2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修第二冊(cè) 2.4 互感和自感 作業(yè)

1、互感和自感基礎(chǔ)全面練(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1下列關(guān)于自感系數(shù)及自感電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法正確的是()A通過(guò)線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)最大B電流變化越大，自感電動(dòng)勢(shì)越大C線圈中的電流變化越快，其自感系數(shù)越大D線圈內(nèi)插入鐵芯，其自感系數(shù)增大【解析】選D。由EL eq f(I,t) 可知，自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率成正比，與電流的大小及電流變化的大小無(wú)關(guān)，故A、B錯(cuò)誤；線圈的自感系數(shù)僅由線圈自身的因素決定，如：線圈的橫截面積、長(zhǎng)度、單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)、有無(wú)鐵芯等，與其他因素?zé)o關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。2如圖所示電路中，a、b兩燈相同，閉合開(kāi)關(guān)S電路達(dá)到穩(wěn)定

2、后兩燈一樣亮，則()A當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，a、b兩燈中電流立即變?yōu)榱鉈當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，a、b兩燈中都有向右的電流，兩燈不立即熄滅C當(dāng)S閉合的瞬間，a燈比b燈先亮D當(dāng)S閉合的瞬間，b燈比a燈先亮【解析】選D。當(dāng)S斷開(kāi)的瞬間，由于線圈自感電動(dòng)勢(shì)的延時(shí)作用，由“增反減同”可知，a中電流向右，b中電流向左，a、b兩燈中電流均逐漸減小，均逐漸熄滅，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)S閉合的瞬間，由于線圈自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙作用，a燈逐漸變亮，b燈立即變亮，即b燈比a燈先亮，C錯(cuò)誤，D正確。3如圖所示的電路中，L1、L2是完全相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)較大，它的電阻與定值電阻R相等。下列說(shuō)法正確的是()A.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，L1先亮、

3、L2后亮，最后它們一樣亮B閉合開(kāi)關(guān)S后，L1、L2始終一樣亮C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，L1、L2都要過(guò)一會(huì)才熄滅D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，L2立刻熄滅，L1過(guò)一會(huì)才熄滅【解析】選C。線圈L的自感系數(shù)較大，阻抗也很大，閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間， L2先亮，L1后亮，電流穩(wěn)定后，它們一樣亮，A、B錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，線圈的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，線圈相等于電源，線圈、兩個(gè)燈泡和電阻R形成一個(gè)閉合回路，兩個(gè)燈泡會(huì)繼續(xù)發(fā)亮，直到線圈的磁場(chǎng)能消耗完畢才熄滅，D錯(cuò)誤，C正確。4如圖所示，電源內(nèi)阻不計(jì)，閉合開(kāi)關(guān)S后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R和Rt，使同樣規(guī)格的兩個(gè)小燈泡A和B都正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。當(dāng)再次閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A.燈泡A

4、和B同時(shí)正常發(fā)光B燈泡A立刻正常發(fā)光，燈泡B逐漸亮起來(lái)C燈泡B立刻正常發(fā)光，燈泡A逐漸亮起來(lái)D燈泡A和B都要隔一段時(shí)間才亮起來(lái)【解析】選C。再次閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，通過(guò)L的電流增大，由于線圈自感，所以A燈逐漸亮起來(lái)，B燈不通過(guò)線圈，立即正常發(fā)光。故選C。5如圖所示，電感線圈L的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，LA、LB是兩個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí)驗(yàn)中不會(huì)燒毀，電阻R2阻值約等于R1的兩倍，則()A.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB同時(shí)達(dá)到最亮，且LB更亮一些B閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA、LB均慢慢亮起來(lái)，且LA更亮一些C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅【

5、解析】選D。由于燈泡LA與線圈L和R1串聯(lián)，燈泡LB與電阻R2串聯(lián)，當(dāng)S閉合瞬間，通過(guò)線圈的電流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的增加，所以LB比LA先亮，A、B錯(cuò)誤；由于LA所在的支路電阻阻值較小，故穩(wěn)定時(shí)電流較大，即LA更亮一些，當(dāng)S斷開(kāi)瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，兩燈組成的串聯(lián)電路中，電流從線圈中原電流開(kāi)始減小，即從IA減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅，C錯(cuò)誤，D正確。6如圖甲所示，A、B兩絕緣金屬環(huán)套在同一鐵芯上，A環(huán)中電流iA隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說(shuō)法中正確的是()A.t1時(shí)刻，兩環(huán)間的作用力最大Bt2和t3時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引Ct2時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引，t3時(shí)

6、刻，兩環(huán)相互排斥Dt3和t4時(shí)刻，兩環(huán)相互吸引【解析】選B。t1時(shí)刻B環(huán)中感應(yīng)電流為零，故兩環(huán)間的作用力為零，A錯(cuò)誤；t2和 t3時(shí)刻A環(huán)中電流在減小，則B環(huán)中產(chǎn)生與A環(huán)中同向的電流，故兩環(huán)相互吸引，B正確，C錯(cuò)誤；t4時(shí)刻A環(huán)中電流為零，兩環(huán)間無(wú)相互作用，D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7(12分情境應(yīng)用題)如圖所示是一種常用的延時(shí)繼電器示意圖，圖中的S2是一直閉合的。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，銜鐵D將被吸下，C線路接通；當(dāng)S1斷開(kāi)時(shí)，D將延遲一段時(shí)間才被釋放，延時(shí)繼電器就是這樣得名的。試問(wèn)：(1)這種繼電器的延時(shí)功能是物理學(xué)中的什么

7、現(xiàn)象；(2)如果將S2處于斷開(kāi)狀態(tài)，試分析說(shuō)明該裝置是否還具有延時(shí)功能。(圖中F為電磁鐵，A、B為導(dǎo)線線圈)【解析】(1)這種繼電器的延時(shí)功能是物理學(xué)中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象；(2)不具有延時(shí)功能。因?yàn)樵赟1斷開(kāi)時(shí)，線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)立即減為零，此時(shí)線圈B的磁通量雖發(fā)生了變化，但S2處于斷開(kāi)狀態(tài)，線圈B中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以線圈B不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，裝置不會(huì)產(chǎn)生延時(shí)效果。答案：(1)電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)見(jiàn)解析8.(12分)如圖所示，線圈L的自感系數(shù)很大，先閉合開(kāi)關(guān)使燈泡發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。(1)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相同嗎？(2)在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程中，有時(shí)燈泡閃亮一下再熄滅，有時(shí)燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅

8、，請(qǐng)分析上述兩種現(xiàn)象發(fā)生的原因是什么?！窘馕觥?1)S閉合時(shí)，流過(guò)燈泡A中的電流方向向左，S斷開(kāi)瞬間，流過(guò)燈泡A中的電流方向向右，所以開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)前后，流過(guò)燈泡的電流方向相反。(2)在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后燈泡又閃亮一下的原因是：燈泡斷電后自感線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流比開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前流過(guò)燈泡的電流大。要想使燈泡閃亮一下再熄滅，就必須使自感線圈的直流電阻小于與之并聯(lián)的燈泡電阻。而當(dāng)線圈直流電阻大于或等于燈泡電阻時(shí)，燈泡只會(huì)緩慢變暗直至熄滅。答案：(1)見(jiàn)解析(2)見(jiàn)解析【加固訓(xùn)練】1如圖所示，P、Q是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是電阻為零的純電路，且L自感系數(shù)很大，C是電容較大且不漏電的電容器，下列判斷正確的是()A.S閉

9、合，P燈逐漸變亮，Q燈逐漸變暗BS閉合，P燈、Q燈同時(shí)亮，然后P燈變暗，Q燈亮度不變CS閉合，電路穩(wěn)定后，S再斷開(kāi)時(shí)，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈立即熄滅DS閉合，電路穩(wěn)定后，S再斷開(kāi)時(shí)，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈逐漸熄滅【解析】選D。S剛閉合后，由于L的自感系數(shù)很大、對(duì)電流的阻礙作用很大，使得電流絕大部分通過(guò)燈泡P，而電容器C的電容很大，要通過(guò)燈泡P充電，并且充電電流越來(lái)越小，故P亮一下又逐漸變暗，最后P被L短路，所以P最后會(huì)熄滅；通過(guò)Q的電流逐漸增大，故Q逐漸變亮，故A、B錯(cuò)誤；S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后再斷開(kāi)，電容器要對(duì)Q放電，故Q要逐漸熄滅，而線圈L對(duì)P放電，導(dǎo)致P燈突然亮一下，然后熄滅

10、，故C錯(cuò)誤，D正確。2圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗但沒(méi)有熄滅；閉合開(kāi)關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲中，L1的電阻值為零B圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C圖乙中，斷開(kāi)S2后，兩燈都逐漸熄滅D圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等【解析】選C。圖甲中，穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1的電流記為I1，通過(guò)L1的電流記為IL。S1斷開(kāi)瞬間，A1突然變亮，可知ILI1，因此A1電阻大于L1的阻值，但L1的電阻值不一定

11、為零，故A、B錯(cuò)誤；圖乙中，閉合S2時(shí)，由于自感作用，通過(guò)L2與A2的電流I2會(huì)逐漸增大，而通過(guò)R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，由于最終A2與A3亮度相同，所以兩支路電流I相同，根據(jù)部分電路歐姆定律，兩支路電壓U與電流I均相同，所以兩支路電阻相同，由于A2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，故D錯(cuò)誤；圖乙中，斷開(kāi)S2后，由于斷電自感，線圈相當(dāng)于新電源，因穩(wěn)定時(shí)電流相等，則兩燈都逐漸熄滅，故C正確。綜合突破練(15分鐘40分)9(6分多選)(2022臨沂高二檢測(cè))如圖所示電路，L是自感系數(shù)足夠大的線圈，它的電阻可忽略不計(jì)，L1和L2是兩個(gè)完全相同的小燈泡，將開(kāi)關(guān)閉合，待燈泡

12、亮度穩(wěn)定后，再將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，則下列說(shuō)法正確的是()A.S閉合瞬間，L2先亮，L1后亮，最后兩燈一樣亮BS閉合瞬間，兩燈同時(shí)亮，之后L1熄滅，L2變亮CS斷開(kāi)時(shí)，L2燈立即熄滅，L1亮一下再慢慢熄滅DS斷開(kāi)時(shí)，兩燈都立即熄滅【解析】選B、C。S閉合瞬間，線圈L對(duì)電流的增大有一定的阻礙作用，由于兩個(gè)燈泡L1與L2串聯(lián)，所以兩燈同時(shí)獲得電壓，同時(shí)發(fā)光，隨著線圈L電流的增加，逐漸將L1燈短路，L1燈熄滅，而外電阻減小，流過(guò)L2燈的電流變大，L2燈變亮，故B正確，A錯(cuò)誤；S斷開(kāi)時(shí)線圈L與燈泡L1構(gòu)成自感回路，L2燈立即熄滅，線圈L中的電流開(kāi)始減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，使L1亮一下再慢慢熄滅，故C

13、正確，D錯(cuò)誤。10(6分多選)(2022邵陽(yáng)高二檢測(cè))在如圖甲、乙所示的電路中，電阻R和自感線圈L的電阻都小于燈泡的電阻，閉合S使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡Q1Q2發(fā)光。則斷開(kāi)S后()A.Q1將漸漸變暗BQ1將先變得更亮，然后漸漸變暗CQ2將漸漸變暗DQ2將先變得更亮，然后漸漸變暗【解析】選A、D。在電路甲中，正常工作時(shí)流過(guò)線圈L支路的電流較小，斷開(kāi)S后，線圈L會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，使燈泡Q1中的電流從原來(lái)的數(shù)值開(kāi)始逐漸減小，故Q1將漸漸變暗，不會(huì)先變得更亮，故A正確，B錯(cuò)誤；在電路乙中，正常工作時(shí)流過(guò)線圈L支路的電流較大，斷開(kāi)S后，線圈L會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，使燈泡Q2中的電流瞬間變得更大再逐漸減小，故Q2

14、將先變得更亮，然后漸漸變暗，故C錯(cuò)誤，D正確。11(6分多選)(2022?？诟叨z測(cè))如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ和固定不動(dòng)的金屬棒MN，線圈L1、L2繞在同一個(gè)鐵芯上，PQ棒所在區(qū)域有垂直于軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)PQ在外力的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN中有從M到N的電流，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是()A向右加速運(yùn)動(dòng)B向左加速運(yùn)動(dòng)C向右減速運(yùn)動(dòng) D向左減速運(yùn)動(dòng)【解析】選B、C。MN中有從M到N的電流，由楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是向上減小，或向下增加；再由右手定則可知PQ可能是向左加速運(yùn)動(dòng)或向右減速運(yùn)動(dòng)，故選B、C。12(22分)(2022黃岡高二檢測(cè))如圖所示，先閉合S，調(diào)節(jié)R2使A1、A2的亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使A1、A2