第2章 4.互感和自感(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

4.互感和自感 学习目标 1.了解互感现象及互感现象的应用,知道什么是互感现象和自感现象。 2.观察通电自感和断电自感实验现象,了解自感现象,认识自感电动势的作用,能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象。 3.了解自感现象中自感电动势的作用,了解自感电动势的表达式E＝L,理解自感系数和自感系数的决定因素。 4.通过对自感现象的研究,了解磁场的能量 [对应学生用书第46页] 一、互感现象 1.互感：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,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫作互感。 2.应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器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。在电力工程中和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作。 二、自感现象 1.定义：当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在线圈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.自感电动势对电流的作用：电流增加时,自感电动势阻碍电流的增加,电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小。 4.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逐渐变亮 阻碍电流的增加 断电 自感 断开开关的瞬间，灯泡A逐渐熄灭 阻碍电流的减小 三、自感系数 1.自感电动势的大小：E＝L,式中L是比例系数,叫作自感系数,简称自感或电感。 2.决定因素：线圈的大小、形状、匝数,以及是否有铁芯等。 3.单位：亨利,简称亨,符号是H。常用单位还有毫亨（mH）、微亨（μH）。1 H＝103 mH＝106 μH。 四、磁场的能量 1.自感现象中的磁场能量 （1）线圈中电流从无到有时：磁场从无到有,电源把能量输送给磁场,储存在磁场中。 （2）线圈中电流减小时：磁场中的能量释放出来转化为电能。 2.电的“惯性”：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”,错误的画“×”）。 （1）两个线圈相距较近时,可以产生互感现象,相距较远时,不产生互感现象。 （×） （2）自感现象中,感应电流一定与原电流方向相反。 （×） （3）线圈的自感系数与电流大小无关,与电流的变化率有关。 （×） （4）线圈中电流最大的瞬间可能没有自感电动势。 （√） 2.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　　　　亮,B灯　　　　亮。当S断开时,A灯　　　　熄灭,B灯　　　　熄灭。（均选填“立即”或“慢慢”）  答案　慢慢　立即　慢慢　慢慢 [对应学生用书第47页] 要点一　对互感现象的理解 如图所示,两个线圈A、B之间并没有导线相连,线圈A与手机（或MP3等）的音频输出端连接,线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音,这是为什么？ 提示　利用电磁感应把能量从一个线圈传递到另一个线圈。 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电路之间。 2.互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 3.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1]　（多选）如图所示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.由于线圈A的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用 B.由于线圈B的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用 C.如果断开线圈B的开关S2,无延时作用 D.如果断开线圈B的开关S2,延时将变化 [解析]　线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生,随S1的断开而消失。当S1闭合时,线圈A中的磁场穿过线圈B,当S2闭合,S1断开时,线圈A在线圈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,所以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,所以C正确,D错误。 [答案]　BC 1.某同学设计了如图所示点火装置。在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个彼此绝缘且靠近的线圈A和B，调节触点K与带有铁头的弹簧片P恰好接触，合上开关S后，就能在火花塞的两电极M、N之间产生火花。关于该设计方案，下列说法正确的是（　　） A.不可行，因为电源是直流电 B.不可行，因为两个线圈的磁通量没有变化 C.可行，且A的匝数比B多时，点火效果更好 D.可行，且M、N做成针状时，点火效果更好 解析　AB.当开关闭合时，线圈B的磁通量发生变化，有感应电动势产生，会在火花塞的两电极M、N之间产生火花，AB错误；在相同的磁通量变化情况下，线圈的匝数越多，则对应的感应电动势越大，因此当B的匝数比A多时，即B线圈产生的电压就高，那么点火效果更好，故C错误；D.若M、N做成针状，那么这两点的电场强度强，点火效果更好，故D正确。 答案　D 要点二　对自感现象的理解 如图所示，一毛同学用多用电表的电阻挡测量一个线圈的电阻，以判断它是否断路。为方便测量，同桌的二毛同学用双手分别握住线圈裸露的两端，一毛用两表笔与线圈两端接触，读出阻值，再将表笔与线圈断开。在测量的过程中，二毛在某瞬间感到有强烈的电击感，对此现象，应如何解释？ 提示　在测量完毕，一毛将电表与线圈断开时，线圈由于自感而产生一个相对较大的自感电动势，加在二毛的双手之间，故二毛有强烈的电击感。 1.对自感现象的理解 　　自感现象是一种电磁感应现象,遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律。 2.对自感电动势的理解 （1）产生原因：通过线圈的电流发生变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,因而在原线圈上产生感应电动势。 （2）自感电动势的方向：当原电流增大时,自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时,自感电动势的方向与原电流方向相同（即：增反减同）。 （3）自感电动势的作用：阻碍原电流的变化,而不是阻止,原电流仍在变化,只是使原电流的变化时间变长,即总是起着推迟电流变化的作用。 3.对电感线圈阻碍作用的理解 （1）若电路中的电流正在改变,电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化,使得通过电感线圈的电流不能突变。 （2）若电路中的电流是稳定的,电感线圈相当于一段导线,其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的。 4.通电自感与断电自感比较 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 电流立刻变大,灯泡变亮,然后逐渐变暗 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,灯泡闪亮后逐渐变暗 两种情况灯泡中电流方向均改变 [例2]　如图所示的电路中A1和A2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其阻值与R相同。在开关S闭合和断开时,小灯泡A1和A2亮暗的顺序是（　　） A.闭合时A1先达最亮,断开时A1后灭 B.闭合时A2先达最亮,断开时A1后灭 C.闭合时A1先达最亮,断开时A1先灭 D.闭合时A2先达最亮,断开时A1先灭 [解析]　当开关S闭合时,A1和A2同时亮,但由于自感现象的存在,流过线圈的电流由零变大时,线圈上产生自感电动势阻碍电流的增大,使通过线圈的电流从零开始慢慢增加,所以开始时电流几乎全部从A1通过,而该电流又将同时分路通过A2和R,所以A1先达最亮,经过一段时间电路稳定后,A1和A2达到一样亮；当开关S断开时,电源电流立即为零,因此A2立即熄灭,而对A1,由于通过线圈的电流突然减小,线圈中产生自感电动势阻碍电流的减小,使线圈L和A1组成的闭合电路中有感应电流,所以A1后灭。 [答案]　A 自感现象的分析思路 明确通过自感线圈的电流的变化情况（增大还是减小） ↓ 根据“增反减同”,判断自感电动势的方向 ↓ 分析阻碍的结果：电流增强时,由于自感电动势的作用,线圈中电流逐渐增大,与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时,由于自感电动势的作用,线圈中电流逐渐减小,与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小 2.（多选）如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A.闭合开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B.闭合开关S时，A1和A2始终一样亮 C.断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会熄灭 D.断开开关S时，A1和A2都要过一会才熄灭 解析　闭合S时，A2支路中的电流立即达到最大，由于线圈的自感作用，A1支路电流慢慢增大，A1后亮。A1中的电流稳定后，线圈的阻碍作用消失，A1与A2并联，亮度一样，故A正确，B错误。S断开时，L和A1、A2组成串联的闭合回路，A1和A2亮度一样，由于L中产生自感电动势阻碍L中原电流的消失，故A1和A2过一会才熄灭，故C错误，D正确。综上所述，故选A、D。 答案　AD [对应学生用书第49页] 1.（互感现象的理解）（多选）关于互感现象,下列说法正确的是 （　　） A.两个线圈之间必须有导线相连,才能产生互感现象 B.互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈 C.互感现象都是有益的 D.变压器是利用互感现象制成的 解析　两个线圈之间没有导线相连,也能产生互感现象,A错误；互感现象可以把能量从一个线圈传到另一个线圈,B正确；互感现象并非都是有益的,有时会影响电路的正常工作,C错误；变压器是利用互感现象制成的,D正确。 答案　BD 2.（自感系数的理解）关于线圈的自感系数,下面说法正确的是 （　　） A.线圈的自感系数越大,自感电动势就一定越大 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性质及有无铁芯决定 解析　自感系数是由线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯等因素决定的,故B、C错误,D正确；自感电动势不仅与自感系数有关,还与电流变化快慢有关,故A错误。 答案　D 3.（自感电动势的理解）关于线圈中自感电动势的大小,下列说法中正确的是 （　　） A.电感一定时,电流变化越大,自感电动势越大 B.电感一定时,电流变化越快,自感电动势越大 C.通过线圈的电流为零的瞬间,自感电动势为零 D.通过线圈的电流为最大值的瞬间,自感电动势最大 解析　电感一定时,电流变化越快,越大,由E＝L·知,自感电动势越大,A错误,B正确；线圈中电流为零时,电流的变化率不一定为零,自感电动势不一定为零,故C错误；当通过线圈的电流最大时,若电流的变化率为零,自感电动势为零,故D错误。 答案　B 4.（自感现象的理解）如图所示,灯L1、L2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,L1、L2同时发光,接着L1变暗,L2变亮,最后L1熄灭 B.S闭合瞬间,L1不亮,L2立即变亮 C.S闭合瞬间,L1、L2都不立即变亮 D.稳定后再断开S的瞬间,L2熄灭,L1比L2（原先亮度）更亮 解析　S接通的瞬间,线圈L支路中电流从无到有发生变化,因此,线圈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较强,所以S接通的瞬间线圈L中的电流非常小,即干路中的电流几乎全部流过L1、L2,所以L1、L2会同时亮。又由于线圈L中电流很快稳定,感应电动势很快消失,L的阻值可忽略,对L1起到“短路”作用,因此,L1熄灭。这时电路的总电阻比刚接通时小,由恒定电流知识可知,L2会比以前更亮。稳定后再断开S的瞬间,L2立即熄灭,L1由于线圈产生感应电动势而亮一下再熄灭,断开S前流过线圈L的电流和流过灯L2的电流相同,所以断开S时,L1与L2断开前的亮度一样,故A正确,B、C、D错误。 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $$