高中物理自感和互感練習題附答案

互感和自感

（40分鐘 50分）

一、選擇題（本題共6小題，每小題6分，共36分）

1.如圖所示，閉合電路中一定長度的螺線管可自由伸縮，通電時燈泡有一定亮度，若將一軟鐵棒從螺線管一端迅速插入螺線管內，則在插入過程中（ ）

A.燈泡變亮，螺線管縮短

B.燈泡變暗，螺線管縮短

C.燈泡變亮，螺線管伸長

D.燈泡變暗，螺 線管伸長

2.（多選）某線圈通有如圖所示的電流，則線圈中自感電動勢改變方向的時刻有（ ）

A.第1s末 B.第2s末

C.第3s末 D.第4s末

3.如圖是用於觀察自感現象的電路圖。若線圈的直流電阻RL與燈泡的電阻R滿足RL<R，則在開關S由閉合到斷開的瞬間，可以觀察到（ ）

A.燈泡立即熄滅

B.燈泡逐漸熄滅

C.燈泡有明顯的閃亮現象

D.只有在RL>R時，才會看到燈泡有明顯的閃亮現象

4.如圖所示，L是電阻不計的自感線圈，C是電容器，E為電源，在開關S閉合和斷開時，關於電容器的帶電情況，下列説法正確 的是（ ）

A.S閉合瞬間，A板帶正電，B板帶負電

B.S保持閉合，A板帶正電，B板帶負電

C.S斷開瞬間，A板帶正電，B板帶負電

D.由於線圈L的電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下電容器均不帶電

5.（ 多選）（2013湛江高二檢測）如圖所示，A、B是兩個相同的小燈泡，電阻均為 R，R0是電阻箱，L是自感係數較大的線圈。當S閉合，調節R0的阻值使電路穩定時，A、B亮度相同。則在開關S斷開時，下列説法中正確的是（ ）

A.B燈泡立即熄滅

B.A燈泡一定將比原來更亮一些後再熄滅

C .若R0=R，則A燈泡立即熄滅

D.有電流通過A燈泡，方向為b→a

6.如圖所示，電感線圈L的自感系 數足夠大，其直流電阻忽略不計，LA、LB是兩個相同的燈泡，且在下列實驗中不會燒燬，電阻R2阻值約等於R1的兩倍，則（ ）

A.閉合開關S時，LA、LB同時達到最亮，且LB更亮一些

B.閉合開關S時，LA、LB均慢慢亮起來，且LA更亮一些

C.斷開開關S時，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅

D.斷開開關S時，LA慢慢熄滅，LB閃亮後才慢慢熄滅

二、非選擇題（14 分）

7.（能力挑戰題）如圖所示，圖甲為某同學研究自感現象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示各時刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0Ω，定值電阻R=2.0Ω，A、B間的電壓U=6.0V。開關S原來閉合，電路處於穩定狀態，在t1=1.0×10-3s時刻斷開開關S，該時刻前後電流傳感 器顯示的電流I隨時間t變化的圖線如圖乙所示。

（1）求出線圈L的電阻RL；

（2）在圖甲中，斷開開關後通過電燈的電流方向如何？

（3）在t2=1.6×10-3s時刻線圈L中的感應電動勢的大小是多少？

答案解析

1.【解析】選D。當插入 軟鐵棒時，穿過線圈的磁通量增大，線圈產生自感，自感電流阻礙磁通量的增加，所以通過線圈的電流減小，燈泡變暗。線圈各匝上電流為同方向，同向電流相互吸引，因電流減小，各匝之間相互吸引力減 小，螺線管伸長，故D正確。

2.【解析】選B、D。在自感現象中當原電流減小時，自感電動勢與原電流的方向相同，當原電流增加時，自感電動勢與原電流方向相反。在0～1s內原電流正方向減小，所以自感電動勢的方向是正方向，在1～2s內原電流負方向增加，所以自感電動勢與其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3s、3～4s內可得正確選項為B、D。

3.【解析】選C。S閉合，電路穩定時，由於RLIR，S斷開瞬間，流過線圈的電流IL要減小，在L上產生自感電動勢要阻礙電流的減小，通過燈泡原來的電流IR隨着開關斷開變為零，而燈泡與線圈形成閉合迴路，流過線圈的電流IL通過燈泡，由於IL>IR，因此燈泡開始有些明顯閃亮，C正確，A、B錯；若RL>R時IL<IR，不會有明顯的`閃亮現象，D錯。

4.【解析】選A。S閉合瞬間，L中電流增大，產生自感現象，阻礙電流的增大，此時通過L的瞬時電流很小，電 源給電容器充電，所以A板帶正電，B板帶負電，A正確；S保持閉合，電路中電流穩定，L的電阻為零，電容器兩端電壓為零，不帶電，B錯誤；S斷開瞬間，電路中電流減小，L中產生的自感電動勢阻礙電流減小，自感電動勢方向自上向下，在L和C組成的迴路中給電容器充電，使B板帶正電，A板帶負電，C錯誤，D也錯誤。

5.【解析】選A、D。開關S閉合時，兩燈泡亮度相同，説明A、L並聯電路與B、R0並聯電路電阻相等，故線圈L的電阻等於R0。開關S斷開時，由於線圈自感及線圈L與燈泡A構成迴路，流經線圈L的電流由原大小和方向開始在此回 路中逐漸減小，只有當R0IA，燈泡A將比原來更亮一些後再熄滅，所以燈泡A是否閃亮一 下不能確定，但流經燈泡A的電流方向為b→a，D對，B、C錯誤；由於燈泡B與R0並聯，在開關斷開時電流立即為0，B燈立即熄滅，A項正確。

【變式備選】（多選）如圖甲、乙電路中，電阻R和自感線圈L的電阻都很小。接通S，使電路達到穩定，電燈D發光，則（ ）

A.在電路甲中，斷開S，電燈D將漸漸變暗

B.在電路甲中，斷開S，電燈D將先變得更亮，然後漸漸變暗

C.在電路乙中，斷開S，電燈D將漸漸變暗

D.在電路乙中，斷開S，電燈D將先變得更亮，然後漸漸變暗

【解析】選A、D。甲圖中，電燈D與電感線圈L在同一個支路中，流過的電流相同，斷開開關S時，線圈L中的自感電動勢要維持原電流不變，所以，開關斷開的瞬間，電燈D的電流不變，以後電流漸漸變小。因此，電燈漸漸變暗，A對B錯；乙圖中，電燈D所在支路的電流比電感線圈所在支路的電流要小（因為電感線圈的電 阻很小），斷開開關S時，電感線圈的自感電動勢要阻礙電流的變小，此瞬間電感線圈中的電流不變，電感線圈相當於一個電源給電燈D供電。因此，反向流過電燈D的電流瞬間要變大，然後漸漸變小，所以電燈要先閃亮一下，然後漸漸變暗，C錯D對。

6.【解題指南】（1）分析自感電流的大小時，應注意“電感線圈L的自感係數足夠大，其直流電阻忽略不計”這一關鍵語句；

（2）電路接通瞬間，自感線圈相當於斷路；

（3）電路斷開瞬間，迴路中電流從L中原來的電流開始減小。

【解析】選D。由於燈泡LA與線圈L和電阻R1串聯，燈泡LB與電阻R2串聯，當S閉合的瞬間，通過線圈的電流突然增大，線圈產生自感電動勢，阻礙電流的增加，所以LB比LA先亮，A、B項錯誤；由於LA所在的支路電阻阻值偏小，故穩定時電流大，即LA更亮一些；當S斷開的瞬間，線圈L產生自感電動勢，兩燈組成的串聯電路中，電流從線圈中電流開始減小，即從IA減小，故LA慢慢熄滅，LB閃亮後才慢慢熄滅，C錯誤，D正確。

7.【解析】（1）由題圖可知，開關S閉合電路穩定時流過線圈L的電流I0 =1.5A，

由歐姆定律得I0= ，

解得RL= -R=2.0Ω。

（2）斷開開關後，線圈L、電阻R和電燈構成一閉合迴路，由自感規律可知，電燈中的電流方向自右向左。

（3）由題圖可知，t2=1.6×10-3s時刻線圈L中的電流I=0.3A，此時線圈L相當於電源，由閉合電路歐姆定律得

E=I（RL+R+R1）=0.3×（2.0+2.0+6.0）V=3.0 V。

答案：（1）2.0Ω（2）電燈中的電流方向自右向左

（3）3.0 V

【總結提升】通、斷電自感現象的判斷技巧

（1）通電時線圈產生的自感電動勢阻礙電流的增加且與電流方向相反，使電流相對緩慢地增加。

（2）斷電時線圈產生的自感電動勢與原電流方向相同，在與線圈串聯的迴路中，線圈相當於電源，它提供的電流逐漸變小。

（3）電流穩定時，若線圈有電阻時就相當於一個定值電阻，若不計線圈的電阻時就相當於一根導線。