【物理】2020届一轮复习人教版实验：探究电磁感应的产生条件学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验：探究电磁感应的产生条件学案

‎2020届一轮复习人教版 实验：探究电磁感应的产生条件 学案 知识内容 选考要求 课时要求 探究电磁感应的产生条件 ‎√‎ ‎1.观察电磁感应现象，理解产生感应电流的条件.‎ ‎2.学会通过现象分析、归纳事物本质，认识实验观察能力与逻辑思维能力在探究过程中的重要作用.‎ ‎3.进一步认识磁通量，结合实例对磁通量变化进行定性与定量分析.‎ ‎1.实验原理 观察改变磁通量的几种情况，用灵敏电流计判断闭合回路中是否有感应电流产生，归纳产生感应电流的条件.‎ ‎2.实验器材 零刻度在中间的灵敏电流计、蹄形磁铁、导体棒、条形磁铁、大小螺线管各一个、滑动变阻器、学生电源、开关、导线.‎ ‎3.实验步骤 ‎(1)探究实验一：导体切割磁感线运动 ‎①按图1连接电路.‎ 图1‎ ‎②导体沿不同方向运动，观察并记录电流计指针偏转情况.‎ AB的运动方向 表针的摆动方向 垂直纸面向里 垂直纸面向外 沿磁感线向上 沿磁感线向下 ‎③总结感应电流的产生条件.‎ ‎(2)探究实验二：向线圈中插、抽磁铁 ‎①按图2连接电路.‎ 图2‎ ‎②将条形磁铁N极向下插入或抽出线圈，观察并记录电流计指针偏转情况.‎ ‎③S极向下，重复②的操作.‎ 磁铁的动作 指针摆动方向 N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出 S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出 ‎④总结产生感应电流的条件.‎ ‎(3)探究实验三：模仿法拉第的实验 ‎①按图3连接电路.‎ 图3‎ ‎②调节滑动变阻器，使接入电路的电阻较小，然后观察并记录闭合或断开开关时电流计指针偏转情况.‎ ‎③保持开关闭合，调节滑动变阻器，观察并记录电流计指针偏转情况.‎ 实验操作 指针偏转方向 开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关闭合时，滑动变阻器滑片不动 开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片 ‎④总结产生感应电流的条件.‎ ‎4.实验结论 只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流.‎ ‎5.注意事项 ‎(1)使用磁性较强的磁铁，使用零刻度在中间的灵敏电流计；(2)进行一种操作后，等电流计归零后再进行下一种操作；(3)滑动变阻器滑片不要移动太快.‎ 一、实验原理与操作 例1　如图4所示是“探究电磁感应的产生条件”的实验装置，当闭合开关后，下列操作中能使电流计指针发生偏转的是(　　)‎ 图4‎ A.保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动 B.保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动 C.保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动 D.保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动 答案　B 解析　保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动，没有做切割磁感线运动，所以不能产生感应电流，故A错误；保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动，导体棒切割磁感线，所以产生感应电流，故B正确；保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流，故C错误；保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动，不会切割磁感线，不会产生感应电流，故D错误.‎ 例2　在“研究电磁感应现象”的实验中，所用器材如图5所示.它们是①灵敏电流计；②直流电源；③带铁芯的线圈A；④线圈B；⑤开关；⑥滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).‎ 图5‎ 答案　连接电路如图所示 例3　(多选)(2018·牌头中学高二上学期期中)如图6所示为模拟法拉第“探究电磁感应的产生条件”的实物电路，实验器材：灵敏电流计、线圈A和线圈B、滑动变阻器、电源、开关等.在实验中可能出现的现象有(　　)‎ 图6‎ A.开关闭合后，线圈A插入或抽出都会引起电流计指针偏转 B.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P滑动，电流计指针会偏转 C.线圈A插入线圈B中后，开关闭合的瞬间电流计指针会偏转 D.线圈A插入线圈B中后，开关断开的瞬间电流计指针不会偏转 答案　ABC 解析　由于开关闭合后，线圈A插入或抽出，滑片P滑动，或线圈A插入线圈B中后，开关闭合或断开瞬间，都会使线圈B的磁通量发生变化，所以电流计指针都会发生偏转，故选A、B、C.‎ 二、电路连接及现象分析 例4　(2018·杭州市高三模拟)为观察电磁感应现象，某学生将灵敏电流计、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图7所示的实验电路.当接通和断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是(　　)‎ 图7‎ A.开关位置接错 B.电流计的正、负极接反 C.线圈B的3、4接头接反 D.蓄电池的正、负极接反 答案　A 解析　因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B与电流计之间，因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流计指针也不可能偏转，开关应接在A与电源之间.‎ 例5　(2018·温州九校协作体期末联考)在“探究电磁感应的产生条件”实验中，某同学的电路连线如图8所示，老师指出图中标示的1、2、3、4、5、6六根连线中有两处错误.若要求实验现象尽可能明显，则错误的连线是________与________(均填“‎1”‎“‎2”‎“‎3”‎“‎4”‎“‎5”‎或“‎6”‎).‎ 图8‎ 答案　2　3‎ 解析　为了验证实验，应该让外面的大线圈接灵敏电流计，中间的小线圈与电源组成闭合回路，故2、3两根线接线圈的一端调换即可.‎ 例6　“探究电磁感应的产生条件”的实验电路如图9所示.实验表明：当穿过闭合电路的________发生变化时，闭合电路中就会有电流产生.在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于________(选填“a”或“b”)端.开关S闭合后还有多种方法能使线圈C中产生感应电流，试写出其中的两种方法：‎ 图9‎ ‎(1)________________________________________________________________________；‎ ‎(2)________________________________________________________________________.‎ 答案　磁通量　a　(1)移动滑动变阻器的滑片P ‎(2)线圈A在线圈C中抽出或插入 解析　当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，会产生感应电流.闭合开关前，滑动变阻器阻值应最大，则滑片P应置于a端.移动滑动变阻器滑片P，电流变化，线圈A的磁场发生变化，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感应电流.当线圈A在线圈C中抽出或插入的过程，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感应电流.‎ ‎1.(实验原理)(多选)如图10所示，下列情况能产生感应电流的是(　　)‎ 图10‎ A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动 B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时 C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时 D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时 答案　BD 解析　A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故D正确.‎ ‎2.(电路连接与实验操作)(2018·余姚中学高二上学期期中)如图11所示是做“探究电磁感应的产生条件”的实验器材.‎ 图11‎ ‎(1)在图中用笔画线代替导线把它们连成实验电路.‎ ‎(2)哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转(写出两点)?‎ ‎①________________________________________________________________________.‎ ‎②________________________________________________________________________.‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)①将开关闭合(或断开)‎ ‎②闭合开关，将螺线管A插入(或拔出)大螺线管 解析　(1)由题图知灵敏电流计G已与大螺线管相连，所以把大螺线管与G连成一个闭合电路，A与电源及开关连成一个电路.(2)把开关闭合后，A相当于条形磁铁，把它插入(或拔出)大螺线管时，大螺线管与G构成的闭合电路就有感应电流.‎ ‎3.(实验的综合考查)逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现.“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美.请思考：‎ ‎(1)你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎(2)1831年，物理学家法拉第用如图12甲所示的实验装置，成功发现了磁生电现象.开关始终处于闭合状态时，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中________(填“有”或“无”)感应电流产生.‎ 图12‎ ‎(3)如图乙所示是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材.请你协助该小组完成如下工作：用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将灵敏电流计和线圈B接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________；‎ ‎③________________________________________________________________________.‎ 答案　(1)见解析　(2)无　有　(3)如图所示　见解析 解析　(1)电荷的正与负，吸引与排斥，运动和静止，光滑和粗糙.‎ ‎(2)开关处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，所以无感应电流产生；闭合开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然增大，所以有感应电流产生，而断开开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然减小，所以有感应电流产生.‎ ‎(3)使副线圈回路产生感应电流的方式：①将原线圈A插入副线圈B后，合上(或断开)开关瞬间；②合上开关后，将原线圈A插入副线圈B或从副线圈B中抽出；③合上开关，将原线圈A插入副线圈B，待稳定后，移动滑动变阻器的滑片.‎