2.4 互感和自感(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第二册同步学习指导(人教版2019)

! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 四、电磁驱动 ６．（２０２４·山东青岛高二期末） 如图所示，导体小球Ａ在光 滑的绝缘水平圆形轨道上 处于静止状态，现在使小球 正上方的条形磁铁在轨道 正上方做匀速圆周运动，转速为ｎ。关于小球 的运动，下列说法正确的是 （　 ） Ａ．磁铁转动过程中远离小球时小球加速，靠 近小球时小球减速 Ｂ．安培力对小球做的功大于小球动能的增加 Ｃ．安培力对小球做的功等于小球内部产生的 焦耳热和小球动能的增量 Ｄ．运动稳定后，小球的转速最后等于ｎ 请同学们认真完成练案［７                ］ ４．互感和自感 ! " # $ % & 明确目标·梳理脉络 课标要求 １．了解互感现象及互感现象的应用。 ２．了解自感现象，认识自感电动势的作用。 ３．知道自感系数的意义和决定因素。会分析自感现象中电流的变化。 素养目标 １．物理观念：知道互感现象与自感现象是磁场能变化的一种表现；知道互感现象与自感现象的防止 和应用。 ２．科学思维：会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象，了解自感系数，体会推理分析的科学 思维方法。 ３．科学探究：通过实验了解互感与自感现象，会用自感与互感解释简单的电磁现象。 ４．科学态度与责任：通过本节课的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是 的科学素养。 ' ( ) * + , 教材梳理·落实新知 互感现象 　 　 １．互感 互不相连的并相互靠近的两个线圈，当一 个线圈的电流变化时，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．互感电动势 互感现象中的电动势叫互感电动势　 。 ３．互感的应用和危害 （１）互感现象可以把能量由一个线圈传递到 另一个线圈　 。变压器就是利用互感现象制成的。 （２）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               。 !($ # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; 『判一判』 （１）互感现象属于电磁感应现象。 （　 ） （２）手机无线充电是互感现象在生活中的应用。 （　 ） 『选一选』 　 　 （２０２４·浙江金华高二期末）如图所示，李 辉、刘伟用多用电表的欧姆挡测量变压器初级 线圈的电阻。实验中两人没有注意操作的规 范：李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，刘伟 用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。 测量时表针摆过了一定角度，最后李辉把多用 电表的表笔与被测线圈脱离。在这个过程中， 他们二人中有人突然“哎哟”惊叫起来，觉得有 电击感。下列说法正确的是 （　 ） Ａ．电击发生在李辉用多用电表红黑表笔的 金属杆接触线圈裸露的两端时 Ｂ．有电击感的是刘伟，因为所测量变压器 是升压变压器 Ｃ．发生电击前后，流过刘伟的电流方向发 生了变化 Ｄ．发生电击时，通过多用电表的电流很大 自感现象 　 　 １．自感现象 一个线圈中的电流变化　 时，它所产生的 变化　 的磁场在它本身激发出感应电动势的现 象，产生的电动势叫作自感电动势　 。 ２．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 时，灯泡Ａ１ 较 慢地亮起来　 阻碍电流 的增大　 断 电 自 感 断开开关的 瞬间，灯泡Ａ 逐渐　变暗　 ， 直到熄灭 阻碍电流 的减小　 　 　 ３．自感系数 （１）自感电动势的大小：Ｅ ＝ 　 　 　 　 　 ， 其中Ｌ是线圈的自感系数，简称自感或电感。 （２）单位：亨利　 ，符号：　 　 　 。常用的还 有毫亨（ｍＨ）和微亨（μＨ）。换算关系是：１ Ｈ ＝ 　 　 　 　 ｍＨ ＝ 　 　 　 　 μＨ。 （３）决定线圈自感系数大小的因素：线圈的 大小、形状、匝数　 以及是否有铁芯　 等。 『判一判』 （３）当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动 势。 （　 ） （４）当线圈中电流反向时，线圈中自感电动势的 方向与线圈中原电流的方向相反。 （　 ） （５）当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的 方向与线圈中原电流方向相反。 （　 ） （６）线圈的自感系数的大小与线圈中通入电流 的大小有关。 （　 ） 『想一想』 　 　 无轨电车在行驶的过程中，由于车身颠簸， 有可能使车顶上的电弓瞬间脱离电网线，这时 可以看到电火花闪现。请说说电火花产生的原 因是什么？                                                                        !(% ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 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　 　 　 　 　 ，储存在 　 　 　 　 　 中。 　 　 （２）线圈中电流减小时，　 　 　 　 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”。 『选一选』 　 　 （多选）手机无线充电是比较新颖的充电方 式。如图所示，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 ' - . / 0 1 细研深究·破疑解难 互感现象 探究 要点提炼 　 　 １．互感现象是一种常见的电磁感应现象， 它不仅发生在绕在同一铁芯上的两个线圈之 间，还可以发生在任何两个相互靠近的电路 之间。 ２．利用互感现象可以把能量由一个电路传 递到另一个电路。下一章将要学习的变压器就 是利用互感现象制成的。 ３．处理方法：可利用楞次定律、安培定则及 左手定则分析某个线圈中感应电流的方向及受 力方向，还可从能量角度分析。 典例剖析 １．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 思路引导：（１）Ａ环中电流变化时，会在Ｂ 环中产生感应电流。（２）根据两环中电流的方 向，判断两环的受力情况。 　 　 对点训练? （多选）如图所示，足够长 的两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨 平面垂直的匀强磁场，两导轨通过导线与检流 计Ｇ１、线圈Ｍ接在一起。Ｎ是绕在“□”形铁芯 上的另一线圈，它与检流计Ｇ２ 组成闭合回路。 现有一金属棒ａｂ沿导轨由静止开始下滑，下滑 过程中与导轨垂直且接触良好，在ａｂ下滑的过 程中 （　                                      ） !(& # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; Ａ．通过Ｇ１的电流是从左端进入的 Ｂ．通过Ｇ２的电流是从右端进入的 Ｃ．检流计Ｇ１的示数逐渐增大，达到最大值 后恒定 Ｄ．检流计Ｇ２的示数逐渐减小，最后趋于一 不为零的恒值 对自感现象的理解 探究 要点提炼 　 　 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 典例剖析 ２．（多选）在如图所示的甲、乙两个电路中，电 阻Ｒ和自感线圈Ｌ的直流电阻及两灯泡的电 阻都相等，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 　 　 对点训练? （多选）如图所示，Ａ、Ｂ是 两个完全相同的灯泡，Ｌ是电阻为零的电感线 圈，且自感系数很大。Ｃ是电容较大且不漏电 的电容器，下列判断正确的是 （　                                                                        ） !(' ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # Ａ． Ｓ闭合时，Ａ、Ｂ同时亮，Ａ灯亮后逐渐熄 灭，Ｂ灯逐渐变亮 Ｂ． Ｓ闭合时，Ａ灯、Ｂ灯同时亮，然后Ａ灯变 暗，Ｂ灯变得更亮 Ｃ． Ｓ闭合，电路稳定后，Ｓ断开时，Ａ灯突然 亮一下，然后熄灭，Ｂ灯立即熄灭 Ｄ． Ｓ闭合，电路稳定后，Ｓ断开时，Ａ灯突然 亮一下，然后熄灭，Ｂ灯逐渐熄灭 　 　 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 　 　 对点训练? （２０２４·广东佛山高二阶 段练习）某同学研究自感现象时，设计了如图所 示的电路，自感线圈的直流电阻小于小灯泡电 阻，则下列有关现象正确的是 （　 ） Ａ．电键闭合时，灯泡逐渐变亮 Ｂ．电键闭合时，灯泡立即变亮 Ｃ．电键断开时，灯泡逐渐熄灭 Ｄ．电键断开时，灯泡闪亮后再熄灭 自感电动势的大小和自感系数 探究 要点提炼 　 　 １．自感电动势 （１）自感电动势的大小：Ｅ ＝ Ｌ ΔＩ Δｔ ，其中Ｌ是 自感系数，简称自感或电感。 （２）自感系数的决定因素：与线圈的大小、 形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关。 ２．自感系数 典例剖析 ３．关于自感现象、自感系数、自感电动势， 下列说法正确的是 （　 ） Ａ．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自 感现象，线圈自感系数为零 Ｂ．线圈中电流变化越快，线圈中的自感系 数越大 Ｃ．自感电动势与原电流方向相反 Ｄ．对于确定的线圈，其产生的自感电动势 与其电流变化率成正比 　 　 对点训练? （多选）下列说法中正确 的是 （　 ） Ａ．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈 中的自感系数也较大 　 　 Ｂ．线圈中产生的自感电动势较大的其自感 系数一定较大 Ｃ．感应电流不一定和原电流方向相反 Ｄ．对于同一线圈，电流变化越快，线圈中的                                                                     自感电动势越大 !(( # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 8 9 : ; ' 2 3 4 　 　 　 　 　 5 6 7 8 9 : 以题说法·启智培优 　 　 １．电感和电阻对电流的阻碍作用比较 　 　 物理量 比较内容　 　 电感Ｌ 电阻Ｒ 阻碍作用 阻碍电流的变化 阻碍电流通过 表现 产生自感现象 导体发热 大小因素 电感越大，电流变化 越快，对电流变化的 阻碍作用越大，产生 的自感电动势越大 电阻越大， 对电流的阻 碍作用越大 决定因素 线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯 导体长度、横 截面积、电阻 率、温度 联系 电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量 　 　 ２．自感现象的“三种状态”“一个特点” （１）三种状态 ①线圈通电瞬间可把自感线圈看成断路。 ②断电时自感线圈相当于电源。 ③电流稳定后，自感线圈相当于导体电阻， 理想线圈的电阻为０，相当于短路。 　 　 （２）一个特点 在发生自感现象时，线圈中电流不发生“突 变”。 　 　 案例　 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，在测量完毕后，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 答案：Ｂ 解析：该电路实际上就是伏安法测电感线 圈的直流电阻电路，在实验完毕后，由于线圈的 自感现象，若电路拆去的先后顺序不对，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，若先断开Ｓ１，或先拆表，或先 拆去电阻Ｒ，则在此瞬间，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，相当于给表加了 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，可能会损坏表。 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                                        。 ' 2 ; " < = 沙场点兵·名校真题 一、互感现象 １．绕在同一铁芯上的线圈Ⅰ、 Ⅱ按如图所示方法连接，Ｇ 为电流表，下列说法正确的 是 （　 ） Ａ．开关Ｓ闭合瞬间，Ｇ中的电流从左向右 Ｂ．保持开关Ｓ闭合，Ｇ中的电流从左向右 Ｃ．保持开关Ｓ闭合，向右移动变阻器Ｒ０的滑 动触头，Ｇ中的电流从左向右 Ｄ．断开开关Ｓ的瞬间，Ｇ的示数也为零 ２．（２０２４·湖南岳阳高二期末）支持无线充电的 电子设备内部都有一个线圈，而支持反向无 线充电的手机内部线圈还接有一个交流／直 流变换器，如图所示，            当手机为其他无线充电 !() ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " . # # # # # # # 设备充电时，手机内部的升压板先将额定电 压为４． ２ Ｖ的锂电池升压至５ Ｖ，再通过转换 器逆变，当接收线圈与受电线圈正对放置时 即可实现用手机反向无线充电。下列说法正 确的是 （　 ） Ａ．无线充电技术主要利用了互感 Ｂ．反向充电时授电线圈和接收线圈之间没有 作用力 Ｃ．无需交流／直流变换器也可以实现反向 充电 Ｄ．反向充电时，交流／直流变换器将交流电转 换为直流电 二、自感现象 ３．如图所示，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Ｉ０ ＝ Ｅ２Ｒ，现将Ｓ闭合，于是Ｌ 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 ４．（多选）（２０２４·辽宁高二阶段练习）如图所 示电路中，Ａ、Ｂ为完全相同的灯泡，电阻为 Ｒ。自感线圈Ｌ的直流电阻也为Ｒ，ａ、ｂ为Ｌ 的左、右端点，电源电动势为Ｅ，内阻不计。下 列说法正确的是 （　 ） Ａ．闭合开关Ｓ，灯泡Ａ缓慢变亮，灯泡Ｂ瞬间 变亮 Ｂ．闭合开关Ｓ，当电路稳定后，灯泡Ａ、Ｂ一 样亮 Ｃ．闭合开关Ｓ，电路稳定后再断开开关Ｓ，灯 泡Ａ闪亮后缓慢熄灭 Ｄ．闭合开关Ｓ，电路稳定后再断开开关Ｓ的 瞬间，ｂ点电势高于ａ点 ５．在如图所示的电路中，Ｓ闭合后，电路稳定时 流过线圈Ｌ的电流是２ Ａ，流过灯泡Ａ的电流 是１ Ａ。将Ｓ突然断开，则Ｓ断开前后，下列 能正确反映流过灯泡的电流Ｉ随时间ｔ变化 关系的是 （　 ） 请同学们认真完成练案［８                                                                        ］ !(* 对于磁场向左运动的速度为Δｖ，由Ｆ安＝ ＩｌＢ，Ｅ ＝ ＢｌΔｖ，Ｅ ＝ Ｉ（Ｒ ＋ ｒ）得Ｆ ＝ Ｂ ２Ｌ２Δｖ Ｒ ＋ ｒ ，当Δｖ减小到 Ｂ２Ｌ２Δｖ Ｒ ＋ ｒ ＝ Ｆｆ，即Δｖ ＝ Ｆｆ（Ｒ ＋ ｒ） Ｂ２Ｌ２ 时，棒相对于磁场向左匀速运动，即棒以小于ｖ的速度向右匀速 直线运动，故Ｂ错误，Ｄ正确；此处能产生感应电流跟安培力做 功无关，是因为磁场的匀速运动产生了感应电流，从而产生了焦 耳热，故Ｃ错误。 课堂达标检测 １． ＡＣ　 变化的磁场可以在周围空间激发电场，选项Ａ正确；恒 定的磁场在周围空间不能产生电场，选项Ｂ错误；感生电场的 方向同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定，选项Ｃ正 确；感生电场的电场线是闭合曲线，其电场方向可根据磁场的 变化情况由楞次定律和右手螺旋定则判断，选项Ｄ错误。 ２． Ｂ　 电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场力沿逆时针方 向，所以感生电场的方向沿顺时针方向，Ａ错误；当电磁体线 圈电流的方向与图示方向一致时，若电流增大，根据楞次定 律，可知涡旋电场的方向为顺时针方向，电子将沿逆时针方向 做加速运动，Ｂ正确；由于感生电场使电子加速，即电子在轨 道中加速的驱动力是电场力，Ｃ错误；电子在轨道中做圆周运 动的向心力是洛伦兹力，Ｄ错误。 ３． Ａ　 增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升得很 高，Ｂ正确，不符合题意；Ａ错误，符合题意；当增大交变电流 的电压时，线圈中交变电流增大，则磁通量变化率增大，因此 产生的感应电动势增大，感应电流也增大，所以焊接时产生的 热量也增多，Ｃ正确，不符合题意；高频焊接利用高频交变电 流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流， 根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁 通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大， 焊缝处的温度升高得越快，Ｄ正确，不符合题意。 ４． Ｃ　 电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升 温，进而对锅内食物加热的，故涡流是由于锅底中的电磁感应 产生的，Ｃ正确，Ａ、Ｂ错误；铝锅放在电磁炉上也会形成涡流， 所以不用铝锅的原因并不是铝锅放在电磁炉上锅底不会产生 涡流，Ｄ错误。 ５． Ｃ　 电流表的内部线圈绕在闭合的铝框上，当线圈在磁场中转 动时，由于铝框切割磁感线，从而产生感应电流，出现安培阻 力，使其很快停止摆动，使得测量电流时更加灵敏，Ａ错误；因 为磁场是辐向磁场，所以框架在转动的过程中线圈平面总是 与磁场平行，但磁通量变化率不为零，则线圈转动过程中穿过 框架的磁通量会发生改变，Ｂ错误；框架在转动的过程中磁通 量要发生改变，所以有感应电流产生；因为外界电流使线圈转 动，而转动时又产生感应电流，分别根据左手定则和右手定则 可知，感应电流方向与外界的电流方向相反，Ｃ正确；在运输 过程中，将接线柱用导线连在一起，相当于把电表的线圈电路 组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应 电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而 变形，Ｄ错误。 ６． Ｄ　 磁铁转动过程中无论远离还是靠近小球，小球在安培力作 用下都加速运动，故Ａ错误；安培力对小球做的功等于小球动 能的增加，故Ｂ、Ｃ错误；运动稳定后，小球的转速最后与磁铁 的转速相同，安培力为零，故Ｄ正确。 ４．互感和自感 课前预习反馈 　 　 知识点１：１．感应电动势　 ２．互感电动势　 ３．（１）一个线圈 　 （２）互感现象 判一判 　 　 （１）√　 （２）√ 选一选 　 　 Ｃ　 电击发生在多用电表红黑表笔的金属杆脱离线圈裸露两 端的时刻，故Ａ错误；有电击感的是手握线圈裸露两端的刘伟，因为 线圈中产生了感应电流，故Ｂ错误；发生电击前，刘伟和线圈是并联 关系；断开瞬间，线圈中的电流减小，产生的感应电流的方向与原电 流的方向相同，但线圈和刘伟构成了一个闭合的电路，线圈相当于 电源，所以流过刘伟的电流方向发生了变化，故Ｃ正确；发生电击 时，通过线圈的电流很大；由于已经断开了连接，所以通过多用电表 的电流为零，故Ｄ错误。 　 　 知识点２：１．变化　 变化　 自感电动势　 　 ２．亮起来　 增大 　 变暗　 减小　 　 ３．（１）Ｌ ΔＩ Δｔ 　 （２）亨利　 Ｈ　 １０３ 　 １０６ （３）匝数　 铁芯 判一判 　 　 （３）√　 （４）× 　 （５）√　 （６）× 想一想 　 　 见解析 解析：电弓脱离电网线的瞬间电流减小，所产生的自感电动 势很大，在电弓与电网线的空隙产生电火花。 　 　 知识点３：１．（１）磁场　 磁场　 （２）磁场　 　 ２．电流变化　 选一选 　 　 ＡＣ　 由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变 化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，Ａ正确，Ｂ错误；送电 线圈和受电线圈是通过互感现象实现能量传递的，Ｃ正确；手机 与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁 波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，Ｄ错 误。故选ＡＣ。 课内互动探究 　 　 探究一 例１：Ｂ　 ｔ１时刻Ｂ中感应电流为零，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。 对点训练?：ＢＣ　 金属棒ａｂ沿导轨下滑，根据右手定则可 知，在ａｂ下滑的过程中，产生的感应电流方向由ａ到ｂ，所以通 过Ｇ１的电流是从右端进入的，Ａ错误；金属棒ａｂ开始时做加速 运动，所以在线圈Ｍ中产生的磁场逐渐增大，变化的磁场通过 另一线圈Ｎ，产生了感应电流，在线圈Ｍ中是向下且逐渐变大的 磁场，根据楞次定律可知，在线圈Ｎ中感应电流产生的磁场向 下，所以通过Ｇ２的电流是从右端进入的，Ｂ正确；由于金属棒ａｂ 开始时做加速运动，产生的感应电流逐渐变大，同时受到的安培 力也在增大，安培力与重力平衡后，Ｇ１中的电流恒定，线圈Ｍ中 的磁场不再变化，那么在线圈Ｎ中就不能产生感应电流，所以检 流计Ｇ１的示数逐渐增大，最后达到最大值不变，检流计Ｇ２ 的示 数逐渐减小，最后减为零，Ｃ正确，Ｄ错误。 　 　 探究二 例２：ＡＤ　 在电路甲中，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，设电路乙中通过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，在电路甲中，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；在电路乙中，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。 对点训练?：ＡＤ　 当Ｓ闭合时，通过自感线圈的电流逐渐 增大而产生自感电动势，Ｌ相当于断路，Ｃ电容较大，电容器相当 于短路，当电流稳定时，Ｌ短路，电容器Ｃ断路，故Ａ灯先亮后 灭，Ｂ灯逐渐变亮；当Ｓ断开时，灯泡Ａ与自感线圈Ｌ                                                                       组成了闭 —２３７— 合回路，灯泡Ａ中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭， 电容器Ｃ与灯泡Ｂ组成闭合回路，电容器放电，故灯泡Ｂ逐渐 熄灭。 　 　 对点训练?：Ｂ　 线圈由于自感现象通电时电流会逐渐增 加，但灯泡所在支路没有自感线圈，电流可以突变。则电键闭合 时，灯泡立即变亮，故Ａ错误，Ｂ正确；电键断开时，线圈中的电 流不能突变，需要逐渐减小，则在灯泡和线圈组成的回路中，线 圈充当电源的作用放电，故灯泡电流方向会变成自右向左的，但 灯泡与二极管串联，二极管通反向电流时电阻极大，故灯泡会直 接熄灭。故Ｃ、Ｄ错误。 　 　 探究三 例３：Ｄ　 自感系数是描述线圈特性的物理量，只与线圈本 身有关。当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，不产生 自感电动势，但是线圈自感系数不为零，选项Ａ错误；线圈中电 流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈中的自感系数与电流 变化快慢无关，选项Ｂ错误；根据楞次定律，自感电动势方向与 电流变化的方向相反。当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍 电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减 小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向 相同，选项Ｃ错误；对于确定的线圈，自感系数Ｌ一定，其产生的 自感电动势与其电流变化率ΔＩ Δｔ 成正比，选项Ｄ正确。 对点训练?：ＣＤ　 自感系数是由线圈本身的特性决定的， 与自感电动势的大小、电流变化快慢无关，故Ａ、Ｂ错误；根据楞 次定律，当原电流增大时，感应电流与原电流方向相反；当原电 流减小时，感应电流与原电流方向相同，故Ｃ正确；根据法拉第 电磁感应定律可知，当电流变化越快时，磁通量变化越快，自感 系数不变，自感电动势越大，故Ｄ正确。故选ＣＤ。 课堂达标检测 １． Ａ　 闭合开关Ｓ瞬间，Ⅰ线圈中有电流通过，产生磁场，线圈内 部磁场方向从左向右，穿过Ⅱ线圈的磁通量从无到有，产生感 应电流，根据楞次定律可知电流表中的电流从左向右，Ａ正 确；保持开关Ｓ闭合，Ⅰ线圈中电流不变，穿过Ⅱ线圈的磁通 量不变，没有感应电流产生，Ｇ的示数为零，Ｂ错误；保持开关 Ｓ闭合，向右移动变阻器Ｒ０ 的滑动触头，Ⅰ线圈中电流减小， 线圈内部产生向右减弱的磁场，穿过Ⅱ线圈的磁通量变化，产 生感应电流，根据楞次定律可知电流表中的电流从右向左，Ｃ 错误；断开开关Ｓ的瞬间，Ⅰ线圈中电流减小（从有到无），穿 过Ⅱ线圈的磁通量变化，产生感应电流，则电流表中有电流通 过，示数不为零，Ｄ错误。 ２． Ａ　 无线充电技术主要利用了互感，故Ａ正确；反向充电时受 电线圈和接收线圈中的电流有时同向，有时反向，则它们之间 既有引力也有斥力，故Ｂ错误；产生互感需要变化的电流产生 变化的磁场，所以必须用交流／直流变换器，故Ｃ错误；反向充 电时，交流／直流变换器将直流电转换为交流电，故Ｄ错误。 ３． Ｄ　 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错误；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错误；最后 达到稳定时，电路中电流为Ｉ ＝ ＥＲ ＝ ２Ｉ０，Ｄ正确。 ４． ＡＤ　 闭合开关Ｓ，灯泡Ｂ瞬间变亮，灯泡Ａ与自感线圈Ｌ串 联，缓慢变亮，故Ａ正确；闭合开关Ｓ，当电路稳定后，灯泡Ａ 所在支路电阻较大，电流较小，所以灯泡Ａ比灯泡Ｂ暗一些， 故Ｂ错误；闭合开关Ｓ，电路稳定后再断开开关Ｓ，自感线圈Ｌ、 灯泡Ａ和灯泡Ｂ构成回路，缓慢熄灭，不会闪亮，故Ｃ错误； 闭合开关Ｓ，电路稳定后再断开开关Ｓ的瞬间，自感线圈Ｌ产 生感应电动势，ｂ点电势高于ａ点，故Ｄ正确。 ５． Ｄ　 当开关断开时，由于线圈中自感电动势阻碍电流减小，线 圈中的电流逐渐减小，线圈与灯泡Ａ构成回路，因为ＩＬ ＝ ２ Ａ， ＩＡ ＝ １ Ａ，所以灯泡中的电流突然反向增大，之后逐渐减小。 章末小结 知识网络构建 电磁感应　 变化　 电场　 感应电流　 闭合回路　 安培力　 阻碍　 变化　 感应电动势　 Ｅ ＝ Ｌ ΔＩ Δｔ 　 垂直　 同一平面内　 掌 心　 拇指　 四指　 感应电流的方向　 切割磁感线　 感应电流　 总是　 阻碍　 变化　 变化　 磁场能　 能量守恒定律　 变化率　 Ｅ ＝ ｎ ΔΦ Δｔ 　 Ｅ ＝ Ｂｌｖｓｉｎ θ 方法归纳提炼 例１：ＢＤ　 ０ ～ １ ｓ螺线管中的电流正向增加，根据安培定则 可知螺线管在圆环处产生的磁场向上增加，再根据楞次定律可 以判断圆环产生的感应磁场需要阻碍自身磁通量的变化，圆环 中的感应电流沿顺时针方向，故Ａ错误；根据图像可知１ ｓ末电 流的变化率为０，则螺线管在圆环处产生的磁场的变化率为０， 圆环产生的感应电动势Ｅ ＝ ΔＢ·Ｓ Δｔ ＝ ０，故没有感应电流，也不受 安培力作用，圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故Ｂ正确；根 据楞次定律可知，圆环符合“增缩减扩”，０ ～ １ ｓ圆环磁通量增 加，故圆环面积有收缩的趋势，故Ｃ错误；０ ～ １ ｓ内螺线管在圆 环中产生的磁场为向上增加，由楞次定律，对应的感应电流产生 的磁场方向向下，所以感应电流方向为顺时针；２ ～ ３ ｓ螺线管在 圆环中产生的磁场为向下增加，根据楞次定律对应的感应电流 产生的磁场向上，所以感应电流方向为逆时针，故Ｄ正确。 例２：（１）Ｂｌｋａ ２ ２Ｒ 　 方向水平向左　 （２） ｋａ２ｑ ２ － １ ４ ｍｖ ２ 解析：（１）设线圈中产生的感应电动势为Ｅ，根据法拉第电 磁感应定律可得Ｅ ＝ ΔΦ Δｔ ＝ ｋａ２， 设ＰＱ与ＭＮ并联的电阻为Ｒ并，有Ｒ并＝ Ｒ２ ， 闭合Ｓ后，设线圈中的电流为Ｉ，根据闭合电路的欧姆定律 可得Ｉ ＝ ＥＲ并＋ ０． ５Ｒ ＝ ｋａ２ Ｒ ， 电流方向俯视为逆时针；设ＰＱ中的电流为ＩＰＱ，则ＩＰＱ ＝ １２ Ｉ ＝ ｋａ ２ ２Ｒ， 设ＰＱ受到的安培力为Ｆ安，有Ｆ安＝ ＢＩＰＱ ｌ， 根据左手定则可得安培力方向水平向右，若保持ＰＱ静止， 根据平衡条件可得Ｆ ＝ Ｆ安， 联立解得Ｆ ＝ Ｂｌｋａ ２ ２Ｒ ，外力方向水平向左。 （２）设ＰＱ由静止开始到速度大小为ｖ的过程中，ＰＱ运动 的位移为ｘ，所用的时间为Δｔ，回路中磁通量的变化为ΔΦ′，平 均感应电动势为Ｅ ＝ ΔΦ′ Δｔ 其中ΔΦ′ ＝ Ｂｌｘ， ＰＱ中的平均电流为Ｉ ＝ Ｅ２Ｒ， 根据电流的定义式可得Ｉ ＝ ｑ Δｔ ， 联立解得ｘ ＝ ２ｑＲＢｌ ， 根据动能定理可得Ｆｘ －Ｗ安＝ １２ ｍｖ ２， 联立解得克服安培力做的功为Ｗ安＝ ２ＦＲｑＢｌ － １ ２ ｍｖ ２                                                                       ， —２３８—