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（预习篇）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用互感的原理及应用自感的原理、分类以及应用一、互感现象1．互感和互感电动势：两个相互靠近但导线不相连的，当一个线圈中的变化时，它所产生的变化的会在另一个线圈中产生，这种现象叫作，这种感应电动势叫作．2．应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的．3．危害：互感现象能发生在任何两个相互的之间．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．二、自感现象当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的不仅在邻近的电路中激发出，同样也在激发出感应电动势，这种现象称为．由于自感而产生的感应电动势叫作．三、自感系数1．自感电动势：E＝，其中eq\f(ΔI,Δt)是电流的；L是，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H.2．自感系数与线圈的、、，以及是否有铁芯等因素有关．四、磁场的能量1．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给，储存在磁场中．2．线圈中电流时，磁场中的能量释放出来转化为．1．手机无线充电装置的设计利用了电磁感应原理。图甲所示是市场上某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，送电线圈未与手机连接。当ab间接正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机充电。下列说法正确的是（

）A．该装置主要运用了自感现象B．送电线圈回路中的电流为零时，受电线圈两端的电压也为零C．增大送电线圈和受电线圈的间距，受电线圈输出电压的频率改变D．减小送电线圈和受电线圈的间距，受电线圈输出电压增大2．下列关于线圈中自感电动势的大小的说法正确的是（）A．电流变化越大，自感电动势越大B．电流变化越快，自感电动势不一定越大C．通过线圈的电流为零的瞬间，自感电动势为零D．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势可能为零3.电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象．在如图所示的实验电路中，L是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开开关S.在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图象中，可能正确的是()4．如图所示，电源的电动势为E，内阻可忽略。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且直流电阻不计．关于这个电路的以下说法正确的是（

）A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，然后熄灭B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮C．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯D．开关由闭合到断开瞬间，A、B灯均逐渐熄灭5.（多选）如图所示电路中，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关接通和断开时，下列说法正确的是（）A．接通时，A1先达到最亮，稳定后A1熄灭时A2达到最亮B．接通时，A2先达到最亮，稳定后A1与A2亮度相同电路稳定后断开时，A1闪亮后与A2一起熄灭D．电路稳定后断开时，A2先熄灭，A1闪亮后熄灭6.（多选）物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA。下列说法中正确的是()A．RL＞RAB．RL＜RAC．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→bD．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a7.如图所示，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，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8．（多选）相同的电灯、和自感系数较大的电感线圈L接入如图甲的电路中，电源电动势为E，内阻不计。闭合开关S待电路稳定后开始计时，时刻断开开关S，时刻整个电路的电流均为零。前后通过电灯的电流-时间图像如图乙，用和分别表示开关S断开瞬间通过电灯的电流大小。下列说法正确的是（）A．电感线圈的直流电阻不可忽略B．断开开关S后，电灯、电流大小始终相等C．断开开关S后，流过电灯的电流方向向左D．线圈的自感系数是由线圈本身决定，与是否有铁芯无关9.（多选）如图甲所示的电路中，灯泡电阻为R，、为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的图像，电源电动势为E，内阻r，则（

）A．B．断开开关时，小灯泡中的电流方向从右向左闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零10．(多选)在如图所示电路中，、是两个完全相同的灯泡,是一个理想电感线圈,下列说法正确的是（）

A．闭合时，立即亮，然后逐渐熄灭

B．闭合时，立即亮，然后逐渐熄灭

C．闭合足够长时间后，发光，而不发光

D．闭合足够长时间后，,不发光，而逐渐熄灭11．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零，L1、L2是两个相同的灯泡。下列说法正确的是（

）

A．当开关S由断开变为闭合时，L1、L2同时发光，然后L2变得更亮，L1逐渐变暗，最终熄灭B．当开关S由断开变为闭合时，L1先发光，L2后发光，L1亮度不变，L2逐渐变暗，最终熄灭C．当开关S由闭合变为断开时，L1立即熄灭，L2突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭D．当开关S由闭合变为断开时，L2立即熄灭，L1突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭11．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零，L1、L2是两个相同的灯泡。下列说法正确的是（

）

A．当开关S由断开变为闭合时，L1、L2同时发光，然后L2变得更亮，L1逐渐变暗，最终熄灭B．当开关S由断开变为闭合时，L1先发光，L2后发光，L1亮度不变，L2逐渐变暗，最终熄灭C．当开关S由闭合变为断开时，L1立即熄灭，L2突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭D．当开关S由闭合变为断开时，L2立即熄灭，L1突然发光，再逐渐变暗，最终熄灭12．如图所示，是日光灯的电路图，主要由灯管、镇流器、启动器组成。下列说法正确的是（）A．闭合开关S点燃日光灯管过程中，启动器的双金属片始终是闭合的B．闭合开关S点燃日光灯管过程中，镇流器相当于电阻C．将镇流器换为定值电阻，闭合开关S仍能正常点燃日光灯管D．将启动器更换为开关S1，先闭合开关S和S1，再断开S1，仍有可能点燃日光灯管13．某实验小组用一套器材先后组成甲、乙所示的电路，分别研究通电自感和断电自感，自感线圈的直流电阻不可忽略。

（1）图甲中，闭合开关S后，会看到灯泡（填“立即变亮”或“逐渐变亮”）；（2）图乙中，闭合开关S后，会看到灯泡（填“逐渐变亮”或“立即变亮后逐渐变暗”）；（3）图乙中，若小灯泡的规格为“3V，1.5W”，将电感线圈更换为直流电阻为9Ω的电感线圈，开关闭合后调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，小灯泡电阻始终不变。则将开关断开的一瞬间，电感线圈的自感电动势大小为V。14．如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻，定值电阻，A、B间的电压。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。（1）求出线圈L的电阻RL；（2）在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何；（3）在t2＝1.6×10－3s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？5．在自感系数为的线圈中，通入如图中所示规律变化的电流。求在每个变化阶段线圈中自感电动势的大小，并说明前和第内电动势的方向有何关系。16．类比是研究问题的常用方法（1）情境1：如图甲所示，将一弹簧振子放置在光滑的水平面上，以弹簧处于原长时物块所处位置为坐标原点O、水平向右为正方向建立x轴。当振子偏离平衡位置的位移为x时，其回复力为；而、、，可以得到振子位移x随时间t变化的方程为（①式）。将物块从O点右侧某一位置由静止释放并开始计时，在图乙所示的坐标系中定性画出弹簧振子的位移x随时间t变化的图像。（2）情境2：如图甲所示，电源的电动势为E，内阻不计；电容器的电容为C，自感线圈的自感系数为L，电阻不计，开关S先接1，给电容器充电；然后将开关接2，发现电容器极板的电荷量随时间t的变化规律与情境1中振子位移x随时间t的变化规律类似。a.类比①式，写出电荷量随时间t的变化方程；b.从开关S接2瞬间开始计时，在图乙所示的坐标系中定性画出电容器上极板的电荷量随时间t变化的图像。（3）质量是物体做机械运动时惯性大小的量度，在电磁现象中也存在“惯性”。在情境2中，哪个物理量可用来度量电磁“惯性”的大小？17．电子设备中常要用一种没有电感的精密电阻，它是用一根电阻线对折后绕制（双线并绕法）成的线圈，如图所示。为什么这种结构的电阻会没有电感呢？18．类比是研究问题的常用方法。（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力（k为常量）的作用。其速率v随时间t