2027届新高考物理热点精准复习+实验+探究影响感应电流方向的因素

2027届新高考物理热点精准复习实验:探究影响感应电流方向的因素【学习目标】1.通过对“实验:探究影响感应电流方向的因素”的科学探究,能基于“感应电流方向是否与某些因素有关”的疑问,提出明确的、可探究的科学问题;能根据已有知识对影响感应电流方向的因素作出合理猜想。2.能独立或合作设计实验方案,明确需要观察和记录的物理量;能正确使用器材进行规范操作,获取多组有效数据;能设计表格系统记录实验数据。3.能通过对数据的对比、分析得出初步结论;能撰写实验报告,清晰表述探究过程、结果和结论;能与同伴交流实验中发现的问题和心得;能评估实验方案的优缺点和改进方法。4.通过探究活动,培养实事求是的科学态度和将所学知识与社会技术应用相联系的责任感;在探究过程中,能够尊重实验事实,如实记录数据,养成严谨认真、实事求是的科学态度。一、实验原理1.探究电流表指针的偏转方向与电流方向的关系。探究电路如图所示,探究出电流从电流表的“+”“-”接线柱流入方向与指针的偏转方向间的关系,从而用该电流表判断感应电流的方向。2.将磁铁的不同磁极插入、拔出螺线管,观察感应电流方向的变化。通过分析感应电流的方向与磁铁的磁场方向、穿过线圈磁通量的变化之间的关系,探究影响感应电流方向的因素,实验装置如图所示。二、实验器材条形磁铁、电流表、线圈、导线、干电池(用来确定通过电流表的电流方向与电流表指针偏转方向的关系)、滑动变阻器、开关。三、实验操作及步骤1.确定电流表指针偏转方向与电流方向(流入“+”“-”接线柱的方向)的关系。(1)正确连接电路。(2)调节滑动变阻器,使接入电路的电阻最大。(3)迅速闭合开关,发现电流表指针偏转后立即断开开关。(4)记录电流方向与电流表的指针偏转方向,找出它们之间的关系,记入下表。电流流入电流表的情况电流表指针偏转方向电流从“+”接线柱流入电流从“-”接线柱流入2.探究磁场方向、磁通量变化情况与感应电流方向的关系。(1)按如图所示连接电路,明确螺线管的绕线方向。(2)采用控制变量法分别进行N极(S极)插入线圈和N极(S极)抽出线圈的实验,如图所示。(3)观察磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况,并将结果填入表格。①N极(S极)向下插入线圈时,线圈内磁通量增加时的情况。图示磁场方向感应电流的方向(俯视)感应电流的磁场方向甲向下逆时针向上乙向上顺时针向下②N极(S极)抽出线圈时,线圈内磁通量减少时的情况。图示磁场方向感应电流的方向(俯视)感应电流的磁场方向丙向下顺时针向下丁向上逆时针向上四、实验结论当线圈中磁通量增加时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相反;当线圈中磁通量减少时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相同。五、注意事项1.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时,要用试触法并注意减小电流,防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。2.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流表。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,等电流表指针回零后再进行下一步操作。考点一基础性实验

[例1]【实验原理的考查】

(2025·吉林长春阶段练习)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。(1)为弄清小量程电流表(表头)指针摆动方向与电流方向的关系,可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源,他应选用多用电表的

(选填“电阻”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡对电流表进行测试,由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时,指针向右摆动。

电阻【解析】

(1)电阻表内部含有直流电源,所以应选用多用电表的电阻挡对表头进行测试。(2)实验中,该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,请在图甲中用箭头画出线圈电流方向,并用字母N、S标出磁铁的极性。【答案及解析】

(2)电流表的指针向右偏转,说明电流从正接线柱流入电流表,则感应电流的磁场方向向下,又知磁铁从线圈上方插入,穿过线圈的磁通量增大,说明磁铁的磁场方向向上,故插入的磁铁下端为S极,如图甲所示。(3)另一名同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路。①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接。【答案及解析】

(3)①将线圈L2与电流表串联形成回路,将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路,实物图如图乙所示。②将L1插入L2后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是

。

A.闭合开关,稳定后拔出软铁棒B.闭合开关,稳定后使滑动变阻器滑片P右移C.闭合开关,稳定后使滑动变阻器滑片P左移D.闭合开关,稳定后断开开关C【解析】

②闭合开关时,穿过线圈L2的磁通量增大,产生的感应电流的磁场方向与L1产生的磁场方向相反,而拔出软铁棒、断开开关S,穿过线圈L2的磁通量均减小,产生的感应电流的磁场方向与L1产生的磁场方向相同,A、D错误;当闭合开关,且使滑动变阻器滑片P左移时,电流增大,穿过线圈L2的磁通量增大,产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,B错误,C正确。[例2]【实验操作的考查】

(2025·江苏南通阶段检测)某小组进行探究“影响感应电流方向的因素”的实验,先后采用了不同的实验方案。(1)实验前先确定线圈导线的绕向,然后利用接有较小电阻的干电池查明

与流入电流表电流方向的关系。

电流表指针偏转的方向【解析】

(1)为了探究影响感应电流方向的因素,实验前先确定线圈导线的绕向以及电流表指针偏转的方向与流入电流表电流方向的关系。(2)如图甲所示的方案中,没有电流通过时电流表指针在中间0刻度处,分别进行a、b、c、d四种操作来探究感应电流方向的影响因素。这一方案采用了

(选填“归纳推理”或“理想模型”)的物理思想方法。

归纳推理【解析】

(2)对多组实验结果进行对比,并总结规律,属于归纳推理。(3)如图乙是该实验的另一方案,用笔画线代替导线将图中的实验器材连接完整。【答案及解析】

(3)根据实验要求,实验电路连接如图。(4)按图乙正确连接好装置,闭合开关,改变滑动变阻器接入的电阻,根据电流表指针偏转方向及A、B线圈

来判别A、B线圈中电流产生的磁场方向之间的关系。

绕向(或电流方向)【解析】

(4)明确A、B线圈的绕向(或电流方向),根据滑动变阻器接入电阻的变化情况,结合指针偏转,才能知道A、B线圈周围的磁场方向,进而判别A、B线圈中电流产生的磁场方向之间的关系。(5)通过以上两种实验方案得到的结论是

。

感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解析】

(5)通过两种实验方案得到的结论是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。考点二创新性实验[例3]【实验方法的创新】

(2025·重庆月考)某同学想应用楞次定律判断线圈缠绕方向,设计的实验装置原理图如图甲所示。选用的器材有:一个磁性很强的条形磁铁,两个发光二极管(电压在1.5V至5V都可发光且保证安全),一只多用电表,导线若干。操作步骤如下:①用多用电表的电阻挡测出二极管的正、负极;②把二极管、线圈按如图甲所示电路用导线连接成实验电路;③把条形磁铁插入线圈时,二极管D2发光;拔出时,二极管D1发光;④根据楞次定律判断出线圈的缠绕方向。请回答下列问题。(1)线圈缠绕方向如图乙中的

(选填“A”或“B”)。

A【解析】

(1)把条形磁铁插入线圈时,二极管D2发光,说明回路中的感应电流沿顺时针方向;由于磁铁下端为S极,根据楞次定律,线圈中感应电流的磁场方向竖直向下,由安培定则可知,线圈中的绕向如题图乙中A所示。(2)条形磁铁运动越快,二极管发光的亮度就越大,这说明感应电动势随

(选填“磁通量”“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”)的增大而增大。

磁通量的变化率【解析】

(2)条形磁铁从初始到完全插入,磁通量的变化量相同,磁铁运动速度越快,磁通量变化越快,发光二极管的亮度越大,可知产生的感应电动势越大,说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。(3)为进一步研究,该同学又做了如图丙所示的实验:磁体下端从靠近线圈的上方静止下落。在磁体上端离开线圈的过程中,传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是图中的

。AABCD【解析】

(3)磁体从靠近线圈的上方静止下落,在磁体进入线圈的过程,穿过线圈的磁通量增大,则感应电流产生的磁场方向向下,在磁体穿出线圈的过程,穿过线圈的磁通量减小,则感应电流产生的磁场方向向上,所以磁体进入和穿出线圈时感应电流方向相反;当磁体完全进入线圈时,穿过线圈的磁通量不变,则不会产生感应电流,磁体会加速运动,当到达线圈底部时,磁通量变化率比进入时大,根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知,到达底部的感应电流较大,A正确,B、C、D错误。[例4]【实验器材的创新】

(2025·湖南长沙模拟)某同学正在探究影响感应电流方向的因素,已知当电流从灵敏电流表的正接线柱流入时,灵敏电流表的指针向右偏转。(1)如图甲所示,导体棒ab向右匀速平移的过程中,电流表的指针将

(选填“向左”“向右”或“不发生”)偏转。

向右【解析】

(1)导体棒ab向右匀速运动的过程中,根据右手定则可知,感应电流由电流表的正接线柱流入,结合题中条件可知,电流表的指针将向右偏转。(2)该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置,该同学用螺旋测微器测量挡光片的宽度示数如图丙所示,则挡光片的宽度d=

mm。实验中让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间Δt和Δt内的感应电动势的平均值E,改变小车速度进行多次实验,得到多组数据,为了更直观地体现E和Δt的关系,若以E为纵坐标,则横坐标应为

;在误差允许范围内绘制的图像为一条过原点的直线,得出的结论是

。

5.665在误差允许的范围内,感应电动势与磁通量的变化率成正比(3)其他条件都不变,若换用匝数加倍的线圈做实验,根据实验数据所作出的那条直线图像斜率

(选填“减半”“加倍”或“不变”)。

加倍[例5]【实验目的的创新】

(2025·广东卷,12)科技小组制作的涡流制动演示装置由电磁铁和圆盘控制部分组成。图甲a是电磁铁磁感应强度的测量电路,所用器材有:电源E(电动势15V,内阻不计);电流表

(量程有0.6A和3A,内阻不计);滑动变阻器RP(最大阻值100Ω);定值电阻R0(阻值10