备战2024年高考物理一轮重难点复习 实验十一：探究影响感应电流方向的因素

实验十一：探究影响感应电流方向的因素一、实验目的探究影响感应电流方向的因素。二、实验原理 如图所示，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，感应电流的有无通过连接在回路中的电流表的指针是否偏转来判定。三、实验器材条形磁铁、螺线管、灵敏电流计、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．记下线圈绕向，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，每次记下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。五、数据处理1．实验现象记录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2．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。六、注意事项1．灵敏电流计满偏电流很小，查明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。知识一：教材原型实验【例1】在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中：（1）为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除灵敏电流计、导线、定值电阻和开关这些器材之外，还需要（选填“A”“B”或“C”）；A．B．

C．

（2）实验得出，电流由“”接线柱流入时灵敏电流计指针向右偏转，电流由“”接线柱流入时指针向左偏转；如图甲所示，该同学将条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，发现指针（选填“向左”“向右”或“不”）偏转；（3）如图乙所示，将第（2）问中的螺线管置于电子秤上，在条形磁铁的N极从螺线管拔出的过程中，电子秤的示数会（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】C向右变小【详解】（1）[1]为明确灵敏电流计指针的偏转方向与通过电流计的电流方向的关系，除题中器材外，还需要直流电源确定电流的方向。故选C。（2）[2]将条形磁铁的N极从螺线管拔出时，由楞次定律可知，螺线管中感应电流沿顺时针方向，即电流由“”接线柱流入灵敏电流计，则指针向右偏转。（3）[3]根据楞次定律“来拒去留”的结论可知，电子秤的示数会变小。【例2】某同学用如图所示的电路探究影响感应电流的因素，G为灵敏电流计（已知电流由“+”接线柱流入，指针向右偏转；电流由“”接线柱流入，指针向左偏转），采用如下步骤完成实验：（1）如图（a），将条形磁铁的N极向下插入线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针（填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。（2）如图（b），将条形磁铁的S极向上抽出线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针（填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。（3）经过多次实验操作，得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向（填“相同”“相反”或“没有关系”）；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向（填“相同”“相反”或“没有关系”）。【答案】向左偏转向左偏转相反相同【详解】（1）[1]将条形磁铁的N极向下插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向上，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“”极流入，指针向左偏转。（2）[2]将条形磁铁的S极向上抽出线圈的过程中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相同，即感应电流的磁场方向向上，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“”极流入，指针向左偏转。（3）[3][4]经过多次实验操作，可总结结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相同。知识二：创新实验实验设计创新根据通电螺线管相当于条形磁铁的原理，调节滑动变阻器改变电流强度，分析电流磁场引起磁通量变化，进而分析磁通量变化特点和电流方向的关系。实验设计创新1．通过开关的闭合或断开，分析磁通量变化特点和电流方向的关系。2．通过调节滑动变阻器改变电流强度，分析电流磁场引起磁通量变化，进而分析磁通量变化特点和电流方向的关系。【例3】“研究电磁感应现象”的实验装置如图所示。（1）将图中所缺的导线补接完整。（2）当通电线圈插在感应线圈中时，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是：①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将。（选填“向左”“向右”或“不偏转”）②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针。（选填“向左”“向右”或“不偏转”）（3）在实验时，如果感应线圈两端不接任何元件，则感应线圈电路中将。A．因电路不闭合，无电磁感应现象B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C．不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向D．可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向【答案】

向右向左BD/DB【详解】（1）[1]探究电磁感应现象实验电路分两部分、电源、开关、滑动变阻器、其中一个线圈组成闭合电路，灵敏电流计与另一个线圈组成另一个闭合电路，实物电路图如图所示（2）①[2]在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，说明当通过感应线圈的磁通量增加时，产生的感应电流将使灵敏电流计的指针向右偏转；将通电线圈迅速插入感应线圈时，通过感应线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏。②[3]将通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值将增大，电路电流减小，电流产生的磁感应强度减小，通过感应线圈的磁通量减小，灵敏电流计指针将向左偏。（3）[4]在上述实验中，如果感应线圈两端不接任何元件，通过感应线圈的磁通量发生变化，感应线圈中将有感应电动势，能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向；但因电路不是闭合的，所以无感应电流。故选BD。【例4】如图所示是“探究影响感应电流方向和大小的因素”的实验装置：（1）用笔画线代替导线将实验电路补充完整（2）某同学闭合开关瞬间，发现电流表指针向右偏转。则将滑动变阻器的滑片向左滑动时，能观察到电流计指针（选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯向上拔出时，能观察到电流计指针（选填“向右”或“向左”或“不”）偏转。当他将铁芯用更快的速度向上拔出时，更观察到电流计偏转角度（选填“更大”或“更小”或“不变”）。（3）通过该实验，可以得出结论：感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量有关，感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化有关。【答案】

向右向左更大变化快慢【详解】（1）[1]实验电路如图：（2）[2]某同学闭合开关瞬间，发现电流表指针向右偏转，说明磁通量增大时，电流表指针向右偏转，则将滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，电流表指针向右偏转；[3]当他将铁芯向上拔出时，磁通量减小，能观察到电流计指针向左偏转；[4]当他将铁芯用更快的速度向上拔出时，磁通量变化较快，则感应电动势更大啊，观察到电流计偏转角度更大；（3）[5][6]通过该实验，可以得出结论：感应电流的方向与原磁场的方向及原磁场通过线圈的磁通量变化有关，感应电流的大小与原磁场通过线圈的磁通量变化快慢有关。一、实验题1．图为“研究电磁感应现象”的实验装置。（1）将图中所缺的导线补接完整。（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将原线圈A迅速插入副线圈B时，灵敏电流计的指针将。②原线圈A插入副线圈B后，将滑动变阻器的阻值调小时，灵敏电流计的指针（均填“向左偏”或“向右偏”）。（3）如果副线圈B两端不接任何元件，则副线圈电路。A．因电路不闭合，无电磁感应现象

B．不能用楞次定律判断感应电动势的方向C．可以用楞次定律判断感应电动势的方向

D．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势【答案】

向右偏向右偏CD/DC【详解】（1）[1]电路图如图所示。（2）①[2]开关闭合时，灵敏电流计的指针向右偏，说明在磁场方向不变的情况下，增大磁通量，灵敏电流计的指针向右偏。将原线圈迅速插入副线圈时，磁通量增大，灵敏电流计的指针将向右偏。②[3]原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调小时，螺线管中电流增大，磁场增强，磁通量增加，灵敏电流计的指针将向右偏。（3）[4]在副线圈中磁通量发生变化时，即使副线圈不闭合，副线圈中也有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势，同样可以利用楞次定律判断感应电动势的方向。故选CD。2．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。（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。若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的（选填“正”或“负”）接线柱流入灵敏电流表的。（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。（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；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【答案】欧姆短暂负C【详解】（1）[1]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）[2]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；[3]欧姆表红表笔连接电源的负极，灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流从电流表的负接线柱流入。（3）[4]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，如图所示（4）[5]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，实物图如图所示[6]ABD．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ABD错误；C．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。3．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接。（1）用笔线代替导线将图中未完成的电路连接好；（2）将线圈A插入线圈B中，合上开关S，能使线圈B中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场方向相反的实验操作是；A．插入铁芯F

B．拔出线圈AC．使变阻器阻值变小

D．断开开关S（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度（填写“大”或“小”），原因是线圈中的（填写“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第一次比第二次的大。【答案】AC/CA大磁通量变化率【详解】（1）[1]将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示（2）[2]A.插入铁芯F时，穿过线圈的磁通量变大，感应电流磁场与原磁场方向相反，故A正确；B.拔出线圈，穿过线圈的磁通量变小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，故B错误；C、使变阻器阻值变小，原电流变大，原磁场增强，穿过线圈的磁通量变大，感应电流磁场方向与原磁场方向相反，故C正确；D、断开开关，穿过线圈的磁通量减小，感应电流磁场方向与原磁场方向相同，故D错误；故选AC。（3）[3][4]第一次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端快速滑到右端，线圈的电流变化快，电流产生的磁场变化快，穿过线圈的磁通量变化快，感应电动势大，感应电流大，电流计的指针摆动的幅度大；第二次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端慢慢滑到右端，线圈的电流变化慢，穿过线圈的磁通量变化慢，感应电动势小，感应电流小，电流计的指针摆动的幅度小。4．胡丽同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。（1）为了探究电磁感应规律，胡同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是（填“向上拔出”或“向下插入”）。（2）胡丽同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。此时电路已经连接好，A线圈已插入B线圈中，她合上开关后，灵敏电流计的指针向右偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是。A．在A线圈中插入铁芯

B．拔出A线圈C．变阻器的滑片向右滑动

D．变阻器的滑片向左滑动（3）通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是。【答案】向下插入BC/CB阻碍引起感应电流的磁通量的变化【详解】（1）[1]要使灵敏电流计的指针向左偏转，可知线圈中感应电流的方向时顺时针的，由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁磁场方向向上，根据楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入。（2）[2]A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律可知，磁通量减小，插入铁芯，B线圈磁通量增加，故A错误；B．拔出线圈A时，B线圈中的磁通量减小，B正确；CD．滑动变阻器滑片向右滑动，电流减小，B线圈磁通量减小，故C正确，D错误。故选BC。（3）[3]通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。5．如图所示为“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。（1）滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代替导线，将实物电路中所缺的导线补充完整。（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后，将线圈A迅速插入线圈B中，灵敏电流计的指针将（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，灵敏电流计的指针将（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。【答案】向右向左【详解】（1）[1]将线圈B和电流计串联形成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联成另一个回路，实物图如图所示（2）[2][3]如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏。闭合开关后，将线圈A迅速插入线圈B中，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转。线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小，穿过线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏转。6．在“探究影响感应电流方向的因素”实验中：（1）为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图。（2）将线圈E插入线圈F中，闭合开关时，线圈F中感应电流的方向与线圈E中电流的绕行方向（选填“相同”或“相反”）。（3）在开关处于闭合状态将线圈E拔出时，线圈F中的感应电流的方向与线圈E中电流的绕行方向（选填“相同”或“相反”）。【答案】相反相同【详解】（1）[1]实物电路图如图所示（2）[2]闭合开关时，通过线圈F的磁通量增大，由楞次定律可判断，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加，即线圈F中感应电流与线圈E中电流的绕行方向相反。（3）[3]保持开关闭合，将线圈E拔出时，线圈F中磁通量减少，由楞次定律可判断，线圈F中的感应电流与线圈E中电流的绕行方向相同。7．（1）探究电磁感应现象应选用如图（选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验。在这个现象中感应电流的方向与的方向和磁感线方向有关。（2）如图丙所示，A为弹簧测力计（量程足够大），B为条形磁铁（下端为S极），C为螺线管，螺线管线圈的电阻忽略不计。闭合开关S1，记下弹簧测力计示数。现将S1断开，S2由1改接到2，则弹簧测力计的示数将；若S2接2不变，再闭合S1，弹簧测力计的示数将。（均选填“变大”“变小”或“不变”）【答案】甲导体切割磁感线运动（或“导体运动”）变小变大【详解】（1）[1][2]探究电磁感应现象的实验装置，只需要有磁场、导体棒、电流表即可，不需要电源，分析图甲与乙可知，探究电磁感应现象应选用甲图装置，在电磁感应现象中，感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向有关。（2）[3]根据安培定则，由图丙可知，闭合开关，螺线管上端是N极，条形磁铁下端是S极，条形磁铁受到向下的吸引力，现将S1断开，S2由1改到2，电路电流变小，通电的螺线管圈数变少，电磁铁的磁性变弱，螺线管对条形磁铁的吸引力变小，弹簧测力计示数变小；[4]若S2接2不变，闭合S1，电阻R2短路，电路电流变大，螺线管的磁场变强，条形磁铁受到的吸引力变大，弹簧测力计的示数变大。8．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。（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”）【答案】见解析右左【详解】（1）[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，③电流表指针的偏转方向。（2）[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；[3]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。9．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：序号磁体磁场的方向（正视）磁体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由实验记录1、2、3、4得出的结论是：。【答案】电流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【详解】（1）[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