2024年高二物理寒假提升（人教版）第17天 互感和自感（原卷版）

第17天互感和自感（預(yù)習(xí)篇）目錄新知導(dǎo)航：熟悉課程內(nèi)容、掌握知識脈絡(luò)基礎(chǔ)知識：知識點(diǎn)全面梳理，掌握必備小試牛刀：基礎(chǔ)題+中等難度題，合理應(yīng)用互感的原理及應(yīng)用自感的原理、分類以及應(yīng)用一、互感現(xiàn)象1．互感和互感電動勢：兩個(gè)相互靠近但導(dǎo)線不相連的，當(dāng)一個(gè)線圈中的變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的會在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫作，這種感應(yīng)電動勢叫作．2．應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，如變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的．3．危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)相互的之間．在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會影響電路的正常工作．二、自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的變化的不僅在鄰近的電路中激發(fā)出，同樣也在激發(fā)出感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為．由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作．三、自感系數(shù)1．自感電動勢：E＝，其中eq\f(ΔI,Δt)是電流的；L是，簡稱自感或電感．單位：亨利，符號：H.2．自感系數(shù)與線圈的、、，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)．四、磁場的能量1．線圈中電流從無到有時(shí)，磁場從無到有，電源把能量輸送給，儲存在磁場中．2．線圈中電流時(shí)，磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為．1．手機(jī)無線充電裝置的設(shè)計(jì)利用了電磁感應(yīng)原理。圖甲所示是市場上某款手機(jī)無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，送電線圈未與手機(jī)連接。當(dāng)ab間接正弦交變電流后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流實(shí)現(xiàn)給手機(jī)充電。下列說法正確的是（

）A．該裝置主要運(yùn)用了自感現(xiàn)象B．送電線圈回路中的電流為零時(shí)，受電線圈兩端的電壓也為零C．增大送電線圈和受電線圈的間距，受電線圈輸出電壓的頻率改變D．減小送電線圈和受電線圈的間距，受電線圈輸出電壓增大2．下列關(guān)于線圈中自感電動勢的大小的說法正確的是（）A．電流變化越大，自感電動勢越大B．電流變化越快，自感電動勢不一定越大C．通過線圈的電流為零的瞬間，自感電動勢為零D．通過線圈的電流為最大值的瞬間，自感電動勢可能為零3.電流傳感器在電路中相當(dāng)于電流表，可以用來研究自感現(xiàn)象．在如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中，L是自感線圈，其自感系數(shù)足夠大，直流電阻值大于燈泡D的阻值，電流傳感器的電阻可以忽略不計(jì)．在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開開關(guān)S.在下列表示電流傳感器記錄的電流隨時(shí)間變化情況的圖象中，可能正確的是()4．如圖所示，電源的電動勢為E，內(nèi)阻可忽略。A、B是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈且直流電阻不計(jì)．關(guān)于這個(gè)電路的以下說法正確的是（

）A．開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，A燈立刻亮，然后熄滅B．開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，B燈立刻亮C．開關(guān)由閉合到斷開瞬間，電流自左向右通過A燈D．開關(guān)由閉合到斷開瞬間，A、B燈均逐漸熄滅5.（多選）如圖所示電路中，A1和A2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其直流電阻可不計(jì)。在開關(guān)接通和斷開時(shí)，下列說法正確的是（）A．接通時(shí)，A1先達(dá)到最亮，穩(wěn)定后A1熄滅時(shí)A2達(dá)到最亮B．接通時(shí)，A2先達(dá)到最亮，穩(wěn)定后A1與A2亮度相同電路穩(wěn)定后斷開時(shí)，A1閃亮后與A2一起熄滅D．電路穩(wěn)定后斷開時(shí)，A2先熄滅，A1閃亮后熄滅6.（多選）物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“自感現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)。按圖連接電路，先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后小燈泡A正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)小燈泡A閃亮一下再熄滅。已知自感線圈L的直流電阻為RL，小燈泡A正常發(fā)光時(shí)電阻為RA。下列說法中正確的是()A．RL＞RAB．RL＜RAC．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，小燈泡A中的電流方向?yàn)閍→bD．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，小燈泡A中的電流方向?yàn)閎→a7.如圖所示，圖甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈．實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮．而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同．下列說法正確的是()A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等8．（多選）相同的電燈、和自感系數(shù)較大的電感線圈L接入如圖甲的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)。閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后開始計(jì)時(shí)，時(shí)刻斷開開關(guān)S，時(shí)刻整個(gè)電路的電流均為零。前后通過電燈的電流-時(shí)間圖像如圖乙，用和分別表示開關(guān)S斷開瞬間通過電燈的電流大小。下列說法正確的是（）A．電感線圈的直流電阻不可忽略B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電燈、電流大小始終相等C．?dāng)嚅_開關(guān)S后，流過電燈的電流方向向左D．線圈的自感系數(shù)是由線圈本身決定，與是否有鐵芯無關(guān)9.（多選）如圖甲所示的電路中，燈泡電阻為R，、為完全相同的電流傳感器（內(nèi)阻不計(jì)）。閉合開關(guān)K，得到如圖乙所示的圖像，電源電動勢為E，內(nèi)阻r，則（

）A．B．?dāng)嚅_開關(guān)時(shí)，小燈泡中的電流方向從右向左閉合開關(guān)時(shí)，自感線圈中電流為零，其自感電動勢也為零10．(多選)在如圖所示電路中，、是兩個(gè)完全相同的燈泡,是一個(gè)理想電感線圈,下列說法正確的是（）

A．閉合時(shí)，立即亮，然后逐漸熄滅

B．閉合時(shí)，立即亮，然后逐漸熄滅

C．閉合足夠長時(shí)間后，發(fā)光，而不發(fā)光

D．閉合足夠長時(shí)間后，,不發(fā)光，而逐漸熄滅11．如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零，L1、L2是兩個(gè)相同的燈泡。下列說法正確的是（

）

A．當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，L1、L2同時(shí)發(fā)光，然后L2變得更亮，L1逐漸變暗，最終熄滅B．當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，L1先發(fā)光，L2后發(fā)光，L1亮度不變，L2逐漸變暗，最終熄滅C．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，L1立即熄滅，L2突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅D．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，L2立即熄滅，L1突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅11．如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零，L1、L2是兩個(gè)相同的燈泡。下列說法正確的是（

）

A．當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，L1、L2同時(shí)發(fā)光，然后L2變得更亮，L1逐漸變暗，最終熄滅B．當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，L1先發(fā)光，L2后發(fā)光，L1亮度不變，L2逐漸變暗，最終熄滅C．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，L1立即熄滅，L2突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅D．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，L2立即熄滅，L1突然發(fā)光，再逐漸變暗，最終熄滅12．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。下列說法正確的是（）A．閉合開關(guān)S點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)燃日光燈管13．某實(shí)驗(yàn)小組用一套器材先后組成甲、乙所示的電路，分別研究通電自感和斷電自感，自感線圈的直流電阻不可忽略。

（1）圖甲中，閉合開關(guān)S后，會看到燈泡（填“立即變亮”或“逐漸變亮”）；（2）圖乙中，閉合開關(guān)S后，會看到燈泡（填“逐漸變亮”或“立即變亮后逐漸變暗”）；（3）圖乙中，若小燈泡的規(guī)格為“3V，1.5W”，將電感線圈更換為直流電阻為9Ω的電感線圈，開關(guān)閉合后調(diào)節(jié)滑動變阻器，使小燈泡正常發(fā)光，小燈泡電阻始終不變。則將開關(guān)斷開的一瞬間，電感線圈的自感電動勢大小為V。14．如圖所示，圖甲為某同學(xué)研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖，用電流傳感器顯示各時(shí)刻通過線圈L的電流。電路中電燈的電阻，定值電阻，A、B間的電壓。開關(guān)S原來閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在時(shí)刻斷開開關(guān)S，該時(shí)刻前后電流傳感器顯示的電流I隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示。（1）求出線圈L的電阻RL；（2）在圖甲中，斷開開關(guān)后通過電燈的電流方向如何；（3）在t2＝1.6×10－3s時(shí)刻線圈L中的感應(yīng)電動勢的大小是多少？5．在自感系數(shù)為的線圈中，通入如圖中所示規(guī)律變化的電流。求在每個(gè)變化階段線圈中自感電動勢的大小，并說明前和第內(nèi)電動勢的方向有何關(guān)系。16．類比是研究問題的常用方法（1）情境1：如圖甲所示，將一彈簧振子放置在光滑的水平面上，以彈簧處于原長時(shí)物塊所處位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O、水平向右為正方向建立x軸。當(dāng)振子偏離平衡位置的位移為x時(shí)，其回復(fù)力為；而、、，可以得到振子位移x隨時(shí)間t變化的方程為（①式）。將物塊從O點(diǎn)右側(cè)某一位置由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)，在圖乙所示的坐標(biāo)系中定性畫出彈簧振子的位移x隨時(shí)間t變化的圖像。（2）情境2：如圖甲所示，電源的電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)；電容器的電容為C，自感線圈的自感系數(shù)為L，電阻不計(jì)，開關(guān)S先接1，給電容器充電；然后將開關(guān)接2，發(fā)現(xiàn)電容器極板的電荷量隨時(shí)間t的變化規(guī)律與情境1中振子位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律類似。a.類比①式，寫出電荷量隨時(shí)間t的變化方程；b.從開關(guān)S接2瞬間開始計(jì)時(shí)，在圖乙所示的坐標(biāo)系中定性畫出電容器上極板的電荷量隨時(shí)間t變化的圖像。（3）質(zhì)量是物體做機(jī)械運(yùn)動時(shí)慣性大小的量度，在電磁現(xiàn)象中也存在“慣性”。在情境2中，哪個(gè)物理量可用來度量電磁“慣性”的大?。?7．電子設(shè)備中常要用一種沒有電感的精密電阻，它是用一根電阻線對折后繞制（雙線并繞法）成的線圈，如圖所示。為什么這種結(jié)構(gòu)的電阻會沒有電感呢？18．類比是研究問題的常用方法。（1）情境1：物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個(gè)與運(yùn)動方向相反的空氣阻力（k為常量）的作用。其速率v隨時(shí)間t