物理選修32人教全程導(dǎo)學(xué)筆記第四章電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律

實(shí)驗(yàn)：探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律知識(shí)內(nèi)容探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律考試屬性加試課時(shí)要求1.探究感應(yīng)電流的方向與磁通量變化及磁場(chǎng)方向的關(guān)系.2.經(jīng)歷探究過(guò)程，了解引入“中介”的意義，初步了解決定感應(yīng)電流方向的因素.探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)原理觀察并記錄感應(yīng)電流的方向與磁通量變化情況間的關(guān)系．分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納出決定感應(yīng)電流方向的因素，總結(jié)出判斷感應(yīng)電流方向的方法．2．實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵，螺線管，零刻度在中央的靈敏電流計(jì)，滑動(dòng)變阻器，一節(jié)干電池，電池盒，開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向及電流表紅、黑接線柱的關(guān)系：①接圖1連接電路．圖1②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使接入電路的電阻最大．③迅速閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)后立即斷開(kāi)開(kāi)關(guān)．④記錄電流方向與電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向和電流表紅、黑接線柱接線情況，找出它們之間的關(guān)系．(2)觀察并記錄磁場(chǎng)方向，磁通量變化情況與感應(yīng)電流方向的關(guān)系．①按圖2連接電路，明確螺線管的繞線方向．圖2②按照控制變量的方法分別進(jìn)行N極(S極)向下插入線圈和N極(S極)向下時(shí)抽出線圈的實(shí)驗(yàn)．③觀察并記錄磁場(chǎng)方向、電流方向，磁通量大小變化情況，并將結(jié)果填入表格.N極向下(對(duì)著線圈)S極向下原磁場(chǎng)B0方向磁鐵運(yùn)動(dòng)方向插入抽出插入抽出感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)B′方向磁通量變化情況B0與B′方向關(guān)系(3)歸納感應(yīng)電流方向與其他因素的關(guān)系4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，這就是楞次定律．5．注意事項(xiàng)(1)確定電流方向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系時(shí)，要用試觸法并注意減小電流強(qiáng)度，防止電流過(guò)大或通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)損壞電流表．(2)電流表選用零刻度在中間的靈敏電流計(jì)．(3)實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)好表格，并明確線圈的繞線方向．(4)按照控制變量的思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．(5)進(jìn)行一種操作后，等電流計(jì)指針回零后再進(jìn)行下一步操作．一、實(shí)驗(yàn)原理與操作例1(2017·紹興市高三選考科目適應(yīng)性考試)在做“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖3所示裝置，已知電流從B接線柱流入電表，電流表指針右偏．當(dāng)釋放條形磁鐵時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針右偏，則條形磁鐵下端是________(填“N”或“S”)極．若條形磁鐵按上述進(jìn)入后，靜止于線圈內(nèi)，電流歸零后，再釋放，從線圈的下端穿出，則電流表的指針________(填“左”或“右”)偏．圖3答案N左解析當(dāng)電流從B接線柱流入電表，電流表指針右偏，說(shuō)明釋放條形磁鐵時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流從B接線柱流入電表，根據(jù)右手螺旋定則可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向上，根據(jù)楞次定律“增反減同”可知，條形磁鐵的磁場(chǎng)向下，所以條形磁鐵的下端是N極．條形磁鐵穿出線圈，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，根據(jù)右手螺旋定則可知感應(yīng)電流從A接線柱流入電表，電流表指針左偏．例2(2016·諸暨市聯(lián)考)為了探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，某實(shí)驗(yàn)小組將電池、線圈A、線圈B、滑動(dòng)變阻器、靈敏電流計(jì)、開(kāi)關(guān)按照如圖4所示的方式連接．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針右偏．由此可知，圖4(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針________(填“左偏”“不動(dòng)”或“右偏”)；(2)將線圈A拔出時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針________(填“左偏”“不動(dòng)”或“右偏”)，此時(shí)線圈A與線圈B中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)右偏(2)左偏相同解析(1)由題意知，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)靈敏電流計(jì)指針向右偏，而閉合開(kāi)關(guān)時(shí)B中磁場(chǎng)增強(qiáng)，當(dāng)P向右移動(dòng)時(shí)，A所在電路中電流增大，B中磁場(chǎng)增強(qiáng)，所以指針仍向右偏；(2)將A拔出時(shí)，B中磁場(chǎng)減弱，感應(yīng)電流方向改變，所以電流計(jì)指針向左偏，此時(shí)它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，故A、B中電流繞行方向相同．針對(duì)訓(xùn)練1(2016·舟山定海一中高二上學(xué)期期中)(1)如圖5的器材可用來(lái)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象及判定感應(yīng)電流的方向，其中連線正確的是________(填“A”或“B”)．圖5(2)(多選)將線圈L1插入線圈L2中，合上開(kāi)關(guān)S，能使線圈L2中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與線圈L1中原磁場(chǎng)方向相同的實(shí)驗(yàn)操作是()A．插入鐵芯F B．拔出線圈L1C．使變阻器阻值R變大 D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S答案(1)A(2)BCD解析(1)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)電路分兩部分，電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、一個(gè)線圈組成閉合電路，電流計(jì)與另一個(gè)線圈組成另一個(gè)閉合電路；由題圖電路圖可知，圖A所示電路正確．(2)插入鐵芯，磁通量增大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流繞行方向相反，故A錯(cuò)誤；拔出線圈L1，磁通量減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流繞行方向相同，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與線圈L1中原磁場(chǎng)方向相同，故B正確；使滑動(dòng)變阻器阻值增大，電流減小，產(chǎn)生的磁通量減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流繞行方向相同，故C正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生的磁通量減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與原電流繞行方向相同，故D正確，故選B、C、D.二、探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律的綜合考查例3有一電流計(jì)，當(dāng)電流從它的正接線柱流入時(shí)，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)．現(xiàn)把它與一個(gè)線圈串聯(lián)，試就如圖6中各圖指出：圖6(1)圖甲中靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向?yàn)開(kāi)_________．(填“偏向正極”或“偏向負(fù)極”)(2)圖乙中磁鐵下方的極性是________．(填“N極”或“S極”)(3)圖丙中磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向是________．(填“向上”或“向下”)(4)圖丁中線圈從上向下看電流方向是________．(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)答案(1)偏向正極(2)S極(3)向上(4)順時(shí)針解析(1)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，原磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流方向俯視為逆時(shí)針?lè)较颍瑥恼泳€柱流入電流計(jì)，指針偏向正極；(2)由題圖乙可知，電流從負(fù)接線柱流入電流計(jì)，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，又磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，磁鐵下方的極性為S極；(3)通過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向下，電流從負(fù)接線柱流入電流計(jì)，根據(jù)安培定則，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)楞次定律可知，磁通量減小，磁鐵向上運(yùn)動(dòng)；(4)磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量增加，原磁場(chǎng)方向向上，根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流方向俯視為順時(shí)針?lè)较颍槍?duì)訓(xùn)練2在探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中，若電流方向如圖7所示，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出線圈的繞線方向．圖7答案見(jiàn)解析圖解析由于通過(guò)線圈的磁場(chǎng)方向向下，磁通量減少，則感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的變化，故感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向也向下，根據(jù)安培定則可以得到線圈的繞線方向，如圖所示．例4在探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，(1)為了能明顯地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，請(qǐng)?jiān)谌鐖D8所示的實(shí)驗(yàn)器材中，選擇必要的器材，在圖中用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖．圖8(2)將線圈E插入線圈F中，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，線圈F中感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)．(3)在開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)將線圈E拔出時(shí)，線圈F中的感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向________(填“相同”或“相反”)．答案(1)見(jiàn)解析圖(2)相反(3)相同解析(1)實(shí)物電路圖如圖所示(2)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，通過(guò)線圈F的磁通量增大，由楞次定律可判斷，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁場(chǎng)的增加，即線圈F中感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向相反．(3)保持開(kāi)關(guān)閉合，將線圈E拔出時(shí)，線圈F中磁通量減少，由楞次定律可判斷，線圈F中的感應(yīng)電流與線圈E中電流的繞行方向相同.1．(實(shí)驗(yàn)器材)(2017·湖州市高三第一學(xué)期期末調(diào)研測(cè)試)在“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)儀器如圖9所示，其中電表應(yīng)采用________(填字母)．圖9A．電壓表B．歐姆表C．靈敏電流計(jì)D．量程為0～3A的電流表答案C2．(實(shí)驗(yàn)原理及操作)我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律．以下是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的一部分，請(qǐng)補(bǔ)充完整．(1)如圖10甲所示，當(dāng)磁鐵的N極向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，若要探究線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，必須知道_____________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電流表指針向右偏．電路穩(wěn)定后，若向左移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，電流表指針向________偏轉(zhuǎn)，若將線圈A抽出，電流表指針向________偏轉(zhuǎn)．(均選填“左”或“右”)圖10答案(1)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系(2)右左解析(1)探究線圈中感應(yīng)電流的方向必須先知道：①電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流從正(負(fù))接線柱流入時(shí)的關(guān)系，②線圈的繞向，③電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向；由偏轉(zhuǎn)方向得出電流流入電表的方向，再進(jìn)一步得到線圈中電流的流向，即必須知道電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系．(2)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，線圈A產(chǎn)生的磁場(chǎng)由無(wú)到有，穿過(guò)線圈B的磁通量增加，若將滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)，線圈A中電流增加，穿過(guò)B的磁通量也增加，且磁場(chǎng)方向未變，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與開(kāi)關(guān)閉合時(shí)的偏轉(zhuǎn)方向相同，即向右偏轉(zhuǎn)；若將線圈A抽出，穿過(guò)線圈B的磁通量減少，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)．3．(實(shí)驗(yàn)原理及操作)(2017·嘉興市普通高校招生選考科目教學(xué)測(cè)試)如圖11所示為“探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)所用電路，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么閉合開(kāi)關(guān)后將線圈A迅速插入線圈B時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________；接著將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向右拉時(shí)，靈敏電流計(jì)指針________．(均填“左偏”或“右偏”)圖11答案右偏左偏解析開(kāi)關(guān)閉合的瞬間，靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明穿過(guò)線圈B的磁通量增大時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)；閉合開(kāi)關(guān)后當(dāng)線圈A迅速插入線圈B時(shí)，穿過(guò)線圈B的磁通量增大，故靈敏電流計(jì)的指針向右偏轉(zhuǎn)；將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向右拉時(shí)，線圈A中的電流減小，穿過(guò)線圈B的磁通量減小，故靈敏電流計(jì)的指針向左偏轉(zhuǎn)．4．(探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律的綜合考查)在“探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)為弄清靈敏電流表指針擺動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系，可以使用一個(gè)已知正負(fù)極性的直流電源進(jìn)行探究．某同學(xué)想到了多用電表內(nèi)部某一擋，含有直流電源，他應(yīng)選用多用電表的________(選填“歐姆”“直流電流”“直流電壓”“交流電流”或“交流電壓”)擋．(2)該同學(xué)先將多用電表的紅表筆接靈敏電流表的正接線柱，再將黑表筆________(選填“短暫”或“持續(xù)”)接靈敏電流表的負(fù)接線柱，電流由電流表的________(選填“正”或“負(fù)”)接線柱流入靈敏電流表，此時(shí)靈敏電流表的指針向左擺動(dòng)．(3)如圖12所示，實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的