《2019-2020学年物理人教版选修3-2（浙江新高考专用）讲义：第四章 电磁感应现象 实验：探究感应电流方向的规律 Word版含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年物理人教版选修3-2（浙江新高考专用）讲义：第四章 电磁感应现象 实验：探究感应电流方向的规律 Word版含答案.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、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 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. 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. 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 按图 1 连接
2、电路. 调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大. 迅速闭合开关，发现电流计指针偏转后立即断开开关. 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. (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 2 按图 2 连接电路，明确螺线管的绕线方向. 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. 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
3、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. 一、实验原理与操作 例 1 (20
4、17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. 图 3 答案 N 左 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
5、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. (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”). 答案 (1)如图所示 (2)向左偏 解析 (1)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、
6、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)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”). 图 5 (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
7、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 F B.拔出线圈 L1 C.使变阻器阻值 R 变大 D.断开开关 S 答案 (1)A (2)BCD 解析 (1)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)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
8、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”) (2)图乙中磁铁下方的极性是_.(填“N 极”或“S 极”) (3)图丙中磁铁的运动方向是_.(填“向上”或“向下”) (4)图丁中线圈从上向下看电流方向是_.(填“顺时针”或“逆时针”) 答案 (1)偏向正极 (2
9、)S 极 (3)向上 (4)顺时针 解析 (1)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)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)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)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
10、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 (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”). (3)在开关处于闭合状
11、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”). 答案 (1)见解析图 (2)相反 (3)相同 解析 (1)实物电路图如图所示 (2)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)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. 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
12、 两端电路的电表是( ) 图 9 答案 C 2.(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， 图 10 (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”)； (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”). 答案 (1)右偏 (2)左偏 相同 解析 (1)由题意知，闭合开关时灵敏电
13、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 ； (2)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. 3.(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_
14、(选填“a”或“b”)端 滑动. 图 11 答案 拔出 a 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. 4.(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”
15、或“交流电压”)挡. (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. (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 答案 (1)欧姆 (2)短暂 负 (3)如图所示 解析 (1)只有欧姆表内部有电源. (2)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. (3)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.