三维设计2024高三物理总复习 第61课时 探究影响感应电流方向的因素 实验增分课

第61课时探究影响感应电流方向的因素[实验增分课]目录CONTENT立足“四层”·夯基础着眼“四翼”·探考点聚焦“素养”·提能力020301Part01立足“四层”·夯基础⁠装置原理⁠（1）重温产生感应电流的几种实验，根据灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。（2）观察并记录感应电流的方向与导体运动方向或磁通量变化情况间的关系。分析实验结果，归纳出决定感应电流方向的因素，总结出判断感应电流方向的方法。⁠实验过程注意事项实验1：探究条形磁铁插入或拔出线圈时感应电流的方向（1）确定电流计指针偏转方向与电流方向及电流计红、黑接线柱的关系。（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。实验2：探究导体切割磁感线时感应电流的方向（1）用与实验1相同的方法判断电流方向与电流计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。（1）确定电流方向与电流计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计。（2）电流计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。Part02着眼“四翼”·探考点⁠

【典例1】

如图所示为“研究电磁感应现象”的实验电路，实验中：（1）调整好电路后，将开关闭合，灵敏电流计指针向右偏转了一下后又返回到中间位置。接着将A线圈稍微向上拔出一些，则穿过线圈B的磁通量会

⁠（选填“增大”“减小”或“不变”），在拔出过程中灵敏电流计指针

⁠（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。

解析

（1）向上拔出一些线圈A时回路面积不变，磁场减弱，故穿过线圈B的磁通量减小；因为穿过线圈B的磁通量增大时，指针向右偏转，故当磁场方向不变，穿过线圈B的磁通量减小时，指针向左偏转。答案

（1）减小

向左

（2）闭合开关，将线圈A插入线圈B后，滑动变阻器的滑片迅速向左滑时，灵敏电流计的指针

⁠（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。

解析

（2）闭合开关，将线圈A插入线圈B后，滑动变阻器的滑片迅速向左滑时，滑动变阻器的接入电路中的阻值变大，A线圈中的电流减小，A线圈产生的磁场变弱，则穿过B线圈的磁通量减小，故指针向左偏转。答案（2）向左

（3）若将直流电源换成频率足够低的低压交流电源，将线圈A插入线圈B中，保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关后，观察灵敏电流计将发现

⁠。

解析

（3）将电池换成低压交流电源，线圈A插入线圈B中，穿过线圈B的磁通量大小与方向不断发生变化，线圈B中产生的感应电流大小与方向不断变化，灵敏电流计指针不停地左右摆动。答案（3）电流计指针左右摆动【典例2】

小明用如图甲所示的实验装置探究“影响感应电流的因素”，螺线管与灵敏电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下。请回答下列问题：（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小明进行了以下4种操作，其中可行的是

⁠（选填选项前的字母）。

A.螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管B.螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管C.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，匀速插入或拔出螺线管D.螺线管不动，条形磁铁S极朝下，加速插入或拔出螺线管解析

（1）螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，A正确；螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，B正确；螺线管不动，条形磁铁S极朝下，匀速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，C正确；螺线管不动，条形磁铁S极朝下，加速插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，D正确。答案

（1）ABCD

（2）在（1）的研究中，小明发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素有关

⁠（选填选项前的字母）。

A.磁铁的磁场方向B.磁铁的磁性强弱C.磁铁运动的方向D.磁铁运动的速度大小解析

（2）感应电流方向与磁铁的磁场方向和磁铁运动的方向有关，与磁铁的磁性强弱、磁铁运动的速度大小无关，A、C正确，B、D错误。答案（2）AC

（3）小明又将实验装置改造，如图乙所示，螺线管A经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路；螺线管B与灵敏电流计构成闭合电路。螺线管B套在螺线管A的外面。为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，以不同的速度移动滑动变阻器的滑片，观察指针摆动情况；由此实验可以得出恰当的结论是

⁠（选填选项前的字母）。

A.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小B.螺线管A的磁性变强或变弱影响指针摆动方向C.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小D.螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向解析

（3）螺线管A的磁性变强或变弱，根据楞次定律，可知影响指针摆动的方向，A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，螺线管A的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度的大小，C正确，D错误。答案（3）BC

（4）如图（a）所示，把一铜线圈水平固定在铁架台上，其两端连接在电流传感器上，能得到该铜线圈中的电流随时间变化的图线。利用该装置可探究条形磁铁在穿过铜线圈的过程中，产生的电磁感应现象。两次实验中分别得到了如图丙、丁所示的电流随时间变化的图线（两次用同一条形磁铁，在距离铜线圈上端不同高度处，由静止沿铜线圈轴线竖直下落，始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计）。根据此实验的操作，下列说法正确的是

⁠（选填选项前的字母）。

A.条形磁铁的磁性越强，产生的感应电流峰值越大B.条形磁铁距离铜线圈上端的高度越大，产生的感应电流峰值越大C.铜线圈匝数越多，产生的感应电流峰值越大D.铜线圈所围面积越大，产生的感应电流峰值越大

答案（4）B⁠1.某学习小组同学采用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管A、滑动变阻器、开关、电池构成闭合回路；螺线管B与电流计构成闭合电路，螺线管B套在螺线管A的外面。（1）要想使电流计指针发生偏转，下列四种操作中可行的是

⁠。

A.闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动B.闭合开关，螺线管B不动，螺线管A插入或拔出螺线管BC.闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片D.螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关解析：（1）要想使电流计指针发生偏转，即螺线管B与电流计构成闭合电路产生感应电流，穿过螺线管B的磁通量发生变化。闭合开关，螺线管A和螺线管B相对静止向上运动，穿过螺线管B的磁通量不变，故不产生感应电流，故A错误；闭合开关，螺线管B不动，螺线管A相当于电磁铁，插入或拔出螺线管B过程，穿过螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故B正确；闭合开关，螺线管A、B不动，移动滑动变阻器的滑片，则通过螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，穿过螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故C正确；螺线管A、B和滑动变阻器的滑片不动，闭合或断开开关瞬间通过螺线管A的电流发生变化，产生的磁场变化，穿过螺线管B的磁通量发生变化，产生感应电流，故D正确。答案：（1）BCD

（2）利用图乙所示的装置进一步探究感应电流的方向与磁通量变化的关系，螺线管B与电流计构成闭合电路。正确连接好实验电路后，将条形磁铁N极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针向右偏。①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针

⁠（选填“向左偏”或“向右偏”）；

②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，观察到灵敏电流计G的指针

⁠（选填“向左偏”或“向右偏”）。

解析：（2）①将条形磁铁N极朝下拔出螺线管B，磁通量变化与插入的变化相反，产生的感应电流方向相反，观察到灵敏电流计G的指针向左偏。②将条形磁铁S极朝下插入螺线管B，穿过螺线管B的磁场方向与N极朝下插入的磁场方向相反，产生的感应电流的方向相反，观察到灵敏电流计G的指针向左偏。答案：（2）①向左偏

②向左偏2.（1）图甲是“探究影响感应电流方向的因素”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

⁠偏转（选填“向左”“向右”或

“不”）；

②按图甲连好电路，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瞬间解析：（1）①如果在闭合开关时，穿过B线圈的磁通量增大，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，穿过B线圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏转；②插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增大，电流计指针将向右偏转，A不符合题意；拔出A线圈，穿过B线圈的磁通量减小，指针向左偏转，B符合题意；变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器的阻值减小，A线圈的电流增大，穿过B线圈的磁通量增大，指针向右偏转，C不符合题意；断开开关S瞬间，穿过B线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转，D符合题意。答案：（1）①向右

②BD

（2）某同学在做实验时突发奇想，将开关接在B线圈所在回路，如图乙所示，则在闭合和断开开关时，

⁠（“能”或“不能”）观察到与图甲电路相同的现象。

解析：（2）将开关接在B线圈所在回路，则在闭合和断开开关时，穿过B线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流计指针将不偏转，不能观察到与题图甲电路相同的现象。答案：（2）不能Part03聚焦“素养”·提能力⁠

1.在探究电磁感应现象中磁通量变化时感应电流方向的实验中，所需的实验器材已用导线连接成如图所示的实验电路。（1）将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，流过线圈B中感应电流与流过线圈A中电流的绕行方向

⁠（选填“相同”或“相反”）。

解析：（1）将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，穿过线圈B的磁通量变大，由楞次定律可得，流过线圈B中感应电流与流过线圈A中电流的绕行方向相反。答案：（1）相反

（2）闭合开关，电路稳定后，某同学想使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，可行的实验操作是

⁠。

A.抽出线圈AB.线圈A中插入软铁棒C.使滑动变阻器滑片P右移D.断开开关解析：（2）使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，两线圈电流的磁场方向相反，则穿过B线圈的磁通量应增加。抽出线圈A时，穿过B线圈的磁通量减小，A、B线圈电流方向相同，故A错误；线圈A中插入软铁棒，穿过B线圈的磁通量增大，A、B线圈电流方向相反，故B正确；由题图可知，使滑动变阻器滑片P右移，A线圈电流增大，穿过B线圈的磁通量增大，A、B线圈电流方向相反，故C正确；断开开关，A线圈中没有电流，故D错误。答案：（2）BC2.为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为

⁠（选填“顺时针”或“逆时针”）。

解析：（1）磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，磁铁产生的磁场方向向下且增强，感应磁场方向向上，根据安培定则可知感应电流方向为逆时针方向（俯视线圈）且电流方向为b→a并流入电流计左端，可知线圈顺时针绕向。答案：（1）顺时针

（2）当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为

⁠（选填“顺时针”或“逆时针”）。

解析：（2）条形磁铁从题图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场方向向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据右手定则可知线圈逆时针绕向。答案：（2）逆时针3.我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分，请补充完整。（1）如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道

⁠。

解析：（1）探究线圈中感应电流的方向必须先知道：①电流表指针偏转方向与电流从正（负）接线柱流入时的关系；②线圈的绕向。由偏转方向得出电流流入电流表的方向，再进一步得到线圈中电流的流向，即必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系。答案：（1）电流表指针偏转方向与电流方向间的关系（2）如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏。电路稳定后，若向左移动滑片，电流表指针向

⁠偏转，若将线圈A抽出，电流表指针向

⁠偏转。（均选填“左”或“右”）

解析：（2）开关闭合时，线圈A产生的磁场由无到有，穿过线圈B的磁通量增加，若将滑片向左移动，线圈A中电流增加，穿过B的磁通量也增加，且磁场方向未变，所以电流表指针偏转方向与开关闭合时的偏转方向相同，即向右偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转。答案：（2）右

左4.（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0～3V的电压表B.量程为0～3A的电流表C.量程为0～0.6A的电流表D.零刻度在中间的灵敏电流计解析：（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计，故选D；答案：（1