实验探究课14　探究影响感应电流方向的因素-2025版物理大一轮复习

探究影响感应电流方向的因素[实验基本技能]一、实验目的1.探究感应电流方向与哪些因素有关。2.学习利用电流计判断感应电流方向的方法。二、实验原理只要改变穿过闭合回路的磁通量，就可以使闭合回路产生感应电流，感应电流的方向通过连接在回路中的电流表的指针偏转的方向判定。三、实验器材条形磁铁、螺线管、灵敏电流计、干电池、定值电阻、开关、导线。四、实验步骤1.按图连接电路，闭合开关，记录下G中流入电流方向与灵敏电流计G中指针偏转方向的关系。2.记录线圈绕向，将线圈和灵敏电流计构成通路。3.把条形磁铁N极(或S极)向下插入线圈中，并从线圈中拔出，记下每次电流计中指针偏转方向，然后根据步骤1的结论，判定出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向。[规律方法总结]一、数据处理以下面四种情况为例：根据实验结果，填写下表。表1线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲磁场方向向下磁通量增加逆时针向上乙磁场方向向上磁通量增加顺时针向下表2线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙磁场方向向下磁通量减少顺时针向下丁磁场方向向上磁通量减少逆时针向上二、实验结论表1说明：当线圈中磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。表2说明：当线圈中磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。三、注意事项1.灵敏电流计满偏电流很小，判断电流计指针的偏转方向和电流方向的关系时，应使用一节干电池。2.原、副线圈接入电路前应仔细观察导线绕向并画出草图。考点一教材原型实验1.(实验原理与操作)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，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向(选填“相同”或“相反”)。(2)(多选)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：(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，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反。(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，则穿过副线圈的磁通量应增加。抽出线圈A时，穿过副线圈的磁通量减小，原、副线圈电流方向相同，故A错误；线圈A中插入软铁棒，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故B正确；由题图可知，使滑动变阻器滑片P右移，原线圈电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故C正确；断开开关，原线圈中没有电流，故D错误。答案：(1)相反(2)BC2.(数据处理与误差分析)(1)根据如图甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象记录表格。甲乙丙丁比较项目甲乙丙丁S极插入线圈S极拔出线圈N极插入线圈N极拔出线圈原来磁场的方向原来磁场的磁通量变化感应电流方向(俯视)(俯视)(俯视)(俯视)感应电流的磁场方向原磁场与感应电流的磁场方向的关系(2)请根据上表所填内容分析，感应电流的磁场方向是否总是与原磁场方向相反或相同？什么时候相反？什么时候相同？____________________________。(3)感应电流的磁场对原磁场磁通量变化有何影响？_________________。答案：(1)向上向上向下向下增大减小增大减小顺时针逆时针逆时针顺时针向下向上向上向下相反相同相反相同(2)不一定，有时相反，有时相同；闭合回路中原磁场的磁通量增加时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反；闭合回路中原磁场的磁通量减少时，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同(3)感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化考点二拓展创新实验维度1实验器材的创新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。实验操作电流表的表针偏向1.闭合开关S瞬间表针向摆动2.在开关S闭合的情况下，滑动变阻器的触头向右滑动时表针向右摆动3.在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时表针向摆动4.在开关S闭合的情况下，将线圈A中的铁芯抽出时表针向摆动[创新突破]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，电路中电流减小，此时穿过线圈C的磁通量减小，表针向右摆动；闭合开关S瞬间，穿过线圈C的磁通量增加，则表针向左摆动；在开关S闭合的情况下，线圈A远离线圈C时，穿过线圈C的磁通量减小，则表针向右摆动；在开关S闭合的情况下，将线圈A中的铁芯抽出时，穿过线圈C的磁通量减小，则表针向右摆动。答案：左右右维度2实验设计的创新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：实验序号磁场方向导体切割磁感线方向灵敏电流计指针偏转方向①向下向右向左②向上向右向右③向下向左向右④向上向左向左在上述四次实验中，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)在探究中还发现，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。[创新突破]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【跟踪训练】1.在“探究电磁感应的产生条件”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。甲乙(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是。A.减小电源两端的电压，保护电源B.增大电源两端的电压，保护开关C.减小电路中的电流，保护灵敏电流计D.减小电路中的电流，保护开关(2)图乙中，S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(3)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计指针将(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。(4)图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，灵敏电流计指针将(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。解析：(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故本题答案为选项C。(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。S闭合后，将原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转。(3)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转。(4)线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然断开S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向右偏转。答案：(1)C(2)向左(3)向左(4)向右2.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。甲乙(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，甲装置是研究导体棒切割磁感线产生感应电流，乙装置是研究电流的磁效应，故选甲装置。(2)对甲装置，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)题图甲是导体棒切割磁感线产生感应电流，是制造发电机的原理；题图乙是通电导体棒在磁场中受安培力作用发生运动，是制造电动机的原理。答案：(1)甲(2)③(3)将磁铁N、S极对调(或将连接电源两极的导线对调)(4)发电机电动机3.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：甲(1)(多选)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。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(2)(多选)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。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(3)(多选)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。乙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(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。(a)丁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。(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。(3)螺线管A的磁性变强或变弱，根据楞次