高中物理选修3-2第四章第39讲 互感和自感.doc

第39讲互感和自感考情 剖析(注：考纲要求及变化中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度互感和自感10年单选以RL电路为背景，结合闭合电路欧姆定律考查自感回路中电压变化图象非重点B小结及预测1.小结：互感和自感以选择题的形式进行考查，侧重点考查自感知识与闭合电路欧姆定律的综合应用2预测：仅在10年查考过1次，预测14年考查的可能性不大3复习建议：复习时注重掌握互感和自感的产生过程以及与闭合电路欧姆定律的综合应用. 知识 整合一、在法拉第的实验中，两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的_变化时，它所产生的变化的_会在另一个线圈中产生_这种现象叫做互感，这种感应电动势叫做互感电动势二、 1.自感现象是.2自感现象中产生的感应电动势称自感电动势，其大小为E_.3L为_，它的大小由线圈自身结构特征决定线圈越_，单位长度上的匝数越_，横截面积越_，它的自感系数越_，加入铁芯后，会使线圈的自感系数大大_，自感系数的单位为_4自感电动势的方向：自感电动势总是_即：若电路中电流增加，则自感电动势与电流方向_；若电路中电流减少，则自感电动势与电流方向_5自感电动势的作用：.三、日光灯电路是由启动器、镇流器和灯管组成，日光灯电路图如图镇流器，其作用是在灯开始点燃时起_的作用；在日光灯正常发光时起_作用(1)含自感线圈的电路中，当电路闭合或断开时，电路中灯泡亮度的变化实际上反映的是灯泡实际功率的变化，即通过灯泡电流的变化，故判断通过灯泡电流的变化是解这类题的关键，分析这类问题时必须抓住其三大特点：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化，可概括为“增反减同”通过自感线圈的电流不能突变电流稳定时，自感线圈就是导体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)，RL RA现象在开关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，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一时间；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【典型例题1】 (13年江苏模拟)如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)，则() AS闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭 BS闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭 C电路接通稳定后，三个灯亮度相同 D电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭温馨提示解决自感问题要注意对阻碍原电流的变化的理解，注意哪一个是产生感应电流的原电流对于理想线圈，在闭合瞬间相当于断路，稳定后相当于短路记录空间 【变式训练】 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，若合上或断开开关S1和S2时，可能发生的情况是() AS1闭合的瞬间，S1灯逐渐亮起来 B合上S1，再合上S2稳定后，S2灯是暗的 C断开S1的瞬间，S1灯立即熄灭，S2灯亮一下再熄灭 D断开S1的瞬间，S2灯和S1灯过一会儿才熄灭 随堂 演练1如图所示，电源的电动势为E，内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()第1题图 A开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立即亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 B开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立即亮，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2如图，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图(b)所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则( )第2题图 At1时刻 FN G B. t2时刻 FN G Ct3时刻 FN G Dt4时刻 FN G3如图所示，L1、L2、L3是完全相同的灯泡，L为直流电阻可忽略的自感线圈，开关S原来接通，当开关S断开时，下面说法正确的是(电源内阻不计)( )第3题图 AL1闪亮一下后熄灭 BL2闪亮下一后恢复原来的亮度 CL3变暗一下后恢复原来的亮度 DL3闪亮一下后恢复原来的亮度4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( )第4题图 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5如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)()第4题图 AS闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮 BS闭合，L1，不亮，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮 CS闭合，L1、L2同时亮，而且L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭 DS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭6如图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为开关，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是()第7题图7图中电感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计当开关S闭合且稳定后，电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中间)，则当开关S断开时，下列说法中正确的是()AG1、G2指针都立即回到零点BG1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点CG1立刻回到零点，G2缓慢回到零点DG2立刻回到零点，G1缓慢回到零点8(12年江苏模拟)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，则()第8题图 AA灯有电流通过，方向由a到b 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点电势第39讲互感和自感知识整合基础自测一、电流磁场感应电动势二、1.由于导体本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象2.LI/t3.自感系数长多大大增加亨利(H)4.阻碍导体中原来电流的变化相反相同5.总是阻碍导体中原电流的变化三、 产生瞬时高压降压限流重点阐述【典型例题1】 (13年江苏模拟)如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)，则() AS闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭 BS闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭 C电路接通稳定后，三个灯亮度相同 D电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭【答案】A【解析】 当S闭合瞬间，对线圈来说电流突然增大，相当于电阻，A灯立即亮，当电流趋于稳定时，线圈相当于导线，将A灯短路，A灯会逐渐熄灭，故选A.变式训练ABC【解析】 只闭合S1时，由于线圈自感作用，流过L1灯的电流将逐渐增大，L1灯逐渐亮起来，而L2灯是立即变亮；再合上S2稳定后，由于RL很小，L2灯几乎被短路，故L2灯是暗的断开S1时，由于S2闭合，电感线圈L与L2构成回路，由于自感的作用，电流将由稳定时L中的值逐渐减小，由ILIL2，所以L2灯将闪亮一下再熄灭；而灯L1与电阻R串联后被S2短路，故灯L1立即熄灭随堂演练1.A【解析】 开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定；B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，选项A正确，B错误开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，不一定A灯闪亮一下再熄灭，选项CD错误2.A【解析】 t1时刻，当电流增大时，穿过P的磁通量增大，由楞次定律及左手定则，P受一向下的安培力，FNG, t2、 t4时刻通过P的磁通量无变化，此时FNG，t3时刻，Q中电流变化，P中磁通量变化产生感应电流，但Q中i0对P无磁场力作用，仍有FNG.所以A正确3.D【解析】 开关S接通时，L1被线圈L短路，所以不亮，通过线圈L的电流等于干路电流，当开关S断开时，L1接入电路，所以灯L1发光，而流过L2的电流变小，所以L2变暗，由于线圈L的自感作用，通过线圈L的电流慢慢减小，通过灯L3的电流会突然变大，然后恢复到原来大小，所以L3闪亮一下后恢复原来的亮度综合分析，选项D正确本题答案为D.4.B【解析】 合上开关，b立刻变亮，而由于线圈L的自感作用，流过灯a的电流逐渐变大，所以a后亮，稳定后，线圈相当于一个电阻，流过b灯的电流较大，即IbIa，所以b比a更亮一些，选项A错误，B正确；断开开关后，线圈L与灯a、灯b组成闭合回路，回路中的电流从Ia逐渐变小到零，所以a逐渐熄灭、b先变暗后再与a同时熄灭，选项CD错误本题答案为B.5.D【解析】 当S闭合，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串联后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的增大，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2的电流增大，L2灯变得更亮；当S断开，L2中无电流，立即熄灭，而由于线圈L的自感现象，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭综上所述，选项D正确6.AC【解析】 日光灯启动时，电流通过镇流器、灯丝和启动器构成回路，使启动器发生辉光，相当于启动器短路接通，同时电流加热灯丝，灯丝发射电子，之后启动器断开瞬间，镇流器产生很大的自感电动势，出现一个高电压加在灯管两端，灯管发光，此时启动器已无作用所以启动器可用手动的开关来代替(实际操作时，因启动器丢失或损坏时，可手持带绝缘皮的导线短接启动器然后断开)7.B【解析】 S闭合且稳定时，通过含电流表G1、G2的第7题图两条支路的电流均是由左向右断开S，L中产生自感电动势，由“增反减同”可知，自感电动势E自的方向一定与原电流方向相同，等效电路如图所示显然，断开S后，在E自的作用下，图中回路将继续