课时分层作业(八)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13
A D C C C D A A D C AC A
1．A [无线充电是利用两个线圈之间的互感原理进行充电的，故A正确，B错误；因无线充电利用的是线圈之间的互感原理，因此不能使用稳恒直流电源对手机进行充电，因为稳恒直流电源不能产生变化的磁场，也就不能在手机内置线圈中产生感应电流，无法完成充电，故C错误；手机和充电基座虽然没有通过导线连接，但基座内的线圈与手机内置线圈之间通过电场能转化为磁场能，再由磁场能转化为电场能的这种互感原理进行充电，由于线圈之间存在漏磁，因此该过程有电能的损失，故D错误。故选A。]
2．D [线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是：是否引起电磁感应现象——即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化。通过分析知选项D中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的。]
3．C [由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响。故选C。]
4．C [开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光，由于线圈的自感阻碍电流的增大，所以A灯后发光，且逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，可知A、B两灯最后一样亮，故A、B错误；开关S闭合且电路稳定时，由于自感线圈的电阻可忽略不计，所以A、B灯一样亮，断开开关S，自感线圈与A、B灯组成串联电路，A、B灯都缓慢熄灭，故C正确，D错误。故选C。]
5．C [开关S闭合瞬间，b、c灯立即亮，a灯由于与自感线圈串联，而自感线圈会产生自感电动势，阻碍电流的通过，因此a灯逐渐变亮，故A、B错误；开关S断开，c灯处于断路状态，立即熄灭，而a、b灯与自感线圈串联构成闭合回路，因自感线圈在开关S断开瞬间，产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以a、b灯逐渐熄灭，故C正确；开关S断开瞬间，流过a灯的电流方向仍与未断开前相同，而流过b灯的电流方向与断开前相反，故D错误。故选C。]
6．D [当开关S由断开变为闭合时，电源的电压同时加到两灯上，A和B同时亮，随着线圈中电流的增大，由于线圈的电阻几乎为0，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，电路总电阻减小，总电流增大，A变得更亮，故A、B错误；当开关S由闭合变为断开时，线圈阻碍电流的减小，产生感应电动势，B与线圈构成闭合回路，开关断开前通过线圈的电流大于B的电流，故A立即熄灭，B闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。故选D。]
7．A [闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值小于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流大于通过电流传感器的电流。t＝t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。则选项A符合题中情况。故选A。]
8．A [在t＝0时刻，闭合开关S1，通过线圈的电流从无到有，因自感电动势的产生，电流逐渐增大直到稳定；在t＝t1时刻，再闭合S2时，线圈中的电流将减小，因自感电动势的存在，电流逐渐减小为零，由楞次定律可知，线圈中电流的方向不变。故只有选项A正确。]
9．D [在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流，感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起。在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(在不烧坏导线和电源的条件下，电压大则现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显。如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环现象”。]
10．C [闭合开关S，二极管正向导通，则L2、L3立即发光，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则L1逐渐亮起来，故A错误；闭合开关S，稳定后，由于线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管，可知L1的亮度与L2、L3的亮度不相同，故B错误；断开开关S，线圈产生自感电动势阻碍原来线圈电流的减小，由于二极管对于线圈电流为反向连接，则二极管断路，线圈与L1、L3构成回路，由于原来线圈电流小于L3电流，所以L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭，故C正确，D错误。故选C。]
11．AC [断开开关前，电容器两端的电压是线圈两端的电压，线圈没有直流电阻，所以电容器两端电压为零，所带电荷量为零，A正确，B错误；断开开关瞬间，线圈电流减小，由于线圈的自感现象，导致线圈中产生自感电动势，且左端电势高于右端，故线圈对电容器充电，电容器a板带正电，C正确，D错误。故选AC。]
12．解析：(1)由题图像可知S闭合稳定时IL＝1.5 A，
RL＝ Ω－2 Ω＝2 Ω。
(2)S闭合稳定时流过小灯泡的电流
I1＝ A＝1 A
S断开后，L、R、R1组成临时回路，电流由1.5 A逐渐减小，所以灯泡会闪亮一下再熄灭，自感电动势为E′＝IL(R＋RL＋R1)＝15 V。
答案：(1)2 Ω (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15 V
13．A [开关S闭合瞬间，由于电感线圈的较大阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯D1和D2串联，流经灯D1和D2的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故I1＝，稳定后灯D2和D3并联再与D1串联，流过D2的电流为I2＝，故A正确，B错误；开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D2和D3提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D2和D3的电流相等，所以灯D2逐渐熄灭，故C错误；开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律u1＝，电路稳定后，流过D3的电流为I＝，开关S断开瞬间，电感线圈能够为D2和D3提供与之前等大电流，故其两端电压为u2＝I·2R＝，所以，故D错误。故选A。]课时分层作业(八) 互感和自感
?题组一 互感现象
1．无线充电打破了电能传输只能依靠导线直接接触式传输的方式，属于非接触式传输，能够避免接触式电能传输可能带来的接触火花、滑动磨损、爆炸电击等问题。如图所示，手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列说法正确的是( )
A．无线充电过程主要利用了互感的原理
B．无线充电过程主要利用了自感的原理
C．无线充电基座可以接稳恒直流电源对手机进行充电
D．手机和充电基座没有通过导线连接，故没有电能损失
2．在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。下图中，最能符合这样要求的一幅图是( )
A B C D
?题组二 自感现象的理解和应用
3．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其原理是( )
A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不对
4．如图所示，A、B是两个相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，电源的内阻可以忽略，电源电动势与A、B两个白炽灯的额定电压相等。下列说法正确的是( )
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且均正常发光
B．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样正常发光
C．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，B灯缓慢熄灭
D．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，A灯闪亮一下再缓慢熄灭
5．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是( )
A．开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮
B．开关S闭合瞬间，a、b灯一样亮
C．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
D．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S瞬间，流过a灯的电流方向与断开前相反
6．如图所示，L是自感系数很大的线圈，其自身的电阻可忽略不计，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A．当开关S由断开变为闭合时，A立即亮，B缓慢地亮
B．保持开关S闭合电路稳定后，A、B一样亮
C．当开关S由闭合变为断开时，A、B同时熄灭
D．当开关S由闭合变为断开时，A立即熄灭，B闪亮一下后熄灭
?题组三 自感现象中的图像问题
7．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，而直流电阻值小于灯泡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像中，可能正确的是( )
A B
C D
8．如图所示，L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、电阻R0、开关S1和电池E可构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向。当电流的流向与箭头所示的方向相同时，该电流为正，否则为负。开关S1和S2都处于断开状态。设在t＝0时刻，闭合开关S1，经过足够长的时间，在t＝t1时刻，再闭合开关S2，则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图像是( )
A B C D
9．科技节上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环。闭合开关的瞬间，套环跳起。某同学另外找了器材来重复演示此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，分析导致套环未动的原因可能是( )
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
10．某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡，线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是( )
A．闭合开关S，L3立即发光，L1逐渐亮起来、L2始终不亮
B．闭合开关S，稳定后L1、L2、L3的亮度相同
C．断开开关S，L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭
D．断开开关S，L3会闪亮一下再逐渐熄灭
11．(多选)如图所示，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计，电源电动势E＝5 V，内阻r＝5 Ω。开始时，开关S闭合，则( )
A．断开S前，电容器所带电荷量为0
B．断开S前，电容器两端的电压为V
C．断开S的瞬间，电容器a板带正电
D．断开S的瞬间，电容器b板带正电
12．如图甲所示为研究自感现象实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10-3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙所示)。已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。
(1)求线圈的直流电阻RL。
(2)开关断开时，该同学观察到的现象是什么？计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是多少。
13．如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是( )
A．开关S闭合瞬间，流经灯D1和D2的电流相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D2的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，灯D2闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出图乙中u1∶u2＝1∶1(共79张PPT)
4．互感和自感
第二章 电磁感应
整体感知·自我新知初探
[学习任务] 任务1．了解互感现象及互感现象的应用，知道什么是互感现象和自感现象。
任务2．观察通电自感和断电自感实验现象，了解自感现象，认识自感电动势的作用，能够通过电磁感应的有关规律分析通电自感和断电自感现象。
[自我感知] 经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材] 如图所示，两个线圈A、B之间并没有导线相连，线圈A与手机(或MP3等)的音频输出端连接，线圈B与扩音器的输入端连接。把线圈A插入线圈B时就能在扩音器上听见由手机输出的声音，这是为什么？
知识点一 互感现象
提示：利用电磁感应把能量从一个线圈传递到另一个线圈。
1．定义：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，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生__________的现象。产生的电动势叫作互感电动势。
2．应用：互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。变压器、收音机的“磁性天线”就是利用________制成的。
3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路正常工作。
感应电动势
互感现象
如图所示是法拉第实验线圈。在实验中，两个线圈并没有用导线连接。
问题1．当其中一个线圈中有电流时，另一个线圈中是否会产生感应电流？
提示：不一定。当线圈中的电流为恒定电流时，在其周围空间产生的磁场不变，则在另一个线圈中就不会产生感应电流。只有当线圈中的电流变化时，在其周围空间产生变化的磁场，此时会在另一个线圈中产生感应电流。
问题2．当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？
提示：当一个线圈中的电流变化时，穿过两个线圈的磁通量都会变化，在另一个线圈中就会产生感应电动势。
1．互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在绕同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生在任何两个相互靠近的电路之间。
2．互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。
3．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，这时要求设法减小电路间的互感。
【典例1】 (互感的理解)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
√
B [t1时刻感应电流为零，故两环作用力为零，A错误；t2和t3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，C错误；t4时刻A环中电流为零，两环无相互作用，D错误。]
【教用·备选例题】 在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在1处，现把它从1扳到2，如图所示，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是( )
A．先由P→Q，再由Q→P
B．先由Q→P，再由P→Q
C．始终由Q→P
D．始终由P→Q
C [开关由1扳到2，线圈A中电流产生的磁场由向右变为向左，先减小后反向增加，由楞次定律可得R中电流一直都是由Q→P，C正确。]
√
1．自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出__________的现象。
2．自感电动势
由于____而产生的感应电动势。
知识点二 自感现象、自感系数和磁场的能量
感应电动势
自感
自感
电感
亨利
大小
形状
匝数
是否有铁芯
5．自感现象中的磁场能量
(1)线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源的能量输送给____，储存在____中。
(2)线圈中电流减小时，____中的能量释放出来转化为电能。
6．电的“惯性”
自感电动势有阻碍线圈中________的“惯性”。
磁场
磁场
磁场
电流变化
如图所示，两个灯泡A1、A2规格相同，实验前先闭合开关S，调节电阻R2，使两个灯的亮度相同，再调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开开关S。进行实验并思考以下问题：
问题1．重新接通电路，在闭合开关后，观察到两个灯泡的发光情况是怎样的？
提示：A2正常发光，A1比A2亮得晚，但最终一样亮。
问题2．发生这种现象的原因是什么？
提示：电路接通时，电流由零开始增加，穿过L的磁通量随之增加，在L中产生自感电动势阻碍磁通量(电流)的增加，推迟了电流达到正常值的时间，所以A1灯比A2灯晚亮，但两个灯泡规格相同，流过两条支路的电流相同，故最终两个灯泡一样亮。
问题3．断开开关S，两个灯泡是立即熄灭吗？
提示：逐渐熄灭。
1．通电自感和断电自感的比较
通电自感 断电自感
自感电路
器材规格 L2的自感系数很大(有铁芯)
通电自感 断电自感
自感现象 在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，A灯逐渐熄灭或熄灭前闪亮一下
通电自感 断电自感
产生原因
注意：电流减小时，自感线圈中电流大小一定小于原先所通电流大小，自感电动势可能大于原电源电动势。
通电自感 断电自感
等效理解 电感线圈的作用相当于一个短时间内阻值由无穷大减小为电感线圈的阻值的直流电阻 电感线圈的作用相当于一个瞬时电源(电源电动势在短时间内减小为零)
2．自感现象的分析思路
(1)明确通过自感线圈的电流大小的变化情况(是增大还是减小)。
(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向。
(3)分析阻碍的结果：当电流增强时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；当电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小。
3．自感系数
【典例2】 (自感系数)关于线圈的自感系数，下列说法正确的是( )
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
√
D [自感系数是线圈本身的固有属性，只取决于线圈长短、粗细、匝数、有无铁芯等因素，而与电流变化快慢等外部因素无关。自感电动势的大小与线圈自感系数及电流变化率有关。A、B、C错误，D正确。]
【典例3】 (自感现象)图1和图2是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1中，A1与L1的电阻值相同
B．图1中，闭合S1，电路稳定后，
A1中电流大于L1中电流
C．图2中，滑动变阻器R与L2的电阻值相同
D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与滑动变阻器R中电流相等
√
[思路点拨] (1)断开S1时A1闪亮，说明断开S1前，L1中的电流大于A1中的电流。
(2)闭合S2稳定后A2与A3亮度相同，说明稳定时两支路总电阻大小相等。
C [题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL，S1断开瞬间，A1突然变亮，可知IL>I1，因此A1和L1电阻不相等，所以A、B错误；题图2中由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律可知，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故滑动变阻器R与L2的电阻值相同，所以C正确；题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，所以D错误。]
规律总结 自感现象的分析要点
明确电路中元件与自感线圈的连接方式，若元件与自感线圈串联，元件中的电流与线圈中电流有相同的变化规律；若元件与自感线圈并联，元件上的电压与线圈上的电压有相同的变化规律；若元件与自感线圈构成临时回路，元件成为自感线圈的临时外电路，元件中的电流大小与线圈中电流大小有相同的变化规律。
自感现象中的I-t图像的处理技巧
知识点三 自感现象中的图像问题
【典例4】 (自感现象中的图像问题)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。如选项图所示，表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图像中，正确的是( )
√
A B C D
B [开关S闭合的瞬间，由于L的阻碍作用，由R与L组成的支路相当于断路，后来由于L的阻碍作用不断减小，相当于外电路并联部分的电阻不断减小，根据闭合电路欧姆定律可知，整个电路中的总电流增大，由U内＝Ir得内电压增大，由UAB＝E－Ir得路端电压UAB减小。电路稳定后，由于R的阻值大于灯泡D的阻值，所以流过L支路的电流小于流过灯泡D的电流。当开关S断开时，由于电感L的自感作用，流过灯泡D的电流立即与L电流相等，与灯泡原来的电流方向相反且逐渐减小，即UAB反向减小，选项B正确。]
规律方法 (1)L中电流变化时，自感电动势对电流有阻碍作用，随时间延续，其阻碍作用逐渐变小。
(2)UAB有正负之分，根据流过灯泡D的电流方向确定UAB的正负。
【教用·备选例题】 如图甲所示电路，电流表、线圈L的电阻不计，首先闭合开关，电路处于稳定状态，在t＝t1时刻突然断开开关S，整个过程通过电阻R1中的电流I随时间变化的图线如图乙所示，则下列说法正确的是( )
A．由题中信息可知，本题数据处理过
程中，电源内阻不可忽略不计
B．R1＝R2
C．断开开关后，电流从右向左流过R1
D．从断开开关到电流表归零的过程中，自感线圈的自感电动势变大
√
应用迁移·随堂评估自测
1．下列关于自感系数及自感电动势的说法正确的是( )
A．通过线圈的电流为最大值的瞬间，自感电动势最大
B．电流变化越大，自感电动势越大
C．线圈中的电流不变，其自感系数为0
D．线圈内插入铁芯，其自感系数增大
√
2
4
3
题号
1
2
4
3
题号
1
2．如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到( )
A．灯泡变暗 B．灯泡变亮
C．螺线管缩短 D．螺线管长度不变
2
3
题号
1
4
√
A [当软铁棒插入螺线管中时，使螺线管的自感系数增大，穿过螺线管的磁通量增加，故产生反向的自感电动势，使总电流减小，灯泡变暗，每匝线圈间同向电流吸引力减小，螺线管变长，故A正确，B、C、D错误。]
2
3
题号
1
4
3．如图电路中，P、Q两灯完全相同，电感线圈L的电阻不计，则
( )
A．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光
B．S接通瞬间，P先达到最亮，稳定后与Q一样亮
C．S断开瞬间，通过P的电流与原来方向相同
D．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭
2
3
题号
4
1
√
B [S接通瞬间，P灯先达到最亮，Q灯支路由于线圈产生感应电动势阻碍电流的增大，则Q灯支路电流缓慢增大，Q灯缓慢变亮，稳定后由于两灯相同且电感线圈L的电阻不计，则两灯一样亮，故A错误，B正确；S断开瞬间，由于电感线圈的存在，阻碍电流减小，且此时P、Q连成一个回路，所以P、Q都是缓慢熄灭，通过P的电流与原来方向相反，故C、D错误。故选B。]
2
3
题号
4
1
4．如图所示为“万人跳”实验的示意图，电源的内电阻可忽略，L为学生实验用变压器线圈，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S。下列表示通过学生们的电流I随时间t变化的图像中，你认为最符合该实验实际的是( )
2
4
3
题号
1
√
A B
C D
A [开关闭合后，线圈与学生们并联，由于电源为干电池，电压很小，因此通过学生的电流很小，当开关断开时，线圈电流发生变化，从而产生很高的瞬时电压，此时线圈与学生们构成放电回路，线圈中电流方向不变化，而流经学生们的电流方向发生变化，断开瞬间流经学生的电流较大(其最大值在人体能承受的安全电流内)，学生们有触电的感觉，然后逐渐减小，故选A。]
2
4
3
题号
1
回归本节知识，完成以下问题：
(1)互感现象中，如果电路没有闭合有无感应电动势？为什么？
提示：有。产生感应电动势的原因是通过线圈的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关。
(2)在断电自感中，哪个灯泡电流方向不会变化、不会出现亮一下熄灭？
提示：与线圈串联的灯泡。
(3)为什么有可能出现灯泡亮一下熄灭？
提示：后来通过线圈自感现象流过灯泡的电流超过灯泡原来的电流。
阅读材料·拓宽物理视野
日光灯
日光灯正常发光时灯管两端只允许通过较低的电流，所以加在灯管上的电压略低于电源电压，但是日光灯开始工作时需要一个较高电压击穿，所以在电路中加入了镇流器，不仅可以在启动时产生较高电压，同时可以在日光灯工作时稳定电流。
如图，当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220 V的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接通，电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量
电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于灯管两端。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。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。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。
日光灯正常发光后。由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化。镇流器起到降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内。
问题 镇流器在启动时和在正常工作时起什么作用？启辉器中电容器的作用是什么？
提示：瞬时高压，降压限流作用。避免产生电火花。
题号
课时分层作业(八) 互感和自感
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?题组一 互感现象
1．无线充电打破了电能传输只能依靠导线直接接触式传输的方式，属于非接触式传输，能够避免接触式电能传输可能带来的接触火花、滑动磨损、爆炸电击等问题。如图所示，手机可以直接放在无线充电基座上进行充电，下列说法正确的是( )
A．无线充电过程主要利用了互感的原理
B．无线充电过程主要利用了自感的原理
C．无线充电基座可以接稳恒直流电源对手机进行充电
D．手机和充电基座没有通过导线连接，故没有电能损失
题号
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题号
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A [无线充电是利用两个线圈之间的互感原理进行充电的，故A正确，B错误；因无线充电利用的是线圈之间的互感原理，因此不能使用稳恒直流电源对手机进行充电，因为稳恒直流电源不能产生变化的磁场，也就不能在手机内置线圈中产生感应电流，无法完成充电，故C错误；手机和充电基座虽然没有通过导线连接，但基座内的线圈与手机内置线圈之间通过电场能转化为磁场能，再由磁场能转化为电场能的这种互感原理进行充电，由于线圈之间存在漏磁，因此该过程有电能的损失，故D错误。故选A。]
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√
2．在无线电技术中，常有这样的要求：有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。下图中，最能符合这样要求的一幅图是( )
A B C D
题号
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D [线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是：是否引起电磁感应现象——即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化。通过分析知选项D中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的。]
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√
?题组二 自感现象的理解和应用
3．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其原理是( )
A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感
电动势互相抵消
B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消
C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消
D．以上说法均不对
题号
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C [由于采用了双线绕法，两根平行导线中的电流反向，它们产生的磁通量相互抵消。不论导线中的电流如何变化，线圈中的磁通量始终为零，所以消除了自感现象的影响。故选C。]
题号
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√
4．如图所示，A、B是两个相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈，电源的内阻可以忽略，电源电动势与A、B两个白炽灯的额定电压相等。下列说法正确的是( )
A．闭合开关S时，A、B灯同时亮，且均正常发光
B．闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样正常发光
C．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，B灯缓慢熄灭
D．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，A灯闪亮一下再缓慢熄灭
题号
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C [开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，B灯立即发光，由于线圈的自感阻碍电流的增大，所以A灯后发光，且逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，可知A、B两灯最后一样亮，故A、B错误；开关S闭合且电路稳定时，由于自感线圈的电阻可忽略不计，所以A、B灯一样亮，断开开关S，自感线圈与A、B灯组成串联电路，A、B灯都缓慢熄灭，故C正确，D错误。故选C。]
题号
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√
5．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是( )
A．开关S闭合瞬间，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮
B．开关S闭合瞬间，a、b灯一样亮
C．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S，c灯立
即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
D．开关S闭合且电路稳定时，断开开关S瞬间，流过a灯的电流方向与断开前相反
题号
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C [开关S闭合瞬间，b、c灯立即亮，a灯由于与自感线圈串联，而自感线圈会产生自感电动势，阻碍电流的通过，因此a灯逐渐变亮，故A、B错误；开关S断开，c灯处于断路状态，立即熄灭，而a、b灯与自感线圈串联构成闭合回路，因自感线圈在开关S断开瞬间，产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以a、b灯逐渐熄灭，故C正确；开关S断开瞬间，流过a灯的电流方向仍与未断开前相同，而流过b灯的电流方向与断开前相反，故D错误。故选C。]
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√
6．如图所示，L是自感系数很大的线圈，其自身的电阻可忽略不计，A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A．当开关S由断开变为闭合时，A立即亮，B缓慢地亮
B．保持开关S闭合电路稳定后，A、B一样亮
C．当开关S由闭合变为断开时，A、B同时熄灭
D．当开关S由闭合变为断开时，A立即熄灭，
B闪亮一下后熄灭
题号
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D [当开关S由断开变为闭合时，电源的电压同时加到两灯上，A和B同时亮，随着线圈中电流的增大，由于线圈的电阻几乎为0，分流作用增大，B逐渐被短路直到熄灭，电路总电阻减小，总电流增大，A变得更亮，故A、B错误；当开关S由闭合变为断开时，线圈阻碍电流的减小，产生感应电动势，B与线圈构成闭合回路，开关断开前通过线圈的电流大于B的电流，故A立即熄灭，B闪亮一下后熄灭，故C错误，D正确。故选D。]
题号
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?题组三 自感现象中的图像问题
7．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，而直流电阻值小于灯泡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像中，可能正确的是( )
题号
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A B
C D
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A [闭合S瞬间，线圈中产生自感电动势阻碍电流增加，则线圈相当于断路，此时通过电流传感器的电流最大；随线圈阻碍作用的减小，通过线圈的电流逐渐变大，通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值小于灯泡D的阻值，稳定后，通过线圈的电流大于通过电流传感器的电流。t＝t1时刻断开开关S，由于自感现象，原来通过线圈L的电流从左向右流过电流传感器，与原来方向相反，且逐渐减小。则选项A符合题中情况。故选A。]
题号
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√
8．如图所示，L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、电阻R0、开关S1和电池E可构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向。当电流的流向与箭头所示的方向相同时，该电流为正，否则为负。开关S1和S2都处于断开状态。设在t＝0时刻，闭合开关S1，经过足够长的时间，在t＝t1时刻，再闭合开关S2，则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图像是( )
A B C D
题号
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A [在t＝0时刻，闭合开关S1，通过线圈的电流从无到有，因自感电动势的产生，电流逐渐增大直到稳定；在t＝t1时刻，再闭合S2时，线圈中的电流将减小，因自感电动势的存在，电流逐渐减小为零，由楞次定律可知，线圈中电流的方向不变。故只有选项A正确。]
题号
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√
9．科技节上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈、开关和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈上，且使铁芯穿过套环。闭合开关的瞬间，套环跳起。某同学另外找了器材来重复演示此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，分析导致套环未动的原因可能是( )
A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
题号
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D [在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流，感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起。在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大(在不烧坏导线和电源的条件下，电压大则现象明显)，所选线圈的匝数越多，现象也越明显。如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环现象”。]
题号
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√
10．某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡，线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是( )
A．闭合开关S，L3立即发光，L1逐渐亮起来、L2始终不亮
B．闭合开关S，稳定后L1、L2、L3的亮度相同
C．断开开关S，L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭
D．断开开关S，L3会闪亮一下再逐渐熄灭
题号
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C [闭合开关S，二极管正向导通，则L2、L3立即发光，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的增大，则L1逐渐亮起来，故A错误；闭合开关S，稳定后，由于线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管，可知L1的亮度与L2、L3的亮度不相同，故B错误；断开开关S，线圈产生自感电动势阻碍原来线圈电流的减小，由于二极管对于线圈电流为反向连接，则二极管断路，线圈与L1、L3构成回路，由于原来线圈电流小于L3电流，所以L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭，故C正确，D错误。故选C。]
题号
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√
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题号
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AC [断开开关前，电容器两端的电压是线圈两端的电压，线圈没有直流电阻，所以电容器两端电压为零，所带电荷量为零，A正确，B错误；断开开关瞬间，线圈电流减小，由于线圈的自感现象，导致线圈中产生自感电动势，且左端电势高于右端，故线圈对电容器充电，电容器a板带正电，C正确，D错误。故选AC。]
题号
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12．如图甲所示为研究自感现象实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10-3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙所示)。已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。
(1)求线圈的直流电阻RL。
(2)开关断开时，该同学观察到的
现象是什么？计算开关断开瞬间
线圈产生的自感电动势是多少。
题号
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[答案] (1)2 Ω (2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15 V
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13．如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内
阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是( )
A．开关S闭合瞬间，流经灯D1和D2的电流相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D2的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，灯D2闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出图乙中u1∶u2＝1∶1
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