新人教版高中物理选修3-2练习 互感和自感练习

[基础练]
一、选择题
1．[多选](2018·湖南长郡中学月考)下列关于互感现象的说法正确的是()
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：选ABC两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象，之所以会在另一个线圈中产生感应电动势，是因为变化的电流产生变化的磁场，引起另一个线圈中的磁通量发生变化，发生电磁感应现象，选项A、B正确；收音机的“磁性天线”是利用互感的原理，也就是利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈制成的，选项C正确；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，选项D错误。

2．(2018·大连高二检测)如图所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()
A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即熄灭，L1逐渐变暗
B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即熄灭
C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭
D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下再熄灭
解析：选D当S闭合时，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，此时L1和L2串联后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的稳定，因为L的直流电阻不计，L1中的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，故电路中的总电流变大，L2中的电流增大，L2变得更亮；当S断开时，L2中无电流，立即熄灭，L产生自感电动势，且与L1组成闭合电路，L1要亮一下后再熄灭。

综上所述，D正确。

3.[多选](2018·湖北仙桃检测)如图所示，两个标有“6 V 1.2 W”的相同灯泡L1、L2，分别与电阻R和电感线圈L相连后接在内阻r＝1 Ω的电源两端，闭合开关S，稳定后，两灯泡均正常发光，已知电感线圈的自感系数很大，电阻R的阻值为5 Ω，则()
A．电感线圈的直流电阻为5 Ω
B．电源的电动势为7.4 V
C．断开开关S的瞬间，灯泡L2先熄灭
D．断开开关S的瞬间，电感线圈的自感电动势为14 V
解析：选ABD由题意知，当闭合开关S电路稳定后，灯泡L1、L2两端的电压均为6 V，流过的电流均为0.2 A，电感线圈的直流电阻也为5 Ω，A正确；根据部分电路欧姆定律U＝IR可知，电阻R两端的电压为1 V，根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为7.4 V，B正确；断开开关S的瞬间，由于电感线圈的自感电动势，两灯泡上的电流均从0.2 A逐渐减小，最后一起熄灭，C错误；断开开关S的瞬间，电感线圈作为电源与L1、L2、R形成闭合电路，电流此时为0.2 A，由闭合电路欧姆定律可得：E＝U L1＋U L2＋IR＋IR L＝14 V，D正确。

4.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，如图所示，其道理是()
A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不对
解析：选C由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。

不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响，C对。

5.[多选]如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计。

当开关S闭合后，下列说法正确的是()
A ．a 、b 间电压逐渐增加，最后等于E
B ．b 、c 间电压逐渐增加，最后等于E
C ．a 、c 间电压逐渐增加，最后等于E
D ．电路中电流逐渐增加，最后等于
E R
解析：选BD 由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间，a 、b 间近似断路，所以a 、b 间电压很大，随着电流的增加，a 、b 间电压减小，b 、c 间电压增大，最后稳定后，a 、b
间电压为零，b 、c 间电压等于E ，电流大小为I ＝E R ，选项B 、D 正确，A 、C 错误。

二、非选择题
6．如图所示，电源的电动势E ＝15 V ，内阻忽略不计，R 1＝5 Ω，R 2＝15 Ω，电感线圈的电阻不计，求当开关S 接通的瞬间、S 接通达到稳定时及S 切断的瞬间流过R 1的电流。

解析：开关S 接通瞬间，L 所在的支路处于断路状态，流过R 1的电流为0。

稳定时，L 相当于无阻导线
I 1＝E R 1
＝3 A S 切断瞬间，由于L 产生自感电动势，R 1中的电流仍为I 1＝3 A 。

答案：见解析
[提能练]
一、选择题
1.如图所示，在铁芯P 上绕着两个线圈a 和b ，则( )
A ．线圈a 输入正弦式交变电流，线圈b 可输出恒定电流
B ．线圈a 输入恒定电流，穿过线圈b 的磁通量一定为零
C ．线圈b 输出的交变电流不对线圈a 的磁场造成影响
D ．线圈a 的磁场变化时，线圈b 中一定产生电场
解析：选D 在同一铁芯上具有相同的ΔΦΔt ，a 中输入正弦式交变电流时，ΔΦΔt
按正弦规律变化，则b 中产生变化的电流，故A 错；a 中输入恒定电流时，b 中磁通量恒定不为零，而ΔΦΔt 为零，故B 错；a 、b 中的电流都对铁芯上的ΔΦΔt
产生影响，即按互感原理工作，故C 错；a 中的磁场变化，即ΔΦΔt
变化，b 中一定有电场产生，故D 对。

2.在如图所示的电路中，两个相同的电流表G 1和G 2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆。

在开关S 闭合后再断开的瞬间，下列说法中正确的是( )
A ．G 1指针向右摆，G 2指针向左摆
B ．G 1指针向左摆，G 2指针向右摆
C ．两表指针都向右摆
D ．两表指针都向左摆
解析：选B 当开关S 闭合时，流经线圈L 的电流方向自左向右。

当断开开关S 的瞬间，通过线圈L 的电流将变小，根据楞次定律可知，感应电流方向与原电流方向相同，也将是自左向右流，以阻碍原电流减小的变化。

在由L 、G 2、R 及G 1组成的闭合电路中，感应电流将从G 2的负接线柱流入，因而G 2的指针向右摆；感应电流将从G 1的正接线柱流入，因而G 1的指针向左摆。

故B 正确。

3．如图所示的电路，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，在实验完毕后，将电路拆开时应( )
A ．先断开开关S 1
B ．先断开开关S 2
C ．先拆去电流表
D ．先拆去电阻R
解析：选B 题图所示电路是伏安法测电感线圈的直流电阻的电路，在实验完毕后，由于线圈的自感问题，若电路拆去的先后顺序不对，可能会烧坏电表。

当S 1、S 2闭合，电路稳定时，线圈中的电流方向是a →b ，电压表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，若先断开S 1或先拆电流表或先拆去电阻R 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，此时电压表两端被加了一个反向电压，指针反偏。

由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压很大，会烧坏电压表。

先断开
S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2。

故B正确。

4.如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管。

开关K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是()
A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗
B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗
C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗
D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗
解析：选B开关K从闭合状态突然断开时，由于L产生自感电动势，L中电流沿原方向逐渐减小，由于二极管的单向导电性，L和L1、L3构成闭合回路，L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗，选项B正确，A、C、D错误。

5.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，下列说法正确的是()
A．S闭合时，A逐渐变亮，然后逐渐熄灭
B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭
C．S闭合足够长时间后，B发光，而A熄灭
D．S闭合足够长时间后，B熄灭，而A发光
解析：选C闭合S瞬间，电流增大，线圈中产生自感电动势，阻碍电流增加，A立即变亮，此时电容器电荷量为零，两板之间电压也为零，故B逐渐变亮；电流稳定后，线圈两端电压为零，A熄灭，B达到最大亮度。

综上所述，C正确。

二、非选择题
6．如图所示是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线)和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J 切断电源，下列情况中能起保护作用的是哪一种？说明理由。

(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触相线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？
解析：(1)不能。

因A处线圈采用的是双绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两股相线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量不发生改变，故不能推动J切断电源。

(2)不能。

理由同(1)。

(3)能。

因为有电流通过人体而流入地下，使A中两股相线电流大小不相等，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。

答案：见解析。