10.3 实验：探究影响感应电流方向的因素（课件PPT）-【创新方案】2025年高考物理一轮总复习（江苏专版）

实验：探究影响感应电流方向的因素(基础实验) 第三讲 1 理清实验原理与方案 CONTENTS 目录 训练注重创新与发展 2 理清实验原理与方案 NO.1 一、理清原理与操作 原理装置图 操作要领 (1)确定电流计指针偏转方向与电流流向的关系。 (2)利用图甲研究开关闭合、断开、滑动变阻器滑动触头移动时电流计指针偏转方向。 (3)利用图乙研究条形磁铁N极向下(或S极向下)插入、抽出时电流计指针偏转方向。 续表 二、突破核心关键点 1．数据处理 以下面四种情况为例： (1)N极(S极)向下时插入线圈，线圈内磁通量增加时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 甲 向下 逆时针(俯视) 向上 乙 向上 顺时针(俯视) 向下 (2)N极(S极)向下时抽出线圈，线圈内磁通量减少时的情况 图号 磁场方向 感应电流的方向 感应电流的磁场方向 丙 向下 顺时针(俯视) 向下 丁 向上 逆时针(俯视) 向上 2.得出结论 (1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。 (2)当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。 训练注重创新与发展 NO.2 1．(2024·徐州模拟)某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，从实验室器材柜中发现除导线之外还有以下8种器材可选用。请回答以下问题： (1)确定灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，需要选用的实验仪器是________； (2)进行实验探究时，需要选用的实验仪器是______(多选)； (3)实验中，除了需要确定灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系之外，还需要确定________； (4)正确连接好实验电路，当N极插入线圈时，电流计的指针向右偏转，则条形磁铁的S极插入线圈的过程中，电流计的指针向________偏转(选填“左”或“右”)； (5)如果希望实验现象更加明显，在不改变实验器材的前提下，可以如何操作？__________________。 解析：(1)灵敏电流计的量程较小，允许通过的电流较小，因此可以将电池、20 kΩ定值电阻、控制开关与灵敏电流计构成回路，通过电池的正负极确定电路中电流方向，从而确定电流进入灵敏电流计的方向与指针偏转方向之间的关系，因此需要选用的实验仪器是ACDG。 (2)由于实验目的是“探究影响感应电流方向的因素”，需要有磁场与闭合回路，根据给出的器材，磁场由条形磁体产生，回路由灵敏电流计与线圈组成，因此进行实验探究时，需要选用的实验仪器是AEF。 (3)根据上述，通过灵敏电流计的偏转方向可以确定感应电流的方向，实验还需要确定线圈中感应电流产生的磁场方向与条形磁体产生的磁场方向的关系，因此实验时还需要确定线圈的绕行方向。 (4)当N极插入线圈时，电流计的指针向右偏转，表明穿过线圈的磁通量向下增大时，电流计的指针向右偏转。当条形磁铁的S极插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量向上增大，可知电流计的指针向左偏转。 答案：(1)ACDG　(2)AEF　(3)线圈绕行方向　(4)左　(5)增大条形磁铁插入或抽出的速度 2．(2023·济南高三模拟)某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”实验。 (1)首先按图甲所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转；再按图乙所示方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是__________。 A．检查电流计测量电路的电流是否准确 B．检查干电池是否为新电池 C．推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系 (2)接下来用图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的导线绕行方向为俯视逆时针。某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，则条形磁铁的下端为____(选填“N”或“S”)极。 (3)下表是该小组的同学设计的记录表格的一部分，表中完成了实验现象的记录，还有一项需要推断的实验结果未完成，请帮助该小组的同学完成(选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向里”)。 实验记录表(部分) 操作 N极朝下插入螺线管 从上往下看的平面图(B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场) (4)该小组同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识。结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于抓住感应电流的磁场总是要________原磁场磁通量的变化这一点。 原磁场通过螺线管磁通量的增减 增加 感应电流的方向 沿逆时针方向 感应电流的磁场B的方向 ________ 续表 解析：(1)首先按题图甲方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转，说明电流从电流计的“＋”接线柱进入时电流计指针向右偏转；再按题图乙方式连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向左偏转，说明电流从电流计的“－”接线柱进入时电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系。故选C。 (2)电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁向下插入，即磁通量增加，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁下端为S极。 (3)由于感应电流的方向沿逆时针方向，由安培定则可判断出感应电流的磁场B的方向为垂直纸面向外。 (4)理解楞次定律，关键在于抓住感应电流的磁场总是要阻碍原磁场磁通量的变化这一点。 答案：(1)C　(2)S　(3)垂直纸面向外　(4)阻碍 3.(2023·淮安高三联考)在“研究磁通量变 化时感应电流的方向”实验中，实物电路连接 如图： (1)实物图中有一个元件接错了回路，请 指出并改正：_______________________________________。 (2)为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、__________三者的关系。 (3)在实验过程中，除了查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清______中导线的绕制方向。(选填“A”“B”或“A和B”) (4)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除____(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的；分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应____________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。 解析：(1)开关应接入原线圈A所在的回路，改正后的接法如图所示。 (2)为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流的磁场方向三者之间的关系。 (3)在实验过程中，需要确定线圈A中电流的磁场方向和线圈B中感应电流的磁场方向，故还应查清线圈A与线圈B中导线的绕制方向。 (4)在拆除线圈A时，线圈A中电流快速减小，由于自感作用，线圈A中会产生很大的感应电动势，导致该同学被电击，要避免电击发生，在拆除电路前应断开开关。 答案：(1)开关应接入原线圈A所在的回路　(2)感应电流的磁场方向　(3)A和B　(4)A　断开开关 4．(2024·鞍山模拟)胡丽同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。 (1)为了探究电磁感应规律，胡同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是______________(填“向上拔出”或“向下插入”)。 (2)胡丽同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是______。 A．在A线圈中插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向右滑动 D．变阻器的滑片向左滑动 (3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是_______________________。 解析：(1)要使灵敏电流计的指针向左偏转，可知线圈中感应电流沿顺时针方向，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁磁场方向向上，根据楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入。 (2)要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律可知，磁通量减小，插入铁芯，B线圈磁通量增加，故A错误；拔出线圈A时，B线圈中的磁通量减小，B正确；滑动变阻器滑片向右滑动，电流减小，B线圈磁通量减小，故C正确，D错误。 (3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 答案：(1)向下插入　(2)BC　(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化 5．在探究影响感应电流方向的因素的实验中： (1)首先要确定电流表指针偏转方向与电流方向间的关系，实验中所用电流表量程为100 μA，电源电动势为1.5 V，待选的保护电阻有三种R1＝20 kΩ，R2＝1 kΩ，R3＝100 Ω，应选用________的电阻。 (2)已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入。由于某种原因，螺线管线圈绕线标识已经没有了，通过实验查找绕线方向如图甲所示，当磁铁N极插入线圈时，电流表指针向左偏，则线圈的绕线方向是图乙所示的________图(填“左”或“右”)。 (3)若将条形磁铁S极放在下端，从螺线管中拔出，这时电流表的指针应向______偏(填“左”或“右”)。 (4)若将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关，按图丙所示连接。在开关闭合，线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转。由此可以推断，线圈A中铁芯向上拔出，能引起电流表指针向　　　　　偏转(填“左”或“右”)。 (2)已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入，当磁铁N极插入螺线管时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，螺线管上端应为N极，下端为S极，又电流表指针向左偏，可知电流方向是由电流表正接线柱流出至螺线管上端接线柱，由安培定则可判断螺线管的绕线方向如题图乙中左图所示。 (3)若将条形磁铁S极在下端，从螺线管中拔出时，感应电流磁场为阻碍磁通量的减少，螺线管上端应为N极，下端为S极，由螺线管的绕线方向可以判定电流是从电流表的负接线柱流入，故指针向左偏。 (4)由题意可知当P向左加速滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减弱，此时线圈B中产生的电流使指针向右偏转，由此可知，当B中的磁通量减小时，电流表指针右偏；当将线圈A中铁芯向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，电流表指针向右偏转。 答案：(1)20 kΩ　(2)左　(3)左　(4)右 (5)要使实验现象更加明显，即产生的感应电流增大，产生的感应电动势也增大，根据E＝n，可知，只需要增大穿过回路的磁通量的变化率，则在不改变实验器材的前提下，可以增大条形磁铁插入或抽出的速度。 解析：(1)由闭合电路欧姆定律，有：R＝＝ Ω＝1.5×104 Ω，R1＞R，不会使电流表超过量程，因此应选20 kΩ的电阻。 $$