高考物理一轮复习实验课课件14探究影响感应电流方向的因素(含解析)

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一、实验目的研究闭合电路中磁通量的变化与产生的感应电流方向的关系。二、实验器材线圈、灵敏电流计、磁铁、电池、开关、滑动变阻器、导线若干。三、实验原理穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路有感应电流产生。观察电流流向与电流表指针的偏转方向来判断感应电流的方向。
四、实验操作1.探究灵敏电流表中指针偏转方向和电流方向的关系。将电流表与干电池按下面两种电路图连接线路,观察电流流向与指针偏转方向的关系。
一般是电流从哪个接线柱流入,指针就偏向哪个接线柱。
2.弄清线圈导线的绕向,如图所示。
3.将螺线管与电流计组成闭合电路,如图所示。
4.分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈,如图所示。观察电流表指针的偏转方向即感应电流的方向,并记录在表格中。
五、实验现象1.线圈内磁通量增加时的情况
2.线圈内磁通量减少时的情况
六、实验结论感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
七、实验创新利用电流变化产生磁场。1.实验操作(1)连接如图所示电路,得出了用连接变阻器的导线自由端试触电流表“-”接线柱时电流表指针的偏转情况。
(2)记下带铁芯的线圈A、线圈B的绕线情况。
(3)将带铁芯的线圈A、线圈B连成如图所示电路。 (4)闭合和断开开关的瞬间,观察电流表指针的偏转(感应电流的方向)并记录在表格中。(5)将变阻器的滑片P向左或向右滑动,观察电流表指针的偏转(感应电流的方向)并记录在表格中。
2.实验现象(1)线圈内磁通量增加时的情况
(2)线圈内磁通量减少时的情况
3.实验结论当线圈内磁通量增加时,感应电流的磁场阻碍磁通量的增加;当线圈内磁通量减少时,感应电流的磁场阻碍磁通量的减少。即感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
八、注意事项1.实验前要弄清电流流向与指针偏转方向的关系。2.要注意弄清线圈导线的绕向。3.为了使实验现象更加明显,磁铁要快速插入或抽出。
实验原理与操作例1(2018·江苏南京溧水高中期中)用如图所示器材研究电磁感应现象和判定感应电流方向。(1)用笔画线代替导线将实验电路补充完整。(2)闭合开关,能使感应电流与原电流的绕行方向相同的实验操作是　　　。 A.插入软铁棒　　　　　B.拔出小线圈C.使变阻器阻值变大D.断开开关(3)某同学闭合开关后,将滑动变阻器的滑片向左滑动时,发现电流表指针向右偏转。则当他将铁芯向上拔出时,能观察到电流计指针　　　　(选填“向右”或“向左”)偏转。 
解析 (1)将线圈L2和电流计串联形成一个回路,将开关、滑动变阻器、电压、线圈L1串联而成另一个回路即可,实物图如图所示。
(2)若使感应电流与原电流的绕行方向相同,则线圈L2中的磁通量应该减小,故拔出线圈L1、使变阻器阻值变大、断开开关均可使线圈L2中的磁通量减小,A错误,B、C、D正确。
(3)由图示可知,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,通过线圈A的电流增大,电流产生的磁场增强,穿过线圈B的磁通量增大,电流计指针向右偏转,由此可知,穿过线圈B的磁通量增大时,电流表指针向右偏,则磁通量减少时,指针向左偏;如果将铁芯向上拔出时,穿过线圈B的磁通量减少,电流表指针左偏。答案 (1)见解析图　(2)BCD　(3)向左
实验电路图的连接例2下图为研究电磁感应现象的装置示意图。(1)试按教材实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)。(2)实验中,首先要查明　　　　方向和　　　　　的关系。为此需将一节干电池和一只定值电阻串联后接在满偏电流300 μA的灵敏电流表上,此定值电阻的阻值至少是　　　 Ω。若闭合开关的瞬间时,电流表的指针向右偏,则开关闭合后滑动变阻器的滑片向D移动时,电流表指针将向　　(选填“左”“右”或“不”)偏。 (3)为了测定上述所要电阻,需用如图乙所示的多用电表,表盘上B点位置表示的电阻值是　　　 Ω;用此多用电表测电阻时,若将选择开关旋到欧姆挡的“×10”挡,且操作正确,但发现指针偏转较小(如图乙所示),为了较准确地测量电阻阻值,选择开关应改旋到欧姆挡的　　　挡。 
解析 (1)将电源、开关、变阻器、线圈L1串联成一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,再将电流计与线圈L2串联成另一个回路,电路图如图所示。
(2)实验中,首先要查明偏转方向和电流流向的关系。用一节干电池和一只定值电阻串联后接在满偏电流300 μA的灵敏电流表上,此定值电阻的阻值至少是若闭合开关的瞬间时,电流表的指针向右偏,此时电路电流增大,则穿过线圈的磁通量增大。当开关闭合后滑动变阻器的滑片向D移动时,电路中电流减小,那么穿过线圈的磁通量减小,则电流表指针将向左偏。(3)表盘上B点位置表示的电阻值是0 Ω。若将选择开关旋到欧姆挡的“×10”挡,欧姆表指针偏转角度很小,则读数很大,应将倍数调大,即选择“×100”挡位。答案 (1)见解析图　(2)指针偏转　电流流入方向　5 000　左　(3)0　×100
实验探究拓展——DIS探究影响感应电流方向的因素利用传感器、电脑等科技手段可以更直观地探究决定感应电流大小和方向的因素。实验过程要结合物理中常用的探究方法,如控制变量法、归纳法等进行分析判断。
例3(2018·四川内江期末)(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
(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。 (3)在上述实验中,当磁铁插入螺线管的速度越快,指针偏角_____ (选填“不变”“变大”或“变小”)。 
(4)如图所示,甲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内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,图丙中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是　　　　。 
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A、B、C错误,D正确。(2)依据以上操作,实验中,漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系。(3)当磁铁插入螺线管的速度越快,磁通量变化越快,感应电流也较大,指针偏角变大。(4)条形磁铁的N极迅速插入感应线圈时,得到题中②所示图线,现有一磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动,并穿过线圈向远处而去,由楞次定律得出感应电流方向为顺时针(从左向右),即为正方向;当远离感应线圈时,则感应电流方向为负方向,故B正确,A、C、D错误。