2.4 互感和自感-2024-2025学年高二物理精剖细解讲义（人教版2019选择性必修第二册）

2.4 互感和自感 ——精剖细解学习讲义 1、掌握互感的概念，了解互感的应用和危害； 2、掌握自感的概念，会分析通电自感和断电自感，能够运用自感分析电路中的现象； 3、掌握自感电动势的计算公式，自感系数以及单位。 考点一：互感现象 1、定义 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。 两个相互靠近的线圈，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，这种现象叫互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。 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。比如变压器，收音机里的磁性天线。 3、危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的工作。 1．图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的工作原理是“电流的磁效应” B．送电线圈内的电流大小在逐渐减小 C．受电线圈中感应电流方向由c→d D．受电线圈有扩张趋势 【答案】C 【详解】A．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误； B．由磁感应强度大小逐渐增大可知，送电线圈内的电流大小在逐渐增大，故B错误； C．由楞次定律可知，受电线圈的磁通量增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反，即受电线圈中感应电流的磁场方向向下，再根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c→d，故C正确； D．根据楞次定律的第二种表述“增缩减扩”可知，受电线圈有收缩趋势，故D错误。 故选C。 2．无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过发射线圈和接收线圈传输能量。手机的内置接收线圈可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　） A．无线充电基座可以用稳恒直流电源充电 B．在充电过程中只有电能间的相互转化 C．无线充电基座可以对所有手机进行充电 D．无线充电过程主要利用了电磁感应原理 【答案】D 【详解】A．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故A错误； B．充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，有电能损失，故B错误； C．如果手机内没有接收线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故C错误； D．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故D正确。 故选D。 3．无线充电是近年发展起来的新技术，如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，关于无线充电的说法正确的是（　　） A．无线充电效率高，线圈不发热 B．无线充电基座可以用稳恒直流电源供电 C．无线充电过程主要利用了电磁感应原理 D．无线充电基座可以对所有手机进行无线充电 【答案】C 【详解】A．接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，则无线充电效率低；充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误； B．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误； C．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确； D．如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误。 故选C。 4．某电学研究小组根据电工技术中钳形电流测量仪工作原理，自制了一个的钳形电流表如图所示，铁芯左侧绕有匝数为的线圈并与电流表组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A可以间接测出导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则（　　） A．该测量仪工作原理是利用自感现象 B．若电流表中通过的电流为，则导线中的被测电流为 C．若导线中通过的是直流电，电流表中通过的电流是 D．若铁芯左侧多绕几圈导线，则电流表的示数变大 【答案】B 【详解】A．该测量仪工作原理是利用互感现象，A错误； B．原线圈匝数为1，铁芯左侧绕有副线圈匝数为，由 可得，导线中的被测电流为，B正确； C．若导线中通过的是直流电，则变压器不工作，电流表无电流通过，C错误； D．根据公式 铁芯左侧多绕几圈导线，即增大，而和不变，故应减小，故电流表示数减小，D错误。 故选B。 考点二：自感现象 1、定义 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。 2、通电自感和断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路 图 器材 要求 L1、L2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RL≪RLA 现象 在S闭合瞬间，L2灯立即亮起来，L1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开瞬间，LA灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到LA灯马上熄灭) 原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过L1灯的电流比流过L2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过灯LA，且由于RL≪RLA，使得流过LA灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使LA灯的发光功率突然变大 能量 转化 情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 3、灯泡亮度的变化 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 电流突然变大，然后逐渐减小，若RL＝0，灯泡最后不亮 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 两种情况灯泡电流方向均改变 4、对自感电动势的理解 自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止原电流的变化，只是使原电流的变化时间变长，即自感电动势总是起着推迟电流变化的作用。 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，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)。 自感电动势的大小：EL＝L，它可以超出线圈两端的原电压。 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电阻引起的。 5、自感系数 自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为：。 L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。 自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）；1H=103 mH；1H=106μH。 5．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 【答案】B 【详解】AB．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； CD．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CD错误。 故选B。 6．关于电磁感应，下列说法正确的是（　　） A．只要导体切割磁感线就会产生感应电流 B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势 C．感应电流的磁场总是与原来磁场的方向相反 D．线圈中的电流变化越快，其自感系数就越大 【答案】B 【详解】A．当闭合回路的部分导体切割磁感线运动时才会产生感应电流，选项A错误； B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势，选项B正确； C．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，与原来磁场的方向可能相同，也可能相反，选项C错误； D．线圈的自感系数只由线圈本身决定，与线圈中的电流变化快慢无关，选项D错误。 故选B。 7．物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数L的单位为亨利（符号为H），通过该表达式推导出的L的单位为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据 解得 则L的单位为。 故选B。 8．如图所示的电路中，是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D2灯泡的电阻是D1灯泡电阻的2倍且阻值均不变，是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关，电路稳定后在时刻断开开关，规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正，分别用、表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流随时间变化关系的是（　　） A．B． C．D． 【答案】C 【详解】L的直流电阻不计，电路稳定后通过D1的电流是通过D2电流的2倍；闭合开关瞬间，由于L的阻碍作用，D1逐渐变亮，即I1逐渐变大，而D2所在支路立即就有电流，在t1时刻断开开关S，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，同时由于D1和D2构成回路，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小。 故选C。 9．某同学设计了如下4个电路研究自感现象。开关闭合时，灯泡正常发光，开关断开后，灯泡逐渐熄灭的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AD．开关断开后，灯泡和线圈需要构成闭合回路，才能慢慢熄灭，故AD错误； B．断开开关后，在灯泡和线圈组成的回路中，线圈充当电源的作用放电，灯泡电流方向会变成自右向左，感应电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭，故B正确。 C．电键断开时，在灯泡和线圈组成的回路中，线圈充当电源的作用放电，灯泡电流方向会变成自右向左，但由于灯泡与二极管串联，二极管通反向电流时电阻极大，灯泡会直接熄灭。故C错误。 故选B。 10．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是（　　） A．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压 B．日光灯正常工作时，起降压限流的作用 C．起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开) D．以上说法均不正确 【答案】C 【详解】AB．镇流器的作用是在日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压，在日光灯正常工作时，起降压限流的作用，所以AB错误； CD．启动器起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)，故C正确，D错误。 故选C。 多选题 11．一款无线充电的送餐机器人的充电原理如图所示，地面供电装置将电能传输至安装于机器人底部的感应装置中，从而给机器人充电。下列说法中正确的是（　　） A．该无线充电过程利用了电磁感应的原理 B．地面供电装置接入的是恒定电流 C．地面供电装置会产生随时间变化的磁场 D．充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量是恒定不变的 【答案】AC 【详解】A．该无线充电过程利用了电磁感应的原理，A正确； BC．地面供电装置要产生随时间变化的磁场，所以接入的是变化的电流，B错误，C正确； D．充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量是变化的，这样才能产生感应电流，D错误； 故选AC。 12．图甲为手机无线充电实物图。当我们把手机放在图中“圆盘”上时，只要给圆盘接上电源，就可以给手机充电了。如图乙所示，“圆盘”内部有一个发射线圈，给发射线圈接入电源，就能在手机内部的接收线圈中产生合适的电压给手机电池充电，从而实现无线充电。下列说法正确的是（　　） A．发射线圈接入直流电源，接收线圈将产生恒定的电流 B．发射线圈接入均匀变化的电源，接收线圈将产生大小恒定的电流 C．发射线圈的电流变化越大，接收线圈中感应电动势越大 D．发射线圈的电流变化率越大，接收线圈中感应电动势越大 【答案】BD 【详解】A．发射线圈接入直流电源，周围产生稳定的磁场，接收线圈磁通量不发生变化，故不会产生感应电流，故A错误； B．发射线圈接入均匀变化的电源，周围产生均匀变化的磁场，接收线圈磁通量均匀变化，接收线圈将产生大小恒定的电流，故B正确； CD．发射线圈的电流变化越快即变化率越大，接收线圈磁通量变化率越大，由 可知，接收线圈中感应电动势越大，故C错误D正确。 故选BD。 13．在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是（   ） A．日光灯点燃后，镇流器和启动器都不起作用 B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用 C．日光灯可以接在交流电路中使用，也可以直接接在直流电路中使用 D．日光灯点亮后，拿开启动器，日光灯仍能正常发光 【答案】BD 【详解】如下图是日光灯电路 当闭合开关S时，启辉器的氖管放电发热，双金属片温度升高发生形变，两金属片接触，从而接通电路，电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，灯丝发热并发射电子；由于双金属片接触，把氖管短路，氖管停止放电发热，双金属片断开，电路断路，故镇流器产生较大的自感电动势，加在灯管的两端，使灯管导通，日光灯被点燃，灯管两端的电压较小；当灯管点燃后，启辉器两端电压很小，它就不再工作了，而镇流器仍串联在电路中，故它对交流电仍起到一定的阻碍，具有降压限流的作用，镇流器对直流电没有相应的阻碍作用，所以接在交流电路中使用的日光灯，不可以直接接在直流电路中使用。 故选BD。 14．如图所示，是自感系数很大的线圈，电阻为，A、B和C是三个相同的小灯泡，电阻也为。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，B灯缓慢亮 B．闭合开关S一段时间后，A、B灯一样亮 C．断开开关S的瞬间，点的电势比点高 D．断开开关S的瞬间，A灯闪亮一下后再熄灭 【答案】AC 【详解】A．闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以B灯缓慢亮，故A正确； B．闭合开关S一段时间后，由于线圈的直流电阻为，可知B灯支路电阻大于A灯电阻，则A灯电流大于B灯电流，A灯比B灯亮，故B错误； C．断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且方向由点到点，但线圈相当于电源的内阻，即点为负极，点为正极，所以点的电势比点高，故C正确； D．断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且与A、B灯构成回路，由于断开开关前通过线圈的电流小于A灯的电流，所以A灯不会闪亮一下，再熄灭，故D错误。 故选AC。 15．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，的电阻小于的电阻 B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R接入电路的阻值与的电阻值相同 D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流不相等 【答案】ACD 【详解】A．图甲中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，通过的电流大于通过的电流，可知的电阻小于的电阻，故A正确； B．断开开关瞬间，灯突然闪亮，说明图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流，故B错误； C．图乙中，电路稳定后，与的亮度相同，则通过两灯泡的电流相同，两个支路的总电阻相同，两个灯泡电阻相同，故变阻器R接入电路的阻值与的电阻值相同，故C正确； D．图乙中，闭合瞬间，自感作用阻碍电流增大，中电流与变阻器中电流不相等，故D正确。 故选ACD。 16．相同的电灯、和自感系数较大的电感线圈L接入如图甲的电路中，电源电动势为E，内阻不计。闭合开关S待电路稳定后开始计时，时刻断开开关S，时刻整个电路的电流均为零。前后通过电灯的电流-时间图像如图乙，用和分别表示开关S断开瞬间通过电灯的电流大小。下列说法正确的是（　　） A．电感线圈的直流电阻不可忽略 B．断开开关S后，电灯、电流大小始终相等 C．断开开关S后，流过电灯的电流方向向左 D．线圈的自感系数是由线圈本身决定，与是否有铁芯无关 【答案】AB 【详解】A．因为相同的电灯、，电路稳定由图像可知通过电感线圈L支路的电流小于通过电灯支路的电流，所以电感线圈的直流电阻不可忽略，A正确； BC．稳定后当开关S断开瞬间，由于线圈的自感现象，线圈中的电流只能逐渐减小，线圈L、电灯、构成闭合回路，两灯都过一会儿再熄灭，电灯、电流大小始终相等，且流过灯的电流方向向右，故B正确，C错误； D．有铁芯时线圈的自感系数，比没有铁芯时要大得多，D错误。 故选AB。 17．如图所示，电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为，通过小灯泡E的电流为，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯E闪亮短暂过程中（　　） A．线圈L两端a端电势高于b端 B．线圈L中电流逐渐减为零 C．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反 D．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向不变 【答案】BC 【详解】A．迅速断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，b端相当正极，a相当于负极，b端电势高于a端，故A错误； B．迅速断开开关S时，线圈中电流开始减小，磁通量开始减小产生自感电动势，阻碍电流的减小，则线圈中电流逐渐减小为零，故B正确； CD．迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然减小到零，线圈产生的感应电流流过灯泡E，灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反，故C正确，D错误。 故BC。 18．如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成振荡电路，振荡电流如图丙所示。当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下。下列说法正确的（　　） A．图丙中，时刻电容器两端电压为最大值 B．图丙中，时间内，电容器上的电荷量增加 C．汽车接近线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率降低 D．汽车离开线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率升高 【答案】AC 【详解】A．图丙中，时间内电流在减小，说明电容器在充电，时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A正确； B．时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，故B错误； C．汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大；根据公式 可知，线圈的自感系数增大时振荡电流的频率降低，故C正确； D．同理，当汽车离开线圈时，线圈的自感系数减小，振荡电流的频率升高，故D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.4 互感和自感 ——精剖细解学习讲义 1、掌握互感的概念，了解互感的应用和危害； 2、掌握自感的概念，会分析通电自感和断电自感，能够运用自感分析电路中的现象； 3、掌握自感电动势的计算公式，自感系数以及单位。 考点一：互感现象 1、定义 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。 两个相互靠近的线圈，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，这种现象叫互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。 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。比如变压器，收音机里的磁性天线。 3、危害 互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，互感现象有时会影响电路的工作。 1．图甲为手机无线充电，其充电原理如图乙。充电底座接交流电源，对充电底座供电。若在某段时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的工作原理是“电流的磁效应” B．送电线圈内的电流大小在逐渐减小 C．受电线圈中感应电流方向由c→d D．受电线圈有扩张趋势 【答案】C 【详解】A．无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误； B．由磁感应强度大小逐渐增大可知，送电线圈内的电流大小在逐渐增大，故B错误； C．由楞次定律可知，受电线圈的磁通量增强，则受电线圈中感应电流的磁场与原磁场方向相反，即受电线圈中感应电流的磁场方向向下，再根据安培定则可知，受电线圈中感应电流方向由c→d，故C正确； D．根据楞次定律的第二种表述“增缩减扩”可知，受电线圈有收缩趋势，故D错误。 故选C。 2．无线充电是近年发展起来的新技术。如图所示，该技术通过发射线圈和接收线圈传输能量。手机的内置接收线圈可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　） A．无线充电基座可以用稳恒直流电源充电 B．在充电过程中只有电能间的相互转化 C．无线充电基座可以对所有手机进行充电 D．无线充电过程主要利用了电磁感应原理 【答案】D 【详解】A．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故A错误； B．充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，有电能损失，故B错误； C．如果手机内没有接收线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故C错误； D．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故D正确。 故选D。 3．无线充电是近年发展起来的新技术，如图所示，该技术通过交变磁场在发射线圈和接收线圈间传输能量。内置接收线圈的手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，关于无线充电的说法正确的是（　　） A．无线充电效率高，线圈不发热 B．无线充电基座可以用稳恒直流电源供电 C．无线充电过程主要利用了电磁感应原理 D．无线充电基座可以对所有手机进行无线充电 【答案】C 【详解】A．接收线圈的磁通量只是发射线圈产生的一部分，则无线充电效率低；充电时线圈中有电流，根据电流的热效应，可知线圈会发热，故A错误； B．如果无线充电基座用稳恒直流电源供电，则接收线圈的磁通量不变，不能产生感应电流，无法对手机充电，故B错误； C．无线充电过程主要利用互感现象来实现能量传递的，故C正确； D．如果手机内没有接受线圈，则无线充电基座不可以对手机进行充电，故D错误。 故选C。 4．某电学研究小组根据电工技术中钳形电流测量仪工作原理，自制了一个的钳形电流表如图所示，铁芯左侧绕有匝数为的线圈并与电流表组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A可以间接测出导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则（　　） A．该测量仪工作原理是利用自感现象 B．若电流表中通过的电流为，则导线中的被测电流为 C．若导线中通过的是直流电，电流表中通过的电流是 D．若铁芯左侧多绕几圈导线，则电流表的示数变大 【答案】B 【详解】A．该测量仪工作原理是利用互感现象，A错误； B．原线圈匝数为1，铁芯左侧绕有副线圈匝数为，由 可得，导线中的被测电流为，B正确； C．若导线中通过的是直流电，则变压器不工作，电流表无电流通过，C错误； D．根据公式 铁芯左侧多绕几圈导线，即增大，而和不变，故应减小，故电流表示数减小，D错误。 故选B。 考点二：自感现象 1、定义 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。 2、通电自感和断电自感的比较 通电自感 断电自感 电路 图 器材 要求 L1、L2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RL≪RLA 现象 在S闭合瞬间，L2灯立即亮起来，L1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开瞬间，LA灯突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到LA灯马上熄灭) 原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过L1灯的电流比流过L2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，产生自感电动势，阻碍电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过灯LA，且由于RL≪RLA，使得流过LA灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使LA灯的发光功率突然变大 能量 转化 情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 3、灯泡亮度的变化 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 电流突然变大，然后逐渐减小，若RL＝0，灯泡最后不亮 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 两种情况灯泡电流方向均改变 4、对自感电动势的理解 自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止原电流的变化，只是使原电流的变化时间变长，即自感电动势总是起着推迟电流变化的作用。 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，自感电动势方向与原电流方向相同(增反减同)。 自感电动势的大小：EL＝L，它可以超出线圈两端的原电压。 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电阻引起的。 5、自感系数 自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为：。 L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。 实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。 自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）；1H=103 mH；1H=106μH。 5．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 【答案】B 【详解】AB．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； CD．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CD错误。 故选B。 6．关于电磁感应，下列说法正确的是（　　） A．只要导体切割磁感线就会产生感应电流 B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势 C．感应电流的磁场总是与原来磁场的方向相反 D．线圈中的电流变化越快，其自感系数就越大 【答案】B 【详解】A．当闭合回路的部分导体切割磁感线运动时才会产生感应电流，选项A错误； B．只要磁通量发生了变化就会产生感应电动势，选项B正确； C．感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，与原来磁场的方向可能相同，也可能相反，选项C错误； D．线圈的自感系数只由线圈本身决定，与线圈中的电流变化快慢无关，选项D错误。 故选B。 7．物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为，自感系数L的单位为亨利（符号为H），通过该表达式推导出的L的单位为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据 解得 则L的单位为。 故选B。 8．如图所示的电路中，是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D2灯泡的电阻是D1灯泡电阻的2倍且阻值均不变，是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关，电路稳定后在时刻断开开关，规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正，分别用、表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流随时间变化关系的是（　　） A．B． C．D． 【答案】C 【详解】L的直流电阻不计，电路稳定后通过D1的电流是通过D2电流的2倍；闭合开关瞬间，由于L的阻碍作用，D1逐渐变亮，即I1逐渐变大，而D2所在支路立即就有电流，在t1时刻断开开关S，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，且方向不变，同时由于D1和D2构成回路，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小。 故选C。 9．某同学设计了如下4个电路研究自感现象。开关闭合时，灯泡正常发光，开关断开后，灯泡逐渐熄灭的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AD．开关断开后，灯泡和线圈需要构成闭合回路，才能慢慢熄灭，故AD错误； B．断开开关后，在灯泡和线圈组成的回路中，线圈充当电源的作用放电，灯泡电流方向会变成自右向左，感应电流逐渐减小，灯泡逐渐熄灭，故B正确。 C．电键断开时，在灯泡和线圈组成的回路中，线圈充当电源的作用放电，灯泡电流方向会变成自右向左，但由于灯泡与二极管串联，二极管通反向电流时电阻极大，灯泡会直接熄灭。故C错误。 故选B。 10．在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是（　　） A．日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压 B．日光灯正常工作时，起降压限流的作用 C．起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开) D．以上说法均不正确 【答案】C 【详解】AB．镇流器的作用是在日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压，在日光灯正常工作时，起降压限流的作用，所以AB错误； CD．启动器起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)，故C正确，D错误。 故选C。 多选题 11．一款无线充电的送餐机器人的充电原理如图所示，地面供电装置将电能传输至安装于机器人底部的感应装置中，从而给机器人充电。下列说法中正确的是（　　） A．该无线充电过程利用了电磁感应的原理 B．地面供电装置接入的是恒定电流 C．地面供电装置会产生随时间变化的磁场 D．充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量是恒定不变的 【答案】AC 【详解】A．该无线充电过程利用了电磁感应的原理，A正确； BC．地面供电装置要产生随时间变化的磁场，所以接入的是变化的电流，B错误，C正确； D．充电时，穿过感应装置中线圈的磁通量是变化的，这样才能产生感应电流，D错误； 故选AC。 12．图甲为手机无线充电实物图。当我们把手机放在图中“圆盘”上时，只要给圆盘接上电源，就可以给手机充电了。如图乙所示，“圆盘”内部有一个发射线圈，给发射线圈接入电源，就能在手机内部的接收线圈中产生合适的电压给手机电池充电，从而实现无线充电。下列说法正确的是（　　） A．发射线圈接入直流电源，接收线圈将产生恒定的电流 B．发射线圈接入均匀变化的电源，接收线圈将产生大小恒定的电流 C．发射线圈的电流变化越大，接收线圈中感应电动势越大 D．发射线圈的电流变化率越大，接收线圈中感应电动势越大 【答案】BD 【详解】A．发射线圈接入直流电源，周围产生稳定的磁场，接收线圈磁通量不发生变化，故不会产生感应电流，故A错误； B．发射线圈接入均匀变化的电源，周围产生均匀变化的磁场，接收线圈磁通量均匀变化，接收线圈将产生大小恒定的电流，故B正确； CD．发射线圈的电流变化越快即变化率越大，接收线圈磁通量变化率越大，由 可知，接收线圈中感应电动势越大，故C错误D正确。 故选BD。 13．在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是（   ） A．日光灯点燃后，镇流器和启动器都不起作用 B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用 C．日光灯可以接在交流电路中使用，也可以直接接在直流电路中使用 D．日光灯点亮后，拿开启动器，日光灯仍能正常发光 【答案】BD 【详解】如下图是日光灯电路 当闭合开关S时，启辉器的氖管放电发热，双金属片温度升高发生形变，两金属片接触，从而接通电路，电流流过镇流器和灯管两端的灯丝，灯丝发热并发射电子；由于双金属片接触，把氖管短路，氖管停止放电发热，双金属片断开，电路断路，故镇流器产生较大的自感电动势，加在灯管的两端，使灯管导通，日光灯被点燃，灯管两端的电压较小；当灯管点燃后，启辉器两端电压很小，它就不再工作了，而镇流器仍串联在电路中，故它对交流电仍起到一定的阻碍，具有降压限流的作用，镇流器对直流电没有相应的阻碍作用，所以接在交流电路中使用的日光灯，不可以直接接在直流电路中使用。 故选BD。 14．如图所示，是自感系数很大的线圈，电阻为，A、B和C是三个相同的小灯泡，电阻也为。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，B灯缓慢亮 B．闭合开关S一段时间后，A、B灯一样亮 C．断开开关S的瞬间，点的电势比点高 D．断开开关S的瞬间，A灯闪亮一下后再熄灭 【答案】AC 【详解】A．闭合开关S的瞬间，A、C灯同时亮，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，所以B灯缓慢亮，故A正确； B．闭合开关S一段时间后，由于线圈的直流电阻为，可知B灯支路电阻大于A灯电阻，则A灯电流大于B灯电流，A灯比B灯亮，故B错误； C．断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且方向由点到点，但线圈相当于电源的内阻，即点为负极，点为正极，所以点的电势比点高，故C正确； D．断开开关S的瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且与A、B灯构成回路，由于断开开关前通过线圈的电流小于A灯的电流，所以A灯不会闪亮一下，再熄灭，故D错误。 故选AC。 15．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、、是三个完全相同的灯泡。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，的电阻小于的电阻 B．图甲中，闭合，电路稳定后，中电流大于中电流 C．图乙中，变阻器R接入电路的阻值与的电阻值相同 D．图乙中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流不相等 【答案】ACD 【详解】A．图甲中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，通过的电流大于通过的电流，可知的电阻小于的电阻，故A正确； B．断开开关瞬间，灯突然闪亮，说明图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流，故B错误； C．图乙中，电路稳定后，与的亮度相同，则通过两灯泡的电流相同，两个支路的总电阻相同，两个灯泡电阻相同，故变阻器R接入电路的阻值与的电阻值相同，故C正确； D．图乙中，闭合瞬间，自感作用阻碍电流增大，中电流与变阻器中电流不相等，故D正确。 故选ACD。 16．相同的电灯、和自感系数较大的电感线圈L接入如图甲的电路中，电源电动势为E，内阻不计。闭合开关S待电路稳定后开始计时，时刻断开开关S，时刻整个电路的电流均为零。前后通过电灯的电流-时间图像如图乙，用和分别表示开关S断开瞬间通过电灯的电流大小。下列说法正确的是（　　） A．电感线圈的直流电阻不可忽略 B．断开开关S后，电灯、电流大小始终相等 C．断开开关S后，流过电灯的电流方向向左 D．线圈的自感系数是由线圈本身决定，与是否有铁芯无关 【答案】AB 【详解】A．因为相同的电灯、，电路稳定由图像可知通过电感线圈L支路的电流小于通过电灯支路的电流，所以电感线圈的直流电阻不可忽略，A正确； BC．稳定后当开关S断开瞬间，由于线圈的自感现象，线圈中的电流只能逐渐减小，线圈L、电灯、构成闭合回路，两灯都过一会儿再熄灭，电灯、电流大小始终相等，且流过灯的电流方向向右，故B正确，C错误； D．有铁芯时线圈的自感系数，比没有铁芯时要大得多，D错误。 故选AB。 17．如图所示，电路为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为，通过小灯泡E的电流为，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯E闪亮短暂过程中（　　） A．线圈L两端a端电势高于b端 B．线圈L中电流逐渐减为零 C．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反 D．小灯泡E中电流由逐渐减为零，方向不变 【答案】BC 【详解】A．迅速断开开关S时，线圈产生自感电动势，相当于电源，b端相当正极，a相当于负极，b端电势高于a端，故A错误； B．迅速断开开关S时，线圈中电流开始减小，磁通量开始减小产生自感电动势，阻碍电流的减小，则线圈中电流逐渐减小为零，故B正确； CD．迅速断开开关S时，灯泡中原来的电流突然减小到零，线圈产生的感应电流流过灯泡E，灯泡E中电流由逐渐减为零，方向与相反，故C正确，D错误。 故BC。 18．如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成振荡电路，振荡电流如图丙所示。当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别，然后控制自动栏杆抬起或落下。下列说法正确的（　　） A．图丙中，时刻电容器两端电压为最大值 B．图丙中，时间内，电容器上的电荷量增加 C．汽车接近线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率降低 D．汽车离开线圈时，线圈的自感系数增大，振荡电流的频率升高 【答案】AC 【详解】A．图丙中，时间内电流在减小，说明电容器在充电，时刻充电结束，电容器两端电压为最大值，故A正确； B．时间内电流在增大，说明电容器在放电，电荷量减少，故B错误； C．汽车上有很多钢铁，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加了铁芯，所以线圈的自感系数增大；根据公式 可知，线圈的自感系数增大时振荡电流的频率降低，故C正确； D．同理，当汽车离开线圈时，线圈的自感系数减小，振荡电流的频率升高，故D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$