新高考人教物理一輪學(xué)案實(shí)驗(yàn)十三探究影響感應(yīng)電流方向的因素

實(shí)驗(yàn)十三探究影響感應(yīng)電流方向的因素授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第205頁一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄坑绊懜袘?yīng)電流方向的因素。二、實(shí)驗(yàn)原理與要求[基本實(shí)驗(yàn)要求]1．實(shí)驗(yàn)原理只要改變穿過閉合回路的磁通量，就可以使閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的有無通過連接在回路中的電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來判定。2．實(shí)驗(yàn)器材條形磁鐵、螺線管、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線。3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖連接電路，閉合開關(guān)，記錄下G中流入電流方向與靈敏電流計(jì)G中指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。(2)記錄線圈繞向，將線圈和靈敏電流計(jì)構(gòu)成通路。(3)把條形磁鐵N極(或S極)向下插入線圈中，并從線圈中拔出，記下每次電流計(jì)中指針偏轉(zhuǎn)方向，然后根據(jù)步驟(1)的結(jié)論，判定出感應(yīng)電流方向，從而可確定感應(yīng)電流的磁場方向。4．注意事項(xiàng)(1)靈敏電流計(jì)滿偏電流很小，判斷電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系時(shí)，應(yīng)使用一節(jié)干電池。(2)原、副線圈接入電路前應(yīng)仔細(xì)觀察導(dǎo)線繞向并畫出草圖。[規(guī)律方法總結(jié)]1．?dāng)?shù)據(jù)處理以下面四種情況為例：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填寫下表。表1線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向甲磁場方向向下磁通量增加逆時(shí)針向上乙磁場方向向上磁通量增加順時(shí)針向下表2線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號磁場方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場方向丙磁場方向向下磁通量減少順時(shí)針向下丁磁場方向向上磁通量減少逆時(shí)針向上表1說明：當(dāng)線圈中磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反。表2說明：當(dāng)線圈中磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第206頁命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理與操作[典例1]我們可以通過實(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)探究過程的一部分，請補(bǔ)充完整。(1)如圖甲所示，當(dāng)磁鐵的N極向下運(yùn)動時(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)閉合開關(guān)時(shí)，電流表指針向右偏。電路穩(wěn)定后，若向左移動滑動觸頭，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”)[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。(2)開關(guān)閉合時(shí)，線圈A產(chǎn)生的磁場由無到有，穿過線圈B的磁通量增加，若將滑動觸頭向左移動，線圈A中電流增加，穿過B的磁通量也增加，且磁場方向未變，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與開關(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，穿過線圈B的磁通量減少，電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。[答案](1)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系及線圈的繞向(2)右左實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理[典例2]根據(jù)如圖甲、乙、丙、丁所示進(jìn)行電路圖的連接與實(shí)驗(yàn)操作，并填好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表格。甲乙丙丁S極插入線圈S極拔出線圈N極插入線圈N極拔出線圈原來磁場的方向________________原來磁場的磁通量變化________________感應(yīng)電流方向____(俯視)____(俯視)____(俯視)____(俯視)感應(yīng)電流的磁場方向________________原磁場與感應(yīng)電流的磁場方向的關(guān)系________________請根據(jù)上表所填內(nèi)容分析，感應(yīng)電流的磁場方向是否總是與原磁場方向相反或相同？什么時(shí)候相反？什么時(shí)候相同？感應(yīng)電流的磁場對原磁場磁通量變化有何影響？[答案]向上向上向下向下增大減小增大減小順時(shí)針逆時(shí)針逆時(shí)針順時(shí)針向下向上向上向下相反相同相反相同不一定，有時(shí)相反，有時(shí)相同；閉合回路中原磁場的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相反；閉合回路中原磁場的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向相同；感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化。命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新[典列3]在“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)中，先按如圖甲所示連線，不通電時(shí)，電流計(jì)指針停在正中央，閉合開關(guān)S時(shí)，觀察到電流表指針向左偏。然后按如圖乙所示將靈敏電流計(jì)與副線圈B連成一個(gè)閉合回路，將原線圈A、電源、滑動變阻器和開關(guān)S串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。(1)圖甲電路中，串聯(lián)定值電阻R的主要作用是________。A．減小電源兩端的電壓，保護(hù)電源B．增大電源兩端的電壓，保護(hù)開關(guān)C．減小電路中的電流，保護(hù)靈敏電流計(jì)D．減小電路中的電流，保護(hù)開關(guān)(2)圖乙中，S閉合后，在原線圈A插入副線圈B的過程中，靈敏電流計(jì)的指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(3)圖乙中，S閉合后，線圈A放在B中不動，在滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，靈敏電流計(jì)指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。(4)圖乙中，S閉合后，線圈A放在B中不動，在突然斷開S時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________(選填“向左”“向右”或“不”)偏轉(zhuǎn)。[解析](1)電路中串聯(lián)定值電阻，目的是減小電流，保護(hù)靈敏電流計(jì)，故本題答案為選項(xiàng)C。(2)由題知，當(dāng)電流從靈敏電流計(jì)正接線柱流入時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)。S閉合后，將線圈A插入線圈B的過程中，穿過B的磁場向下，磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計(jì)正接線柱流入，則靈敏電流計(jì)的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(3)線圈A放在B中不動，穿過B的磁場向下，將滑動變阻器的滑片向左滑動時(shí)，穿過B的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計(jì)正接線柱流入，則靈敏電流計(jì)的指針將向左偏轉(zhuǎn)。(4)線圈A放在B中不動，穿過B的磁場向下，突然斷開S時(shí)，穿過B的磁通量減小，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計(jì)負(fù)接線柱流入，則靈敏電流計(jì)的指針將向右偏轉(zhuǎn)。[答案](1)C(2)向左(3)向左(4)向右創(chuàng)新評價(jià)本題的創(chuàng)新之處在于用通電螺線管替換磁鐵，根據(jù)通電螺線管相當(dāng)于條形磁鐵的原理，調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流強(qiáng)度，分析電流磁場引起磁通量變化，進(jìn)而分析磁通量變化特點(diǎn)和電流方向的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新[典例4]如圖所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)將圖中所缺的導(dǎo)線補(bǔ)接完整(要求滑動變阻器滑片向右移時(shí)，電阻減小)。(2)如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向右偏了一下，那么合上開關(guān)后可能出現(xiàn)的情況有：①將原線圈迅速插入線圈時(shí)，靈敏電流計(jì)指針將________________________________________________________________________________________________________________________________________________；②原線圈插入副線圈穩(wěn)定后，將滑動變阻器觸頭迅速向左拉時(shí)，靈敏電流計(jì)指針________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在做“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果副線圈兩端不接任何元件，則副線圈電路中將________。A．因電路不閉合，無電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但無感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動勢C．不能用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向D．可以用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢方向[解析](1)如圖所示。(2)依據(jù)楞次定律及靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向與流過它的電流方向的關(guān)系來判定，則①向右偏轉(zhuǎn)一下；②向左偏轉(zhuǎn)一下。(3)穿過電路中的磁通量發(fā)生變化，即產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象；因電路不閉合，無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢，且可以用楞次定律判斷出感應(yīng)電動勢的方向，要產(chǎn)生感應(yīng)電流，電路必須閉合，B、D正確。[答案](1)圖見解析(2)①向右偏轉(zhuǎn)一下②向左偏轉(zhuǎn)一下(3)BD創(chuàng)新評價(jià)(1)通過開關(guān)的閉合或斷開，分析磁通量變化特點(diǎn)和電流方向的關(guān)系。(2)通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電流強(qiáng)度，分析電流磁場引起磁通量變化，進(jìn)而分析磁通量變化特點(diǎn)和電流方向的關(guān)系。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第207頁1．為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計(jì)G與線圈L連接，如圖所示。已知線圈由a端開始繞至b端；當(dāng)電流從電流計(jì)G左端流入時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)。(1)將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時(shí)，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開_______(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)。(2)當(dāng)條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠(yuǎn)離L時(shí)，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向?yàn)開_______(填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)。解析：(1)磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時(shí)，線圈的磁場向下且增強(qiáng)，感應(yīng)磁場向上，且電流流入電流計(jì)左端，根據(jù)右手定則可知線圈順時(shí)針繞向。(2)條形磁鐵從圖中虛線位置向右遠(yuǎn)離L時(shí)，線圈的磁場向上且減弱，感應(yīng)電流從電流計(jì)右端流入，根據(jù)右手定則可知線圈逆時(shí)針繞向。答案：(1)順時(shí)針(2)逆時(shí)針2．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，請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：(1)為弄清靈敏電流表指針擺動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，對靈敏電流表進(jìn)行測試，由實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)電流從正接線柱流入電流表時(shí)，指針向右擺動。(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，若靈敏電流表的指針向左擺動如圖，說明電流由電流表的________(選填“正”或“負(fù)”)接線柱流入靈敏電流表的。(3)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)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，請?jiān)趫D中用箭頭畫出線圈電流方向并用字母N、S標(biāo)出磁鐵的極性。答案：(1)歐姆(2)短暫負(fù)(3)如圖所示3．在探究磁場產(chǎn)生電流的條件，某同學(xué)做了下面實(shí)驗(yàn)(如圖所示)：研究對象：線圈B和電流表構(gòu)成的閉合回路；磁場提供：通電線圈A。該同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn)后，繪制表格如下：電流表的指針斷開開關(guān)，移動變阻器滑片a接通開關(guān)，移動變阻器滑片偏轉(zhuǎn)接通開關(guān)，變阻器滑片不移動不偏轉(zhuǎn)斷開開關(guān)瞬間b(1)表格中，a處應(yīng)為________，b處應(yīng)為________。(填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)(2)由上面實(shí)驗(yàn)我們得出在磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是________________________________________________________________________。解析：(1)斷開開關(guān)，移動變阻器的滑片，穿過副線圈的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針不偏轉(zhuǎn)；斷開開關(guān)的瞬間，穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(2)由實(shí)驗(yàn)可知，穿過閉合回路的磁能量發(fā)生變化時(shí)，電路產(chǎn)生感應(yīng)電流。答案：(1)不偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(2)穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路產(chǎn)生感應(yīng)電流4．用如圖所示的實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)。(1)圖中已經(jīng)用導(dǎo)線將部分器材連接，請補(bǔ)充完成實(shí)物間的連線。(2)若連接好實(shí)驗(yàn)電路并檢查無誤后，在閉合開關(guān)的瞬間，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明線圈________(填“A”或“B”)中有了感應(yīng)電流。要使電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，請寫出兩項(xiàng)可行的操作：①____________________；②