2022-2022学年高中物理第四章电磁感应6互感和自感课后检测含解析新人教版选修3-2.doc

互感和自感记一记互感和自感知识体系辨一辨1.利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈()2在自感现象中，感应电流的方向一定和原电流的方向相同()3在自感现象中，感应电流只能阻碍原电流的增加()4在自感现象中，通过线圈的感应电流不可能大于原电流()5线圈中的自感电动势较大时，其自感系数一定较大()想一想1.互感和自感现象的本质是电磁感应现象吗？提示：是，都是利用电磁感应现象工作的2在通电自感现象中，自感电动势的方向与原电流的方向相同还是相反？自感电动势能阻止电流的增大吗？提示：当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，但不能阻止电流的变化3断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？试从能量的角度加以解释提示：开关断开后，线圈中储存的磁场能释放出来转化为电能，故灯泡发光会持续一段时间思考感悟：练一练1.关于线圈的自感系数，下面说法正确的选项是()A线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的性质及有无铁芯决定解析：自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C两项错误，D项正确；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A项错误答案：D2如下图，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，那么通入的电流与水温升高的是()A恒定直流、小铁锅B恒定直流、玻璃杯C变化的电流、小铁锅D变化的电流、玻璃杯解析：通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流；通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场铁锅是导体，感生电场在导体内产生电流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温，C项正确答案：C3如图甲所示，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的变化规律如图乙所示，以下说法中正确的选项是()At1时刻，两环作用力最大Bt2和t3时刻，两环相互吸引Ct2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥Dt3和t4时刻，两环相互吸引解析：t1时刻B环的感应电流为零，故两环作用力为零，那么A项错误；t2时刻A环中电流在减小，那么B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，t3时刻同理也相互吸引，故B项正确，C项错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D项错误答案：B4如下图，电感线圈L的直流电阻RL3.0 ，小灯泡A的电阻R6.0 ，闭合开关S，待电路稳定后再断开开关，那么在断开开关S的瞬间，小灯泡A()A不熄灭B立即熄灭C逐渐熄灭D闪亮一下再逐渐熄灭解析：因为电感线圈的直流电阻RLR，当电流到达稳定时，小灯泡中的电流小于线圈中的电流，开关S断开瞬间，线圈L产生自感电动势， L中电流要逐渐变小，灯泡中的电流与L中的电流变化一致，由于电流比灯泡原来的电流大，所以灯泡要闪亮一下再逐渐熄灭，故D项正确，A、B、C三项错误答案：D要点一 自感现象 自感电动势1.关于自感现象，正确的说法是()A自感电动势一定和原来的电流方向相反B对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大解析：当电流增加时，自感电动势的方向与原来的电流反向，当电流减小时，自感电动势的方向与原来的电流同向，应选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，应选项B错误，选项D正确；自感系数只取决于线圈的本身因素，与电流变化快慢无关，应选项C错误答案：D2关于线圈自感系数的说法错误的选项是()A自感电动势越大，自感系数也越大B把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小C把线圈匝数增加一些，自感系数变大D电感是自感系数的简称解析：自感系数的大小是由线圈的匝数、形状、粗细、有无铁芯等决定的，与电流大小、自感电动势大小无关，匝数越多，自感系数越大，有铁芯时，自感系数显著增大，故A项错误，B、C两项正确；同时，自感系数简称为电感，故D项正确答案：A3关于线圈中自感电动势大小的说法中正确的选项是()A电感一定时，电流变化越大，自感电动势越大B电感一定时，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：电感一定时，电流变化越快，越大，由EL知，自感电动势越大，A项错误，B项正确；线圈中电流为零时，电流的变化率不一定为零，自感电动势不一定为零，故C项错误；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项错误答案：B4(多项选择)如下图，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，这时灯泡具有一定的亮度，假设将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，那么将看到()A灯泡变暗 B灯泡变亮C螺线管缩短 D螺线管伸长解析：当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，所以电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流作用力减小，故螺线管伸长，选项A、D两项正确答案：AD要点二 通电自感和断电自感5如下图，电路中自感线圈电阻很小，可以忽略不计. R的阻值和L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，电源为理想电源，当S闭合时，以下说法正确的选项是()AA比B先亮，然后A灭BB比A先亮，然后A灯逐渐变亮CA、B一起亮，然后A灭DA、B一起亮，然后B灭解析：S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，由于L的直流电阻很小，所以稳定后A灯的电流变大，A灯逐渐变亮，故A、C、D三项错误，B项正确答案：B6如图甲、乙中，自感线圈L的电阻很小，接通S，使电路到达稳定，灯泡A发光，以下说法正确的选项是()A在电路甲中，断开S，A将立即熄灭B在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：甲图中，灯泡A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势的作用使得支路中的电流瞬时不变，以后渐渐变小，A、B两项错误；乙图中，灯泡A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯泡A供电因此反向流过A的电流瞬间要变大，然后逐渐变小，所以灯泡要先更亮一下，然后渐渐变暗，C项错误，D项正确答案：D7如下图的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈的自感系数很大，线圈的直流电阻RL与灯泡的电阻R满足RLR.在t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S.以下表示通过灯泡的电流随时间变化的图象中，正确的选项是()解析：当闭合开关时，L会阻碍电流的增大，所以流过L的电流只能逐渐增大，流过L的电流增大，那么流过干路的电流增大，那么电源的内电阻消耗的电压增大，路端电压减小，所以流过灯泡的电流会逐渐减小，一直到电路稳定正常工作时，由于自感线圈L直流电阻值小于灯泡的阻值，通过线圈L的电流大于通过灯泡的电流；当断开开关，由于电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电阻，其方向与原来流过电阻的方向相反，且电流比灯泡原来的电流大，然后电流慢慢减小最后为0，故C项正确，A、B、D三项错误答案：C8在如下图的电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计以下说法中正确的选项是()A合上开关S，A1先亮，A2后亮，最后一样亮B断开开关S，A1和A2都要过一会儿才熄灭C断开开关S，A2闪亮一下再熄灭D断开开关S，流过A2的电流方向向右解析：当开关S闭合时，灯A2立即发光通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据自感现象可知，线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A项错误；稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1、A2构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于当电流逐渐稳定时，两灯电流相等，所以断开开关S时，A2不会再闪亮一下再熄灭，故B项正确，C项错误；稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，流过A2的电流方向向左，故D项错误答案：B根底达标1.(多项选择)关于互感现象，以下说法正确的选项是()A两个线圈之间必须有导线相连，才能产生互感现象B互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈C互感现象都是有益的D变压器是利用互感现象制成的解析：两个线圈之间没有导线相连，也能产生互感现象，选项A错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈，选项B正确；互感现象并非都是有益的，有时会影响电路的正常工作，选项C错误；变压器是利用互感现象制成的，选项D正确答案：BD2(多项选择)以下哪些单位关系是正确的选项是()A1亨1欧秒 B1亨1伏安/秒C1伏1韦/秒 D1伏1亨安/秒解析：由EL得L取E1伏，1安/秒，得1亨1欧秒，1伏1亨安/秒，应选项A、D两项正确，B项错误；由En知，1伏1韦/秒，选项C项正确答案：ACD3(多项选择)以下关于互感现象的说法正确的选项是()A一个线圈中的电流变化时，与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象B互感现象的实质是电磁感应现象，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律C利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线D互感现象在电力工程以及电子电路中不会影响电路的正常工作解析：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，会影响电路的正常工作，D项错误答案：ABC4无线电力传输目前已取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供给系统这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如下图以下说法正确的选项是()A假设A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势CA中电流越大，B中感应电动势越大DA中电流变化越快，B中感应电动势越大解析：根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A项错误，B项正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C项错误，D项正确答案：BD5在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身平安为了防止电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，以下方案可行的是()解析：闭合S时，二极管处于反向截止状态，不影响电路正常工作断开S时，由于自感现象，线圈跟二极管D组成闭合回路，此时二极管处于正向导通状态，可以防止电弧的产生，故D选项正确答案：D6在无线电仪器中，常需要在距离较近的地方安装两个线圈，并要求一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈中的电流影响尽量小，那么以下图中两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是()解析：某一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁通量的变化率越小，影响那么越小，欲使两线圈由于互感的影响尽量小，应放置成D选项的情形，这样其一个线圈的磁场通过另一个线圈的磁通量的变化应为零，故D选项正确答案：D7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，采用双线并绕的方法，如下图其道理是()A当电路中的电流变化时，两股导线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，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D以上说法都不对解析：由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导线中的电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B、D三项错误，只有C项正确答案：C8(多项选择)如下图的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关关于三盏灯泡，以下说法正确的选项是()A合上开关，c、b先亮，a后亮B合上开关一会后，a、b一样亮C断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭解析：闭合开关S时，由于线圈L的自感作用，流过a灯的电流逐渐增大，所以a灯后亮，b、c灯与电源构成回路，所以b、c灯先亮，故A项正确；合上开关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b灯完全相同，并联电压相同，故a、b灯一样亮，故B项正确；断开开关瞬间，a、b灯与线圈构成闭合回路由于L的自感作用，a、b灯的电流要逐渐减小，故c灯马上熄灭，a、b灯缓慢熄灭，C项错误；由于电路稳定时，a、b灯中电流相同，故b灯无闪亮现象，D项错误答案：AB9(多项选择)如下图是一种延时开关的原理图，当S1闭合、S2断开时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开、S2闭合时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，那么()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如果断开B线圈的开关S2，无延时作用D如果断开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的断开而消失当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中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B项正确，A项错误；假设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项正确，D项错误答案：BC10(多项选择)a、b两金属环上下相隔一很小间距按图示方式放置，O1、O2分别是a环、b环的圆心，其中b环面的一半面积刚好与固定a环正对，在a环中开关S闭合的瞬间，以下说法正确的选项是()Ab环中有顺时针方向的感应电流Bb环中有逆时针方向的感应电流Cb环会沿O1O2方向运动Db环会沿O2O1方向运动解析：闭合S的瞬间，b环中垂直纸面向里的磁通量增加，由楞次定律知b环中感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，由右手定那么判断b环中感应电流为逆时针方向，故A项错误，B项正确；由楞次定律知，为了阻碍b环内磁通量的增大，b环会朝着能适当减小与a环正对面积的方向移动，即b环沿O1O2方向移动，即C项正确，D项错误答案：BC11如下图为测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L的两端并联一个电压表，用来测量自感线圈的直流电压在测量完毕后，将电路拆解时应()A先断开S1 B先断开S2C先撤除电流表 D先撤除电压表解析：假设先断开S1或先撤除电流表，线圈与电压表组成闭合回路，这时，流过电压表的电流与原来方向相反，电压表的指针将反向偏转，容易损坏电压表按操作要求，应先断开开关S2，再断开开关S1，然后撤除器材故B项正确答案：B能力达标12.(多项选择)如下图甲、乙电路，电阻R和自感线圈L的电阻都很小接通S，使电路到达稳定，灯泡A发光，那么 ()A在电路甲中，断开S，A将逐渐变暗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将逐渐变暗D在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：题图甲中，A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，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，A的电流不变，以后电流渐渐变小因此，A渐渐变暗题图乙中，A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给A供电因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以A将先闪亮一下，然后渐渐变暗答案：AD13图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合回路开关S1和S2开始都处于断开状态设在t0时刻，闭合开关S1，经过一段时间，在tt1时刻，再闭合开关S2，那么能较准确表示电阻R两端的电势差Uab随时间t变化的图线是()解析：闭合开关S1，线圈产生的自感电动势阻碍电流的变大，Uab逐渐变大；电流到达稳定后，再闭合开关S2，由于线圈的作用，原有电流慢慢变小，Uab也从原来的数值慢慢减小，A项正确答案：A14如下图，电源的电动势为E10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 ，两灯泡的电阻值均为RS10 .(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；(2)定性画出断开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 A1 A流过L1的电流为IS A0.5 A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1 A.所以此时L1两端的电压为UILRS10 V.(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图象如下图(t0为断开S的时刻)答案：(1)10 V(2)见解析图