2.4 互感和自感 导学单-人教版高中物理选择性必修第二册 试卷

2.4 互感和自感

【学习目标】

1．了解互感和自感现象

2．理解自感现象产生原因，会分析自感现象中电流变化过程（灯泡亮暗变化及自感电流图像等）

3．了解自感系数的意义和它的单位及影响因素

【开启新探索】

如图所示，两个线圈A、B之间并没有导线相连，当线圈A中的电流变化时，与线圈B连接的电流表发生偏转，这是为什么？

【质疑提升1】互感现象

1．通过对B线圈中电流产生的理解，说说什么互感现象？什么是互感电动势？

在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，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                    会在另一个线圈中产生            。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。

2．通过互感现象，在线圈之间传递了什么？互感现象又有怎样的应用？

【质疑提升2】自感现象

1.  如图所示，一线圈与电源、电键构成闭合电路，当电键闭合时，线圈的电流从无到有。试分析，在线圈中会不会产生感应电动势、感应电流？为什么？如果产生，试判定线圈感应电流的方向？

2.  什么是自感现象？什么是自感电动势？

当一个线圈中的电流变化时，它所产生的        的磁场在          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         电动势。

3.  在演示实验“观察两个灯泡的发光情况”进行之前，先分析实验电路：两个灯泡 A1 和 A2 的规格相同。先闭合开关 S，调节电阻 R，再调节可调电阻 R1，要使两灯达到怎样的状态？

4.  实验猜想：闭合开关时，你对两个灯泡 A1 和 A2 的亮度变化有怎样的猜想？猜想的依据是什么？并通过观察演示实验验证你的猜想。

5.  通过实验验证猜想，说明：对于电路开关闭合的瞬时，灯泡A1逐渐亮起的原因？

6．结合上述结论，分析断开自感现象：如图所示，断开开关S，灯A会有怎样的亮度变化？先分析课本P39页的4个问题，再观察演示实验证明。

7．结合以上分析，我们可以归纳出：自感电动势总是            （填“阻碍”或“增强”）线圈中电流的变化，              （填“延缓”或“加快”）了线圈中电流的变化过程。

8. 结合课本P40，“用电流传感器显示自感对电流的影响”的实验，试通过分析画出，设在t0时刻电路通电、断电时A1、A2的电流随时间变化的图线。

【质疑提升3】自感系数与磁场的能量

1. 自感电动势大小与什么因素有关？又要如何求解自感电动势？

2. 自感系数L与哪些因素有关？单位是什么？

3.通过自感现象，说说你对磁场的能量的理解？

【学以致用】

1． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r忽略不计．R1和R2是两个阻值相等定值电阻，L是自感线圈，电阻可以忽略．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瞬间增大而后不变                

B．I1开始较小而后逐渐变大

C．I2开始较小而后逐渐变大                

D．最终I1大于I2

2． 如图所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是电阻很小（可忽略不计）的自感线圈．现将S闭合，下面说法正确的是(　  　)

A．B、C灯同时亮，A灯后亮

B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭

C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮

D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化

3． 如图所示的甲、乙两电路，电源电动势相等，内阻不计。电阻R 阻值大于自感线圈L的阻值．接通S，使电路达到稳定，两图中灯泡A均能发光。则(　   　)

A．甲电路中，闭合S，A将立即变亮

B．甲电路中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭

C．乙电路中，断开S，A立即熄灭

D．乙电路中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭

4． 如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。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．开关闭合到电路电流稳定的时间内， A灯立刻亮，再逐渐变暗，最后亮度稳定

B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯

5．如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流为2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化关系的图象是图中的（       ）

【核心素养提升】

1．关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是(　　   )

A．线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大

B．线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大

C．若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零

D．不管电流如何变化，线圈的自感系数不变

2． 如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关S的瞬间，两电流表读数I1、I2大小关系分别是(　　  )

A．接通S瞬间I1<I2，断开S瞬间I1>I2                   

B．接通S瞬间I1<I2，断开S瞬间I1＝I2

C．接通S瞬间I1<I2，断开S瞬间I1<I2                   

D．接通S瞬间I1 ＝I2，断开S瞬间I1<I2

3． 如图所示，L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为0，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，与A灯泡串接一个理想二极管D，则(　　)

A．开关S闭合瞬间，A灯泡先亮

B．开关S闭合瞬间，A、B灯泡同时亮

C．开关S断开瞬间，A灯泡逐渐熄灭，B灯泡立即熄灭

D．开关S断开瞬间，B灯泡逐渐熄灭，A灯泡立即熄灭

4． 如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来是断开的，电流I0=E/2R，今合上电键S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势（      ）

A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0

C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变

D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0 

5． 如图所示的电路中，D1和D2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．在电键S接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是(　　   )

A．接通时D1先达最亮，断开时D1后灭

B．接通时D2先达最亮，断开时D1后灭

C．接通时D1先达最亮，断开时D1先灭

D．接通时D2先达最亮，断开时D2先灭

6． 在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆，当电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆．在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是(　　)

 A．G1表指针向左摆，G2表指针向右摆

B．G1表指针向右摆，G2表指针向左摆

C．G1、G2表的指针都向左摆

D．G1、G2表的指针都向右摆

7． 如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合．现闭合S1，一段时间后电路稳定．下列说法中正确的是(　　)

A．闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小

B．闭合S1，A1亮后逐渐变暗

C．闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变

D．断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S1

8．如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计，开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有(　   　)

A．a逐渐变暗

B．b先变亮，然后逐渐变暗

C．c先变亮，然后逐渐变暗

D．b、c都逐渐变暗

9．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S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是(　   　)

10. 如图是一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，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。延时继电器就是因此而得名的。

（1）请解释：当开关S断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？

（2）如果线圈B不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？

11.  李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，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。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？

12.  如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。

（1）当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。

（2）当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。