第10章 第7讲 实验：探究影响感应电流方向的因素(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考物理一轮总复习

第7讲　实验：探究影响感应电流方向的因素(基础实验) 一、实验知能/系统归纳 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、滑动变阻器滑片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。 二、掌握规律和结论 1．探究规律 以下面四种情况为例： (1)N极(S极)向下时插入线圈，线圈内磁通量增大时的情况 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，线圈内磁通量减小时的情况 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大时，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小时，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。 二、应用发展/练中融通 1．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中： (1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要________(选填“A”“B”或“C”)。 (2)实验得出，电流由“＋”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转，电流由“－”接线柱流入时指针向左偏转。如图甲所示，某同学将条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，发现指针________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。 (3)如图乙所示，将第(2)问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 解析：(1)为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除题中器材外，还需要直流电源确定电流的方向。故选C。 (2)将条形磁铁的N极从螺线管拔出时，由楞次定律可知，螺线管中感应电流沿顺时针方向(俯视)，即电流由“＋”接线柱流入灵敏电流计，则指针向右偏转。 (3)根据楞次定律“来拒去留”的结论可知，电子秤的示数会变小。 答案：(1)C　(2)向右　(3)变小 2．(2024·新疆和田期末)我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分。 (1)为了探究线圈中产生感应电流的方向，首先通过实验发现，当有电流从正接线柱流入电流表时，指针向右偏转。如图甲所示，当磁体的N极向下运动时，发现电流表指针向________偏转(选填“左”或“右”)。 (2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，此过程中电流表指针向________偏转。(选填“左”或“右”) (3)在图丙中，某同学第一次将滑动变阻器的滑片从变阻器的右端慢慢滑到左端，第二次将滑动变阻器的滑片从变阻器的右端快速滑到左端，发现电流表的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________(选填“大”或“小”)。 解析：(1)磁体N极向下运动时，螺线管中向下的磁通量增大，根据楞次定律可知，螺线管会产生向上的磁场，根据右手螺旋定则可知，电流从正接线柱流入电流表，所以指针向右偏转。 (2)闭合开关，电路中瞬间有电流流过，所以内螺线管中磁场向下增大，根据楞次定律，外螺线管感应电流产生的磁场方向向上，根据右手螺旋定则，感应电流从电流表上端流向下端，电流表指针向右偏转。稳定后，若向右移动滑动变阻器的滑片，接入电路的电阻变大，电流变小，所以内螺线管中的磁场向下减小，外螺线管感应电流产生的磁场方向向下，感应电流从电流表下端流向上端，电流表的指针向左偏转。 (3)迅速滑动滑片和缓慢滑动滑片，电路中的电流变化快慢不同，螺线管中磁通量的变化快慢不同，根据法拉第电磁感应定律E＝n，可知，第一次产生的感应电动势小，感应电流较小，所以电流表的指针摆动的幅度第一次比第二次小。 答案：(1)右　(2)左　(3)小 3．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) 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 ________ (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。 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是沿顺时针方向(从上往下看)，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 4．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________(填“20 kΩ”“1 kΩ”或“100 Ω”)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，将线圈A中铁芯向上拔出，能引起电流表指针向　　　　　偏转(填“左”或“右”)。 解析：(1)由闭合电路欧姆定律，有：R＝＝ Ω＝1.5×104 Ω，R1＞R，不会使电流超过电流表量程，因此应选20 kΩ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，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极放在下端，从螺线管中拔出时，感应电流的磁场应阻碍磁通量的减少，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 学科网（北京）股份有限公司 $$