【高考速递】突破57 通电自感和断电自感 涡流-2019高三物理一轮微专题系列之热点专题突破(Word版含解析)

突破57 通电自感和断电自感涡流

1．自感现象的四大特点

(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．

(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化．

(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．

(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向．

2. 对通电自感和断电自感的理解

在处理通断电自感灯泡亮度变化问题时，不能一味套用结论，如通电时逐渐变亮，断电时逐渐变暗，或闪亮一下逐渐变暗，要具体问题具体分析，关键要搞清楚电路连接情况。

断电前，灯泡电流I1取决于灯泡上的电压和灯泡自身电阻，断电后，灯泡电流取决于线圈中的电流，若线圈中电流断电前为I2，断电后逐渐减小，灯泡中电流也由I2逐渐减小。所以，若I2≤I1，灯泡中电流由I2逐渐减小，灯泡逐渐变暗；若I2>I1，灯泡中电流先增大后减小，灯泡先亮一下后逐渐变暗。

3．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题

4．涡流：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水的漩涡所以叫涡流．

【典例1】如图所示，线圈L 的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L 1、L 2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，L 1、L 2的亮度变化情况是(灯丝不会

断)( )．

A ．S 闭合，L 1亮度不变，L 2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S 断开，L 2立即不亮，L 1逐渐变亮

B ．S 闭合，L 1亮度不变，L 2很亮；S 断开，L 1、L 2立即不亮

C ．S 闭合，L 1、L 2同时亮，而后L 1逐渐熄灭，L 2亮度不变；S 断开，L 2立即不亮，L 1亮一下才灭

D ．S 闭合，L 1、L 2同时亮，而后L 1逐渐熄灭，L 2则逐渐变得更亮；S 断开，L 2立即熄灭，L 1亮一下才灭

【答案】 D

【典例2】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

【答案】 C

【典例3】如图所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（）

A．金属环仍能上升到与P等高处；

B．金属环最终将静止在最低点；

C．金属环上升的最大高度与MN等高处；

D．金属环上升的最大高度一直在变小。

【答案】C

【解析】金属圆盘进入和穿出磁场时，磁通量发生变化，产生涡流而发热，其机械能减少，最终会在MN间来回往复运动．

金属圆盘进入和穿出磁场时，磁通量发生变化，产生涡流，机械能减少，机械能一部分转化为内能，所以金属盘不能上升到与P等高处，故A错误；随着最大高度不断降低，最终

金属环将在MN间做往复运动，磁通量不变，不产生涡流，机械能守恒，BD错误C正确．

【跟踪短训】

1．在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是

A．合上开关后，c先亮，a、b后亮

B．断开开关时，N点电势高于M点

C．断开开关后，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭

D．断开开关后，c马上熄灭，b闪一下后缓慢熄灭

【答案】B

2. 如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )

A.在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗

B.在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗

C.在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗

D.在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗

【答案】AD

【解析】题图甲所示电路中，灯A和线圈L串联，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，通过R、A形成回路，灯A逐渐变暗，选项A正确，B错误；题图乙所示电路中，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，电源不给灯供电，而线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流比原来大，A将变得更亮，然后逐渐变暗。

3．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，B闪亮一下，然后逐渐熄灭

D．电路稳定后，在S断开瞬间，B立即熄灭

【答案】D

4．如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )

A． 1是磁铁，在2中产生涡流

B． 2是磁铁，在1中产生涡流

C．该装置的作用是使指针能很快地稳定

D．该装置的作用是使指针能够转动

【答案】BC

【解析】该装置为电磁阻尼，2是磁铁，1为闭合线框，当1切割磁感线在1中产生涡流，将动能转化成内能，从而使1很快的稳定，故BC正确，AD错误。

5．如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属

线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )

A．线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反

B．线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大C．线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小

D．线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能

【答案】AC

课后作业

1．电磁感应现象在生产生活中有着广泛的应用。图甲为工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图。其原理是将线圈中通入电流，使被测物件内产生涡流，借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变，从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息。图乙为一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起。关于对以上两个应用实例理解正确的是