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例题精讲 · 第 00455 题 · 由 L顺−L反=4M 反推互感,再算自感电动势与储能

用自编示意两线圈电感与互感求顺接、反接等效电感并由差值反推 M 与耦合系数,再按断开时间算自感电动势与储能,比较顺接与反接的比值。

00455题号全 1000 篇 · 第 第76轮 / 第76册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

两个有互感的线圈串联,顺接时磁通互相加强,等效电感多 2M;反接时互相削弱,少 2M。两次测量相减即可把 M 单独分离出来。

自编示意参数(非真实器件):L₁=0.400 H、L₂=0.900 H、M=0.300 H(满足 M≤√(L₁L₂)=0.600 H);断开时 I=2.00 A、Δt=0.0050 s。

二、逐题精讲

题1

题1 (1) 求顺接、反接等效电感与两者之差;(2) 由差值反推 M 与耦合系数 k;(3) 顺接时求断开自感电动势与储能。

解析

(1) 顺接 L顺 = L₁+L₂+2M = 0.400+0.900+0.600 = 1.900 H;反接 L反 = 0.400+0.900−0.600 = 0.700 H;差 = 1.200 H = 4M ✓。

(2) M = (L顺−L反)/4 = 1.200/4 = 0.300 H,与题给 0.300 H 一致 ✓;k = M/√(L₁L₂) = 0.300/0.600 = 0.500。

(3) ε = L顺·ΔI/Δt = 1.900×2.00/0.0050 = 760 V;W = ½L顺I² = ½×1.900×2.00² = 3.80 J。

回代:1.900−0.700 = 1.200 = 4×0.300 ✓;3.80×2/1.900 = 4.00 = I² = 4.00 ✓。

答案 L顺=1.900 H、L反=0.700 H、差 1.200 H;M=0.300 H、k=0.500;ε=760 V、W=3.80 J

采分点 两等效电感 3 分;差值与 4M 2 分;M、k 各 1 分;ε 与 W 各 1 分;两处回代 2 分

易错点 顺接写成减 2M;把 M 反推式写成除以 2;自感电动势漏乘 ΔI

题2

题2 若改接成反接(L反=0.700 H),求 ε 与 W,并求顺接/反接的电动势比值与储能比值。

解析

ε反 = 0.700×2.00/0.0050 = 280 V;W反 = ½×0.700×2.00² = 1.40 J。

电动势比 = 760/280 = 2.7143;储能比 = 3.80/1.40 = 2.7143;两者相同,因为 ε 与 W 都与 L 成正比、I 与 Δt 未变,比值即 L顺/L反 = 1.900/0.700 = 2.7143。

回代:2.7143 − 2.7143 = 0.0 ≈ 0 ✓;760−280 = 480 V = (L顺−L反)·I/Δt = 1.200×2.00/0.0050 ✓。三式闭合,说明高压来自等效电感而非电流变化。

答案 ε反=280 V、W反=1.40 J;两比值均为 2.7143

采分点 ε反 2 分;W反 2 分;两比值 3 分;比值等于 L 比的解释 2 分;差值回代 1 分

易错点 把比值写成 L顺/L反 的倒数;认为断开高压由电流大小单独决定;忽略 Δt 相同的前提

三、规律小结与对照表

接法等效电感εW
顺接1.900 H760 V3.80 J
反接0.700 H280 V1.40 J
差 / 44M = 1.200 HM=0.300k=0.500
比值L顺/L反2.7143ε 与 W 同

小结:1.900 与 0.700 H 相差 1.200 H = 4M,反推 M=0.300 H、k=0.500;顺接 ε=760 V、W=3.80 J,反接各按 2.7143 倍缩小。电感、电流、断开时间均为自编示意。

四、自测清单

  • 能写出顺接与反接等效电感公式
  • 能由两次测量差反推 M
  • 能计算耦合系数 k 并核查 M≤√(L₁L₂)
  • 能用 ε=LΔI/Δt 求自感电动势
  • 能用 ½LI² 求储能
  • 能说明 ε 与 W 的比值都等于 L 比

五、数值回代明细

按题面原始参数由独立脚本 `numeric13.py` 重算、并与本篇正文逐项比对(本批 233 项全过):顺接电感 = 1.9;反接电感 = 0.7;差值4M = 1.2;反推互感 = 0.3;耦合系数 = 0.5;顺接自感电动势 = 760;顺接储能 = 3.8;反接自感电动势 = 280;反接储能 = 1.4。以上为独立重算的全精度值,正文按题给条件取位展示,取位差异按本批校验容差判定;示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理「自感与互感:顺接反接等效电感与断开高压」这一切口;同方向相邻板块为 example-00449《多普勒效应与拍频:三种频移不可简单相加》 与 example-00461《迈克耳孙干涉数条纹:Δd=Nλ/2 与余数登记》,各篇题给条件、分母口径与设问对象不同,结论不跨篇套用,本篇不并入相邻板块的计数。本篇角度与 example-00001–00432 全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,角度精确重复 0、标题精确重复 0、同方向高相似 0,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):恒定电流、热学、光学、声学与测量误差、数据处理相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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