資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2.4 自感與互感
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　互感現象 1
知識點二　自感現象 3
知識點三　自感系數和磁場的能量 6
模塊三 鞏固提高 8
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.通過實驗，了解互感現象和自感現象以及對它們的利用和防止. 2.能夠通過電磁感應的有關規律分析通電、斷電時自感現象的成因,以及磁場的能量轉化問題. 本講內容在新高考中再現率較低屬間歇性考點.以選擇題為主,主要集中在對通電和斷電自感現象的判斷.試題難度不大,未來與新技術新情境相結合的可能性較大.分值為4~6 分
模塊二 知識掌握
知識點一　互感現象
【情境導入】
如圖所示，在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？
【知識梳理】
1．互感和互感電動勢：兩個相互靠近且沒有導線相連的線圈，當一個線圈中的 時，它所產生的 會在另一個線圈中產生 ，這種現象叫作互感，這種感應電動勢叫作 ．
2．應用：利用互感現象可以把 由一個線圈傳遞到 ，如變壓器就是利用 制成的．
3．危害：互感現象能發生在任何兩個 的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作．
【重難詮釋】
1．當一個線圈中的電流變化時，它產生的磁場就發生變化，變化的磁場在周圍空間產生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產生感應電動勢．
2．一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大．
3．應用與危害
(1)應用：變壓器、收音機的磁性天線都是利用互感現象制成的．
(2)危害：在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作，這時要設法減小電路間的互感．例如在電路板刻制時就要設法減小電路間的互感現象．
（多選）（2023 河南模擬）線圈L1、L2繞在同一個鐵芯上，組成如圖所示的電路，開始時，電鍵K1、K2均斷開，下列操作能使電流表指針偏轉的是（　　）
A．先閉合K1，穩定后再閉合K2
B．先閉合K2，過一會兒再閉合K1
C．K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K1
D．K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K2
（2022 海淀區校級三模）某同學通過學習電磁感應的相關知識，利用實驗室里的線圈自制了一個放大版的手機揚聲器，裝置如圖所示。兩個匝數不同的線圈A、B之間沒有導線相連，線圈A與手機的音頻輸出端連接，線圈B與音響連接。為檢驗該裝置是否能正常工作及其播放效果，現將線圈A插入線圈B中，則下列說法正確的是（　　）
A．因A、B兩線圈之間未用導線連通，所以該揚聲裝置不可能發出聲音
B．線圈B中產生變化的電流使音響發聲
C．將A、B線圈互換，音響的播放效果不變
D．在A線圈中插入鐵芯，音響的播放效果不變
知識點二　自感現象
【情境導入】
1．按照如圖所示電路圖連接電路．
(1)開關S接通時，燈泡1和2的發光情況有什么不同？
(2)根據楞次定律結合電路圖分析該現象產生的原因．
2.按照如圖所示電路圖連接電路．
(1)若燈泡的電阻小于線圈L的直流電阻，先閉合開關使燈泡發光，穩定后斷開開關．觀察開關斷開時燈泡的亮度變化，并解釋原因．若燈泡電阻大于線圈L的直流電阻，燈泡的亮度如何變化？
(2)開關斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？
【知識梳理】
當一個線圈中的 變化時，它所產生的變化的磁場在 激發出感應電動勢，這種現象稱為自感．由于自感而產生的感應電動勢叫作自感電動勢．
【重難詮釋】
1．對自感現象的理解
自感現象是一種電磁感應現象，遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律．
2．對自感電動勢的理解
(1)產生原因
通過線圈的電流發生變化，導致穿過線圈的磁通量發生變化，因而在線圈上產生感應電動勢．
(2)自感電動勢的方向
當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：增反減同)．
(3)自感電動勢的作用
阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用．
3．對電感線圈阻礙作用的理解
(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會產生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使通過電感線圈的電流不能突變．
(2)若電路中的電流是穩定的，電感線圈相當于一段導線，其阻礙作用是由繞制線圈的導線的電阻引起的．
(3)線圈通電和斷電時線圈中電流的變化規律如圖．
（2023春 湟中區校級月考）如圖所示電路圖中，帶鐵芯的電阻較小的線圈L與燈A并聯，當合上開關S，燈A正常發光，試判斷下列說法中，哪些是正確的是（　　）
A．當斷開S時，燈A逐漸熄滅
B．當斷開S時，燈A立即熄滅
C．若用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當斷開S時，燈A立即熄滅
D．若用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當斷開S時，A突然閃亮后熄滅
（2023春 渝中區校級月考）如圖，燈泡的燈絲電阻為2Ω，電池電動勢為2V，內阻不計，線圈的自感系數很大，先合上開關K，穩定后突然斷開K，則下列說法正確的是（　　）
A．若線圈電阻很小，燈泡立即變暗再熄滅
B．若線圈電阻很小，燈泡會突然亮一下再熄滅
C．若線圈電阻為4Ω，燈泡會閃亮一下再熄滅，且燈泡中電流方向與K斷開前方向相反
D．若線圈電阻為4Ω，燈泡會立即變暗再熄滅，且燈泡中電流方向與K斷開前方向相同
（2023春 寧波期末）如圖所示，某同學利用電壓傳感器來研究電感線圈工作時的特點。圖甲中三個燈泡完全相同，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。在閉合開關S的同時開始采集數據，當電路達到穩定狀態后斷開開關。圖乙是由傳感器得到的電壓u隨時間t變化的圖像。不計電源內阻及電感線圈L的電阻。下列說法正確的是（　　）
A．開關S閉合瞬間，流經燈D1和D2的電流相等
B．開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈D2的電流保持不變
C．開關S斷開瞬間，燈D2閃亮一下再熄滅
D．根據題中信息，可以推算出圖乙中u1：u2＝1：1
（2023 五華區校級模擬）如圖1和圖2分別是教材中演示斷電自感和通電自感的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。圖1實驗中，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸熄滅；圖2實驗中，閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個與A2相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（　　）
A．圖1中，斷開S1瞬間，流過L1的電流大于斷開S1前流過L1的電流
B．圖1中，A1與L1的直流電阻值相同
C．圖2中，閉合S2瞬間，流過L2的電流與流過變阻器R的電流相等
D．圖2中，變阻器R接入電路中的阻值與L2的直流電阻值相同
（2023春 樂清市校級期末）如圖甲所示電路，電流表、線圈L的電阻不計，首先閉合開關，電路處于穩定狀態，在某一時刻突然斷開開關S，整個過程通過電阻R1中的電流I隨時間變化的圖線如圖乙所示，則下列說法正確的是（　　）

A．由題中信息可知，本題數據處理過程中，電源內阻不可忽略不計
B．R1＝R2
C．斷開開關后，電流從右向左流過R1
D．從斷開開關到燈熄滅的過程中，自感線圈的自感電動勢變大
知識點三　自感系數和磁場的能量
【情境導入】
(1)自感電動勢與哪些因素有關？
(2)在斷電自感現象中，斷開開關后，燈泡仍然亮一會，是否違背能量守恒定律？
【知識梳理】
自感系數
1．自感電動勢：E＝L，其中是 ；L是 ，簡稱自感或電感．單位： ，符號： .
2．自感系數與線圈的 、 、 ，以及是否有 等因素有關．
磁場的能量
1．線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給 ，儲存在 中．
2．線圈中電流減小時， 中的能量釋放出來轉化為電能．
3．自感電動勢有阻礙線圈中 的性質．
【重難詮釋】
1．自感電動勢
(1)表達式：E＝L.
(2)理解：①公式中為電流的變化率，電流變化越快，電流變化率越大，自感電動勢也越大．
②公式中L為線圈的自感系數．
2．自感系數
（多選）（2023 青島模擬）如圖，間距為d、傾角為θ的兩足夠長光滑平行金屬導軌，導軌間存在垂直導軌平面向上的磁感應強度為B的勻強磁場。導軌上端接一自感系數為L的電感線圈，當流過線圈的電流變化時，線圈中產生自感電動勢E＝L。將一根質量為m、長度略大于d的金屬棒垂直導軌放置，t＝0時刻由靜止釋放。已知電感線圈的直流電阻、金屬棒及導軌電阻均為零，當金屬棒下滑時切割磁感線產生的電動勢與線圈的自感電動勢大小相等；質量為m的質點做簡諧運動的回復力滿足F＝﹣kx，振動周期，重力加速度為g，電磁輻射忽略不計。關于金屬棒的運動，下列說法正確的是（　　）
A．金屬棒沿導軌先做變加速運動，最終勻速下滑
B．金屬棒沿導軌下滑的最大距離為
C．金屬棒釋放后經時間t＝π速度再次減為0
D．釋放金屬棒后，在t時刻速度第一次達到最大
模塊三 鞏固提高
（2023春 平潭縣校級期中）如圖所示，A、B兩燈相同，L是帶鐵芯的電阻可不計的線圈，下列說法中錯誤的是（　　）
A．開關K合上瞬間，A、B同時亮著
B．K合上穩定后，A燈熄滅，B燈變亮
C．K斷開瞬間，A、B同時熄滅
D．K斷開瞬間，B立即熄滅，A過一會兒再熄滅
（2022秋 雅安期末）如圖所示，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數較大的線圈，其直流電阻可忽略不計，則（　　）
A．S閉合瞬間，B燈立即亮，A燈緩慢亮
B．電路接通穩定后，A、B燈亮度相同
C．電路接通穩定后，斷開S，A燈閃亮，隨后逐漸熄滅
D．電路接通穩定后，斷開S瞬間，b點的電勢高于a點
（2023春 思明區校級期中）在如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的燈泡。線圈L的自感系數足夠大，電阻不可以忽略。則（　　）
A．開關S閉合時，A1和A2同時亮
B．開關S閉合時，A2先亮，A1逐漸變亮
C．開關S斷開時，A2閃亮一下再熄滅
D．開關S斷開時，流過A2的電流方向向右
（2023春 湖南期中）如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計。開關S從閉合狀態突然斷開時，下列判斷正確的有（　　）
A．三個燈泡馬上熄滅
B．b先閃一下，然后逐漸熄滅
C．c先閃一下，然后逐漸熄滅
D．a先閃一下，然后逐漸熄滅
（2023春 拉薩期末）如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法中正確的是（　　）
A．閉合開關S接通電路時，A2始終比A1亮
B．閉合開關S接通電路時，A1先亮，A2后亮，最后一樣亮
C．斷開開關S切斷電路時，A2先熄滅，A1過一會兒才熄滅
D．斷開開關S切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅
（2023 房山區一模）如圖所示，電路中線圈L的自感系數足夠大，兩個燈泡A1和A2的規格相同，A1與線圈L串聯后接到電源上，A2與可調電阻R串聯后接到電源上。先閉合開關S，調節電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，再調節可調電阻R1，使它們都正常發光，然后斷開開關S。下列說法正確的是（　　）
A．重新閉合開關S，A1先亮，A2后亮
B．斷開開關S，A2先熄滅，A1后熄滅
C．斷開開關S，A1先熄滅，A2后熄滅
D．斷開開關S，流過A2電流方向向左
（2023春 房山區期中）如圖所示，甲同學用多用電表的歐姆擋判斷一個變壓器線圈是否斷路。同組的乙同學配合甲同學測量，沒有注意操作的規范，用雙手分別握住裸露線圈的兩端讓甲同學測量。測量完成后，甲同學把多用電表的表筆與測量線圈脫離。關于該組同學在實驗中可能出現的情況，下列說法正確的是（　　）
A．測量時，由于線圈會發生自感現象導致多用電表的指針不發生偏轉
B．測量時，多用電表中的電源會讓乙同學有“觸電”的感覺
C．當多用電表的表筆與線圈兩端脫離時，乙同學和線圈中流過的電流大小相等
D．該實驗不能判斷出線圈是否存在斷路
（2023春 沙坪壩區校級月考）如圖所示，用一個日光燈上拆下來的鎮流器（線圈）、兩節1.5V的干電池、電鍵以及導線若干，幾位同學手牽手連到電路的C、D兩端，會產生“觸電”的感覺，則以下說法正確的是（　　）
A．“觸電”是發生在電鍵K閉合的瞬間
B．“觸電”是由感應起電引起的
C．“觸電”時通過人體的電流方向是A→B→D→C
D．干電池的3V電壓讓人感到“觸電”
（2023春 海安市校級期中）圖甲和圖乙是演示自感現象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈，A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡。實驗時，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（　　）
A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同
B．圖甲中，閉合S1，電路穩定后，A1中電流大于L1中電流
C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同
D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等
（2023 四川一模）如圖甲，一種使心臟驟停者的心臟重新跳動的設備—自動體外除顫儀（AED），其內部的電路可以簡化為如圖乙所示的電路，其中K是自動控制的雙刀雙擲開關，除顫儀啟動時，開關K立即閉合，經過一段很短的時間后突然斷開，下列說法正確的是（　　）
A．開關閉合的瞬間流經人體的電流很大
B．開關斷開流經人體的電流立即消失
C．AED產生的瞬間高壓是通過電容器放電產生的
D．AED電路中的電感線圈L可以用定值電阻代替
（2022秋 松山區校級期末）如圖1、2為演示自感現象的電路圖，燈泡A1和A2規格相同，L1和L2為線圈。實驗時，閉合開關S1，燈A1逐漸變亮，最終A1與A2的亮度相同；斷開開關S2瞬間，燈A3突然閃亮、隨后逐漸變暗。下列說法錯誤的是（　　）
A．圖1中，變阻器R與L1的阻值相同
B．圖1中，斷開S1瞬間，燈A2將突然閃亮，隨后A1和A2逐漸變暗
C．圖2中，燈A3的阻值大于L2的阻值
D．圖2中，閉合S2待電路穩定后，燈A3中電流小于L2中電流
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2.4 自感與互感
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　互感現象 1
知識點二　自感現象 4
知識點三　自感系數和磁場的能量 10
模塊三 鞏固提高 12
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.通過實驗，了解互感現象和自感現象以及對它們的利用和防止. 2.能夠通過電磁感應的有關規律分析通電、斷電時自感現象的成因,以及磁場的能量轉化問題. 本講內容在新高考中再現率較低屬間歇性考點.以選擇題為主,主要集中在對通電和斷電自感現象的判斷.試題難度不大,未來與新技術新情境相結合的可能性較大.分值為4~6 分
模塊二 知識掌握
知識點一　互感現象
【情境導入】
如圖所示，在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產生感應電動勢呢？
答案　兩個線圈之間并沒有導線相連，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會使穿過另一個線圈的磁通量發生變化，從而產生感應電動勢．
【知識梳理】
1．互感和互感電動勢：兩個相互靠近且沒有導線相連的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢，這種現象叫作互感，這種感應電動勢叫作互感電動勢．
2．應用：利用互感現象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器就是利用互感現象制成的．
3．危害：互感現象能發生在任何兩個相互靠近的電路之間．在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作．
【重難詮釋】
1．當一個線圈中的電流變化時，它產生的磁場就發生變化，變化的磁場在周圍空間產生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產生感應電動勢．
2．一個線圈中電流變化越快(電流的變化率越大)，另一個線圈中產生的感應電動勢越大．
3．應用與危害
(1)應用：變壓器、收音機的磁性天線都是利用互感現象制成的．
(2)危害：在電力工程和電子電路中，互感現象有時會影響電路的正常工作，這時要設法減小電路間的互感．例如在電路板刻制時就要設法減小電路間的互感現象．
（多選）（2023 河南模擬）線圈L1、L2繞在同一個鐵芯上，組成如圖所示的電路，開始時，電鍵K1、K2均斷開，下列操作能使電流表指針偏轉的是（　　）
A．先閉合K1，穩定后再閉合K2
B．先閉合K2，過一會兒再閉合K1
C．K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K1
D．K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K2
【解答】解：A、先閉合K1，穩定后再閉合K2，L2中的磁通量不會變化，不會產生感應電流，不能使電流表指針偏轉，故A錯誤；
B、先閉合K2，過一會兒再閉合K1，L1中的磁通量增大，引起L2中的磁通量增大，會產生感應電流，能使電流表指針偏轉，故B正確；
C、K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K1，L1中的磁通量減小，引起L2中的磁通量減小，會產生感應電流，能使電流表指針偏轉，故C正確；
D、K1、K2均閉合，電流表指針不偏轉，突然斷開K2，L2中不會產生感應電流，不能使電流表指針偏轉，故D錯誤。
故選：BC。
（2022 海淀區校級三模）某同學通過學習電磁感應的相關知識，利用實驗室里的線圈自制了一個放大版的手機揚聲器，裝置如圖所示。兩個匝數不同的線圈A、B之間沒有導線相連，線圈A與手機的音頻輸出端連接，線圈B與音響連接。為檢驗該裝置是否能正常工作及其播放效果，現將線圈A插入線圈B中，則下列說法正確的是（　　）
A．因A、B兩線圈之間未用導線連通，所以該揚聲裝置不可能發出聲音
B．線圈B中產生變化的電流使音響發聲
C．將A、B線圈互換，音響的播放效果不變
D．在A線圈中插入鐵芯，音響的播放效果不變
【解答】解：AB、該裝置采用了電磁感應原理，如果線圈A中為交變電流信號，則在線圈子B中產生的感應電流也為交流電，音響能發出由手機輸出的聲音，故A錯誤，B正確；
C、由于兩線圈的匝數不同，所以將兩線圈互換時，音響的播放效果不同，故C錯誤；
D、在A線圈中插入鐵芯，磁場變強，感應電流變強，音響的播放效果將會更好，故D錯誤。
故選：B。
知識點二　自感現象
【情境導入】
1．按照如圖所示電路圖連接電路．
(1)開關S接通時，燈泡1和2的發光情況有什么不同？
(2)根據楞次定律結合電路圖分析該現象產生的原因．
答案　(1)燈泡2立即發光，而燈泡1是逐漸亮起來的．
(2)接通電源的瞬間，電流增加，線圈L中產生感應電動勢．根據楞次定律，感應電動勢會阻礙電流的增加，所以燈泡1慢慢地亮起來．
2.按照如圖所示電路圖連接電路．
(1)若燈泡的電阻小于線圈L的直流電阻，先閉合開關使燈泡發光，穩定后斷開開關．觀察開關斷開時燈泡的亮度變化，并解釋原因．若燈泡電阻大于線圈L的直流電阻，燈泡的亮度如何變化？
(2)開關斷開前后，流過燈泡的電流方向相同嗎？
答案　(1)燈泡逐漸熄滅．開關斷開時，通過線圈L的電流減小，這時會出現感應電動勢阻礙線圈L中的電流減小，線圈中產生與原方向相同的電流，與燈泡構成閉合回路，所以燈泡逐漸熄滅．若燈泡電阻大于線圈L的直流電阻，則燈泡先閃亮一下再逐漸熄滅．
(2)開關閉合時，燈泡中的電流方向向左，開關斷開瞬間，燈泡中的電流方向向右，所以開關斷開前后，流過燈泡的電流方向相反．
【知識梳理】
當一個線圈中的電流變化時，它所產生的變化的磁場在線圈本身激發出感應電動勢，這種現象稱為自感．由于自感而產生的感應電動勢叫作自感電動勢．
【重難詮釋】
1．對自感現象的理解
自感現象是一種電磁感應現象，遵守法拉第電磁感應定律和楞次定律．
2．對自感電動勢的理解
(1)產生原因
通過線圈的電流發生變化，導致穿過線圈的磁通量發生變化，因而在線圈上產生感應電動勢．
(2)自感電動勢的方向
當原電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反；當原電流減小時，自感電動勢的方向與原電流方向相同(即：增反減同)．
(3)自感電動勢的作用
阻礙原電流的變化，而不是阻止，原電流仍在變化，只是使原電流的變化時間變長，即總是起著推遲電流變化的作用．
3．對電感線圈阻礙作用的理解
(1)若電路中的電流正在改變，電感線圈會產生自感電動勢阻礙電路中電流的變化，使通過電感線圈的電流不能突變．
(2)若電路中的電流是穩定的，電感線圈相當于一段導線，其阻礙作用是由繞制線圈的導線的電阻引起的．
(3)線圈通電和斷電時線圈中電流的變化規律如圖．
（2023春 湟中區校級月考）如圖所示電路圖中，帶鐵芯的電阻較小的線圈L與燈A并聯，當合上開關S，燈A正常發光，試判斷下列說法中，哪些是正確的是（　　）
A．當斷開S時，燈A逐漸熄滅
B．當斷開S時，燈A立即熄滅
C．若用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當斷開S時，燈A立即熄滅
D．若用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當斷開S時，A突然閃亮后熄滅
【解答】解：AB.電鍵斷開前，電路穩定，燈A正常發光，線圈相當于直導線，電阻較小，故流過線圈的電流較大；電鍵斷開后，線圈中的電流會減小，發生自感現象，線圈為燈A回路的電源，故燈泡會更亮一下后熄滅，故AB錯誤；
CD.若用阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，則不會發生自感現象，故斷開S時，燈A立即熄滅，故C正確，D錯誤；
故選：C。
（2023春 渝中區校級月考）如圖，燈泡的燈絲電阻為2Ω，電池電動勢為2V，內阻不計，線圈的自感系數很大，先合上開關K，穩定后突然斷開K，則下列說法正確的是（　　）
A．若線圈電阻很小，燈泡立即變暗再熄滅
B．若線圈電阻很小，燈泡會突然亮一下再熄滅
C．若線圈電阻為4Ω，燈泡會閃亮一下再熄滅，且燈泡中電流方向與K斷開前方向相反
D．若線圈電阻為4Ω，燈泡會立即變暗再熄滅，且燈泡中電流方向與K斷開前方向相同
【解答】解：AB．突然斷開K，線圈將產生自感現象，且與燈泡構成一閉合回路，此時通過燈泡的電流向上，與斷開K前的電流方向相反；若線圈直流電阻比燈泡電阻小，則穩定后突然斷開K，燈泡會突然比原來亮一下再熄滅，故B正確，A錯誤；
CD．若線圈直流電阻為4Ω，比燈泡的電阻大，可知斷開K前通過線圈的電流小于通過燈泡的電流，則穩定后突然斷開K，燈泡會立即變暗再逐漸熄滅，電流方向與原來的方向相反，故CD錯誤。
故選：B。
（2023春 寧波期末）如圖所示，某同學利用電壓傳感器來研究電感線圈工作時的特點。圖甲中三個燈泡完全相同，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。在閉合開關S的同時開始采集數據，當電路達到穩定狀態后斷開開關。圖乙是由傳感器得到的電壓u隨時間t變化的圖像。不計電源內阻及電感線圈L的電阻。下列說法正確的是（　　）
A．開關S閉合瞬間，流經燈D1和D2的電流相等
B．開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈D2的電流保持不變
C．開關S斷開瞬間，燈D2閃亮一下再熄滅
D．根據題中信息，可以推算出圖乙中u1：u2＝1：1
【解答】解：AB、開關 S 閉合橓間，由于電感線圈的強烈阻礙作用，燈D3沒有電流通過，燈D1和D2串聯，流經燈D1和D2的電流相等，設每 個燈泡的電阻為R，故
穩定后燈D2和D3并聯再與D1串聯，流過D2的電流為
，故A正確，B錯誤；
C、開關S斷開瞬間，由于電感線圈阻礙電流減小的作用，由電感線圈繼續為燈D2和D3提供電流，又因為電路穩定的時候，流經燈D2和D3的電流相等，所以燈D2逐漸熄滅，故C錯誤；
D、開關S閉合瞬間，燈D1和D2串聯，電壓傳感器所測電壓為D2兩端電壓，由歐姆定律
電路穩定后，流過D3的電流為
開關 S 斷開瞬間，電感線圈能夠為D2和D3提供與之前等大電流，故其兩端電壓為
所以
，故D錯誤。
故選：A。
（2023 五華區校級模擬）如圖1和圖2分別是教材中演示斷電自感和通電自感的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。圖1實驗中，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸熄滅；圖2實驗中，閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個與A2相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（　　）
A．圖1中，斷開S1瞬間，流過L1的電流大于斷開S1前流過L1的電流
B．圖1中，A1與L1的直流電阻值相同
C．圖2中，閉合S2瞬間，流過L2的電流與流過變阻器R的電流相等
D．圖2中，變阻器R接入電路中的阻值與L2的直流電阻值相同
【解答】解：AB．圖1中，斷開S1瞬間，電感L1因自感而產生電動勢，與A1構成自感回路，因斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸熄滅，說明斷開S1瞬間，經過燈泡的電流大于原來的電流；由于兩者并聯，根據歐姆定律可知RL1＜RA1，故AB錯誤；
C．圖2中閉合S2，由于電磁感應，線圈L2產生自感電動勢，阻礙電流的增大，通過L2的電流逐漸增大，而通過變阻器R的電流立即達到穩定時電流，故閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流不相等，故C錯誤；
D．閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同，說明通過L2和A2的電流與通過變阻器R和A3的電流大小相等，而兩支路并聯，電壓相等，且燈A2與燈A3完全相同，根據部分電路的歐姆定律有
則變阻器R接入電路中的阻值與L2的電阻值相同，故D正確。
故選：D。
（2023春 樂清市校級期末）如圖甲所示電路，電流表、線圈L的電阻不計，首先閉合開關，電路處于穩定狀態，在某一時刻突然斷開開關S，整個過程通過電阻R1中的電流I隨時間變化的圖線如圖乙所示，則下列說法正確的是（　　）

A．由題中信息可知，本題數據處理過程中，電源內阻不可忽略不計
B．R1＝R2
C．斷開開關后，電流從右向左流過R1
D．從斷開開關到燈熄滅的過程中，自感線圈的自感電動勢變大
【解答】解：B、圖甲中，閉合開關，電路處于穩定狀態時，電阻R1與R2并聯，通過兩電阻的電流分別為
I1，I2
根據圖乙可知，某一時刻突然斷開開關S，電流I1突變為0，線圈中電流減小，由于自感作用，線圈中產生自感電動勢，使得線圈中的電流由閉合前的穩定值I2在新回路中逐漸減為0，由圖乙可知
I1＝I2
解得
R1＝R2
故B正確；
A.根據上述可知，由題中信息可知，本題數據處理過程中，電源的內阻對操作不影響，即本題數據處理過程中，電源內阻可忽略不計，故A錯誤；
C.根據上述可知，斷開開關后，由于自感作用，線圈中產生自感電動勢，使得線圈中的電流由閉合前的穩定值I2在新回路中逐漸減為0，即斷開開關后，電流從左向右流過R1，故C錯誤；
D.從斷開開關到燈熄滅的過程中，根據
E＝L
根據圖乙可知，在從斷開開關到燈熄滅的過程中，I﹣t圖像斜率的絕對值逐漸減小，即電流的變化率逐漸減小，可知從斷開開關到燈熄滅的過程中，自感線圈的自感電動勢變小，故D錯誤。
故選：B。
知識點三　自感系數和磁場的能量
【情境導入】
(1)自感電動勢與哪些因素有關？
(2)在斷電自感現象中，斷開開關后，燈泡仍然亮一會，是否違背能量守恒定律？
答案　(1)根據公式E＝L可知，自感電動勢與自感系數和電流的變化率有關．
(2)不違背．斷電時，儲存在線圈內的磁場能轉化為電能，用以維持回路保持一定時間的電流，直到電流為零時，磁場能全部轉化為電能并通過燈泡(或電阻)轉化為內能，可見自感現象遵循能量守恒定律．
【知識梳理】
自感系數
1．自感電動勢：E＝L，其中是電流的變化率；L是自感系數，簡稱自感或電感．單位：亨利，符號：H.
2．自感系數與線圈的大小、形狀、匝數，以及是否有鐵芯等因素有關．
磁場的能量
1．線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中．
2．線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉化為電能．
3．自感電動勢有阻礙線圈中電流變化的性質．
【重難詮釋】
1．自感電動勢
(1)表達式：E＝L.
(2)理解：①公式中為電流的變化率，電流變化越快，電流變化率越大，自感電動勢也越大．
②公式中L為線圈的自感系數．
2．自感系數
（多選）（2023 青島模擬）如圖，間距為d、傾角為θ的兩足夠長光滑平行金屬導軌，導軌間存在垂直導軌平面向上的磁感應強度為B的勻強磁場。導軌上端接一自感系數為L的電感線圈，當流過線圈的電流變化時，線圈中產生自感電動勢E＝L。將一根質量為m、長度略大于d的金屬棒垂直導軌放置，t＝0時刻由靜止釋放。已知電感線圈的直流電阻、金屬棒及導軌電阻均為零，當金屬棒下滑時切割磁感線產生的電動勢與線圈的自感電動勢大小相等；質量為m的質點做簡諧運動的回復力滿足F＝﹣kx，振動周期，重力加速度為g，電磁輻射忽略不計。關于金屬棒的運動，下列說法正確的是（　　）
A．金屬棒沿導軌先做變加速運動，最終勻速下滑
B．金屬棒沿導軌下滑的最大距離為
C．金屬棒釋放后經時間t＝π速度再次減為0
D．釋放金屬棒后，在t時刻速度第一次達到最大
【解答】解：A、金屬棒下滑時切割磁感線產生的電動勢E＝Bdv，由題意可得：
開始時電流為0，則有ΔI＝I﹣I0＝I，設Δt時間內導體棒的位移為x，可知：x＝vΔt，則有：
安培力，設金屬棒下滑x0時合力為零，則有：
當金屬棒在受力平衡位置的上方下滑位移為x時，設此時金屬棒相對平受力衡位置的位移為x′，則x′＝x0﹣x，可得安培力，此時金屬棒的合力F＝mgsinθ﹣FA
代入數據可得，合力F即回復力的方向沿斜面向下，x′方向沿斜面向上，則有：F回＝F＝﹣kx′，其中為定值，可知金屬棒做簡諧運動，故A錯誤；
B、由以上分析可知金屬棒做簡諧運動的振幅A＝x0
由，可得，金屬棒沿導軌下滑的最大距離為2A＝2x0，故B正確；
C、由振動周期，可得，則金屬棒釋放后速度再次減為0的時間，故C正確；
D、釋放金屬棒后，速度第一次達到最大的時間，故D錯誤。
故選：BC。
模塊三 鞏固提高
（2023春 平潭縣校級期中）如圖所示，A、B兩燈相同，L是帶鐵芯的電阻可不計的線圈，下列說法中錯誤的是（　　）
A．開關K合上瞬間，A、B同時亮著
B．K合上穩定后，A燈熄滅，B燈變亮
C．K斷開瞬間，A、B同時熄滅
D．K斷開瞬間，B立即熄滅，A過一會兒再熄滅
【解答】解：A．開關K閉合的瞬間，由于線圈產生自感電動勢阻礙電流的增大，線圈相當于斷路，則A、B兩燈同時獲得電壓，所以A、B同時亮著，故A正確；
B．K合上穩定后，由于線圈電阻不計，線圈將A燈短路，A燈熄滅，而外電阻減小，流過B燈電流變大，B燈變亮，故B正確；
CD．斷開開關K的瞬間，B燈的電流突然消失，立即熄滅；流過線圈的電流將要減小，產生自感電動勢，相當電源，自感電流流過A燈，所以A燈突然閃亮一下再熄滅，故D正確，C錯誤。
本題選擇錯誤的，
故選：C。
（2022秋 雅安期末）如圖所示，A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數較大的線圈，其直流電阻可忽略不計，則（　　）
A．S閉合瞬間，B燈立即亮，A燈緩慢亮
B．電路接通穩定后，A、B燈亮度相同
C．電路接通穩定后，斷開S，A燈閃亮，隨后逐漸熄滅
D．電路接通穩定后，斷開S瞬間，b點的電勢高于a點
【解答】解：A．S閉合的瞬間，通過L的電流等于零，A、B燈都瞬間變亮，故A錯誤；
B．電路接通穩定后，L相當于導線，A燈被短路，A燈熄滅，B燈兩端電壓變大，B燈變得更亮，所以A、B燈亮度不相同，故B錯誤；
C．電路接通穩定后，L相當于導線，A燈熄滅，斷開S的瞬間，線圈相當于一個臨時電源，令A燈閃亮一下后逐漸熄滅，故C正確；
D．電路接通穩定時，通過L的電流方向向左，斷開S的瞬間，L相當于電源阻礙電流減小，產生向左的電流，a是電源的正極，b是電源的負極，b點的電勢低于a點，故D錯誤。
故選：C。
（2023春 思明區校級期中）在如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的燈泡。線圈L的自感系數足夠大，電阻不可以忽略。則（　　）
A．開關S閉合時，A1和A2同時亮
B．開關S閉合時，A2先亮，A1逐漸變亮
C．開關S斷開時，A2閃亮一下再熄滅
D．開關S斷開時，流過A2的電流方向向右
【解答】解：AB、合上開關S時，燈A2立即發光。通過線圈L的電流增大時，穿過線圈的磁通量增大，根據楞次定律線圈產生的感應電動勢與原來電流方向相反，阻礙電流的增大，電路的電流只能逐漸增大，燈A1逐漸亮起來，故A錯誤，B正確；
CD、由于兩燈泡完全相同，線圈的電阻又不可以忽略，則電路中的電流穩定時，流過燈A1的電流較小；穩定后斷開開關S時，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，且電流的方向不變，其相當于電源，線圈L、燈A2與燈A1構成閉合回路放電，兩燈都過一會兒熄滅，燈A2不會出現閃亮一下，且流過燈A2的電流方向與開始時相反，即向左，故CD錯誤。
故選：B。
（2023春 湖南期中）如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計。開關S從閉合狀態突然斷開時，下列判斷正確的有（　　）
A．三個燈泡馬上熄滅
B．b先閃一下，然后逐漸熄滅
C．c先閃一下，然后逐漸熄滅
D．a先閃一下，然后逐漸熄滅
【解答】解：電鍵S閉合穩定時，電感L1中電流等于兩倍L2的電流，斷開電鍵K的瞬間，由于自感作用，兩個電感線圈相當于兩個電源，與三個燈泡構成閉合回路，通過b、c的電流都通過a，故a先變亮，然后逐漸變暗，而b、c燈泡由電流都逐漸減小，故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
（2023春 拉薩期末）如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略，下列說法中正確的是（　　）
A．閉合開關S接通電路時，A2始終比A1亮
B．閉合開關S接通電路時，A1先亮，A2后亮，最后一樣亮
C．斷開開關S切斷電路時，A2先熄滅，A1過一會兒才熄滅
D．斷開開關S切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅
【解答】解：AB、閉合開關S，接通電路時，由于線圈的自感作用，A1燈泡中的電流不會立即變大，電流是逐漸增大，所以A1燈泡逐漸亮起來，A2燈泡立即亮起來，穩定后，線圈電阻不計，相當于一根導線，兩燈泡亮度相同，故AB錯誤；
CD、斷開開關S切斷電路時，由于線圈的自感作用，線圈中的電流不能發生突變，其在新的回路中由原來的穩定值逐漸減小為零，即斷開開關S切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才同時熄滅，故C錯誤，D正確。
故選：D。
（2023 房山區一模）如圖所示，電路中線圈L的自感系數足夠大，兩個燈泡A1和A2的規格相同，A1與線圈L串聯后接到電源上，A2與可調電阻R串聯后接到電源上。先閉合開關S，調節電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，再調節可調電阻R1，使它們都正常發光，然后斷開開關S。下列說法正確的是（　　）
A．重新閉合開關S，A1先亮，A2后亮
B．斷開開關S，A2先熄滅，A1后熄滅
C．斷開開關S，A1先熄滅，A2后熄滅
D．斷開開關S，流過A2電流方向向左
【解答】解：A、重新閉合開關S時，由于線圈L的自感系數足夠大，阻礙電流增大，所以A2先亮，A1后亮，故A錯誤；
BCD、斷開開關S時，A1、A2與L、R構成閉合回路，L相當于電源，A1、A2電流相同，會逐漸變暗，且同時熄滅，電感產生的電阻阻礙電流減小，所以流過A1的電流向右，流過A2電流方向向左，故D正確，BC錯誤。
故選：D。
（2023春 房山區期中）如圖所示，甲同學用多用電表的歐姆擋判斷一個變壓器線圈是否斷路。同組的乙同學配合甲同學測量，沒有注意操作的規范，用雙手分別握住裸露線圈的兩端讓甲同學測量。測量完成后，甲同學把多用電表的表筆與測量線圈脫離。關于該組同學在實驗中可能出現的情況，下列說法正確的是（　　）
A．測量時，由于線圈會發生自感現象導致多用電表的指針不發生偏轉
B．測量時，多用電表中的電源會讓乙同學有“觸電”的感覺
C．當多用電表的表筆與線圈兩端脫離時，乙同學和線圈中流過的電流大小相等
D．該實驗不能判斷出線圈是否存在斷路
【解答】解：A、若線圈沒有斷路，則電路中的電流穩定時，多用電表的指針會發生偏轉，故A錯誤；
B、測量開始時，線圈產生的自感電動勢會阻礙電流的增大，此時的自感電動勢較小，乙同學不會有“觸電”的感覺，故B錯誤；
CD、當回路斷開時電流要立即減小到零，但由于線圈的自感現象會產生感應電動勢，則乙同學和線圈中流過的電流大小相等，線圈兩端會對人產生電擊感，所以若乙同學能感覺到電擊感，則說明線圈產生了自感電動勢形成自感電流，故線圈并沒有斷路，故C正確，D錯誤。
故選：C。
（2023春 沙坪壩區校級月考）如圖所示，用一個日光燈上拆下來的鎮流器（線圈）、兩節1.5V的干電池、電鍵以及導線若干，幾位同學手牽手連到電路的C、D兩端，會產生“觸電”的感覺，則以下說法正確的是（　　）
A．“觸電”是發生在電鍵K閉合的瞬間
B．“觸電”是由感應起電引起的
C．“觸電”時通過人體的電流方向是A→B→D→C
D．干電池的3V電壓讓人感到“觸電”
【解答】解：ABD．兩節1.5V的干電池，當電鍵K閉合時，電流很小，不會有“觸電”的感覺；電鍵K斷開的瞬間鎮流器的電流發生變化，由于鎮流器的自感作用產生瞬間的高壓，使人有“觸電”的感覺，故ABD錯誤；
C．根據前面分析電鍵K斷開的瞬間，鎮流器的自感作用阻止電流的減小，所以此時鎮流器中的感應電流方向與原電流方向相同，鎮流器與幾位同學構成閉合電路，通過人體的電流方向是A→B→D→C，故C正確。
故選：C。
（2023春 海安市校級期中）圖甲和圖乙是演示自感現象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈，A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡。實驗時，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（　　）
A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同
B．圖甲中，閉合S1，電路穩定后，A1中電流大于L1中電流
C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同
D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等
【解答】解：AB、圖甲中，閉合S1，電路穩定后，斷開開關S1瞬間，燈A1突然閃亮，說明燈泡A1中的電流小于線圈L1中的電流，根據歐姆定律可知L1的電阻小于A1的電阻，故AB錯誤；
C、圖乙中，最終A2與A3的亮度相同，則兩個支路電流相同，又由于兩個燈泡電阻相同，所以變阻器R與L2的電阻值相同，故C正確；
D、圖乙中，閉合S2瞬間，電感線圈由于自感現象，L2對電流有阻礙作用，此時自感線圈相當于一個逐漸變化的電阻，所以兩個支路的電阻不相等，兩個支路并聯，根據并聯電路的特點，可知L2中電流與變阻器R中電流不相等，故D錯誤。
故選：C。
（2023 四川一模）如圖甲，一種使心臟驟停者的心臟重新跳動的設備—自動體外除顫儀（AED），其內部的電路可以簡化為如圖乙所示的電路，其中K是自動控制的雙刀雙擲開關，除顫儀啟動時，開關K立即閉合，經過一段很短的時間后突然斷開，下列說法正確的是（　　）
A．開關閉合的瞬間流經人體的電流很大
B．開關斷開流經人體的電流立即消失
C．AED產生的瞬間高壓是通過電容器放電產生的
D．AED電路中的電感線圈L可以用定值電阻代替
【解答】解：A、除顫儀需要足夠大的電流流過心臟來刺激心肌，因此開關閉合的瞬間流經人體的電流很大，故A正確；
B、開關斷開流經人體的電流會流入大地，不能立即消失，故B錯誤；
C、AED產生的瞬間高壓是通過電壓變換器產生的，故C錯誤；
D、AED電路中的電感線圈L的作用是與人體接通形成串聯簡諧電路，得到一個單次大電流脈沖，不可用定值電阻代替，故D錯誤；
故選：A。
（2022秋 松山區校級期末）如圖1、2為演示自感現象的電路圖，燈泡A1和A2規格相同，L1和L2為線圈。實驗時，閉合開關S1，燈A1逐漸變亮，最終A1與A2的亮度相同；斷開開關S2瞬間，燈A3突然閃亮、隨后逐漸變暗。下列說法錯誤的是（　　）
A．圖1中，變阻器R與L1的阻值相同
B．圖1中，斷開S1瞬間，燈A2將突然閃亮，隨后A1和A2逐漸變暗
C．圖2中，燈A3的阻值大于L2的阻值
D．圖2中，閉合S2待電路穩定后，燈A3中電流小于L2中電流
【解答】解：A、圖1中，最終A1與A2的亮度相同，兩個支路電流相同，又由于兩個燈泡電阻相同，所以變阻器R與L1的電阻值相同，故A正確；
B、圖1中，斷開S1瞬間，電感線圈由于自感現象，L1對電流有阻礙作用，此時自感線圈相當于一個新電源，兩燈泡會逐漸熄滅，而穩定時兩并聯支路的電流相等，則燈A2將不會閃亮，故B錯誤；
CD、圖2中，斷開S2的瞬間，A3燈突然閃亮，是因為電路穩定時，L2的電流大于A3的電流，根據歐姆定律可知L2的電阻小于A3的電阻，故CD正確。
本題選擇錯誤的，
故選：B。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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