第二章 电磁感应
实验:探究影响感应电流方向的因素
核心 目标 1. 理解“探究影响感应电流方向的因素”实验的原理,能根据检验假设的思路,制定科学探究实验方案.
2. 能正确操作实验器材,获得可靠的实验数据,通过分析数据,能归纳得出实验结论.
要点梳理
要点1 实验器材
条形磁铁,螺线管,灵敏电流表,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池盒.
要点2 实验步骤
1. 探究电流表指针偏转方向和__ __方向之间的关系.
实验电路如图所示:
甲 乙
结论:此电流表电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.
2. 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向.
(1) 按下图连接电路,明确螺线管的绕线方向.
可用线把绕向标识好,目的是方便实验记录、分析时可根据电流表指针偏转方向确定线圈中感应电流的流向.
(2) 实验探究,将条形磁铁的N、S极分别插入、拔出螺线管,观察电流表指针的偏转方向,再确定感应电流的方向,整理、记录实验现象.
要点3 分析归纳
根据实验记录,即可归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系,就能探究影响感应电流方向的因素.
1. 甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加.
2. 丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少.
实验结论:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同.
即学即用
1. (2024·华南师范大学附属茂名滨海学校)某实验小组用图(a)所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验.该小组同学在纸上画出实验草图,记录磁极运动的四种情况,根据实验结果,分别标出不同情况下磁体的N极、S极运动方向以及相应感应电流的方向,如图(b)所示,请回答下面问题:
图(a)
甲 乙 丙 丁
图(b)
(1) 甲、乙两次实验记录表明,当磁体靠近线圈运动,即穿过线圈的磁通量__ __(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__ __(填“相同”或“相反”).
(2) 丙、丁两次实验记录表明,当磁体远离线圈运动,即穿过线圈的磁通量__ __(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__ __(填“相同”或“相反”).
(3) 总结上述实验结果,可以得到关于感应电流方向的规律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要__ __引起感应电流的磁通量的变化.
考向1 实验探究、结论归纳
1. 实验探究
本实验的目的,是探究寻找感应电流方向的影响因素.前提是知道磁通量发生变化,闭合回路会产生感应电流.因为磁通量可增大或减小,磁场方向也可相反,故必须用控制变量法进行实验.
2. 结论归纳
本实验的最大难点,是归纳得出实验结论.感应电流的方向是什么呢?要在知道其产生的磁场方向后用安培定则确定.因此,在归纳感应电流方向规律时,引入了“感应电流的磁场”这个“中介”.
3. 影响感应电流方向的因素:原磁场的方向及其在闭合回路引起的磁通量的变化情况.
在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中:
(1) 先观察电流表指针偏转方向与__ __方向的对应关系,查明线圈中导线的绕向,以便从指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向.
(2) 下表为某同学记录的实验现象:
序号 磁铁磁场的方向(正视) 磁铁运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向(正视)
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 向上
① 由实验记录1、3得出的结论:穿过闭合回路的磁通量__ __时,感应电流的磁场与原磁场方向__ __.
② 由实验记录2、4得出的结论:穿过闭合回路的磁通量__ __时,感应电流的磁场与原磁场方向__ _.
③ 由实验1、2、3、4得出的结论是__ __.
如图(a)所示是“研究磁通量变化时感应电流的方向”所用的实验器材.
图(a)
图(b)
(图c)
(1) 实验中使用图(b)的目的是__ __.
(2) 本实验须记录:引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、_ _ __;这种实验方案采用了__ __(填“假设推理”或“归纳总结”)的物理思想方法.
(3) 根据图(c)中所示的信息,试画出图(c)中感应线圈的绕线方向.
(4) 本实验的结论是:__ __.
实验推出的结论即楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的变化.
考向2 实验操作与拓展创新
1. 实验操作注意事项
(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大小,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.
2. 关于实验拓展创新
本实验还可以有多种探究方法.例如,可以模仿法拉第实验用下图探究影响感应电流方向的因素.
甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素.
(1) 如图(a),甲同学在断开开关时发现灵敏电流表指针向右偏转,下列操作中同样能使指针向右偏转的有__ __.
图(a)
A. 闭合开关
B. 开关闭合时,将滑动变阻器的滑片向左滑动
C. 开关闭合时,将A线圈从B线圈中拔出
D. 开关闭合时,将A线圈倒置再重新插入B线圈中
(2) 如图(b),乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放,使其笔直落入B线圈中,多次改变释放高度,发现释放高度越高,灵敏电流表指针偏转过的角度越大.该现象说明了线圈中__ __(填“磁通量”、“磁通量变化量”或“磁通量变化率”)越大,产生的感应电流越大.
图(b)
某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,利用如图所示的实物电路进行探究.
(1) 将实物电路连接完整.
(2) 电路连接完成后,闭合开关瞬间,发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下.指针停止摆动后,开关保持闭合状态,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,灵敏电流表指针将__ _ _;保持滑动变阻器滑片不动,将线圈A从线圈B中迅速拔出时,灵敏电流表指针将__ _ _.(两空均填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)
(3) 进一步实验,为探究感应电流方向的规律,应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、_ _三者的关系.在实验过程中,除了查清流入灵敏电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清__ __(填“A”、“B”或“A和B”)中导线的绕制方向.
1. (多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流,各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( )
A B C D
2. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中:
(1) 如图甲所示的电路,闭合开关后,观察电流计指针向右偏转,该操作的目的是__ __ .
甲
(2) 如图乙所示,图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向.某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转.此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__ __(填“顺时针”或“逆时针”)方向.
乙
(3) 关于该实验,下列说法中错误的是( )
A. 判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法
B. 实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断
C. 实验中若条形磁体的磁极未知,则无法判断感应电流方向
配套新练案
考向1 实验探究、结论归纳
1. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中,将螺线管与电流表组成闭合回路,实验装置如图.将条形磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈,线圈中的感应电流方向分别如图甲、乙、丙、丁所示.则:图甲中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向__ __,由此可知,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的__ __的增加.再经过思考图乙、丙、丁所示的情况,本实验得到的结论是__ __.
甲 乙 丙 丁
2. 为了探究影响感应电流方向的因素,某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流表、开关按照如图所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流表的指针右偏,由此可知,将线圈A拔出时,灵敏电流表的指针__ __(填“左偏”、“不动”或“右偏”).
3. 在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系:当闭合S时,观察到电流表指针向右偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按图乙所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路.根据电磁感应规律,填写实验现象(向左偏转、向右偏转、不偏转).
甲
乙
(1) S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针__ __.
(2) 线圈A放在B中不动时,指针__ __.
(3) 线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针__ __.
(4) 线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针__ __.
考向2 实验操作与拓展创新
4. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验电路.
(1) 请你以笔画线代替导线将实验电路补充完整.
(2) 开始实验时,A线圈已置于B线圈中,若闭合开关瞬间发现灵敏电流表指针向右偏转,如果将A线圈迅速拔出B线圈时,灵敏电流表指针将向__ __(填“左”或“右”)偏.
5. (2025·佛山普通高中教学质检)小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验.
甲 乙 丙
(1) 按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流表指针向左偏转;断开开关,接着__ _,再次闭合开关后,发现电流表指针向右偏转.从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系.
(2) 小明用图乙所示的装置做实验,将条形磁铁(下端为N极)从螺线管取出的过程中,观察到电流表指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__ __方向.
(3) 小迪用图丙所示的装置做实验.闭合开关,当导体棒__ __(填“向左”或“向右”)切割磁感线运动时,可观察到电流表指针向左偏转.
6. “研究电磁感应现象”的实验装置如图所示.在图甲中,不通电时电流表指针停在正中央,当闭合开关时,观察到电流表指针向左偏.现在按图乙连接方式将电流表与螺线管B连成一个闭合回路,将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路.
甲
乙
(1) 在图乙中,开关S闭合后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,螺线管B的__ __(填“上”或“下”)端电势高.
(2) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,电流表的指针将__ __(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
(3) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,电流表的指针将__ __(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
7. (2024·中山纪念中学)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素:
甲 乙
丙
(1) 图甲中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是____.
A. 灯泡A、B均不发光
B. 灯泡A、B交替短暂发光
C. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光
D. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
(2) 通过实验得知:当电流从图乙中电流表的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体__ __(填“向上”或“向下”)运动时,电流表指针向右偏转.
(3) 为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图丙的电路如图;开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P中快速抽出时,观察到电流表指针__ _.
A. 不偏转 B. 向左偏转 C. 向右偏转第二章 电磁感应
实验:探究影响感应电流方向的因素
核心 目标 1. 理解“探究影响感应电流方向的因素”实验的原理,能根据检验假设的思路,制定科学探究实验方案.
2. 能正确操作实验器材,获得可靠的实验数据,通过分析数据,能归纳得出实验结论.
要点梳理
要点1 实验器材
条形磁铁,螺线管,灵敏电流表,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池盒.
要点2 实验步骤
1. 探究电流表指针偏转方向和__电流__方向之间的关系.
实验电路如图所示:
甲 乙
结论:此电流表电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.
2. 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向.
(1) 按下图连接电路,明确螺线管的绕线方向.
可用线把绕向标识好,目的是方便实验记录、分析时可根据电流表指针偏转方向确定线圈中感应电流的流向.
(2) 实验探究,将条形磁铁的N、S极分别插入、拔出螺线管,观察电流表指针的偏转方向,再确定感应电流的方向,整理、记录实验现象.
要点3 分析归纳
根据实验记录,即可归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系,就能探究影响感应电流方向的因素.
1. 甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加.
2. 丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少.
实验结论:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同.
即学即用
1. (2024·华南师范大学附属茂名滨海学校)某实验小组用图(a)所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验.该小组同学在纸上画出实验草图,记录磁极运动的四种情况,根据实验结果,分别标出不同情况下磁体的N极、S极运动方向以及相应感应电流的方向,如图(b)所示,请回答下面问题:
图(a)
甲 乙 丙 丁
图(b)
(1) 甲、乙两次实验记录表明,当磁体靠近线圈运动,即穿过线圈的磁通量__增大__(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__相反__(填“相同”或“相反”).
(2) 丙、丁两次实验记录表明,当磁体远离线圈运动,即穿过线圈的磁通量__减小__(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__相同__(填“相同”或“相反”).
(3) 总结上述实验结果,可以得到关于感应电流方向的规律:感应电流具有这样的方向,即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:(1) 当磁体靠近线圈运动时,穿过线圈的磁感线条数增加,即穿过线圈的磁通量增大;根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反.
(2) 当磁体远离线圈运动时,穿过线圈的磁感线条数减少,即穿过线圈的磁通量减小;根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同.
(3) 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
考向1 实验探究、结论归纳
1. 实验探究
本实验的目的,是探究寻找感应电流方向的影响因素.前提是知道磁通量发生变化,闭合回路会产生感应电流.因为磁通量可增大或减小,磁场方向也可相反,故必须用控制变量法进行实验.
2. 结论归纳
本实验的最大难点,是归纳得出实验结论.感应电流的方向是什么呢?要在知道其产生的磁场方向后用安培定则确定.因此,在归纳感应电流方向规律时,引入了“感应电流的磁场”这个“中介”.
3. 影响感应电流方向的因素:原磁场的方向及其在闭合回路引起的磁通量的变化情况.
在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中:
(1) 先观察电流表指针偏转方向与__电流__方向的对应关系,查明线圈中导线的绕向,以便从指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向.
解析:应该先观察电流表指针偏转方向与电流方向对应的关系,查明线圈中导线的绕向,以便从指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向.
(2) 下表为某同学记录的实验现象:
序号 磁铁磁场的方向(正视) 磁铁运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向(正视)
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 向上
① 由实验记录1、3得出的结论:穿过闭合回路的磁通量__增大__时,感应电流的磁场与原磁场方向__相反__.
② 由实验记录2、4得出的结论:穿过闭合回路的磁通量__减小__时,感应电流的磁场与原磁场方向__相同__.
③ 由实验1、2、3、4得出的结论是__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:①由实验记录1、3可知,磁铁插入线圈,穿过闭合回路的磁通量增大;感应电流的磁场与原磁场方向相反;②由实验记录2、4可知,磁铁从线圈中拔出,穿过闭合回路的磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同;③根据①、②可得出结论:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
如图(a)所示是“研究磁通量变化时感应电流的方向”所用的实验器材.
图(a)
图(b)
(图c)
(1) 实验中使用图(b)的目的是__查明灵敏电流表指针偏转方向与流入电流方向的关系__.
解析:使用该电路的目的是查明灵敏电流表指针偏转方向与流入电流方向的关系.
(2) 本实验须记录:引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、__感应电流的磁场方向__;这种实验方案采用了__归纳总结__(填“假设推理”或“归纳总结”)的物理思想方法.
解析:本实验须记录:引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向;这种实验方案采用了归纳总结方法.
(3) 根据图(c)中所示的信息,试画出图(c)中感应线圈的绕线方向.
解析:由图可知,穿过线圈的磁场竖直向上,在磁铁向上运动过程中磁感应强度在减小,则穿过线圈的磁通量逐渐减小,根据楞次定律可知导线的绕法从上往下看为逆时针,如图所示
(4) 本实验的结论是:__感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化__.
解析:本实验的结论是:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
实验推出的结论即楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的变化.
考向2 实验操作与拓展创新
1. 实验操作注意事项
(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大小,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.
2. 关于实验拓展创新
本实验还可以有多种探究方法.例如,可以模仿法拉第实验用下图探究影响感应电流方向的因素.
甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素.
(1) 如图(a),甲同学在断开开关时发现灵敏电流表指针向右偏转,下列操作中同样能使指针向右偏转的有__CD__.
图(a)
A. 闭合开关
B. 开关闭合时,将滑动变阻器的滑片向左滑动
C. 开关闭合时,将A线圈从B线圈中拔出
D. 开关闭合时,将A线圈倒置再重新插入B线圈中
解析:断开开关时,A线圈中电流迅速减小,则B线圈中磁通量减小,出现感应电流,使灵敏电流表指针向右偏转;为了同样使指针向右偏转,应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量.闭合开关,A线圈中的电流突然增大,则B线圈中的磁通量增大,A错误;开关闭合时,将滑动变阻器的滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路阻值减小,A线圈中的电流增大,B线圈中的磁通量增大,B错误;开关闭合时,将A线圈从B线圈中拔出,则B线圈中的磁通量减小,C正确;开关闭合时,将A线圈倒置,再重新插入B线圈中,则B线圈中反向的磁通量增加,D正确.
(2) 如图(b),乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放,使其笔直落入B线圈中,多次改变释放高度,发现释放高度越高,灵敏电流表指针偏转过的角度越大.该现象说明了线圈中__磁通量变化率__(填“磁通量”、“磁通量变化量”或“磁通量变化率”)越大,产生的感应电流越大.
图(b)
解析:释放高度越高,磁铁落入线圈的速度越快,则线圈中磁通量变化率越大,产生的感应电流越大.
某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,利用如图所示的实物电路进行探究.
(1) 将实物电路连接完整.
解析:实验电路图如图所示
(2) 电路连接完成后,闭合开关瞬间,发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下.指针停止摆动后,开关保持闭合状态,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,灵敏电流表指针将__向左偏转__;保持滑动变阻器滑片不动,将线圈A从线圈B中迅速拔出时,灵敏电流表指针将__向左偏转__.(两空均填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)
解析:依题意“闭合开关瞬间,发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下”,说明穿过线圈B的磁通量增加时,灵敏电流表的指针向右偏转.将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,电阻变大,电流变小,产生的磁场减弱,则穿过线圈B的磁通量变小,灵敏电流表的指针将向左偏转;保持滑动变阻器滑片不动,将线圈A从线圈B中迅速拔出时,则穿过线圈B的磁通量变小,灵敏电流表的指针将向左偏转.
(3) 进一步实验,为探究感应电流方向的规律,应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、__感应电流产生的磁场方向__三者的关系.在实验过程中,除了查清流入灵敏电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清__A和B__(填“A”、“B”或“A和B”)中导线的绕制方向.
解析:为探究感应电流方向的规律,应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流产生的磁场方向三者的关系;在实验过程中,除了查清流入灵敏电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清线圈A和B中导线的绕制方向.
1. (多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流,各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( CD )
A B C D
解析:当磁铁N极向下运动时,线圈的磁通量变大,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而上,A错误;当磁铁S极向上运动时,线圈的磁通量变小,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而上,B错误;当磁铁S极向下运动时,线圈的磁通量变大,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而下,C正确;当磁铁N极向上运动时,线圈的磁通量变小,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而下,D正确.
2. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中:
(1) 如图甲所示的电路,闭合开关后,观察电流计指针向右偏转,该操作的目的是__推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系__.
甲
解析:推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系.
(2) 如图乙所示,图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向.某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转.此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__逆时针__(填“顺时针”或“逆时针”)方向.
乙
解析:由(1)中操作可知,某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转,说明外电路电流为顺时针方向,则感应电流从螺线管的上端顺着缠绕在螺线管上的导线流向螺线管的下端,从上往下看,螺线管中的电流方向沿着逆时针方向.
(3) 关于该实验,下列说法中错误的是( C )
A. 判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法
B. 实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断
C. 实验中若条形磁体的磁极未知,则无法判断感应电流方向
解析:判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法,A正确,与题意不符;实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断,B正确,与题意不符;实验中若条形磁体的磁极未知,也可以根据电流计指针偏转的方向进行判断感应电流方向,C错误,与题意相符.本题选错误的故选C.
配套新练案
考向1 实验探究、结论归纳
1. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中,将螺线管与电流表组成闭合回路,实验装置如图.将条形磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈,线圈中的感应电流方向分别如图甲、乙、丙、丁所示.则:图甲中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向__相反__,由此可知,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的__磁通量__的增加.再经过思考图乙、丙、丁所示的情况,本实验得到的结论是__感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化__.
甲 乙 丙 丁
解析:甲图中磁铁的N极插入线圈,则磁通量增加,根据楞次定律可知,在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相反,由此可知,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的增加.
再经过思考图乙、丙、丁所示的情况,本实验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.
2. 为了探究影响感应电流方向的因素,某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流表、开关按照如图所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流表的指针右偏,由此可知,将线圈A拔出时,灵敏电流表的指针__左偏__(填“左偏”、“不动”或“右偏”).
解析:当闭合开关时发现灵敏电流表的指针右偏,说明当穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流表的指针右偏,由此可知,将线圈A拔出时,穿过线圈B的磁通量减小,则灵敏电流表的指针左偏.
3. 在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系:当闭合S时,观察到电流表指针向右偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按图乙所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路.根据电磁感应规律,填写实验现象(向左偏转、向右偏转、不偏转).
甲
乙
(1) S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针__向右偏转__.
解析:由图甲可知,电流从正接线柱流进时,电流表指针向右偏,S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,线圈B中向上的磁场增强,由楞次定律知感应电流的磁场向下,再由安培定则可判断出电流从正接线柱流进,所以电流表指针向右偏.
(2) 线圈A放在B中不动时,指针__不偏转__.
解析:线圈A放在B中不动时,原磁场不变,所以无感应电流,所以电流表指针不偏转.
(3) 线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针__向右偏转__.
解析:线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,向上的原磁场增强,由楞次定律知感应电流的磁场向下,再由安培定则可判断出电流从正接线柱流进,所以电流表指针向右偏.
(4) 线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针__向左偏转__.
解析:线圈A放在B中不动,突然断开S,向上的原磁场减弱,由楞次定律知感应电流的磁场向上,再由安培定则可判断出电流从负接线柱流进,所以电流表指针向左偏.
考向2 实验操作与拓展创新
4. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验电路.
(1) 请你以笔画线代替导线将实验电路补充完整.
解析:实物图连接如图所示
(2) 开始实验时,A线圈已置于B线圈中,若闭合开关瞬间发现灵敏电流表指针向右偏转,如果将A线圈迅速拔出B线圈时,灵敏电流表指针将向__左__(填“左”或“右”)偏.
解析:开始实验时,A线圈置于B线圈中,若闭合开关瞬间发现灵敏电流表指针向右偏转,说明当穿过B线圈中的磁通量增加时,电流表指针向右偏;如果将A线圈迅速拔出B线圈,则穿过B线圈中的磁通量将减小,灵敏电流表指针将向左偏.
5. (2025·佛山普通高中教学质检)小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验.
甲 乙 丙
(1) 按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流表指针向左偏转;断开开关,接着__互换电流表两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线)__,再次闭合开关后,发现电流表指针向右偏转.从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系.
解析:按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流表指针向左偏转;断开开关,接着互换电流表两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线),再次闭合开关后,发现电流表指针向右偏转.从而推断出电流表指针偏转方向与电流方向的关系.
(2) 小明用图乙所示的装置做实验,将条形磁铁(下端为N极)从螺线管取出的过程中,观察到电流表指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__顺时针__方向.
解析:由(1)分析,可知当电流从电流表左端流入从右端流出时,电流表的指针向左偏转;当电流从电流表的右端流入从左端流出时,电流表的指针向右偏转.在图乙中,小明观察到电流表指针向右偏转,说明电流是从电流表的右端流入从左端流出,根据安培定则,可知螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针.
(3) 小迪用图丙所示的装置做实验.闭合开关,当导体棒__向右__(填“向左”或“向右”)切割磁感线运动时,可观察到电流表指针向左偏转.
解析:小迪用图丙所示的装置做实验.闭合开关,当导体棒向右运动时切割磁感应线,根据右手定则可知,导体棒中的电流从A到B,再从电流表的左端流入从右端流出,故此时可观察到电流表指针向左偏转.
6. “研究电磁感应现象”的实验装置如图所示.在图甲中,不通电时电流表指针停在正中央,当闭合开关时,观察到电流表指针向左偏.现在按图乙连接方式将电流表与螺线管B连成一个闭合回路,将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路.
甲
乙
(1) 在图乙中,开关S闭合后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,螺线管B的__上__(填“上”或“下”)端电势高.
解析:开关S闭合后,根据安培定则可知螺线管A的下端为S极,将螺线管A插入螺线管B的过程中,穿过螺线管B的磁通量向上增大,根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入,所以上端电势高.
(2) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,电流表的指针将__向左__(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
解析:螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,穿过螺线管B的磁通量向上减小,根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流入、下端流出,即电流从电流表的正极流入、负极流出,与图甲中通过电流表的电流方向相同,所以此时电流表的指针将向左偏转.
(3) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,电流表的指针将__向右__(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
解析:螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,通过螺线管A的电流增大,螺线管A产生的磁场增强,则螺线管B中的磁通量向上增大,根据楞次定律可知螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入,即电流从电流表的正极流出、负极流入,与图甲中通过电流表的电流方向相反,所以此时电流表的指针将向右偏转.
7. (2024·中山纪念中学)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素:
甲 乙
丙
(1) 图甲中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是__B__.
A. 灯泡A、B均不发光
B. 灯泡A、B交替短暂发光
C. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光
D. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
解析:条形磁铁向上移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量向下减少,向下移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量向下增加,则产生的感应电流方向不同,根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光,A、C、D错误,B正确.故选B.
(2) 通过实验得知:当电流从图乙中电流表的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体__向上__(填“向上”或“向下”)运动时,电流表指针向右偏转.
解析:当磁体向上运动时,穿过螺旋管的磁通量为向下减少,根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场向下,根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入,指针向右偏,故磁体向上运动.
(3) 为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图丙的电路如图;开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P中快速抽出时,观察到电流表指针__C__.
A. 不偏转 B. 向左偏转 C. 向右偏转
解析:开关闭合瞬间,穿过螺线管的磁通量增多,根据题意可知指针向左偏转,所以将铁芯从线圈中快速抽出时,穿过螺线管的磁通量减少,观察到电流计指针向右偏转,故A、B错误,C正确.故选C.(共63张PPT)
第二章
实验:探究影响感应电流方向的因素
电磁感应
核心 目标 1. 理解“探究影响感应电流方向的因素”实验的原理,能根据检验假设的思路,制定科学探究实验方案.
2. 能正确操作实验器材,获得可靠的实验数据,通过分析数据,能归纳得出实验结论.
必备知识 记忆理解
实验器材
要点
1
条形磁铁,螺线管,灵敏电流表,导线若干,干电池,滑动变阻器,开关,电池盒.
实验步骤
要点
2
1. 探究电流表指针偏转方向和________方向之间的关系.
实验电路如图所示:
电流
结论:此电流表电流从哪一侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏转,即左进左偏,右进右偏.
甲
乙
2. 探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向.
(1) 按下图连接电路,明确螺线管的绕线方向.
可用线把绕向标识好,目的是方便实验记录、分析时可根据电流表指针偏转方向确定线圈中感应电流的流向.
(2) 实验探究,将条形磁铁的N、S极分别插入、拔出螺线管,观察电流表指针的偏转方向,再确定感应电流的方向,整理、记录实验现象.
分析归纳
要点
3
根据实验记录,即可归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系,就能探究影响感应电流方向的因素.
1. 甲、乙两种情况下,磁通量都增加,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍磁通量的增加.
2. 丙、丁两种情况下,磁通量都减少,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍磁通量的减少.
实验结论:当穿过线圈的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反;当穿过线圈的磁通量减少时,感应电流的磁场与原磁场的方向相同.
1. (2024·华南师范大学附属茂名滨海学校)某实验小组用图(a)所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验.该小组同学在纸上画出实验草图,记录磁极运动的四种情况,根据实验结果,分别标出不同情况下磁体的N极、S极运动方向以及相应感应电流的方向,如图(b)所示,请回答下面问题:
图(a)
(1) 甲、乙两次实验记录表明,当磁体靠近线圈运动,即穿过线圈的磁通量________(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向________(填“相同”或“相反”).
图(b)
增大
相反
解析:(1) 当磁体靠近线圈运动时,穿过线圈的磁感线条数增加,即穿过线圈的磁通量增大;根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反.
(2) 丙、丁两次实验记录表明,当磁体远离线圈运动,即穿过线圈的磁通量________(填“增大”或“减小”)时,根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向________(填“相同”或“相反”).
解析:(2) 当磁体远离线圈运动时,穿过线圈的磁感线条数减少,即穿过线圈的磁通量减小;根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同.
减小
相同
图(a)
图(b)
(3) 总结上述实验结果,可以得到关于感应电流方向的规律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要________引起感应电流的磁通量的变化.
解析:(3) 感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
阻碍
图(a)
图(b)
把握考向 各个击破
实验探究、结论归纳
考向
1
1. 实验探究
本实验的目的,是探究寻找感应电流方向的影响因素.前提是知道磁通量发生变化,闭合回路会产生感应电流.因为磁通量可增大或减小,磁场方向也可相反,故必须用控制变量法进行实验.
2. 结论归纳
本实验的最大难点,是归纳得出实验结论.感应电流的方向是什么呢?要在知道其产生的磁场方向后用安培定则确定.因此,在归纳感应电流方向规律时,引入了“感应电流的磁场”这个“中介”.
3. 影响感应电流方向的因素:原磁场的方向及其在闭合回路引起的磁通量的变化情况.
在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中:
(1) 先观察电流表指针偏转方向与________方向的对应关系,查明线圈中导线的绕向,以便从指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向.
1
电流
解析:应该先观察电流表指针偏转方向与电流方向对应的关系,查明线圈中导线的绕向,以便从指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向.
(2) 下表为某同学记录的实验现象:
序号 磁铁磁场的方向(正视) 磁铁运动情况 指针偏转情况 感应电流的磁场方向(正视)
1 向下 插入线圈 向左 向上
2 向下 拔出线圈 向右 向下
3 向上 插入线圈 向右 向下
4 向上 拔出线圈 向左 向上
① 由实验记录1、3得出的结论:穿过闭合回路的磁通量________时,感应电流的磁场与原磁场方向________.
② 由实验记录2、4得出的结论:穿过闭合回路的磁通量________时,感应电流的磁场与原磁场方向________.
③ 由实验1、2、3、4得出的结论是______________________________________ ______________.
增大
相反
减小
相同
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:①由实验记录1、3可知,磁铁插入线圈,穿过闭合回路的磁通量增大;感应电流的磁场与原磁场方向相反;②由实验记录2、4可知,磁铁从线圈中拔出,穿过闭合回路的磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同;③根据①、②可得出结论:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
如图(a)所示是“研究磁通量变化时感应电流的方向”所用的实验器材.
2
解析:使用该电路的目的是查明灵敏电流表指针偏转方向与流入电流方向的关系.
图(a)
图(b)
(图c)
(1) 实验中使用图(b)的目的是___________________________________________ ________.
查明灵敏电流表指针偏转方向与流入电流方向
的关系
(2) 本实验须记录:引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、______________________;这种实验方案采用了____________(填“假设推理”或“归纳总结”)的物理思想方法.
感应电流的磁场方向
解析:本实验须记录:引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向;这种实验方案采用了归纳总结方法.
归纳总结
图(a)
图(b)
(图c)
(3) 根据图(c)中所示的信息,试画出图(c)中感应线圈的绕线方向.
解析:由图可知,穿过线圈的磁场竖直向上,在磁铁向上运
动过程中磁感应强度在减小,则穿过线圈的磁通量逐渐减小,根
据楞次定律可知导线的绕法从上往下看为逆时针,如图所示
图(a)
图(b)
(图c)
(4) 本实验的结论是:_________________________________________________.
图(a)
图(b)
(图c)
解析:本实验的结论是:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化
实验推出的结论即楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的变化.
实验操作与拓展创新
考向
2
1. 实验操作注意事项
(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大小,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.
2. 关于实验拓展创新
本实验还可以有多种探究方法.例如,可以模仿法拉第实验用下图探究影响感应电流方向的因素.
甲、乙、丙三位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素.
(1) 如图(a),甲同学在断开开关时发现灵敏电流表指针向右偏转,下列操作中同样能使指针向右偏转的有______.
A. 闭合开关
B. 开关闭合时,将滑动变阻器的滑片向左滑动
C. 开关闭合时,将A线圈从B线圈中拔出
D. 开关闭合时,将A线圈倒置再重新插入B线圈中
3
CD
图(a)
解析:断开开关时,A线圈中电流迅速减小,则B线圈中磁通量减小,出现感应电流,使灵敏电流表指针向右偏转;为了同样使指针向右偏转,应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量.闭合开关,A线圈中的电流突然增大,则B线圈中的磁通量增大,A错误;开关闭合时,将滑动变阻器的滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路阻值减小,A线圈中的电流增大,B线圈中的磁通量增大,B错误;开关闭合时,将A线圈从B线圈中拔出,则B线圈中的磁通量减小,C正确;开关闭合时,将A线圈倒置,再重新插入B线圈中,则B线圈中反向的磁通量增加,D正确.
(2) 如图(b),乙同学将条形磁铁从B线圈上方由静止释放,使其笔直落入B线圈中,多次改变释放高度,发现释放高度越高,灵敏电流表指针偏转过的角度越大.该现象说明了线圈中________________(填“磁通量”、“磁通量变化量”或“磁通量变化率”)越大,产生的感应电流越大.
图(b)
磁通量变化率
解析:释放高度越高,磁铁落入线圈的速度越快,则线圈中磁通量变化率越大,产生的感应电流越大.
某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中,利用如图所示的实物电路进行探究.
(1) 将实物电路连接完整.
4
解析:实验电路图如图所示
(2) 电路连接完成后,闭合开关瞬间,发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下.指针停止摆动后,开关保持闭合状态,将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,灵敏电流表指针将____________;保持滑动变阻器滑片不动,将线圈A从线圈B中迅速拔出时,灵敏电流表指针将____________.(两空均填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)
向左偏转
向左偏转
解析:依题意“闭合开关瞬间,发现灵敏电流表的指针向右偏转了一下”,说明穿过线圈B的磁通量增加时,灵敏电流表的指针向右偏转.将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动,电阻变大,电流变小,产生的磁场减弱,则穿过线圈B的磁通量变小,灵敏电流表的指针将向左偏转;保持滑动变阻器滑片不动,将线圈A从线圈B中迅速拔出时,则穿过线圈B的磁通量变小,灵敏电流表的指针将向左偏转.
(3) 进一步实验,为探究感应电流方向的规律,应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、______________ ____________三者的关系.在实验过程中,除了查清流入灵敏电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清________(填“A”、“B”或“A和B”)中导线的绕制方向.
解析:为探究感应电流方向的规律,应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流产生的磁场方向三者的关系;在实验过程中,除了查清流入灵敏电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外,还应查清线圈A和B中导线的绕制方向.
感应电流产生
的磁场方向
A和B
随堂内化 即时巩固
1. (多选)如图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流,各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是 ( )
CD
解析:当磁铁N极向下运动时,线圈的磁通量变大,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而上,A错误;当磁铁S极向上运动时,线圈的磁通量变小,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而上,B错误;当磁铁S极向下运动时,线圈的磁通量变大,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相反.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而下,C正确;当磁铁N极向上运动时,线圈的磁通量变小,由“增反减同”可知感应磁场与原磁场方向相同.再根据安培定则,可判定感应电流的方向为沿线圈盘旋而下,D正确.
2. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中:
(1) 如图甲所示的电路,闭合开关后,观察电流计指针向右偏转,该操作的目的是________________ __________________________.
推断电流计指针
甲
解析:推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系.
偏转方向与电流方向的关系
(2) 如图乙所示,图中用粗线标出了螺线管上导线的绕行方向.某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转.此时螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__________(填“顺时针”或“逆时针”)方向.
乙
逆时针
解析:由(1)中操作可知,某次实验中在条形磁铁插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向左偏转,说明外电路电流为顺时针方向,则感应电流从螺线管的上端顺着缠绕在螺线管上的导线流向螺线管的下端,从上往下看,螺线管中的电流方向沿着逆时针方向.
(3) 关于该实验,下列说法中错误的是 ( )
A. 判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法
B. 实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断
C. 实验中若条形磁体的磁极未知,则无法判断感应电流方向
C
解析:判断线圈中感应电流的方向,需要先确定线圈的绕法,A正确,与题意不符;实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时,速度大小不影响感应电流方向的判断,B正确,与题意不符;实验中若条形磁体的磁极未知,也可以根据电流计指针偏转的方向进行判断感应电流方向,C错误,与题意相符.本题选错误的故选C.
配套新练案
考向1 实验探究、结论归纳
1. 在“研究磁通量变化时感应电流的方向”实验中,将螺线管与电流表组成闭合回路,实验装置如图.将条形磁铁的N极、S极分别插入、抽出线圈,线圈中的感应电流方向分别如图甲、乙、丙、丁所示.则:图甲中在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向________,由此可知,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的__________的增加.再经过思考图乙、丙、丁所示的情况,本实验得到的结论是____________________________________________________.
相反
磁通量
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:甲图中磁铁的N极插入线圈,则磁通量增加,根据楞次定律可知,在线圈内部感应电流磁场的方向与条形磁铁磁场的方向相反,由此可知,感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的增加.
再经过思考图乙、丙、丁所示的情况,本实验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.
2. 为了探究影响感应电流方向的因素,某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流表、开关按照如图所示的方式连接.当闭合开关时发现灵敏电流表的指针右偏,由此可知,将线圈A拔出时,灵敏电流表的指针________(填“左偏”、“不动”或“右偏”).
左偏
解析:当闭合开关时发现灵敏电流表的指针右偏,说明当穿过线圈B的磁通量增加时灵敏电流表的指针右偏,由此可知,将线圈A拔出时,穿过线圈B的磁通量减小,则灵敏电流表的指针左偏.
3. 在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图甲接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系:当闭合S时,观察到电流表指针向右偏,不通电时电流表指针停在正中央.然后按图乙所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一
甲
乙
个闭合电路.根据电磁感应规律,填写实验现象(向左偏转、向右偏转、不偏转).
(1) S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针____________.
向右偏转
解析:由图甲可知,电流从正接线柱流进时,电流表指针向右偏,S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,线圈B中向上的磁场增强,由楞次定律知感应电流的磁场向下,再由安培定则可判断出电流从正接线柱流进,所以电流表指针向右偏.
(2) 线圈A放在B中不动时,指针__________.
解析:线圈A放在B中不动时,原磁场不变,所以无感应电流,所以电流表指针不偏转.
甲
乙
不偏转
(3) 线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表指针____________.
解析:线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑片P向左滑动时,向上的原磁场增强,由楞次定律知感应电流的磁场向下,再由安培定则可判断出电流从正接线柱流进,所以电流表指针向右偏.
甲
乙
向右偏转
(4) 线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针____________.
向左偏转
解析:线圈A放在B中不动,突然断开S,向上的原磁场减弱,由楞次定律知感应电流的磁场向上,再由安培定则可判断出电流从负接线柱流进,所以电流表指针向左偏.
甲
乙
考向2 实验操作与拓展创新
4. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验电路.
(1) 请你以笔画线代替导线将实验电路补充完整.
解析:实物图连接如图所示
(2) 开始实验时,A线圈已置于B线圈中,若闭合开关瞬间发现灵敏电流表指针向右偏转,如果将A线圈迅速拔出B线圈时,灵敏电流表指针将向______(填“左”或“右”)偏.
左
解析:开始实验时,A线圈置于B线圈中,若闭合开关瞬间发现灵敏电流表指针向右偏转,说明当穿过B线圈中的磁通量增加时,电流表指针向右偏;如果将A线圈迅速拔出B线圈,则穿过B线圈中的磁通量将减小,灵敏电流表指针将向左偏.
5. (2025·佛山普通高中教学质检)小明和小迪做“探究影响感应电流方向的因素”实验.
(1) 按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流表指针向左偏转;断开开关,接着______________________________________________________,再次闭合开关后,发现电流表指针向右偏转.从而推断出电流计指针偏转方向与电流方向的关系.
互换电流表两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线)
解析:按图甲连接电路,闭合开关后,发现电流表指针向左偏转;断开开关,接着互换电流表两个接线柱的连线(或:互换电源正负极的连线),再次闭合开关后,发现电流表指针向右偏转.从而推断出电流表指针偏转方向与电流方向的关系.
(2) 小明用图乙所示的装置做实验,将条形磁铁(下端为N极)从螺线管取出的过程中,观察到电流表指针向右偏转,说明螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿__________方向.
顺时针
解析:由(1)分析,可知当电流从电流表左端流入从右端流出时,电流表的指针向左偏转;当电流从电流表的右端流入从左端流出时,电流表的指针向右偏转.在图乙中,小明观察到电流表指针向右偏转,说明电流是从电流表的右端流入从左端流出,根据安培定则,可知螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针.
(3) 小迪用图丙所示的装置做实验.闭合开关,当导体棒________(填“向左”或“向右”)切割磁感线运动时,可观察到电流表指针向左偏转.
向右
解析:小迪用图丙所示的装置做实验.闭合开关,当导体棒向右运动时切割磁感应线,根据右手定则可知,导体棒中的电流从A到B,再从电流表的左端流入从右端流出,故此时可观察到电流表指针向左偏转.
6. “研究电磁感应现象”的实验装置如图所示.在图甲中,不通电时电流表指针停在正中央,当闭合开关时,观察到电流表指针向左偏.现在按图乙连接方式将电流表与螺线管B连成一个闭合回路,将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路.
上
(1) 在图乙中,开关S闭合后,将螺线管A插入螺线管B的过程中,螺线管B的______(填“上”或“下”)端电势高.
甲
乙
解析:开关S闭合后,根据安培定则可知螺线管A的下端为S极,将螺线管A插入螺线管B的过程中,穿过螺线管B的磁通量向上增大,根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入,所以上端电势高.
(2) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,电流表的指针将________(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
解析:螺线管A放在B中不动,开关S突然断开的瞬间,穿过螺线管B的磁通量向上减小,根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流入、下端流出,即电流从电流表的正极流入、负极流出,与图甲中通过电流表的电流方向相同,所以此时电流表的指针将向左偏转.
甲
乙
向左
(3) 在图乙中,螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,电流表的指针将________(填“向左”、“向右”或“不发生”)偏转.
向右
解析:螺线管A放在B中不动,滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中,通过螺线管A的电流增大,螺线管A产生的磁场增强,则螺线管B中的磁通量向上增大,根据楞次定律可知螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入,即电流从电流表的正极流出、负极流入,与图甲中通过电流表的电流方向相反,所以此时电流表的指针将向右偏转.
甲
乙
7. (2024·中山纪念中学)某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素:
(1) 图甲中,将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离,出现的现象是_____.
A. 灯泡A、B均不发光
B. 灯泡A、B交替短暂发光
C. 灯泡A短暂发光、灯泡B不发光
D. 灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
B
甲
解析:条形磁铁向上移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量向下减少,向下移动一小段距离,穿过螺线管的磁通量向下增加,则产生的感应电流方向不同,根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光,A、C、D错误,B正确.故选B.
(2) 通过实验得知:当电流从图乙中电流表的正接线柱流入时指针向右偏转;则当磁体________(填“向上”或“向下”)运动时,电流表指针向右偏转.
向上
解析:当磁体向上运动时,穿过螺旋管的磁通量为向下减少,根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场向下,根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入,指针向右偏,故磁体向上运动.
乙
(3) 为进一步探究影响感应电流方向的因素,该小组设计了如图丙的电路如图;开关闭合瞬间,指针向左偏转,则将铁芯从线圈P中快速抽出时,观察到电流表指针_____.
A. 不偏转 B. 向左偏转 C. 向右偏转
C
解析:开关闭合瞬间,穿过螺线管的磁通量增多,根据题意可知指针向左偏转,所以将铁芯从线圈中快速抽出时,穿过螺线管的磁通量减少,观察到电流计指针向右偏转,故A、B错误,C正确.故选C.
丙
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