2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳含答案

2022-2023学年高二物理新教材新教材基础巩固提升三级跳第二章电磁感应2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动基础知识知识点梳理：知识点一．涡流1．定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。2．对涡流的理解（1）本质：电磁感应现象。（2）条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。（3）特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故金属块的发热功率很大。（4）产生涡流的两种情况：块状金属放在变化的磁场中；块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3．应用（1）涡流热效应的应用，如真空冶炼炉。（2）涡流磁效应的应用，如探雷器。4．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。（1）途径一：增大铁芯材料的电阻率。（2）途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表整块硅钢铁芯。5．产生涡流时的能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如，金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。知识点二．电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼（1）定义：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动。（2）产生原理的理解：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。（3）应用使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数。由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来。为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼，以使线圈迅速稳定在所示值的位置。电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一原理制成的。2．电磁驱动（1）定义：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，使导体运动起来。（2）应用：交流感应电动机。预习基础：一、判断题1．依据下面情境，判断下列说法对错。如图所示，物理课上老师做了这样一个实验，将一厚度均匀且足够长的光滑铝板固定在绝缘支架上，铝板与水平面间的夹角为，现将一质量为的永磁体静止放置在铝板的上端，它将沿斜面向下运动。（重力加速度为）（1）永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动。()（2）永磁体做加速度为的匀加速直线运动，且。()（3）永磁体重力势能先逐渐减小，最后保持不变。()（4）永磁体动能先逐渐增加，最后保持不变。()（5）永磁体运动过程中机械能守恒。()二、填空题2．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示．(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具，请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点)：________________和________________．(2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能．(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示：根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和_______________(请写出两点)3．直流电动机转动时产生的电动势总要________(填消弱或加强)电源电动势的作用，所以将其称为反电动势，电动机有负载时比空载时产生的反电动势________(填大或小)．4．用来冶炼合金钢的真空___________，炉外有___________，线圈中通入___________电流，炉内的金属中产生___________，涡流产生的___________使金属熔化并达到很高的温度。5．如图所示为生产中常用的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的两端接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量_____（选填“减小”、“增大”），从而在线圈_____（选填“A”、“B”）中产生感应电流，此感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，这样就使铁芯中的磁场减弱得_____（选填“快”、“慢”）些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作．6．(1)某同学欲将如图1所示的微安表改装成量程为的电压表。已知微安表的内阻为，需要_____（选填“串联”或“并联”）________的电阻。(2)该同学用改装后的电压表测量某段电路两端的电压时，指针所指位置如图2所示，则所测的电压为________。(3)微安表在运输时需要用导体把正负两个接线柱连在一起，请说明这样做的理由______。巩固所学三、单选题7．健身车的磁控阻力原理如图所示，在铜质飞轮的外侧有一些磁铁（与飞轮不接触），人在健身时带动飞轮转动，磁铁会对飞轮产生阻碍，拉动控制拉杆可以改变磁铁与飞轮间的距离。则（）A．整个飞轮用绝缘材料替换，效果相同B．飞轮受到阻力大小与其材料电阻率有关C．飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，其受到的阻力越小D．磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，其受到阻力越小8．如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（）A．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热B．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部C．电磁炉面板采用金属材料，通过面板涡流发热传导到锅里，再加热锅内食品D．电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铜锅中不能形成涡流9．如图是汽车上使用的电磁制动装置示意图。与传统的制动方式相比，电磁制动是一种非接触的制动方式，避免了因摩擦产生的磨损。电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是（）A．制动过程中，导体不会产生热量B．制动力的大小与导体运动的速度有关C．线圈一定是通交流电D．如果改变线圈中的电流方向，可以使导体获得促进它运动的动力旋转轴运动导体（转盘）10．如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈，若工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向右观察）（）A．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针B．无金属片通过时，接收线圈中感应电流的大小不变C．有金属片通过时，按收线圈中感应电流的方向为顺时针D．有金属片通过时，接收线圈中感应电流会变大11．如图，将一空的铝质易拉罐倒扣于笔尖上，在“冂”型木框两侧各固定一个强铷磁铁，用电钻控制木框匀速转动，发现木框虽然不与易拉罐接触，但易拉罐也会随木框转动。则下列说法正确的是（）A．木框的转速总比易拉罐的大 B．易拉罐与木框的转动方向相反C．易拉罐与木框保持相同的转速同方向转动 D．两个磁铁必须异名磁极相对12．灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案和乙方案中的相同磁场均位于零刻度线下方，甲方案在指针转轴上装上扇形铝板，乙方案在指针转轴上装上扇形铝框，下列说法正确的是（）A．因为铝框较铝板质量小，所以乙方案比甲方案更加合理B．乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流C．甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中也能产生涡流D．因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案更合理能力提升四、多选题13．下列说法正确的是（

）A．变化的磁场可以使闭合电路中产生感应电流B．在没有导体的空间中，变化的磁场不会产生感生电场C．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场D．感生电场的方向可以用楞次定律来判定14．下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是（）A．图1中电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物B．图2金属探测器是利用被测金属中产生涡流来进行探测的C．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流D．真空冶炼炉所接交流电源的频率越高，相等时间内产生的热量越多15．神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有（）A．金属圆盘全部处于匀强磁场B中B．金属圆盘处于与其同心的环形匀强磁场B中C．金属圆盘的一半处于匀强磁场B中D．金属圆盘处于有矩形边界的匀强磁场B中16．某健身车上装有金属电磁阻尼飞轮，飞轮附近固定一个电磁铁，示意图如图所示。人在健身时带动飞轮转动，则（）A．其他条件一定时，飞轮转速越大，阻尼越大B．其他条件一定时，电磁铁所接电压越大，阻尼越大C．其他条件一定时，飞轮材料电阻率越大，阻尼越小D．其他条件一定时，飞轮材料密度越大，阻尼越小五、实验题17．某同学探究磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如图所示，打点计时器的电源为的交流电。（1）下列实验操作中，正确的有______；A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源（2）该同学按照正确的步骤进行实验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3、…、8。用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到点的距离，记录在纸带上，如图所示。计算相邻计时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整。位置1234567824.533.837.8()39.539.839.839.8（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是___________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是______________________。（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为“实验②”），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明什么？对比实验①和②的结果得到什么结论？()参考答案：1．

正确

错误

错误

正确

错误【来源】2023版32一轮复习第十章第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流【详解】（1）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，铝板所受安培力的反作用力将阻碍永磁体向下的运动，由牛顿第二定律可知由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速度的增大而增大，当铝板所受安培力的反作用力与永磁体的重力沿斜面的下滑力大小相等时，永磁体开始做匀速运动，因此永磁体将先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动，正确。（2）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，铝板所受安培力的反作用力将阻碍永磁体向下的运动，且随速度的增大，涡流增大，阻尼作用越大，因此永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，后做匀速运动，错误。（3）永磁体沿斜面向下的运动中，永磁体高度一直逐渐减小，则重力势能一直逐渐减小，错误。（4）永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，速度逐渐增大，后做匀速运动，速度不变，所以永磁体动能先逐渐增加，最后保持不变，正确。（5）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，由焦耳定律可知，在铝板内会产生焦耳热，铝板的内能是由永磁体的机械能转化而来，因此永磁体运动过程中机械能不守恒，错误。2．

电流产生磁场

热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高

锅

电磁炉

电

内

热效率高

功率调节范围大【来源】贵州省大方县德育中学2018学年下学期期中考试高二物理试题【详解】（1）电磁炉在使用中触及到的物理知识：电流产生磁场；热传递(分子运动加快、内能增加，温度升高)．（2）在使用电磁炉加热食物时，因热量由锅内的涡流产生，则电磁炉和锅之间的传热方向是：由锅传递给电磁炉；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗电能得到热能．（3）电磁炉与普通的电加热器相比优点：热效率高；功率调节范围大.3．

消弱

小【来源】高中物理人教版本选修3-2第四单元《电磁感应》单元测试卷【详解】直流电动机转动时产生的反电动势总要消弱电源电动势的作用；电动机有负载时比空载时产生的反电动势小．【点睛】本题关键明确电动机转动产生反电动势，阻碍电流，反电动势与原电动势越接进，电流越小，注意空载时产生的反电动势较大．4．

冶炼炉；

线圈；

周期性变化的；

涡流；

热量【来源】人教版物理选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动物理习题【详解】[1][2][3][4][5]在真空冶炼炉中，炉外的高频交变电流产生的高频的周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又在炉内产生感应电流，进而产生涡流，将电能转化为热量，使金属熔化并达到很高的温度来冶炼合金。5．

减小

B

慢【来源】广东省广州市天河中学2020-2021学年高二下学期4月物理试题【详解】[1].[2].在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁芯中的磁通量减小，从而在线圈B中产生感应电流；[3].在线圈B中产生感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化，根据楞次定律可知，这样就使铁芯中的磁场减弱得慢些，从而弹簧K并不能立即将衔铁D拉起，而使触头C（连接工作电路）立即离开，而是过一小段时间后才执行这个动作；6．

串联

利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏【来源】北京市朝阳区2020-2021学年高二上学期期末质量检测物理试题【详解】(1)[1]把微安表改装成电压表,需要串联一个分压电阻，故选填“串联”。[2]已知微安表的满偏电流为分压电阻的阻值为(2)[3]图2的读数为所测电压为(3)[4]微安表在运输过程中由于振动会使指针不停的摆动，可能导致指针损坏，若将正负接线柱接在一起，就相当于把电表的线圈电路组成闭合回路，当指针摆动时，产生感应电流，进而就有安培力作用，安培力会阻碍指针的摆动，保护指针。这就是利用电磁阻尼原理，目的是保护电表指针，防止指针打坏。7．B【来源】第07讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动2023年高中寒假精品课（人教版2019选择性必修第二册）【详解】飞轮在磁场中切割磁感线的运动，所以会产生电源电动势和感应电流，因此不能用绝缘材料替换，如果用绝缘材料替换，是没有效果的，A错误；飞轮受到阻力主要来源于磁体对它的安培力，安培力大小于电阻率有关，B正确；飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，磁感应越强，飞轮上感应电流越大，飞轮受到的阻力越大，C错误；磁铁与飞轮间距离不变时，飞轮转速越大，则飞轮上产生的感应电动势，感应电流越大，飞轮受到的阻力越大，D错误．故选B。8．B【来源】北京市人大附中2021-2022高二（上）期末物理试题【详解】A.电磁炉不可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，因为陶瓷锅不能产生涡流，A错误；BC.为了让面板不发热，电磁炉面板采用陶瓷材料；铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食品，B正确C错误；D.电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铁磁性材料的磁化性质加强了涡流的效果，铜锅能产生但是效果不明显，D错误。故选B。9．B【来源】2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】A．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，电流流过电阻时会产生热量，A错误；B．导体运动的速度磁通量变化越快，产生的感应电流越强，制动器对转盘的制动力越大，故制动力的大小与导体运动的速度有关，B正确；C．电磁制动的原理是当导体在通电线圈产生的磁场中运动时，产生涡流，故通电线圈可以通直流电，产生方向不变的磁场也是可以的，C错误；D．如果改变线圈中的电流方向，铁芯产生的磁感线的方向变为反向，此时产生的涡流方向也相反，根据安培力的公式，电流和所处的磁场方向同时反向，安培力方向不变，故还是使导体受到阻碍运动的制动力，D错误。故选B。10．B【来源】2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】AC．当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，知穿过右侧线圈的磁通量向右，且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，即使有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针，故AC错误；B．通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则通电线圈产生的磁场均匀增大，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B正确；D．有金属片通过时，穿过金属片中的磁通量也发生变化，金属片中也会产生感应电流，与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以会将该空间中磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，接收线圈中感应电流会变小，故D错误。故选B。11．A【来源】山东省莱西市第一中学2022-2023学年高二上学期学业水平检测物理试题（二）【详解】ABC．根据电磁驱动原理，易拉罐与木框的转动方向相同，木框的转速总比易拉罐的大，A正确；BC错误；D．两个磁铁异名磁极或同名磁极相对均可，在磁极附近的易拉罐导体中都会产生涡流，在磁场受安培力使易拉罐跟着木框转动起来，D错误。故选A。12．C【来源】第07讲涡流、电磁阻尼和电磁驱动2023年高中寒假精品课（人教版2019选择性必修第二册）【详解】甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，即使铝板摆动幅度很小，在铝板内也能形成涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此甲方案更合理，C正确，ABD错误；故选C。13．AD【来源】2023选择性必修二第二章3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（练）【详解】A．变化的磁场可以使闭合电路的磁通量发生变化，即可以使闭合电路中产生感应电流，故A正确；B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，在没有导体的空间中变化的磁场会产生感生电场，故B错误；C．恒定的磁场在周围不产生电场，故C错误D．感生电场的方向，可以用楞次定律来判定，故D正确。故选AD。14．BCD【来源】2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】A．电磁炉工作时，在锅体中产生涡流从而加热食物，故A错误；B．金属探测器中变化的电流遇到金属物体，在被测金属中产生涡流来进行探测，故B正确；C．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成可以减小涡流，故C正确；D．真空冶炼炉所接交流电源的频率越高，产生的涡流越大，则相等时间内产生的热量越多，故D正确。故选BCD。15．CD【来源】专题64自感与互感、涡流、电磁阻尼和驱动-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训【详解】AB．磁场充满整个圆盘，一次圆盘转动过程中产生的涡流为0，AB错误；CD．金属圆盘看成无数金属辐条组成，根据右手定则判断可知，圆盘上的感应电流流向边缘，所以靠近圆心处电势低，圆盘中磁场不对称，故有感应电流，同时会产生阻力，CD正确。故选CD。16．ABC【来源】黑龙江省哈尔滨市第三中学2021-2022学年高二下学期第一次月考物理试题【详解】A．其他条件一定时，飞轮转速越大，切割磁感线产生的感应电动势越大，感应电流越大，所受安培力越大，阻尼越大，故A正确；B．其他条件一定时，电磁铁所接电压越大，电磁铁产生的磁场越强，飞轮所受安培力越大，阻尼越大，故B正确；C．其他条件一定时，飞轮材料电阻率越大，阻值越大，感应电流越小，所受安培力越小，阻尼越小，故C正确；D．阻尼与飞轮材料密度无关，故D错误。故选ABC。17．

AB

39.0

速度逐渐增大到后做匀速直线运动

逐渐增大到等于重力

为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。【来源】2019鲁科版高中物理选择性必修第二册第2章全章综合检测同步练习【详解】（1）[1]不能用手捏紧磁铁保持静止，而应该用手提着纸带的上端，使磁铁静止在铜管的正上方；应该先接通电源后释放纸带。故选AB。（2）[2]打点4时的瞬时速度（3）[3][4]由数据可知，磁铁速度逐渐增大到后做匀速直线运动；由运动情况可知，电磁阻尼逐渐增大到等于重力。（4）[5]实验②是为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用。对比实验①和②可知，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用。新教材基础巩固提升三级跳第二章电磁感应2.4互感和自感基础知识知识点梳理：知识点一．互感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势。当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。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，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。变压器，收音机里的磁性天线。知识点二．自感现象通电自感现象：如图所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S。现象：跟变阻器串联的灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡A1逐渐亮起来。提问：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。1电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。断电自感现象：如图所示，接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？现象：S断开时，A灯突然闪亮一下才熄灭。提问：为什么A灯不立刻熄灭？当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。用多媒体课件在屏幕上打出i—t变化图，如下图所示：结论：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。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。知识点三．自感系数自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，与线圈的自感系数L成正比。写成公式为：L叫自感系数呢，自感系数是用来表示线圈的自感特性的物理量。实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）；1H=103mH；1H=106μH预习基础：一、判断题1．依据下面情境，判断下列说法对错。如图所示，物理课上老师做了这样一个实验，将一厚度均匀且足够长的光滑铝板固定在绝缘支架上，铝板与水平面间的夹角为，现将一质量为的永磁体静止放置在铝板的上端，它将沿斜面向下运动。（重力加速度为）（1）永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动。()（2）永磁体做加速度为的匀加速直线运动，且。()（3）永磁体重力势能先逐渐减小，最后保持不变。()（4）永磁体动能先逐渐增加，最后保持不变。()（5）永磁体运动过程中机械能守恒。()二、填空题2．线圈中电流变化越快，线圈中的自感系数越大。()3．互感现象危害：互感现象能发生在任何两个______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．4．自感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的___________不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线圈___________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___________。5．如图所示是研究自感现象的电路图，两个灵敏电流计G1和G2的零点都在刻度中央，当电流从左向右流入时，指针向右偏，反之向左偏，在开关S接通的瞬间，G1指针向___摆，G2指针向___摆；S断开的瞬间，G1指针向___摆，G2指针向___摆（以上均选填“左”或“右”），两个灵敏电流计指针的摆动幅度___（选填“相等”或“不相等”）。6．在如图所示的日光灯工作原理电路图中：（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是____________(填“接通的”或“断开的”)；（2）开关刚闭合时，220V电压加在____________上，使__________发出辉光；（3）日光灯启动瞬间，灯管两端电压__________220V(填“大于”、“等于”或“小于”)；（4）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)，镇流器起着__________作用，保证日光灯正常工作。巩固所学三、单选题7．如图所示，两个灯泡A1和A2的规格相同，A1与线圈L串联后接到电路中，A2与可变电阻R串联后接到电路中。先闭合开关S，调节R，使两个灯泡的亮度相同，再调节R1，使它们正常发光，然后断开开关S，下列说法正确的是（）A．重新接通电路，A1、A2同时变亮B．重新接通电路，A1逐渐变暗C．接通电路，电路稳定后再次断开S，A1、A2逐渐熄灭D．接通电路，电路稳定后再次断开S，A2闪亮一下再熄灭8．如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。在S刚闭合时与闭合足够长时间之后，A、B两灯泡的发光情况是（）A．S刚闭合时，A亮一下又逐渐变暗B．S刚闭合时，B亮一下又逐渐变暗C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭9．如图所示的电路中，电感线圈L的自感系数足够大且直流电阻可忽略，G为电流传感器，灯泡A与理想二极管B相连，则下列说法正确的是（）A．K闭合瞬间，灯泡A立即亮，电流传感器G电流逐渐增大，a点电势比b点低B．K闭合瞬间，灯泡A亮一下再熄灭，电流传感器G电流突然减小，a点电势比b点高C．K断开瞬间，灯泡A亮一下再熄灭，电流传感器G电流逐渐减小，a点电势比b点低D．K断开瞬间，灯泡A不亮，电流传感器G电流先增大后逐渐减小，a点电势比b点高10．在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（）A．保持不变 B．越来越小C．越来越大 D．无法确定11．如图所示的电路中，电感的自感系数很大，电阻可忽略，为理想二极管，则下列说法中正确的有（）A．当闭合时，一直不亮，立即变亮B．当闭合时，立即变亮，逐渐变亮C．当断开时，突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭D．当断开时，立即熄灭12．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，闭合开关S1，电路稳定后，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，变阻器R与L2的电阻值相同D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等能力提升四、多选题13．如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池（电池另一极与锉刀接触），手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花，下列说法中正确的是（）A．产生电火花的回路只由导线与电池组成B．导线端向两个方向划动时都能产生电火花C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响D．自感电动势的方向与导线端划动的方向无关14．如图所示，L是电感足够大的线圏，其直流电阻与灯泡的相同，D1和D2是相同的灯泡，若将电键S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开电键S，则（）A．电键S闭合时，灯泡D1、D2同时亮，然后D1会变暗直到不亮，D2更亮B．电键S闭合时，灯泡D1、D2同时亮，然后D1会变暗，D2更亮C．电键S断开时，灯泡D1随之熄灭，而D2会过一会儿后才熄灭D．电键S断开时，灯泡D2随之熄灭，而D1会过一会儿后才熄灭15．如图所示的电路中，电源的电动势为E，电感L的电阻不计。闭合电键待电路稳定后，在时刻断开S。下列表示A、B两点间电势差在时刻前后的图像中可能正确的是（）A． B．C． D．16．一空间有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B＝0.5T的匀强磁场，两条电阻不计的平行光滑导轨竖直放置在磁场内，如图所示，导体棒ab、cd长度均为0.2m，电阻均为0.1，重力均为0.1N。现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升（导体棒ab、cd与导轨垂直且接触良好），此时cd静止不动，则ab上升时，下列说法正确的是（）A．经过cd的电流方向为从c到dB．ab受到的拉力大小为2NC．ab向上运动的速度大小为2m/sD．在2s内，拉力做功有0.6J的其他形式的能转化为电能五、实验题17．小明同学将废弃不用的手机充电器拆开，发现内部有一个变压器，他想在不拆变压器绕线的前提下测量其初级线圈的直流电阻，先用多用电表欧姆挡测得阻值约400Ω，然后再用伏安法精确测量其直流电阻。现有器材如下：①电流表A1（量程20mA，内阻r1约为3Ω，读数记为I1）；②电流表A2（量程5mA，内阻，读数记为I2）；③电压表V（量程15V，内阻Rv约为15KΩ，读数记为U）；④定值电阻；⑤定值电阻；⑥滑动变阻器R（0~1000Ω）；⑦蓄电池E（电动势6V，内阻很小）；⑧开关、导线若干。(1)小明利用以上的部分器材设计了如图1所示的电路图，请指出此电路设计不妥当的地方：()(2)请利用提供的器材在图2的方框中画出改进后的电路图，并标出各器材的代号。()(3)测量初级线圈的电阻表达式为RL=___________。（本结果均用题中所给的字母表示）(4)关于实验操作说法正确的是___________。A．接通电路时应先接通K1，电路稳定后再接通K2B．实验结束拆除电路时应先断开K1，稍等一会儿再断开K2C．调整滑动变阻器电阻后立刻读出电表读数参考答案：1．

正确

错误

错误

正确

错误【来源】2023版32一轮复习第十章第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流【详解】（1）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，铝板所受安培力的反作用力将阻碍永磁体向下的运动，由牛顿第二定律可知由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速度的增大而增大，当铝板所受安培力的反作用力与永磁体的重力沿斜面的下滑力大小相等时，永磁体开始做匀速运动，因此永磁体将先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动，正确。（2）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，铝板所受安培力的反作用力将阻碍永磁体向下的运动，且随速度的增大，涡流增大，阻尼作用越大，因此永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，后做匀速运动，错误。（3）永磁体沿斜面向下的运动中，永磁体高度一直逐渐减小，则重力势能一直逐渐减小，错误。（4）永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，速度逐渐增大，后做匀速运动，速度不变，所以永磁体动能先逐渐增加，最后保持不变，正确。（5）永磁体沿斜面向下的运动中，铝板内会产生涡流，由焦耳定律可知，在铝板内会产生焦耳热，铝板的内能是由永磁体的机械能转化而来，因此永磁体运动过程中机械能不守恒，错误。2．错误【来源】安徽省安庆市九一六学校2020-2021学年高二下学期3月月考物理试题【详解】[1]线圈的自感系数是由线圈本身决定的物理量，与线圈中电流变化的快慢无关；此说法错误。3．相互靠近【来源】2021人教版选择性必修第二册第二章2.4互感和自感导学案【详解】略4．

变化的磁场

本身

自感电动势【来源】2.4互感和自感课前预习【详解】[1][2][3]当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也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。5．

右

右

右

左

相等【来源】2.4互感与自感（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】[1][2]在开关S接通的瞬间，线圈阻碍电流增大，使得流经G1的电流缓慢增大，但流经两电表的电流方向均从左向右流入，所以此时G1、G2指针均向右摆；[3][4][5]在S断开的瞬间，线圈充当了电源、阻碍电流减小，使电流在线圈L、灵敏电流计G1、G2、电阻R构成的回路中慢慢减小到零，G1中电流为从左向右流入，G2中电流为从右向左流入，所以此时G1指针向右摆、G2指针向左摆；两表串联，电流相等，指针的摆动幅度相等。6．

断开的

启辉器

日光

大于

断开

限流降压【来源】2.4互感与自感（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，电路接通后，启辉器中的氖气停止放电（启辉器分压少、辉光放电无法进行，不工作），U形片冷却收缩，两个触片分离，灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动．在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离．在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光（1）[1]开关合上前，启动器的静金属片和动金属片是断开的；（2）[2][3]开关刚合上时，220V电压加在启辉器；使日光发光；（3）[4]日光灯启动瞬间，灯管两端的电压高于220V；（4）[5]日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片断开的；[6]镇流器起着限流降压作用，保证日光灯正常工作。7．C【来源】江苏省宿迁市北大附属宿迁实验学校2022-2023学年高二上学期开学考试物理试题【分析】根据题中物理情景描述可知，本题考查自感，根据电感线圈对电流作用的规律，运用电磁感应等，进行分析推断。【详解】A．重新接通电路，由于L有自感电动势产生，阻碍电流增大，所以A1逐渐变亮，而A2立即变亮，故A错误；B．由A分析可知A1逐渐变亮，故B错误；C．一段时间电路稳定后，再次断开S，A1、A2与L、R构成回路，L相当于电源，因原来两支路电流相等，所以不会出现A2闪亮一下再熄灭的现象，A1、A2都会逐渐熄灭，故C项正确；D．由C分析可知不会出现A2闪亮一下再熄灭的现象，故B错误。故选C。8．A【来源】第86讲电磁感应的应用实例-2023届高三物理高考复习101微专题模型精讲精练【详解】开关刚闭合时，由于线圈自感系数很大，对电流阻碍作用很强，相当于断路，两灯瞬间都亮，但由于线圈电阻可忽略，S闭合足够长时间后，线圈相当于导线，灯泡A被短路而熄灭，灯泡B不受影响，所以A亮一下又逐渐变暗，灯泡B一直亮。由上述分析可知，A正确，BCD错误。故选A。9．C【来源】专题64自感与互感、涡流、电磁阻尼和驱动-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训【详解】A．灯泡A与二极管串联，闭合开关K时，电流无法流过二极管，灯泡不亮，电感线圈L与电流传感器串联，阻碍电流流过传感器，所以电流传感器的示数逐渐增大后不变，又电流在电源外部由高电势流向低电势，则a点电势比b点高，A错误；B．由A项分析可知，B错误；C．断开开关K时，线圈中电流减小，产生自感电动势和感应电流，且感应电流阻碍原电流减少，则通过G的电流逐渐减小，且方向向左流过二极管，故灯泡A在断开开关K瞬间，亮一下再熄灭，又电流在电源外部由高电势流向低电势，则此时b点电势高于a点，C正确；D．由C项分析可知，D错误．故选C。10．A【来源】浙江省宁波市2022-2023学年高一上学期期中考试模拟物理试题【详解】棒ab水平抛出后做平抛运动，其速度越来越大，但只有水平分速度切割磁感线产生感应电动势，故保持不变，故A正确，BCD错误。故选A。11．C【来源】2.4互感与自感（练习）—2022-2023学年高二物理课后培优分级练（人教版2019选择性必修第二册）【详解】AB．闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过，一直不亮，由于线圈中自感电动势的阻碍，灯逐渐变亮，故AB错误；CD．闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，两灯串联，所以突然变亮，然后两灯逐渐变暗至熄灭．故C正确，D错误。故选C。12．C【来源】重难点12电磁感应-2023年高考物理【热点�重点�难点】专练（全国通用）【详解】A．断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1<RA1，