第7講 實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素

第7講實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素開始0102實(shí)驗(yàn)知能·系統(tǒng)歸納遷移應(yīng)用·發(fā)展素養(yǎng)第7講實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電流方向的因素(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn))一、理清原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)(1)確定電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向的關(guān)系。(2)利用圖甲研究開關(guān)閉合、斷開、滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭移動(dòng)時(shí)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向。(3)利用圖乙研究條形磁鐵N極向下(或S極向下)插入、抽出時(shí)電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向。續(xù)表二、突破核心關(guān)鍵點(diǎn)1．?dāng)?shù)據(jù)處理以下面四種情況為例：(1)N極(S極)向下時(shí)插入線圈，線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況(2)N極(S極)向下時(shí)抽出線圈，線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向甲向下逆時(shí)針(俯視)向上乙向上順時(shí)針(俯視)向下圖號(hào)磁場(chǎng)方向感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向丙向下順時(shí)針(俯視)向下丁向上逆時(shí)針(俯視)向上2．得出結(jié)論(1)當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相反；當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的方向相同。(2)當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，兩者相斥；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，兩者相吸。1．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)、開關(guān)按照如圖所示的方式連接。當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針右偏。由此可知：(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”)。解析：(1)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，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量增加時(shí)，電流計(jì)指針向右偏。合上開關(guān)后，將滑動(dòng)變阻器的滑片迅速向右移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變小，電流增大，穿過(guò)線圈的磁通量增大，電流計(jì)指針將向右偏。(2)將線圈A拔出時(shí)，穿過(guò)B的磁通量減小，電流表指針向左偏；根據(jù)楞次定律的推論“增反減同”可知此時(shí)兩線圈中的電流流向相同。答案：(1)右偏(2)左偏相同2．在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)中，所需的實(shí)驗(yàn)器材已用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。(1)將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向______(填“相同”或“相反”)。(2)閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，某同學(xué)想使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，可行的實(shí)驗(yàn)操作是________。A．抽出線圈AB．線圈A中插入軟鐵棒C．使滑動(dòng)變阻器滑片P右移D．?dāng)嚅_開關(guān)解析：(1)將線圈A插入線圈B中，閉合開關(guān)的瞬間，穿過(guò)線圈B的磁通量變大，由楞次定律可得，線圈B中感應(yīng)電流與線圈A中電流的繞行方向相反。(2)使一線圈中電流逆時(shí)針流動(dòng)，另一線圈中感應(yīng)電流順時(shí)針流動(dòng)，兩線圈電流的磁場(chǎng)方向相反，則穿過(guò)副線圈的磁通量應(yīng)增加。抽出線圈A時(shí)，穿過(guò)副線圈的磁通量減小，原、副線圈電流方向相同，故A錯(cuò)誤；線圈A中插入軟鐵棒，穿過(guò)副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故B正確；由電路圖可知，使滑動(dòng)變阻器滑片P右移，原線圈電流增大，穿過(guò)副線圈的磁通量增大，原、副線圈電流方向相反，故C正確；斷開開關(guān)，原線圈中沒(méi)有電流，故D錯(cuò)誤。答案：(1)相反(2)BC3．(2023·濟(jì)南高三模擬)某小組的同學(xué)做“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”實(shí)驗(yàn)。(1)首先按圖甲所示方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)；再按圖乙所示方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)的目的是__________。

A．檢查電流計(jì)測(cè)量電路的電流是否準(zhǔn)確B．檢查干電池是否為新電池C．推斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系(2)接下來(lái)用圖丙所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，圖中螺線管上的導(dǎo)線繞行方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針。某次實(shí)驗(yàn)中在條形磁鐵插入螺線管的過(guò)程中，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，則條形磁鐵的下端為____(選填“N”或“S”)極。(3)下表是該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的記錄表格的一部分，表中完成了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄，還有一項(xiàng)需要推斷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果未完成，請(qǐng)幫助該小組的同學(xué)完成(選填“垂直紙面向外”或“垂直紙面向里”)。實(shí)驗(yàn)記錄表(部分)操作N極朝下插入螺線管從上往下看的平面圖(B0表示原磁場(chǎng)，即磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng))(4)該小組同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)楞次定律有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)，有同學(xué)認(rèn)為，理解楞次定律，關(guān)鍵在于抓住感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要________原磁場(chǎng)磁通量的變化這一點(diǎn)。原磁場(chǎng)通過(guò)螺線管磁通量的增減增加感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较蚋袘?yīng)電流的磁場(chǎng)B的方向________續(xù)表解析：(1)首先按題圖甲方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從電流計(jì)的“＋”接線柱進(jìn)入時(shí)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)；再按題圖乙方式連接電路，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從電流計(jì)的“－”接線柱進(jìn)入時(shí)電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)。進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)的目的是推斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系。故選C。(2)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明螺線管中的電流方向(從上往下看)是沿順時(shí)針?lè)较?，由安培定則可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，條形磁鐵向下插入，即磁通量增加，由楞次定律可知，條形磁鐵的磁場(chǎng)方向應(yīng)該向上，所以條形磁鐵下端為S極。(3)由于感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较?，由安培定則可判斷出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)B的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲狻?4)理解楞次定律，關(guān)鍵在于抓住感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化這一點(diǎn)。答案：(1)C

(2)S

(3)垂直紙面向外(4)阻礙4．(2023·溫州高三聯(lián)考)在“研究磁通量變化時(shí)感應(yīng)電流的方向”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)物電路連接如圖：(1)實(shí)物圖中有一個(gè)元件接錯(cuò)了回路，請(qǐng)指出并改正：________。(2)為了方便探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)應(yīng)研究原磁場(chǎng)方向、磁通量的變化情況、__________三者的關(guān)系。(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，除了查清流入電流表的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系之外，還應(yīng)查清______中導(dǎo)線的繞制方向。(選填“A”“B”或“A和B”)(4)某同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)后未斷開開關(guān)，也未把A、B兩線圈和鐵芯分開放置。在拆除電路時(shí)突然被電擊了一下，則被電擊是在拆除____(選填“A”或“B”)線圈所在電路時(shí)發(fā)生的；分析可知，要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)____________(選填“斷開開關(guān)”或“把A、B線圈分開放置”)。解析：(1)開關(guān)應(yīng)接入原線圈A所在的回路，改正后的接法如圖所示。(2)為了方便探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)應(yīng)研究原磁場(chǎng)方向、磁通量的變化情況、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向三者之間的關(guān)系。(3)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要確定線圈A中電流的磁場(chǎng)方向和線圈B中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，故還應(yīng)查清線圈A與線圈B中導(dǎo)線的繞制方向。(4)在拆除線圈A時(shí)，線圈A中電流快速減小，由于自感作用，線圈A中會(huì)產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致該同學(xué)被電擊，要避免電擊發(fā)生，在拆除電路前應(yīng)斷開開關(guān)。答案：(1)開關(guān)應(yīng)接入原線圈A所在的回路(2)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(3)A和B

(4)A斷開開關(guān)5．在“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”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)想到了用多用電表內(nèi)部含有直流電源的某一擋，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(duì)靈敏電流表進(jìn)行測(cè)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(dòng)。(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(dòng)，說(shuō)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(qǐng)?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。解析：(1)只有歐姆擋內(nèi)部有電源。(2)靈敏電流表量程太小，歐姆表內(nèi)部電源電壓相對(duì)偏大，電流超過(guò)電流表量程，長(zhǎng)時(shí)間超量程通電會(huì)損壞電流表；歐姆表紅表筆連接著電源的負(fù)極，靈敏電流表的指針向左擺動(dòng)，說(shuō)明電流從電流表的負(fù)接線柱流入。(3)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電流從正極進(jìn)入電流表。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下，根據(jù)楞次定律，原磁場(chǎng)方向向上，故插入的磁鐵下端是S極，如圖所示。答案：(1)歐姆(2)短暫負(fù)(3)見解析圖6．(2023·浙江嘉興模擬)在探究影響感應(yīng)電流方向的因素的實(shí)驗(yàn)中：(1)首先要確定電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中所用電流表量程為100μA，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，待選的保護(hù)電阻有三種R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝100Ω，應(yīng)選用________的電阻。(2)已測(cè)得電流表指針向右偏時(shí)，電流是由正接線柱流入。由于某種原因，螺線管線圈繞線標(biāo)識(shí)已經(jīng)沒(méi)有了，通過(guò)實(shí)驗(yàn)查找繞線方向如圖甲所示，當(dāng)磁鐵N極插入線圈時(shí)，電流表指針向左偏，則線圈的繞線方向是圖乙所示的________圖(填“左”或“右”)。(3)若將條形磁鐵S極放在下端，從螺線管中拔出，這時(shí)電流表的指針應(yīng)向______偏(填“左”或“右”)。(4)若將電池組、滑動(dòng)變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流表及開關(guān)，按圖丙所示連接。在開關(guān)閉合，線圈A放在線圈B中的情況下，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左加速滑動(dòng)時(shí)，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷，線圈A中鐵芯向上拔出，能引起電流表指針向________偏轉(zhuǎn)(填“左”或“右”)。(2)已測(cè)得電流表指針向右偏時(shí)，電流是由正接線柱流入，當(dāng)磁鐵N極插入螺線管時(shí)，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增加，螺線管上端應(yīng)為N極，下端為S極，又電流表指針向左偏，可知電流方向是由電流表正接線柱流出至螺線管上端接線柱，由安培定則可判斷螺線管的繞線方向如題圖乙中左圖所示。(3)若將條形磁鐵S極在下端，從螺線管中拔