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【学练考】2015-2016学年高二人教版物理选修3-2练习册:4.6 互感和自感


6

互感和自感

知识点一 通电自感现象 1.如图 L461 所示的电路中,A、B 是完全相同的灯泡,L 是电阻不计的线圈,下列 说法中正确的是( )

图 L461 A.当开关 S 闭合时,A 灯先亮,B 灯后亮 B.当开关 S 闭合时,B 灯先亮,A 灯后亮 C.当开关 S 闭合时,A、B 灯同时亮,以后 B 灯更

亮,A 灯熄灭 D.当开关 S 闭合时,A、B 灯同时亮,以后亮度不变 2.(多选)在如图 L462 所示的甲、乙电路中,电阻 R 和灯泡阻值相等,自感线圈 L 的 阻值可认为是零.在接通开关 S 时,下列说法正确的是( )

图 L462 A.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 知识点二 断电自感现象 3.(多选)在如图 L463 所示的甲、乙电路中,电阻 R 和线圈 L 的阻值都很小.接通开 关 S,使电路达到稳定,灯泡 A 发光,则( )

图 L463 A.在电路甲中,断开 S,A 将渐渐变暗 B.在电路甲中,断开 S,A 将先变得更亮,然后渐渐变暗 C.在电路乙中,断开 S,A 将渐渐变暗 D.在电路乙中,断开 S,A 将先变得更亮,然后渐渐变暗 4.如图 L464 所示的电路中,电源的电动势为 E,内阻为 r,线圈 L 的电阻不计,电 阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值,灯泡的阻值不变,在 t=0 时刻闭合开关 S,经过一段时间 后,在 t=t1 时刻断开 S,图 L465 表示 A、B 两点间电压 UAB 随时间 t 变化的图像,其中正 确的是( )

图 L464

图 L465 知识点三 对自感电动势及自感系数的理解 5.(多选)下列关于自感现象的论述中,正确的是( ) A.线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比 B.当线圈中电流减弱时,自感电动势的方向与原电流方向相反 C.当线圈中电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反 D.线圈的自感系数由线圈本身的性质决定 6.在制作精密电阻时,为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象,采取了 双线绕法,如图 L466 所示,其道理是( )

图 L466 A.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消 C.当电路中的电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消 D.当电路中的电流变化时,电流的变化量相互抵消 7.如图 L467 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 亮暗的顺序是( )

图 L467 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 A1 先灭 8.(多选)如图 L468 所示,带铁芯的线圈的电阻与电阻 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 L468 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 9.图 L469 是用于观察自感现象的电路图,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,可以观察到( )

图 L469 A.灯泡立即熄灭 B.灯泡逐渐熄灭 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 10. 如图 L4610 所示, L 为一自感线圈(电阻为零), A 是一灯泡, 下列说法正确的是(

)

图 L4610 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 11.如图 L4611 所示,线圈 L 的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB 是两 个相同的灯泡,且在下列实验中不会烧毁,电阻 R2 的阻值约等于 R1 阻值的两倍,则( )

图 L4611 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 均慢慢亮起来,且 LA 更亮一些 C.断开开关 S 时,LA 慢慢熄灭,LB 马上熄灭

D.断开开关 S 时,LA 慢慢熄灭,LB 闪亮后才慢慢熄灭 12.(多选)如图 L4612 所示,E 为电池,L 是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线 圈,D1、D2 是两个规格相同的灯泡,S 是控制电路的开关.对于这个电路,下列说法中正确 的是( )

图 L4612 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 立即熄灭 13.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 L4613 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 时出现的小灯泡闪亮现象, 他冥思苦想找不出原因. 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原 因是( )

图 L4613 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

6 互感和自感 1.C [解析] 当开关 S 闭合时,电路中电流增加,由于线圈的自感作用,产生自感电 动势,阻碍电流的增加,此时 A、B 两灯相当于串联,同时亮;之后线圈相当于一段导线, 将 A 灯短路,A 灯熄灭,B 灯变得更亮. 2.AD [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 增大,由于线圈的自感作用,开始时,自感线圈产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的增 大,通过灯泡的电流很小;后来由于电流的不断增大,通过自感线圈的电流变化逐渐变慢, 所以自感线圈的阻碍作用逐渐减小;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慢慢增大,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大,由于线圈的自感作用,开始时,自感线圈就产生一个很大的自感 电动势来阻碍电流的增大,通过线圈的电流很小(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逐渐减小,通过自感线圈的电流逐渐增加,而通过 灯泡的电流逐渐减小,直到流过线圈的电流最大时,自感线圈就没有阻碍作用,又因为自感 线圈 L 的阻值可认为是零,所以通过灯泡的电流可以认为是零,故 D 选项正确. 3.AD [解析] 在电路甲中,灯泡 A 与线圈 L 在同一个支路中,流过它们的电流相同, 断开开关 S 时,线圈 L 中的自感电动势要维持原电流不变,所以,开关断开的瞬间,灯泡 A 的电流不变,以后电流渐渐变小.因此,灯泡渐渐变暗.在电路乙中,灯泡 A 所在支路的 电流比线圈所在支路的电流要小(因为线圈的电阻很小),断开开关 S 时线圈的自感电动势要 阻碍电流变小,线圈相当于一个电源给 A 灯供电,因此在这一短暂的时间内,灯泡要先亮 一下,然后渐渐变暗.故选项 A、D 正确. 4.B [解析] 在 t=0 时刻闭合开关 S,由于线圈 L 产生自感电动势,阻碍电流增大, 电源输出电流较小,路端电压较高,经过一段时间电路稳定,电源输出电流较大,路端电压 较低.在 t=t1 时刻断开 S,线圈 L 产生自感电动势,与灯泡构成闭合回路,灯泡 D 中有反 向电流通过,所以 B 正确. 5.CD [解析] 线圈的自感系数是由线圈本身性质决定的,与线圈的大小、形状、圈 数,以及是否有铁芯等因素有关,而与线圈内电流的变化率无关,A 错,D 对.自感电动势 的方向总是阻碍原来线圈中电流的变化, 即原来线圈中电流增大, 自感电动势的方向与原电 流方向相反;线圈中电流减弱,自感电动势的方向与原电流方向相同,B 错,C 对. 6.C [解析] 能否有感应电动势,关键在于穿过回路的磁通量是否变化.由于导线是 双线绕法,则穿过回路的磁通量等于零,无论通过的电流变化与否,磁通量均为零,所以不 存在感应电动势和感应电流. 7.A [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始慢慢 增加,所以开始时电流几乎全部从 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,电源电流立 即为零,因此 A2 立即熄灭,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. 8.AD [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 中的电流小于电流表 A2 中的电流,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 中电流也逐渐减小,但 始终相等,D 项正确. 9.C [解析] S 闭合,电路稳定时,由于 RL? R,那么 IL? IR,S 断开的瞬间,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,通过灯泡原来的电流 IR 随着开关断开变为零,而灯泡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,因此灯泡开始有明显的闪亮,C 正确,A、B 错误.若 RL? R,则 IL? IR,这样不会 有明显的闪亮,D 错误. 10.B [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 的电流将逐渐增加.开关 S 接通后,电路稳定时,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逐渐 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. 11.D [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 错误;由于 LA 所在的支路电阻阻值小,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始减小,即从 IA 减小,故 LA 慢慢熄灭,LB 闪亮后才慢慢熄灭,C 错误,D 正确. 12.ACD [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,立即熄灭,D 正确.

13.C [解析] 根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 立即 消失,但是,由于自感电动势的作用,流过线圈的电流 IL 不能突变,于是,自感线圈和小 灯泡构成了回路,如果 IL>IA,则能观察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.如果不满足 IL>IA 的条件,小灯泡只是延时熄灭,不会观察 到闪亮一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足 IL>IA 的条件,这是线圈电阻偏大 造成的.故 C 正确.


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