2.4互感和自感（原卷版）-2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）

2.4互感和自感学习目标学习目标课程标准物理素养1.了解互感现象及其应用.2.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.3.了解自感电动势的表达式E＝Leq\f(ΔI,Δt)，知道自感系数的决定因素.4.了解自感现象中的能量转化．物理观念：自感现象是一种特殊的电磁感应现象，即由导体本身电流的变化而产生的电磁感应现象。自感电动势是一个抽象的概念。科学思维：经历问题→探究→建构→概念的思维过程。科学探究：通过对实验现象的分析、猜想、验证，让学生自行归纳总结出自感和互感的概念。科学态度与责任：了解自感现象产生的原因和理解自感电动势的作用，体会物理知识与科学技术的关系。002思维导图003知识梳理课前研读课本，梳理基础知识：一、互感现象1．互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的时，它所产生的会在另一个线圈中产生，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作．2．应用：利用互感现象可以把由一个线圈传递到，如变压器就是利用制成的．3．危害：互感现象能发生在任何两个的电路之间．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作．二、自感现象当一个线圈中的变化时，它所产生的变化的磁场在激发出感应电动势，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势．三、自感系数1．自感电动势：E＝Leq\f(ΔI,Δt)，其中eq\f(ΔI,Δt)是；L是，简称自感或电感．单位：，符号：.2．自感系数与线圈的、、，以及是否有等因素有关．四、磁场的能量1．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给，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．3．自感电动势有阻碍线圈中的性质．004题型精讲【题型一】互感现象1．当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生感应电动势．2．一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大．3．应用与危害(1)应用：变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的．(2)危害：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，这时要设法减小电路间的互感．例如在电路板刻制时就要设法减小电路间的互感现象．【典型例题1】如图甲所示为手机无线充电工作原理图，现将手机放置在无线充电装置上，送电线圈接入如图乙所示的交变电流，下列说法正确的是（）A．时，端电压最小B．，送电线圈和受电线圈相互吸引C．仅增大两线圈间的距离，端电压的频率变小D．仅增大两线圈间的距离，端电压变小【典型例题2】如图，是一种延时继电器的示意图，铁芯上有线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成闭合电路。在断开开关S时，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列说中正确的是（）A．断开开关S时，线圈B中产生逆时针的电流（俯视）B．若仅去掉线圈B中的铁芯，继电器的延时效果不受影响C．若仅改变线圈B的材料，继电器的延时效果不受影响D．若线圈B两端未连接，断开开关S时，衔铁D立刻被拉起【对点训练1】无线充电近几年的发展可谓迅猛，在各技术指标上实现突破，充电功率及效率越来越高，同时生态端也正在快速建立。图为某品牌的无线充电手机利用无线充电底座充电的原理图，关于无线充电，下列说法正确的是（）A．无线充电底座可以给所有手机无线充电B．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是自感现象C．当穿过接收线圈的磁通量增加时，接收线圈有收缩的趋势D．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率不同【对点训练2】下列两个靠近的线圈之间最不容易产生互感现象的是（）A． B．C． D．【题型二】自感现象1．对自感现象的理解自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律．2．对自感电动势的理解(1)产生原因通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上产生感应电动势．(2)自感电动势的方向当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)．(3)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．3．对电感线圈阻碍作用的理解(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过电感线圈的电流不能突变．(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．(3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图．【典型例题3】如图所示，电键S原来断开，电源及线圈、导线电阻均不计，电路中电流大小为I，现在闭合电键S将一个电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，该自感电动势（）A．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于IB．有阻碍电流增大的作用，最后电流增大到2IC．有阻碍电流减小的作用，最后电流由I减小为零D．有阻碍电流变化的作用，因而电流保持为I不变【典型例题4】电磁弹射装置的原理如图甲所示，驱动线圈通过开关S与电源连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在这段时间内，下列说法正确的是（

）A．发射线圈中感应电流产生的磁场水平向右B．时发射线圈中的感应电动势最大C．时驱动线圈的自感电动势最大D．对调电源的正负极，发射线圈会向相反方向运动【对点训练3】如图所示是研究自感现象的电路图，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻几乎为零，两个灯泡A、B完全相同，下列说法正确的是（）A．开关闭合瞬间，灯B不亮 B．电路稳定时，灯A、B一样亮C．开关断开瞬间，流过灯B的电流向左 D．开关断开瞬间，灯A、B同时熄灭【对点训练4】如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，D是理想二极管，L是带铁芯的线圈，其直流电阻忽略不计。下列说法正确的是（

）A．S闭合瞬间，B先亮A后亮B．S闭合瞬间，A先亮B后亮C．电路稳定后，在S断开瞬间，A闪亮一下，然后逐渐熄灭D．电路稳定后，在S断开瞬间，A、B都是熄灭状态【题型三】自感系数和磁场的能量 1．自感电动势(1)表达式：E＝Leq\f(ΔI,Δt).(2)理解：①公式中eq\f(ΔI,Δt)为电流的变化率，电流变化越快，电流变化率越大，自感电动势也越大．②公式中L为线圈的自感系数．2．自感系数【典型例题5】关于自感现象，下列说法正确的是（）A．自感电动势一定和原电流方向相反B．自感电动势一定和原电流方向相同C．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感系数较大D．对于同一线圈，当电流变化较快时，线圈中的自感电动势较大【典型例题6】关于自感现象，下列说法正确的是（）A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大【对点训练5】如图甲所示的电路中，已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。下列说法正确的是（

）A．线圈的直流电阻小于灯泡电阻RB．断开开关S瞬间，灯泡先闪亮再熄灭C．闭合开关S瞬间，线圈中的自感电动势和电流均为零D．由图像中的数据和题干条件可以计算出电源电动势和内阻【对点训练6】如图甲所示，某同学做自感现象的实验。自感线圈L的直流电阻为RL，和是完全相同的两个小灯泡，R为滑动变阻器，现调节滑动变阻器R的阻值大于RL的阻值。在实验时，先闭合开关S，待稳定状态后又突然断开S，下列说法正确的是（）A．在闭合S瞬间，因为R的阻值大于RL的阻值，所以灯先亮B．在突然断开S瞬间，先熄灭，会闪亮一下再熄灭C．在突然断开S瞬间，灯会闪亮一下，然后与灯一起熄灭D．若将自感线圈L换成如图乙的双线绕法线圈，则观察到的自感现象会更明显00501强化训练【基础强化】1．某同学为了观察断电自感现象，找来带铁心线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连成如图电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡正常发光；再断开开关S，小灯泡未能出现闪亮现象。你认为可能的原因是（

）A．线圈的电阻偏大 B．小灯泡的电阻偏大C．电源的电动势偏小 D．线圈的自感系数偏大2．如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，、是自感系数很大，直流电阻为零的线圈，开始时、均断开，先闭合，稳定后再闭合，则下列判断正确的是（）A．闭合一瞬间，A、B两灯立即变亮B．闭合后，A灯立即变亮B灯缓慢变亮C．闭合一瞬间，A灯立即变暗D．闭合后，A灯逐渐熄灭，B灯逐渐变亮3．如图所示，关于电和磁的情景中，下列说法正确的是（）A．图（a）是奥斯特利用实验装置发现了电磁感应现象B．图（b）是研究电磁感应的实验，只要开关一直接通，即使小螺线管A插入大螺线管B中不动，电流计中也有感应电流通过C．图（c）表示通电方向相反的两长直导线相互排斥，是通过电场实现的D．图（d）是手机无线充电的原理，若将交流电接入送电线圈中，可以利手机进行充电，这运用的是电磁感应原理4．智能手表通常采用无线充电方式。如图所示，充电基座与电源相连，将智能手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（

）A．无线充电的原理是互感B．充电时因无导线连接，所以传输能量没有损失C．若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，则不能给手表充电D．充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动5．如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池（电池另一极与锉刀接触），手执导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，回路不停通、断电产生电火花。则（）A．产生电火花的主要原因是电池放电B．导线端划动的方向决定了自感电动势的方向C．锉刀采用什么材料制成对实验没有影响D．如导线端只向一个方向划动，也能产生电火花6．下列物理量在国际单位制中的单位符号表示正确的是（）A．电荷量：A B．电容： C．磁感应强度：Wb D．自感系数：H【素养提升】7．（多选）如图所示的电路中，、、是三个相同的灯泡，电感线圈L的自感系数很大且不计直流电阻。先闭合开关S，当电路达到稳定状态后再断开开关，不计电源内阻，灯泡电阻恒定不变，则整个过程看到的现象是（）A．开关S闭合瞬间，和一样亮B．S闭合后，逐渐变亮，立即变亮后逐渐变暗一些C．S闭合后，立即变亮后逐渐变暗一些D．开关S断开瞬间，灯立即熄灭，闪亮一下再熄灭8．（多选）如图所示，两个小灯泡规格相同，L是自感系数很大，内阻可以忽略的线圈。下列说法正确的是（

）A．闭合开关瞬间，瞬间变亮B．闭合开关瞬间，缓慢变亮，瞬间变亮C．闭合开关，待电路稳定后再断开开关瞬间，闪亮一下再缓慢熄灭D．闭合开关，待电路稳定后再断开开关瞬间，流过灯泡的电流方向反向9．（多选）为了探究自感现象，某同学设计了如图所示的电路，A、B为两个完全相同的灯泡，L为带铁芯的线圈，其电阻与小灯泡的电阻相等，、为理想二极管（反向电阻极大，正向电阻为0），R为定值电阻，电源的电动势为E。现闭合开关S，B灯立刻变亮，由于二极管的单向导电性，A灯始终不亮，待电路稳定后，下列说法正确的是（

）A．断开开关S后，灯泡A仍然不亮B．断开开关S后，灯泡B立刻熄灭C．断开开关S后，灯泡A闪亮一下后逐渐熄灭D．断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压等于E10．（多选）某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压U恒定，、为完全相同的电流传感器。某次实验中得到通过两电流传感器的图像如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是（）A．该实验演示的是通电自感现象B．线圈的直流电阻小于灯泡的电阻C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭D．乙图中的a曲线表示电流传感器测得的数据11．（多选）如图所示的电路，由两个相同的小灯泡、、自感线圈、开关和直流电源连接而成。已知自感线圈的自感系数较大，且其直流电阻不为零。下列说法正确的是（）A．开关S闭合时，灯泡立刻变亮B．开关S闭合时，灯泡立刻变亮C．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡逐渐熄灭D．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，灯泡闪亮一下后逐渐熄灭12．（多选）A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器，A1、A2亮度相同，再调节，使两灯正常发光，然后断开开关S。下列说法中正确的是（）A．重新闭合S时，A2立即亮，A1逐渐变亮B．重新闭合S时，A1、A2均立即亮C．重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均立即熄灭D．重新闭合S，等到A1、A2均正常亮以后，再断开S时，A1、A2均不会立即熄灭，而是逐渐变暗直到熄灭【能力培优】13．（多选）如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一