廣西專版2023_2024學(xué)年新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)4互感和自感課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

這是一份廣西專版2023_2024學(xué)年新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)4互感和自感課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)，共5頁。
4　互感和自感課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~5題為多選題)1.(2023·全國(guó)模擬)如圖所示,兩個(gè)電阻的阻值都是R,多匝線圈的電阻和電源內(nèi)阻均可忽略不計(jì)。開關(guān)S原來斷開,此時(shí)電路中的電流為I0=?，F(xiàn)將S閉合,于是線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),此自感電動(dòng)勢(shì)的作用是(　　)A.使電路的電流減小,最后由I0減小到0B.有阻礙電流增大的作用,最后電流小于I0C.有阻礙電流增大的作用,因而電流總保持不變D.有阻礙電流增大的作用,但電流還是增大,最后等于2I0答案D解析因?yàn)槎嘣丫€圈的電阻和電源內(nèi)阻都忽略不計(jì),開關(guān)閉合之后,右側(cè)電阻被短接,電路中總電阻變?yōu)樵瓉淼囊话?由閉合電路歐姆定律可得,電流將增大到原來的2倍,由于電流增大,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),有阻礙電流增大的作用,延長(zhǎng)了電流變化的時(shí)間,最后電流慢慢增大到原來的2倍,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。2.在制作精密電阻時(shí),為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象,采取了雙線繞法,如圖所示,其道理是(　　)A.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)相互抵消B.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的磁通量互相抵消D.當(dāng)電路中的電流變化時(shí),電流的變化量相互抵消答案C解析能否有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),關(guān)鍵在于穿過回路的磁通量是否變化。由于導(dǎo)線是雙線繞法,使穿過回路的磁通量等于零,無論通過的電流變化與否,磁通量均為零而不變,所以不存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。選項(xiàng)C正確。3.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,其內(nèi)阻不可忽略,A、B是完全相同的燈泡,線圈L的直流電阻不計(jì),電容器的電容為C,合上開關(guān)S,電路穩(wěn)定后(　　)A.電容器的電荷量為CEB.燈泡A、B的亮度相同C.在斷開S的瞬間,通過燈泡A的電流方向向右D.在斷開S的瞬間,燈泡B立即熄滅答案C解析合上開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,A被短路,A不亮,B發(fā)光,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由于電源有內(nèi)阻,電容器兩端電壓U<E,則電容器的電荷量Q<CE,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。斷開S瞬間,通過A的電流方向向右,選項(xiàng)C正確。斷開S瞬間,電容器放電,B慢慢熄滅,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.在如圖所示電路中,A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)理想線圈,下列說法正確的是(　　)A.S閉合時(shí),A立即亮,然后逐漸熄滅B.S閉合時(shí),B立即亮,然后逐漸熄滅C.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,B發(fā)光,而A不發(fā)光D.S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后,B不發(fā)光,而A逐漸熄滅答案AC解析S閉合時(shí),燈泡A與線圈并聯(lián),然后再與燈泡B串聯(lián),由于L是一個(gè)理想線圈,所以在閉合瞬間L中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的阻抗,導(dǎo)致線圈可以看成斷開,電流從電阻流向A,再流向B,最后回到電源負(fù)極,故A、B立即亮,當(dāng)電路穩(wěn)定后,線圈中的阻抗消失,電阻恢復(fù)到零,燈泡A被短路,故A熄滅,B變得更亮,選項(xiàng)A、C正確。5.如圖所示,電池的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),線圈自感系數(shù)較大,直流電阻不計(jì)。當(dāng)開關(guān)S閉合后,下列說法正確的是(　　)A.a、b間電壓逐漸增加,最后等于EB.b、c間電壓逐漸增加,最后等于EC.a、c間電壓逐漸增加,最后等于ED.電路中電流逐漸增加,最后等于答案BD解析由于線圈自感系數(shù)較大,當(dāng)開關(guān)閉合瞬間,a、b間近似斷路,所以a、b間電壓很大,隨著電流的增加,a、b間電壓減小,b、c間電壓增大,最后穩(wěn)定后a、b間電壓為零,b、c間電壓等于E,電流大小為I=,選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤。二、非選擇題6.如圖所示,圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖,用電流傳感器顯示各時(shí)刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0 Ω,定值電阻R=2.0 Ω,A、B間的電壓U=6.0 V。開關(guān)S原來閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài),在t1=1.0×10-3 s時(shí)刻斷開開關(guān)S,該時(shí)刻前后電流傳感器顯示的電流I隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示。甲乙(1)求線圈L的電阻RL。(2)在圖甲中,斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向如何?答案(1)2.0 Ω　(2)電燈中的電流方向向左解析(1)由題圖乙可知,開關(guān)S閉合電路穩(wěn)定時(shí)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(guān)后,線圈L、電阻R和電燈構(gòu)成一閉合回路,由自感規(guī)律可知,電燈中的電流方向向左。能力提升一、選擇題(第1~3題為單選題,第4~5題為多選題)1.如圖所示的電路,線圈L的電阻不計(jì),則(　　)A.S閉合瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電B.S保持閉合,A板帶正電,B板帶負(fù)電C.S斷開瞬間,A板帶正電,B板帶負(fù)電D.由于線圈電阻不計(jì),電容器被短路,上述三種情況下兩板都不帶電答案A解析S閉合瞬間,由于通過電感線圈的電流為零,電容器被充電,A板帶正電,B板帶負(fù)電,選項(xiàng)A正確。S保持閉合,電容器被短路,不帶電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。S斷開瞬間,線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),給電容器充電,根據(jù)電流方向判斷,A板帶負(fù)電,B板帶正電,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由上可知選項(xiàng)D也錯(cuò)誤。2.某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象,自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開開關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象。經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象,他冥思苦想找不出原因。你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是(　　)A.電源的內(nèi)阻較大B.小燈泡電阻偏大C.線圈的直流電阻偏大D.線圈的自感系數(shù)較大答案C解析在斷電自感現(xiàn)象中,斷電時(shí)線圈與小燈泡構(gòu)成回路,線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能,線圈相當(dāng)于電源,自感電動(dòng)勢(shì)E自=L,與原電源無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。如果小燈泡電阻偏大,則通過線圈的電流較大,斷電時(shí)可能看到顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象和小燈泡閃亮現(xiàn)象,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。如果線圈的直流電阻偏大,則電路穩(wěn)定時(shí)通過線圈的電流較小,斷電時(shí)只能看到不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象,且小燈泡不會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象,選項(xiàng)C正確。如果線圈的自感系數(shù)較大,則自感電動(dòng)勢(shì)較大,可能看到顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象和小燈泡閃亮現(xiàn)象,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,線圈L的直流電阻不計(jì),電阻R的阻值大于燈泡D的阻值。在t=0時(shí)刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,在t=t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖像正確的是(　　)答案B解析開關(guān)S閉合的瞬間,由于L的阻礙作用,由R與L組成的支路相當(dāng)于斷路,后來由于L的阻礙作用不斷減小,相當(dāng)于外電路并聯(lián)部分的電阻不斷減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,整個(gè)電路中的總電流增大,由U內(nèi)=Ir得內(nèi)電壓增大,由UAB=E-Ir得路端電壓UAB減小;電路穩(wěn)定后,由于R的阻值大于燈泡D的阻值,所以流過L支路的電流小于流過燈泡D的電流,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),由于電感L的自感作用,流過燈泡D的電流立即與流過L的電流相等,與燈泡原來的電流方向相反且逐漸減小,即UAB反向減小。選項(xiàng)B正確。4.如圖所示,閉合電路中的螺線管可自由伸縮,螺線管有一定的長(zhǎng)度,這時(shí)燈泡具有一定的亮度,若將一軟鐵棒從螺線管左邊迅速插入螺線管內(nèi),則將看到(　　)A.燈泡變暗 B.燈泡變亮C.螺線管縮短 D.螺線管伸長(zhǎng)答案AD解析當(dāng)軟鐵棒插入螺線管中時(shí),穿過螺線管的磁通量增加,故產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì),使電流減小,燈泡變暗,每匝線圈間同向電流作用力減小,故螺線管伸長(zhǎng)。5.如圖所示,三個(gè)燈泡A、B、C的電阻關(guān)系為R1<R2<R3,線圈L的直流電阻可忽略,D為理想二極管。開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí),下列判斷正確的是????????????? (　　)A.A逐漸變亮B.B立即熄滅C.A先變亮,然后逐漸變暗D.C先變亮,然后逐漸變暗答案BD解析開關(guān)閉合時(shí),因?yàn)?/span>R1<R2<R3,所以通過A的電流大于通過C的電流,斷開開關(guān),原來通過B和C的電流立即消失,通過A的電流由于線圈對(duì)電流的變化有阻礙作用,且L、A與B、C構(gòu)成回路,又由于二極管具有單向?qū)щ娦?所以無電流通過B,則B立即熄滅,由于開始通過A的電流大于通過C的電流,所以C先變亮然后逐漸變暗,A逐漸變暗。故選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤。二、非選擇題6.如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)為E=10 V,內(nèi)阻不計(jì),線圈L與電阻R的直流電阻均為5 Ω,兩燈泡的電阻均為R0=10 Ω。(1)求斷開S的瞬間燈泡A兩端的電壓。(2)畫出斷開S前后一段時(shí)間內(nèi)通過燈泡A的電流隨時(shí)間的變化規(guī)律。答案(1)10 V　(2)見解析解析(1)電路工作穩(wěn)定時(shí),由于a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,因此導(dǎo)線ab上無電流流過通過線圈L的電流IL=A=1A通過A的電流為I=A=0.5A斷開S的瞬間,由于線圈L維持通過的電流IL不變,線圈L與A組成閉合回路,故通過A的瞬時(shí)電流為1A,所以此時(shí)A兩端的電壓為U=ILR0=10V。(2)斷開S前,流過A的電流為0.5A不變;而斷開S的瞬間,通過A的電流突變?yōu)?A,且方向也發(fā)生變化,然后漸漸減小到零,圖像如圖所示(t0為斷開S的時(shí)刻)。