（浙江新高考专用）2019-2020学年高中物理 第四章 电磁感应现象 实验：探究感应电流方向的规律

实验：探究感应电流方向的规律第四章电磁感应知识内容选考要求课时要求探究感应电流方向的规律√1.探究感应电流的方向与磁通量变化及磁场方向的关系.2.经历探究过程，了解引入“中介”的意义，初步了解决定感应电流方向的因素.技能储备明确原理提炼方法题型演练学以致用实训演练达标检测检测评价达标过关NEIRONGSUOYIN内容索引技能储备1.实验原理观察并记录感应电流的方向与磁通量变化情况间的关系.分析实验结果，归纳出决定感应电流方向的因素，总结出判断感应电流方向的方法.2.实验器材条形磁铁，螺线管，零刻度在中央的灵敏电流计，滑动变阻器，一节干电池，电池盒，开关，导线若干.①按图1连接电路.②调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大.③迅速闭合开关，发现电流计指针偏转后立即断开开关.④记录电流方向与电流计的指针偏转方向和电流计红、黑接线柱接线情况，找出它们之间的关系.3.实验步骤(1)确定电流计指针偏转方向与电流方向及电流计红、黑接线柱的关系：图1(2)观察并记录磁场方向，磁通量变化情况与感应电流方向的关系.图2①按图2连接电路，明确螺线管的绕线方向.②按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.③观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入表格.N极向下(对着线圈)S极向下原磁场B0方向磁铁运动方向插入抽出插入抽出感应电流方向感应电流的磁场B′方向磁通量变化情况B0与B′方向关系(3)归纳感应电流方向与其他因素的关系4.实验结论当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.5.注意事项(1)确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流计.(2)应选用零刻度在中间的灵敏电流计.(3)实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向.(4)按照控制变量的思想进行实验.(5)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.题型演练一、实验原理与操作例1(2017·绍兴市适应性考试)在做“探究感应电流方向的规律”的实验中，用如图3所示装置，已知电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏.当释放条形磁铁时，发现指针右偏，则条形磁铁下端是___(填“N”或“S”)极.若条形磁铁按上述进入后，静止于线圈内，电流归零后，再释放，从线圈的下端穿出，则电流计的指针____(填“左”或“右”)偏.N左图3解析当电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏，说明释放条形磁铁时产生的感应电流从B接线柱流入电流计，根据右手螺旋定则可知感应电流的磁场向上，根据楞次定律“增反减同”可知，条形磁铁的磁场向下，所以条形磁铁的下端是N极.条形磁铁穿出线圈，根据楞次定律可知感应电流的磁场向下，根据右手螺旋定则可知感应电流从A接线柱流入电流计，电流计指针左偏.例2(2018·杭州市六校高二第二学期联考)如图4所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置.图4(1)将图中所缺导线补接完整.答案如图所示解析探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将________(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”).向左偏解析闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和原电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏.针对训练1(2018·东阳中学高二下学期10月段考)(1)如图5的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中连线正确的是___(填“A”或“B”).A图5解析探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、一个线圈组成闭合电路，电流计与另一个线圈组成另一个闭合电路，则题图A所示电路正确.(2)(多选)将线圈L1插入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是A.插入铁芯FB.拔出线圈L1C.使变阻器阻值R变大D.断开开关S√√√解析插入铁芯，磁通量增大，产生的感应电流与原电流绕行方向相反，故A错误；拔出线圈L1，磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同，故B正确；使滑动变阻器阻值增大，电流减小，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故C正确；断开开关S，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故D正确.二、探究感应电流方向的规律的综合考查例3有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，试就如图6中各图指出：图6(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为__________.(填“偏向正极”或“偏向负极”)偏向正极解析磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极；(2)图乙中磁铁下方的极性是_____.(填“N极”或“S极”)S极解析由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性为S极；(3)图丙中磁铁的运动方向是______.(填“向上”或“向下”)向上解析通过线圈的磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动；(4)图丁中线圈从上向下看电流方向是________.(填“顺时针”或“逆时针”)顺时针解析磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向.针对训练2在“探究感应电流方向的规律”的实验中，若电流方向如图7所示，请在图中画出线圈的绕线方向.图7答案见解析图解析由于通过线圈的磁场方向向下，磁通量减少，则感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化，故感应电流的磁场方向也向下，根据安培定则可以得到线圈的绕线方向，如图所示.例4在“探究感应电流方向的规律”的实验中，(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图8所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图.图8答案见解析图解析实物电路图如图所示(2)将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向_____(填“相同”或“相反”).相反解析闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反.(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向______(填“相同”或“相反”).解析保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同.相同达标检测1.(实验器材)(2018·慈溪市高二上学期期末)如图9所示，在“探究感应电流方向的规律”的实验中，最适合接入PQ两端电路的电表是123图9√42.(实验原理及操作)为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图10所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏.由此可知，123(1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针_____(填“左偏”“不动”或“右偏”)；图10右偏4123解析由题意知，闭合开关时灵敏电流计指针向右偏，而闭合开关时B中磁场增强，当P向右移动时，A所在电路中电流增大，B中磁场增强，所以指针仍向右偏；4(2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针______(填“左偏”“不动”或“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向______(填“相同”或“相反”).123解析将A拔出时，B中磁场减弱，感应电流方向改变，所以电流计指针向左偏，此时它们产生的磁场方向相同，故A、B中电流绕行方向相同.左偏相同43.(实验原理及操作)(2018·金华十校高二上学期期末)某同学用如图11所示电路做“研究电磁感应现象”实验.他将铁芯插入小线圈约一半的位置，滑动变阻器的滑片P置于ab的中点，在闭合开关瞬间，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，应将铁芯______(选填“插入”或“拔出”)或将滑动变阻器的滑片P向___(选填“a”或“b”)端滑动.123拔出a图114解析在闭合开关瞬间，磁通量增加，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，则应使磁通量减小，即应将铁芯抽出或将滑动变阻器的滑片P向a端滑动，增大电阻，减小电流，从而减小磁通量.12344.(探究感应电流方向的规律的综合考查)在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：(1)为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正、负极性的直流电源进行探究.某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的_____(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡.123欧姆解析只有欧姆表内部有电源.4(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流计的正接线柱，再将黑表笔______(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流计的负接线柱，电流由电流计的____(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流计，此时灵敏电流计的指针向左摆动.123负短暂解析灵敏电流计量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流计量程，长时间超量程通电会损坏电流计；欧姆表红表笔连接着电源的负极，黑表笔连接着电源的正极，电流从电流计的负极流入.4(3)如图12所示，实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性.图12解析电流计的指针向右偏转，说明电流从正极进入电流计.感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律，原磁场方向向上，故磁铁下方是S极.1234答案如图所示1234