第04講 互感和自感（預(yù)習(xí)）（解析版）-2025版高二物理寒假精-品講義

第04講互感和自感（預(yù)習(xí)）模塊一思維導(dǎo)圖串知識模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點精準(zhǔn)練（5大考點）模塊五小試牛刀過關(guān)測1.知道互感和自感現(xiàn)象,理解互感和自感是電磁感應(yīng)的特例。2探究通電自感、斷電自感的特點,能理解通電、斷電時自感現(xiàn)象的成因。3.知道互感和自感現(xiàn)象的防止與應(yīng)用。知識點1：互感現(xiàn)象及其應(yīng)用【情境導(dǎo)入】如圖所示，當(dāng)線圈A的開關(guān)S接通或斷開時，在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線圈B中感應(yīng)電流的變化，同時也會在線圈A中產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。1.互感現(xiàn)象的概念兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象叫作互感，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作互感電動勢。2.互感示例3.互感現(xiàn)象的應(yīng)用與危害(1)應(yīng)用：收音機的磁性天線、變壓器都是利用互感現(xiàn)象制成的。(2)危害；在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要設(shè)法減小電路間的互感現(xiàn)象。知識點2：自感現(xiàn)象【情境導(dǎo)入】如圖所示，A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S。重新閉合S，發(fā)現(xiàn)燈泡A?立刻發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A?逐漸亮起來，這是為什么呢?1.自感現(xiàn)象與自感電動勢當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感。由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢。2.自感現(xiàn)象與楞次定律如圖所示，通過線圈的電流i增加時，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量向上增大，因電磁感應(yīng)，線圈要阻礙磁通量增加，故“想”產(chǎn)生向下的磁場Bi，Bi對應(yīng)的電流方向與原電流方向相反，而同一導(dǎo)線中不可能有兩個不同方向的電流，線圈產(chǎn)生的自感電動勢的作用是阻礙原電流增加。自感現(xiàn)象遵守法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。自感電動勢不能阻止原電流的增加。假若原電流不再增加，則電磁感應(yīng)現(xiàn)象消失，自感電動勢也就不存在了。3自感電動勢的方向當(dāng)原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時，自感電動勢方向與原電流方向相同(即：增反減同)。(1)通電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加。(2)斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢方向與原來線圈中的電流方向相同，且在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源。(3)自感電動勢只是延緩了電流的變化，但不能阻止原電流的變化，更不能使原電流反向。4.自感現(xiàn)象中燈泡亮度的變化項目與線圈串裂的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流I1突然變大，然后逐漸減小達到穩(wěn)定，燈泡突然變亮然后逐漸變暗，最后亮度不變斷電時電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變①若I?≤I?，燈泡逐漸變暗；②若I?>I?，燈泡閃亮一下后逐漸變暗；兩種情況燈泡電流方向均改變(I?、I?為電路穩(wěn)態(tài)電流)原因分析電路通.斷時，流過線圈的電流迅速變化，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增加或減少，使流過燈泡的電流不能突變，但不能阻止電流變化電路接通時，因線圈產(chǎn)生自感電動勢，可認為接通瞬間，線圈L處于斷路狀態(tài)，此時燈泡比穩(wěn)定狀態(tài)時亮。電路斷開時，線圈與燈泡在同一回路中，線圈相當(dāng)于電源、回路電流只能在I?的基礎(chǔ)上減小，故燈泡可能逐漸變暗，也可能閃亮一下后逐漸變暗1.當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定時，線圈相當(dāng)于一段導(dǎo)線，其阻礙作用是由繞制線圈的導(dǎo)線的電阻引起的，有時不計線圈電阻，相當(dāng)于短路。2.線圈斷開時，可能產(chǎn)生很大的自感電動勢:知識點3：自感系數(shù)1.自感電動勢的大小自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為：2.自感系數(shù)（1）中，L是比例系數(shù)，又叫自感系數(shù)，簡稱自感或電感。（2）L的決定因素：自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、匝數(shù)，以及有無鐵芯等因素有關(guān)。線圈越粗、越長、匝數(shù)越多，其自感系數(shù)L就越大。如果線圈內(nèi)有鐵芯，則自感系數(shù)L會比沒有鐵芯時大得多。（3）單位：亨利，簡稱亨(符號是H)，1H=103mH=10?μH。（4）物理意義：自感系數(shù)是表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量。數(shù)值上等于通過線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時產(chǎn)生的自感電動勢的大小。3.生產(chǎn)生活中的自感現(xiàn)象(1)自感現(xiàn)象的應(yīng)用：斷電自感產(chǎn)生高壓，如日光燈、汽車發(fā)動機點火器、煤氣灶電子點火器等。(2)自感現(xiàn)象的危害與防止：開關(guān)斷電時形成電弧、無軌電車電弓與電網(wǎng)線之間形成電火花等，要盡量防止或減小其影響。如下圖所示，線圈采用了雙線繞法，兩根平行導(dǎo)線中的電流反向，它們的磁場相互抵消。不論導(dǎo)線中的電流如何變化，線圈中的磁通量始終為零，所以，消除了自感現(xiàn)象的影響。知識點四磁場的能量1.自感現(xiàn)象中的磁場能量(1)線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源的能量輸送給磁場，儲存在磁場中，電流越大，磁場能越大。(2)線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能，進而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。①線圈能儲存一定的磁場能，該能量又會通過電路轉(zhuǎn)化成其他形式的能；②線圈的磁場能與通過線圈的電流I和線圈的自感系數(shù)L有關(guān)，數(shù)值越大，磁場能越大。2.電的“慣性”自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的“慣性”。當(dāng)線圈瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化、使圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，即或用中的電流不能“突變”。電的“慢性”太小決定于線通的自感系數(shù)。教材習(xí)題01如圖所示電路中，線圈L的電阻與另一支路中電阻器R的阻值相同。當(dāng)開關(guān)S接通瞬間和斷開瞬間，兩個電流表的示數(shù)是否相同？解題方法閉合S瞬間，由于線圈的電流變大，導(dǎo)致其產(chǎn)生電動勢，從而阻礙電流的變大，所以電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù)。斷開S瞬間，線圈電流變小，從而產(chǎn)生電動勢，線圈相當(dāng)于電源與電阻串聯(lián)，由于兩電流表串聯(lián)，所以電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù)【答案】接通瞬間，A2表大于A1表，斷開瞬間，兩表示數(shù)相同。教材習(xí)題02如圖所示，A、B是兩盞完全相同的白熾燈，L是電阻不計的電感線圈。如果斷開開關(guān)，閉合，A、B兩燈都能同樣發(fā)光。如果最初是閉合的，是斷開的，那么，閉合以后，A燈和B燈亮度如何變化？此時如果斷開，A燈和B燈亮度又將如何變化？解題方法閉合以后的瞬時，A、B兩燈同時亮起來，由于自感線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增加，則線圈L可看做是斷路，即開始時兩燈亮度相同，隨自感線圈中電流增加，則B燈逐漸變暗，最后線圈將B短路，使得B最終熄滅，此時A變得更亮；此時如果斷開，則A燈立刻熄滅，因L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流減小，則該電流會在L和燈泡B中重新形成回路，使得燈泡B閃亮一下后慢慢熄滅?！敬鸢浮块]合S2，AB一樣亮；斷開S2，A熄滅，B閃亮。教材習(xí)題03如圖所示的電路中，開關(guān)S斷開之前通過燈L的電流方向如何？斷開之后的瞬間通過燈L的電流方向如何？解題方法開關(guān)S斷開之前通過燈L的電流方向由a到b；斷開之后的瞬間原來通過燈L的電流立即消失，而通過線圈的電流由于自感電動勢阻礙電流減小，則該電流會在線圈和燈L中重新形成回路，則此時通過燈L的電流方向從b到a?！敬鸢浮块_關(guān)S斷開之前通過燈L的電流方向由a到b；斷開之后的瞬間通過燈L的電流方向由b到a；考點1：互感現(xiàn)象及其應(yīng)用【典例1】（23-24高二下·浙江舟山·期末）智能手表通常采用無線充電方式。如圖所示，充電基座與電源相連，將智能手表壓在基座上，無需導(dǎo)線連接，手表便可以充電。已知充電基座與手表都內(nèi)置了線圈，則（

）A．無線充電的原理是互感B．充電時因無導(dǎo)線連接，所以傳輸能量沒有損失C．若用塑料薄膜將充電基座包裹起來，則不能給手表充電D．充電時，基座線圈的磁場對手表線圈中的電子施加力的作用，驅(qū)使電子運動【答案】A【詳解】A．無線充電的原理是基座內(nèi)的線圈電流變化，產(chǎn)生變化的磁場，導(dǎo)致手表內(nèi)部線圈中的磁通量發(fā)生改變，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，原理是互感，故A正確；B．充電時存在漏磁效應(yīng)，所以傳輸能量時有損失，故B錯誤；C．手機充電利用的是互感原理，因此用塑料薄膜將充電基座包裹起來，仍能為手表充電，故C錯誤；D．根據(jù)上述解釋，基座線圈的磁場變化產(chǎn)生感應(yīng)電場，驅(qū)動放置在感應(yīng)電場中的手表中的線圈內(nèi)部的電子做定向運動，形成電流，故D錯誤。故選A?！咀兪?-1】（23-24高二下·四川涼山·期中）無線充電是近年發(fā)展起來的新技術(shù)。如圖所示，該技術(shù)通過發(fā)射線圈和接收線圈傳輸能量。手機的內(nèi)置接收線圈可以直接放在無線充電基座上進行充電，下列關(guān)于無線充電的說法正確的是（）A．無線充電過程主要利用了電磁感應(yīng)原理 B．在充電過程中只有電能間的相互轉(zhuǎn)化C．無線充電基座可以對所有手機進行充電 D．無線充電基座可以用穩(wěn)恒直流電源充電【答案】A【詳解】A．無線充電過程主要利用互感現(xiàn)象來實現(xiàn)能量傳遞的，故A正確；B．充電時線圈中有電流，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，可知線圈會發(fā)熱，有電能損失，故B錯誤；C．如果手機內(nèi)沒有接收線圈，則無線充電基座不可以對手機進行充電，故C錯誤；D．如果無線充電基座用穩(wěn)恒直流電源供電，則接收線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，無法對手機充電，故D錯誤。故選A?！咀兪?-2】（23-24高二下·北京豐臺·期中）無線充電技術(shù)的發(fā)展使人們可以利用無線充電板為手機充電，如圖所示為充電原理圖。充電板的送電線圈接電源，對充電板供電，通過線圈的互感使手機內(nèi)的受電線圈產(chǎn)生電流對手機電池充電。若時間0~t0內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場垂直于受電線圈平面向上，其磁感應(yīng)強度均勻增加。下列說法正確的是（）A．送電線圈可以接穩(wěn)恒電源給手機充電B．時間0~t0內(nèi)，送電線圈中的電流為順時針方向（俯視）C．時間0~t0內(nèi)，c點電勢低于d點電勢D．時間0~t0內(nèi)，受電線圈內(nèi)的感應(yīng)電流均勻增加【答案】C【詳解】A．恒定電源無法產(chǎn)生變化的磁場，在受電線圈中就無法產(chǎn)生感應(yīng)電流，沒法給手機充電，故A錯誤；B．由題意可知0~t0內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場垂直于受電線圈平面向上，根據(jù)安培定則可知，送電線圈中的電流為逆時針方向（俯視），故B錯誤；C．由題意可知0~t0內(nèi)送電線圈產(chǎn)生的磁場垂直于受電線圈平面向上，其磁感應(yīng)強度均勻增加；根據(jù)楞次定律，受電線圈感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向應(yīng)垂直線圈平面向下，再結(jié)合安培定則可知，感應(yīng)電流的方向應(yīng)從c到d，受電線圈相當(dāng)于電源，電流從負極流向正極，故c點電勢低于d點，故C正確；D．當(dāng)送電線圈中的磁場均勻增加時，受電線圈中的磁場也是均勻變化的，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，此時感應(yīng)電動勢是不變的，故受電線圈中的感應(yīng)電流不變，故D錯誤。故選C。考點2：自感現(xiàn)象的理解與應(yīng)用【典例2】如圖所示，將兩端刮掉絕緣漆的導(dǎo)線繞在一把銼刀上，一端接上電池（電池另一極與銼刀接觸），手執(zhí)導(dǎo)線的另一端，在銼刀上來回劃動，由于銼刀表面凹凸不平，回路不停通、斷電產(chǎn)生電火花。則（）A．產(chǎn)生電火花的主要原因是電池放電B．導(dǎo)線端劃動的方向決定了自感電動勢的方向C．銼刀采用什么材料制成對實驗沒有影響D．如導(dǎo)線端只向一個方向劃動，也能產(chǎn)生電火花【答案】D【詳解】AD．手持導(dǎo)線的另一端，在銼刀上來回劃動時產(chǎn)生電火花，是由于電路時通時斷，在回路中產(chǎn)生自感電動勢，與導(dǎo)線運動的方向無關(guān)，所以導(dǎo)線端只向一個方向劃動，也能產(chǎn)生電火花，故A錯誤，D正確；B．自感電動勢的方向與通斷電時磁通量變化有關(guān)，與導(dǎo)線端劃動的方向無關(guān)，故B錯誤；C．產(chǎn)生電火花的回路由導(dǎo)線、銼刀與電池組成，如果銼刀是絕緣體，則實驗不能完成，故C錯誤。故選D?！咀兪?-1】（23-24高二下·江蘇蘇州·期中）如圖所示，電鍵S原來斷開，電源及線圈、導(dǎo)線電阻均不計，電路中電流大小為I，現(xiàn)在閉合電鍵S將一個電阻短路，于是線圈中有自感電動勢產(chǎn)生，該自感電動勢（）A．有阻礙電流增大的作用，最后電流小于IB．有阻礙電流增大的作用，最后電流增大到2IC．有阻礙電流減小的作用，最后電流由I減小為零D．有阻礙電流變化的作用，因而電流保持為I不變【答案】B【詳解】由于開關(guān)的閉合，使得電流增加，則線圈產(chǎn)生反感電動勢，有阻礙電流的作用，但只是減緩電流的增大，由于電阻減半，所以最后電流慢慢增加到2倍。故選B。【變式2-2】（23-24高二下·四川·開學(xué)考試）電磁彈射裝置的原理圖如圖甲所示，驅(qū)動線圈通過開關(guān)S與電源連接，發(fā)射線圈放在絕緣且內(nèi)壁光滑的發(fā)射導(dǎo)管內(nèi)。閉合開關(guān)S后，在0～t0時間內(nèi)驅(qū)動線圈中的電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在這段時間內(nèi)，下列說法正確的是（

）A．發(fā)射線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場水平向右 B．t=t0時驅(qū)動線圈產(chǎn)生的自感電動勢最大C．t=0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電動勢最大 D．t=t0時發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最大【答案】C【詳解】A．根據(jù)安培定則可知，驅(qū)動線圈內(nèi)的磁場方向水平向右，結(jié)合題圖乙可知，驅(qū)動線圈的電流增大，通過發(fā)射線圈的磁通量增大，根據(jù)?次定律可知，發(fā)射線圈內(nèi)部的感應(yīng)磁場方向水平向左，A錯誤；BD．由題圖乙可知，時驅(qū)動線圈的電流變化率最小，此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化率最小，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的自感電動勢最小，發(fā)射線圈中的感應(yīng)電流最小，BD錯誤；C．時驅(qū)動線圈的電流變化率最大，則此時通過發(fā)射線圈的磁通量變化得最快，發(fā)射線圈中的感應(yīng)電動勢最大，C正確。故選C?？键c3：含自感線圈的電路閉合及斷開后電流的變化(1)通電瞬間可把線圈看成斷路。(2)斷電時自感線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流大小從原來的值逐漸變小。(3)電流穩(wěn)定時，自感線圈相當(dāng)于定值電阻，理想線圈電阻為零，相當(dāng)于導(dǎo)線?！镜淅?】實驗小組同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路來探究電感的作用效果。電路中的三個燈泡L1、L2、L3完全相同，線圈的直流電阻忽略不計。調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使其位于合適位置，然后閉合開關(guān)S。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S的瞬間，L1不亮 B．閉合開關(guān)S后，L2立即亮起來，然后緩慢熄滅C．電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，L3立即熄滅 D．電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，L3閃一下然后緩慢熄滅【答案】B【詳解】AB．閉合S瞬間，L1、L2、L3燈泡立即發(fā)光，隨著時間推移，電感對電流的阻礙作用逐漸減弱，L2逐漸變暗，最終被電感短路后熄滅，故A錯誤，B正確；CD．?dāng)嚅_S后，電感中的電流有一部分流經(jīng)L3，可知L3不會立即熄滅，同時S斷開瞬間，流經(jīng)L3的電流小于斷開S前L3上的電流，L3不會閃一下，L3會緩慢熄滅，故CD錯誤。故選B。【變式3-1】在如圖所示的電路中，L是一帶鐵芯的線圈，R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開開關(guān)的瞬間，兩電流表的讀數(shù)I1、I2的大小關(guān)系正確的是（）A．接通瞬間，斷開瞬間 B．接通瞬間，斷開瞬間C．接通瞬間，斷開瞬間 D．接通瞬間，斷開瞬間【答案】D【詳解】當(dāng)開關(guān)接通瞬間，R中電流立即增大到正常值，而線圈中的電流從零開始增大，產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增大，則電流只能逐漸增大，則斷開開關(guān)瞬間，線圈產(chǎn)生的自感電流流過線圈和電阻R，兩者串聯(lián)，電流相同，則故選D?！咀兪?-2】（多選）（24-25高二上·新疆烏魯木齊·期中）演示自感現(xiàn)象的實驗電路圖如圖所示，線圈的自感系數(shù)較大，且使滑動變阻器接入電路中的阻值大于線圈直流電阻，A1、A2為兩個完全相同的燈泡，下列判斷正確的是（）A．接通開關(guān)S，燈A1、A2立即變亮B．接通開關(guān)S，燈A1逐漸變亮，燈A2立即變亮C．接通開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S，燈A1、A2逐漸熄滅D．接通開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S，燈A1逐漸熄滅，燈A2閃一下后逐漸熄滅【答案】BD【詳解】AB．接通開關(guān)S瞬間，燈A2立即變亮，而線圈L產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律可知，自感電動勢阻礙電流的增大，使得該支路中電流逐漸增大，所以閉合開關(guān)的瞬間，燈A1逐漸變亮，故A錯誤，B正確；CD．接通開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后斷開開關(guān)S，原來通過燈A2的電流立即消失，線圈L產(chǎn)生自感電動勢，相當(dāng)于電源，兩燈串聯(lián)，由于滑動變阻器接入電路中的阻值大于線圈直流電阻，原來電路穩(wěn)定后通過燈A1的電流大于通過燈A2的電流，故燈A1逐漸熄滅，燈A2閃一下后逐漸熄滅，故C錯誤，D正確。故選BD?？键c4：自感現(xiàn)象中的圖像問題(1)當(dāng)電流增大時(如通電)，自感電動勢方向與原電流方向相反;當(dāng)電流減小時(如斷電)，自感電動勢方向與原電流方向相同。(2)注意斷電時流過自感線圈的電流瞬時值不變，即通過自感線圈的電流大小不能突變?！镜淅?】（23-24高二下·山東濟寧·期末）如圖甲所示的電路中，已知燈泡電阻不變且阻值為R。閉合開關(guān)S后，流過兩個電流傳感器的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（

）

A．線圈的直流電阻小于燈泡電阻RB．?dāng)嚅_開關(guān)S瞬間，燈泡先閃亮再熄滅C．閉合開關(guān)S瞬間，線圈中的自感電動勢和電流均為零D．由圖像中的數(shù)據(jù)和題干條件可以計算出電源電動勢和內(nèi)阻【答案】D【詳解】A．閉合開關(guān)S后，電路穩(wěn)定時，通過燈泡的電流是，通過線圈的電流是，可知所以線圈的直流電阻大于燈泡電阻R，故A錯誤；B．電路穩(wěn)定時，通過燈泡的電流大于通過線圈的電流，斷開開關(guān)S瞬間，燈泡由線圈供電，通過燈泡的電流從減小，燈泡逐漸熄滅，故B錯誤；C．開關(guān)S閉合的瞬間，自感線圈中的電流為零，但由于線圈的自感現(xiàn)象，其自感電動勢不為零，故C錯誤；D．根據(jù)閉合電路的歐姆定律，開關(guān)剛閉合瞬間，有達到穩(wěn)定狀態(tài)后有解得，故D正確。故選D?！咀兪?-1】（23-24高二下·四川南充·期末）如圖所示的電路中，是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈，D2燈泡的電阻是D1燈泡電阻的2倍且阻值均不變，是內(nèi)阻不計的電源，在時刻，閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后在時刻斷開開關(guān)，規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正，分別用、表示流過D1和D2的電流，則下圖中能定性描述電流隨時間變化關(guān)系的是（）A．B．C．D．【答案】C【詳解】L的直流電阻不計，電路穩(wěn)定后通過D1的電流是通過D2電流的2倍；閉合開關(guān)瞬間，由于L的阻礙作用，D1逐漸變亮，即I1逐漸變大，而D2所在支路立即就有電流，在t1時刻斷開開關(guān)S，D2這一支路電流立即消失，因為線圈阻礙電流的減小，所以通過D1的電流不會立即消失，會從原來的大小慢慢減小，且方向不變，同時由于D1和D2構(gòu)成回路，通過D1的電流也流過D2，所以I2變成反向，且逐漸減小。故選C?！咀兪?-2】（23-24高二下·上海嘉定·期末）如圖所示的實驗電路中，L是自感線圈，R為定值電阻，電源內(nèi)阻不可忽略。t=0時閉合開關(guān)S，一段時間后斷開開關(guān)，則電流傳感器所記錄的電流i隨時間t變化的圖像可能為（）

A．

B．

C．

D．

【答案】D【詳解】閉合S瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增加，則線圈相當(dāng)于斷路，此時通過電流傳感器的電流最大；隨線圈阻礙作用的減小，通過線圈的電流逐漸變大，通過電流傳感器的電流逐漸減小，電路穩(wěn)定后，外電路電阻不變，外電壓不變，通過電流傳感器的電流不變；斷開開關(guān)S瞬間，由于自感現(xiàn)象，電感線圈阻礙電流減小，通過線圈L的電流此時從左向右流過電流傳感器，與原來方向相反，且逐漸減小。故選D。考點5：分析含自感線圈的電路小燈泡閃亮問題【典例5】（多選）如圖所示，A、B是兩個完全相同的白熾燈，L是自感系數(shù)很大、電阻可忽略不計的自感線圈。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S瞬間，A、B燈同時亮B．閉合開關(guān)S瞬間，B燈比A燈先亮，最后一樣亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S瞬間，B燈閃亮一下再熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S瞬間，流過B燈的電流方向向左【答案】BD【詳解】AB．閉合開關(guān)S瞬間，B燈瞬間變亮，而A燈由于與線圈串聯(lián)，逐漸變亮，達到穩(wěn)定后，兩燈一樣亮，故A錯誤，B正確；CD．?dāng)嚅_開關(guān)瞬間，A、B燈逐漸熄滅，流過B燈的電流方向與原來電流方向相反，即流過B燈的電流方向向左，故C錯誤，D正確。故選BD。【變式5-1】（多選）（23-24高二下·山東威?！て谀┤鐖D所示的電路中，L為自感系數(shù)很大的線圈，其自身的電阻幾乎為0，A、B和C是三只相同的小燈泡，S為開關(guān)。下列說法正確的是（）A．S閉合瞬間，A立即發(fā)光，B和C逐漸變亮B．S斷開后，A閃亮后熄滅，B逐漸熄滅，C立即熄滅C．S斷開后，L中的磁場能轉(zhuǎn)化為電能D．S斷開瞬間，A右端電勢高于左端【答案】CD【詳解】A．S閉合瞬間，小燈泡A與小燈泡C串聯(lián)后直接與電源相連，因此A和C立即發(fā)光，而小燈泡B因為線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流增大，因此逐漸變亮，A錯誤；B．電路穩(wěn)定后，A、B中的電流相等，S斷開時，小燈泡A、B和線圈L構(gòu)成閉合回路，線圈的自感電動勢產(chǎn)生閉合回路中的電流，此時的電流不大于原來的電流，因此A不會閃亮，則A、B會逐漸熄滅，C立即熄滅，B錯誤；C．電路穩(wěn)定后，線圈中儲存有磁場能，S斷開瞬間，線圈中產(chǎn)生自感電動勢繼續(xù)點亮小燈泡A、B，因此S斷開后，L中的磁場能轉(zhuǎn)化為電能，C正確；D．S斷開瞬間，通過線圈Ｌ的電流減小，則線圈Ｌ產(chǎn)生的自感電動勢右端電勢高，因此流過A的電流方向從右向左，則A右端電勢高于左端，D正確。故選CD?！咀兪?-2】（23-24高二下·重慶·期中）如圖所示，A、B是兩盞完全相同的白熾燈，L是電阻不計的電感線圈。若最初是接通的，是斷開的，那么下列描述中正確的是（

）A．剛接通，A燈就立即亮，B燈延遲一段時間才亮B．剛接通時，A燈延遲一段時間才亮，B燈就立即亮C．接通到電路穩(wěn)定，B燈由亮變暗最后熄滅D．接通，電路穩(wěn)定后再斷開時，A、B燈均立即熄滅【答案】C【詳解】ABC．剛接通時，由于電感線圈L會發(fā)生通電自感現(xiàn)象，使通過線圈的電流由零逐漸增大，所以燈泡A、B會同時變亮；從接通到電路穩(wěn)定，由于線圈的電阻不計，B燈相當(dāng)于與一段導(dǎo)線并聯(lián)，則B燈被短路，B燈由亮變暗最后熄滅，電源只給A燈供電，A燈將變得更亮，故AB錯誤，C正確；D．接通，電路穩(wěn)定后再斷開時，A燈與電路斷開將立即熄滅，而B燈與電感線圈構(gòu)成閉合電路，由于線圈的自感現(xiàn)象，B燈會先亮一下，然后熄滅，故D錯誤。故選C?？键c6：日光燈鎮(zhèn)流器的原理及其應(yīng)用【典例6】如圖所示是日光燈的電路圖，日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成。關(guān)于日光燈的原理，下列說法不正確的是（）A．日光燈啟動利用了鎮(zhèn)流器中線圈的自感B．日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器起降壓限流的作用C．日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，仍能正常工作D．日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，不能正常工作【答案】D【詳解】鎮(zhèn)流器在啟動時，利用線圈的自感產(chǎn)生瞬時高壓，在正常工作時起降壓限流作用，使電流穩(wěn)定在燈管的額定電流范圍內(nèi)，燈管兩端的電壓也穩(wěn)定在額定電壓范圍內(nèi)；燈管正常發(fā)光后，電流不再流過啟動器，所以并聯(lián)在燈管兩端的啟動器也就不再起作用了，故日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，日光燈仍能正常工作。本題選擇不正確的，故選D?！咀兪?-1】A和L是日光燈的燈管和鎮(zhèn)流器，如果按圖所示的電路連接，下列關(guān)于日光燈發(fā)光情況的敘述中，正確的是(

)A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光燈就能正常發(fā)光B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光燈就能正常發(fā)光C．S3不接通，接通S1和S2后再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D．當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光【答案】C【詳解】A．只接通S1，燈管兩端不能產(chǎn)生瞬時高壓，日光燈不能點燃，A錯誤；BC．S3不接通，把S1和S2接通后，日光燈被短路，有電流流過線圈；再斷開S2，由于電磁感應(yīng)，線圈中產(chǎn)生瞬時高壓，日光燈被點燃，線圈起到降壓限流的作用，故日光燈就能正常發(fā)光；故B錯誤，C正確；D．日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，鎮(zhèn)流器被短接，不再起限流和降壓作用，加在燈管兩端的電壓將達到220V，燈管將會燒壞，D錯誤。故選C?！咀兪?-2】（多選）如圖為日光燈電路，關(guān)于該電路，以下說法中正確的是（）

A．啟動過程中，起輝器斷開瞬間鎮(zhèn)流器L產(chǎn)生瞬時高壓B．日光燈正常發(fā)光后，鎮(zhèn)流器L使燈管兩端電壓低于電源電壓C．日光燈正常發(fā)光后起輝器是導(dǎo)通的D．圖中的電源可以是交流電源，也可以是直流電源【答案】AB【詳解】A．起輝器內(nèi)部有雙金屬片溫控開關(guān)，啟動過程中，起輝器斷開瞬間，由于自感，日光燈中的鎮(zhèn)流器L在啟動時產(chǎn)生瞬時高壓，A正確；B．在正常工作時鎮(zhèn)流器L又起降壓限流作用，鎮(zhèn)流器L由于自感使燈管兩端電壓低于電源電壓，B正確；C．啟動前卸掉啟動器，不再采取其他措施，日光燈失去鎮(zhèn)流器L自感產(chǎn)生的瞬時高壓，日光燈不能正常啟動，當(dāng)電路接通后，由于啟輝器分壓少、輝光放電無法進行，起輝器中的氖氣停止放電，起輝器內(nèi)部有雙金屬片溫控開關(guān)，冷卻收縮，兩個觸片分離，電路斷開，C錯誤；D．根據(jù)上述，日光燈要正常工作，需要鎮(zhèn)流器L自感作用，即只適用于交流電源，不適用于直流電源，D錯誤。故選AB。一、單選題1．（2024高二上·甘肅天水·）手機的無線充電是根據(jù)下列哪種原理實現(xiàn)的（）A．電流的熱效應(yīng) B．電磁感應(yīng)C．接觸起電 D．電流的磁效應(yīng)【答案】B【詳解】手機的無線充電利用了電磁感應(yīng)原理。故選B。2．（24-25高二上·河北邢臺·階段練習(xí)）如圖所示，A、B為兩個完全相同的燈泡，當(dāng)S閉合時，下列說法正確的是（）A．A比B先亮 B．B比A先亮C．A、B一起亮 D．無法判斷哪個燈泡先亮【答案】B【詳解】S閉合時，由于線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增大，因此B比A先亮，故選B。3．（23-24高二下·全國·單元測試）在制作精密電阻時，為了消除使用過程中由于電流變化而引起的自感現(xiàn)象，會采用如圖所示的雙線繞法，其原理是（）A．電路中電流變化時，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的自感電動勢互相抵消B．電路中電流變化時，兩股導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電流互相抵消C．電路中電流變化時，兩股導(dǎo)線中的電流產(chǎn)生的磁場互相抵消D．電路中電流變化時，電流的改變量互相抵消【答案】C【詳解】采用雙線繞法繞制時，兩股導(dǎo)線繞向相同，通過的電流方向相反，不管電流怎樣變化，任何時刻兩股導(dǎo)線中的電流總是等大反向的，所產(chǎn)生的磁場互相抵消，在線圈中不會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而消除了自感。故選C。4．如圖所示，是日光燈的電路圖，主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成。關(guān)于日光燈的原理，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S點燃日光燈管過程中，啟動器的雙金屬片始終是閉合的B．閉合開關(guān)S點燃日光燈管過程中，鎮(zhèn)流器相當(dāng)于電阻C．將鎮(zhèn)流器換為定值電阻，閉合開關(guān)S仍能正常點燃日光燈管D．將啟動器更換為開關(guān)S1，先閉合開關(guān)S和S1，再斷開S1，仍有可能點燃日光燈管【答案】D【詳解】A．當(dāng)開關(guān)接通220伏的電壓立即使啟動器的惰性氣體電離，產(chǎn)生輝光放電,輝光放電的熱量使雙金屬片受熱膨脹，兩極接觸；電流通過鎮(zhèn)流器、啟動器觸極和兩端燈絲構(gòu)成通路。燈絲很快被電流加熱，發(fā)射出大量電子，雙金屬片自動復(fù)位，兩極斷開；故A錯誤；B．在兩極斷開的瞬間，電路電流突然切斷，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的自感電動勢，與電源電壓疊加后作用于管兩端。燈絲受熱時發(fā)射出來的大量電子，在燈管兩端高電壓作用下，以極大的速度由低電勢端向高電勢端運動，在加速運動的過程中，碰撞管內(nèi)氬氣分子，使之迅速電離。在紫外線的激發(fā)下，管壁內(nèi)的熒光粉發(fā)出近乎白色的可見光；則鎮(zhèn)流器相當(dāng)于自感電源，提供高壓，故B錯誤；C．將鎮(zhèn)流器換為定值電阻，閉合開關(guān)S不能提供高壓讓氬氣分子電離，則不能正常點燃日光燈管，故C錯誤；D．將啟動器更換為開關(guān)S1，先閉合開關(guān)S和S1，再斷開S1，相當(dāng)于啟動器的作用，也能提供斷電時的自感電動勢獲得高壓，則仍有可能點燃日光燈管，故D正確；故選D。5．（23-24高二下·北京懷柔·期末）在如圖所示的電路中，和是兩個相同的燈泡。線圈L的自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計，下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S時，和同時亮B．閉合開關(guān)S時，先亮，逐漸變亮，穩(wěn)定時亮度相同C．?dāng)嚅_開關(guān)S時，閃亮一下再熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S時，流過的電流方向向左【答案】B【詳解】AB.閉合開關(guān)S時，立刻亮；由于A1支路的線圈阻礙電流的增加，則逐漸亮起來，由于和是兩個相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略不計，則穩(wěn)定時亮度相同，選項A錯誤，B正確；CD.斷開開關(guān)S時，通過原來的電流立刻消失，而在A1支路由于線圈L阻礙電流的減小，產(chǎn)生自感電動勢相當(dāng)于電源，在A1和A2中重新形成回路，可知兩燈都會慢慢熄滅，流過的電流方向向右，由于穩(wěn)定時通過兩燈的電流相同，則不會閃亮一下再熄滅，選項CD錯誤。故選B。6．（23-24高二下·江蘇·期末）如圖1所示，大功率家用電器的插頭常配備漏電保護裝置，工作原理如圖2所示，其中“零序電流互感器”可視為閉合鐵芯。正常用電時，火線和零線的電流等大反向；出現(xiàn)漏電時，快速響應(yīng)電路能夠在毫秒級的時間內(nèi)檢測到漏電并觸發(fā)斷路器，使觸頭彈起從而自動切斷電源。下列說法中正確的是（）A．漏電保護裝置利用的原理是互感現(xiàn)象B．圖2中零線應(yīng)該置于互感器的外面，否則無法正常使用C．正常用電時，M和N兩點之間沒有電壓D．出現(xiàn)漏電時，M和N兩點之間沒有電壓【答案】C【詳解】ACD．若火線和零線電流始終等大反向，則穿過零序電流互感器的磁通量不發(fā)生變化，零序電流互感器無感應(yīng)電動勢，則與之構(gòu)成閉合回路的斷路器兩端MN間無電壓，但若發(fā)生漏電，則由火線、用電器、零線構(gòu)成的閉合回路中，流經(jīng)火線與零線的電流大小將不再相等，從而使穿過零序電流互感器的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，觸發(fā)斷路器，使觸頭彈起從而自動切斷電源，保護電路，即此時斷路器兩端MN間有電壓，由此可知漏電保護裝置應(yīng)用了電磁感應(yīng)的原理而不是利用互感，故C正確，AD錯誤；B．圖2中若零線置于互感器的外面，則發(fā)生漏電時，零序電流互感器不能感應(yīng)到通過火線的電流變化，因此互感器不能正常使用，只有零線與火線同在互感器里面，互感器通過感應(yīng)相反電流產(chǎn)生的磁場是否變化從而做出反饋，因此圖2中零線應(yīng)該置于互感器的里面，故B錯誤。故選C。二、多選題7．（23-24高二下·福建泉州·期末）如圖所示，a、b燈分別標(biāo)有“3.6V，2.5W”和“3.6V，4.0W”，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)R，能使a、b都正常發(fā)光。斷開開關(guān)后重做實驗，則（）

A．閉合開關(guān)，a將慢慢亮起來，b立即達到最亮B．閉合開關(guān)，a、b立即達到最亮C．?dāng)嚅_開關(guān)，a逐漸熄滅，b燈閃亮一下再熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)，a、b都逐漸熄滅【答案】AD【詳解】AB．閉合瞬間，L相當(dāng)于斷路，b立刻變亮，a逐漸變亮，故A正確，B錯誤；CD．閉合開關(guān)穩(wěn)定時，a的亮度比b的小；根據(jù)知通過a的電流小；電鍵斷開，L相當(dāng)于電源與兩個燈泡串聯(lián)，逐漸熄滅，由于穩(wěn)定后a燈的電流小于b燈，所以電鍵斷開瞬間b燈的電流比穩(wěn)定時的電流小，b燈不會再閃亮一下，故C錯誤，D正確。故選AD。8．如圖所示電路中，和是兩個完全相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其直流電阻可不計。在開關(guān)S閉合和斷開瞬間，下列說法正確的是（

）A．當(dāng)S閉合時，先達到最亮，穩(wěn)定后熄滅時達到最亮B．當(dāng)S閉合時，先達到最亮，穩(wěn)定后與亮度相同C．電路穩(wěn)定后斷開S時，閃亮后與一起熄滅D．電路穩(wěn)定后斷開S時，立即熄滅，閃亮后逐漸熄滅【答案】AD【詳解】AB．和在S閉合瞬間立即發(fā)光，由于線圈L的自感作用，先達到最亮，然后逐漸變暗，亮度會逐漸增強，由于線圈直流電阻不計，電路穩(wěn)定后被短路而熄滅；熄滅時達到最亮，選項A正確，B錯誤。CD．電路穩(wěn)定后斷開S時，立即熄滅，但是線圈L產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流減小，則線圈相當(dāng)電源，與組成回路，可知閃亮后逐漸熄滅，選項C錯誤、D正確。故選AD。9．（23-24高二上·遼寧·階段練習(xí)）如圖所示電路中，A、B為完全相同的燈泡，電阻為R。自感線圈L的直流電阻也為R，a、b為L的左、右端點，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S，燈泡A緩慢變亮，燈泡B瞬間變亮B．閉合開關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，燈泡A、B一樣亮C．閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S，燈泡A閃亮后緩慢熄滅D．閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S的瞬間，b點電勢高于a點【答案】AD【詳解】A．閉合開關(guān)S，燈泡B瞬間變亮，燈泡A與自感線圈L串聯(lián)，緩慢變亮，故A正確；B．閉合開關(guān)S，當(dāng)電路穩(wěn)定后，燈泡A所在支路電阻較大，電流較小，所以燈泡A比燈泡B暗一些，故B錯誤；C．閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S，自感線圈L、燈泡A和燈泡B構(gòu)成回路，緩慢熄滅，不會閃亮，故C錯誤；D．閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S的瞬間，自感線圈L產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，b點電勢高于a點，故D正確。故選AD。三、解答題10．圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示各時刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻R1=6.0Ω，定值電阻R=2.0Ω，AB間電壓U=6.0V。開關(guān)S原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在t1=1.0×10-3s時刻斷開開關(guān)S，此時刻前后電流傳感器顯示的電流隨時間變化的圖線如圖乙所示。求：（1）線圈L的直流電阻RL，斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向；（2）在t2=1.6×10-3s時刻線圈L中的感應(yīng)電動勢E的大小。【答案】（1）2Ω；向左；（2）2.0V【詳解】（1）由圖讀出,開始時流過電感線圈L的電流I0=1.5A，由歐姆定律I0=計算得出=2Ω斷開開關(guān)后，L中的電流