第二章 4．互感和自感-【名师导航】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册教师用书word（人教版）

本讲义聚焦“互感和自感”核心知识点，基于电磁感应原理，系统梳理互感现象的定义、应用（如变压器）与危害，自感现象的产生条件、自感电动势及系数影响因素，延伸至磁场能量及日光灯等实际应用。通过问题初探、实验分析、典例解析等学习支架，帮助学生构建完整知识体系。 该资料以科学思维为核心，对比分析通电与断电自感中电流变化规律，结合“万人跳”实验、跳环实验等科学探究案例，培养学生推理与论证能力。课中助力教师引导学生观察灯泡亮暗等现象，突破重难点；课后通过分层作业及回归问题，帮助学生巩固自感现象中电流变化等关键知识，有效查漏补缺。

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。3．知道影响自感电动势的因素，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。 [教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况 问题1　互感现象属于电磁感应现象吗？ 问题2　自感电动势的作用是什么？ 问题3　自感系数的决定因素是什么？ 问题4　在断电自感中，为什么有时会出现灯泡亮一下熄灭？ 　互感现象 【链接教材】　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。 【知识梳理】　 1．定义：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的现象。产生的电动势叫作互感电动势。 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。 【思考讨论】　如图所示是法拉第实验线圈，在实验中，两个线圈并没有用导线连接。请回答以下问题： 问题1　当其中一个线圈中有电流时，另一个线圈中是否会产生感应电动势？ 提示：不一定。当线圈中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈中就不会产生感应电动势。只有当线圈中的电流变化时，在其周围空间产生变化的磁场，此时会在另一个线圈中产生感应电动势。 问题2　当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？ 提示：当一个线圈中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈中就会产生感应电动势。 【知识归纳】　 1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在绕同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生在任何两个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，这时要求设法减小电路间的互感。 【典例1】　(互感的理解及应用)无线充电近几年的发展可谓迅猛，在各技术指标上实现突破，充电功率及效率越来越高，同时生态端也正在快速建立。如图所示为某品牌的无线充电手机利用无线充电底座充电的原理图，关于无线充电，下列说法正确的是(　　) A．无线充电底座可以给所有手机无线充电 B．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理与互感现象无关 C．当穿过接收线圈的磁通量增加时，接收线圈有收缩的趋势 D．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率不同 C　[被充电手机内部，有一类似接收线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，出现感应电动势，没有此部件的手机不能利用无线充电设备进行充电，故A错误；无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是互感现象，故B错误；当穿过接收线圈的磁通量增加时，根据楞次定律可知，线圈收缩时能阻碍磁通量的改变，故C正确；接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，故D错误。] 【教用·备选例题】　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 C　[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中电流方向一直都是由Q→P，C正确。] 　自感现象、自感系数和磁场的能量 1．自感现象 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的现象。 2．自感电动势 由于自感而产生的感应电动势。 3．自感电动势的大小 E＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，符号为H。 4．自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 5．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，电源的能量输送给磁场，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。 6．电的“惯性” 自感电动势有阻碍线圈中电流变化的“惯性”。 【思考讨论】　如图所示，两个灯泡A1、A2规格相同，实验前先闭合开关S，调节电阻R2，使两个灯的亮度相同，再调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S。进行实验并思考以下问题： 问题1　重新接通电路，在闭合开关后，观察到两个灯泡的发光情况是怎样的？ 提示：A2正常发光，A1比A2亮得晚，但最终一样亮。 问题2　断开开关S，两个灯泡是立即熄灭吗？ 提示：逐渐熄灭。 【知识归纳】　 1．通电自感和断电自感的比较 项目 通电自感 断电自感 自感电路 器材规格 A1、A2灯同规格，R＝，L1的自感系数较大 L2的自感系数很大(有铁芯) 自感现象 在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，A灯逐渐熄灭或熄灭前闪亮一下 产生原因 开关闭合时，流过线圈L1的电流迅速增大，使线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的增大，流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增大得慢，又R＝，最终流过两灯的电流一样大 断开开关S时，流过线圈L2的电流减小，线圈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L2的电流会通过A灯(与原来A灯的电流方向相反)，A灯不会立即熄灭。若<RA，原来的电流>IA，则A灯熄灭前要闪亮一下；若≥RA，原来的电流≤IA，则A灯逐渐熄灭 等效理解 电感线圈的作用相当于一个短时间内阻值由无穷大减小为电感线圈的阻值的直流电阻 电感线圈的作用相当于一个瞬时电源(电源电动势在短时间内减小为零) 注意：电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。 2．自感系数 【典例2】　(自感系数)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 D　[自感系数是线圈本身的固有属性，只取决于线圈的大小、形状、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。] 【典例3】　(通电自感)(多选)在如图所示的电路中，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状态为止的时间内，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 AC　[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，线圈的自感电动势减小，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，随着自感电动势减小，路端电压减小，所以R1两端的电压逐渐减小，电流逐渐减小，故A、C正确。] 【典例4】　(断电自感)(人教版教材P44T3改编)如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关(　　) A．P与Q同时熄灭 B．P比Q先熄灭 C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭 D　[由题意知，开关S闭合时，由于线圈L的电阻很小，P灯微亮，Q灯正常发光，则断开开关前通过线圈L的电流远大于通过P灯的电流；断开开关时，Q所在电路中电流立即为零，Q灯立即熄灭，由于自感作用，L中产生感应电动势，与P灯组成闭合回路，此时通过P灯的电流大于S闭合情况下P灯的电流，故P灯闪亮后再熄灭，D正确。] 　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。 　自感现象中的图像问题 1．线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 2．自感现象中I­t图像的处理技巧 【典例5】　(自感现象中的图像问题)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(　　) A　　　 B　　　　C 　　　　D B　[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的电流大小立即与流过L的电流大小相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，B正确。] 　(1)L中电流变化时，自感电动势对电流有阻碍作用，随时间延续，其阻碍作用逐渐变小。 (2)UAB有正负之分，根据流过灯泡D的电流方向确定UAB的正负。 【教用·备选例题】　如图甲所示电路，电流表、线圈L的电阻不计，首先闭合开关，电路处于稳定状态，在t＝t1时刻突然断开开关S，整个过程通过电阻R1中的电流I随时间变化的图线如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．由题中信息可知，本题数据处理过程中，电源内阻不可忽略不计 B．R1＝R2 C．断开开关后，电流从右向左流过R1 D．从断开开关到电流表归零的过程中，自感线圈的自感电动势变大 B　[题图甲中，闭合开关，电路处于稳定状态时，电阻R1与R2并联，通过两电阻的电流分别为I1＝，I2＝，t1时刻突然断开开关S，线圈中电流减小，由于自感作用，产生自感电动势，使得线圈中的电流由闭合前的稳定值I2在新回路中逐渐减为0，由题图乙可知I1＝I2，解得R1＝R2，故B正确；根据上述分析结合题中信息可知，本题数据处理过程中，电源的内阻对操作不影响，即电源内阻可忽略不计，故A错误；根据上述分析可知，断开开关后，由于自感作用，线圈中产生自感电动势，使得线圈中的电流由闭合前的稳定值I2在新回路中逐渐减为0，即断开开关后，电流从左向右流过R1，故C错误；根据E＝L，结合题图乙可知，从断开开关到电流表归零的过程中，I­t图像斜率的绝对值逐渐减小，即电流的变化率逐渐减小，可知从断开开关到电流表归零的过程中，自感线圈的自感电动势变小，故D错误。故选B。] 1．如图所示，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 A　[当软铁棒插入螺线管中时，使螺线管的自感系数增大，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，故A正确，B、C、D错误。] 2．如图电路中，P、Q两灯完全相同，电感线圈L的电阻不计，则(　　) A．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光 B．S接通瞬间，P先达到最亮，稳定后与Q一样亮 C．电路稳定时，S断开瞬间，通过P的电流与原来方向相同 D．电路稳定时，S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭 B　[S接通瞬间，P灯先达到最亮，Q灯支路由于线圈产生感应电动势阻碍电流的增大，则Q灯支路电流缓慢增大，Q灯缓慢变亮，稳定后由于两灯相同且电感线圈L的电阻不计，则两灯一样亮，故A错误，B正确；电路稳定时，S断开瞬间，由于电感线圈的存在，阻碍电流减小，且此时P、Q连成一个回路，所以P、Q都是缓慢熄灭，通过P的电流与原来方向相反，故C、D错误。故选B。] 3．如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阻可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S。下列表示通过学生们的电流I随时间t变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是(　　) A　　　　　　　 B C　　　　　　　 D A　[开关闭合后，线圈与学生们并联，由于电源为干电池，电压很小，因此通过学生们的电流很小，当开关断开时，线圈产生很高的瞬时电压，此时线圈与学生们构成放电回路，线圈中电流方向不变化，而流经学生们的电流方向发生变化，开关断开瞬间流经学生们的电流较大(其最大值在人体能承受的安全电流内)，学生们有触电的感觉，然后逐渐减小，故选A。] 4．(人教版教材P44T1改编)如图所示，是一种延时继电器的示意图，铁芯上有线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成闭合电路。在断开开关S时，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C(连接工作电路)离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列说法中正确的是(　　) A．断开开关S时，线圈B中产生逆时针的电流(俯视) B．若仅去掉线圈B中的铁芯，继电器的延时效果不受影响 C．若仅改变线圈B的材料，继电器的延时效果不受影响 D．若线圈B两端未连接，断开开关S时，衔铁D立刻被拉起 D　[延时电磁继电器的工作原理是断开开关S的时候，线圈A中的电流变为0，产生的磁场也为0，则穿过线圈B的磁通量发生变化，如果B是闭合线圈则有感应电流，产生感应磁场，起到延时释放D的效果。开关闭合且电路稳定时，根据安培定则可知A线圈产生的磁场方向向下，当断开开关S时，根据楞次定律可知线圈B中的磁场向下减小，则线圈B中会产生顺时针方向的感应电流(俯视)，故A错误；继电器的延时效果受到B中感应电流产生的感应磁场的大小的影响，若仅仅去掉线圈B中的铁芯，会减弱感应磁场的大小，从而延时效果减弱，若仅改变线圈B中的材料，则根据电阻定律可知会改变线圈B的电阻，从而影响线圈B中的电流和感应磁场，使延时效果受到影响，若改为绝缘的则没有感应电流更会影响效果，故B、C错误；根据分析可知若B不是闭合线圈，则不会产生感应电流，从而不会产生感应磁场，起不到延时释放D的作用，则衔铁D会被立刻拉起，故D正确。] 回归本节知识，完成以下问题： (1)互感现象中，如果电路没有闭合有无感应电动势？为什么？ 提示：有。产生感应电动势的原因是通过线圈的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关。 (2)在断电自感中，哪个灯泡电流方向不会变化、不会出现亮一下熄灭？ 提示：与线圈串联的灯泡。 (3)为什么有可能出现灯泡亮一下熄灭？ 提示：后来通过线圈自感现象流过灯泡的电流超过灯泡原来的电流。 日光灯 日光灯正常发光时灯管两端只允许通过较低的电流，所以加在灯管上的电压略低于电源电压，但是日光灯开始工作时需要一个较高电压击穿，所以在电路中加入了镇流器，不仅可以在启动时产生较高电压，同时可以在日光灯工作时稳定电流。 如图，当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220 V的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接通，电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于灯管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。 日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化。镇流器起到降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。 　镇流器在启动时和在正常工作时起什么作用？启辉器中电容器的作用是什么？ 提示：瞬时高压，降压限流作用。避免产生电火花。 课时分层作业(八)　互感和自感 题组一　互感现象 1．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．在电力工程和电子电路中不存在互感现象 B　[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；互感现象不都是有益的，有时会影响电路的正常工作，C错误；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，D错误。] 2．在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。下图中，最能符合这样要求的一幅图是(　　) A　　　　B　　　 C　　　　D D　[线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是：是否引起电磁感应现象——即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化。通过分析知选项D中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的。] 题组二　自感现象的理解和应用 3．关于自感现象，下列说法正确的是(　　) A．自感电动势一定和原电流方向相反 B．自感电动势一定和原电流方向相同 C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大 D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大 D　[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，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电流与原电流方向相同，自感电动势与原电流方向相同，故A、B错误；自感系数是由线圈本身的特性决定的，与电流变化快慢、自感电动势的大小无关，故C错误；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。] 4．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的影响，采取了双线绕法，如图所示，其原理是(　　) A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消 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．以上说法均不对 C　[由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响。故选C。] 5．如图所示，A、B是两个相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，电源的内阻可以忽略，电源电动势与A、B两个白炽灯的额定电压相等。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且均正常发光 B．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样正常发光 C．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，B灯缓慢熄灭 D．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，A灯闪亮一下再缓慢熄灭 C　[开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光，由于线圈的自感阻碍电流的增大，所以A灯后发光，且逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，可知A、B两灯最后一样亮，故A、B错误；开关S闭合且电路稳定时，由于自感线圈的电阻可忽略不计，所以A、B灯一样亮，断开开关S，自感线圈与A、B灯组成串联电路，A、B灯都缓慢熄灭，故C正确，D错误。故选C。] 6．在自感课堂引入中，三位同学合作完成了一个惊奇小实验：他们手拉手与一节电动势为1.5 V的干电池、若干导线、一个开关、一个有铁芯且匝数较多的线圈按图示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关瞬间，人有触电的感觉 B．闭合开关稳定后，人体的电流等于线圈的电流 C．断开开关瞬间，流过人的电流方向为P→Q D．断开开关瞬间，线圈两端的电压突然增大 D　[由于人的电阻较大，干电池的电动势较低，开关闭合后，多匝线圈和同学们并联，通过人体的电流很小，所以人没有触电的感觉，A错误；因为开关闭合后，多匝线圈和同学们并联，且由于人体的电阻大于线圈的电阻，所以通过人体的电流小于线圈的电流，B错误；开关断开的瞬间，线圈中产生自感电动势，自感电流方向与原电流方向一致，所以流过人的电流方向为Q→P，C错误；断开开关瞬间，多匝线圈产生自感电动势，人体电阻很大，所以线圈两端的电压会突然增大，D正确。] 题组三　自感现象中的图像问题 7．电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，L是自感线圈，其自感系数足够大，而直流电阻值小于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。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。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图像中，可能正确的是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D A　[闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值小于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流大于通过电流传感器的电流。t＝t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。则选项A符合题中情况。故选A。] 8．(多选)某同学设计了如图甲所示的电路来对比自感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压U恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器。某次实验中得到通过两电流传感器的图像如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是(　　) A．该实验演示的是通电自感现象 B．线圈的直流电阻小于灯泡的电阻 C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 D．乙图中的曲线a表示电流传感器A1测得的数据 BC　[由题图乙得，从计时开始两条支路都存在电流，分别是I1和I2，断开K后瞬间，自感线圈的电流要减小，于是自感线圈中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，电流逐渐减小为零，因此本实验演示的是开关断开，电路中产生了感应电流，是断电自感现象，故A错误；断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，题图乙中的曲线a表示电流传感器A2测得的数据，由I1>I2，说明自感线圈的直流电阻小于灯泡的电阻，断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，则断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭，故B、C正确，D错误。] 9．科技节上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环。闭合开关的瞬间，套环跳起。某同学另外找了器材来重复演示此实验。他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动(电路连接始终完好)。对比老师演示的实验，分析导致套环未动的原因可能是(　　) A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高 C．所选线圈的匝数过多 D．所用套环的材料与老师的不同 D　[在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流，感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起。在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(在不烧坏导线和电源的条件下，电压大则现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显。如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环现象”。] 10．某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡，线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是(　　) A．闭合开关S，L3立即发光，L1逐渐亮起来，L2始终不亮 B．闭合开关S，稳定后L1、L2、L3的亮度相同 C．断开开关S，L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭 D．断开开关S，L3会闪亮一下再逐渐熄灭 C　[闭合开关S，二极管正向导通，则L2、L3立即发光，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则L1逐渐亮起来，故A错误；闭合开关S，稳定后，由于线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管，可知L1的亮度与L2、L3的亮度不相同，故B错误；断开开关S，线圈产生自感电动势阻碍原来线圈电流的减小，由于二极管对于线圈电流为反向连接，则二极管断路，线圈与L1、L3构成回路，由于原来线圈电流小于L3电流，所以L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭，故C正确，D错误。故选C。] 11．(多选)如图所示，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计，电源电动势E＝5 V，内阻r＝5 Ω。开始时，开关S闭合，则(　　) A．断开S前，电容器所带电荷量为0 B．断开S前，电容器两端的电压为 V C．断开S的瞬间，电容器a板带正电 D．断开S的瞬间，电容器b板带正电 AC　[断开开关前，电容器两端的电压是线圈两端的电压，线圈的直流电阻不计，所以电容器两端电压为零，所带电荷量为零，A正确，B错误；断开开关瞬间，线圈电流减小，由于线圈的自感现象，导致线圈中产生自感电动势，且左端电势高于右端，故线圈对电容器充电，电容器a板带正电，C正确，D错误。故选AC。] 12．如图所示，电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L的直流电阻与R的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值分别为R1、R2，R1＝R2＝10 Ω。 (1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压； (2)定性画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律。 [解析]　(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流通过，因此通过L的电流为 IL＝＝A＝1 A 流过L1的电流为I1＝＝A＝0.5 A 断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的电流为1 A 所以此时L1两端的电压为U＝IL·R1＝10 V。 (2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A且大小不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻)。 [答案]　(1)10 V　(2)见解析图 13．(多选)在用图1的电路研究自感现象时，电流传感器显示各时刻通过线圈L(直流电阻为0)的电流如图2所示。已知灯泡的电阻与定值电阻R相同且不随电流变化，可以判定(　　) A．闭合S时灯泡缓慢变亮，断开S时灯泡缓慢熄灭 B．1.0×10-3s前后，S由闭合变为断开 C．1.2×10-3s时，通过灯泡的电流方向为从右向左 D．1.1×10-3s时，灯泡的功率约为5.0×10-4s时的二分之一 BC　[当开关S闭合时，流过灯泡的电流瞬间增大，所以灯泡瞬间变亮，由于线圈的自感作用使得流过电阻R的电流逐渐增大，断开S时，由于灯泡的电阻与定值电阻R相同，电流逐渐减小，灯泡缓慢熄灭，故A错误，B正确；断开开关，线圈产生的感应电流方向向右，所以流过灯泡的电流向左，故C正确；由题图2可知，t＝1.1×10-3s时，电流为0.9 A，t＝5.0×10-4s时，电流为1.5 A，根据功率的计算公式P＝I2R，可得＝＝0.36，故D错误。] 20 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $