A2的示數(shù)，且流過R的電流反向，故C錯誤、D正確。故選B、D。二、非選擇題(本題共2小題，共24分)7．(12分)為了演示接通電源的瞬間和斷開電源的瞬間的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，設(shè)計了如圖所示的電路圖，A、B兩燈規(guī)格相同，L的直流電阻和R相等，開關(guān)接通的瞬間，A燈的亮度____________(選填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；通電一段時間后，A燈的亮度_________(選填“大于”“等于”或“小于”)B燈的亮度；斷電的瞬間，B燈__________(選填“馬上”或“漸漸”)熄滅?！窘馕觥块]合開關(guān)的瞬間，通過L的電流增大，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的改變，從而使通過A燈的電流比B燈的電流大，所以燈A的亮度大于燈B的亮度；當(dāng)通電一段時間后，電路的電流穩(wěn)定，通過兩燈的電流相同，所以兩燈亮度相同；斷電瞬間，通過L的電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的改變，從而使通過A燈的電流比B燈的電流消逝得慢，進(jìn)而推斷燈A漸漸熄滅，燈B馬上熄滅。答案：大于等于馬上8．(12分)張老師在課堂上演示了如圖所示的試驗，電源電動勢為1.5V，人兩手間電阻設(shè)為200kΩ，L為自感系數(shù)很大的電感線圈。當(dāng)開關(guān)S1和S2都閉合穩(wěn)定時，電流表A1、A2的示數(shù)分別為0.6A和0.4A。當(dāng)斷開S2，閉合S1，電路穩(wěn)定時電流表A1、A2的示數(shù)都為0.5A。試驗前先將兩開關(guān)都斷開。(1)以下操作能使人有觸電感覺的是________。A．先將S1和S2閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S1B．先將S1和S2閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S2C．保持S2斷開，先閉合S1，穩(wěn)定后再突然斷開S1D．由于電源電動勢只有1.5V，無論怎樣操作都不會使人有觸電的感覺。(2)隨意操作兩開關(guān)，有可能燒壞的是________。A．電流表A1B．電流表A2C．小燈泡D．全部儀器都不會燒壞(3)保持S2斷開，先閉合S1待穩(wěn)定后突然斷開S1，此時A、B兩點(diǎn)中電勢較高的點(diǎn)是________點(diǎn)，A、B間瞬時電壓的最大值為________kV?！窘馕觥?1)當(dāng)開關(guān)S1和S2都閉合穩(wěn)定時，電流表A1、A2的示數(shù)分別為0.6A和0.4A；電源電動勢為1.5V，人兩手間電阻設(shè)為200kΩ，可知流過人體的電流值幾乎可以忽視不計，可知流過燈泡的電流為0.2A，結(jié)合歐姆定律可知，燈泡的電阻值較小。當(dāng)電路穩(wěn)定后再突然斷開S1時，線圈產(chǎn)生自感電動勢，此時人與燈泡并聯(lián)，由于燈泡的電阻值小，所以流過燈泡的電流比較大，則線圈的電流改變率比較小。依據(jù)自感電動勢的公式可知，線圈產(chǎn)生的自感電動勢就比較小，人不能產(chǎn)生觸電的感覺，故A錯誤；先將S1和S2閉合，穩(wěn)定后再突然斷開S2時，對線圈的回路沒有影響，線圈不產(chǎn)生比較大的自感電動勢，故B錯誤；保持S2斷開，當(dāng)開關(guān)閉合后，電感線圈與人并聯(lián)，由于電源為1.5V的新干電池，所以流過人的電流很小。當(dāng)斷開S1時，線圈與人串聯(lián)，由于電感線圈電流漸漸變小到幾乎等于0，依據(jù)自感電動勢的公式可知能夠產(chǎn)生很高的瞬間電壓，使人有觸電的感覺，故C正確，D錯誤；故選C。(2)由電路圖可知，隨意操作兩開關(guān)，會導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，則小燈泡最有可能燒壞，故C正確，A、B、D錯誤；故選C。(3)保持S2斷開，先閉合S1待穩(wěn)定后突然斷開S1，因電流的減小，導(dǎo)致線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而阻礙電流的減小，則線圈相當(dāng)于瞬間電源的作用，此時A、B兩點(diǎn)中電勢較高的點(diǎn)是A。當(dāng)突然斷開S1，經(jīng)過人的電流為0.5A，而人的電阻為200kΩ，由歐姆定律，可知，U＝IR＝0.5×200kV＝100kV；答案：(1)C(2)C(3)A100(15分鐘40分)9.(7分)(多選)如圖所示，E為電源，L是電阻可忽視不計、自感系數(shù)足夠大的線圈，D1、D2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡。則下列說法正確的是()A．剛閉合S的瞬間，通過D1、D2的電流大小相等B．剛閉合S的瞬間，通過D2的電流大于通過D1的電流C．閉合S待電路穩(wěn)定后，D1熄滅，D2比原來更亮D．閉合S待電路穩(wěn)定后，將S斷開瞬間，D2馬上熄滅，D1閃亮一下再熄滅【解析】選A、C、D。剛閉合S瞬間，由于自感線圈相當(dāng)于斷路，所以兩燈是串聯(lián)的，則通過燈泡D1、D2的電流相等，故A正確，B錯誤；S閉合穩(wěn)定后，線圈相當(dāng)于導(dǎo)線把燈泡D1短路，燈泡D1熄滅，回路中總電阻減小，電流增大，燈泡D2比S剛閉合時亮，故C正確；S閉合穩(wěn)定后再斷開開關(guān)，燈泡D2馬上熄滅，但由于線圈的自感作用，L相當(dāng)于電源，與燈泡D1組成回路，燈泡D1要閃亮一下再熄滅，故D正確。10.(7分)(多選)如圖，電燈的燈絲電阻為2Ω，電池電動勢為2V，內(nèi)阻不計，線圈匝數(shù)足夠多，其直流電阻為3Ω。先合上開關(guān)S，過一段時間突然斷開S，則下列說法中錯誤的是()A．電燈馬上熄滅B．電燈馬上先暗再熄滅C．電燈會突然比原來亮一下再熄滅，且電燈中電流方向與K斷開前方向相同D．電燈會突然比原來亮一下再熄滅，且電燈中電流方向與K斷開前方向相反【解析】選A、C、D。突然斷開S，線圈將產(chǎn)生自感現(xiàn)象，且與電燈構(gòu)成一閉合回路，此時通過電燈的電流向上，與斷開前的電流方向相反；因線圈直流電阻比電燈大，斷開前通過線圈電流小于通過電燈的電流，即電燈會突然比原來暗一下再熄滅，B正確A、C、D錯誤。11．(7分)(多選)一個稱為“千人震”的趣味物理小試驗，試驗是用一節(jié)電動勢為1.5V的新干電池、一個日光燈鎮(zhèn)流器(自感線圈)、開關(guān)和幾根導(dǎo)線連成如圖所示的電路。幾位做試驗的同學(xué)手拉手連成一排，首、尾兩位同學(xué)分別握住導(dǎo)線的A、B端，在開關(guān)閉合或斷開時就會使連成一排的同學(xué)都有觸電感覺，則()A.人有觸電感覺是在開關(guān)閉合的瞬間B．人有觸電感覺是在開關(guān)斷開的瞬間C．該試驗現(xiàn)象的發(fā)生是因為自感線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢D．若增加拉手的人數(shù)，觸電的感覺會變得不明顯【解析】選B、C。當(dāng)開關(guān)閉合時，鎮(zhèn)流器與同學(xué)們并聯(lián)，由于電源為1.5V的新干電池，所以電流很小。人沒有觸電的感覺，故A錯誤；當(dāng)開關(guān)斷開時，通過鎮(zhèn)流器電流突然減小，從而產(chǎn)生很高的瞬間電壓，使同學(xué)們有觸電的感覺；增加拉手的人數(shù)，觸電的感覺會仍舊明顯。故B、C正確，D錯誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】圖1和圖2是演示自感現(xiàn)象試驗的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。試驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后漸漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2漸漸變亮，而另一個相同的燈A3馬上變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是()A.圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等【解析】選C。斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，由于線圈L1的自感，通過L1的電流漸漸減小，且通過A1，即自感電流大于原來通過A1的電流，說明閉合S1，電路穩(wěn)定時，通過A1的電流小于通過L1的電流，L1的電阻小于A1的電阻，A、B錯誤；閉合S2，電路穩(wěn)定時，A2與A3的亮度相同，說明兩支路的電流相同，因此變阻器R與L2的電阻值相同，C正確；閉合開關(guān)S2，A2漸漸變亮，而A3馬上變亮，說明L2中電流與變阻器R中電流不相等，D錯誤。12.(19分)如圖所示，設(shè)電源的電動勢為E＝10V，內(nèi)阻不計，L與R的電阻值均為5Ω，兩燈泡的電阻值為R燈＝10Ω。(1)求斷開S的瞬間，燈泡L1兩端的電壓；(2)畫出斷開S前后一段時間內(nèi)通過L1的電流隨時間的改變規(guī)律?！窘馕觥?1)電路穩(wěn)定工作時，由于a、b兩點(diǎn)的電勢相等。導(dǎo)線ab上無電流通過，因此通過L的電流為：IL＝eq\f(E,2R)＝eq\f(10,10)A＝1A，流過L1的電流為I燈＝eq\f(E,2R燈)＝eq\f(10,20)A＝0.5A，斷開S的瞬間，由于線圈要維持IL不變，而與L1組成閉合回路，因此通過L1的最大電流為1A，所以此時L1兩端的電壓U＝IL·R燈＝10V(正常工作時為5