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高中物理(人教版)选修3-2课时训练5互感和自感 含解析

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——教学资料参考参考范本——



















高中物理(人教版)选修3-2课时训练5互感和自感 含解析
















______年______月______日


____________________部门








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题组一 自感现象

1.下列单位换算正确的是( )


A.1亨=1欧·秒
C.1伏=1韦秒
B.1亨=1伏·安秒

D.1伏=1亨·安秒

解析:由E=L可知1伏=1亨·安秒,选项D正确。

答案:D

2.

在制作精密电阻时,为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.当电路中电流变化时,两股导线中产生的感应电流相互抵消

C.当电路中电流变化时,两股导线中产生的磁通量相互抵消

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,在线圈中不会产生电
磁感应现象,因此消除了自感现象,选项C正 确。

答案:C

题组二 通电自感

3.(多选题)



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如图所 示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略。R1和R2是两个
定值电阻,L是一个自感系数较大的 线圈。开关S原来是断开的,从闭合
开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R1的电流I1和 通过
R2的电流I2的变化情况是( )

A.I1开始较大而后逐渐变小

B.I1开始很小而后逐渐变大

C.I2开始很小而后逐渐变大

D.I2开始较大而后逐渐变小

解析:闭合开关S时,由于L是一个自感系数较大的 线圈,产生反向的自
感电动势阻碍电流的变化,所以开始I2很小,随着电流达到稳定,自感
作 用减小,I2开始逐渐变大;闭合开关S时,由于线圈阻碍作用很大,路
端电压较大,随着自感作用减小 ,路端电压减小,所以R1上的电压逐渐
减小,电流逐渐减小,故选项A、C正确。

答案:AC

4.


如图所示的电路,L为自感线圈,R 是一个灯泡,E是电源。当S闭合瞬
间,通过灯泡R的电流方向是 。当S断开瞬间,通过灯泡的电
流方向是 。



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解析:当S闭合时,流经R的电流是A→B。当S断开瞬间,由于电源提供
给R及线圈的电流立即消失,因此线圈要产生一个和原电流方向相同的
自感电动势来阻碍原电流减小,所 以电流流经R时的方向是B→A。

答案: A→B B→A

题组三 断电自感

5.电视机的电源输入端装有电源滤波器,其电路图如图所示,元件L1、
L2是两个电感线圈,它们的自感系数很大,F是保险丝,R是压敏电阻
(正常情况下阻值很大,但电压 超过设定值时,阻值会迅速变小,可以保
护与其并联的元件),C1、C2是电容器,S为电视机开关, 在电视机正常
工作时,若在没有断开开关S时,就拔去电源插头,则以下说法正确的是
( )

A.F可能被熔断
C.C1可能被损坏
B.F一定被熔断

D.C2可能被损坏


解析:先拔去电源插头,保险丝不形成回路,不会熔 断。开关S未断开,
由于自感作用,L中电流不会突变,在R两端产生高电压,R阻值迅速变
小 ,C1两端电压迅速变小,C1不会被损坏,高电压都加在C2上,C2可能
被损坏,选项D正确。
答案:D

6.如图是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路,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,将电路拆除时
应( )


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A.先断开S2 B.先断开S1

C.先拆除电流表 D.先拆除电阻R


解析: 如果不断开S1,线圈L与电压表就会组成闭合回路,在断开S2时,
线圈L会产生感应电流,电流的方 向与原来方向相同。这时流过电压表
的电流方向与原来电流方向相反,电压表中的指针将反向转动,损坏 电
压表,所以必须先断开S1,再断开S2,选项B正确。

答案:B
7.如图所示的电路中,两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中
央,当电流从“+”接线柱 流入时,指针向右摆;电流从“-”接线柱流入
时,指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间,下列说法 中符合实际情
况的是( )

A.G1表指针向左摆,G2表指针向右摆

B.G1表指针向右摆,G2表指针向左摆

C.G1、G2表的指针都向左摆

D.G1、G2表的指针都向右摆


解析:电路接通后线圈中电流方向向右,当电路断开时,线圈中电流减
小,产生与原 方向相同的自感电动势,与G2和电阻组成闭合回路,所以
G1中电流方向向右,G2中电流方向向左, 即G1指针向右摆,G2指针向左
摆,B项正确。


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答案:B

(建议用时:30分钟)

1.关于线圈的自感系数,下列说法中正确的是( )



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:自感系数是线圈本身的 固有属性,只决定于线圈大小、形状、圈
数、有无铁芯等因素,而与电流变化快慢等外部因素无关。自感 电动势
的大小与线圈自感系数及电流变化率有关,选项A、B、C错,选项D
对。

答案:D

2.在如图甲所示的电路中,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 ,图乙中正确反映
流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )





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解析:由题中给出的电路可知,电路由L与L1和L2与R两个支路并联,
在t'时 刻,L1支路的电流因为有L的自感作用,所以i1由0逐渐增
大,L2支路为纯电阻电路,i2不存在 逐渐增大的过程,所以选项B正
确。

答案:B

3.(多选题)线圈通以如图所示的随时间变化的电流,则
A.0~t1时间内线圈中的自感电动势最大

B.t1~t2时间内线圈中的自感电动势最大

C.t2~t3时间内线圈中的自感电动势最大

D.t1~t2时间内线圈中的自感电动势为零


( )
解析:线圈中的自感电动势与通入的电流的变化率成正比,即E∝。根据
图象分析:0~t1时间内 的电流变化率小于t2~t3时间内的电流变化率,
故选项A错误,选项C正确;t1~t2时间内的电 流变化率为零,自感电动
势为零,故选项B错误,选项D正确。

答案:CD


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4.(多选题)如图所示,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

( )


解析: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,选项A、D对,选项B、C错。

答案:AD
< br>5.如图(a),线圈ab,cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电
流,用示波器测 得线圈cd间电压如图(b)所示。已知线圈内部的磁场与
流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的
图中,可能正确的是( )



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解析:由题图(b)可知,在0~0.5 s时间内Ucd为定值,由法拉第电磁感
应定律可知,线圈内磁通量变化率为定值,已知线圈内部的磁场与流经
线圈的电流成正比,则0 ~0.5 s时间内电流随时间变化率为定值,据此
可排除A、B、D三项,只有C项正确。

答案:C


6.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的闭合和断开的过程中,L1、L2
的亮度 变化情况是(灯丝不会断)( )

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不亮,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亮一下才灭



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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,L2立即不亮,L1亮一下才灭

解析:当 S闭合,L的自感系数很大,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,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,L2中无电流,立即
熄灭, 而电感L将要阻碍本身的电流变化,L与L1组成闭合电路,L1灯
要亮一下后再熄灭,综上所述,选项 D正确。

答案:D

7.

磁场具有能量,磁场中单位体 积所具有的能量叫作能量密度,其值为。
式中B是磁感应强度,μ是磁导率,在空气中μ为一已知常数。 为了近
似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积
为S的条形磁铁吸 住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一
段微小距离Δl,并测出拉力F,如图所示。因为F 所做的功等于间隙中
磁场的能量,所以由此可得磁感应强度B与F、S之间的关系为
B= 。

解析:在用力F将铁片P与磁铁拉开一段微小距离Δl的过程中,拉力F
可认为 不变,因此,F所做的功W=FΔl

以ω表示间隙中磁场的能量密度,则间隙中磁场的能量E=ωV=ωS
Δl

由题给条件得ω=,故E=SΔl


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因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,即W=E,故有FΔl=SΔl

解得B=。

答案:

8.

如图所示,电路中A 、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很
大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器。 S刚闭合
时,A ,B
;S闭合足够长时间后,B ,而A 。

解析:S刚闭合时,电容器 C要通过A充电,并且充电电流越来越小,故A
亮一下又逐渐变暗,最后A被L短路,所以A最后会熄灭 。而L对电流
变化有阻碍作用,所以通过B的电流逐渐增大,故B逐渐变亮;S闭合足
够长时间 后,C中无电流,相当于断路,L相当于短路,所以B很亮,而A
不亮。

答案:亮一下又逐渐变暗直至熄灭 逐渐变亮 很亮 不亮





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