物理选修3-2第四章 电磁感应6 互感和自感巩固练习

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6　互感和自感 (时间：60分钟) 知识点一　对自感的理解 1．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是(　　)． A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中的电流等于零时，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因素及有无铁芯决定 解析　线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，与有无电流、电流变化情况都没有关系，故B、C错误，D正确；自感电动势的大小除了与自感系数有关，还与电流的变化率有关，故A错误． 答案　D 2.如图4-6-11所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　　)． 图4-6-11 A．灯A立即熄灭 B．灯A慢慢熄灭 C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭 解析　当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭． 答案　A 3．关于自感现象，下列说法中正确的是(　　)． A．自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象 B．自感电动势总是阻止原电流的变化 C．自感电动势的方向总与原电流方向相反 D．自感电动势的方向总与原电流方向相同 解析　自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项B错．当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错． 答案　A 知识点二　自感、互感现象 4．如图4-6-12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4-6-12乙所示，下列说法中正确的是(　　)． 图4-6-12 A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 解析　t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则A错误；t2时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确；t3时刻同理也应相互吸引，故C也错；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用．D错． 答案　B 5.如图4-6-13所示，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计．电源电动势E＝5 V，内阻r＝1 Ω，开始时开关S闭合．则(　　)． 图4-6-13 A．断开S前，电容器带电荷量为零 B．断开S前，电容器电压为eq \f(10,3) V C．断开S的瞬间，电容器a板上带正电 D．断开S的瞬间，电容器b板上带正电 解析　流过电感线圈的电流不变时，电容器相当于短路.S断开的瞬间，电感线圈又相当于电源向外供电．断开S前，L相当于无电阻的导线，则Uab＝0，从而电容器的电荷量为零，A项正确；断开S瞬间，由于L的自感作用，L中仍然存在向左的电流，L与C构成了回路，则L中的电流要向C充电，使a极板带正电，b极板带负电，故C项正确． 答案　AC 6.如图4-6-14所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，在开关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)(　　)． 图4-6-14 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立即不亮，L1逐渐变亮 B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮 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立即不亮，L1亮一下才逐渐熄灭． D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开时，L2立即不亮，L1亮一下才灭 解析　由于L的自感系数很大，当S接通时对电流的阻碍作用较大，L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的增大，由于L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2的电流增大，L2灯变得更亮；当S断开时，L2中无电流，立即熄灭，而线圈L将要维持本身的电流不变，L和L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再逐渐熄灭，综上所述，选项D正确. 答案　D 知识点三　自感、互感的应用与防止 7.如图4-6-15所示是日光灯的电路图．日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成．关于日光灯的原理，下列说法不正确的是(　　)． 图4-6-15 A．日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象 B．日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用 C．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作 D．日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作 解析　了解了日光灯的工作原理后，容易判断出A、B、C是正确的，启动器只有在启动的时候有作用，正常发光后，就不再工作，事实上，老化或劣质的启动器会造成日光灯反复启动，当发光后取下启动器反而能确保日光灯正常工作． 答案　D 8.如图4-6-16所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，N为试电笔中的氖管(启辉电压约70 V)，电源电动势约为10 V．已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围，则(　　)． 图4-6-16 A．S接通后，氖管不会亮 B．S接通时启辉，辉光在a端 C．S接通后迅速切断时启辉，辉光在a端 D．条件同C，辉光在b端 解析　接通时电压不足以使氖管发光，迅速切断S时，L中产生很高的自感电动势，会使氖管发光，b为负极，辉光在b端．故A、D项正确． 答案　AD 9．在如图4－6－17所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是(　　)． 图4－6－17 解析　电路图如图所示．t′时刻闭合S，则由于线圈L的自感作用，通过电灯L1的电流i1从零逐渐增加，直到达到稳定值I，故灯L1的电流变化为B图象所示；而灯L2所在支路没有上述现象，S一闭合，电流i2就为稳定值I.故图象C、D均错． 答案　B 10．在制作精密电阻时，为了清除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象， 图4-6-18 采用双线并绕的方法，如图4-6-18所示．其原理是(　　)． 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错误，只有C正确． 答案　C 11.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4-6-19所示．试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是(　　)． 图4-6-19 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 解析　S从“1”扳开瞬间，B中磁通量减小，由楞次定律得电流Q→P，接触“2”的瞬间，B中磁通量增加，产生电流Q→P.故正确答案为C. 答案　C 12．如图4-6-20甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示出在t＝1×10－3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图4-6-20乙)．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω. 图4－6－20 (1)线圈的直流电阻RL＝________Ω. (2)开关断开时，该同学观察到的现象是_____________________________________________________________， 并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________________ V. 解析　由图象可知S闭合稳定时IL＝1.5 A RL＝eq \f(E,IL)－R＝eq \f(6,1.5) Ω－2 Ω＝2 Ω 此时小灯泡电流I1＝eq \f(E,R1)＝eq \f(6,6) A＝1 A S断开后，L、R、R1组成闭合回路，电流由1.5 A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势E＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V. 答案　(1)2　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　15