2019-2020学年高中物理 第4章 电磁感应 6 互感和自感训练（含解析）新人教版选修3-2

互感和自感基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第56题有多项符合题目要求)1(2019湖北黄冈检测)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，将电路拆去时应()a先断开开关s1b先断开开关s2c先拆去电流表 d先拆去电阻r【答案】b【解析】当s1、s2闭合稳定时，线圈中的电流由ab，电压表v右端为“”极，左端为“”极，指针正向偏转，先断开s1或先拆去电流表a或先拆去电阻r的瞬间，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v上加了一个反向电压，使指针反偏，若反偏电压过大，会烧坏电压表v，故应先断开s2，故选b项2如图甲所示，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的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是()at1时刻，两环作用力最大bt2和t3时刻，两环相互吸引ct2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥dt3和t4时刻，两环相互吸引【答案】b【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错误3(2019石嘴山名校月考)如图所示，交流电源的电动势有效值与直流电源的电动势相等，两电源的内阻均可忽略，三个灯泡是完全相同的，分别与定值电阻、电感器和电容器相接当s接1时三个灯泡的亮度相同，那么s接2时()a三个灯泡亮度相同b甲灯比乙灯亮，丙灯不亮c甲灯比乙灯暗，丙灯不亮d甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮【答案】c【解析】由题，当单刀双掷开关s接1时，即为交流，三个灯亮度相同，说明电感l的感抗与电阻r相同，当s接2时，电感l没有感抗，电容器具有隔断直流的作用，而交流与直流对电阻r没有影响，所以丙灯不亮，甲灯亮度不变，乙灯亮度增加，即甲灯比乙灯暗故c正确，a、b、d错误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相互抵消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当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消【答案】c【解析】能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流，故c正确5(2018大连模拟)如图所示，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，随着开关s闭合和断开的过程中(灯丝不会断)，灯l1、l2的亮度变化情况是()as闭合，l1不亮，l2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮久bs闭合，l1、l2同时亮，而后l1逐渐熄灭，l2则逐渐变得更亮cs断开，l1亮一下逐渐熄灭，l2立即熄灭ds断开，l1、l2都会亮一下再熄灭【答案】bc【解析】当s闭合瞬间，两灯同时获得电压，同时发光，随着线圈l中电流的增加，逐渐将l1灯短路，l1逐渐变暗直到熄灭，同时l2电流逐渐增大，变得更亮，故a错误，b正确；s断开瞬间，l2中电流消失，故立即熄灭，而l1中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，故l1亮一下逐渐熄灭故c正确，d错误6(2019平潭名校月考)如图所示是研究通电自感实验的电路图，a1、a2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关调节电阻r，使两个灯泡的亮度完全相同，调节可变电阻r1，使它们都正常发光，然后断开开关s，重新闭合开关s，则()a闭合s瞬间，a1和a2均逐渐变亮b闭合s瞬间，a1立即变亮，a2逐渐变亮c断开s瞬间，a1和a2一起逐渐变暗d稳定后，a1和a2两端电势差相同【答案】cd【解析】闭合瞬间，l相当于断路，a2立刻变亮，a1逐渐变亮，故a、b错误；断开s瞬间，线圈与a1和a2一起组成自感回路，所以它们都逐渐变暗，故c正确；稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们两端的电压相同，l和r两端电势差一定相同，故d正确二、非选择题7如图所示的电路中，电源电动势e6 v，内电阻不计，l1、l2两灯均标有“6 v0.3 a”，电阻r与电感线圈的直流电阻rl阻值相等，均为20 .分析：s闭合和断开的瞬间，求l1、l2两灯的亮度变化【答案】见解析【解析】当开关闭合的瞬间，电感支路相当于断路计算可知i10.1 a，i20.2 a，即开关闭合的瞬间，两灯同时亮，l2灯较l1灯更亮稳定后，两灯亮度相同；开关断开时，显然l1立即熄灭，l2逐渐熄灭8如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻r12.5 ，r27.5 ，线圈的直流电阻可以忽略闭合开关s的瞬间，电流表读数i10.2 a，当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阻【答案】3 v5 【解析】闭合开关s的瞬间，r1和r2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得i1电路稳定后，r2被短路，由闭合电路欧姆定律得i2联立解得e3 v，r5 .能力提升9在如图所示的电路中，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，调节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，能正确反映流过l1的电流i1、流过l2的电流i2随时间t变化的图象是()【答案】b【解析】与滑动变阻器r串联的l2，没有自感，直接变亮，电流变化图象如a中图线，c、d错误与带铁芯的电感线圈串联的l1，由于自感，电流逐渐变大，a错误，b正确10(多选)在如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感l1、l2与直流电源连接，电感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()aa先变亮，然后逐渐变暗bb先变亮，然后逐渐变暗cc先变亮，然后逐渐变暗db、c都逐渐变暗【答案】ad【解析】s断开前，灯泡a、b、c中的电流相同，均为i.l1中的电流i12i，l2中的电流i2i.当s断开后，电源被撤除，剩下灯泡与线圈形成新的闭合回路灯泡b、c中的电流由i逐渐减小，两灯逐渐变暗灯泡a里的电流先由i增至2i，然后逐渐减小，所以灯泡a先变亮后变暗a、d两项正确11如图所示的电路中，已知e20 v，r120 ，r210 ，l是纯电感线圈，电源内阻不计，则s闭合，电路稳定后断开s的瞬间，l两端的电压是多少？哪端电势高？【答案】60 vb端的电势高于a端【解析】当s闭合，电路稳定时，流过l的电流i2 a，此时a端电势高于b端断开s的瞬间，r2和r1与l串联，线圈l中电流减小，开始瞬间，l中电流为i，所以l两端电压为i(r1r2)60 v，此时线圈l中的磁场能转化为电能释放出来，线圈l相当于电源，r1与r2相当于外电路，所以b端电势高于a端12如图所示，设电源的电动势为e10 v，内阻不计，l与r的电阻均为5 ，两灯泡的电阻为rs10 .(1)求断开s的瞬间，灯泡l1两端的电压；(2)画出断开s前后一段时间内流过l1电流随时间的变化规律【答案】(1)10 v(2)见解析【解析】(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过因此通过l的电流为il a1 a流过l1的电流为is a0.5 a断开s的瞬间，由于线圈要想维持il不变，而与l1组成闭合