江苏省桃州中学高考物理一轮复习 4.3 自感 涡流导学案 新人教版选修32.doc

选修3-22013届桃州中学高三物理导学案第四章 电磁感应【课 题】4.3 自感 涡流【学习目标】了解自感现象、理解自感电动势的概念【知识要点】1自感现象(1)概念：由于导体本身的 变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 (2)表达式：e .(3)自感系数l相关因素：与线圈的 、形状、 以及是否有 有关（4）通电自感和断电自感的比较通电自感断电自感电路图器材要求a1、a2同规格，rrl，l较大l很大(有铁芯)，rlra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，灯a突然闪亮一下后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关s时，会看到灯a马上熄灭)原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过a1灯的电流比流过a2灯的电流增加得慢断开开关s时，流过线圈l的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；在s断开后，通过l的电流反向通过电灯a，且由于rlra，使得流过a灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从而使a灯的发光功率突然变大能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能 2.涡流(1)定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生 ，电流在导体内 回路很像水的旋涡，因此把它叫做涡电流，简称涡流(2)涡流的应用： 、 、 等(3)涡流的防止：为减小涡流，电动机、变压器铁芯是用 叠成的，而不采用整块硅钢铁芯【典型例题】一、自感现象【例题1】在右图所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈l与灯a并联，合上电键s，灯a正常发光，则下列说法正确的是()a当断开s时，灯a立即熄灭b当断开s时，灯a突然闪亮后熄灭c若用电阻值与线圈l相同的电阻取代l接入电路，当断开s时，灯a立即熄灭d若用电阻值与线圈l相同的电阻取代l接入电路，当断开s时，灯a突然闪亮后熄灭【变式训练1】如下图(a)、(b)所示的电路中，电阻r和自感线圈l的电阻值都很小，且小于灯a的电阻，接通s，使电路达到稳定，灯泡a发光，则()a在电路(a)中，断开s，a将渐渐变暗b在电路(a)中，断开s，a将先变得更亮，然后渐渐变暗c在电路(b)中，断开s，a将渐渐变暗d在电路(b)中，断开s，a将先变得更亮，然后渐渐变暗二、自感现象的图像问题【例题2】(2010江苏高考)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()【例题3】(2011北京19)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【变式训练1】如图8所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关s，则通过电阻r1中的电流i1随时间变化的图线可能是下图中的()二、涡流【例题3】如右图所示，一闭合金属球用绝缘细线挂于o点，将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过一匀强磁场区域，该区域的宽度比金属球的直径大，不计空气阻力，则下述说法中正确的是()a金属球向右穿过磁场后，还能摆至原高度b在进入和离开磁场时，金属球中均有涡流产生c金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大d金属球最终将静止在平衡位置 【能力训练】 图5lres甲lres乙1（2012海淀区期末）. 如图5所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且直流电阻不可忽略，闭合开关s，待电路达到稳定后，灯泡均能发光。现将开关s断开，这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是 （ ） a甲电路中灯泡将渐渐变暗 b甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗 c乙电路中灯泡将渐渐变暗 d乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗l2(2012苏锡常镇一模). 如图所示电路中，l为电感线圈，c为电容器，当开关s由断开变为闭合时aa灯中无电流通过，不可能变亮ba灯中有电流通过，方向由a到bcb灯逐渐熄灭，c点电势高于d点电势db灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势ables3（2012届苏州高三1月调研测试）.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，l为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，e为电源，s为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是（ ）（a）合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮（b）合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些（c）断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭（d）断开开关，b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭4(2012淮阴中学.3月调研)如图所示电路中，l为电感线圈，c为电容器，a、b是两个相abcdabr0cles同的灯泡。开关s断开且电路处于稳定状态时，b灯正常发光。现将开关s由断开变为闭合时，下列说法正确的是（ ）aa灯有电流通过，方向由到 ba灯中无电流通过，不可能变亮cb灯立即熄灭，c点电势低于d点电势 db灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势5.（2012泰州中学第二学期学情检测）. 如图所示电路中，电源电动势为e，线圈l的电阻不计。以下判断正确的是 a闭合s瞬间，r1、r2中电流强度大小相等 b闭合s，稳定后，r1中电流强度为零 c断开s的瞬间，r1、r2中电流立即变为零 d断开s的瞬间，r1中电流方向向右，r2中电流方向向左r1llr2ce rs6.（2012苏北四市二模）如图所示，e、r为电源的电动势、内阻，r1、r2为定值电阻，线圈l的直流电阻不计，c为电容器。下列说法中正确的是a合上开关s的瞬间，r1中无电流b合上开关s稳定后，r2中无电流 c合上开关s稳定后，断开s的瞬间，r1中电流方向向右d合上开关s稳定后，断开s的瞬间，r2中电流方向向右ld1d2sed37.(2012徐州高三一模)（自感）如图所示的电路中，l是一个自感系数很大、直流电阻不计 的线圈，d1、d2和d3是三个完全相同的灯泡，e是内阻不计的电源。在t=0时刻，闭合开关s，电路稳定后在t1时刻断开开关s。规定以电路稳定时流过d1、d2的电流方向为正方向，分别用i1、i2表示流过d1和d2的电流，则下图中能定性描述电流i随时间t变化关系的是 i1ti1ot1ti2ot1tot1ti2ot1abcd例题答案： 1. 答案bc 解析当s断开时，线圈l产生自感电动势，和a形成回路，又线圈l电阻较小，故a突然闪亮后熄灭若用电阻代替线圈l，则无自感现象，断开s时，灯a立即熄灭选项b、c正确变式1. 答案：ad 解析：在(a)电路中，灯a和线圈l串联，它们的电流相同，断开s时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，但流过灯a的电流仍逐渐减小，从而灯a只能渐渐变暗(b)电路中电阻r和灯a串联，灯a的电阻大于线圈l的电阻，电流则小于线圈l中的电流，断开s时，电源不再给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过r、a形成回路，灯a中电流突然变大，灯a变得更亮，然后渐渐变暗故a、d正确2. 答案：b解析：闭合开关s后，灯泡d直接发光，电感l的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压uab逐渐减小；断开开关s后，灯泡d中原来的电流突然消失，电感l中的电流通过灯泡形成的闭合回路逐渐减小，所以灯泡d中电流将反向，并逐渐减小为零，即uab反向逐渐减小为零，所以选项b正确3. 答案c解析：开关断开时延时熄灭现象的显著程度取决于电路闭合时线圈l中的电流i1和灯泡a中电流i2的大小关系当i1比i2大时，开关断开时，灯泡会先亮一下，再熄灭i1比i2大得越多，灯泡的延时熄灭现象越显著电路闭合时线圈l和灯泡a并联，由并联电路特点可知，线圈电阻偏大时，i1就偏小，延时现象就不明显，选项b错误，c正确；电源内阻的大小对电流i1和i2的大小关系没有影响，选项a错误；线圈的自感系数大，产生的自感电动势也大，阻碍作用就越强，灯泡熄灭的时间应越长，故选项d错误变式2 答案d 解析开关s原先闭合时，电路处于稳定状态，流过r1的电流方向向左，大小为i1，与r1并联的r2和线圈l支路