2024年高考物理選修二專題練習(xí)第4節(jié) 互感和自感

《模型畫法·物理課堂》馮考必勝第4節(jié)互感和自感【刷基礎(chǔ)】【題型1互感現(xiàn)象的分析與應(yīng)用】1．[北京海淀區(qū)清華附中2021高二上期末改編]繞在同一鐵芯上的線圈Ⅰ、Ⅱ按如圖所示方法連接，G為電流表，下列說法正確的是()A．開關(guān)S閉合瞬間，G中的電流從左向右B．保持開關(guān)S閉合，G中的電流從左向右C．保持開關(guān)S閉合，向右移動變阻器R0的滑動觸頭，G中的電流從左向右D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，G的示數(shù)也為零答案：A解析：閉合開關(guān)S瞬間，Ⅰ線圈中有電流通過，產(chǎn)生磁場，線圈內(nèi)部磁場方向從左向右，穿過Ⅱ線圈的磁通量從無到有，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知電流表中的電流從左向右，故A正確；保持開關(guān)S閉合，Ⅰ線圈中電流不變，穿過Ⅱ線圈的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，G的示數(shù)為零，故B錯誤；保持開關(guān)S閉合，向右移動變阻器R0的滑動觸頭，Ⅰ線圈中電流減小，線圈內(nèi)部產(chǎn)生向右減弱的磁場，穿過Ⅱ線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知電流表中的電流從右向左，故C錯誤；斷開開關(guān)S的瞬間，Ⅰ線圈中電流減小(從有到無)，穿過Ⅱ線圈的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，則電流表中有電流通過，示數(shù)不為零，故D錯誤．【題型2自感現(xiàn)象的理解及分析】2．(多選)在如圖所示的電路中，L為電感線圈(直流電阻不計(jì))，A、B為兩燈泡，以下結(jié)論正確的是()A．閉合開關(guān)S時(shí)，A先亮，B后亮B．閉合開關(guān)S時(shí)，A、B同時(shí)亮，之后B變暗直至熄滅，A變亮C．先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S時(shí)，A熄滅，B先變亮再逐漸熄滅D．先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S時(shí)，A、B兩燈都亮一下再逐漸熄滅答案：BC解析：閉合開關(guān)S時(shí)，電路中立即有了電流，故燈泡A、B同時(shí)變亮，線圈會產(chǎn)生自感電動勢，電流緩慢增加，當(dāng)電流穩(wěn)定后，線圈相當(dāng)于直導(dǎo)線，燈泡B被短路，故開關(guān)S閉合時(shí)，A、B同時(shí)亮，但B逐漸熄滅，A變亮，故A錯誤，B正確；斷開開關(guān)S時(shí)，A立即熄滅，線圈產(chǎn)生自感電動勢，和燈泡B構(gòu)成閉合回路，B先亮一下后逐漸熄滅，故C正確，D錯誤．3．[四川成都外國語學(xué)校2021高二下月考]如圖所示的電路中，a、b、c為三個(gè)相同的燈泡，線圈L的自感系數(shù)很大，電阻不計(jì)，電源E內(nèi)阻不計(jì)，下列判斷正確的有()A．S閉合的瞬間，a、b、c三燈一樣亮B．S閉合的瞬間，b燈最亮C．電路穩(wěn)定后，將S斷開的瞬間，a、c兩燈立即熄滅D．電路穩(wěn)定后，將S斷開，a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗答案：D解析：由于通過線圈L的電流會緩慢變化，當(dāng)S閉合瞬間，L中的電流為0，電路的結(jié)構(gòu)為b與c串聯(lián)后與a并聯(lián)，所以a支路的電阻值小，流過a的電流大，而流過b、c的電流相等，所以S閉合的瞬間，b、c兩燈一樣亮，a燈最亮，A、B錯誤；當(dāng)電流逐漸穩(wěn)定時(shí)，線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此時(shí)b被短路，a與c并聯(lián)，電路穩(wěn)定后，將S斷開，此時(shí)線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相對于電源電路的結(jié)構(gòu)是a與c串聯(lián)后與b并聯(lián)，所以a、c兩燈亮度相同且逐漸變暗，C錯誤，D正確．【題型3含電容器的自感現(xiàn)象分析】4．[河南頂級名校2021高二上月考]在如圖所示的電路中，E為電源，S為開關(guān)，三盞燈泡M、N、P完全相同，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻為零的自感線圈，C是電容很大的電容器．則下列說法正確的是()A．S閉合瞬間，三盞燈泡同時(shí)亮B．S閉合瞬間，M亮，N、P均不亮C．S閉合足夠長時(shí)間后，M、N一樣亮，而P會較暗D．S閉合一段時(shí)間后再斷開，M、N一起緩慢熄滅，P立即熄滅答案：B解析：S剛閉合時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感現(xiàn)象，此時(shí)線圈可看成一個(gè)很大的電阻，故N不亮，由于C是電容很大的電容器，故容抗很小，在閉合瞬間，電流從電容器經(jīng)過，將P短路，故P不亮，M亮，A錯誤，B正確；S閉合足夠長時(shí)間后，電路穩(wěn)定后自感現(xiàn)象消失，因?yàn)榫€圈的直流電阻為零，故此時(shí)線圈可看成一根導(dǎo)線，M、N一樣亮，電容器相當(dāng)于斷路，故電流經(jīng)過P，故P會較亮，C錯誤；S閉合時(shí)，電容器C充電，S閉合一段時(shí)間后，C中無電流，相當(dāng)于斷路，S再斷開，由于自感現(xiàn)象，此時(shí)線圈可看成新的電源，M、N一起緩慢熄滅，電容器將放電，故P也將逐漸熄滅，故D錯誤．【題型4自感現(xiàn)象中的圖像問題】5．[浙江金華十校2021高二上調(diào)研]如圖甲所示，小燈泡與線圈并聯(lián)，用傳感器測量小燈泡所在支路的電流，在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)，經(jīng)過一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開開關(guān)，計(jì)算機(jī)上顯示小燈泡中電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，圖中I1<I2，下列說法正確的是()A．開關(guān)閉合瞬間，線圈中的電流為零，之后保持不變B．開關(guān)斷開瞬間，燈泡中電流大小不變，方向與原來相反C．開關(guān)斷開瞬間，燈泡中的電流大小與線圈相同D．線圈電阻等于燈泡電阻答案：C解析：開關(guān)閉合瞬間，線圈中的電流為零，之后逐漸增大，最后保持穩(wěn)定，A錯誤；開關(guān)斷開瞬間，燈泡中電流大小變?yōu)镮2，方向與原來相反，B錯誤；開關(guān)斷開瞬間，燈泡與線圈串聯(lián)，燈泡中的電流大小與線圈相同，C正確；由題意可知，I2>I1，即斷開開關(guān)瞬間，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流更大，所以在電路穩(wěn)定時(shí)，流過線圈的電流大于流過燈泡的電流，線圈電阻小于燈泡電阻，D錯誤．【題型5自感現(xiàn)象的應(yīng)用及防護(hù)】6．在實(shí)際生產(chǎn)中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時(shí)，線圈會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使開關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全．為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個(gè)元件，下列方案可行的是()答案：D解析：由題意可知，斷開開關(guān)瞬間，線圈中產(chǎn)生很大的自感電動勢，若不并聯(lián)元件，則開關(guān)S處會產(chǎn)生電弧，當(dāng)并聯(lián)電容器時(shí)，只能對電容器充電，仍不能解決電弧現(xiàn)象，故A錯誤；當(dāng)并聯(lián)發(fā)光二極管時(shí)，由于發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦裕虼藨?yīng)注意方向，D選項(xiàng)中的二極管在開關(guān)斷開后與線圈組成閉合回路，正向?qū)?，既能避免產(chǎn)生電弧，又不影響電路，故D正確，B、C錯誤．【題型6日光燈原理】7．如圖所示是日光燈的電路圖，日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成．關(guān)于日光燈的原理，下列說法不正確的是()A．日光燈啟動利用了鎮(zhèn)流器中線圈的自感現(xiàn)象B．日光燈正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用C．日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，仍能正常工作D．日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，不能正常工作答案：D解析：鎮(zhèn)流器在啟動時(shí)，利用線圈的自感