《互感和自感》同步练习2

第六节互感和自感
1．关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是() A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈自感系数、自感电动势都不变D．自感电动势与原电流方向相反
2.在图4－6－14所示的电路中，开关S断开之前与断开
之后的瞬间，通过灯A的电流方向应是()
A．一直是由a到b
B．先是由a到b，后无电流
C．先是由a到b，后是由b到a
D．无法判断
3.图4－6－15中L是一只有铁芯的线圈，它的电阻不计，E表示直流电源的电动势．先将S接通，稳定后再将S断开．若将L中产生的感应电动势记为E L，则在接通和断开S的两个瞬间，以下说法正确的是()
A．两个瞬间E L都为零
B．两个瞬间E L的方向都与E相反
C．接通瞬间E L的方向与E相反
D．断开瞬间E L的方向与E相同
4.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关
原来接在点1，现把它从1扳向2，如图4－6－16
所示，试判断在此过程中，电阻R上的电流方向()
A．先由P→Q，再由Q→P
B．先由Q→P，再由P→Q
C．始终由Q→P
D．始终由P→Q
图4－6－14图4－6－15图4－6－16
5.如图4－6－17所示的电路中，D 1和D 2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．在电键S 接通和断开时，灯泡D 1和D 2亮暗
的顺序是( )
A ．接通时D 1先达最亮，断开时D 1后灭
B ．接通时D 2先达最亮，断开时D 1后灭
C ．接通时
D 1先达最亮，断开时D 1先灭
D ．接通时D 2先达最亮，断开时D 2先灭
6.在图4－6－18所示电路中，L 是自感系数足够大的线
圈(直流电阻不计)，A 、B 为两只相同的灯泡，下列说法中正
确的是( )
A ．在S 刚闭合时，A 灯逐渐变亮，
B 灯立即变亮
B ．在S 刚闭合时，两灯同时亮，然后A 灯熄灭，B 灯
更亮
C ．S 闭合一段时间后，再将S 断开，A 、B 两灯同时熄灭
D ．S 闭合一段时间后，再将S 断开，A 灯闪亮一下渐渐熄灭，B 灯立即熄灭
7.如图4－6－19所示，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，
若将一软铁棒从螺线管右边迅速插入螺线管内，则将看
到( )
A ．灯泡变暗
B ．灯泡变亮
C ．螺线管缩短
D ．螺线管伸长
8.如图4－6－20所示是测定自感系数很大的线圈L
直流电阻的电路，L 两端并联一电压表，用来测量自感
线圈的直流电压．在测量完毕后，将电路拆除时应( )
A ．先断开S 2
B ．先断开S 1
C ．先拆除电流表
D ．先拆除电阻R
图4－6－17 图4－6－18 图4－6－19 图4－6－20
9．在生产实际中，有些高压直流电路中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，线圈会产生很大的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，
)
在下列设计的方案中(如图4－6－21所示)可行的是(
10.(2010年高考江苏卷)如图4－6－22所示的电
路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻
不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．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.下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图
图4－6－22
象中，正确的是(
)
图4－6－23
11．在如图4－6－24所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，电感线圈的直流电阻可以忽略．当闭合开关S的瞬时，电流表读数I1＝0.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势
和内电阻．
图4－6－24
12．如图4－6－25所示，电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为R S＝10 Ω.
图4－6－25
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；
(2)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图象．
参考答案
1.解析：选C.线圈的自感系数由线圈本身的因素(如长度、面积、匝数等)决
定．E 自∝ΔI Δt ，而不是E 自∝ΔI ，C 对，A 、B 错，线圈中电流减小时自感电动势
方向与原电流方向相同，电流增大时，电动势方向与原电流方向相反，D 错．
2.解析：选C.开关断开前，电感与灯泡并联，电流方向由a 到b ，开关断开瞬间，电感线圈储存的磁场能转化为电能，在线圈中产生与原来方向相同的电流，用来阻碍原来电流的减小，因此电流方向是由b 到a .
3.答案：CD
4.答案：C
5.解析：选A.当开关S 接通时，D 1和D 2应该同时亮，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的方向是左边正极，右边负极，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始瞬时电流几乎全部从D 1通过，而该电流又将同时分路通过D 2和R ，所以D 1较亮，经过一段时间电路稳定后，D 1和D 2达到一样亮．
当开关S 断开时，电源电流立即为零，因此D 2立刻熄灭，而对D 1，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势(右端为正极，左端为负极)，使线圈L 和D 1组成的闭合电路中有感应电流，所以D 1后灭．
6.答案：BD
7.解析：选AD.通电螺线管周围存在磁场，软铁棒插入其中，软铁棒迅速被磁化引起螺线管磁通量的增加，产生感应电流引起灯泡变暗．每匝线圈之间吸引力减小，螺线管伸长，A 、D 对，B 、C 错．
8.解析：选B.只有先断开S 1，才能切断线圈L 和电压表所组成的自感回路，防止由于自感电流太大而把电压表烧坏．
9.解析：选D.断开开关S ，A 图中由于电容器被充电，开关S 处仍将产生电弧；B 、C 图中闭合开关时，电路发生短路；而D 图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生，故D 正确．
10.解析：选B.由于自感现象，t ＝0时刻U AB 较大，随时间推移U AB 减小；断开S ，L 中的电流方向不变，大小减小，经过L 、R 、D 形成回路，故U AB 方向改变，逐渐减小至0.故B 正确．
11.解析：闭合瞬间，可认为L中没有电流，稳定时，认为L的电阻为0. 设电池的电动势为E，内电阻为r，
闭合瞬间，由闭合电路欧姆定律得
E＝I1(R1＋R2＋r) ①
稳定时，由闭合电路欧姆定律得
E＝I2(R1＋r) ②
由①②两式代入数据解得
E＝3 V，r＝5 Ω.
答案：3 V5Ω
12.解析：(1)电路稳定工作时，通过L的电流为
I L＝E
2R＝1 A，
通过L1的电流为I S＝
E
2R S＝0.5 A.
断开S的瞬间，由于线圈要想维持I L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U＝I L R S＝10 V(正常工作时为5 V)．
(2)断开S前，通过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，所以它的图象应为如图所示(t0为断
开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间
实际上一般是很短的．
答案：见解析。