【物理】2020届一轮复习人教版实验：探究感应电流方向的规律学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验：探究感应电流方向的规律学案

‎2020届一轮复习人教版 实验：探究感应电流方向的规律 学案 知识内容 选考要求 课时要求 探究感应电流方向的规律 ‎√‎ ‎1.探究感应电流的方向与磁通量变化及磁场方向的关系. ‎ ‎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.实验原理 观察并记录感应电流的方向与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.‎ ‎2.实验器材 条形磁铁，螺线管，零刻度在中央的灵敏电流计，滑动变阻器，一节干电池，电池盒，开关，导线若干.‎ ‎3.实验步骤 ‎(1)确定电流计指针偏转方向与电流方向及电流计红、黑接线柱的关系：‎ 图1‎ ‎①按图1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，发现电流计指针偏转后立即断开开关.‎ ‎④记录电流方向与电流计的指针偏转方向和电流计红、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.‎ 图2‎ ‎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)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验.‎ ‎③观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入表格.‎ N极向下 ‎(对着线圈)‎ S极向下 原磁场B0方向 磁铁运动方向 插入 抽出 插入 抽出 感应电流方向 感应电流的 磁场B′方向 磁通量变化情况 B0与B′方向关系 ‎(3)归纳感应电流方向与其他因素的关系 ‎4.实验结论 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.‎ ‎5.注意事项 ‎(1)确定电流方向与电流计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计.‎ ‎(2)应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)进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.‎ 一、实验原理与操作 例1　(2018·绍兴市适应性考试)在做“探究感应电流方向的规律”的实验中，用如图3所示装置，已知电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏.当释放条形磁铁时，发现指针右偏，则条形磁铁下端是________(填“N”或“S”)极.若条形磁铁按上述进入后，静止于线圈内，电流归零后，再释放，从线圈的下端穿出，则电流计的指针________(填“左”或“右”)偏.‎ 图3‎ 答案　N　左 解析　当电流从B接线柱流入灵敏电流计，电流计指针右偏，说明释放条形磁铁时产生的感应电流从B接线柱流入电流计，根据右手螺旋定则可知感应电流的磁场向上，根据楞次定律“增反减同”可知，条形磁铁的磁场向下，所以条形磁铁的下端是N极.条形磁铁穿出线圈，根据楞次定律可知感应电流的磁场向下，根据右手螺旋定则可知感应电流从A接线柱流入电流计，电流计指针左偏.‎ 例2　(2018·杭州市六校高二第二学期联考)如图4所示的是“研究电磁感应现象”的实验装置.‎ 图4‎ ‎(1)将图中所缺导线补接完整.‎ ‎(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，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将________(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”).‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)向左偏 解析　(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：‎ ‎(2)闭合开关瞬间，通过线圈B的磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增大，感应电流方向和原电流方向相反，电流计向右偏，而把A从B中拔出来时，通过线圈的B的磁通量减小，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应电流方向和原电流方向相同，故电流计向左偏.‎ 针对训练1　(2018·东阳中学高二下学期10月段考)(1)如图5的器材可用来研究电磁感应现象及判定感应电流的方向，其中连线正确的是________(填“A”或“B”).‎ 图5‎ ‎(2)(多选)将线圈L1插入线圈L2中，合上开关S，能使线圈L2中感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同的实验操作是(　　)‎ A.插入铁芯FB.拔出线圈L1‎ C.使变阻器阻值R变大D.断开开关S 答案　(1)A　(2)BCD 解析　(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、一个线圈组成闭合电路，电流计与另一个线圈组成另一个闭合电路，则题图A所示电路正确.‎ ‎(2)插入铁芯，磁通量增大，产生的感应电流与原电流绕行方向相反，故A错误；拔出线圈L1，磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，感应电流的磁场方向与线圈L1中原磁场方向相同，故B正确；使滑动变阻器阻值增大，电流减小，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故C正确；断开开关S，产生的磁通量减小，产生的感应电流与原电流绕行方向相同，故D正确.‎ 二、探究感应电流方向的规律的综合考查 例3　有一电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，试就如图6中各图指出：‎ 图6‎ ‎(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为__________.(填“偏向正极”或“偏向负极”)‎ ‎(2)图乙中磁铁下方的极性是________.(填“N极”或“S极”)‎ ‎(3)图丙中磁铁的运动方向是________.(填“向上”或“向下”)‎ ‎(4)图丁中线圈从上向下看电流方向是________.(填“顺时针”或“逆时针”)‎ 答案　(1)偏向正极　(2)S极　(3)向上　(4)顺时针 解析　(1)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极；‎ ‎(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方的极性为S极；‎ ‎(3)通过线圈的磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动；‎ ‎(4)磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向.‎ 针对训练2　在“探究感应电流方向的规律”的实验中，若电流方向如图7所示，请在图中画出线圈的绕线方向.‎ 图7‎ 答案　见解析图 解析　由于通过线圈的磁场方向向下，磁通量减少，则感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化，故感应电流的磁场方向也向下，根据安培定则可以得到线圈的绕线方向，如图所示.‎ 例4　在“探究感应电流方向的规律”的实验中，‎ ‎(1)为了能明显地观察到实验现象，请在如图8所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图.‎ 图8‎ ‎(2)将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).‎ ‎(3)在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).‎ 答案　(1)见解析图　(2)相反　(3)相同 解析　(1)实物电路图如图所示 ‎(2)闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁场的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反.‎ ‎(3)保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同.‎ ‎1.(实验器材)(2018·慈溪市高二上学期期末)如图9所示，在“探究感应电流方向的规律”的实验中，最适合接入PQ两端电路的电表是(　　)‎ 图9‎ 答案　C ‎2.(实验原理及操作)为了探究影响感应电流方向的因素，某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图10所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏.由此可知，‎ 图10‎ ‎(1)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)；‎ ‎(2)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针________(填“左偏”“不动”或“右偏”)，此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”).‎ 答案　(1)右偏　(2)左偏　相同 解析　(1)由题意知，闭合开关时灵敏电流计指针向右偏，而闭合开关时B中磁场增强，当P向右移动时，A所在电路中电流增大，B中磁场增强，所以指针仍向右偏；(2)将A拔出时，B中磁场减弱，感应电流方向改变，所以电流计指针向左偏，此时它们产生的磁场方向相同，故A、B中电流绕行方向相同.‎ ‎3.(实验原理及操作)(2018·金华十校高二上学期期末)某同学用如图11所示电路做“研究电磁感应现象”实验.他将铁芯插入小线圈约一半的位置，滑动变阻器的滑片P置于ab的中点，在闭合开关瞬间，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，应将铁芯______(选填“插入”或“拔出”)或将滑动变阻器的滑片P向________(选填“a”或“b”)端滑动.‎ 图11‎ 答案　拔出　a 解析　在闭合开关瞬间，磁通量增加，电流计的指针向左摆.闭合开关后，为使电流计的指针向右摆，则应使磁通量减小，即应将铁芯抽出或将滑动变阻器的滑片P向a端滑动，增大电阻，减小电流，从而减小磁通量.‎ ‎4.(探究感应电流方向的规律的综合考查)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)为弄清灵敏电流计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“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡.‎ ‎(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流计的正接线柱，再将黑表笔________(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流计的负接线柱，电流由电流计的________(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流计，此时灵敏电流计的指针向左摆动.‎ ‎(3)如图12所示，实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流计的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性.‎ 图12‎ 答案　(1)欧姆　(2)短暂　负　(3)如图所示 解析　(1)只有欧姆表内部有电源.‎ ‎(2)灵敏电流计量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流计量程，长时间超量程通电会损坏电流计；欧姆表红表笔连接着电源的负极，黑表笔连接着电源的正极，电流从电流计的负极流入.‎ ‎(3)电流计的指针向右偏转，说明电流从正极进入电流计.感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律，原磁场方向向上，故磁铁下方是S极.‎