高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 感应电流的方向导学案

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 感应电流的方向导学案，共6页。

课时1 实验：探究影响感应电流方向的因素
[学习目标] 1.通过实验探究电流计指针的偏转方向与感应电流方向之间的关系.2.通过实验探究感应电流的方向与磁通量的变化之间的关系．
一、实验原理
1．由电流计指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向．
2．通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后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．
二、实验器材
条形磁铁，螺线管，电流计，导线若干，滑动变阻器，开关，干电池，电池盒．
三、实验过程
1．探究电流计指针的偏转方向和电流方向之间的关系．
实验电路如图1甲、乙所示：
图1
结论：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．(指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流计都是这样的)
2．探究条形磁铁插入或拔出线圈时感应电流的方向
(1)按图2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)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验．
图2
(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．
(4)整理器材．
四、结果分析
根据上表记录，得到下述结果：
甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流产生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：闭合回路中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．
五、注意事项
1．确定电流方向与电流计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计．
2．电流计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．完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.
有一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，如图3所示．请完成下列填空：
图3
(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为________．(填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)
(2)图乙中磁铁下方的极性是________．(填“N极”或“S极”)
(3)图丙中磁铁的运动方向是________．(填“向上”或“向下”)
(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是________．(填“顺时针”或“逆时针”)
答案 (1)偏向正接线柱 (2)S极 (3)向上 (4)逆时针
解析 (1)由题图甲可知，磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，则线圈中感应电流产生的磁场方向向上，则线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向，即电流从正接线柱流入电流计，指针偏向正接线柱．
(2)由题图乙可知，电流从负接线柱流入电流计，即线圈中感应电流方向(从上向下看)为顺时针方向，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又知原磁场穿过线圈的磁通量增加，则原磁场方向向上，故磁铁下方的极性为S极．
(3)由题图丙可知，原磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流产生的磁场方向向下，则可知原磁场穿过线圈的磁通量减小，磁铁向上运动．
(4)由题图丁可知，磁铁向上运动，穿过线圈的磁通量减小，原磁场方向向上，则可知感应电流产生的磁场方向上，感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向．
现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关按图4所示连接，在保持开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下．某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转．由此可以推断( )
图4
A．线圈A向上移动或滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，都能引起电流表指针向左偏转
B．线圈A向上移动或断开开关，都能引起电流表指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流表指针静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，所以无法判断电流表指针偏转的方向
答案 B
解析 线圈A向上移动或断开开关时，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，故A错误，B正确；P匀速向左滑动时穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向右偏转，P匀速向右滑动时穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向左偏转，故C错误；由以上分析可知，D错误.
1．某同学用如图5所示的实验器材探究电磁感应现象．他连接好电路并检查无误后，闭合开关的瞬间观察到电流表指针向右偏转．开关闭合后，他将滑动变阻器的滑片P向E端快速移动，电流表指针将________．(选填“左偏”“右偏”或“不偏”)
图5
答案 左偏
解析 闭合开关的瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏转，这说明线圈B磁通量增加，指针向右偏；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片P向E端快速移动，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针将向左偏转．
2．如图6所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置．
图6
(1)将图中所缺导线补充完整．
(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，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)，A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)．
(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________(填图中仪器的字母)．
答案 (1)见解析图 (2)向右偏 向左偏 (3)B
解析 (1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可，连接图如图所示．
(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，说明穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏．合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中时，穿过B线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，A线圈中电流减小，穿过B线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏．
(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是线圈B.
3．在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中，请完成下列实验步骤：
(1)为弄清灵敏电流表指针偏转方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极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，说明电流是由电流表的________(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7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．
图7
答案 (1)欧姆 (2)短暂 负 (3)见解析图
解析 (1)用多用电表的欧姆挡时，内部电路含有直流电源．
(2)灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对偏大，电流超过电流表量程，长时间超量程通电会损坏电流表；欧姆表红表笔连接着电源的负极，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)电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱进入电流表，感应电流的磁场方向向下，故原磁场方向向上，插入的是S极，如图所示．
甲
乙
丙
丁
条形磁铁运动的情况
N极朝下插入线圈
S极朝下插入线圈
N极朝下从线圈中拔出
S极朝下从线圈中拔出
原磁场方向(“向上”或“向下”)
穿过线圈的磁通量变化情况(“增加”或“减少”)
感应电流的方向(在螺线管上方俯视)
逆时针
顺时针
顺时针
逆时针
感应电流的磁场方向(“向上”或“向下”)
原磁场与感应电流磁场方向的关系