2.4 《互感和自感》分层练习（含解析）-人教版高中物理选修二

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第4节 互感和自感 互感现象 1. (2023·广东省阳江市·单元测试)如图所示为法拉第研究电磁感应现象时做过实验电路图．A和B绕在同一铁芯上，铁芯绝缘，则(    ) A. 闭合开关S的瞬间，通过电流计的电流是a→b B. 断开开关S的瞬间，通过电流计的电流是b→a C. 在增大电阻R 的过程中，通过电流计的电流是b→a D. 闭合开关S后，匀速向右滑动滑动变阻器滑片，则电流表G指针不会偏转 【答案】C  【详解】AB.闭合与断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表G中均无感应电流．故AB错误；C.闭合开关S 后，在增大电阻 R 的过程中，电流减小，则通过线圈B的磁通量减小了，根据右手螺旋定则可确定穿过线圈B的磁场方向，再根据楞次定律可得：电流表G中有 b→a 的感应电流．故C正确；D.闭合开关S后，匀速向右滑动滑动变阻器滑片，A中电流变大，穿过线圈B的磁通量变大，会产生感应电流，则电流表G指针会偏转，选项D错误。 2. (2023·广东省阳江市·单元测试)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统．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，原理示意图如图所示．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是(    ) A. 若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 C. A中电流越大，B中感应电动势越大 D. A中电流变化越快，B中感应电动势越大 【答案】BD  【详解】A.根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，则B线圈中就会不产生感应电动势，但在图输入过程中，A线圈中的电流从无到有，因此B线圈中会产生感应电动势，然而不是总会有的，故A错误；B.若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律：E=ΔΦΔt 可得，则B线圈中就会产生感应电动势，故B正确；CD.根据法拉第电磁感应定律：E=ΔΦΔt可得，A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误；D正确。故选BD。   (2021·辽宁省锦州市·期中考试)如图所示，华为Mate40系列手机一经面世，受到世人追捧，除了领先世界的5G通讯、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。右图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中(    ) A. 送电线圈中产生均匀变化的磁场 B. 送电线圈中产生周期性变化的磁场 C. 无线充电的原理是互感现象 D. 手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流 【答案】BC  【详解】AB.由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化，A错误B正确；C.无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C正确；D.周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出不是恒定电流，D错误。故选BC。 自感现象 4. (2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示两电路中，电阻R和电感线圈L的电阻值相对于灯泡而言都很小，闭合开关S，使电路达到稳定，灯泡A发光。则以下说法正确的是  (    ) A. 在电路甲中，断开开关S，A将渐渐变暗 B. 在电路甲中，断开开关S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 C. 在电路乙中，断开开关S，A将渐渐变暗 D. 在电路乙中，断开开关S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 【答案】AD  【详解】AB.在电路甲中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致灯A将逐渐变暗，因为断开前后的电流一样，灯不会变得更亮，故A正确，B错误； CD.在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡A的电流比线圈的电流小的多，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致灯泡A将变得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确。 故选AD。   5.(2023·北京市·单元测试)如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的两只灯泡，线圈L的直流电阻可以忽略，下面说法正确的是  (    ) A. 合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A1、A2的亮度一样 B. 合上开关S接通电路时，A1和A2的亮度始终一样 C. 断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭 D. 断开开关S切断电路时，A1、A2都要过一会儿才熄灭 【答案】AD  【详解】AB.合上开关S接通电路，A2 立即亮，由于在线圈中电流增大时，产生对电流的增大有阻碍作用的自感电动势，所以通过 A1 的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A正确，B错误；CD.断开开关S切断电路时，通过线圈的电流要减小，在线圈中产生对电流的减小有阻碍作用的自感电动势，所以通过A1 的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故C错误、D正确。 故选AD。    6. (2023·安徽省马鞍山市·月考试卷)如图所示，L1和L2为直流电阻可忽略且自感系数很大的电感线圈，调节乙电路中的滑动变阻器使其阻值均很小，小灯泡A2和A3均能亮。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是(    ) A. 图甲中，闭合S1，随着电路稳定后，A1会逐渐熄灭 B. 图甲中，闭合S1瞬间和断开S1瞬间，通过A1的电流方向相同 C. 图乙中，断开S2瞬间，灯A3闪亮一下再缓慢熄灭 D. 图乙中，闭合S2瞬间，灯A2先于灯A3亮 【答案】AC  【详解】A、图甲中L1为直流电阻可忽略的电感线圈，闭合S1，电路稳定后，灯泡A1短路，无电流，故A正确；B、图甲中，闭合电键的瞬间，流过灯泡A1的电流的方向向右；L1的为自感系数很大的自感线圈，则断开电键的瞬间，自感电动势将阻碍其电流的减小，所以流过L1的电流方向不变，所以流过灯泡A1的电流的方向与开始时是相反的，故B错误；C、图乙中，闭合S2电路中的电流稳定后两个灯泡都亮，断开S2瞬间，L2对电流减小有阻碍作用，此时L2与两个灯泡以及滑动变阻器组成闭合回路，所以A2、A3电流都逐渐减小，灯泡逐渐变暗直至熄灭，但由于L2为直流电阻可忽略的，因此在断开S2瞬间通过灯A3的电流比原来大，故灯A3先闪亮一下，后再缓慢熄灭，故C正确D、图乙中，闭合S2瞬间，L2对电流有阻碍作用，所以灯A2逐渐变亮，灯A3立刻变亮，故D错误。   7. (2023·湖北省黄石市·单元测试)下列关于自感和互感的应用说法正确的是(    ) A. 图A手机无线充电技术中，只要线圈A中输入电流，线圈B中就会产生感应电动势 B. 公路上的测速装置如图B，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感应电流 C. 如图C所示是一种延时继电器的示意图，开始时开关S闭合，断开开关S，弹簧K立刻将衔铁D拉起 D. 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D所示，其道理是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 【答案】D  【详解】Ａ、根据感应电流产生的条件，若在线圈A中输入恒定电流，则线圈A只产生恒定的磁场，线圈B中的磁通量不发生变化，则线圈B中不会产生感应电动势，故A错误；B、汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场，金属部件中的磁通量发生变化，在金属部件中产生感应电流，金属部件中的感应电流产生磁场，此磁场随汽车的运动，使穿过线圈的磁通量变化，所以线圈中会产生感应电流，故B错误；C、由题意可知，将S断开，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，根据楞次定律可知，产生有延时释放D的作用，故C错误；D、两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每个线圈产生的磁场强度相同。由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反。两者磁性强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消，故D正确。   8.(2022·北京市·单元测试)关于自感系数的描述，下列说法中正确的是(    ) A. 线圈中的磁通量变化越大，其自感系数就越大 B. 线圈中的电流变化越快，其自感系数越大 C. 线圈的匝数越多，其自感系数越小 D. 线圈内插入铁芯，其自感系数增大 【答案】D  【详解】AB、线圈自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的，与磁通量的变化和电流变化快慢无关，故 AB错误；CD、因为线圈自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的，当线圈匝数越多，自感系数越大，当线圈内插入铁芯时，其自感系数明显增大，故 C错误，D正确。故选D。   9.(2023·北京市·单元测试)如图所示电路中，S是闭合的，此时流过线圈的电流为I1，流过灯泡A的电流为I2，且I1>I2。在t1时刻将S断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图像是图中的(    ) A. B. C. D. 【答案】D  【详解】当闭合电键，因为线圈阻碍作用，所以电流I1会慢慢增大，灯泡A这一支路立即就有电流。当电键断开，A这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过A的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且A和L构成回路，通过A的电流也流过L，所以I2变成反向，且逐渐减小。因I1>I2，故D正确，A、B、C错误。 故选D。   10.(2023·新疆维吾尔自治区·单元测试)如图所示的电路中，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，电感L的电阻和电源的内阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是 A. 开关K从断开状态突然闭合时，L1逐渐变亮，L2一直不亮，L3立即变亮B. 开关K从断开状态突然闭合时，L1、L3逐渐变亮，L2一直不亮C. 开关K从闭合状态突然断开时，L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L3立即熄灭D. 开关K从闭合状态突然断开时，L1、L3逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 【答案】BC  【详解】AB、闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L2，由于线圈中自感电动势的阻碍，L1灯逐渐亮，L1与L3串联，所以闭合开关S的瞬间，灯泡L1和L3逐渐变亮。故A错误，B正确。CD、由于二极管具有单向导电性，电路稳定后无电流通过L2，L2不亮；在电路稳定后，断开开关S的瞬间，L由于产生自感电动势，相对于电源，灯泡L1、L2串联，所以L1逐渐熄灭，L2突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭。同时L3立即熄灭。故C正确，D错误。故选BC。