1、4.互感和自感课后训练巩固提升一、基础巩固1.关于线圈中的自感电动势的大小,下列说法正确的是()A.跟通过线圈的电流大小有关B.跟线圈中的电流变化大小有关C.跟线圈中的磁通量大小有关D.跟线圈中的电流变化快慢有关答案:D解析:自感电动势是电磁感应定律的一种特殊情况,磁通量通过自身并发生变化时,也要产生阻碍其变化的感应电流。根据自感电动势E=LIt可知,选项D正确。2.关于线圈自感系数的说法错误的是()A.自感电动势越大,自感系数也越大B.把线圈中的铁芯抽出一些,自感系数减小C.把线圈匝数增加一些,自感系数变大D.电感是自感系数的简称答案:A解析:自感系数的大小是由线圈的匝数、形状、粗细、有无铁
2、芯等决定的,与电流大小、自感电动势大小无关,匝数越多,自感系数越大,有铁芯时,自感系数显著增大,故A选项错误,B、C选项正确;自感系数简称为电感,故D选项正确。本题主要考查自感系数大小的决定因素,意在提高学生的理解能力,提高学生的科学思维。3.(多选)通过一个线圈的电流在均匀增大时,这个线圈的()A.自感系数也将均匀增大B.自感电动势也将均匀增大C.磁通量也将均匀增大D.自感系数和自感电动势不变答案:CD解析:线圈的磁通量与电流大小有关,电流增大,磁通量增大,故C项正确;而自感系数由线圈本身决定,与电流大小无关,A项错误;自感电动势E=LIt,与自感系数和电流变化率有关,对于给定的线圈,L一定
3、,已知电流均匀增大,说明电流变化率恒定,故自感电动势不变,B项错误,D项正确。4.(多选)关于自感现象,下列说法正确的是()A.感应电流不一定和原电流方向相反B.线圈中产生的自感电动势较大,则其自感系数一定较大C.对于同一线圈,当电流变化较大时,线圈中的自感系数也较大D.对于同一线圈,当电流变化较快时,线圈中的自感电动势较大答案:AD解析:自感电流总是阻碍原电流的变化。当线圈中的电流减小时,自感电动势方向与原电流方向相同;当线圈中的电流增大时,自感电动势方向与原电流方向相反,故A正确。线圈的自感系数由线圈本身的因素决定,故B、C错误。自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关,即E=LIt,故
4、D正确。5.(多选)(2020湖南浏阳一中模拟)无线电力传输目前取得重大突破,近日展出了一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示。下列说法正确的是()A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大,B中感应电动势越大D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大答案:BD解析:根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,B线圈才能产生感应电动势,A错,B对;根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量变化率,所以C错,D
5、对。6.在如图所示的电路中,线圈L有电阻,则开关S断开之前与断开之后的瞬间,通过灯A的电流方向()A.一直是由a到bB.先是由a到b,后无电流C.先是由a到b,后是由b到aD.无法判断答案:C解析:S闭合后由电源对A供电,通过A的电流方向由a到b;S断开瞬间,由线圈L对A供电,线圈L中自感电动势方向由左向右,对A供电时电流方向由b到a,故C选项正确。7.(多选)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左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.螺线管伸长答案:AD解析:软铁棒插入螺线管中,穿过螺线管
6、的磁通量增加,故产生反向的自感电动势,这样电流减小,灯泡变暗,每匝线圈间同向电流作用力减小,故螺线管伸长。8.(2020江苏南通检测)下图是测定自感系数很大的线圈L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,将电路拆解时应()A.先断开S1B.先断开S2C.先拆除电流表D.先拆除电阻R答案:B解析:S1断开瞬间,L中产生很大的自感电动势,若此时S2闭合,则可能将电压表烧坏,故应先断开S2。二、能力提升1.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,采用双线并绕的方法,如图所示。其道理是()A.当电路中的电流变化时,两股导线产生的自感电动
7、势相互抵消B.当电路中的电流变化时,两股导线产生的感应电流相互抵消C.当电路中的电流变化时,两股导线中原电流的磁通量相互抵消D.以上说法都不对答案:C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,在该线圈中不会产生电磁感应现象,因此消除了自感,选项A、B错误,只有C正确。2.(2020黑龙江双鸭山一中模拟)某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯
8、泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。下列情况中你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()A.电源的内阻较大B.小灯泡电阻偏大C.线圈电阻偏大D.线圈的自感系数较大答案:C解析:本题考查验证断电自感现象的实验,提高学生分析实验现象的能力,提高学生的科学探究能力。断开开关时,灯泡能否发生闪亮,取决于通过灯泡的电流有没有增大,与电源的内阻无关,故A错误;若小灯泡电阻偏大,稳定时通过灯泡的电流小于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,通过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象,故B错误;线圈电阻偏大,稳定时通过灯泡的电流
9、大于线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,通过灯泡的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象,故C正确;线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小,故D错误。3.如图所示,绕在铁芯上的线圈M与电源、滑动变阻器和开关组成了一个闭合回路,在铁芯的右端,线圈P与灵敏电流计连成闭合电路。下列说法正确的是()A.开关S闭合后,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥B.开关S闭合后,使滑动变阻器滑片向左匀速移动,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥C.开关S闭合后,使滑动变阻器滑片向右匀速移动,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥D.开关S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,M、P相互吸引
10、答案:B解析:由安培定则知开关S闭合后,M线圈中的电流产生的磁场方向沿铁芯轴线向右,开关闭合后,由于线圈P中的磁通量不变,故不会产生感应电流,M、P没有排斥作用,也没有吸引作用,故A错误。当开关S闭合后,使滑动变阻器滑片向左匀速移动,线圈M中的电流增大,因而穿过线圈P的磁通量增加,产生感应电流,由楞次定律知,感应电流的磁场方向与线圈M的磁场方向相反,故M、P两线圈相互排斥,B正确。同理判知C错误。S闭合瞬间,线圈P中有感应电流,M、P相互排斥,所以D错误。4.在生产实际中,有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈,当电路中的开关S由闭合到断开时,线圈会产生很高的自感电动势,使开关S处产生电弧,危
11、及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生,可在线圈处并联一个元件,下列方案可行的是()答案:D解析:D图中,闭合S时,二极管处于反向截止状态,不影响电路正常工作。断开S时,由于自感现象,线圈跟二极管D组成闭合回路,此时二极管处于正向导通,可以避免电弧的产生,故D选项正确。本题主要考查二极管在生产实际中的应用,提高学生的科学思维。5.在如图所示的电路中电源内阻不能忽略,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,正确反映流过L1
12、的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图像是()答案:B解析:闭合开关S后,调整R,使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样,电流为I,说明RL=R。若t时刻再闭合S,流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大,使电感线圈L产生自感电动势,阻碍了流过L1的电流i1增大,直至达到电流I,故选项A错误,B正确;而对于t时刻再闭合S,流过灯泡L2的电流i2立即达到最大,然后逐渐减小至电流I,故选项C、D错误。6.如图所示,设电源的电动势为E=10 V,内阻不计,L与R的电阻值均为5 ,两灯泡的电阻值均为R灯=10 。(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的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上无电流通过,因此通过L的电流为IL=E2R=1010A=1A流过L1的电流为I灯=E2R灯=1020A=0.5A断开S的瞬间,由于线圈要想维持IL不变,而与L1组成闭合回路,因此通过L1的最大电流为1A,所以此时L1两端的电压U=ILR灯=10V(正常工作时为5V)。(2)断开S前,流过L1的电流为0.5A不变,而断开S的瞬间,通过L1的电流突变为1A,而方向也发生变化,然后渐渐减小到0,所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻)。注:从t0开始,电流持续的时间实际上一般是很短的。
