课件43张PPT。人教版·选修3-201课前新知预习 02课堂师生共研 【金版教程】2015-2016学年高中物理 第四章 第6节 互感和自感课后提升考能 新人教版选修3-2
知识点
基础
中档
稍难
对自感的理解
1、2
自感、互感现象
3、4、5、6
9、11
自感、互感应用、防止
7、8、10
自感现象与电路综合
12
1．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是( )
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中的电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
答案 D
解析 线圈的自感系数是由线圈本身的因素及有无铁芯决定的，与有无电流、电流变化情况都没有关系，故B、C错误，D正确；自感电动势的大小除了与自感系数有关，还与电流的变化率有关，故A错误。
2．关于自感现象，下列说法中正确的是( )
A．自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象
B．自感电动势总是阻止原电流的变化
C．自感电动势的方向总与原电流方向相反
D．自感电动势的方向总与原电流方向相同
答案 A
解析 自感现象是线圈自身的电流变化而引起的电磁感应现象，在自感现象中自感电动势总是阻碍原电流的变化，不是阻止，所以选项B错。当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反，所以选项C、D错。
3．如图甲所示，A、B两绝缘金属环套在同一铁芯上，A环中电流iA随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法中正确的是( )
A．t1时刻，两环作用力最大
B．t2和t3时刻，两环相互吸引
C．t2时刻两环相互吸引，t3时刻两环相互排斥
D．t3和t4时刻，两环相互吸引
答案 B
解析 t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，则A错误；t2时刻A环中电流在减小，则B环中产生与A环中同向的电流，故相互吸引，B正确；t3时刻同理也应相互吸引，故C也错；t4时刻A中电流为零，两环无相互作用。D错。
4．[2015·荆州高二检测](多选)用电流传感器可以清楚地演示通电自感对电路中电流的影响，不一定要用两个灯泡作对比。电流传感器的作用相当于一个电流表，实验就用电流表的符号表示。它与电流表的一个重要区别在于，传感器与计算机相结合能够即时反映电流的迅速变化，并能在屏幕上显示电流随时间变化的图象。先按图甲连接电路，测一次后，可以拆掉线圈，按图乙再测一次，得到(a)、(b)图象。则下列说法正确的是( )
A．(a)图象是对应甲测得的
B．(a)图象是对应乙测得的
C．(b)图象是对应甲测得的
D．(b)图象是对应乙测得的
答案 AD
解析 电路甲中电流在开关闭合后，由于自感电动势作用，逐渐增加至最大；电路乙中电流在开关闭合后，立即增至最大，所以A、D项正确。
5. [2015·长安高二检测](多选)如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈，则( )
A．在S刚闭合时，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮
B．在S刚闭合时，两灯同时亮，然后A灯熄灭，B灯更亮
C．S闭合一段时间后，再将S断开，A、B两灯同时熄灭
D．S闭合一段时间后，再将S断开，A灯亮一会熄灭，B灯立即熄灭
答案 BD
解析
―→―→―→―→
―→。
6. [2015·济宁高二检测]带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，将它们组成如图所示电路，则下列说法中正确的是( )
A．闭合S的瞬间，电流表A1的示数小于A2，偏转方向与A2相同
B．闭合S的瞬间，电流表A1的示数等于A2，偏转方向与A2相反
C．断开S的瞬间，电流表A1的示数大于A2，偏转方向与A2相反
D．断开S的瞬间，电流表A1的示数等于A2，偏转方向与A2相同
答案 A
解析 闭合S的瞬间，L阻碍电流增大，所以A1示数小于A2示数，A正确；断开S瞬间，L产生感应电动势，对A1、A2、R供电，即A1示数与A2示数相同，方向相反。
7. (多选)如图所示电路中，L为自感系数很大的电感线圈，N为试电笔中的氖管(启辉电压约70 V)，电源电动势约为10 V。已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极周围，则( )
A．S接通后，氖管不会亮
B．S接通时启辉，辉光在a端
C．S接通后迅速切断时启辉，辉光在a端
D．条件同C，辉光在b端
答案 AD
解析 接通时电压不足以使氖管发光，迅速切断S时，L中产生很高的自感电动势，会使氖管发光，b为负极，辉光在b端。故A、D项正确。
8．在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，下图所示方案可行的是( )
答案 D
解析 开关断开时，线圈L内由于产生自感电动势有阻碍原电流减小的作用，利用二极管的单向导电性使线圈短路即可避免电弧的产生。
9．如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则( )
A．I1＝I2＝I0 B．I1>I0>I2
C．I1＝I2>I0 D．I1答案 D
解析 当滑动片从A端迅速滑向B端时，总电阻减小，总电流增大，L产生自感电动势阻碍电流增大，自感电流方向与原电流方向相反，故I1比P稳定在C点的电流I0小；当P从B端迅速滑向A端时，总电流减小，L自感电动势阻碍电流减小，自感电流方向与原电流方向相同，故I2大于P稳定在C点时的电流I0。故D正确。
10．在无线电仪器中，常需要在距离较近处安装两个线圈，并要求当一个线圈中电流有变化时，对另一个线圈中的电流的影响尽量小。如图所示两个线圈的相对安装位置最符合该要求的是( )
答案 D
解析 两个相距较近的线圈，当其中的一个线圈中电流发生变化时，就在周围空间产生变化的磁场。这个变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，即发生互感现象。要使这种影响尽量小，应采用D所示的安装位置才符合要求。因为通电线圈的磁场分布与条形磁铁的类似，采用D所示的安装位置时，变化的磁场穿过另一线圈的磁通量最小。
11．在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R。闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I。然后，断开S。若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是( )
答案 B
解析 电路图如图所示。t′时刻闭合S，则由于线圈L的自感作用，通过电灯L1的电流i1从零逐渐增加，直到达到稳定值I，故灯L1的电流变化为B图象所示；而灯L2所在支路没有上述现象，S一闭合，电流i2就为稳定值I。故图象C、D均错。
12．如图所示是一种触电保安器，变压器A处用双股相线(火线和零线)平行绕制成线圈，然后接到用电器上，B处有一个输出线圈，一旦有电流，经放大后便能立即推动继电器J切断电源，下列情况下能起保护作用的是哪一种？说明理由。
(1)增加开灯的盏数，能否切断电源？
(2)双手分别接触火线和零线，能否切断电源？
(3)单手接触相线，脚与地相接触而触电，能否切断电源？
答案 (1)不能 (2)不能 (3)能
解析 解答本题时应按以下思路分析：
(1)不能。因A处线圈是采用的双线绕法，增加开灯的盏数只会使电路中电流增大，但A中两线中电流始终大小相等方向相反，磁通量相互抵消，B中磁通量始终为零不发生改变，B中没有感应电流，故不能推动J切断电源。
(2)不能，理由同(1)。提示：双手分别接触火线和零线相当于将一个电阻并联接入电路。
(3)能。因为有电流通过人体而流入地下，使A中火线与零线的电流不同从而产生磁场，B中磁通量发生改变，B中产生感应电流，从而推动J切断电源。
【金版教程】2015-2016学年高中物理 第四章 第6节 互感和自感随堂对点练 新人教版选修3-2
知识点一 通、断电自感的理解
1．[2015·黄冈高二检测]如图所示的电路可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆去时应( )
A．先断开开关S1 B．先断开开关S2
C．先拆去电流表 D．先拆去电阻R
答案 B
解析 当S1、S2闭合稳定时，线圈中的电流由a→b，电压表右端为“＋”极，左端为“－”极，指针正向偏转，先断开S1或先拆去电流表或先拆去电阻R的瞬间，线圈中产生的自感电动势相当于瞬间电源，其a端相当于电源的负极，b端相当于电源的正极，此时电压表上加了一个反向电压，使指针反偏，若反偏电压过大，会烧坏电压表，故应先断开S2，故选B项。
2．[2015·泉州高二检测]如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则( )
A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭
答案 D
解析 由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB比LA先亮，A、B项错误；由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确。
知识点二 自感电动势的大小及方向
3．在如图所示的电路中，开关S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1>i2。在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图象是图中的哪一个( )
答案 D
解析 开关S闭合时，L与A并联，其电流分别为i1和i2，方向都是从左向右。在断开S的瞬间，灯A中原来从左向右的电流i2立即消失，但灯A与线圈L组成一闭合回路，由于L的自感作用，其中的电流i1不会立即消失，而是在回路中逐渐减弱，这段时间内灯A中有从右向左的电流通过。这时通过A的电流是从i1开始减弱，因为i1>i2，故正确选项为D。
4．如图所示，多匝电感线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，开关S原来断开，电流I0＝，今合上开关S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这时电动势( )
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I0
C．有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变
D．有阻碍电流增大的作用，最后电流增大到2I0
答案 D
解析 S闭合，电路中电阻由2R减小为R，电流从I0＝增大到I′＝。由于电流的变化，使线圈中产生自感电动势，阻碍电流的变化，即阻碍电流的增加，最后变化到稳定后电路中的电流为I＝＝2I0。
知识点三 自感、互感在生产、生活中的应用
5．如图所示，A是日光灯管，L是镇流器，如果按图示电路连接，关于日光灯的发光情况，下列说法正确的是( )
A．只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能发光
B．把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光
C．S3不接通，接通S1和S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能发光
答案 C
解析 接通S1后，220 V电压不能使灯管A发光，A项不正确；S1、S2接通后交流电虽然通过镇流器线圈，但线圈中产生的自感电动势不能加在灯管A两端，故不能产生高压使灯管发光，B项不正确；C项中当断开S2瞬间镇流器产生很大的自感电动势，且电动势方向与原电压方向一致，形成的瞬间高压加在A灯两端就使日光灯正常发光(断开S2就替代了启辉器这个自动开关)，C项正确；日光灯正常发光后，如果接通S3，使镇流器短路，则失去了降压限流作用，日光灯会因电流过大而烧坏，D项错误。
6．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象，虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大
C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大
答案 C
解析 根据实物连线图画出正确的电路图，当闭合开关S，电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流IA，自感线圈中有稳定的电流IL，当开关S突然断开时，电流IA立即消失，但是，由于自感电动势的作用，流过线圈的电流IL不能突变，而是要继续流动，于是，自感线圈和小灯泡构成了回路，如果IL>IA，则能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长。如果不满足IL>IA的条件，小灯泡只是延时熄灭，不会观察到闪亮一下再熄灭。可见灯泡未闪亮的根本原因是不满足IL>IA的条件，这是线圈电阻偏大或小灯泡电阻偏小造成的。故C正确。
