2026届高考物理一轮复习实验专题课件：探究影响感应电流方向的因素

实验:探究影响感应电流方向的因素 一、实验原理 1.探究电流表指针的偏转方向与电流方向的关系。 探究电路如图所示,探究出电流从电流表的“+”“-”接线柱流入方向与指针的偏转方向间的关系,从而用该电流表判断感应电流的方向。 2.将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管,观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、穿过线圈磁通量的变化之间的关系,探究影响感应电流方向的因素,实验装置如图所示。 二、实验器材 条形磁铁、电流表、线圈、导线、干电池(用来确定通过电流表的电流方向与电流表指针偏转方向的关系)、滑动变阻器、开关。 三、实验操作及步骤 1.确定电流表指针偏转方向与电流方向(流入“+”“-”接线柱的方向)的关系。 (1)正确连接电路。 (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,发现电流表指针偏转后立即断开开关。 (4)记录电流方向与电流表的指针偏转方向,找出它们之间的关系,记入下表。 电流流入电流表的情况 电流表指针偏转方向 电流从“+”接线柱流入 电流从“-”接线柱流入 2.探究磁场方向、磁通量变化情况与感应电流方向的关系。 (1)按如图所示连接电路,明确螺线管的绕线方向。 (2)采用控制变量法分别进行N极(S极)插入线圈和N极(S极)抽出线圈的实验,如图所示。 (3)观察磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况,并将结果填入表格。 ①N极(S极)向下插入线圈时,线圈内磁通量增加时的情况。 图示 磁场 方向 感应电流的 方向(俯视) 感应电流的 磁场方向 甲 向下 逆时针 向上 乙 向上 顺时针 向下 ②N极(S极)抽出线圈时,线圈内磁通量减少时的情况。 图示 磁场 方向 感应电流的 方向(俯视) 感应电流的 磁场方向 丙 向下 顺时针 向下 丁 向上 逆时针 向上 四、实验结论 当线圈中磁通量增加时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相反;当线圈中磁通量减少时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相同。 五、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,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表。 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,等电流表指针回零后再进行下一步操作。 考点一 基础性实验 [例1] 【实验原理的考查】(2024·黑龙江大庆期中)某实验小组使用如图甲所示的器材探究“电磁感应现象”中影响感应电流方向的因素。 (1)在图中用实线代替导线完成实验电路连接。 【答案及解析】 (1)实验电路连接如图所示。 (2)连接好电路后,闭合开关,发现灵敏电流表G的指针向右偏了一下;保持开关闭合,依次进行以下操作:将铁芯迅速插入线圈A时,灵敏电流表指针将向 　　　(选填“左”或“右”)偏;然后将滑动变阻器连入电路中的阻值调大,灵敏电流表指针将向　　 　(选填“左”或“右”)偏;稳定后断开开关,灵敏电流表指针将向　　　(选填“左”或“右”)偏。  右 左 左 【解析】 (2)连接好电路后,闭合开关,线圈B内的磁通量增大,灵敏电流表G的指针向右偏了一下;将铁芯迅速插入线圈A时,线圈B内的磁通量增大,灵敏电流表指针将向右偏;将滑动变阻器连入电路中的阻值调大,回路中电流减小,线圈A产生的磁场减小,线圈B内的磁通量减小,灵敏电流表指针将向左偏;稳定后断开开关,线圈B内的磁通量减小,灵敏电流表指针将向左偏。 (3)写出闭合回路中产生感应电流的条件: 　 。 穿过闭合回路的磁通量发生变化 【解析】 (3)闭合回路中产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。 (4)亮亮同学经过以上实验探究,对自家“自发电”无线门铃按钮原理进行研究,其“发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程,磁铁靠近螺线管;松开门铃按钮过程,磁铁远离螺线管回归原位。下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.只有按下按钮时,门铃才会响 B.按住按钮不动,门铃不会响 C.按下按钮过程,通过门铃的电流方向为Q→P D.若更快按下按钮,门铃的响声更大 E.按下和松开按钮过程,通过门铃感应电流大小一定相等 BCD 【解析】 (4)按下和松开按钮的过程,螺线管中磁通量发生变化,产生感应电动势,门铃均会响,故A错误;按住按钮不动,螺线管中磁通量不变,螺线管中的感应电动势为零,门铃不会响,故B正确;按下按钮过程,螺线管中向左的磁通量增大,根据楞次定律,可知按下按钮过程,通过门铃的电流方向为Q→P,故C正确;若更快按下按钮,螺线管中磁通量的变化率增大,螺线管产生的感应电动势增大,通过门铃的感应电流增大,门铃的响声更大,故D正确;按下和松开按钮过程,螺线管中磁通量的变化率不一定相同,故螺线管产生的感应电动势不一定相同,通过门铃的感应电流大小不一定相等,故E错误。 [例2] 【实验操作的考查】(2024·山东烟台阶段练习)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。 (1)为弄清灵敏电流表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“电阻”“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电流表时,指针向右摆动。  电阻 【解析】 (1)根据题意可知,实验要使用多用电表内部含有直流电源的某一挡,而只有多用电表的电阻挡有电源,所以需要选用多用电表电阻挡对灵敏电流表进行测试。 (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。若灵敏电流表的指针向左摆动,说明电流是由电流表的　　　　　(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表的。  短暂 【解析】 (2)灵敏电流表量程太小,多用电表内部电源电压相对较大,若电流超过电流表量程,长时间通电会损坏电流表,故应短暂接触灵敏电流表的负接线柱;多用电表红表笔连接电源的负极,灵敏电流表的指针向左摆动,说明电流从电流表的负接线柱流入。 负 (3)实验中,该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,请在图甲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。 【答案及解析】 (3)电流表的指针向右偏转,说明电流从正接线柱流入电流表,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,原磁场方向向上,故插入的磁铁下端为S极,如图甲所示。 (4)另一名同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路。 ①请用笔画线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接。 ②将L1插入L2后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是　　　　　。  A.闭合开关,稳定后拔出软铁棒 B.闭合开关,稳定后拔出线圈L1 C.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移 D.闭合开关,稳定后断开开关 C 【答案及解析】 (4)将线圈L2与电流表串联形成回路,将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路,实物图如图乙所示。 根据题意,闭合开关时,穿过线圈L2的磁通量增大,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,而拔出软铁棒、拔出线圈L1、断开开关S,穿过线圈L2的磁通量均减小,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,故A、B、D错误;使滑动变阻器滑片P左移,流经线圈L1的电流增大,穿过线圈L2的磁通量增大,产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,故C正确。 考点二 创新性实验 [例3] 【实验方法的创新】(2024·云南昆明期末)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)图甲中,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 B 【解析】 (1)条形磁铁向上移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量减小,向下移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量增加,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)通过实验得知:当电流从图乙中电流表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,电流表指针向右偏转。  向上 【解析】 (2)当磁体向上运动时,穿过螺线管的磁通量竖直向下且减少,根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下,根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入,指针向右偏,故磁体向上运动。 (3)为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图丙所示的电路。 左 【解析】 (3)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表,闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 若图丙电路连接正确,在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最　　 　(选填 “左”或“右”)端。  (4)若图丙电路连接正确,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,观察到电流表指针　　　　。  A.不偏转 B.向左偏转 C.向右偏转 C 【解析】 (4)开关闭合瞬间,穿过螺线管的磁通量增大,根据题意可知指针向左偏转,所以将铁芯从线圈P中快速抽出时,穿过螺线管的磁通量减小,观察到电流表指针向右偏转。故选C。 [例4] 【实验原理的创新】(2024·湖南长沙模拟)某同学正在探究影响感应电流方向的因素,已知当电流从灵敏电流表的正接线柱流入时,灵敏电流表的指针向右偏转。 向右 (1)如图甲所示,导体棒ab向右匀速平移的过程中,电流表的指针将　 　　(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。  【解析】 (1)导体棒ab向右匀速运动的过程中,根据右手定则可知,感应电流由电流表的正接线柱流入,结合题中条件可知,电流表的指针将向右偏转。 (2)该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置,该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示,则挡光片的宽度d=　　　　mm。实验中让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间Δt和Δt内的感应电动势的平均值E,改变小车速度进行多次实验,得到多组数据,为了更直观地体现E和Δt的关系,若以E为纵坐标, 则横坐标应为　　;误差范围内绘制的图像为一条过原点的直线,得出的结论 是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　。  5.665 在误差允许的范围内,感应电动势与磁通量的变化率成正比 (3)其他条件都不变,若换用匝数加倍的线圈做实验,根据实验数据所作出的那条直线图像斜率　　　　(选填“减半”“加倍”或“不变”)。  加倍 [例5] 【实验器材的创新】(2024·贵州贵阳检测) (1)在探究楞次定律的实验中,除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到一个电表,请从下列电表中选择　　　　。  A.量程为0～3 V的电压表 B.量程为0～3 A的电流表 C.量程为0～0.6 A的电流表 D.零刻度在中间的灵敏电流表 D 【解析】 (1)在探究楞次定律的实验中,除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到一个零刻度在中间的灵敏电流表。故选D。 (2)某同学按下列步骤进行实验: ①将已知绕向的螺线管与电表连接; ②设计表格:记录将磁铁N、S极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向; ③分析实验结果,得出结论。 上述实验中,漏掉的实验步骤是要查明 　　 　的关系。  电流流入电表方向与电表指针偏转 方向 【解析】 (2)漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表的方向与电表指针偏转方向的关系。 (3)在上述实验中,若磁铁插入螺线管的速度变大,电表指针偏角　　 　(选填 “变小”“变大”或“不变”)。  变大 【解析】 (3)若磁铁插入螺线管的速度变大,穿过线圈的磁通量变化变快,感应电流变大,电表指针偏角变大。 (4)如图甲所示,为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时,在计算机屏幕上得到的波形,横坐标为时间t,纵坐标为电流I,根据图线分析知道:将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲中①所示图线。现用该磁铁,如图乙所示,从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去,下列各图中能正确反映线圈中电流I与时间t关系的是　 。  B A B C D 【解析】 (4)由楞次定律可知,当磁铁靠近线圈时,感应电流方向为顺时针 (从左向右看),即为正方向;当磁铁远离线圈时,感应电流方向为负方向。 故选B。 [例6] 【实验情境的创新】(2024·甘肃兰州阶段练习)如图所示,一长直铁芯上绕有固定线圈M,铁芯右侧悬挂一闭合金属环N,金属环与铁芯共轴。将M接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关。 操作 环N摆动方向 ①在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间 ②在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间 ③在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时 ④在S已向b闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时 ⑤在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时 ⑥在S已向b闭合的情况下,断开S (1)请填写下列操作中金属环N的摆动方向(均选填“向左”“向右”或“不动”)。 向右 向右 向右 向右 向左 向左 【解析】 (1)根据楞次定律可知感应电流的磁场与原磁场方向关系满足“增反减同”,金属环N的运动总是阻碍原磁场磁通量的变化,所以在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间,电流增大,为阻碍磁通量增大,金属环N向右运动。同理, “在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间”“在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时”“在S已向b闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时”,电流均增大,金属环N均向右运动;在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时,电流减小,为阻碍磁通量减小,金属环N向左运动;在S已向b闭合的情况下,断开S后,电流变为零,为阻碍磁通量减小,金属环N向左运动。 (2)从上述实验现象中可以归纳出:使金属环N向右摆动的操作引起的共同变化有(请写出2个):　　　　　 　　　,　　　　　　　 　。  电路中电流增大 穿过金属环的磁通量增加 【解析】 (2)使金属环N向右摆动的操作引起的共同变化有:电路中电流增大或穿过金属环的磁通量增加。 (3)从左向右看,金属环N中感应电流方向为逆时针的操作是　　　 　　。(选填操作①～⑥序号)  ①③⑥ 【解析】 (3)结合M中的电流方向及变化,根据楞次定律可知,从左向右看,金属环N中感应电流方向为逆时针的操作是①③⑥。 感谢观看 【解析】 (2)螺旋测微器的精度为0.01 mm,挡光片的宽度d=5.5 mm+16.5× 0.01 mm=5.665 mm。在挡光片每次经过光电门的过程中,磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样,即穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ相同,这种情况下E与成正比,横坐标应该是;根据绘制的E-图像是一条直线,可以得出的结论是:在误差允许的范围内,感应电动势与磁通量的变化率成正比。 【解析】 (3)匝数n加倍后,产生的感应电动势加倍,E-图像纵坐标加倍、横坐标不变,所以新图像的斜率加倍。 $