2.4互感和自感（原卷版）-2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第二冊(cè)）

2.4互感和自感學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)1.了解互感現(xiàn)象及其應(yīng)用.2.能夠通過(guò)電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電自感和斷電自感現(xiàn)象.3.了解自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系數(shù)的決定因素.4.了解自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化．物理觀念：自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即由導(dǎo)體本身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)抽象的概念?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷問(wèn)題→探究→建構(gòu)→概念的思維過(guò)程?？茖W(xué)探究：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、猜想、驗(yàn)證，讓學(xué)生自行歸納總結(jié)出自感和互感的概念?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和理解自感電動(dòng)勢(shì)的作用，體會(huì)物理知識(shí)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。002思維導(dǎo)圖003知識(shí)梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、互感現(xiàn)象1．互感和互感電動(dòng)勢(shì)：兩個(gè)相互靠近且沒(méi)有導(dǎo)線相連的線圈，當(dāng)一個(gè)線圈中的時(shí)，它所產(chǎn)生的會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生，這種現(xiàn)象叫作互感，這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作．2．應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把由一個(gè)線圈傳遞到，如變壓器就是利用制成的．3．危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個(gè)的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時(shí)會(huì)影響電路的正常工作．二、自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為自感．由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫作自感電動(dòng)勢(shì)．三、自感系數(shù)1．自感電動(dòng)勢(shì)：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是；L是，簡(jiǎn)稱自感或電感．單位：，符號(hào)：.2．自感系數(shù)與線圈的、、，以及是否有等因素有關(guān)．四、磁場(chǎng)的能量1．線圈中電流從無(wú)到有時(shí)，磁場(chǎng)從無(wú)到有，電源把能量輸送給，儲(chǔ)存在中．2．線圈中電流減小時(shí)，中的能量釋放出來(lái)轉(zhuǎn)化為電能．3．自感電動(dòng)勢(shì)有阻礙線圈中的性質(zhì)．004題型精講【題型一】互感現(xiàn)象1．當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)就發(fā)生變化，變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生感生電場(chǎng)，在感生電場(chǎng)的作用下，另一個(gè)線圈中的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．2．一個(gè)線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．3．應(yīng)用與危害(1)應(yīng)用：變壓器、收音機(jī)的磁性天線都是利用互感現(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(shí)會(huì)影響電路的正常工作，這時(shí)要設(shè)法減小電路間的互感．例如在電路板刻制時(shí)就要設(shè)法減小電路間的互感現(xiàn)象．【典型例題1】如圖甲所示為手機(jī)無(wú)線充電工作原理圖，現(xiàn)將手機(jī)放置在無(wú)線充電裝置上，送電線圈接入如圖乙所示的交變電流，下列說(shuō)法正確的是（）A．時(shí)，端電壓最小B．，送電線圈和受電線圈相互吸引C．僅增大兩線圈間的距離，端電壓的頻率變小D．僅增大兩線圈間的距離，端電壓變小【典型例題2】如圖，是一種延時(shí)繼電器的示意圖，鐵芯上有線圈A和B，線圈A跟電源連接，線圈B兩端連在一起，構(gòu)成閉合電路。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，彈簧K并不會(huì)立刻將銜鐵D拉起而使觸頭C（連接工作電路）離開(kāi)，而是過(guò)一小段時(shí)間后才執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作。下列說(shuō)中正確的是（）A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，線圈B中產(chǎn)生逆時(shí)針的電流（俯視）B．若僅去掉線圈B中的鐵芯，繼電器的延時(shí)效果不受影響C．若僅改變線圈B的材料，繼電器的延時(shí)效果不受影響D．若線圈B兩端未連接，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí)，銜鐵D立刻被拉起【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】無(wú)線充電近幾年的發(fā)展可謂迅猛，在各技術(shù)指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)突破，充電功率及效率越來(lái)越高，同時(shí)生態(tài)端也正在快速建立。圖為某品牌的無(wú)線充電手機(jī)利用無(wú)線充電底座充電的原理圖，關(guān)于無(wú)線充電，下列說(shuō)法正確的是（）A．無(wú)線充電底座可以給所有手機(jī)無(wú)線充電B．無(wú)線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是自感現(xiàn)象C．當(dāng)穿過(guò)接收線圈的磁通量增加時(shí)，接收線圈有收縮的趨勢(shì)D．接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率不同【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】下列兩個(gè)靠近的線圈之間最不容易產(chǎn)生互感現(xiàn)象的是（）A． B．C． D．【題型二】自感現(xiàn)象1．對(duì)自感現(xiàn)象的理解自感現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，遵守法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律．2．對(duì)自感電動(dòng)勢(shì)的理解(1)產(chǎn)生原因通過(guò)線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，因而在線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(2)自感電動(dòng)勢(shì)的方向當(dāng)原電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相反；當(dāng)原電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原電流方向相同(即：增反減同)．(3)自感電動(dòng)勢(shì)的作用阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時(shí)間變長(zhǎng)，即總是起著推遲電流變化的作用．3．對(duì)電感線圈阻礙作用的理解(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中電流的變化，使通過(guò)電感線圈的電流不能突變．(2)若電路中的電流是穩(wěn)定的，電感線圈相當(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．(3)線圈通電和斷電時(shí)線圈中電流的變化規(guī)律如圖．【典型例題3】如圖所示，電鍵S原來(lái)斷開(kāi)，電源及線圈、導(dǎo)線電阻均不計(jì)，電路中電流大小為I，現(xiàn)在閉合電鍵S將一個(gè)電阻短路，于是線圈中有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，該自感電動(dòng)勢(shì)（）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【典型例題4】電磁彈射裝置的原理如圖甲所示，驅(qū)動(dòng)線圈通過(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)S后，在時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)線圈中的電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在這段時(shí)間內(nèi)，下列說(shuō)法正確的是（

）A．發(fā)射線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)水平向右B．時(shí)發(fā)射線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈的自感電動(dòng)勢(shì)最大D．對(duì)調(diào)電源的正負(fù)極，發(fā)射線圈會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖所示是研究自感現(xiàn)象的電路圖，L是自感系數(shù)很大的線圈，其直流電阻幾乎為零，兩個(gè)燈泡A、B完全相同，下列說(shuō)法正確的是（）A．開(kāi)關(guān)閉合瞬間，燈B不亮 B．電路穩(wěn)定時(shí)，燈A、B一樣亮C．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，流過(guò)燈B的電流向左 D．開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，燈A、B同時(shí)熄滅【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，D是理想二極管，L是帶鐵芯的線圈，其直流電阻忽略不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是（

）A．S閉合瞬間，B先亮A后亮B．S閉合瞬間，A先亮B后亮C．電路穩(wěn)定后，在S斷開(kāi)瞬間，A閃亮一下，然后逐漸熄滅D．電路穩(wěn)定后，在S斷開(kāi)瞬間，A、B都是熄滅狀態(tài)【題型三】自感系數(shù)和磁場(chǎng)的能量 1．自感電動(dòng)勢(shì)(1)表達(dá)式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(2)理解：①公式中eq\f(ΔI,Δt)為電流的變化率，電流變化越快，電流變化率越大，自感電動(dòng)勢(shì)也越大．②公式中L為線圈的自感系數(shù)．2．自感系數(shù)【典型例題5】關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A．自感電動(dòng)勢(shì)一定和原電流方向相反B．自感電動(dòng)勢(shì)一定和原電流方向相同C．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時(shí)，線圈中的自感系數(shù)較大D．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化較快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)較大【典型例題6】關(guān)于自感現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（）A．感應(yīng)電流一定和原來(lái)的電流方向相反B．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也越大C．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈的自感系數(shù)也越大D．對(duì)于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時(shí)，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)也越大【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】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(kāi)關(guān)S后，流過(guò)兩個(gè)電流傳感器的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（

）A．線圈的直流電阻小于燈泡電阻RB．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S瞬間，燈泡先閃亮再熄滅C．閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)和電流均為零D．由圖像中的數(shù)據(jù)和題干條件可以計(jì)算出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】如圖甲所示，某同學(xué)做自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。自感線圈L的直流電阻為RL，和是完全相同的兩個(gè)小燈泡，R為滑動(dòng)變阻器，現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值大于RL的阻值。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，先閉合開(kāi)關(guān)S，待穩(wěn)定狀態(tài)后又突然斷開(kāi)S，下列說(shuō)法正確的是（）A．在閉合S瞬間，因?yàn)镽的阻值大于RL的阻值，所以燈先亮B．在突然斷開(kāi)S瞬間，先熄滅，會(huì)閃亮一下再熄滅C．在突然斷開(kāi)S瞬間，燈會(huì)閃亮一下，然后與燈一起熄滅D．若將自感線圈L換成如圖乙的雙線繞法線圈，則觀察到的自感現(xiàn)象會(huì)更明顯00501強(qiáng)化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．某同學(xué)為了觀察斷電自感現(xiàn)象，找來(lái)帶鐵心線圈L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連成如圖電路。檢查電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，小燈泡正常發(fā)光；再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，小燈泡未能出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象。你認(rèn)為可能的原因是（

）A．線圈的電阻偏大 B．小燈泡的電阻偏大C．電源的電動(dòng)勢(shì)偏小 D．線圈的自感系數(shù)偏大2．如圖所示的電路中，A、B是兩個(gè)相同的燈泡，、是自感系數(shù)很大，直流電阻為零的線圈，開(kāi)始時(shí)、均斷開(kāi)，先閉合，穩(wěn)定后再閉合，則下列判斷正確的是（）A．閉合一瞬間，A、B兩燈立即變亮B．閉合后，A燈立即變亮B燈緩慢變亮C．閉合一瞬間，A燈立即變暗D．閉合后，A燈逐漸熄滅，B燈逐漸變亮3．如圖所示，關(guān)于電和磁的情景中，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖（a）是奧斯特利用實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．圖（b）是研究電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，只要開(kāi)關(guān)一直接通，即使小螺線管A插入大螺線管B中不動(dòng)，電流計(jì)中也有感應(yīng)電流通過(guò)C．圖（c）表示通電方向相反的兩長(zhǎng)直導(dǎo)線相互排斥，是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的D．圖（d）是手機(jī)無(wú)線充電的原理，若將交流電接入送電線圈中，可以利手機(jī)進(jìn)行充電，這運(yùn)用的是電磁感應(yīng)原理4．智能手表通常采用無(wú)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(wú)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(wú)線充電的原理是互感B．充電時(shí)因無(wú)導(dǎo)線連接，所以傳輸能量沒(méi)有損失C．若用塑料薄膜將充電基座包裹起來(lái)，則不能給手表充電D．充電時(shí)，基座線圈的磁場(chǎng)對(duì)手表線圈中的電子施加力的作用，驅(qū)使電子運(yùn)動(dòng)5．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(lái)回劃動(dòng)，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(dòng)的方向決定了自感電動(dòng)勢(shì)的方向C．銼刀采用什么材料制成對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響D．如導(dǎo)線端只向一個(gè)方向劃動(dòng)，也能產(chǎn)生電火花6．下列物理量在國(guó)際單位制中的單位符號(hào)表示正確的是（）A．電荷量：A B．電容： C．磁感應(yīng)強(qiáng)度：Wb D．自感系數(shù)：H【素養(yǎng)提升】7．（多選）如圖所示的電路中，、、是三個(gè)相同的燈泡，電感線圈L的自感系數(shù)很大且不計(jì)直流電阻。先閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，不計(jì)電源內(nèi)阻，燈泡電阻恒定不變，則整個(gè)過(guò)程看到的現(xiàn)象是（）A．開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，和一樣亮B．S閉合后，逐漸變亮，立即變亮后逐漸變暗一些C．S閉合后，立即變亮后逐漸變暗一些D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，燈立即熄滅，閃亮一下再熄滅8．（多選）如圖所示，兩個(gè)小燈泡規(guī)格相同，L是自感系數(shù)很大，內(nèi)阻可以忽略的線圈。下列說(shuō)法正確的是（

）A．閉合開(kāi)關(guān)瞬間，瞬間變亮B．閉合開(kāi)關(guān)瞬間，緩慢變亮，瞬間變亮C．閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，閃亮一下再緩慢熄滅D．閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)瞬間，流過(guò)燈泡的電流方向反向9．（多選）為了探究自感現(xiàn)象，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為帶鐵芯的線圈，其電阻與小燈泡的電阻相等，、為理想二極管（反向電阻極大，正向電阻為0），R為定值電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E?，F(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S，B燈立刻變亮，由于二極管的單向?qū)щ娦裕珹燈始終不亮，待電路穩(wěn)定后，下列說(shuō)法正確的是（

）A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡A仍然不亮B．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡B立刻熄滅C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡A閃亮一下后逐漸熄滅D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，線圈L兩端的電壓等于E10．（多選）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來(lái)對(duì)比電感線圈和小燈泡對(duì)電路的影響，電路兩端電壓U恒定，、為完全相同的電流傳感器。某次實(shí)驗(yàn)中得到通過(guò)兩電流傳感器的圖像如圖乙所示。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)演示的是通電自感現(xiàn)象B．線圈的直流電阻小于燈泡的電阻C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)后，小燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅D．乙圖中的a曲線表示電流傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)11．（多選）如圖所示的電路，由兩個(gè)相同的小燈泡、、自感線圈、開(kāi)關(guān)和直流電源連接而成。已知自感線圈的自感系數(shù)較大，且其直流電阻不為零。下列說(shuō)法正確的是（）A．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，燈泡立刻變亮B．開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，燈泡立刻變亮C．開(kāi)關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間，燈泡逐漸熄滅D．開(kāi)關(guān)S閉合待穩(wěn)定后再斷開(kāi)的瞬間，燈泡閃亮一下后逐漸熄滅12．（多選）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，A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。下列說(shuō)法中正確的是（）A．重新閉合S時(shí)，A2立即亮，A1逐漸變亮B．重新閉合S時(shí)，A1、A2均立即亮C．重新閉合S，等到A1、A2均正常亮以后，再斷開(kāi)S時(shí)，A1、A2均立即熄滅D．重新閉合S，等到A1、A2均正常亮以后，再斷開(kāi)S時(shí)，A1、A2均不會(huì)立即熄滅，而是逐漸變暗直到熄滅【能力培優(yōu)】13．（多選）如圖所示，A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一