2016-2017学年高中物理 第4章 电磁感应新人教版选修3-2_4

1 互感和自感 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1(2016莆田高二检测)关于自感现象，下列说法中正确的是( ) A电路中电流越大，自感电动势越大 B电路中电流变化越大，自感电动势越大 C线圈中电流均匀增大，线圈的自感系数也均匀增大 D线圈中的电流为零时，自感电动势不一定为零 【解析】 在自感系数一定的情况下，电流变化越快，自感电动势越大，与电流的大 小、电流变化的大小没有必然的关系，A、B 项错；线圈的自感系数是由线圈本身的性质决 定的，与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等有关，而与线圈的电流的变化率无关，C 项错 【答案】 D 2关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是( ) A线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大 B线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大 C若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零 D不管电流如何变化，线圈的自感系数不变 【解析】 自感系数只与线圈本身有关，而与其他因素无关自感系数是由线圈的本 身性质(线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数)和是否插入铁芯决定的线圈的横截 面积越大，线圈越长，单位长度上的匝数越多，它的自感系数就越大，有铁芯的线圈的自 感系数比没有铁芯的大得多自感系数与通入的电流、电流改变量、电流变化率等无关， 故正确答案为 D. 【答案】 D 3(2016厦门高二检测)如图 468 所示是测定自感系数很大的线圈 L 直流电阻的电 路， L 两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体 时应( ) 图 468 【导学号：94530043】 2 A先断开 S1 B先断开 S2 C先拆除电流表 D先拆除电阻 R 【解析】 S 1断开瞬间， L 中产生很大的自感电动势，若此时 S2闭合，则可能将电压 表烧坏，故应先断开 S2. 【答案】 B 4在制造精密电阻时，为消除电阻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 469 所示，其道理是( ) 图 469 A当电路中电流变化时，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以上说法均不正确 【解析】 由于采用双线并绕的方法，当有电流通过时，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，只有选项 C 正确 【答案】 C 5如图 4610 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 4610 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到零，线圈将产生自感 3 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 6如图 4611 所示是用于观察自感现象的电路图设线圈的自感系数较大，线圈的 直流电阻 RL与灯泡的电阻 R 满足 RLR，则在开关 S 由闭合到断开的瞬间，可以观察到( ) 图 4611 【导学号：94530044】 A灯泡立即熄灭 B灯泡逐渐熄灭 C灯泡有明显的闪亮现象 D只有在 RLR 时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象 【解析】 S 闭合电路稳定时，由于 RLR，那么 ILIR， S 断开的瞬间，流过线圈的 电流 IL要减小，在 L 上产生的自感电动势要阻碍电流的减小通过灯原来的电流 IR随着开 关的断开变为零，而灯与线圈形成闭合回路，此时灯泡的电流等于流过线圈的电流，即从 IL开始逐渐变小，由于 ILIR，因此灯开始时有明显的闪亮现象，C 正确，A、B 错误；若 RLR 时， ILIR，这样不会有明显的闪亮， D 错误 【答案】 C 7(多选)如图 4612 所示的电路中，三个相同的灯泡 M、N、P 和线圈 L1、 L2与直流 电源连接，线圈的电阻忽略不计，开关 S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有( ) 图 4612 AM 先变亮，然后逐渐变暗 BN 先变亮，然后逐渐变暗 CP 先变亮，然后逐渐变暗 DN、P 都逐渐变暗 【解析】 由题图中看出，S 突然断开时，线圈 L1、 L2中的感应电动势瞬间都给灯 M 提供电压，因此灯 M 瞬间电流比原来大，故灯 M 先变亮，然后逐渐变暗，灯 N、P 都逐渐变 暗 【答案】 AD 4 8在如图 4613 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 4613 【解析】 t时刻闭合 S，则由于线圈 L 的自感作用，通过小灯泡 L1的电流 i1从零 逐渐增加，直到达到稳定值 I，故 A 错，B 对；而小灯泡 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 C、D 均错 【答案】 B 能力提升 9(2016大理高二检测)如图 4614 所示的电路中 A1和 A2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 相同在开关 S 接通和断开时，灯泡 A1和 A2亮 暗的顺序是( ) 图 4614 A接通时 A1先达最亮，断开时 A1后灭 B接通时 A2先达最亮，断开时 A1后灭 C接通时 A1先达最亮，断开时 A1先灭 D接通时 A2先达最亮，断开时 A2先灭 【解析】 当开关 S 接通时，A 1和 A2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阻碍电流的增大，使通过线圈的电流从零开始慢慢 增加，所以开始时电流几乎全部从 A1通过，而该电流又将同时分两路通过 A2和 R，所以 A1 先达最亮，经过一段时间电路稳定后，A 1和 A2达到一样亮；当开关 S 断开时，电源电流立 5 即为零，因此 A2立即熄灭，而对 A1，由于通过线圈的电流突然减小，线圈中产生自感电动 势阻碍电流的减小，使线圈 L 和 A1组成的闭合电路中有感应电流，所以 A1后灭 【答案】 A 10(2016烟台高二检测)如图 4615 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 t0 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 UAB随时间 t 变化的图象中， 正确的是( ) 图 4615 【导学号：94530045】 【解析】 由于自感现象， t0 时刻 UAB较大，随时间推移， UAB减小；断开 S，电感 L 中电流的方向不变，逐渐减小，经过电感 L、电阻 R、灯泡 D 形成回路，所以 UAB的方向 发生改变，大小逐渐减小至零，故正确答案为 B. 【答案】 B 11(多选)如图 4616 所示，电路中 A 和 B 是两个完全相同的小灯泡， L 是一个自感 系数很大、直流电阻为零的电感线圈， C 是电容很大的电容器当 S 闭合与断开时，对 A、 B 的发光情况判断正确的是( ) 图 4616 AS 闭合时， A 立即亮，然后逐渐熄灭 BS 闭合时， B 立即亮，然后逐渐熄灭 CS 闭合足够长时间后， B 发光而 A 不发光 DS 闭合足够长时间后再断开， B 立即熄灭而 A 逐渐熄灭 【解析】 电容器的特性是“充电和放电” ，在开始充电阶段，相当于阻值很小的电阻， 放电阶段相当于电源电感线圈的电流不会突然变化，当电流突然增大时，相当于阻值很 大的电阻，当电流突然减小时，相当于电源因此，当开关刚闭合时，电容器对电流的阻 6 碍作用小，线圈对电流的阻碍作用大 C 和 B 组成的电路分压作用小， A、 L 组成的电路分 压作用大， B 灯较暗， A 灯较亮当开关闭合足够长的时间后，电容器充电完成，线圈中电 流为直流电，而其直流电阻很小， B 灯较亮， A 灯被短路，不发光；开关断开瞬间，电容器 和 B 灯组成的回路中，电容器放电， B 灯逐渐变暗， A 灯和线圈组成的回路中，线圈充当电 源， A 灯先变亮再熄灭，故选项 A、C 正确 【答案】 AC 12如图 4617 所示，电流表的内阻不计，电阻 R12.5 ， R27.5 ，电感线圈 的直流电阻可以忽略闭合开关 S 的瞬时，电流表的读数 I10.2 A；线圈中的电流稳定 后，电流表的读数 I20.4 A，试求电池的电动势和内电阻 图 4617 【解析】 S 闭合瞬时，可认为由于线圈的自感作用使得线圈中没有电流；而线圈中 的电流稳定时，认为线圈的电阻为零，电阻 R2被短路， R2中的电流为零 设电池的电动势为 E，内电阻为 r，则 S 闭合的瞬时，由闭合电路欧姆定律得： E I1(R1 R2 r) 稳定后，由闭合电路欧姆定律得： E I2(R1 r) 联立代入数据解得 E3 V， r5 . 【答案】 3 V 5 13(2016泰安高二检测)如图 4618 甲所示为研究自感实验电路图，并用电流传感 器显示出在 t110 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(如图乙) 已知电源电动势 E6 V，内阻不计，灯泡 R1的阻值为 6 ，电阻 R 的阻值为 2 . 甲 7 乙 图 4618 求：(1)线圈的直流电阻 RL. (2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？并计