2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)4互感和自感課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選擇性必修2

PAGE7-互感和自感(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.下列說法中正確的是()A.線圈中電流勻稱增大,磁通量的變更率也將勻稱增大B.線圈中電流減小到零,自感電動(dòng)勢(shì)也為零C.自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是與原電流方向相反D.自感現(xiàn)象是線圈自身電流變更而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象【解析】選D。因?yàn)殡娏鲃蚍Q增大,產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度也勻稱增大,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度也勻稱增大,磁通面積不變,所以磁通量也線性變更,但磁通量的變更率卻不變,故A錯(cuò)誤;依據(jù)E=L可知,電流減小到零,自感電動(dòng)勢(shì)可以不變,故B錯(cuò)誤;由楞次定律知產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì),可與原電流方向相反,可與其相同,故C錯(cuò)誤;依據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件,則自感現(xiàn)象是線圈自身電流變更而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故D正確。2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;穩(wěn)定后斷開S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。雖經(jīng)多次重復(fù)試驗(yàn),仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,緣由可能是()A.線圈電阻偏大 B.電源的內(nèi)阻偏大C.小燈泡電阻偏大 D.線圈的自感系數(shù)偏大【解析】選A。線圈電阻偏大,穩(wěn)定時(shí)流過燈泡的電流大于線圈的電流,斷開開關(guān)時(shí),依據(jù)楞次定律,流過燈泡的電流從線圈原來的電流漸漸減小,燈泡不發(fā)生閃亮現(xiàn)象,故A正確;斷開開關(guān)時(shí),燈泡能否發(fā)生閃亮,取決于燈泡的電流有沒有增大,與電源的內(nèi)阻無關(guān),故B錯(cuò)誤;若小燈泡電阻偏大,穩(wěn)定時(shí)流過燈泡的電流小于線圈的電流,斷開開關(guān)時(shí),依據(jù)楞次定律,流過燈泡的電流從線圈原來的電流漸漸減小,燈泡將發(fā)生閃亮現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;線圈的自感系數(shù)較大,產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大,但不能變更穩(wěn)定時(shí)燈泡和線圈中電流的大小關(guān)系,故D錯(cuò)誤。3.如圖所示,兩個(gè)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,電鍵原來斷開,電路中的電流為I0,現(xiàn)將S閉合,線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),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(dòng)勢(shì),有阻礙電流的作用,延長了電流變更的時(shí)間,因?yàn)槎嘣央姼芯€圈L的電阻和電池內(nèi)阻都忽視不計(jì),最終電流漸漸增加到2倍。故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。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.斷開開關(guān)S,燈泡A、C立刻熄滅,燈泡B漸漸熄滅B.斷開開關(guān)S,燈泡C立刻熄滅,燈泡A、B漸漸熄滅C.斷開開關(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(huì)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(dòng)勢(shì),相當(dāng)于電源,依據(jù)楞次定律可知,L產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)L的右側(cè)電勢(shì)高,L的左側(cè)的電勢(shì)低,所以此時(shí)感應(yīng)電流不能通過二極管,所以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(cuò)誤,B正確;由楞次定律可知,L產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)L的右側(cè)電勢(shì)高,L的左側(cè)的電勢(shì)低,所以通過燈泡B的電流方向是從右向左的,故C錯(cuò)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(duì)電流變更的阻礙作用減小,所以再斷開開關(guān)S,會(huì)發(fā)覺燈泡B熄滅得較快,故D錯(cuò)誤。5.如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)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(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開S。下列表示通過燈泡的電流隨時(shí)間變更的圖像中,正確的是 ()【解析】選C。在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S時(shí),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(dòng)勢(shì),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,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),原來通過線圈的電流漸漸減小,由于電感阻礙自身電流變更,產(chǎn)生的感應(yīng)電流流過燈泡,其方向與起先時(shí)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(cuò)誤,C正確。6.如圖所示,圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖,L1和L2為電感線圈。試驗(yàn)時(shí),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(gè)相同的燈A3馬上變亮,最終燈A2與燈A3的亮度相同。下列說法正確的是()A.圖甲中,A1的電阻比L1的直流電阻大B.圖甲中,閉合開關(guān)S1,電路穩(wěn)定后,A1中的電流大于L1中的電流C.圖乙中,變阻器R連入電路的電阻比L2的直流電阻大D.圖乙中,閉合開關(guān)S2瞬間,L2中的電流與變阻器R中的電流相等【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)閉合開關(guān)的瞬間,通過線圈的電流增大,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。(2)依據(jù)楞次定律分析電流的變更,推斷通過兩燈電流的關(guān)系。(3)待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān),線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),分析通過兩燈的電流關(guān)系,推斷兩燈是否同時(shí)熄滅?！窘馕觥窟xA。圖甲中,斷開S1的瞬間,A1燈突然閃亮,是因?yàn)殡娐贩€(wěn)定時(shí),L1的電流大于A1的電流,可知L1的電阻小于A1的電阻,故A正確;圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,說明燈泡中的電流小于線圈中的電流,故B錯(cuò)誤;圖乙中,因?yàn)橐暡靸芍粺襞莅l(fā)光的亮度變更,兩個(gè)支路的總電阻相同,因兩個(gè)燈泡電阻相同,所以變阻器R與L2的電阻值相同,故C錯(cuò)誤;圖乙中,閉合S2瞬間,L2對(duì)電流有阻礙作用,所以L2中電流與變阻器R中電流不相等,故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)如圖是測(cè)定自感系數(shù)很大的線圈L電阻的電路,L兩端并聯(lián)一只電壓表(電壓表的內(nèi)阻RV很大),用來測(cè)電感線圈的直流電壓,在測(cè)量完畢后將電路解體時(shí),為了電表的平安,應(yīng)當(dāng)先斷開開關(guān)________(選填“S1”或“S2【解析】若先斷開開關(guān)S1或先拆去電流表或先拆去電阻R,L和電壓表組成回路,原先L中有較大的電流通過,由于L的自感作用,現(xiàn)在這個(gè)電流將通過電壓表,造成電表損壞。所以為了電表的平安,應(yīng)當(dāng)先斷開開關(guān)S2。答案:S28.(12分)如圖所示,線圈電感系數(shù)L=2.4H,電源電動(dòng)勢(shì)ε=10V。在調(diào)整滑動(dòng)變阻器R的瞬時(shí),由于電流變更,在線圈上產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)為3V,其極性為下正上負(fù)(Ub>Ua)。求:(1)此時(shí)電流變更率多大?變阻器滑動(dòng)頭向哪個(gè)方向滑動(dòng)?(2)若S斷開瞬間,電流在0.1s內(nèi)由5A減小到零,在開關(guān)S兩端的電壓多大?哪端電勢(shì)高?【解析】(1)在線圈上產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)為3V,依據(jù)自感電動(dòng)勢(shì)公式為:E=L,則有:==A/s=1.25A/s因極性為下正上負(fù),由楞次定律可知,電路的電流在增大,因此變阻器滑動(dòng)頭向左滑動(dòng);(2)依據(jù)自感電動(dòng)勢(shì)公式為:E=L=2.4×V=120V因此開關(guān)兩端a,b的電壓為120V因電流的減小,依據(jù)楞次定律,則有由b到a的感應(yīng)電流,即有a端電勢(shì)高。答案:(1)1.25A/s向左滑動(dòng)(2)120Va端電勢(shì)高(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(jì)、自感系數(shù)足夠大的線圈,D1、D2是兩個(gè)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,電流相等,故A正確,B錯(cuò)誤;S閉合穩(wěn)定后,線圈相當(dāng)于導(dǎo)線把燈D1短路,燈D1熄滅,回路中總電阻減小,電流增大,D2比S剛閉合時(shí)亮,故C正確;S閉合穩(wěn)定后再斷開開關(guān),D2馬上熄滅,但由于線圈的自感作用,L相當(dāng)于電源,與D1組成回路,D1要閃亮一下再熄滅,故D正確。10.(7分)(多選)用電流傳感器探討自感現(xiàn)象的電路如圖甲所示,線圈L沒有帶鐵芯。閉合開關(guān)S,傳感器記錄了電路中電流隨時(shí)間的變更規(guī)律如圖乙所示。下列說法中正確的有()A.線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙磁通量增大B.若線圈中插入鐵芯,上述過程中電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間大于t0C.若將線圈匝數(shù)加倍,上述過程中電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間仍等于t0D.若將線圈匝數(shù)加倍,上述過程中電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間大于t0【解析】選A、B、D。閉合S后的瞬間回路中的電流漸漸增大,說明線圈中電流增大時(shí),線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,即阻礙電流產(chǎn)生的磁通量增大,故A正確;若線圈中插入鐵芯,線圈自感系數(shù)增大,自感現(xiàn)象延長,所以若線圈中插入鐵芯,上述過程中電路電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間大于t0,故B正確;若將線圈匝數(shù)加倍,線圈自感系數(shù)增大,自感現(xiàn)象延長,上述過程中電路電流達(dá)到穩(wěn)定值經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間大于t0,故C錯(cuò)誤,D正確。11.(7分)(多選)如圖所示,電路中A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻可忽視的電感線圈,C是電容很大的電容器。下列說法正確的是()A.開關(guān)S剛閉合后,燈泡A亮一下又漸漸熄滅,燈泡B漸漸變亮B.開關(guān)S閉合足夠長時(shí)間后,燈泡A和B一樣亮C.電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S時(shí),燈泡A閃亮后漸漸熄滅D.電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S時(shí),燈泡B的電流換向,漸漸熄滅【解析】選A、C。S剛閉合后,燈泡A與電感線圈并聯(lián),由于電感線圈阻礙電流的增大,所以A燈亮一下,然后漸漸熄滅,B燈與電容器并聯(lián),由于電容器充電,所以B燈漸漸變亮,故A正確;S閉合足夠長時(shí)間后,C中無電流,相當(dāng)于斷路,L相當(dāng)于短路,所以B很亮,而A不亮,故B錯(cuò)誤;S閉合足夠長時(shí)間后,當(dāng)S斷開時(shí),L與A組成一個(gè)自感閉合回路,所以A閃亮后漸漸熄滅,故C正確;S閉合足夠長時(shí)間后,電容器C兩個(gè)極板上有肯定的電壓。當(dāng)S斷開時(shí),B燈與電容器的小回路里電容器放電,由于電容器左側(cè)的極板與電源的正極相連,所以電容器左側(cè)極板帶正電,放電的電流向右通過燈泡B,起先時(shí)B電流的方向向右;所以二者的方向相同,故D錯(cuò)誤。12.(19分)如圖所示,設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻不計(jì),L與R的電阻均為5Ω,兩燈泡的電阻均為Rs=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(shí)間內(nèi)通過L1的電流隨時(shí)間t的變更圖像?！窘馕觥?1)電路穩(wěn)定工作時(shí),由于a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,導(dǎo)線ab上無電流流過。因此通過L的電流為IL==1A。流過