第12章 实验14 科学探究：感应电流的方向-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义（鲁科版）

实验十四 科学探究：感应电流的方向 夯实基础实验分层梳理 要点落实 实验 1.探究感应电流的方向与磁通量变化及磁场方向的关系， 目的 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.重温产生感应电流的几种实验，根据灵敏电流计指针偏转方向与电流方向 实验 的关系，找出感应电流的方向 原理 2.观察并记录感应电流的方向与导体运动方向或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。 实验 条形磁铁，U形磁铁，螺线管，导体棒，灵敏电流计，导线若干，干电池一节，滑 器材 动变阻器，开关，电池盒。 实验一 实验一：探究条形磁铁插入或拔出线圈时感应电流的方向 1.确定电流表指针偏转方向与电流方向及电流表红、黑接线柱的关系： N (1)按图连接电路. (2)调节滑动变阻器，使接入电路的电阻最大 甲图 (3)迅速闭合开关，发现电流表指针偏转后立即断开开关， 实验二 (4)记录电流方向与电流表的指针偏转方向和电流表红 © 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， (1)按甲图连接电路，明确螺线管的绕线方向， 实验 (2)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 乙图 下时抽出线圈的实验， 步骤 (3)观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入自己设 计的表格中. 3.归纳感应电流方向与其他因素的关系 实验二：探究导体切割磁感线时感应电流的方向 1.用与实验一相同的方法判断电流方向与电流表指针偏转方向的关系. 2.按乙图连接电路， 3.沿不同方向运动导体棒。 观察并记录磁场方向、导体棒运动方向和电流方向，将结果记录在自己设 计的表格中. 4.总结电流方向、磁场方向和导体棒运动方向三者间的关系。 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， 注意 2.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计 事项 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】 201 突破实验热点 实验热点逐一突破 热点一实验原理与操作 热点二 探究影响感应电流方向的因素 典例1我们可以通过实验探究电磁感应现 典例3如图所示是某小组的同学探究感应电 象中感应电流方向的决定因素和遵循的物 流方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头 理规律.以下是实验探究过程的一部分，请 表示导体的运动方向)，下列说法中正确的是 补充完整， (b) (c) d A.比较图(a)和图(b)可知，感应电流的方 甲 向与磁场方向有关 (1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动 B.比较图(b)和图(c)可知，感应电流的方向 时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中 与磁场方向和导体运动方向无关 产生的感应电流的方向，必须知道 C.比较图(a)和图(c)可知，感应电流的方向与 磁场方向无关 (2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电 D.由图(d)可以得出感应电流的方向跟导 流表指针向右偏.电路稳定后，若向左移动 体是否运动无关 滑动触头，电流表指针向 偏转，若 典例4在探究影响感应电流方向的因素的 将线圈A抽出，电流表指针向 偏 实验中： 转.（均选填“左”或“右”) 典例2在“探究影响感应电流方向的因素” (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 的实验中 100μA,电源电动势为1.5V,待选的保护电 (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 阻有三种R=20k2,R2=1k2,R3=1002,应 选用 的电阻 产生感应电流的方向，必须知道 (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”） 乙 ①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流 N 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 挡（填“欧姆”“直流电流”“直 (3)若将条形磁铁S极放在下端，从螺线管 流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏 中拔出，这时电流表的指针应向 偏 电流计进行测试.由实验可知，当电流从正 （填“左”或“右”). 接线柱流入电流计时，指针向右摆动. (4)若将电池组、滑动变 ②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从 阻器、带铁芯的线圈A 线圈上方向下插入线圈过程中（线圈绕向如 线圈B、电流表及开关 图乙所示)，电流计的指针向 (填 按图丙所示连接.在开 “左”或“右”)偏转。 关闭合，线圈A放在线 丙 (2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流 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 从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将 速滑动时，电流表指针向右偏转.由此可以 磁铁N极向下插入线圈，发现指针向左偏 推断，线圈A中铁芯向上拔出，能引起电流 转，俯视线圈，其绕向为 (填“顺时 表指针向 偏转（填“左”或“右”）. 针”或“逆时针”). 学习至此，请完成配套训练课时冲关62 202实验十四科学探究：感应电流的方向 「典例1「解析门(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， [答案](1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 (2)右 左 [典例2][解析](1)电流表没有电流通过时，指针指向 中央，要探究线圈中电流的方向，必须知道电流从正 (负)接线柱流入时，指针的偏转方向以及线圈的绕向. ①多用电表作为欧姆表使用时，内部有电源，故应该选 择欧姆挡， ②将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中，线圈中 磁场方向向下，且磁通量增加，根据楞次定律判断出电流 为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针向右摆动. (2)将磁铁N极向下插入线圈，线圈中磁场方向向下，且 磁通量增加，想要指针向左偏转，根据楞次定律可知，俯 视线圈，其绕向为顺时针， [答案](1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 及线圈的绕向①欧姆②右(2)顺时针 [典例3]A[()、(b)中导体棒运动方向相同，磁场方向相 反，电流方向也相反，说明感应电流方向与磁场方向有关，A 正确.()、(c)磁场方向相同，运动方向与电流方向都不同， 说明电流方向与导体运动方向有关，C错误，(b)、(c)中磁场 B、导体棒运动)方向均不同，电流方向相同，不能得出B选 项的结论，(d)中无电流，也不能作出判断，故B、D均错.门 [典例4们[解析](1)由闭合电路欧姆定律，有：R=广 E 100X100=1.5X100,R1>R,不会使电流表超 1.5 过量程，因此应选20k2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)20k2(2)左(3)左(4)右 第十三章交变电流电磁振荡电磁波传感器 第1讲交变电流的产生和描述 课前双基复盘 知识点一 1.垂直于磁场2.(1)最大发生改变(2)最大不改 变3.两4.nBSw5.n BSosinot 知识点二 1.(1)时间(2)周期性变化赫兹(Hz)2.(1)某一时刻 (3)产生的热量 39 课堂研透考点考点一典题例析 [典例1]C[根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生 的感应电动势为e=Esin ot,由题图丙可知，磁场区域变 化后，当Esin t=正时，线圈的侧边开始切割磁感线， 2 即当线圈旋转工时开始切割磁感线，由几何关系可知磁 2 场区域平行于x轴的边长变为d=2dos号=d,C正确.] [典例2]D[t=0时，线圈位于与中性面垂直的位置，故 A错误：线圈转动的周期为T=2红=0.2S,t=0.05s时， 线圈转过90°，到达中性面位置，此时磁通量最大，感应 电流为零，故B错误；感应电动势最大值为E= VBS。w,S。=ab·bc,N(ab十bc)X2=60m,2ab=bc,联 立可得E=2πV,线圈从题图位置（平行于磁场方向） 开始转动，因此感应电动势的瞬时值表达式为= 2πcos10πt(V),故C错误；当ab=ad时，边长相等，此时 线圈面积最大，又Em=NBSw,则感应电动势最大，即感 应电动势的有效值最大，故D正确.] 考点二典题例析 [典例3]D[由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要 的时间，即周期为T=2L,子体棒通过区战I时，产生的 电动势大小为E:=BL心，经过的时间为4= L 导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为E,=B 0.5Lu,经过的时间为6=L, 根辐有效值的定又有亮十景层T。 代入数据可得E有= 0BL.故选D.] [典例4幻[解析]线圈的角速度w=2πn=100rrad/s, 题图位置的感应电动势最大，其大小为 Em=NBl1l2w,代入数据得Em=314V, 感应电动势的瞬时值表达式为 e=Ecosot=314cos(100nt)V. 电动势的有效值E=E三】 √2 线圈匀速转动的周期T=2红=0.025 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电路中产生热量 T, 的大小，即w=了(R+r)T=R干 代入数据得W≈98.6J. 从t=0时起，在线圈转过90°的过程中，流过电阻R的电 荷量g=I·△1=BAS=VBl, R十r 代入数据得q=0.1C. [答案]e=314cos(100πt)V 98.6J0.1C 第2讲变压器电能的输送 课前双基复盘 知识点一 1.铁芯2.电磁感应3.零输出功率4.P出频率 知识点二 2.IR 3.IR ()R 4.(1)横截面积电阻率小 (2)输电电压 课堂研透考点考点一典题例析 [典例1][解析]B[由图乙可知，交流电的周期为 2.25s,故A错误；根据图乙可知，输入电压最大值Um= 48√2V,则输入电压有效值为U1= U一 U==48V,根据U √ 2