2025高考物理复习探究影响感应电流方向的因素课件教案练习题

第十一章电磁感应实验十三探究影响感应电流方向的因素基础梳理夯根基考点研析提能力内容索引课时测评基础梳理夯根基一、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、实验原理与器材1．实验原理(1)判断电流计指针的偏转方向与电流方向的关系：探究电路如图甲所示，探究出电流从电流计的“＋”“－”接线柱流入方向与指针的偏转方向的关系，从而用该电流计判断感应电流的方向。甲(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、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，实验装置如图乙所示。2．实验器材：条形磁铁、电流计、线圈、导线、干电池(用来确定通过电流计的电流方向与电流计中指针偏转方向的关系)、开关、滑动变阻器。乙三、实验步骤与操作实验(一)：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正、负接线柱的关系。(1)按图丙连接电路。(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，发现电流计指针偏转后立即断开开关。(4)记录电流方向与电流计的指针偏转方向和电流计正、负接线柱接线情况，找出它们之间的关系。丙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。(1)按图丁连接电路，明确螺线管的绕线方向。(2)按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下时插入线圈和N极(S级)向下时抽出线圈的实验。丁(3)观察并记录磁场方向、电流方向，磁通量大小变化情况，并将结果填入表格一。表格一相对运动情况原磁场方向向下向下向上向上Φ的变化情况增加减小减小增加线圈中感应电流的方向自下而上自上而下自下而上自上而下相对运动情况感应电流的磁场方向(线圈中)向上向下向上向下感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系相反相同相同相反3．归纳感应电流方向与其他因素的关系。实验(二)：探究导体切割磁感线时感应电流的方向1．用与实验一相同的方法判断电流方向与电流表指针偏转方向的关系。2．按图戊连接电路。戊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二中。表格二磁场方向×

××

×····×

××

×·

··

·导体棒运动方向电流方向向上向下向下向上4．总结电流方向、磁场方向和导体棒运动方向三者间的关系。四．实验结论1．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。2．当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。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强度，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。返回考点研析提能力类型一教材原型实验(2023·江西新余高三期末)(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例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。(2)某同学按下列步骤进行实验：①将已知绕向的螺线管与电表连接；②设计表格：记录分别将磁铁N、S极插入或抽出过程中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；③分析实验结果，得出结论。上述实验中，漏掉的实验步骤是要查明______________________________________的关系。电流流入电表方向与电表指针偏转方向依据以上操作，实验中漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系。(3)在上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度变快，电表指针偏角_____(选填“不变”“变大”或“变小”)。变大当磁铁插入螺线管的速度变快，磁通量变化越快，感应电流也越大，电表指针偏角变大。(4)如图所示，图甲为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时，在计算机屏幕上得到的波形。横坐标为时间t，纵坐标为电流I，根据图线分析知道：将条形磁铁的N极插入圆形闭合线圈时得到图甲内①所示图线，现用该磁铁，如图乙所示，从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，图丙中较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是________。丙√条形磁铁的N极迅速插入感应线圈时，得到题图甲中①所示图线，现有题图乙所示磁铁自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，由楞次定律得出感应电流方向与题图甲中①所示电流方向相反，即为正方向；当远离感应线圈时，则感应电流方向为负方向。故选B。(2023·山东威海期末)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)为弄清灵敏电流表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“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)挡，对灵敏电流表进行测试，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。例2欧姆根据题意可知，实验要使用电表内部某一挡，含有直流电源，只有多用电表的欧姆挡有电源，所以需要选用多用电表欧姆挡对灵敏电流表进行测试。(2)该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱。再将黑表笔_____(选填“短暂”或“持续”)接灵敏电流表的负接线柱。灵敏电流表的指针向负接线柱一边摆动，电流由电流表的____(选填“正”或“负”)接线柱流入灵敏电流表。短暂负灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对较大，若电流超过电流表量程，长时间通电会损坏电流表，故应短暂接触灵敏电流表的负接线柱；欧姆表红表笔连接电源的负极，则电流从电流表的负接线柱流入。(3)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：见解析图电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流表，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场方向向上，故插入的磁铁下端为S极，如图1所示。(4)另一位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：见解析图将线圈L2与电流计串联形成回路，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2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，稳定后拔出线圈L1C．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移D．闭合开关，稳定后断开开关√根据题意，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原磁场方向相反，而拔出软铁棒、拔出线圈L1、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原磁场方向相同，故A、B、D错误；当使滑动变阻器滑片P左移，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，故C正确。故选C。对点练．如图甲所示，在“研究磁通量变化时感应电流的方向”的实验中：(1)某同学用通电螺线管代替条形磁铁进行如下实验操作：A．将灵敏电流计直接与电池两极相连，检测灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系；B．按图甲接好电路；C．把原线圈放入副线圈中，接通、断开开关观察并记录灵敏电流计指针偏转方向；D．归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。其中错误之处是_______________________________________、__________________________。A中电流计要串接保护电阻后再接到电池上B中原、副线圈位置弄反了将灵敏电流计直接与电池两极相连，会造成电源短路，损坏电源，电流计要串接保护电阻后再接到电池上，故A操作错误；原线圈应该用小线圈，副线圈应该用大线圈，由题图甲所示电路图可知，原、副线圈弄反了，故B操作错误。(2)已知一灵敏电流计，当电流从正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转，现把它与线圈串联接成如图乙所示电路，条形磁铁的磁极、运动方向及灵敏电流计的正负接线柱和指针偏转方向均如图所示，试画出螺线管上导线的绕向。答案：见解析图由题图乙可知，穿过螺线管的磁场方向向下，磁铁向螺线管靠近，穿过螺线管的磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流磁场方向应向上，由安培定则可知，从上向下看，螺线管的绕向是沿逆时针方向，螺线管的绕向如图所示类型二拓展创新实验(2023·河南焦作联考)某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中采用了如图甲所示的实验装置。例3(1)实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度Δd，如图乙所示，Δd＝____________________mm。5.666(5.665～5.667)螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动刻度为0.01mm×16.6＝0.166mm，所以最终读数为5.5mm＋0.166mm＝5.666mm。(2)在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在Δt时间内__________________________。穿过线圈的磁通量的变化量在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量ΔΦ都相同。

(3)得到多组Δt与E的数据之后，若以E为纵坐标、Δt为横坐标画出E-Δt图像，发现图像是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以____为横坐标。根据E＝n，因ΔΦ不变，E与

成正比，横坐标应该是

。(4)根据改进后画出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内，______________________________________________________。答案：见解析感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比)。(5)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，其斜率________(选填“减半”“不变”或“加倍”)。加倍匝数n加倍后，产生的感应电动势加倍，E-

图像纵坐标加倍，横坐标不变，所以新图像的斜率加倍。创新点评1．实验目的创新：定量探究感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。2．实验器材创新：用光电门测量磁场变化的时间，用电压传感器测线圈电压。

对点练．(2023·江苏南京期末)在用如图甲所示装置“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验中：(1)本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和_____传感器。电压需要电压传感器测量感应电动势的平均值。(2)记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系，如图乙所示，挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S，增加小车的速度再次实验得到的面积S′____(选填“＞”“＜”或“＝”)S。＝根据法拉第电磁感应定律公式E＝

，则挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S＝E·Δt＝n·ΔΦ由于小车的初末位置不变，磁通量的变化量ΔΦ相等，故面积为一个定值。返回课时测评1．(10分)在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，(1)为安全检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，在给出的实物图(如图甲)中，将正确需要的实验仪器连成完整的实验电路。答案：见解析图为安全检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系，应将电源和电流计连接，考虑到电流计的内阻很小，应接入大电阻保护电表，几个元件串联连接，完整的实验电路如图所示。(2)电路中定值电阻的作用主要是为了________。A．减小电路两端的电压，保护电源B．增大电路两端的电压，保护电源C．减小电路中的电流，保护灵敏电流表D．减小电路中的电流，便于观察灵敏电流表的读数√因灵敏电流计的内阻很小，直接接电源容易满偏，则接入定值电阻的作用主要是为了减小电路中的电流，保护灵敏电流表，故选C。(3)如图乙所示，下列实验操作中说法正确的是____。A．判断感应电流的方向时，需要先确定线圈的绕法B．实验中需要将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，感应电流的产生将更加明显C．实验中将条形磁体的磁极插入或拔出时，不管缓慢，还是迅速，对实验现象都不影响D．将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，电流表的偏转方向相同√√判断感应电流的方向时，用楞次定律需要知道线圈流过电流时原磁场的方向，则需要先确定线圈的绕法，故A正确；实验中将条形磁体的磁极快速插入或快速拔出，磁通量的变化率会更大，产生的感应电流会更大，指针的偏转幅度会更大，产生的现象将更加明显，故B正确，C错误；将N极向下插入线圈或将S极向下插入线圈，磁通量都增大，但两种原磁场方向相反，由楞次定律得出的感应电流方向相反，电流表的偏转方向相反，故D错误。故选AB。2．(10分)探究感应电流方向的实验所需器材包括：条形磁铁、电流计、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流计中指针偏转的方向的关系)。(1)实验现象如图所示，根据实验现象，完成以下内容：①比较甲图和______(选填“乙图”“丙图”或“丁图”)，发现电流计指针偏转的方向相同，这是因为________。丁图见解析由题图可知，比较甲图和丁图，发现电流计指针偏转的方向相同，这是因为当磁铁N极插入线圈或磁铁S极拔出线圈时，感应电流产生的磁场方向相同；②实验结论：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____________________。(磁场)磁通量的变化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(磁场)磁通量的变化。(2)为进一步弄清电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一节干电池进行探究。实验发现当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。(3)为了能进一步了解感应电流大小随时间变化的关系，要使用电流传感器，连接好后，以甲图为例，图示方向为正方向，让磁铁从线圈上方释放，你认为在磁铁竖直穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t变化的图像应该是________。√当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时的磁通量变化率，依据法拉第电磁感应定律，可知到达底部的感应电流较大，再由楞次定律可知，磁铁进入与离开线圈时的感应电流方向相反，故选A。3．(10分)小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”的实验，螺线管与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，小红进行了以下四种操作，其中可行的是A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动√