2.4 互感与自感-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019选择性必修二）

高中物理 选择性必修二 第二章 电磁感应 2.4 互感与自感 互感现象 知识点一 1．定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势．产生的电动势叫作互感电动势。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两个相互靠近的电路之间。一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大． 2．应用：互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作，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。 自感现象 知识点二 1．自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势．这种现象称为自感． 2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。 3．自感现象也是电磁感应现象，也符合楞次定律，所以自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化． 4．自感电动势：E＝L，L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号是H。1 H＝103 mH＝106 μH. 5．自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化率相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性．自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关；线圈的长度越长，面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数就越大．线圈中有铁芯时比无铁芯时自感系数大。 6．对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。 7．通电自感和断电自感 电　路 现　象 自感电动势的作用 通电自感 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来 当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡闪亮一下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变暗，直至熄灭 当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同，阻碍电流的减小 8．自感现象中，灯泡亮度变化的问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小达到稳定，灯泡突然变亮然后逐渐变暗，最后亮度不变 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2，①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变 对互感现象的理解和应用 考点一 【例1.1】手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中(　 　) A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 【例1.2】如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　 　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 【例1.3】如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压随时间变化的关系如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列选项图中描述线圈ab中电流随时间变化关系的图像，可能正确的是(　 ) 【练习1.1】在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是(　 　) A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q C．始终由Q→P D．始终由P→Q 【练习1.2】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与电流表连成闭合电路．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　 【练习1.3】(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是(　 　) A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动 D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动　 对自感现象的理解和应用 考点二 自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为： (1)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线． (2)通电瞬间自感线圈处相当于断路． (3)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)．若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。 (4)断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化．根据电流的方向确定电压的正负。 (5)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。 【例2.1】关于自感现象，下列说法正确的是(　 　) A．感应电流一定和原来的电流方向相反 B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大 C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大 D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大 【练习2.1】关于线圈的自感系数，下列说法正确的是(　 　) A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 【练习2.2】通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的(　 　) A．自感系数也将均匀增大 B．自感电动势也将均匀增大 C．磁通量保持不变 D．自感系数和自感电动势不变 【例2.2】(多选)如图灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则(　 　) A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭 B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮 C．S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭 【例2.3】如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 (　 　) A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭　 【例2.4】(多选)在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当开关闭合与断开时，A、B的亮度情况是(　 　) A．S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C．S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光 D．S闭合足够长时间后，B不发光，而A逐渐熄灭 【练习2.3】如图L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　 　) A．灯A立即熄灭 B．灯A慢慢熄灭 C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭 【练习2.4】(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是(　 　) A．I1开始较大而后逐渐变小 B．I1开始很小而后逐渐变大 C．I2开始很小而后逐渐变大 D．I2开始较大而后逐渐变小 【练习2.5】（多选）如图L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 (　 ) A．开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡 B．开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡 C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡 D．开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流　 【练习2.6】如图L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是(　 　) A．接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗 B．接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗 C．接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗 D．接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗 【练习2.7】（多选）在如图所示的甲、乙两个电路中，电阻R和自感线圈L的直流电阻都很小．闭合开关S，使电路达到稳定，则(　 　) A．在电路甲中，断开开关S，灯泡A将逐渐变暗 B．在电路甲中，断开开关S，灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开开关S，灯泡A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开开关S，灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗 【练习2.8】在如图的电路中，两个电流表完全相同，零刻度在刻度盘的中央．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(本题中的指针摆向是相对于电流表零刻度而言的)．在电路接通且稳定后断开开关S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　 【练习2.9】如图线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻的阻值均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0。现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，下列说法中正确的是(　 　) A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零 B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终小于I0 C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变 D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I0 【练习2.10】如图所示，线圈L的电阻不计，则(　 　) A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电 B．S闭合，稳定后，A板带正电，B板带负电 C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电 D．由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下，两板都不带电　 自感现象中的图像问题 考点三 【例3.1】如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　 　) 【例3.2】(多选)如图是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)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。 下图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法正确的是(　 　) A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 【练习3.1】如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　 　) 【练习3.2】如图的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( 　) A．　　　　　　　 B． C．　　　　　　　 D． 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。 ( ) (2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。 ( ) (3)只有闭合的回路才能产生互感。 ( ) (4)线圈中的电流越大，自感现象越明显． ( ) (5)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显． ( ) (6)线圈中电流变化越快，自感系数越大． ( ) (7)线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大． ( ) (8)线圈自感系数由线圈本身性质及有无铁芯决定． ( ) (9)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关． ( ) (10)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反． ( ) (11)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律． ( ) (12)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大． ( ) 2．【难度2.5】(多选)如图线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(　 　) A．闭合开关S后，把R的滑片右移 B．闭合开关S后，把R的滑片左移 C．闭合开关S后，把Q靠近P D．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可　 3．【难度2】(多选) 某线圈通有如图所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有(　 　) A．第1 s末 B．第2 s末 C．第3 s末 D．第4 s末　 4．【难度2.5】如图所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯____________变亮，B灯____________变亮．当S断开时，A灯________熄灭，B灯_________熄灭．(均选填“立即”或“缓慢”) 5.【难度3】(多选)如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是(　 　) A．开关S闭合时，b、c灯立即变亮，a灯逐渐变亮 B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮 C．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭 D．开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭　 6．【难度3】（多选）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是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法中正确的是(　 　) A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 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，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭　 7．【难度3】如图电路中电源的内阻不能忽略，电阻R的阻值和线圈L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小)(　 　) A．A比B先亮，然后A灭 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．A、B一起亮，然后A灭 D．A、B一起亮，然后B灭　 8．【难度3】在如图电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表．当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是(　 ) A．G1和G2指针都立即回到零点 B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点 C．G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 D．G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点　 9．【难度3】如图两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是 (　 　) A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零 B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0　 10．【难度3】(多选)如图用电流传感器研究自感现象．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图像．下列图像中可能正确的是(　 　) 1．【难度3】在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小．如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　 　) 2. 【难度3】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，采取了双线绕法，如图其道理是(　 　) A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消　 3．【难度3】如图闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，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．螺线管长度不变 4．【难度3】(多选)如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计。当开关S闭合后，下列说法正确的是(　 　) A．a、b间电压逐渐增加，最后等于E B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E D．电路中电流逐渐增加，最后等于 5．【难度3】如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应(　 　) A．先断开开关S1 B．先断开开关S2 C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R　 1．【难度3】(多选)如图是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则(　 　) A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用 D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变化 2．【难度3.5】图甲、乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为自感线圈．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．图甲中，A1与L1的电阻相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与滑动变阻器R中电流相等　 3.【难度3.5】(多选)如图灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，S1闭合稳定后，当S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法正确的是(　 　) A．B灯立即熄灭 B．A灯亮一下后熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a 4．【难度3.5】如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是(　 　) A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗 C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗 D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 选择性必修二 第二章 电磁感应 2.4 互感与自感 互感现象 知识点一 1．定义：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势．产生的电动势叫作互感电动势。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两个相互靠近的电路之间。一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大． 2．应用：互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，变压器、收音机的“磁性天线”就是利用互感现象制成的。 3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作，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。 自感现象 知识点二 1．自感现象：当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势．这种现象称为自感． 2．自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。 3．自感现象也是电磁感应现象，也符合楞次定律，所以自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化． 4．自感电动势：E＝L，L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号是H。1 H＝103 mH＝106 μH. 5．自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化率相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性．自感系数与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关；线圈的长度越长，面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数就越大．线圈中有铁芯时比无铁芯时自感系数大。 6．对自感现象的分析思路 (1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。 (2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。 (3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。 7．通电自感和断电自感 电　路 现　象 自感电动势的作用 通电自感 接通电源的瞬间，灯泡A1逐渐地亮起来 当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反 断电自感 断开开关的瞬间，灯泡闪亮一下后逐渐变暗或灯泡A逐渐变暗，直至熄灭 当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同，阻碍电流的减小 8．自感现象中，灯泡亮度变化的问题 与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡 电路图 通电时 电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮 电流I1突然变大，然后逐渐减小达到稳定，灯泡突然变亮然后逐渐变暗，最后亮度不变 断电时 电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2，①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②若I2＞I1，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，两种情况灯泡电流方向均改变 对互感现象的理解和应用 考点一 【例1.1】手机无线充电是比较新颖的充电方式．如图电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量．当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电．在充电过程中(　AC　) A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 [解析：送电线圈中通入正弦式交变电流，故产生的磁场也是周期性变化的，受电线圈中产生的感应电流也是周期性变化的，感应电流产生的磁场也是周期性变化的，A对B错；送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，C对；有一部分能量会以电磁波的形式散发到周围的空间中损失掉，也有一部分能量转化为手机的内能损失掉，D错] 【例1.2】如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是(　B　) A．t1时刻，两环作用力最大 B．t2和t3时刻，两环相互吸引 C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥 D．t3和t4时刻，两环相互吸引 [解析：t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确，C错误；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用，D错误。] 【例1.3】如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压随时间变化的关系如图(b)所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列选项图中描述线圈ab中电流随时间变化关系的图像，可能正确的是(　C　) [解析：线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则线圈ab中每个时间段内电流的磁场均匀变化，才能在线圈cd中产生大小不变的电动势，因此可能正确反映这一关系的图像只有C，故C正确，A、B、D错误．] 【练习1.1】在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是(　C　) A．先由P→Q，再由Q→P B．先由Q→P，再由P→Q C．始终由Q→P D．始终由P→Q [解析：开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左，先减小后反向增加，由楞次定律可得R中电流由Q→P，C正确。] 【练习1.2】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与电流表连成闭合电路．下列说法正确的是(　B　) 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　 [解析：开关S闭合后，线圈M中的电流不变，产生的磁场方向由安培定则判知，沿铁芯轴线向右，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，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，并且由楞次定律知，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．] 【练习1.3】(多选)如图是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是(　AC　) A．开关S闭合瞬间 B．开关S由闭合到断开的瞬间 C．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动 D．开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动　 [解析：钻头M上有一闭合线圈，若M向右运动，即M正远离原线圈，根据楞次定律，说明原磁场的磁通量在增加，所以，开关S闭合的瞬间或滑动变阻器滑片P向左迅速滑动使电流增大时，原磁场磁通量才会增加．] 对自感现象的理解和应用 考点二 自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为： (1)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线． (2)通电瞬间自感线圈处相当于断路． (3)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路)．若断开开关后，线圈与灯泡不能组成闭合回路，则灯泡会立即熄灭。 (4)断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化．根据电流的方向确定电压的正负。 (5)断开开关后，灯泡是否瞬间变得更亮，取决于电路稳定时两支路中电流的大小关系，即由两支路中电阻的大小关系决定。 【例2.1】关于自感现象，下列说法正确的是(　D　) A．感应电流一定和原来的电流方向相反 B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大 C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大 D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大 [解析：当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，故选项A错误；自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误．] 【练习2.1】关于线圈的自感系数，下列说法正确的是(　D　) A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大 B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C．线圈中电流变化越快，自感系数越大 D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定 [解析：自感系数是线圈本身的固有属性，只取决于线圈长短、粗细、匝数、有无铁芯等因素，而与电流变化快慢等外部因素无关。自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关，A、B、C错误，D正确。] 【练习2.2】通过一个线圈的电流在均匀增大时，则这个线圈的(　D　) A．自感系数也将均匀增大 B．自感电动势也将均匀增大 C．磁通量保持不变 D．自感系数和自感电动势不变 [解析：线圈的磁通量与电流大小有关，电流增大，由法拉第电磁感应定律知，磁通量变化，C项错误；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＝L，与自感系数和电流变化率有关，对于给定的线圈，L一定，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。] 【例2.2】(多选)如图灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则(　AD　) A．S闭合的瞬间，灯A、B同时发光，接着灯A变暗，灯B更亮，最后灯A熄灭 B．S闭合瞬间，灯A不亮，灯B立即亮 C．S闭合瞬间，灯A、B都不立即亮 D．稳定后再断开S的瞬间，灯B立即熄灭，灯A闪亮一下再熄灭 [解析：S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过灯A，所以灯A、B会同时亮；又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，灯A逐渐变暗，线圈的电阻可忽略，对灯A起到“短路”作用，因此灯A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，灯B会更亮。稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与灯A组成回路，灯A要闪亮一下再熄灭，灯B立即熄灭。] 【例2.3】如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则 (　D　) A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些 B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些 C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭 D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭　 [解析：由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮，A、B错误．由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从IA开始减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确．] 【例2.4】(多选)在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈，当开关闭合与断开时，A、B的亮度情况是(　AC　) A．S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭 B．S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C．S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光 D．S闭合足够长时间后，B不发光，而A逐渐熄灭 [解析：S闭合时，灯泡A与线圈并联，然后再与灯泡B串联，由于L是一个理想电感线圈，所以在闭合瞬间线圈所在支路类似断路，电流从电阻流向A再流向B最后回到电源负极，故A、B立即亮，当电路稳定后，线圈中的自感现象消失，电阻为零，灯泡A被短路，故A灯逐渐熄灭，B灯变得更亮，A、C正确。] 【练习2.3】如图L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　A　) A．灯A立即熄灭 B．灯A慢慢熄灭 C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭 [解析：本题中，当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A在S断开后不能形成闭合回路，故在开关断开后通过灯A的电流为零，灯立即熄灭。A正确。] 【练习2.4】(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大，电阻可忽略的线圈。开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是(　AC　) A．I1开始较大而后逐渐变小 B．I1开始很小而后逐渐变大 C．I2开始很小而后逐渐变大 D．I2开始较大而后逐渐变小 [解析：闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大。闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确。] 【练习2.5】（多选）如图L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是 (　BD　) A．开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡 B．开关S闭合后，电路稳定时，无电流通过灯泡 C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡 D．开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流　 [解析：开关S闭合瞬间，灯泡电流从a到b，A错；线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B对；开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错D对] 【练习2.6】如图L1和L2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，L1、L2先后亮暗的顺序是(　A　) A．接通时，L1先达最亮；断开时，L1后暗 B．接通时，L2先达最亮；断开时，L2后暗 C．接通时，L1先达最亮；断开时，L1先暗 D．接通时，L2先达最亮；断开时，L2先暗 [解析：开关闭合时，由于线圈L的自感作用阻碍电流的增大，所以大部分电流从L1中流过，L1先达最亮；开关断开时，线圈中产生的自感电动势阻碍电流减小，自感电流方向与原电流的方向相同，且只能在L与L1的闭合回路中流过，L1中有自感电流，所以L1后暗。故选项A正确。] 【练习2.7】（多选）在如图所示的甲、乙两个电路中，电阻R和自感线圈L的直流电阻都很小．闭合开关S，使电路达到稳定，则(　AD　) A．在电路甲中，断开开关S，灯泡A将逐渐变暗 B．在电路甲中，断开开关S，灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C．在电路乙中，断开开关S，灯泡A将逐渐变暗 D．在电路乙中，断开开关S，灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗 [解析：图甲中，设通过线圈L的电流为IL1，通过A及R的电流为IA1和IR1.同理，设图乙中通过L、A、R的电流分别为IL2、IA2、IR2.当断开开关S时，线圈L相当于电源，产生了自感电动势，在L、R、A回路中产生了自感电流．在图甲中，自感电流从IL1逐渐减小，通过灯泡A的电流也从IL1逐渐减小，灯泡A将渐渐变暗；在图乙中，自感电流从IL2逐渐减小，灯泡A的电流也从IL2逐渐减小，因为IL2>IA2，所以灯泡A将先变得更亮，然后逐渐变暗，故A、D正确．] 【练习2.8】在如图的电路中，两个电流表完全相同，零刻度在刻度盘的中央．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(本题中的指针摆向是相对于电流表零刻度而言的)．在电路接通且稳定后断开开关S的瞬间，下列说法正确的是(　A　) 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　 [解析：电路接通且稳定时，两支路中都有自左向右的电流，当开关S断开的瞬间，通过L的电流减小，故L将产生自左向右的自感电流以阻碍原电流变化，L所在支路与R所在支路串联形成回路，则电流自左向右流过电流表G1、自右向左流过电流表G2，故选A.] 【练习2.9】如图线圈L的电阻和电源内阻都很小，可忽略不计，电路中两个电阻的阻值均为R，开始时开关S断开，此时电路中电流为I0。现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生，下列说法中正确的是(　D　) A．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终由I0减小到零 B．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流最终小于I0 C．由于自感电动势有阻碍电流的作用，电路中电流将保持I0不变 D．自感电动势有阻碍电流增大的作用，但电路中电流最终还要增大到2I0 [解析：当开关S闭合时，通过线圈的电流增大，在线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍电流的增大，但“阻碍”不是“阻止”，“阻碍”实质上是“延缓”，电路中的电流不会立刻变为2I0，但最终仍会增大到2I0。D正确。] 【练习2.10】如图所示，线圈L的电阻不计，则(　A　) A．S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电 B．S闭合，稳定后，A板带正电，B板带负电 C．S断开瞬间，A板带正电，B板带负电 D．由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下，两板都不带电　 [解析：S闭合瞬间，电源给电容器充电，且A与电源的正极相连，故A板带正电B板带负电，A正确；S闭合稳定后，电容器被短路，电容器两端的电压与并联的支路电压相同，即为零，故电容器不带电，B错；S断开瞬间，由于线圈产生感应电流，电流的方向与原电流方向相同，故A板带负电，B板带正电，C错；根据上述分析可知，D错] 自感现象中的图像问题 考点三 【例3.1】如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值。在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是(　B　) [解析：开关S闭合的瞬间，由于L的阻碍作用，由R与L组成的支路相当于断路，后来由于L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律可知，整个电路中的总电流增大，由U内＝Ir得内电压增大，由UAB＝E－Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时，由于电感L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L电流相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，选项B正确。] 【例3.2】(多选)如图是用电流传感器(相当于电流表，其内阻可以忽略不计)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。 下图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法正确的是(　BC　) A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 [解析：开关S由断开变为闭合，电源与传感器2组成的回路立即有电流，而线圈这一支路，由于线圈阻碍电流的增加，通过线圈的电流要慢慢增加，所以干路电流(通过传感器1的电流)也要慢慢增加，故A错误，B正确；开关S由闭合变为断开，通过传感器1的电流立即消失，而电感这一支路，由于电感阻碍电流的减小，该电流又通过传感器2，只是电流的方向与以前相反，且通过传感器2的电流逐渐减小，故C正确，D错误。] 【练习3.1】如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　D　) [解析：开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A．开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对．] 【练习3.2】如图的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(　C　) A．　　　　　　　 B． C．　　　　　　　 D． [解析：L的直流电阻不计，电路稳定后通过L1的电流是通过L2、L3电流的2倍。闭合开关瞬间，L2立即变亮，由于L的阻碍作用，L1逐渐变亮，即I1逐渐变大，在t1时刻断开开关S，之后电流I会在电路稳定时通过L1的电流大小基础上逐渐变小，I1方向不变，I2反向，故C正确。] 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)两线圈相距较近时，可以产生互感现象，相距较远时，不产生互感现象。 (×) (2)在实际生活中，有的互感现象是有害的，有的互感现象可以利用。 (√) (3)只有闭合的回路才能产生互感。 (×) (4)线圈中的电流越大，自感现象越明显． (×) (5)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显． (√) (6)线圈中电流变化越快，自感系数越大． (×) (7)线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大． (×) (8)线圈自感系数由线圈本身性质及有无铁芯决定． (√) (9)线圈的自感系数与电流大小无关，与电流的变化率有关． (×) (10)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反． (×) (11)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律． (×) (12)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大． (×) 2．【难度2.5】(多选)如图线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(　BC　) A．闭合开关S后，把R的滑片右移 B．闭合开关S后，把R的滑片左移 C．闭合开关S后，把Q靠近P D．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可　 [解析：闭合开关S后，若把R的滑片右移，Q中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，Q线圈中电流方向与题图电流方向相反，故A错误；同理可知，B正确；闭合开关S后，将Q靠近P，Q中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，Q线圈中的电流方向与题图电流方向相同，故C正确；若S不闭合，则Q线圈中无磁场，故Q中不会有电流产生，故D错误．] 3．【难度2】(多选) 某线圈通有如图所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有(　BD　) A．第1 s末 B．第2 s末 C．第3 s末 D．第4 s末　 [解析：在自感现象中当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反．在0～1 s内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2 s内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s、4～5 s内可得正确选项为B、D.] 4．【难度2.5】如图所示，电路中电源内阻不能忽略，L的自感系数很大，其直流电阻忽略不计，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，A灯__缓慢__变亮，B灯__立即__变亮．当S断开时，A灯__缓慢__熄灭，B灯___缓慢__熄灭．(均选填“立即”或“缓慢”) 5.【难度3】(多选)如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是(　AD　) A．开关S闭合时，b、c灯立即变亮，a灯逐渐变亮 B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮 C．开关S断开时，b、c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭 D．开关S断开时，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭　 [解析：灯a与线圈L串联，当开关S闭合时，灯b、c立即变亮．通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流逐渐增大，a逐渐亮起来．由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，a、b两灯电流相等，亮度相同，故A正确，B错误；稳定后，当开关S断开时，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡a、b构成闭合回路放电，a、b两灯都逐渐熄灭，而c灯立即熄灭，故C错误，D正确．] 6．【难度3】（多选）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是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法中正确的是(　ACD　) A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 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，再将S断开的瞬间，D2立即熄灭　 [解析：刚闭合S的瞬间，由于线圈的阻碍作用，通过D1、D2的电流大小相等，A正确，B错误；闭合S待电路达到稳定后，D1被短路，无电流通过，D1熄灭，回路的总电阻减小，电流增大，D2比S刚闭合时亮，C正确；闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D2中无电流，立即熄灭，D正确．故选A、C、D.] 7．【难度3】如图电路中电源的内阻不能忽略，电阻R的阻值和线圈L的自感系数都很大，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的直流电阻较小)(　B　) A．A比B先亮，然后A灭 B．B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．A、B一起亮，然后A灭 D．A、B一起亮，然后B灭　 [解析：S闭合时，由于与A灯串联的线圈L的自感系数很大，故在线圈上产生很大的自感电动势，阻碍电流的增大，所以B比A先亮，稳定后，流过B灯支路的电流变小，所以B灯逐渐变暗，故B正确．] 8．【难度3】在如图电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两相同的电流表．当开关S闭合时，电流表G1、G2的指针都偏向右方，那么当断开开关S时，将出现的现象是(　D　) A．G1和G2指针都立即回到零点 B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点 C．G1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点 D．G2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点　 [解析：根据题意，电流方向自右向左时，电流表指针向右偏，那么，电流方向自左向右时，电流表指针应向左偏．当开关S断开的瞬间，G1中原电流立即消失，而对于G2所在支路，由于线圈L的自感作用，阻碍电流不能立即消失，自感电流沿L、G2、G1的方向，在由它们组成的闭合回路中继续维持一段时间，即G2中的电流按原方向自右向左逐渐减为零，此时G1中的电流和原电流方向相反，变为自左向右，且与G2中的电流同时缓慢减为零，D正确．] 9．【难度3】如图两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是 (　D　) A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零 B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0 C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0　 [解析：S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错；阻碍电流增大不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错；最后达到稳定时，电路中电流为I＝＝2I0，D对．] 10．【难度3】(多选)如图用电流传感器研究自感现象．电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于电阻R的阻值．t＝0时刻闭合开关S，电路稳定后，t1时刻断开S，电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图像．下列图像中可能正确的是(　AD　) [解析：当t=0时刻闭合开关的瞬间，电路中的电流突然增大，在L中要产生自感电动势来阻碍电流的增加，所以L中的电流会逐渐增加到稳定值；而电阻R上，开始由于自感电动势很大，L相当于断路，所以流过R的电流会较大，然后随时间逐渐减小到稳定值。由于L的直流电阻小于R的电阻，所以稳定时R的电流小于L的电流，两电流方向相同；当t1时刻断开S时，R中原来的电流立刻减小到零，但L中由于自感电动势阻碍电流的减小，所以此电流会在L和R中形成回路，然后逐渐减到零，其流过R的电流方向与原来方向相反，A、D对] 1．【难度3】在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中电流的影响尽量小．如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是(　D　) [解析：两个相距较近的线圈，当其中的一个线圈中电流发生变化时，就在周围空间产生变化的磁场．这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，即发生互感现象．要使这种影响尽量小，应采用选项D所示的安装位置才符合要求．因为通电线圈周围的磁场分布与条形磁铁的磁场分布类似，采用选项D所示的安装位置时，变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小．] 2. 【难度3】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，采取了双线绕法，如图其道理是(　C　) A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消 D．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消　 [解析：能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化．由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流．] 3．【难度3】如图闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，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　) A．灯泡变暗 B．灯泡变亮 C．螺线管缩短 D．螺线管长度不变 [解析：当软铁棒插入螺线管中时，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长。] 4．【难度3】(多选)如图所示，电池的电动势为E，内阻不计，线圈自感系数较大，直流电阻不计。当开关S闭合后，下列说法正确的是(　BD　) A．a、b间电压逐渐增加，最后等于E B．b、c间电压逐渐增加，最后等于E C．a、c间电压逐渐增加，最后等于E D．电路中电流逐渐增加，最后等于 [解析：由于线圈自感系数较大，当开关闭合瞬间a、b间近似断路，所以a、b间电压很大，随着电流的增加，a、b间电压减小，b、c间电压增大，最后稳定后，a、b间电压为零，b、c间电压等于E，电流大小为I＝，B、D对] 5．【难度3】如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应(　B　) A．先断开开关S1 B．先断开开关S2 C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R　 [解析：该电路实际上就是用伏安法测自感线圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的自感现象，若电路拆开的先后顺序不对，可能会烧坏电表．当S1、S2闭合，电路稳定时，线圈中的电流由a→b，表右端为“＋”，左端为“－”，指针正向偏转，先断开S1或先拆表或先拆电阻R的瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时表加了一个反向电压，使指针反偏．由“自感系数较大的线圈”知其反偏电压较大，可能会烧坏表．而先断开S2，由于电压表内阻很大，电路中总电阻变化很小，电流几乎不变，不会损坏其他器件，故应先断开S2.] 1．【难度3】(多选)如图是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则(　BC　) A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用 C．如果断开B线圈的开关S2，无延时作用 D．如果断开B线圈的开关S2，延时将变化 [解析：S1断开时，线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，故B正确，A错误；若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，故C正确，D错误。] 2．【难度3.5】图甲、乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为自感线圈．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(　C　) A．图甲中，A1与L1的电阻相同 B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流 C．图乙中，变阻器R与L2的电阻相同 D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与滑动变阻器R中电流相等　 [解析：在题图甲中断开S1瞬间，灯A1突然闪亮，说明断开S1前，L1中的电流大于A1中的电流，故L1的阻值小于A1的阻值，A、B错误；在题图乙中，闭合S2瞬间，由于L2的自感作用，通过L2的电流很小，D错误；闭合S2后，最终A2与A3亮度相同，说明两支路电流相等，故变阻器R与L2的阻值相同，C正确．] 3.【难度3.5】(多选)如图灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，S1闭合稳定后，当S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法正确的是(　AD　) A．B灯立即熄灭 B．A灯亮一下后熄灭 C．有电流通过B灯，方向为c→d D．有电流通过A灯，方向为b→a [解析：S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈L没有自感作用，可知线圈L的直流电阻也为R，在S2、S1都闭合且稳定时，IA＝IB，S2闭合，待电路稳定后将S1断开，由于线圈的自感作用，流过A灯的电流方向变为b→a，A灯缓慢熄灭，故选项B错误，D正确；由于定值电阻R没有自感作用，故断开S1时，B灯立即熄灭，故选项A正确，C错误．] 4．【难度3.5】如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是(　B　) A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 B．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗 C．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗 D．L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 [解析：开关S从闭合状态突然断开时，L中产生方向向右的自感电动势，L1逐渐变暗，L2立即熄灭(理想二极管单向导电)，L3先变亮后逐渐变暗(L3中原电流小于L1中电流)，B正确。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$