高中物理第四章电磁感应专题46互感和自感试题新人教版选修32.docx

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高中物理第四章电磁感应专题46互感和自感试题新人教版选修32

第6节互感和自感

一、自感

1．自感现象：

由于导体自身电流的变化而产生的叫做自感现象。

2．自感电动势

（1）定义：

在自感现象中产生的电动势；

（2）方向：

当导体中的电流增大时，自感电动势与原电流方向；当导体中的电流减小时，自感电动势与原电流方向；

（3）作用：

总是阻碍导体中原电流的变化，只是延缓了过程的进行，但不能使过程，其大小与电流的变化率成。

3．线圈的自感系数

（1）线圈的自感系数跟线圈的横截面积、长度、等因素有关，线圈的横截面积、线圈越长、匝数越多，它的自感系数就，另外，有铁芯时线圈的自感系数要比没有铁芯时大得多。

（2）单位：

亨，符号：

H，1mH=H，1μH=H。

二、互感

1．如图所示的电路中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的的磁场会使另一个线圈中产生，这种现象叫做互感。

2．互感电动势

在互感现象中产生的电动势叫做。

说明

（1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的之间。

（2）互感现象可以把能量由一个电路传递到另一个电路。

3．应用与危害

（1）应用：

变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的。

（2）危害：

在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。

例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象。

电磁感应现象相反相同停止正比匝数越大越大10–310–6

变化感应电动势互感电动势电路

通电自感与断电自感比较

通电自感

断电自感

电路图

器材要求

A1、A2同规格，R=RL，L较大（有铁芯）

L很大（有铁芯）

现象

在S闭合的瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮

在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或突然闪亮一下后再渐渐熄灭

原因

由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢

断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过灯A，若RLIA，则A灯熄灭前要闪亮一下。

若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下

能量转化

电能转化为磁场能

磁场能转化为电能

注意：

（1）通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，使电流相对缓慢地增加；

（2）断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小；

（3）自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向；

（4）电流稳定时，若线圈有电阻时就相当于一个定值电阻，若不计线圈的电阻时就相当于一根导线。

【例题】如图所示，E为电池，L是直流电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，S是控制电路的开关。

对于这个电路，下列说法正确的是

A．刚闭合S的瞬间，灯泡D1、D2的亮度相同

B．刚闭合S的瞬间，灯泡D2比灯泡D1亮

C．闭合S，待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮

D．闭合S，待电路达到稳定后，D1、D2都先更亮后逐渐变暗

参考答案：

AC

1．关于自感电动势的大小和方向，下列说法中正确的是

A．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流越大，产生的自感电动势越大

B．在自感系数一定的条件下，通过导体的电流变化越快，产生的自感电动势越大

C．自感电动势的方向总与原电流的方向相反

D．当通过导体的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同

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

3．将直流电源、开关S、电感线圈L（自感系数较大）和灯泡A连接成如图所示的电路，开始时开关S断开，下列说法正确的是

A．闭合开关S时，灯泡立即变亮

B．开关S闭合一段时间后再断开，灯泡逐渐熄灭

C．开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，b点电势高于a点电势

D．开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，a点电势高于b点电势

4．如图所示是研究自感实验的实物电路，L1、L2是两个规格相同的小灯泡，L为自感线圈，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使两个灯泡的亮度相同，然后断开开关S，则

A．闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮

B．闭合开关S，L2立刻变亮，L1逐渐变亮

C．闭合开关S稳定后，L仍有自感电动势

D．闭合开关S稳定后，断开S，L没有自感电动势

5．如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计。

电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有

A．a先变亮，然后逐渐变暗

B．b先变亮，然后逐渐变暗

C．c先变亮，然后逐渐变暗

D．b、c都逐渐变暗

6．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略。

A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈。

关于这个电路的说法中正确的是

A．闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

B．闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C．开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D．开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯

7．电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。

制造某种型号的电阻箱时，要用双线绕法，如右图所示。

当电流变化时双线绕组

A．螺旋管内磁场发生变化

B．穿过螺旋管的磁通量不发生变化

C．回路中一定有自感电动势产生

D．回路中一定没有自感电动势产生

8．图中电感线圈L的直流电阻为

，小灯泡的电阻为R，小量程电流表

、

的内阻不计，当开关S闭合且稳定后，电流表

、

的指针均偏向右侧（电流表的零刻度在表盘的中央），则当开关S断开时，下列说法中正确的是

A．

、

的指针都立即回到零点

B．

缓慢回到零点，

立即左偏，然后缓慢回到零点

C．

立即回到零点，

缓慢回到零点

D．

立即回到零点，

缓慢回到零点

9．如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从B端迅速滑向A端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从A端迅速滑向B端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0。

则

A．I1=I2=I0B．I1>I0>I2C．I1=I2>I0D．I1＜I0＜I2

10．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成，当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。

仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有

A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零

B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变

C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起

11．如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的有

A．当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮

B．当S闭合时，L1一直不亮，L2逐渐变亮

C．当S断开时，L2立即熄灭

D．当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭

12．如图所示电路中，L为电感线圈，电阻不计，A、B为两灯泡，则

A．合上S时，A先亮，B后亮

B．合上S时，A、B同时亮

C．合上S后，A变亮，B熄灭

D．断开S时，A熄灭，B重新亮后再熄灭

13．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计。

以下判断正确的是

A．闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电

B．闭合S，稳定后，电容器两端电压小于E

C．断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右

D．断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右

14．如图是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。

图5是某同学画出的在t0时刻开关S由闭合变为断开，通过传感器的电流随时间变化的图象。

关于这些图象，下列说法中正确的是

A．甲图是通过传感器1的电流随时间变化的情况

B．乙图是通过传感器1的电流随时间变化的情况

C．丙图是通过传感器2的电流随时间变化的情况

D．丁图是通过传感器2的电流随时间变化的情况

15．如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻可忽略不计的电感线圈，那么

A．合上S，A、B一起亮，然后A变暗后熄灭

B．合上S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮

C．断开S，A立即熄灭，B由亮变暗后熄灭

D．断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭

16．如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合。

现闭合S1，一段时间后电路稳定。

下列说法中正确的是

A．闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小

B．闭合S1，Al亮后逐渐变暗

C．闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变

D．断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S1

17．在如图所示的电路中，两个相同的电流表，零刻点在刻度盘的中央。

当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆。

在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间，下列说法正确的是

A．G1指针向右摆，G2指针向左摆

B．G1指针向左摆，G2指针向右摆

C．两指针都向右摆

D．两指针都向左摆

18．（2017·北京卷）图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。

实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。

下列说法正确的是

A．图1中，A1与L1的电阻值相同

B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

3．C【解析】闭合开关S时，由于通过线圈L的电流逐渐变大，因而在线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，则回路的电流会慢慢增大，则灯泡会逐渐变亮，选项A错误；开关S闭合一段时间后再断开，回路立即断开，则灯泡立即熄灭，选项B错误；开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，在线圈L中会产生与原来电流方向相同的自感电动势，线圈相当于电源，则b点电势高于a点电势，选项C正确，D错误。

4．B【解析】闭合电键S，自感线圈产生自感电动势，阻碍通过L1的电流增大，灯L1逐渐变亮，闭合开关，通过L2的电流立即稳定，L2立刻变亮，故A错误，B正确；闭合电键S稳定后，流过线圈的电流不变，线圈L没有自感电动势，故C错误；闭合电键S稳定后，打开S，穿过线圈L的电流发生变化，L产生自感电动势，故D错误。

5．AD【解析】电键S闭合时，电感L1中电流等于两倍L2的电流，断开电键K的瞬间，由于自感作用，两个电感线圈相当于两个电源，与三个灯泡构成闭合回路，通过b、c的电流都通过a，故a先变亮，然后逐渐变暗，故A正确；b、c灯泡由电流i逐渐减小，BC错误，D正确。

7．BD【解析】两线圈绕的方向相反，线圈产生的磁场方向相反。

螺旋管内磁场和穿过螺旋管的磁通量都不发生变化，回路中一定没有自感电动势产生，正确答案选BD。

8．B【解析】电路稳定后断开，通过灯泡这一支路的电流立即消失，由于电感线圈对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，所以通过

的电流逐渐减小，缓慢回到零点；通过电感线圈的电流也通过灯泡，所以含有灯泡的支路的电流从Q流向P，使

立即左偏，偏后缓慢回到零点，故选项B正确，选项ACD错误。

【名师点睛】解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小，注意通过

电表的电流方向与原来方向相反，这是解题的关键。

9．B【解析】滑片在A点时，滑动变阻器接入电阻最大，电路中电流最小，则当滑片下移时，电流将变大，而此时线圈将阻碍电流的增大，故电流较小；而当滑片从B向A移动时，由于开始时电流较大，向上运动时，线圈中电流将减小，故线圈将阻碍电流的减小；故此时I2将保持在B点时的电流；而滑片固定在C点时，电流小于在B点时的电流；故有：

I1>I0>I2；故选B。

【名师点睛】本题应明确电感的作用，当电流发生变化时，线圈由于自感现象而具有保持原来电流的作用；而当电流稳定时，线圈相当于导线。

10．ABD【解析】家庭电路正常工作时，零线和火线中的电流大小相等、方向始终相反，在

中产生的磁场方向始终相反，磁场相互叠加，

中的磁通量为零，A项正确；家庭电路中使用的电器增多及电路发生短路时，零线和火线中的电流变大但大小仍然相等，电流方向始终相反，

中的磁通量仍为零，不变，B项正确，C项错误；地面上的人接触火线发生触电时，零线和火线中的电流大小不相等，

中的磁通量不为零，发生变化，

中的磁通量不为零发生变化，线圈

中产生电流，此时开关K将被电磁铁吸起D项正确。

11．BD【解析】当S闭合时，因二极管加上了反向电压，故二极管截止，L1一直不亮；通过线圈的电流增加，感应电动势阻碍电流增加，故使得L2逐渐变亮，选项B正确，A错误；当S断开时，由于线圈自感电动势阻碍电流的减小，故通过L1的电流要在L2–L1–D–L之中形成新的回路，故L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，选项C错误，D正确。

【名师点睛】此题是对自感现象的考查；要知道自感线圈的作用是当电流增加时，产生的自感电动势阻碍电流的增加；电流减弱时，感应电动势阻碍电流的减弱，若有回路要重新形成电流；二极管只能导通正向电流。

13．BC【解析】闭合S，稳定后，电容器的b极板和

的右端相连，而

的右端和电源的正极相连，所以b极板带正电，A错误；闭合S稳定后，L相当于一段导线，

被短路，所以C两端的电压等于

两端的电压，小于电源电动势E，B正确；断开S的瞬间，L相当于电源，与

组成回路，电流方向自左向右，C正确；断开S的瞬间，电容器要放电，则

中电流自右向左，D错误。

14．C【解析】开关S由闭合变为断开，传感器1中的电流立刻变为零，如丁图；传感器2中的电流由于线圈的自感作用，通过线圈的电流要在R和传感器2中形成新的回路，即电流反向并逐渐减小，C正确，ABD错误。

【名师点睛】解决本题的关键掌握电感对电流的阻碍作用，当电流增大时，电感线圈阻碍电流增大，当电流减小时，电感线圈阻碍电流减小。

15．AD【解析】合上S，线圈中电流要增加，会产生自感电动势，故只能缓慢增加，故A、B一起亮，然后A变暗后熄灭，B更亮，故A正确，B错误；断开S，线圈中电流要减小，会产生自感电动势，故只能缓慢减小，通过电灯A构成回路放电，故B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。

【点评】本题通电自感和断电自感问题，关键明确线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化，基础题。

16．D【解析】闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通过电阻R的电流慢慢增加，故A错误；闭合开关S1，虽因存在自感作用，但通过R的电流逐渐增加，干路电流逐渐增加，通过Al逐渐变亮，故B错误；当闭合S1，线圈对电流的阻碍渐渐变小，导致A2逐渐变暗，故C错误；断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1，故D正确，故选D。

【名师点睛】对于线圈要抓住双重特性：

当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意开关接通与断开的先后顺序。

18．C【解析】断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，L1的电阻小于A1的电阻，AB错误；闭合S2，电路稳定时，A2与A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误。

【名师点睛】线圈在电路中发生自感现象，根据楞次定律可知，感应电流要“阻碍”使原磁场变化的电流变化情况。

电流突然增大时，会感应出逐渐减小的反向电流，使电流逐渐增大；电流突然减小时，会感应出逐渐减小的正向电流，使电流逐渐减小。