最新高考物理一轮突破实验十四 探究影响感应电流方向的因素

实验十四　探究影响感应电流方向的因素

【实验过程】

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：

(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。

(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)按图连接电路，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。

表格一：

实验现象

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，将结果记录在设计的表格中。

表格二：

【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强度，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。

实验结论

　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。

教材原型实验

【典例1】如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置：

(1)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，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或 “不”)偏转；

(2)连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；

A．插入铁芯

B．拔出A线圈

C．变阻器的滑片向左滑动

D．断开开关S瞬间

(3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向________(选填“上”或“下”)；图(4)中的条形磁铁下端为________(选填“N”或“S”)极。

【典例2】如图所示是探究电磁感应现象的装置。

(1)闭合开关，让导体AB沿水平方向左右运动。观察到灵敏电流计的指针偏转；若让导体AB由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。

(2)利用此装置，探究感应电流方向与磁场方向和切割磁感线方向之间的关系，观察到的实验现象记录如表：

在上述四次实验中，比较________两次实验，可知感应电流方向与磁场方向有关；比较________两次实验，可知同时改变磁场方向和切割磁感线方向则感应电流方向不变。

(3)在探究中还发观，导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，说明感应电流的大小与________有关。

创新型实验

类型一　不变目的变装置

【典例3】 在研究电磁感应的实验中，实验装置如图所示。线圈C与灵敏电流表构成闭合电路。电源、开关、带有铁芯的线圈A、滑动变阻器构成另一个独立电路。表格中的第三行已经列出了实验操作以及与此操作对应的电流表的表针偏转方向，请以此为参考，把表格填写完整。

类型二　不变装置变目的(电动机)

【典例4】小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置。

(1)为了探究电磁感应现象，小明应选用________装置进行实验。

(2)小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是________(填序号)。

①让导线ab在磁场中斜向上运动

②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动

③让导线ab沿竖直方向上下运动

(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是_______________________

___________________________________________________________________；

(4)甲、乙两图的原理分别用于制造______和________。(均选填“电动机”或“发电机”)

答案解析

教材原型实验

【典例1】如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置：

(1)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，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或 “不”)偏转；

(2)连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；

A．插入铁芯

B．拔出A线圈

C．变阻器的滑片向左滑动

D．断开开关S瞬间

(3)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁的运动方向是向________(选填“上”或“下”)；图(4)中的条形磁铁下端为________(选填“N”或“S”)极。

【解析】(1)已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转。

(2)要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误；拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确；变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误；断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。

(3)图(2)中指针向左偏，可以知道感应电流的方向是顺时针(俯视)，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入。

图(4)中可以知道指针向右偏，则感应电流的方向逆时针(俯视)，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。

答案：(1)向右　(2)B、D　(3)下　S

【典例2】如图所示是探究电磁感应现象的装置。

(1)闭合开关，让导体AB沿水平方向左右运动。观察到灵敏电流计的指针偏转；若让导体AB由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针________(选填“偏转”或“不偏转”)。

(2)利用此装置，探究感应电流方向与磁场方向和切割磁感线方向之间的关系，观察到的实验现象记录如表：

在上述四次实验中，比较________两次实验，可知感应电流方向与磁场方向有关；比较________两次实验，可知同时改变磁场方向和切割磁感线方向则感应电流方向不变。

(3)在探究中还发观，导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，说明感应电流的大小与________有关。

【解析】(1)导体沿竖直方向运动，运动方向与磁场平行，故不切割磁感线，不会产生感应电流，指针不发生偏转。

(2)比较实验①和②(或③和④)可知：在导体切割磁感线运动方向一定时，改变磁场方向，感应电流的方向发生改变；比较实验①和④(或②和③)可知：在导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)和磁场方向同时改变，感应电流的方向不变。

(3)导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，这说明电路中的电流变大，所以可以看出感应电流的大小与导体的运动快慢有关。

答案：(1)不偏转　(2)①和②(或③和④)　①和④(或②和③)　(3)导体的运动快慢

创新型实验

类型一　不变目的变装置

【典例3】 在研究电磁感应的实验中，实验装置如图所示。线圈C与灵敏电流表构成闭合电路。电源、开关、带有铁芯的线圈A、滑动变阻器构成另一个独立电路。表格中的第三行已经列出了实验操作以及与此操作对应的电流表的表针偏转方向，请以此为参考，把表格填写完整。

【解析】由操作2可知，在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时，电阻变大，电流减小，此时磁通量减小，表针向右摆动；则1.闭合开关S瞬间，磁通量增加，则表针向左摆动；3.在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时，磁通量减小，则表针向右摆动；4.在开关S闭合的情况下，将线圈A中的铁芯抽出时，磁通量减小，则表针向右摆动。

答案：左　右　右

类型二　不变装置变目的(电动机)

【典例4】小明学了有关电磁方面的知识后，设计了如图所示的甲、乙两个装置。

(1)为了探究电磁感应现象，小明应选用________装置进行实验。

(2)小明选用甲装置探究有关知识时，进行了如下的操作，其中不能使电流表指针发生偏转的是________(填序号)。

①让导线ab在磁场中斜向上运动

②让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动

③让导线ab沿竖直方向上下运动

(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，若要使导线ab向右运动，你采取的措施是____________________________________________________________________

___________________________________________________________________；

(4)甲、乙两图的原理分别用于制造______和________。(均选填“电动机”或“发电机”)

【解析】(1)电磁感应现象是研究磁生电的现象，甲图是研究导体棒切割磁感线产生感应电流，乙图是研究电流的磁效应，故选甲图。

(2)对甲图，要产生感应电流，导体棒需切割磁感线。让导线ab在磁场中斜向上运动以及让导线ab在磁场中沿水平方向左右运动，都切割了磁感线，都能产生感应电流，都能使电流表指针发生偏转；让导线ab沿竖直方向上下运动，导体棒没有切割磁感线，故不会产生感应电流，不能使电流表指针发生偏转，故选③。

(3)如果在乙装置的实验中，当开关闭合时，发现直导线ab向左运动，是由于直导线ab受到安培力作用，若要使导线ab向右运动，只需要改变电流的方向或磁场的方向即可，可以采取的措施如下：将磁铁N、S极对调(或将连接电源两极的导线对调)。

(4)甲图是导体棒切割磁感线产生感应电流，是制造发电机原理；乙图是通电导体棒在磁场中受安培力作用发生运动，是制造电动机原理。