【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修2：2.4 互感和自感提能作業(yè)習(xí)題

第二章4.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．(多選)關(guān)于導(dǎo)電線圈的自感系數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是(CD)A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，自感系數(shù)就越大B．線圈中的電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零C．線圈插入鐵芯后，自感系數(shù)會(huì)明顯增大D．把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大解析：導(dǎo)電線圈的自感系數(shù)與線圈的形狀、大小、匝數(shù)、是否有鐵芯有關(guān)，與線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流無(wú)關(guān)，故線圈插入鐵芯后，自感系數(shù)會(huì)明顯增大，把線圈匝數(shù)增加一些，自感系數(shù)變大。故選CD。2．(多選)如圖所示，閉合電路中的螺線管可自由伸縮，螺線管有一定的長(zhǎng)度，這時(shí)燈泡具有一定的亮度，若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)，則將看到(AD)A．燈泡變暗 B．燈泡變亮C．螺線管縮短 D．螺線管伸長(zhǎng)解析：將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi)時(shí)，則使穿過(guò)螺旋管的磁通量增加，故產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)，所以導(dǎo)致線圈中的電流減小，燈泡變暗，由于每匝線圈間的同向電流減小，故相互吸引力減小，從而螺線管伸長(zhǎng)，故選AD。3．(2022·福建省福州高二期末)無(wú)線充電是近年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)。如圖所示，該技術(shù)通過(guò)交變磁場(chǎng)在發(fā)射線圈和接收線圈間傳輸能量。內(nèi)置接收線圈的手機(jī)可以直接放在無(wú)線充電基座上進(jìn)行充電，下列關(guān)于無(wú)線充電的說(shuō)法正確的是(C)A．在充電過(guò)程中沒(méi)有電能損失B．無(wú)線充電基座可以用直流電源供電C．無(wú)線充電過(guò)程主要利用了電磁感應(yīng)原理D．無(wú)線充電基座可以對(duì)所有手機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電解析：在充電過(guò)程中線圈會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，會(huì)有電能損失，A錯(cuò)誤；無(wú)線充電基座產(chǎn)生的是交變磁場(chǎng)，所以必須用交流電源供電，B錯(cuò)誤；發(fā)射線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)使接收線圈中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以無(wú)線充電過(guò)程主要利用了電磁感應(yīng)原理，C正確；無(wú)線充電基座只能對(duì)配備接收線圈的手機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電，D錯(cuò)誤。4．(多選)(2022·福建三明市高二期中)如圖所示，燈泡1和2是兩個(gè)電阻值均為R的完全相同的小燈泡，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R0，R>R0。L是一個(gè)自感很大的線圈，它的電阻值也為R0。由于自感現(xiàn)象，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡1和2同時(shí)亮B．開(kāi)關(guān)接通時(shí)，通過(guò)燈泡1和2的電流相等C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡2立即熄滅，燈泡1先閃亮一下再熄滅D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)燈泡1和2的電流相等解析：開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡1和2同時(shí)亮，但是由于線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加，則通過(guò)燈泡1的電流大于通過(guò)燈泡2的電流，A正確，B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡2立即熄滅；因R>R0，即燈泡的電阻大于線圈的直流電阻，則當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)線圈的電流大于通過(guò)燈泡1的電流，則當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，由于線圈阻礙電流減小，則原來(lái)通過(guò)線圈的電流再次通過(guò)燈泡1，則使得燈泡1先閃亮一下再熄滅，C正確；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，燈泡2的電流立刻變?yōu)榱悖峭ㄟ^(guò)燈泡1的電流是逐漸減為零，則通過(guò)燈泡1和2的電流不相等，D錯(cuò)誤。5．如圖所示，L是一帶鐵芯的理想電感線圈，其直流電阻為零。電路中A和B是兩個(gè)相同的燈泡，A燈泡串接一個(gè)理想二極管D，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，A燈不亮B．開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，B燈泡立即亮C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A燈泡閃亮一下后熄滅D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)解析：開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，電感線圈相當(dāng)于斷路，二極管不導(dǎo)通，則此時(shí)A、B燈都不亮，A正確，B錯(cuò)誤；穩(wěn)定后，電感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線，所以B燈亮，A燈不亮，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，電感線圈中電流減小，則產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，由楞次定律可知，b端相當(dāng)于電源正極，此時(shí)二極管正向?qū)?，電感線圈與二極管、A燈組成回路，則A燈閃亮一下后熄滅，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)。C、D正確。6．(多選)如圖所示的電路中，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈，D1、D2是兩個(gè)完全相同的燈泡，E是內(nèi)阻不計(jì)的電源。t＝0時(shí)刻，閉合開(kāi)關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電流達(dá)到穩(wěn)定，t1時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。I1、I2分別表示通過(guò)燈泡D1和D2的電流，規(guī)定圖中箭頭所示的方向?yàn)殡娏髡较颍旅婺芏ㄐ悦枋鲭娏鱅隨時(shí)間t變化關(guān)系的是(AC)解析：當(dāng)S閉合時(shí)，L的自感作用會(huì)阻礙電流變大，電流從D1流過(guò)；然后L中的電流變大，D1中的電流變小至為0；D2中的電流等于電路總電流，電流流過(guò)D1時(shí)，電路總電阻較大，電流較小，當(dāng)D1中電流為0時(shí)，電流流過(guò)L與D2，總電阻變小，電流變大至穩(wěn)定。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，D2立即熄滅，D1突然亮起后慢慢熄滅，電流反向且逐漸減小。7．(2022·山西太原高二期中)如圖的電路中，A、B是兩個(gè)相同的燈泡，電感線圈L的自感系數(shù)較大，電阻與R相等，則(B)A．閉合S時(shí)，燈泡A立即變亮，B緩慢變亮B．閉合S時(shí)，燈泡A緩慢變亮，B立即變亮C．閉合S待穩(wěn)定后再斷開(kāi)，A閃亮一下再熄滅而B(niǎo)立即熄滅D．閉合S待穩(wěn)定后再斷開(kāi)，B閃亮一下再熄滅而A立即熄滅解析：閉合S時(shí)，燈泡B立即變亮，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙通過(guò)線圈電流的增大，由于燈泡A與線圈串聯(lián)，故燈泡A緩慢變亮，A錯(cuò)誤，B正確；閉合S待穩(wěn)定后，由于A、B是兩個(gè)相同的燈泡，線圈的直流電阻與R相等，說(shuō)明兩條支路的電流相等，斷開(kāi)S時(shí)，由于線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙通過(guò)線圈電流的減小，線圈電流會(huì)通過(guò)A、B兩燈泡，但由于線圈原來(lái)電流大小與兩燈泡電流相等，故不會(huì)看到燈泡閃亮一下，而是看到A、B兩燈泡逐漸熄滅，C、D錯(cuò)誤。8．(多選)(2023·山西高二期末)在用圖1的電路研究自感現(xiàn)象時(shí)，電流傳感器顯示各時(shí)刻通過(guò)線圈L(直流電阻為0)的電流如圖2所示。已知燈泡的電阻與定值電阻R相同且不隨電流變化，可以判定(BC)A．閉合S時(shí)燈泡緩慢變亮，斷開(kāi)S時(shí)燈泡緩慢熄滅B．1.0×10－3s前后，S由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)C．1.2×10－3s時(shí)，通過(guò)燈泡的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃驞．1.1×10－3s時(shí)，燈泡的功率約為5.0×10－4s時(shí)的二分之一解析：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，流過(guò)燈泡的電流瞬間增大，所以燈泡瞬間變亮，由于線圈的自感作用使得流過(guò)電阻R的電流逐漸增大，斷開(kāi)S時(shí)，由于燈泡的電阻與定值電阻R相同電流逐漸減小，故A錯(cuò)誤，B正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向向右，所以流過(guò)燈泡的電流向左，故C正確；由圖可知，t＝1.1×10－3s時(shí)，電流為0.9A，t＝5.0×10－4s時(shí)，電流為1.5A，根據(jù)功率的計(jì)算公式P＝I2R，可得eq\f(P1,P2)＝eq\f(0.92,1.52)＝0.36，故D錯(cuò)誤。故選BC。能力提升練9．(2023·江蘇蘇州市高二期中)在自感課堂引入中，三位同學(xué)合作完成了一個(gè)驚奇小實(shí)驗(yàn)：他們手拉手與一節(jié)電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池、若干導(dǎo)線、一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)有鐵芯且匝數(shù)較多的線圈按圖示方式連接，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人會(huì)有觸電的感覺(jué)。下列說(shuō)法正確的是(D)A．閉合開(kāi)關(guān)瞬間，人有觸電的感覺(jué)B．閉合開(kāi)關(guān)穩(wěn)定后，人體的電流等于線圈的電流C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，流過(guò)人的電流方向?yàn)镻→QD．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，線圈兩端的電壓突然增大解析：由于人的電阻較大，干電池的電動(dòng)勢(shì)較低，開(kāi)關(guān)閉合后，多匝線圈和同學(xué)們并聯(lián)，通過(guò)人體的電流很小，所以人沒(méi)有觸電的感覺(jué)，A錯(cuò)誤；因?yàn)殚_(kāi)關(guān)閉合后，多匝線圈和同學(xué)們并聯(lián)，且由于人的電阻大于線圈的電阻，所以通過(guò)人體的電流小于線圈的電流，B錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電流方向與原電流方向一致，所以流過(guò)人的電流方向?yàn)镼→P，C錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，多匝線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，人體電阻很大電流變化很快，所以線圈兩端的電壓會(huì)突然增大，D正確。10．在下圖所示的電路中，兩個(gè)靈敏電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤(pán)中央，當(dāng)電流從“＋”接線柱流入時(shí)，指針向右擺；電流從“－”接線柱流入時(shí)，指針向左擺。在電路接通穩(wěn)定工作后再斷開(kāi)的瞬間，下面哪個(gè)說(shuō)法符合實(shí)際(B)A．G1指針向左擺，G2指針向右擺B．G1指針向右擺，G2指針向左擺C．G1、G2的指針向左擺D．G1、G2的指針向右擺解析：電路穩(wěn)定后斷開(kāi)，通過(guò)電阻這一支路的電流立即消失，由于電感線圈對(duì)電流的變化有阻礙作用，會(huì)阻礙其減小，所以含有電感線圈的支路的電流從“＋”接線柱流入G1指針向右擺。含有電阻的支路電流從“－”接線柱流入G2，指針向左擺。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤，故選B。11.在制造精密電阻時(shí)，為消除電阻使用過(guò)程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，采取了雙線繞法，如圖所示，其道理是(C)A．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)互相抵消B．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C．當(dāng)電路中電流變化時(shí)，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消D．以上說(shuō)法均不正確解析：由于采用雙線并繞的方法，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，兩股導(dǎo)線中的電流方向是相反的，不管電流怎樣變化，任何時(shí)刻兩股電流總是等大反向的，所產(chǎn)生的磁通量也是等大反向的，故總磁通量等于零，在該線圈中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此消除了自感影響，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，只有C正確。12．(多選)(2023·山東棗莊市高二期中)如圖所示，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，其直流電阻與燈泡L1、L2的電阻相同，兩燈泡的額定電壓、額定功率相同，額定電壓小于電源的電動(dòng)勢(shì)，閉合電鍵S，則下列判斷正確的是(CD)A．閉合電鍵后，L1、L2兩燈泡逐漸變亮B．閉合電鍵后，L1、L2兩燈泡逐漸變暗至熄滅C．?dāng)嚅_(kāi)電鍵一瞬間，燈泡L1中有從右向左的電流D．?dāng)嚅_(kāi)電鍵一瞬間，燈泡L1的功率變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一解析：閉合電鍵瞬時(shí)，L相當(dāng)于斷路，L1、L2兩燈泡通有電流會(huì)直接變亮，當(dāng)穩(wěn)定后L相當(dāng)于定值電阻，與燈泡并聯(lián)，此時(shí)燈泡中電流穩(wěn)定，亮度正常，A、B錯(cuò)誤；閉合電鍵后，穩(wěn)定時(shí)L中電流從左到右，當(dāng)斷開(kāi)電鍵一瞬間，L等效于電源，電流方向不變，與燈泡構(gòu)成回路，因此燈泡L1中有從右向左的電流，C正確；閉合電鍵后，穩(wěn)定時(shí)L阻值與燈泡阻值相同，因此電流相同，當(dāng)斷開(kāi)電鍵一瞬間L等效于電源，電流大小不變，兩個(gè)燈泡并聯(lián)接入電路分流，電流大小為原來(lái)一半，根據(jù)P＝I2R可知燈泡L1的功率變?yōu)樵瓉?lái)的四分之一，D正確。13．如圖所示的是一種觸電保安器，變壓器A處用雙股相線(火線)和零線平行繞制成圈，然后接到用電器上，B處有一個(gè)輸出線圈，一旦有電流，經(jīng)放大后便能立即推動(dòng)繼電器J切斷電源，下列情況下能起保安作用的是哪一種？說(shuō)明理由。(1)增加開(kāi)燈的盞數(shù)，能否切斷電源？(2)雙手分別接觸火線和零線，能否切斷電源？(3)