2.4 互感和自感导学单-（2019） 新人教版高中物理选择性必修二.rar

2.4 互感和自感互感和自感【学习目标学习目标】1了解互感和自感现象2理解自感现象产生原因，会分析自感现象中电流变化过程（灯泡亮暗变化及自感电流图像等）3了解自感系数的意义和它的单位及影响因素【开启新探索开启新探索】如图所示，两个线圈 A、B 之间并没有导线相连，当线圈 A 中的电流变化时，与线圈 B 连接的电流表发生偏转，这是为什么？【质疑提升质疑提升 1】互感现象互感现象1通过对 B 线圈中电流产生的理解，说说什么互感现象？什么是互感电动势？在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生会在另一个线圈中产生 。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。2通过互感现象，在线圈之间传递了什么？互感现象又有怎样的应用？【质疑提升质疑提升 2】自感现象自感现象1. 如图所示，一线圈与电源、电键构成闭合电路，当电键闭合时，线圈的电流从无到有。试分析，在线圈中会不会产生感应电动势、感应电流？为什么？如果产生，试判定线圈感应电流的方向？ 2. 什么是自感现象？什么是自感电动势？当一个线圈中的电流变化时，它所产生的当一个线圈中的电流变化时，它所产生的 的磁场在的磁场在 激发出感应电激发出感应电动势。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 电电动势。动势。3. 在演示实验“观察两个灯泡的发光情况”进行之前，先分析实验电路：两个灯泡 A1 和 A2 的规格相同。先闭合开关 S，调节电阻 R，再调节可调电阻 R1，要使两灯达到怎样的状态？4. 实验猜想：闭合开关时，你对两个灯泡 A1 和 A2 的亮度变化有怎样的猜想？猜想的依据是什么？并通过观察演示实验验证你的猜想。5. 通过实验验证猜想，说明：对于电路开关闭合的瞬时，灯泡 A1逐渐亮起的原因？6结合上述结论，分析断开自感现象：如图所示，断开开关 S，灯 A 会有怎样的亮度变化？先分析课本 P39 页的 4 个问题，再观察演示实验证明。7结合以上分析，我们可以归纳出：自感电动势总是 （填“阻碍”或“增强”）线圈中电流的变化， （填“延缓”或“加快”）了线圈中电流的变化过程。8. 结合课本 P40， “用电流传感器显示自感对电流的影响”的实验，试通过分析画出，设在 t0时刻电路通电、断电时A1、A2的电流随时间变化的图线。【质疑提升质疑提升 3】自感系数与磁场的能量自感系数与磁场的能量1. 自感电动势大小与什么因素有关？又要如何求解自感电动势？2. 自感系数 L 与哪些因素有关？单位是什么？3.通过自感现象，说说你对磁场的能量的理解？【学以致用学以致用】1 如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 忽略不计R1和 R2是两个阻值相等定值电阻，L 是自感线圈，电阻可以忽略开关 S 原来是断开的从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定的时间内，通过 R1的电流 I1和通过 R2的电流 I2的变化情况是（ ）AI1瞬间增大而后不变 BI1开始较小而后逐渐变大CI2开始较小而后逐渐变大 D最终 I1大于 I22 如图所示，A、B、C 是相同的白炽灯，L 是电阻很小（可忽略不计）的自感线圈现将 S 闭合，下面说法正确的是( )AB、C 灯同时亮，A 灯后亮BA、B、C 灯同时亮，然后 A 灯逐渐变暗，最后熄灭CA 灯一直不亮，只有 B 灯和 C 灯亮DA、B、C 灯同时亮，并且亮暗没有变化3 如图所示的甲、乙两电路，电源电动势相等，内阻不计。电阻 R 阻值大于自感线圈 L的阻值接通 S，使电路达到稳定，两图中灯泡 A 均能发光。则( )A甲电路中，闭合 S，A 将立即变亮B甲电路中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭C乙电路中，断开 S，A 立即熄灭D乙电路中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭4 如图所示，电源的电动势为 E，内阻 r 不能忽略。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。关于这个电路的以下说法正确的是()A开关闭合到电路电流稳定的时间内， A 灯立刻亮，再逐渐变暗，最后亮度稳定B开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C开关由闭合到断开瞬间，A 灯闪亮一下再熄灭D开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过 A 灯5如图所示的电路中，S 闭合时流过电感线圈的电流为 2 A，流过灯泡的电流是 1 A，将S 突然断开，则 S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流 I 随时间 t 变化关系的图象是图中的（ D ）【核心素养提升核心素养提升】1关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是( )A线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大B线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大C若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零D不管电流如何变化，线圈的自感系数不变2 如图所示电路中，L 是一个带铁芯的线圈，R 为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关 S 的瞬间，两电流表读数 I1、I2大小关系分别是( )A接通 S 瞬间 I1I2 B接通 S 瞬间 I1I2，断开 S 瞬间 I1I2C接通 S 瞬间 I1I2，断开 S 瞬间 I1I2 D接通 S 瞬间 I1 I2，断开 S 瞬间 I1I23 如图所示，L 是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为 0，电路中 A、B 是两个完全相同的灯泡，与 A 灯泡串接一个理想二极管 D，则()A开关 S 闭合瞬间，A 灯泡先亮B开关 S 闭合瞬间，A、B 灯泡同时亮C开关 S 断开瞬间，A 灯泡逐渐熄灭，B 灯泡立即熄灭D开关 S 断开瞬间，B 灯泡逐渐熄灭，A 灯泡立即熄灭4 如图所示，多匝线圈 L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是 R，电键 S 原来是断开的，电流 I0=E/2R，今合上电键 S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势（ ）A有阻碍电流的作用，最后电流由 I0减小到零 B有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持 I0不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到 2I0 5 如图所示的电路中，D1和 D2是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与 R 相同在电键 S 接通和断开时，灯泡 D1和 D2亮暗的顺序是( )A接通时 D1先达最亮，断开时 D1后灭B接通时 D2先达最亮，断开时 D1后灭C接通时 D1先达最亮，断开时 D1先灭D接通时 D2先达最亮，断开时 D2先灭6 在如图所示的电路中，两个灵敏电流表 G1和 G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆，当电流从“”接线柱流入时，指针向左摆在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是() AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆7 如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L 是自感系数很大的线圈，电阻 R 阻值较小，开关 S1断开、S2闭合现闭合 S1，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是()A闭合 S1，通过电阻 R 的电流先增大后减小B闭合 S1，A1亮后逐渐变暗C闭合 S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D断开电路时，为保护负载，应先断开 S2，再断开 S18如图所示的电路中，三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计，开关 S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有( )Aa 逐渐变暗Bb 先变亮，然后逐渐变暗Cc 先变亮，然后逐渐变暗Db、c 都逐渐变暗9如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值在 t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在 tt1时刻断开 S.下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中，正确的是(B )10. 如图是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 两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关 S 的时候，弹簧 K 并不会立刻将衔铁 D 拉起而使触头 C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。（1）请解释：当开关 S 断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？ （2）如果线圈 B 不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？ B 中有感应电流，产生磁场，对 D 吸引。会，无电流，无吸引。 11. 李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？ 电流不突变，但人电阻大，电压大。放电后，无电流无电压。12. 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 0。A 和 B 是两个相同的小灯泡。 （1）当开关 S 由断开变为闭合时，A、B 两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。 （2）当开关 S 由闭合变为断开时，A、B 两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。两灯同时亮。B 灯逐渐熄灭，A 灯逐渐再亮。A 灯立即熄灭，B 灯闪亮后熄灭。2.4 互感和自感互感和自感【学习目标学习目标】1了解互感和自感现象2理解自感现象产生原因，会分析自感现象中电流变化过程（灯泡亮暗变化及自感电流图像等）3了解自感系数的意义和它的单位及影响因素【开启新探索开启新探索】如图所示，两个线圈 A、B 之间并没有导线相连，当线圈 A 中的电流变化时，与线圈 B 连接的电流表发生偏转，这是为什么？【质疑提升质疑提升 1】互感现象互感现象1通过对 B 线圈中电流产生的理解，说说什么互感现象？什么是互感电动势？在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个在法拉第最初发现电磁感应现象的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生会在另一个线圈中产生 。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。2通过互感现象，在线圈之间传递了什么？互感现象又有怎样的应用？【质疑提升质疑提升 2】自感现象自感现象1. 如图所示，一线圈与电源、电键构成闭合电路，当电键闭合时，线圈的电流从无到有。试分析，在线圈中会不会产生感应电动势、感应电流？为什么？如果产生，试判定线圈感应电流的方向？ 2. 什么是自感现象？什么是自感电动势？当一个线圈中的电流变化时，它所产生的当一个线圈中的电流变化时，它所产生的 的磁场在的磁场在 激发出感应电激发出感应电动势。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 电电动势。动势。3. 在演示实验“观察两个灯泡的发光情况”进行之前，先分析实验电路：两个灯泡 A1 和 A2 的规格相同。先闭合开关 S，调节电阻 R，再调节可调电阻 R1，要使两灯达到怎样的状态？4. 实验猜想：闭合开关时，你对两个灯泡 A1 和 A2 的亮度变化有怎样的猜想？猜想的依据是什么？并通过观察演示实验验证你的猜想。5. 通过实验验证猜想，说明：对于电路开关闭合的瞬时，灯泡 A1逐渐亮起的原因？6结合上述结论，分析断开自感现象：如图所示，断开开关 S，灯 A 会有怎样的亮度变化？先分析课本 P39 页的 4 个问题，再观察演示实验证明。7结合以上分析，我们可以归纳出：自感电动势总是 （填“阻碍”或“增强”）线圈中电流的变化， （填“延缓”或“加快”）了线圈中电流的变化过程。8. 结合课本 P40， “用电流传感器显示自感对电流的影响”的实验，试通过分析画出，设在 t0时刻电路通电、断电时A1、A2的电流随时间变化的图线。【质疑提升质疑提升 3】自感系数与磁场的能量自感系数与磁场的能量1. 自感电动势大小与什么因素有关？又要如何求解自感电动势？2. 自感系数 L 与哪些因素有关？单位是什么？3.通过自感现象，说说你对磁场的能量的理解？【学以致用学以致用】1 如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 忽略不计R1和 R2是两个阻值相等定值电阻，L 是自感线圈，电阻可以忽略开关 S 原来是断开的从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定的时间内，通过 R1的电流 I1和通过 R2的电流 I2的变化情况是（ ）AI1瞬间增大而后不变 BI1开始较小而后逐渐变大CI2开始较小而后逐渐变大 D最终 I1大于 I22 如图所示，A、B、C 是相同的白炽灯，L 是电阻很小（可忽略不计）的自感线圈现将 S 闭合，下面说法正确的是( )AB、C 灯同时亮，A 灯后亮BA、B、C 灯同时亮，然后 A 灯逐渐变暗，最后熄灭CA 灯一直不亮，只有 B 灯和 C 灯亮DA、B、C 灯同时亮，并且亮暗没有变化3 如图所示的甲、乙两电路，电源电动势相等，内阻不计。电阻 R 阻值大于自感线圈 L的阻值接通 S，使电路达到稳定，两图中灯泡 A 均能发光。则( )A甲电路中，闭合 S，A 将立即变亮B甲电路中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭C乙电路中，断开 S，A 立即熄灭D乙电路中，断开 S，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭4 如图所示，电源的电动势为 E，内阻 r 不能忽略。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。关于这个电路的以下说法正确的是()A开关闭合到电路电流稳定的时间内， A 灯立刻亮，再逐渐变暗，最后亮度稳定B开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定C开关由闭合到断开瞬间，A 灯闪亮一下再熄灭D开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过 A 灯5如图所示的电路中，S 闭合时流过电感线圈的电流为 2 A，流过灯泡的电流是 1 A，将S 突然断开，则 S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流 I 随时间 t 变化关系的图象是图中的（ ）【核心素养提升核心素养提升】1关于某一线圈的自感系数，下列说法中正确的是( )A线圈中电流变化越大，线圈的自感系数越大B线圈中电流变化得越快，线圈的自感系数越大C若线圈中通入恒定电流，线圈自感系数为零D不管电流如何变化，线圈的自感系数不变2 如图所示电路中，L 是一个带铁芯的线圈，R 为纯电阻，两支路的直流电阻相等，A1、A2为双向电流表，在接通和断开开关 S 的瞬间，两电流表读数 I1、I2大小关系分别是( )A接通 S 瞬间 I1I2 B接通 S 瞬间 I1I2，断开 S 瞬间 I1I2C接通 S 瞬间 I1I2，断开 S 瞬间 I1I2 D接通 S 瞬间 I1 I2，断开 S 瞬间 I1I23 如图所示，L 是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为 0，电路中 A、B 是两个完全相同的灯泡，与 A 灯泡串接一个理想二极管 D，则()A开关 S 闭合瞬间，A 灯泡先亮B开关 S 闭合瞬间，A、B 灯泡同时亮C开关 S 断开瞬间，A 灯泡逐渐熄灭，B 灯泡立即熄灭D开关 S 断开瞬间，B 灯泡逐渐熄灭，A 灯泡立即熄灭4 如图所示，多匝线圈 L 的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是 R，电键 S 原来是断开的，电流 I0=E/2R，今合上电键 S 将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势（ ）A有阻碍电流的作用，最后电流由 I0减小到零 B有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持 I0不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到 2I0 5 如图所示的电路中，D1和 D2是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与 R 相同在电键 S 接通和断开时，灯泡 D1和 D2亮暗的顺序是( )A接通时 D1先达最亮，断开时 D1后灭B接通时 D2先达最亮，断开时 D1后灭C接通时 D1先达最亮，断开时 D1先灭D接通时 D2先达最亮，断开时 D2先灭6 在如图所示的电路中，两个灵敏电流表 G1和 G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆，当电流从“”接线柱流入时，指针向左摆在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是() AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆7 如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L 是自感系数很大的线圈，电阻 R 阻值较小，开关 S1断开、S2闭合现闭合 S1，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是()A闭合 S1，通过电阻 R 的电流先增大后减小B闭合 S1，A1亮后逐渐变暗C闭合 S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D断开电路时，为保护负载，应先断开 S2，再断开 S18如图所示的电路中，三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计，开关 S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有( )Aa 逐渐变暗Bb 先变亮，然后逐渐变暗Cc 先变亮，然后逐渐变暗Db、c 都逐渐变暗9如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电感 L 的电阻不计，电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值在 t0 时刻闭合开关 S，经过一段时间后，在 tt1时刻断开 S.下列表示 A、B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图象中，正确的是( )10. 如图是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 两端连在一起，构成一个闭合电路。在断开开关 S 的时候，弹簧 K 并不会立刻将衔铁 D 拉起而使触头 C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。延时继电器就是因此而得名的。（1）请解释：当开关 S 断开后，为什么电磁铁还会继续吸住衔铁一小段时间？ （2）如果线圈 B 不闭合，是否会对延时效果产生影响？为什么？ 11. 李辉用多用表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。刘伟为了使李辉测量方便，没有注意操作的规范，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。这是什么原因？ 12. 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 0。A 和 B 是两个相同的小灯泡。 （1）当开关 S 由断开变为闭合时，A、B 两个灯泡的亮度将如何变化？请作出解释。 （2）当开关 S 由闭合变为断开时，A、B 两个灯泡的亮度又将如何变化？请作出解释。