第二章 1．第1课时 实验：探究影响感应电流方向的因素-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（人教版2019）

1．楞次定律 第1课时　实验：探究影响感应电流方向的因素 【素养目标】　1．掌握“探究影响感应电流方向的因素”实验方案并认识实验器材。2．熟悉实验步骤和注意事项。3．经历通过实验探究总结规律得出结论的分析过程。 一、实验目的 探究影响感应电流方向的因素。 二、实验原理 1．由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，确定感应电流的方向。 2．通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。 三、实验器材 条形磁体，螺线管，电流表，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关等。 四、实验步骤 1．探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系 实验电路如图1所示： 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的) 2．探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向 (1)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)向下时插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验。 五、数据处理 1．观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小的变化情况，并将结果填入表格。 — 甲 乙 丙 丁 条形磁体运动的情况 N极朝 下插入 线圈　 S极朝 下插入 线圈　 N极朝 下拔出 线圈　 S极朝 下拔出 线圈　 原磁场方向(“向上”或“向下”) 向下 向上 向下 向上 学生用书第38页 穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”) 增加 增加 减少 减少 感应电流的方向(在螺线管上方俯视) 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针 感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”) 向上 向下 向下 向上 原磁场与感应电流磁场方向的关系 相反 相反 相同 相同 2．实验结论 (1)当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加。 (2)当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。 六、注意事项 1．确定电流方向与电流表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表。 2．电流表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．完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 一　教材原型实验 (2023·河北邢台高二期中)某同学应用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向。器材有：一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干。 (1)该同学设计的实验电路如图甲所示，将多用电表接入实验电路前，为避免指针反向偏转损坏电表，该同学应调整旋钮______(选填“a”、“b”或“c”)，使指针指在刻度盘中央； (2)该同学将选择开关旋转到10 mA挡，并将多用电表和线圈按图甲连接。实验中发现条形磁铁插入得越快，多用电表的指针偏角__________(选填“越大”或“越小”)；为了使条形磁铁N极向下插入线圈时，多用电表的指针向右偏转，导线的缠绕方向应和图乙中的____________(选填“A”或“B”)相同。 答案：(1)a　(2)越大　B 解析：(1)将多用电表接入实验电路前，为避免指针反向偏转损坏电表，该同学应调整机械调零旋钮a使指针指在刻度盘中央。 (2)条形磁铁插入得越快，磁通量变化得越快，多用电表的指针偏角越大。将条形磁铁N极向下插入线圈时，线圈中的磁通量向下增大，为使此时多用电表的指针向右偏转，即产生从红表笔流入的感应电流，由右手定则和楞次定律可知，导线的缠绕方向应和题图乙中的B相同。 (2023·重庆市高二期末)如图是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。 (1)将图中所缺导线补充完整。 (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，那么闭合开关后，进行下述操作时可能出现的情况是： ①将通电线圈A迅速插入感应线圈B时，灵敏电流计指针将________(选填“左偏”、“不偏”或“右偏”)。 学生用书第39页 ②将通电线圈A插入感应线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将________(选填“左偏”、“不偏”或“右偏”)。 (3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________(填图中仪器的字母)。 (4)在上述实验中，如果感应线圈B两端不接任何元件，则感应线圈B中将____________。 A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流 答案：(1)见解析图　(2)①右偏　②左偏　(3)B　(4)B 解析：(1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可，如图所示。 (2)①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流计指针向右偏，合上开关后，将线圈A迅速插入线圈B中时，穿过线圈B的磁通量增加，则灵敏电流计指针将向右偏。②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，线圈A中电流减小，穿过线圈B的磁通量减少，则灵敏电流计指针将向左偏。 (3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是线圈B。 (4)在上述实验中，如果感应线圈B两端不接任何元件，通过感应线圈B的磁通量发生变化，有电磁感应现象产生，但因电路不是闭合的，所以无感应电流，故选B。 针对练．(1)如图甲为某实验小组探究影响感应电流方向的因素的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是________。 A．实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向 B．开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转 C．开关闭合后，线圈A从线圈B中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反 D．开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同 (2)当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为S极的磁体插入线圈中，如图乙所示，电流计指针偏转的方向应为偏向__________(选填“正”或“负”)接线柱。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁体下端的磁极为________(选填“N”或“S”)极。 答案：(1)AC　(2)正　S 解析：(1)探究影响感应电流方向的因素的实验中，实验前要仔细观察，弄清楚线圈的绕向，搞清楚线圈电流的方向与电流计指针偏转的方向的关系，故A正确；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，导致穿过线圈B的磁通量变化，从而产生感应电流，会观察到电流计指针发生偏转，故B错误；开关闭合后线圈A从线圈B中拔出和插入过程中，穿过线圈B的磁通量变化不同，前者减小，后者增大，会观察到电流计指针偏转方向相反，故C正确；开关闭合与断开瞬间，穿过线圈B的磁通量都会变化但变化不同，开关闭合瞬间磁通量增大，断开瞬间磁通量减小，依据感应电流的磁场阻碍磁通量的变化，会观察到电流计指针偏转，而且偏转方向不同，故D错误。 (2)将上端为S极的磁体插入线圈中，原磁场方向向下且磁通量增大，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流从电流计正接线柱流入，故指针偏向正接线柱。根据题图丙中电流计指针偏向负接线柱，可知感应电流是从负接线柱流入电流计的，根据安培定则可知感应电流的磁场方向向下，因条形磁体向下运动，磁通量增大，则原磁场方向向上，则插入线圈磁体下端的磁极为S极。 二　拓展创新实验 (2023·江苏无锡高二质检)某同学在做探究影响感应电流方向的因素的实验中，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，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中条形磁铁的运动情况是________(选填“向上拔出”或“向下插入”)。 (2)该同学按丙图连接好仪器后开始实验探究。下列说法正确的是________。 A．开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会引起电表的指针偏转 B．线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，电表的指针均不会偏转 C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电表的指针静止在中央零刻度 D．开关闭合后，只要移动滑动变阻器的滑片P，电表的指针一定会偏转 答案：(1)向下插入　(2)AD 解析：(1)由题图甲可知，当电流从灵敏电流计左端流入时，指针向左偏转；而题图乙指针向左偏转，可知电流从灵敏电流计左端流入，则线圈中感应电流的方向是顺时针的(俯视)，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，可知，线圈中磁通量增大，则条形磁铁向下插入。 (2)开关闭合后，线圈A插入线圈B中或从线圈B中拔出，都会使线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，从而引起电表的指针偏转，故A正确；线圈A插入线圈B中后，在开关闭合和断开的瞬间，线圈A的电流都会发生变化，从而使穿过线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针均会偏转，故B错误；开关闭合后，无论滑动变阻器的滑片P匀速滑动、加速滑动或者减速滑动，滑动变阻器接入电路的阻值发生变化，线圈A的电流发生变化，从而使穿过线圈B的磁通量发生变化，回路产生感应电流，电表的指针会偏转，指针不会静止在中央零刻度，故C错误，D正确。故选AD。 学生用书第40页 某同学用图甲所示的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”。闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。 (1)闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，灵敏电流计的指针________________(选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”)。 (2)如图乙所示，RT为热敏电阻，其阻值随着周围环境温度的升高而减小。轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管线圈平面平行)，并位于螺线管左侧。当周围环境温度急剧降低时，从左向右看，金属环A中电流的方向为__________(选填“顺时针”或“逆时针”)，金属环A将__________(选填“向左”或“向右”)运动。 答案：(1)向左偏转　(2)顺时针　向右 解析：(1)根据题意，穿过线圈B的磁通量增大时，灵敏电流计的指针向左偏转。闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向右滑动过程中，滑动变阻器的阻值减小，回路中的电流增大，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转。 (2)根据安培定则可知，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当周围环境温度急剧降低时，热敏电阻的阻值增大，回路电流减小，穿过金属环的磁通量减小，根据安培定则可知，感应电流的磁场向右， 从左向右看，金属环A中电流的方向为顺时针。金属环A和螺线管都是顺时针的电流，同向电流相互吸引，金属环将向右运动。 针对练．在探究影响感应电流方向的因素的实验中，电流表刻度盘上的零刻度线在正中间，当电池的正极接电流表的右接线柱，电池的负极与电流表的左接线柱相碰时，指针向右偏转。电路如图所示，将线圈A放在线圈B中，在合上开关S的瞬间，电流表指针应向______偏转；保持开关闭合，将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针应向________偏转。(均选填“左”或“右”) 答案：左　右 解析：在合上开关S的瞬间，线圈A中的电流产生向上的磁场，则线圈B就置于向上并增强的磁场中，则线圈B中的电流从电流表左端进入电表，所以指针向左偏。保持开关闭合，将线圈A从线圈B中拔出时，线圈B的磁通量减小，则线圈B中的电流从电流表右端进入电表，所以指针向右偏。 课时测评7　实验：探究影响感应电流方向的因素 (时间：30分钟　满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1．(10分)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)为弄清灵敏电流表指针偏转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”)挡对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入灵敏电流表时，指针向右摆动。 (2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔__________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱，此时电流从灵敏电流表的__________(选填“正”或“负”)接线柱流入，灵敏电流表的指针向左摆动。 (3)实验中该同学将磁体某极向下从线圈上方插入线圈时，发现灵敏电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁体的极性。 答案：(1)欧姆　(2)短暂　负　(3)见解析图 解析：(1)只有欧姆挡内部有电源，可使灵敏电流表指针偏转。 (2)灵敏电流表量程太小，欧姆挡内部电源电压相对偏大，电流超过灵敏电流表量程，长时间超量程通电会损坏灵敏电流表；多用电表红表笔连接着电源的负极，此时电流从灵敏电 流表的负接线柱流入。 (3)灵敏电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱进入灵敏电流表，感应电流的磁场方向向下，故原磁场方向向上，插入的是S极，如图所示。 2．(10分)(2023·河南驻马店市高二期末)某同学在“研究电磁感应现象”实验中，实物电路连接如图所示。 (1)实物图中有一个元件的位置接错了回路，请指出该元件的名称__________。 (2)在实验过程中，除了需要查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系外，还应查清线圈______(选填“A”、“B”或“A和B”)中导线的绕制方向。 (3)回答下面的三个问题，从下列选项中选出一个，填在相应横线上，只需填上你选出的那个序号即可。 A．原磁场方向 B．B线圈中磁通量的变化情况 C．感应电流的磁场方向 D．B线圈中磁通量的变化快慢 ①为了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。 ②实验中发现滑动变阻器滑片向左与向右移动时，B线圈中电流表指针偏转方向不同，说明感应电流的方向与__________有关。 ③实验中发现滑动变阻器滑片向左与向右移动快慢不同时，B线圈中电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与________有关。 答案：(1)电键(或开关)　(2)A和B　(3)①C　②B　③D 解析：(1)实物图中开关接错了回路，应该接在线圈A所在回路，这样通过开关的通断，或滑片的左右移动，或线圈A从线圈B中插入与拔出，来实现穿过线圈B的磁通量的变化。 (2)在实验过程中，除了查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和线圈B的绕制方向。 (3)①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的关系，故选C。 ②实验中发现滑动变阻器滑片向左与向右移动时，B线圈中电流表指针偏转方向不同，说明感应电流的方向与B线圈中磁通量的变化情况有关，故选B。 ③实验中发现滑动变阻器滑片向左与向右移动快慢不同时，B线圈中电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与B线圈中磁通量的变化快慢有关，故选D。 3．(10分)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，请补充完整。 (1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道__________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。 (2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏。电路稳定后，若向左移动滑动触头，电流表指针向________偏转；若将线圈A抽出，电流表指针向 ________偏转。(均选填“左”或“右”) 答案：(1)电流表指针偏转方向与电流方向之间的关系　(2)右　左 解析：(1)探究线圈中感应电流的方向必须先知道：①电流表指针偏转方向与电流从正(负)接线柱流入时的关系；②线圈的绕向；③电流表指针的偏转方向。由偏转方向得出电流流入电流表的方向，再进一步得到线圈中电流的流向，即必须知道电流表指针偏转方向与电流方向之间的关系。 (2)开关闭合时，线圈A产生的磁场由无到有，穿过线圈B的磁通量增加。若将滑动触头向左移动，线圈A中电流增加，穿过B的磁通量也增加，且磁场方向未变，所以电流表指针偏转方向与开关闭合时的偏转方向相同，即向右偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转。 4．(10分)(1)如图是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________。 A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开开关S瞬间 (2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图甲所示，即电流从电流表G的左接线柱进入时，指针也从中央向左偏。现把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向______(选填“上”或“下”)；图丙中的电流表指针应向______(选填“左”或“右”)偏转；图丁中的条形磁体下端为______(选填“N”或“S”)极。 答案：(1)BD　(2)下　右　S 解析：(1)已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，则可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后并将A线圈迅速插入B线圈中后，要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增大，故A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。 (2)题图乙中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针(俯视)，感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，磁通量增大，条形磁体向下插入。题图丙中条形磁铁N极向下运动，线圈中磁通量向下增大，感应电流的方向是逆时针(俯视)，则电流表指针向右偏转。题图丁中指针向右偏，则感应电流的方向是逆时针(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由感应电流的磁场阻碍磁通量变化可知，条形磁体的磁场方向应该向上，所以条形磁体上端为N极，下端为S极。 5．(10分)(2023·江苏扬州市高二期中)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素。 (1)图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 (2)通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体________(选填“向上”或“向下”)运动时，电流计指针向右偏转。 (3)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路，请用实线完成其余部分电路的连接。 (4)若图c电路连接正确，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最________(选填“左”或“右”)端。 (5)若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转；则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 答案：(1)B　(2)向上　(3)见解析图　(4) 左　(5)C 解析：(1)条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光，故选B。 (2)电流计指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流计，螺线管中的电流方向为顺时针(从上向下看)，由安培定则可知，螺线管中电流产生的磁场方向向下，与条形磁体的磁场方向相同，所以此时磁体向上运动。 (3)电路连接如图所示。 (4)闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流计，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 (5)开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，指针向左偏转；将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，电流计指针应向右偏转，故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $$