2.4 互感和自感（高效培优·讲义）物理人教版选择性必修第二册

第2.4节 互感和自感 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 互感现象 考点02 自感现象与自感系数 考点03 磁场的能量 03 避坑指南·解题通法 角度01 自感和自感电动势 角度02 线圈的自感系数 角度03 含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像 角度04 判断灯泡是否闪亮 角度05 互感 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识互感现象，知道互感在变压器等器件中的应用。 2.通过通电自感、断电自感实验，理解自感现象，知道自感电动势的作用。 3.了解自感系数的影响因素，会用楞次定律判断自感电动势的方向。 4.了解自感现象带来的利弊以及对应的防护措施。 1.互感发生在两个线圈之间，一个线圈电流变化，在另一线圈产生电动势。 2.自感是阻碍自身电流变化：通电阻碍电流变大，断电阻碍电流变小。 3.断电自感灯泡是否闪亮，对比断电前两支路稳定电流大小。 4.自感系数由线圈本身结构决定，和电流大小无关。 知识导图 考点01 互感现象 1、互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，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，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅可以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。互感现象说明能量可以由一个电路传递到另一个电路。 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．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 【深化点拨】 1．互感现象的发生条件：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 2．互感现象的利用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。 1．如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两个线圈中电流大小一定相同 B．两个线圈中电流的频率可能不同 C．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D．充电基座线圈接的电源必须是交流电且，都闭合才能充电 【答案】D 【详解】A．理想变压器原、副线圈电流满足 仅当两线圈匝数相等时电流大小才相同，匝数未知的情况下电流大小不一定相同，A错误； B．理想变压器利用互感现象传输能量，不会改变交流电的频率，两线圈中电流频率一定相同，B错误； C．若充电基座接恒定直流电，基座线圈产生的磁场恒定，接收线圈的磁通量不发生变化，不会产生感应电动势，无法实现充电，C错误； D．充电基座接交流电才能产生变化的磁场，使接收线圈产生感应电动势；且S1闭合时原线圈才有电流，S2闭合时接收线圈形成闭合回路才有感应电流，满足这两个条件才能充电，D正确。 故选D。 2．（多选）手机无线充电以其便捷性和美观性受到很多手机用户喜欢。无线充电（如图）是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A．无线充电过程发生的是互感现象 B．无线充电底座可以给所有手机进行无线充电 C．受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同 D．在无线充电底座和手机之间放一块金属板，有利于提高手机充电效率 【答案】AC 【详解】A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是互感现象，故A正确； B．被充电手机内部，有一类似金属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，普通手机不能利用无线充电设备进行充电，故B错误； C．受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同，故C正确； D．在底座和手机之间放金属板会产生额外的涡流损耗，反而降低传输效率，故D错误。 故选AC。 考点02 自感现象与自感系数 1、自感：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，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2、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。 (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 3、自感现象的理解 （1）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。 （2）通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 （3）电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。 （4）线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。 4、自感电动势 （1）作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 （2）方向：当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。 （3）大小：。其中，L时自感系数。 5、自感电动势的特点 （1）自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止。 （2）当原电流增大时，自感电动势对电流的增大起到“阻碍”的作用；当原电流减小时，自感电动势对电流的减小起到“阻碍”的作用。 6、自感系数 （1）定义：L是反映不同线圈产生自感电动势本领大小的物理量，叫作自感系数，简称自感或电感。 （2）影响因素：自感系数与线圈的形状、长短、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 （3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 （4）意义：自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 【深化点拨】 1．自感现象：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 2．自感现象题思路点拨 (1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开。 (2)断开时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小．但流过灯A的电流方向与原来相反． (3)自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。 3．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。 1．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，采用双线并绕的方法，如图所示。其原理是（　　） A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消，没有自感电动势产生 D．以上说法都不对 【答案】C 【详解】双线并绕的精密电阻中，两股导线的电流方向相反，它们产生的磁场方向也相反：当电流变化时，两股导线各自产生的磁通量会相互抵消，导致穿过线圈的总磁通量始终为零。根据法拉第电磁感应定律，磁通量变化量为零，因此不会产生自感电动势，从而消除了自感现象。 故选C。 2．（多选）关于自感系数，以下说法正确的是（    ） A．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大 B．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 C．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数变小 D．自感系数与电路中电流变化快慢有关 【答案】BC 【详解】AD.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、电路中电流变化快慢无关，选项A、D错误； B.由自感电动势公式知选项B正确； C.自感系数与线圈的大小、形状、匝数、有无铁芯有关，与其他因素无关，把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小，选项C正确。 故选BC。 【通电自感与断电自感的比较】 通电自感 断电自感 电路图 器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RLRA 现象 在S闭合的瞬间，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，灯A突然闪亮一下后再逐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A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，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RLRA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A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 考点03 磁场的能量 1、如图所示开关断开时观察灯泡的亮度 （1）开关断开以后，线圈中的电流并未立即消失，线圈中有电流，有电流就有磁场，能量储存在磁场中。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看作电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 （2）当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当电源断开的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性。 2、磁场的能量 （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。 3、判断灯泡是否闪亮的方法 （1）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。 （2）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。自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。 【深化点拨】 线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 思路分析：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。 当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当电源断开的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性”。 1．如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。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的电阻值相同 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，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 D．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 【答案】D 【详解】AB．图甲中，断开开关前，设灯泡和线圈中的稳态电流分别为和，它们的电阻分别为和。断开瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍原电流减小，线圈中的电流不能突变，并在线圈与灯泡组成的闭合回路中流动，因此此时灯泡电流的大小等于断开前的。灯泡突然闪亮，表明，断开前两支路并联，设其共同电压为，由欧姆定律有和 结合上述电流关系得，故AB错误； C．图乙中，闭合开关瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流增大，线圈中的电流不能从零突变。变阻器所在支路没有这种自感阻碍，灯泡立即变亮，说明该支路已有电流。因此闭合瞬间线圈中的电流小于变阻器中的电流，故C错误； D．图乙达到稳态时，线圈不再产生自感电动势。两个相同灯泡和亮度相同，说明它们的实际功率相同。设每只灯泡的电阻为，由电功率公式知两支路电流大小相等，记为。设线圈的电阻为，变阻器接入电路的电阻为，由两支路并联、电压相等得 化简得，故D正确。 故选D。 2．（多选）如图的电路中，定值电阻R的阻值大于灯泡A的阻值。自感线圈L的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．开关S由闭合到断开时，电阻R的电流方向由b流向a B．开关S闭合至电路稳定时，灯泡A两端的电压比电阻R两端的电压高 C．开关S由断开到闭合时，灯泡A将逐渐变亮 D．开关S由闭合到断开时，灯泡A先闪亮一下然后逐渐变暗 【答案】AC 【详解】A．开关S断开前，线圈中的电流由左向右，开关S由闭合到断开时，线圈中产生自感电动势，阻碍线圈中电流的变化，故线圈中电流方向仍为由左向右，线圈相当于一个电源，与灯泡A、电阻R组成闭合回路并对其供电，故电阻R的电流方向由b流向a，故A正确； BC．开关S由断开到闭合时，电阻R中立即有了电流，电阻R两端立即有了电压，而由于自感线圈产生自感电动势阻碍电流的变化，灯泡A中的电流只能由零开始缓慢增大，即灯泡A两端的电压由零缓慢增大，灯泡A将逐渐变亮，随着时间的推移，电阻R两端的电压减小，灯泡A两端的电压增大，当电路稳定后，灯泡A与电阻R并联，电压相等，故B错误，C正确； D．开关S由闭合到断开时，由于自感线圈的作用，灯泡A中的电流缓慢减小直至为零，灯泡A逐渐变暗直至熄灭，故D错误。 故选AC。 3．如图所示，A、B两灯规格相同，L是一自感系数很大的线圈，直流电阻和R相等，通电稳定后，断开开关，A灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭，B灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭。 【答案】 逐渐 立即 【详解】[1] [2]通电稳定后断开开关，B灯立即熄灭，与A灯并联的自感线圈自感系数很大，会产生自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，和A灯组成一个闭合回路，故A灯电流也逐渐减小，即A灯逐渐熄灭。 互感和自感的综合应用及解题步骤 1.自感现象的“延时”与“阻碍”效应 （1）闭合开关（S→闭合）瞬间：线圈 L产生自感电动势阻碍电流增大，此时线圈等效为一个阻值逐渐减小的电阻，最终稳定后等效为一根导线。 推论：若线圈 L与灯泡 A串联， A灯将逐渐变亮（延时亮）；若 L与灯泡 B并联， B灯将瞬间最亮，然后逐渐变暗（因为并联部分的电阻由 L的电阻逐渐变为0）。 （2）断开开关（S→断开）瞬间：线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，此时线圈等效为一个瞬间电源（维持原电流方向）。 闪亮判断（核心考点）：断开瞬间，流过线圈的电流（即原电流IL）会瞬间流入与其并联的支路（如灯泡 A）。如果 IL>IA（断开前）， A灯会先闪亮一下再熄灭；如果 IL≤IA， A灯只会逐渐变暗直至熄灭。 2.互感现象与变压器原理：互感是两个独立线圈通过磁场耦合的现象，是变压器和互感器的工作基础。 （1）核心机制：当原线圈（初级线圈）中的电流变化时，会在副线圈（次级线圈）中激发出感应电动势。 电压与匝数关系：对于理想变压器，有 。 （2）解题关键：原线圈必须是交变电流（或通断变化的电流），恒定直流电在副线圈中不会产生持续的感应电动势。 3.自感线圈中的能量储存与转化：自感现象的本质是电能与磁场能的相互转化。 （1）储能过程：当闭合开关，电流从无到有，电源必须克服自感电动势做功。这部分能量被转化为磁场能储存在线圈中（类似于电容器充电储存电场能）。 （2）释能过程：当断开开关，自感线圈充当“临时电池”，将储存的磁场能释放，转化为回路中的电能（如灯泡发光、电容充电等），最终消耗完磁场能后电流消失。 （3）解题应用：在分析断电自感回路时，初始瞬间的能量源是线圈本身。 4.日光灯镇流器的双重作用机制：日光灯镇流器是一个典型的自感现象综合应用题，解题需拆解其“点火”和“限流”两个阶段。 （1）起辉阶段（点火）：当起辉器触片弹开（断开电路）的瞬间，镇流器线圈中的电流急剧减小，产生极高的瞬时自感电动势（方向与电源电压同向），叠加在电源电压上加在灯管两端，击穿管内气体使其导通。 （2）正常发光阶段（限流）：灯管导通后电阻变小，此时交流电通过镇流器，利用其自感阻抗（感抗）限制和稳定回路中的电流，防止灯管电流过大而烧毁。 角度01 自感和自感电动势 1．如图所示，线圈L的电阻值与电阻R的阻值相等、两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是（     ） A．在闭合开关K瞬间，比先亮 B．在断开开关K瞬间，与立即同时熄灭 C．断开开关K的瞬间，比先熄灭 D．闭合开关K，稳定后与一样亮 【答案】D 【详解】A．在闭合开关瞬间，含有电阻的支路电流瞬间达到最大，灯泡瞬间变亮，而含有线圈的支路由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，电流只能逐渐增大，故灯泡比先亮，故A错误； D．闭合开关稳定后，由于线圈的电阻值与电阻的阻值相等，且两个灯泡规格相同，则两条并联支路的总电阻相等，根据欧姆定律可知流过两支路的电流相等，即有 所以稳定后与一样亮，故D正确； B．在断开开关瞬间，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，此时线圈相当于电源，与电阻以及灯泡、构成闭合回路，所以与都不会立即熄灭，故B错误； C．由对B选项的分析可知，断开开关的瞬间，线圈与两个灯泡串联，流过与的电流始终相等，所以两灯泡同时逐渐熄灭，故C错误。 故选D。 2．（多选）如图所示，关于电磁感应现象的一些应用，下列说法正确的是（     ）    A．真空冶炼炉是利用线圈中的高频电流产生的焦耳热使炉内金属熔化的 B．真空冶炼炉是利用高频电流产生快速变化的磁场使炉内金属块产生涡流，从而使金属熔化的 C．线圈采用双线绕法是为了消除电流变化引起的自感现象 D．线圈采用双线绕法，若电路突然断电，自感电动势会让电流缓慢变小 【答案】BC 【详解】AB．线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多，使金属熔化，不是线圈自身的焦耳热熔化金属，是金属内部涡流生热。故A错误，B正确； CD．双线绕法是两根导线电流大小相等、方向相反。两根导线产生的磁场大小相等、方向相反，总磁通量几乎为 0。 线圈的自感本质来源于线圈磁通量变化，双线绕法总磁通量始终接近零，电流变化时几乎没有磁通量变化，就消除了自感现象。若电路突然断电，电流会立刻消失，不会缓慢变小。故C正确，D错误 故选BC。 角度02 线圈的自感系数 3．图甲为某超声波发生器中的核心元件压电陶瓷片，为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给它通入同频率的高频电信号。图乙为高频电信号发生原理图，已知某时刻电流的方向指向上极板，且正在增大，则（　　） A．电容器带电量始终为0 B．线圈两端的电压在增大 C．线圈中的自感电动势在减小 D．增大自感系数，可以增大超声振动的频率 【答案】C 【详解】AB．某时刻电流正在增大，说明电容器正在放电，则电容器电压减小，则线圈L两端的电压在减小，故AB错误； C．电流正在增大，在减小，线圈中的自感电动势在减小，故C正确； D．增大自感系数，由简谐振荡的频率公式 可知振荡频率减小，可以减小超声波的振动频率，故D错误。 故选C。 4．（多选）关于自感现象，下列说法中正确的是(        ) A．感应电流不一定和原电流方向相反 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．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 D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势电较大 【答案】AD 【详解】A．根据楞次定律，当原电流增大时，感应电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，感应电动势与原电流方向相同；A正确； B．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无关，B错误； C．自感系数是由线圈本身的特性决定的，与电流变化的快慢无关，C错误； D．根据法拉第电磁感应定律，当电流变化越快时，磁通量变化越快，自感电动势 就越大，D正确。 故选AD。 5．如图所示的电路中，定值电阻R的阻值大于灯泡L的阻值。自感线圈的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是（     ） A．开关S闭合后，电路稳定时，灯泡L两端的电压比电阻两端的电压高 B．开关S闭合时，灯泡L将逐渐变亮 C．稳定后再断开S，电阻R的电流方向由a流向b D．稳定后再断开S，灯泡L先闪亮一下然后才变暗 【答案】B 【详解】A．由于线圈电阻不计，电路稳定时，此时线圈相当于一根导线，灯泡与定值电阻并联，则灯泡L两端的电压等于电阻R两端的电压，故A错误； B．开关S闭合时，由于线圈的自感作用，导致通过灯泡的电流逐渐增大，即灯泡L将逐渐变亮，故B正确； CD．由于线圈电阻不计，电路稳定时，此时线圈相当于一根导线，因为定值电阻R的阻值大于灯泡L的阻值，则通过灯泡的电流大于定值电阻中的电流，开关S由闭合到断开时，线圈相当于一个电源，电阻R的电流方向由b流向a，线圈中的电流在新回路中由先前的稳定值逐渐减为0，灯泡L逐渐变暗，不会闪亮一下，故CD错误。 故选B。 角度03 含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像 6．关于以下四幅图说法正确的是（     ） A．图甲，将开关断开时，灯泡A逐渐熄灭 B．图乙，磁铁转动，则铝框会同向转动，且与磁铁转得一样快 C．图丙，两相同的小磁体由静止穿过等长的铝管比塑料管所用时间短 D．图丁，电子感应加速器中电磁感应线圈中的电流由小变大，可使电子顺时针加速 【答案】A 【详解】A．图甲中，开关断开瞬间，线圈产生自感电动势，阻碍电流减小，线圈与灯泡组成闭合回路，电流流过灯泡，灯泡逐渐熄灭，故A正确； B．图乙中，磁铁转动时，铝框中产生感应电流，受到安培力作用会同向转动，但铝框转速一定小于磁铁转速，否则无相对运动，不产生感应电流，故B错误； C．图丙中，小磁体穿过铝管时，铝管中产生涡流，阻碍磁体下落，加速度小于重力加速度，而穿过塑料管时加速度等于重力加速度，故穿过铝管所用时间长，故C错误； D．图丁中，侧视图显示磁场方向向上，电磁感应线圈中电流由小变大，磁场增强，根据楞次定律，产生顺时针方向的感生电场，电子带负电，受到逆时针方向的电场力，可使电子逆时针加速，故D错误。 故选A。 7．（多选）如图1所示电路，为直流电阻不计的自感线圈，灯泡的电阻与定值电阻相同且不随电流变化，电流传感器记录各时刻通过线圈的电流如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关时灯泡立即变亮，断开时灯泡缓慢熄灭 B．时，由闭合变为断开 C．时，通过灯泡的电流方向为从左向右 D．时，灯泡的功率约为时的二分之一 【答案】AB 【详解】A．闭合开关时，灯泡所在支路无自感，闭合瞬间就有电流通过，因此灯泡立即变亮；断开后，电源被切断，自感线圈会产生自感电动势，与灯泡、形成闭合回路，电流逐渐减小，因此灯泡缓慢熄灭，故A正确； B．根据图乙可知，后电流逐渐减小，可知，时，由闭合变为断开，故B正确； C．闭合时线圈中电流方向为从左向右；时，开关已断开，此时线圈消耗磁场能对电路供电；自感效应维持线圈内电流方向不变，线圈作为自感电源，内部电流从负极流向正极，因此线圈右端为正极，左端为负极，灯泡中电流方向为从右向左，故C错误； D．为直流电阻不计，灯泡的电阻与定值电阻相同，故开关闭合稳定后流过灯泡的电流与流过定值电阻的电流相同；由图可知，时，电流传感器的示数为 时，电流传感器的示数为 由于时，由闭合变为断开，线圈与定值电阻、灯泡串联构成闭合回路，故时流过灯泡的电流为 灯泡的功率满足 可知与时灯泡的功率之比满足 即时，灯泡的功率约为时的四分之一，故D错误。 故选AB。 8．如图所示，线圈L与灯泡A并联，先闭合开关S稳定后线圈L的电阻为，小灯泡的电阻为，然后断开开关，则通过小灯泡的电流方向____（填“向左”或“向右”）若实验中发现小灯泡闪亮一下再熄灭，这说明________（填“”、“”或“”）。 【答案】 向左 【详解】[1]断开开关后，线圈中将产生自感电动势，线圈中的电流不会发生突变，通过线圈的电流方向不变；而灯泡的电路中没有自感，所以电流可以发生突变。因为灯泡与线圈构成回路，所以断开开关前后，通过小灯泡的电流方向相反。 [2]小灯泡闪亮说明断开开关后，流过灯泡的瞬时电流大于原来灯泡的工作电流。稳定并联时，两支路电压相等，线圈和灯泡的电流分别为， 断开开关S，这时线圈相当于电源，闪亮说明 故 9．如图1所示，某实验小组用电压传感器研究自感现象，图1中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。t=0时，闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录电压传感器两端电压U随时间t变化的U-t图像如图2所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大，且不计直流电阻。 (1)开关S闭合后，灯泡L3________（选填“立即很亮”或“逐渐变亮”），开关S闭合瞬间灯泡L1与灯泡L2的亮度谁更亮________（选填“L1”、“L2”、“一样亮”）。 (2)开关S断开瞬间，灯L2________（选填“会”或“不会”）闪亮。 (3)已知电源的电动势为E，则图2中U1=________。 【答案】(1) 逐渐变亮 一样亮 (2)不会 (3) 【详解】（1）[1][2]开关S闭合瞬间，电感线圈L所在支路电流增大，但由于电感线圈L的作用，电流只能由零开始逐渐增大，所以灯泡L3逐渐变亮；而开关S闭合瞬间灯泡L1与灯泡L2串联，所以灯泡L1与灯泡L2的亮度应一样亮。 （2）由于电感线圈的直流电阻为零，所以电路稳定时，灯L2和L3中的电流相等，断开开关瞬间，由于电感线圈的自感作用，灯中的电流等于断开开关之前灯中的电流，所以灯L2不会闪亮。 （3）由于电感线圈L的自感系数很大，所以闭合开关S瞬间，电感线圈L所在支路相当于断路，灯L1和L2串联，电压相等，即灯L2两端的电压为 角度04 判断灯泡是否闪亮 10．如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是（     ） A．开关S由断开变为闭合时，只有灯泡A立即变亮 B．开关S由断开变为闭合时，只有灯泡B立即变亮 C．开关S由闭合变为断开时，只有灯泡A闪亮后逐渐熄灭 D．开关S由闭合变为断开时，只有灯泡B闪亮后逐渐熄灭 【答案】D 【详解】AB．开关S由断开变为闭合时，灯泡AB都是立即变亮，由于线圈产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当断路，随着线圈自感电动势逐渐减小，则B灯逐渐被短路，从而逐渐熄灭，而A灯变得更亮，AB错误； CD．开关S由闭合变为断开时，灯泡A立刻熄灭；因线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈L相当于电源，与B灯组成新的回路，则只有灯泡B闪亮后逐渐熄灭，C错误，D正确。 故选D。 11．以下四幅图片中：图甲是手机无线充电技术；图乙是真空冶炼炉；图丙是LC电磁振荡电路；图丁是研究自感现象的实验电路图，闭合开关电路稳定时灯泡发光，流过电感线圈的电流大于灯泡中的电流。下列说法正确的是（    ） A．图甲中，手机无线充电技术是利用自感现象制成的 B．图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 C．图丙中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，利用了电磁驱动原理 D．图丁中，开关S断开瞬间，灯泡A中的电流反向，且会逐渐熄灭 【答案】B 【详解】A．图甲中，手机无线充电技术是利用电磁感应中的互感现象制成的，发射线圈产生变化磁场，接收线圈产生感应电流，故 A 错误； B．图乙中，真空冶炼炉线圈中通入高频交流电，产生变化的磁场，在金属中产生涡流，利用电流的热效应熔化金属，故 B 正确； C．图丙中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，闭合线圈在磁场中运动产生感应电流，受到安培力阻碍运动，利用了电磁阻尼原理，故 C 错误； D．图丁中，开关 S 断开瞬间，电感线圈 L 产生自感电动势，阻碍电流减小，线圈 L 相当于电源，与灯泡 A 构成闭合回路。流过 L 的电流方向不变，流过 A 的电流反向。由于稳定时流过电感线圈的电流大于灯泡中的电流，即 ，所以断开瞬间流过灯泡的电流突然增大，灯泡会闪亮一下，然后逐渐熄灭，故 D 错误。 故选B。 12．（多选）如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，断开开关，闭合开关，A、B两灯都能同样发光。若最初是闭合的，是断开的，则下列说法正确的是（    ） A．刚闭合开关，A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮 B．刚闭合开关时，线圈L中的电流为0 C．闭合开关以后，A灯变亮，B灯由亮变暗 D．闭合开关，电路稳定后再断开时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭 【答案】BCD 【详解】AB．刚闭合开关S2时，电源就开始给电路供电电感线圈L会发生通电自感现象，使通过线圈的电流由零逐渐增大，但自感现象不会影响到两灯泡的发亮，所以灯泡A、B会同时变亮，A错误，B正确； C．接通S2以后，电路稳定，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联，被短路所以B灯将会熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，C正确； D．接通S2，电路稳定后再断开S2时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下后再熄灭，D正确。 故选BCD。 角度05 互感 13．如图所示，两个线圈A、B之间没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与扩音器连接。下列说法正确的是（     ） A．将线圈A、B远离，播放效果会更好 B．将线圈A插入线圈B，播放效果不变 C．在A线圈中插入铁芯，播放效果会更好 D．因A、B两线圈之间未用导线连通，所以该扩音器不可能发出声音 【答案】C 【详解】A．考查的是互感现象，变化的电流通过线圈A产生变化的磁场，变化的磁场穿过线圈B，使线圈B产生感应电流，从而让扩音器发声。将线圈A、B远离，穿过B的磁通量变化会变弱，感应电流变小，播放效果会变差，故A错误； B．将线圈A插入线圈B，穿过B的磁通量变化会变强，感应电流变大，播放效果会变好，故B错误； C．在A线圈中插入铁芯，铁芯可以增强线圈A产生的磁场，使穿过B的磁通量变化更明显，感应电流更大，播放效果会更好，故C正确； D．虽然A、B没有导线相连，但通过互感现象，线圈B可以产生感应电流，扩音器能发出声音，故D错误。 故选C。 14．如图，无线充电板可为手机无线充电原理图。充电板上的送电线圈接电源，手机内的受电线圈产生感应电流，经信号处理后对手机充电。则无线充电过程（　　） A．充电板上的送电线圈发生电磁感应现象 B．手机内的受电线圈发生电流磁效应现象 C．送电线圈产生匀强磁场 D．通过受电线圈的磁通量一定随时间变化 【答案】D 【详解】A．充电板上的送电线圈接电源，其内部电流变化引起磁通量变化，受电线圈中接收到的磁通量发生改变，故而发生电磁感应，产生感应电流，故A错误； B．充电板上的送电线圈发生电流磁效应现象，故B错误； C．送电线圈接交流电源，电流大小以及方向时时刻刻在改变，故不会产生匀强磁场，故C错误； D．因送电线圈通交流电，其电流大小随时间变化，故其产生磁通量随时间变化，故受电线圈接收到的磁通量也随时间变化，故D正确。 故选D。 15．（多选）经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A．当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B．电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 【答案】ABC 【详解】A．合上电键A的瞬间，A线圈突然通电，导致B线圈的磁通量发生变化，B线圈产生感应电流，小磁针发生偏转；但A线圈通电电流达稳定后，B线圈的磁通量不发生变化，B线圈无感应电流，小磁针不再发生偏转，最终又回到原来位置静止，故A正确。 B．电键S断开和闭合的瞬间，B线圈产生的感应电流方向相反，所以小磁针偏转的方向也相反，故B正确。 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，根据互感原理（变压器原理），线圈B上产生的感应电流的电流强度更大，小磁针抖动得更厉害，故C正确。 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后，由于A线圈通电电流强度不变，B线圈的磁通量不变，B线圈没有产生感应电流，小磁针不发生偏转，故D错误。 故选ABC。 【例1】（2026·广西·高考真题）某发光装置的电路如图甲。金属棒一端固定在竖直导电转轴的点，另一端固定在水平导电圆环的点，圆环圆心为、半径为。圆环和转轴分别通过电刷、保持与外电路的连接。圆环内存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。转动转轴时，金属棒和圆环随转轴一起以角速度逆时针转动。时刻，发光二极管，和亮度相同，随的变化关系如图乙。已知电路中金属棒、电阻、电感线圈的电阻，LED1和LED2正向导通的电阻均为，其余电阻不计。则（     ） A．到的过程中，通过的电流 B．到的过程中，整个装置消耗的电能 C．时，电感线圈两端电压为 D．到的过程中，比先熄灭 【答案】B 【详解】A．初始时，金属棒转动切割磁感线，感应电动势为 电路总电阻为 则金属棒两端的电压为 通过的电流，故A错误； B．时间内，整个电路消耗的电能 其中，得，故B正确； C．时间内角速度在变化，金属棒产生的感应电动势在变化，电路中的电流在变化，由于电感L的自感作用，会产生自感电动势阻碍电流的变化，所以时刻电感L两端电压不为零，故C错误； D．时间内，金属棒的角速度为0，产生的感应电动势为0，电感L会产生自感电动势，自感电流与原电流方向相同， 与电感L串联，与电阻串联，自感电流无法反向通过，时间， 比后熄灭，故D错误。 故选B。 【深化点拨】 （1）考查导体棒绕一端旋转切割磁感线的电磁感应模型，判断感应电动势。 （2）考查电感线圈的自感现象，理解通电、断电时自感对电流的阻碍作用。 （3）考查二极管的单向导电性，分清两条支路的导通特点。 （4）考查动态电路分析与电能的计算，结合转动快慢变化分析电路。 【变式1-1】（2025·浙江·高考真题）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．该电路中当开关S断开时，整个电路均断开，则不能给电池充电，选项A错误； B．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，当S断开时L产生自感电动势阻碍电流减小，L相当电源，电源U与L中的自感电动势共同加在电池两端，且此时二极管导通，从而实现给高压充电，选项B正确； C．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时L也与电路断开，还是只有回收系统的电压U加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项C错误； D．该电路中当S闭合时稳定时，线圈L中有电流通过，但当S断开时电源U也断开，只有L产生的自感电动势相当电源加在充电电池两端，则不能实现给高压充电，选项D错误。 故选B。 【变式1-2】（2026·江西·高考真题）（多选）某小组探究线圈的自感现象，实验电路如图所示，其中和是两个相同的灯泡，线圈的自感系数很大。下列选项正确的是（     ） A．闭合，稳定后缓慢减小的阻值，亮度不变，变亮 B．闭合，缓慢变亮 C．断开的瞬间，通过的电流方向改变 D．断开的瞬间，通过的电流方向改变 【答案】BD 【详解】由图可知电路结构为：L与串联为一条支路，R与串联为另一条支路，两条支路并联后，再与电源、开关S、滑动变阻器R1串联。 A．闭合S稳定后缓慢减小R的阻值，并联总电阻减小，总电流增大，电源内阻r和R1的分压增大，并联部分的电压会减小，因此的电流减小、亮度变暗；同时并联电压减小的过程中，线圈L的自感会阻碍电流的减小，使亮度逐渐变暗；总电流变大，则流过支路的电流变大，变亮，故A错误； B．闭合S瞬间，线圈L的自感电动势会阻碍自身支路电流的增大，因此的电流是从0开始逐渐增大的，缓慢变亮，故B正确； C．闭合S稳定时，L支路的电流方向是从左向右经过；断开S瞬间，线圈L作为自感电源维持自身电流大小、方向不变，因此通过的电流方向依然是从左向右，没有发生改变，故C错误； D．闭合S稳定时，的电流方向是从左向右；断开S后，电源被切断，L、、、R构成闭合的自感回路，回路电流方向为L右端→右端→右端→左端→R→L左端，因此通过的电流方向变为从右向左，和原方向相反，发生了改变，故D正确。 故选BD。 【变式1-3】（多选）如图所示电路中，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S闭合和断开瞬间，下列说法正确的是（     ） A．当S闭合时，D1、D2同时亮，稳定时D1熄灭、D2达到最亮 B．当S闭合时，D2先达到最亮，稳定后D1与D2亮度相同 C．电路稳定后断开S时，D1闪亮后与D2一起熄灭 D．电路稳定后断开S时，D2立即熄灭，D1闪亮后逐渐熄灭 【答案】AD 【详解】AB．和在S闭合瞬间立即发光，由于线圈L的自感作用，先达到最亮，然后逐渐变暗，亮度会逐渐增强，由于线圈直流电阻不计，电路稳定后被短路而熄灭；熄灭时达到最亮，故A正确，B错误； CD．电路稳定后断开S时，立即熄灭，但是线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当电源，与组成回路，可知闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选AD。 ⚡基础速刷 1．线圈有一个物理量叫自感系数，自感系数L的单位是（     ） A．Wb B．H C．F D．T 【答案】B 【详解】A．（韦伯）是磁通量的单位，故A错误； B．（亨利）是自感系数的国际单位，故B正确； C．（法拉）是电容的单位，故C错误； D．（特斯拉）是磁感应强度的单位，故D错误。 故选B。 2．如图所示电路中含有电源E、电容器C、电阻R、自感线圈L、单刀双掷开关S，先将开关置于位置1，待电路稳定后，将开关置于位置2并开始计时，流过电阻R的电流随时间变化图像为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电路稳定后，将开关置于位置2电容器放电，电感L自感作用，电流缓慢变大，电场能转化为磁场能和R上的热能，随时间增加电流逐渐变小，根据LC振荡电路的周期公式为可知周期不变。 故选D。 3．如图甲所示的电路中，已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的i-t图像如图乙所示。电流传感器电阻不计，下列说法正确的是（   ） A．闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线b B．断开开关S瞬间，流过灯泡的电流为零 C．断开开关S瞬间，灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 D．线圈L的直流电阻大于灯泡电阻R 【答案】D 【详解】A．闭合开关，电感阻碍电流增大，所以流过电感电流逐渐增大，对应乙图b，电流传感器1是灯泡中电流，是乙图a，故A错误。 D．闭合开关S后，电路稳定时根据乙图电流变化可知，通过线圈的电流是I2，通过灯泡的电流是I3，由于I3>I2，所以线圈的直流电阻大于灯泡电阻R，故D正确； BC．电路稳定时，通过灯泡的电流I3大于通过线圈的电流I2，断开开关S瞬间，灯泡由线圈供电，通过灯泡的电流从I2减小，灯泡逐渐熄灭，故BC错误； 故选D。 4．（多选）智能手表通常采用无线充电的方式充电。如图甲为智能手表及无线充电基座，图乙为充电原理示意图，充电基座接交流电源，基座内的送电线圈产生交变磁场，从而使智能手表内的受电线圈产生电流。现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，若在到时间内，磁场向上穿过受电线圈，其磁通量由均匀增加到。下列说法正确的是（　　） A．若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电 B．受电线圈中感应电流方向由d到c C．无线充电的原理是利用充电基座内的线圈发射电磁波传输能量 D．c、d之间的电势差大小为 【答案】AD 【详解】AC．无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量发生改变，线圈产生感应电流，原理是互感，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电，故A正确，C错误； B．在到时间内，穿过受电线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，受电线圈中感应电流方向由c到d，故B错误； D．在到时间内，磁场向上穿过受电线圈，其磁通量由均匀增加到，根据法拉第电磁感应定律可得c、d之间的电势差大小为 故D正确。 故选AD。 5．（多选）如图所示的电路，E为电源（内阻不计），D为小灯泡，L为自感系数很大但是阻值较小（小于灯泡电阻）的线圈。先闭合开关K，稳定一段时间后，再断开开关K。则下列说法正确的是（　　）    A．闭合开关K，灯D立即变亮，稳定后一直保持亮度不变 B．闭合开关K，灯D立即变亮，然后渐渐变暗，直至不亮 C．断开开关K，灯D立即熄灭 D．断开开关K，灯D要闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭 【答案】AD 【详解】AB．闭合开关K，灯D立即变亮，L中产生自感电动势阻碍电流增加，则L开始时相当断路，随着通过L电流的逐渐增加，则灯D逐渐变暗，即稳定后灯D亮度减弱后不再改变，最终通过L的电流大于通过灯D的电流，选项A正确，B错误； CD．断开开关K，原来通过灯D的电流立即消失，但是由于线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，则线圈L相当电源，在灯D和线圈L中重新形成回路，因稳定时通过L的电流大于通过灯D的电流，则灯D要闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭，选项C错误，D正确。 故选AD。 6．如图所示，LA、LB是两个电阻值都为的完全相同的小灯泡，小灯泡的电阻值大于定值电阻的电阻值。是一个自感系数很大的线圈，它的电阻值与定值电阻的电阻值相等，电路稳定后小灯泡A，B均正常发光。由于自感现象， (1)当开关S闭合的瞬间，灯___________（选填“慢慢变亮”“立即变亮”）； (2)电路稳定后小灯泡A，B均正常发光，当开关S断开的瞬间，灯___________（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”） 【答案】(1)慢慢变亮 (2)慢慢熄灭 【详解】（1）当S闭合的瞬间，由于线圈的自感作用，阻碍电流的变化，因此流过A灯的电流逐渐增加，故灯A慢慢变亮。 （2）当S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，阻碍电流的变化，因此流过线圈的电流逐渐减小，在新的回路A、B两灯的电流都逐渐减小，因此灯A和灯B都慢慢熄灭。 🚀能力跃升 7．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈的自感系数很大但电阻可以忽略。下列说法中正确的是（     ） A．合上开关接通电路时，先亮，后亮，最后比亮 B．合上开关接通电路时，和始终一样亮 C．断开开关切断电路时，和都要过一会儿才熄灭 D．断开开关切断电路时，立刻熄灭，过一会儿才熄灭 【答案】C 【详解】AB．合上开关接通电路时，由于线圈的阻碍，灯泡会迟一会亮，由于线圈的直流电阻为零，故最后两个灯泡一样亮，故错误，错误； CD．断开开关切断电路时，线圈中产生自感电动势，与灯泡、构成闭合回路放电，故断开开关切断电路时，和都要过一会儿才熄灭，正确，错误。 故选C。 8．如图所示，电源的电动势为E，内阻r忽略不计。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是（　　） A．开关闭合后，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 B．开关闭合后，B灯逐渐变亮，最后亮度稳定 C．开关断开后，A灯可以保持常亮 D．开关断开瞬间，电流自左向右通过A灯 【答案】D 【详解】A．闭合开关瞬间，自感线圈L会阻碍自身电流的增大，初始时L支路电流近似为0；随着电流逐渐增大，A灯的电流逐渐增大，因此A灯是逐渐变亮，最终亮度稳定，A错误； B．电源内阻不计，并联支路的端电压始终等于电源电动势E；B支路无电感，闭合开关后B灯两端电压立刻达到E，电流恒定，因此B灯立刻亮，亮度保持不变，B错误； C．开关断开后，电源被切断，线圈L储存的磁场能会逐渐消耗在A、B灯泡上，自感电流逐渐衰减，A灯逐渐熄灭，不可能保持常亮，C错误； D．开关稳定工作时，L和A中的电流方向为自左向右。断开开关后，自感效应会维持L内部原电流方向不变，L等效为临时电源，在L、A、B组成的闭合回路中，电流路径为：L→A→B→L，因此A灯中的电流方向为自左向右，D正确。 故选D。 9．如图甲所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，刘伟为方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量，完成读数后，李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟觉得有电击感，测线圈电阻时的电路如图乙所示。关于上面的现象，下列分析正确的是（　　） A．发生电击瞬间，变压器线圈中的电流变大 B．发生电击前后，通过刘伟的电流方向不变 C．断电瞬间线圈中产生了非常大的自感电动势，所以刘伟有电击感 D．实验过程中若李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，他也会受到电击 【答案】C 【详解】A．发生电击瞬间，线圈电流突然减小，线圈会产生自感电动势，自感的作用阻碍线圈原电流的减小，电流只会从原有大小逐渐减小，不会变大，故A错误； B．测量时电流来自多用电表内部电源，人体与变压器并联接入该电路。电击时线圈因自感产生的电流方向是阻碍原电流减小，线圈内部原电流方向不变，线圈作为自感电源，此时外部人体与线圈串联，通过人体的电流方向与测试时的电流方向相反，故B错误； C．变压器线圈自感系数很大，断开表笔时电流变化快，由可知，会产生很高的瞬间自感电动势，使刘伟两手间出现瞬间高电压，因此产生电击感，故C正确； D．表笔与线圈断开时，自感电动势不会加在表笔上，因此李辉握住表笔金属部分不会有电击感，故D错误。 故选C。 10．（多选）如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，为定值电阻，为自感线圈（直流电阻为零），C为理想电流表，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“+”接线柱流入时，指针向右偏转，当电流从“-”接线柱流入时，指针向左偏转。下列说法正确的是（     ） A．当开关从断开状态闭合时，灯泡B逐渐变亮 B．当开关从断开状态闭合时，电流表C的指针向右偏转 C．当开关从闭合状态断开时，灯泡A立刻熄灭 D．当开关从闭合状态断开时，电流表C指针向右偏转 【答案】AB 【详解】A．当开关从断开状态闭合时，自感线圈L会产生自感电动势，阻碍自身电流的增大，因此B灯的电流从零开始逐渐增大，故B灯逐渐变亮，故A正确； B．闭合开关时，左端电势高于右端，电流从电流表的左（+）接线柱流入、右（-）接线柱流出，因此指针向右偏转，故B正确； C．开关断开后，电源被切断，自感线圈L会产生自感电动势，阻碍自身电流减小，L与A、B组成闭合回路，因此A、B都不会立刻熄灭，会逐渐熄灭，故C错误； D．原来L中电流方向为从左向右，断电后L维持电流方向不变，L作为电源，内部电流仍为从左向右，因此闭合回路中，电流表C的电流方向为从右向左（从-接线柱流入），指针向左偏转，故D错误。 故选AB。 11．（多选）如图所示电路为演示自感现象的电路图，其中R0为定值电阻，电源电动势为E、内阻为r，小灯泡的灯丝电阻为R（可视为不变），电感线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接通并达到稳定状态后，断开开关S，可以看到灯泡先是“闪亮”（比开关断开前更亮）一下，然后才逐渐熄灭，下列说法正确的是（     ） A．只要自感系数L减小，灯泡就一定不再“闪亮”。 B．断开开关，线圈中的电流立刻换向，小灯泡中电流方向不变。 C．更换电感线圈，保持L不变，使RL减小，小灯泡还能观察到闪亮现象。 D．更换电感线圈，保持L不变，使RL大于灯泡电阻，小灯泡不再“闪亮”，而是逐渐熄灭。 【答案】CD 【详解】A．电路接通并稳定后，线圈相当于电阻为的支路。 设灯泡和线圈两端稳定电压为。 由欧姆定律得断开前灯泡电流为 由欧姆定律得断开前线圈电流为 断开开关瞬间，线圈中电流不能突变，因此断开后瞬间流过灯泡的电流大小为 灯泡发生“闪亮”的条件是断开后瞬间电流大于断开前电流，由有 解得灯泡闪亮条件为 自感系数影响电流衰减快慢，不决定断开瞬间电流大小，断开瞬间线圈电流由断开前稳定电流决定，因此只减小时，若仍有则灯泡仍会“闪亮”，故A错误； B．断开开关瞬间，线圈中电流不能突变，因此线圈中的电流不会立刻换向，又断开后线圈与灯泡组成闭合回路，线圈维持原方向电流，所以流过小灯泡的电流方向与断开前相反，故B错误； C．已知原来能观察到“闪亮”，所以原来有 更换线圈后保持不变且使减小，则仍有 故断开后瞬间线圈电流仍大于断开前灯泡电流，小灯泡还能闪亮，故C正确； D．若更换线圈后使，由可知，断开后瞬间灯泡电流小于断开前电流，因此小灯泡不会“闪亮”，而是逐渐熄灭，故D正确。 故选CD。 12．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、和为完全相同的灯。实验时发现，断开开关瞬间，灯闪亮后熄灭；闭合开关，灯逐渐变亮，而灯立即变亮，最终与的亮度相同。由此可判断： (1)图甲中，的电阻_______的电阻； (2)图乙中，滑动变阻器R接入电路的阻值_______的电阻值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】(1)大于 (2)等于 【详解】（1）图甲中，断开的瞬间，灯闪亮，说明电路稳定时，通过的电流大于通过的电流，可知的电阻大于的电阻。 （2）图乙中，稳定时与的亮度相同，说明通过与的电流相同，根据欧姆定律可知，变阻器R接入电路的阻值与的阻值相同。 🌟思维挑战 13．一个闭合的自感系数较大的超导线圈（电阻不计）置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度大小B随时间t的变化如图所示。已知时，线圈中无电流，则此后线圈中的电流i随时间t的变化图像为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为 由于线圈是超导线圈，电阻 根据闭合电路欧姆定律及自感电动势公式，回路方程为 即 整理可得 时间内，磁感应强度B不变，即，则 由于时，，故此时间内电流 时间内，磁感应强度随时间均匀增加，为恒定的正值。电流的变化率为恒定正值。因此，电流i随时间t线性增加； 时间内，磁感应强度B不变，即，则 电流i保持在时刻的数值不变。综上所述，电流i先为0，再线性增加，最后保持恒定。 故选D。 14．在如图所示的电路中，是三个完全相同的灯泡，是一个定值电阻，是一个理想电感线圈。下列判断正确的是（　　） A．S闭合瞬间，灯立即同时亮，灯逐渐变亮 B．S闭合瞬间，三灯立即同时亮，然后灯逐渐变亮 C．S闭合以后，待电路稳定再断开S， 灯逐渐熄灭 D．S闭合以后，待电路稳定再断开S， 灯立即熄灭 【答案】D 【详解】AB．S闭合瞬间，电感线圈阻碍电流增大，可视为断路，三灯立即同时亮，然后灯逐渐变暗，故AB错误； CD．S闭合以后，待电路稳定，b灯被短路而熄灭，发光；再断开S，灯与电感线圈没有组成闭合回路，立即熄灭；b灯与电感线圈组成闭合回路会闪亮一下再熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 15．（多选）实验室自制电磁缓冲实验装置如图所示：水平面内有相距为的足够长光滑金属平行导轨，垂直导轨平面施加磁感应强度为的匀强磁场；导轨右端连接无铁芯电感线圈，线圈自感系数为。质量为的导电缓冲小车以初速度从导轨左端射入磁场，小车长度略大于导轨间距，回路全部电阻、电磁辐射损耗均忽略不计。已知在无电阻的导体棒—电感电路中，动生电动势与自感电动势大小相等，方向相反，质量为的质点做简谐运动的回复力满足，振动周期。下列说法正确的是（　　） A．缓冲小车刚射入导轨时刻，回路电流最大 B．缓冲小车速度减为零时，通过电感线圈的总电荷量为 C．缓冲小车向右运动的最大距离为 D．缓冲小车从射入导轨到速度减为零的运动时间为 【答案】BD 【详解】A．缓冲小车刚射入导轨时刻，速度最大，动生电动势最大，由于线圈自感电动势阻碍电流变化，所以回路中的初始电流为0，故A错误； B．缓冲小车速度减为零过程，根据动量定理有 其中通过电感线圈的总电荷量 联立解得，故B正确； C．由于在无电阻的缓冲小车—电感电路中，动生电动势与自感电动势大小相等，方向相反， 在时间内 缓冲小车所受安培力为 设缓冲小车向右最大位移为S，则有 联立解得，故C错误； D．缓冲小车所受安培力为 故缓冲小车所受合外力与位移x成正比，且方向与位移方向相反，则缓冲小车做简谐运动，由简谐运动周期公式可得，故D正确。 故选BD。 16．（多选）如图所示，间距的光滑金属导轨水平放置，导轨右端接有自感系数的电感线圈，导轨处于磁感应强度的匀强磁场中。质量、宽度的金属板垂直导轨放置，金属板上面放置质量的绝缘小滑块，金属板和滑块之间的动摩擦因数。开始时，金属板和滑块共同以速度向右滑入磁场。已知金属板和导轨接触良好，电感线圈、金属板及导轨电阻均不计，不考虑电磁辐射，滑块始终不脱离金属板，重力加速度。则（     ） A．滑块相对金属板刚滑动时，自感线圈上的电流为 B．滑块相对金属板刚滑动时，金属板已滑动距离为 C．从发生相对滑动到金属板到达最右侧所用时间为 D．金属板到达最右端时，电感线圈中储存的磁场能为0.5 J 【答案】BC 【详解】AB．感应电动势等于自感电动势，有 两边积分可得 安培力大小为 滑块刚好发生相对滑动时，整体加速度等于滑块最大加速度，即 对整体分析可知 联立解得，，故A错误，B正确； C．发生相对滑动后，滑块做匀减速运动，加速度 金属板受向左安培力、向右滑动摩擦力，根据牛顿第二定律有 代入数据解得 表示金属板做简谐运动，其中 设，方程变为 刚相对滑动时，有 从初始到刚相对滑动时，对系统根据能量守恒定律有 解得 根据简谐运动的速度、位移公式有、 代入、解得 金属板到最右端时速度为0，对应 解得，故C正确； D．初始总动能 金属板到最右端时，滑块仍有动能，且摩擦产生内能，因此储存的磁场能小于0.5 J，故D错误。 故选BC。 17．电感为L的线圈和电阻为R的电阻并联，再通过开关S接到电动势为E，内阻为r的电池上，如图所示。开始开关S断开，电路中没有电流，求开关闭合后通过电阻的电量。（线圈电阻不计） 【答案】 【详解】开关闭合后，设某一时刻，通过电阻 R 的电流为 ，通过电感 L 的电流为 由于电阻和电感并联，它们两端的电压始终相同，设这个电压为 u 因此​ 而电感两端的电压满足 开关闭合后，通过电阻 R 的总电量为 将 代入 又因为 ，所以 开关断开时，电路中无电流，所以闭合瞬间电感电流不能突变 稳定后，电感相当于短路（线圈电阻不计），电阻 R 被短路，所以电池只通过内阻 r 供电， 因此电感电流变化量为 电量 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2.4节 互感和自感 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 互感现象 考点02 自感现象与自感系数 考点03 磁场的能量 03 避坑指南·解题通法 角度01 自感和自感电动势 角度02 线圈的自感系数 角度03 含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像 角度04 判断灯泡是否闪亮 角度05 互感 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1.认识互感现象，知道互感在变压器等器件中的应用。 2.通过通电自感、断电自感实验，理解自感现象，知道自感电动势的作用。 3.了解自感系数的影响因素，会用楞次定律判断自感电动势的方向。 4.了解自感现象带来的利弊以及对应的防护措施。 1.互感发生在两个线圈之间，一个线圈电流变化，在另一线圈产生电动势。 2.自感是阻碍自身电流变化：通电阻碍电流变大，断电阻碍电流变小。 3.断电自感灯泡是否闪亮，对比断电前两支路稳定电流大小。 4.自感系数由线圈本身结构决定，和电流大小无关。 知识导图 考点01 互感现象 1、互感和互感电动势：两个 且没有导线相连的线圈，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 ，这种现象叫作 ，这种感应电动势叫作 。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅可以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。互感现象说明能量可以由一个电路传递到另一个电路。 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．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。 【深化点拨】 1．互感现象的发生条件：互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且也可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。 2．互感现象的利用：利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛应用。 1．如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两个线圈中电流大小一定相同 B．两个线圈中电流的频率可能不同 C．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D．充电基座线圈接的电源必须是交流电且，都闭合才能充电 2．（多选）手机无线充电以其便捷性和美观性受到很多手机用户喜欢。无线充电（如图）是利用变化的电流在送电线圈中产生变化的磁场，变化的磁场通过手机中的受电线圈感应出电流为手机充电。关于无线充电，下列说法正确的是（　　） A．无线充电过程发生的是互感现象 B．无线充电底座可以给所有手机进行无线充电 C．受电线圈中交变电流的频率与送电线圈中交变电流的频率相同 D．在无线充电底座和手机之间放一块金属板，有利于提高手机充电效率 考点02 自感现象与自感系数 1、自感：当一个线圈中的 时，它所产生的变化的磁场在线圈 激发出感应电动势，这种现象称为 ，由于自感而产生的感应电动势叫作 。 2、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。 (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图。 3、自感现象的理解 （1）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。 （2）通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。 （3）电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。 （4）线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。 4、自感电动势 （1）作用：总是阻碍线圈中原电流的变化，即总是起着推迟电流变化的作用。 （2）方向：当原电流增大时，自感电动势与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势与原电流方向相同。 （3）大小：。其中，L时自感系数。 5、自感电动势的特点 （1）自感电动势阻碍自身电流的变化，但不能阻止。 （2）当原电流增大时，自感电动势对电流的增大起到“阻碍”的作用；当原电流减小时，自感电动势对电流的减小起到“阻碍”的作用。 6、自感系数 （1）定义：L是反映不同线圈产生自感电动势本领大小的物理量，叫作自感系数，简称自感或电感。 （2）影响因素：自感系数与线圈的形状、长短、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 （3）单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 （4）意义：自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 【深化点拨】 1．自感现象：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。 2．自感现象题思路点拨 (1)通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开。 (2)断开时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小．但流过灯A的电流方向与原来相反． (3)自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。 3．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。 1．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，采用双线并绕的方法，如图所示。其原理是（　　） A．当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B．当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C．当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消，没有自感电动势产生 D．以上说法都不对 2．（多选）关于自感系数，以下说法正确的是（    ） A．线圈中产生的自感电动势较大时，其自感系数一定较大 B．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 C．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数变小 D．自感系数与电路中电流变化快慢有关 【通电自感与断电自感的比较】 通电自感 断电自感 电路图 器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大 L很大(有铁芯)，RLRA 现象 在S闭合的瞬间，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，灯A突然闪亮一下后再逐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关S时，会看到灯A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，阻碍了电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢 断开开关S时，流过线圈L的电流减小，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在S断开后，通过L的电流反向通过电灯A，且由于RLRA，使得流过A灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使A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 考点03 磁场的能量 1、如图所示开关断开时观察灯泡的亮度 （1）开关断开以后，线圈中的电流并未立即消失，线圈中有电流，有电流就有磁场，能量储存在磁场中。当开关闭合时，线圈中的电流从无到有，其中的磁场也是从无到有，这可以看作电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 （2）当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当电源断开的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性。 2、磁场的能量 （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。 3、判断灯泡是否闪亮的方法 （1）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。 （2）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。自感线圈直流电阻小与直流电阻不计含义不同，稳定时，前者相当于定值电阻，后者出现短路。 【深化点拨】 线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 思路分析：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。 当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当电源断开的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性”。 1．如图所示，图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。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的电阻值相同 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，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等 D．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同 2．（多选）如图的电路中，定值电阻R的阻值大于灯泡A的阻值。自感线圈L的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．开关S由闭合到断开时，电阻R的电流方向由b流向a B．开关S闭合至电路稳定时，灯泡A两端的电压比电阻R两端的电压高 C．开关S由断开到闭合时，灯泡A将逐渐变亮 D．开关S由闭合到断开时，灯泡A先闪亮一下然后逐渐变暗 3．如图所示，A、B两灯规格相同，L是一自感系数很大的线圈，直流电阻和R相等，通电稳定后，断开开关，A灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭，B灯________（填“立即”或“逐渐”）熄灭。 互感和自感的综合应用及解题步骤 1.自感现象的“延时”与“阻碍”效应 （1）闭合开关（S→闭合）瞬间：线圈 L产生自感电动势阻碍电流增大，此时线圈等效为一个阻值逐渐减小的电阻，最终稳定后等效为一根导线。 推论：若线圈 L与灯泡 A串联， A灯将逐渐变亮（延时亮）；若 L与灯泡 B并联， B灯将瞬间最亮，然后逐渐变暗（因为并联部分的电阻由 L的电阻逐渐变为0）。 （2）断开开关（S→断开）瞬间：线圈L产生自感电动势阻碍电流减小，此时线圈等效为一个瞬间电源（维持原电流方向）。 闪亮判断（核心考点）：断开瞬间，流过线圈的电流（即原电流IL）会瞬间流入与其并联的支路（如灯泡 A）。如果 IL>IA（断开前）， A灯会先闪亮一下再熄灭；如果 IL≤IA， A灯只会逐渐变暗直至熄灭。 2.互感现象与变压器原理：互感是两个独立线圈通过磁场耦合的现象，是变压器和互感器的工作基础。 （1）核心机制：当原线圈（初级线圈）中的电流变化时，会在副线圈（次级线圈）中激发出感应电动势。 电压与匝数关系：对于理想变压器，有 。 （2）解题关键：原线圈必须是交变电流（或通断变化的电流），恒定直流电在副线圈中不会产生持续的感应电动势。 3.自感线圈中的能量储存与转化：自感现象的本质是电能与磁场能的相互转化。 （1）储能过程：当闭合开关，电流从无到有，电源必须克服自感电动势做功。这部分能量被转化为磁场能储存在线圈中（类似于电容器充电储存电场能）。 （2）释能过程：当断开开关，自感线圈充当“临时电池”，将储存的磁场能释放，转化为回路中的电能（如灯泡发光、电容充电等），最终消耗完磁场能后电流消失。 （3）解题应用：在分析断电自感回路时，初始瞬间的能量源是线圈本身。 4.日光灯镇流器的双重作用机制：日光灯镇流器是一个典型的自感现象综合应用题，解题需拆解其“点火”和“限流”两个阶段。 （1）起辉阶段（点火）：当起辉器触片弹开（断开电路）的瞬间，镇流器线圈中的电流急剧减小，产生极高的瞬时自感电动势（方向与电源电压同向），叠加在电源电压上加在灯管两端，击穿管内气体使其导通。 （2）正常发光阶段（限流）：灯管导通后电阻变小，此时交流电通过镇流器，利用其自感阻抗（感抗）限制和稳定回路中的电流，防止灯管电流过大而烧毁。 角度01 自感和自感电动势 1．如图所示，线圈L的电阻值与电阻R的阻值相等、两个灯泡和规格相同。下列说法正确的是（     ） A．在闭合开关K瞬间，比先亮 B．在断开开关K瞬间，与立即同时熄灭 C．断开开关K的瞬间，比先熄灭 D．闭合开关K，稳定后与一样亮 2．（多选）如图所示，关于电磁感应现象的一些应用，下列说法正确的是（     ）    A．真空冶炼炉是利用线圈中的高频电流产生的焦耳热使炉内金属熔化的 B．真空冶炼炉是利用高频电流产生快速变化的磁场使炉内金属块产生涡流，从而使金属熔化的 C．线圈采用双线绕法是为了消除电流变化引起的自感现象 D．线圈采用双线绕法，若电路突然断电，自感电动势会让电流缓慢变小 角度02 线圈的自感系数 3．图甲为某超声波发生器中的核心元件压电陶瓷片，为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给它通入同频率的高频电信号。图乙为高频电信号发生原理图，已知某时刻电流的方向指向上极板，且正在增大，则（　　） A．电容器带电量始终为0 B．线圈两端的电压在增大 C．线圈中的自感电动势在减小 D．增大自感系数，可以增大超声振动的频率 4．（多选）关于自感现象，下列说法中正确的是(        ) A．感应电流不一定和原电流方向相反 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．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 D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势电较大 5．如图所示的电路中，定值电阻R的阻值大于灯泡L的阻值。自感线圈的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是（     ） A．开关S闭合后，电路稳定时，灯泡L两端的电压比电阻两端的电压高 B．开关S闭合时，灯泡L将逐渐变亮 C．稳定后再断开S，电阻R的电流方向由a流向b D．稳定后再断开S，灯泡L先闪亮一下然后才变暗 角度03 含自感线圈的电路闭合及断开后电流的变化及其图像 6．关于以下四幅图说法正确的是（     ） A．图甲，将开关断开时，灯泡A逐渐熄灭 B．图乙，磁铁转动，则铝框会同向转动，且与磁铁转得一样快 C．图丙，两相同的小磁体由静止穿过等长的铝管比塑料管所用时间短 D．图丁，电子感应加速器中电磁感应线圈中的电流由小变大，可使电子顺时针加速 7．（多选）如图1所示电路，为直流电阻不计的自感线圈，灯泡的电阻与定值电阻相同且不随电流变化，电流传感器记录各时刻通过线圈的电流如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关时灯泡立即变亮，断开时灯泡缓慢熄灭 B．时，由闭合变为断开 C．时，通过灯泡的电流方向为从左向右 D．时，灯泡的功率约为时的二分之一 8．如图所示，线圈L与灯泡A并联，先闭合开关S稳定后线圈L的电阻为，小灯泡的电阻为，然后断开开关，则通过小灯泡的电流方向____（填“向左”或“向右”）若实验中发现小灯泡闪亮一下再熄灭，这说明________（填“”、“”或“”）。 9．如图1所示，某实验小组用电压传感器研究自感现象，图1中三个灯泡相同，灯泡电阻不变。t=0时，闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，与传感器相连的电脑记录电压传感器两端电压U随时间t变化的U-t图像如图2所示。不计电源内阻，电感线圈L的自感系数很大，且不计直流电阻。 (1)开关S闭合后，灯泡L3________（选填“立即很亮”或“逐渐变亮”），开关S闭合瞬间灯泡L1与灯泡L2的亮度谁更亮________（选填“L1”、“L2”、“一样亮”）。 (2)开关S断开瞬间，灯L2________（选填“会”或“不会”）闪亮。 (3)已知电源的电动势为E，则图2中U1=________。 角度04 判断灯泡是否闪亮 10．如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是（     ） A．开关S由断开变为闭合时，只有灯泡A立即变亮 B．开关S由断开变为闭合时，只有灯泡B立即变亮 C．开关S由闭合变为断开时，只有灯泡A闪亮后逐渐熄灭 D．开关S由闭合变为断开时，只有灯泡B闪亮后逐渐熄灭 11．以下四幅图片中：图甲是手机无线充电技术；图乙是真空冶炼炉；图丙是LC电磁振荡电路；图丁是研究自感现象的实验电路图，闭合开关电路稳定时灯泡发光，流过电感线圈的电流大于灯泡中的电流。下列说法正确的是（    ） A．图甲中，手机无线充电技术是利用自感现象制成的 B．图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 C．图丙中，电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，利用了电磁驱动原理 D．图丁中，开关S断开瞬间，灯泡A中的电流反向，且会逐渐熄灭 12．（多选）如图所示，A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈，断开开关，闭合开关，A、B两灯都能同样发光。若最初是闭合的，是断开的，则下列说法正确的是（    ） A．刚闭合开关，A灯就立即亮，B灯延迟一段时间才亮 B．刚闭合开关时，线圈L中的电流为0 C．闭合开关以后，A灯变亮，B灯由亮变暗 D．闭合开关，电路稳定后再断开时，A灯立即熄灭，B灯先亮一下，然后熄灭 角度05 互感 13．如图所示，两个线圈A、B之间没有导线相连，线圈A与手机的音频输出端连接，线圈B与扩音器连接。下列说法正确的是（     ） A．将线圈A、B远离，播放效果会更好 B．将线圈A插入线圈B，播放效果不变 C．在A线圈中插入铁芯，播放效果会更好 D．因A、B两线圈之间未用导线连通，所以该扩音器不可能发出声音 14．如图，无线充电板可为手机无线充电原理图。充电板上的送电线圈接电源，手机内的受电线圈产生感应电流，经信号处理后对手机充电。则无线充电过程（　　） A．充电板上的送电线圈发生电磁感应现象 B．手机内的受电线圈发生电流磁效应现象 C．送电线圈产生匀强磁场 D．通过受电线圈的磁通量一定随时间变化 15．（多选）经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A．当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B．电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 【例1】（2026·广西·高考真题）某发光装置的电路如图甲。金属棒一端固定在竖直导电转轴的点，另一端固定在水平导电圆环的点，圆环圆心为、半径为。圆环和转轴分别通过电刷、保持与外电路的连接。圆环内存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。转动转轴时，金属棒和圆环随转轴一起以角速度逆时针转动。时刻，发光二极管，和亮度相同，随的变化关系如图乙。已知电路中金属棒、电阻、电感线圈的电阻，LED1和LED2正向导通的电阻均为，其余电阻不计。则（     ） A．到的过程中，通过的电流 B．到的过程中，整个装置消耗的电能 C．时，电感线圈两端电压为 D．到的过程中，比先熄灭 【深化点拨】 （1）考查导体棒绕一端旋转切割磁感线的电磁感应模型，判断感应电动势。 （2）考查电感线圈的自感现象，理解通电、断电时自感对电流的阻碍作用。 （3）考查二极管的单向导电性，分清两条支路的导通特点。 （4）考查动态电路分析与电能的计算，结合转动快慢变化分析电路。 【变式1-1】（2025·浙江·高考真题）新能源汽车日趋普及，其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用，当制动过程中回收系统的输出电压（U）比动力电池所需充电电压（）低时，不能直接充入其中。在下列电路中，通过不断打开和闭合开关S，实现由低压向高压充电，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式1-2】（2026·江西·高考真题）（多选）某小组探究线圈的自感现象，实验电路如图所示，其中和是两个相同的灯泡，线圈的自感系数很大。下列选项正确的是（     ） A．闭合，稳定后缓慢减小的阻值，亮度不变，变亮 B．闭合，缓慢变亮 C．断开的瞬间，通过的电流方向改变 D．断开的瞬间，通过的电流方向改变 【变式1-3】（多选）如图所示电路中，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S闭合和断开瞬间，下列说法正确的是（     ） A．当S闭合时，D1、D2同时亮，稳定时D1熄灭、D2达到最亮 B．当S闭合时，D2先达到最亮，稳定后D1与D2亮度相同 C．电路稳定后断开S时，D1闪亮后与D2一起熄灭 D．电路稳定后断开S时，D2立即熄灭，D1闪亮后逐渐熄灭 ⚡基础速刷 1．线圈有一个物理量叫自感系数，自感系数L的单位是（     ） A．Wb B．H C．F D．T 2．如图所示电路中含有电源E、电容器C、电阻R、自感线圈L、单刀双掷开关S，先将开关置于位置1，待电路稳定后，将开关置于位置2并开始计时，流过电阻R的电流随时间变化图像为（　　） A． B． C． D． 3．如图甲所示的电路中，已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的i-t图像如图乙所示。电流传感器电阻不计，下列说法正确的是（   ） A．闭合开关S后，电流传感器1中的电流对应图乙中的图线b B．断开开关S瞬间，流过灯泡的电流为零 C．断开开关S瞬间，灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭 D．线圈L的直流电阻大于灯泡电阻R 4．（多选）智能手表通常采用无线充电的方式充电。如图甲为智能手表及无线充电基座，图乙为充电原理示意图，充电基座接交流电源，基座内的送电线圈产生交变磁场，从而使智能手表内的受电线圈产生电流。现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，若在到时间内，磁场向上穿过受电线圈，其磁通量由均匀增加到。下列说法正确的是（　　） A．若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为智能手表充电 B．受电线圈中感应电流方向由d到c C．无线充电的原理是利用充电基座内的线圈发射电磁波传输能量 D．c、d之间的电势差大小为 5．（多选）如图所示的电路，E为电源（内阻不计），D为小灯泡，L为自感系数很大但是阻值较小（小于灯泡电阻）的线圈。先闭合开关K，稳定一段时间后，再断开开关K。则下列说法正确的是（　　）    A．闭合开关K，灯D立即变亮，稳定后一直保持亮度不变 B．闭合开关K，灯D立即变亮，然后渐渐变暗，直至不亮 C．断开开关K，灯D立即熄灭 D．断开开关K，灯D要闪亮一下再逐渐变暗，最后熄灭 6．如图所示，LA、LB是两个电阻值都为的完全相同的小灯泡，小灯泡的电阻值大于定值电阻的电阻值。是一个自感系数很大的线圈，它的电阻值与定值电阻的电阻值相等，电路稳定后小灯泡A，B均正常发光。由于自感现象， (1)当开关S闭合的瞬间，灯___________（选填“慢慢变亮”“立即变亮”）； (2)电路稳定后小灯泡A，B均正常发光，当开关S断开的瞬间，灯___________（选填“慢慢熄灭”“立即熄灭”） 🚀能力跃升 7．如图所示的电路中，和是完全相同的灯泡，线圈的自感系数很大但电阻可以忽略。下列说法中正确的是（     ） A．合上开关接通电路时，先亮，后亮，最后比亮 B．合上开关接通电路时，和始终一样亮 C．断开开关切断电路时，和都要过一会儿才熄灭 D．断开开关切断电路时，立刻熄灭，过一会儿才熄灭 8．如图所示，电源的电动势为E，内阻r忽略不计。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。关于这个电路的以下说法正确的是（　　） A．开关闭合后，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 B．开关闭合后，B灯逐渐变亮，最后亮度稳定 C．开关断开后，A灯可以保持常亮 D．开关断开瞬间，电流自左向右通过A灯 9．如图甲所示，李辉用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，刘伟为方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量，完成读数后，李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟觉得有电击感，测线圈电阻时的电路如图乙所示。关于上面的现象，下列分析正确的是（　　） A．发生电击瞬间，变压器线圈中的电流变大 B．发生电击前后，通过刘伟的电流方向不变 C．断电瞬间线圈中产生了非常大的自感电动势，所以刘伟有电击感 D．实验过程中若李辉两手分别握住红黑表笔的金属杆，他也会受到电击 10．（多选）如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，为定值电阻，为自感线圈（直流电阻为零），C为理想电流表，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“+”接线柱流入时，指针向右偏转，当电流从“-”接线柱流入时，指针向左偏转。下列说法正确的是（     ） A．当开关从断开状态闭合时，灯泡B逐渐变亮 B．当开关从断开状态闭合时，电流表C的指针向右偏转 C．当开关从闭合状态断开时，灯泡A立刻熄灭 D．当开关从闭合状态断开时，电流表C指针向右偏转 11．（多选）如图所示电路为演示自感现象的电路图，其中R0为定值电阻，电源电动势为E、内阻为r，小灯泡的灯丝电阻为R（可视为不变），电感线圈的自感系数为L、电阻为RL。电路接通并达到稳定状态后，断开开关S，可以看到灯泡先是“闪亮”（比开关断开前更亮）一下，然后才逐渐熄灭，下列说法正确的是（     ） A．只要自感系数L减小，灯泡就一定不再“闪亮”。 B．断开开关，线圈中的电流立刻换向，小灯泡中电流方向不变。 C．更换电感线圈，保持L不变，使RL减小，小灯泡还能观察到闪亮现象。 D．更换电感线圈，保持L不变，使RL大于灯泡电阻，小灯泡不再“闪亮”，而是逐渐熄灭。 12．图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈，、和为完全相同的灯。实验时发现，断开开关瞬间，灯闪亮后熄灭；闭合开关，灯逐渐变亮，而灯立即变亮，最终与的亮度相同。由此可判断： (1)图甲中，的电阻_______的电阻； (2)图乙中，滑动变阻器R接入电路的阻值_______的电阻值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 🌟思维挑战 13．一个闭合的自感系数较大的超导线圈（电阻不计）置于匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度大小B随时间t的变化如图所示。已知时，线圈中无电流，则此后线圈中的电流i随时间t的变化图像为（     ） A． B．C． D． 14．在如图所示的电路中，是三个完全相同的灯泡，是一个定值电阻，是一个理想电感线圈。下列判断正确的是（　　） A．S闭合瞬间，灯立即同时亮，灯逐渐变亮 B．S闭合瞬间，三灯立即同时亮，然后灯逐渐变亮 C．S闭合以后，待电路稳定再断开S， 灯逐渐熄灭 D．S闭合以后，待电路稳定再断开S， 灯立即熄灭 15．（多选）实验室自制电磁缓冲实验装置如图所示：水平面内有相距为的足够长光滑金属平行导轨，垂直导轨平面施加磁感应强度为的匀强磁场；导轨右端连接无铁芯电感线圈，线圈自感系数为。质量为的导电缓冲小车以初速度从导轨左端射入磁场，小车长度略大于导轨间距，回路全部电阻、电磁辐射损耗均忽略不计。已知在无电阻的导体棒—电感电路中，动生电动势与自感电动势大小相等，方向相反，质量为的质点做简谐运动的回复力满足，振动周期。下列说法正确的是（　　） A．缓冲小车刚射入导轨时刻，回路电流最大 B．缓冲小车速度减为零时，通过电感线圈的总电荷量为 C．缓冲小车向右运动的最大距离为 D．缓冲小车从射入导轨到速度减为零的运动时间为 16．（多选）如图所示，间距的光滑金属导轨水平放置，导轨右端接有自感系数的电感线圈，导轨处于磁感应强度的匀强磁场中。质量、宽度的金属板垂直导轨放置，金属板上面放置质量的绝缘小滑块，金属板和滑块之间的动摩擦因数。开始时，金属板和滑块共同以速度向右滑入磁场。已知金属板和导轨接触良好，电感线圈、金属板及导轨电阻均不计，不考虑电磁辐射，滑块始终不脱离金属板，重力加速度。则（     ） A．滑块相对金属板刚滑动时，自感线圈上的电流为 B．滑块相对金属板刚滑动时，金属板已滑动距离为 C．从发生相对滑动到金属板到达最右侧所用时间为 D．金属板到达最右端时，电感线圈中储存的磁场能为0.5 J 17．电感为L的线圈和电阻为R的电阻并联，再通过开关S接到电动势为E，内阻为r的电池上，如图所示。开始开关S断开，电路中没有电流，求开关闭合后通过电阻的电量。（线圈电阻不计） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $