2025年高考物理一轮复习讲义学案 第十二章　电磁感应 实验十四　探究影响感应电流方向的因素

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1.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.
2.实验原理
只要改变穿过闭合回路的磁通量，就可以使闭合回路中产生感应电流，感应电流的有无通过连接在回路中的电流计的指针是否偏转来判断.本实验应注意探究改变穿过闭合回路磁通量的多种方式.
a.方案一：向线圈中插拔条形磁铁，如图甲所示.
b.方案二：模仿法拉第的实验，如图乙所示.
3.实验器材
条形磁铁、电流计、线圈、导线、直流电源（用来确定通过电流计的电流方向与电流计的指针偏转方向的关系）、开关、滑动变阻器.
4.实验步骤
（1）按图连接电路，闭合开关，记录下电流计G中流入电流方向与指针偏转方向的关系.
（2）记下线圈绕向，将线圈和电流计连成通路.
（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，每次记下电流计的指针偏转方向，然后根据步骤（1）的结论，判断出感应电流方向，从而可确定感应电流的磁场方向.
（4）以下面四种情况为例，将实验结果记录在表格中.
线圈内磁通量增加时的情况（表1）：
线圈内磁通量减少时的情况（表2）：
5.数据分析
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[9] 相反 .可记作“增反”.
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[10] 相同 .可记作“减同”.
6.注意事项
（1）确定通过电流计的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）进行一步操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作.

命题点1 教材基础实验
1.在探究电磁感应现象的实验中：
（1）首先要确定电流计指针偏转方向与电流方向间的关系，实验中所用电流计量程为0～100μA，电源电动势为1.5V，待选的保护电阻有三种，即R1＝20kΩ，R2＝1kΩ，R3＝100Ω，应选用阻值为 20kΩ 的电阻.
（2）已测得电流计指针向右偏转时，电流由正接线柱流入.由于某种原因，线圈绕线标识已没有了，需要通过实验判断绕线方向.如图甲所示，当磁铁N极插入线圈时，电流计指针向左偏转，则线圈的绕线方向是图乙所示的 左 （选填“左”或“右”）图.

图甲 图乙
（3）若将条形磁铁S极放在下端，从线圈中拔出，这时电流计的指针应向 左 （选填“左”或“右”）偏转.
（4）若将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关，按图丙连接.在开关闭合，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向左滑动时，电流计指针向右偏转.由此可以推断，线圈A中铁芯向上拔出，能引起电流计指针向 右 （选填“左”或“右”）偏转.
图丙
解析 （1）由闭合电路欧姆定律，有R＝EIg＝1.5100×10－6Ω＝1.5×104Ω，R1＞R，不会使通过电流计的电流超过量程，达到保护电流计的作用，因此应选20kΩ的电阻.
（2）已测得电流计指针向右偏转时，电流由正接线柱流入.当磁铁N极插入线圈时，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，线圈上端应为N极，下端为S极.又电流计指针向左偏转，可知电流方向是由电流计正接线柱流出至线圈上端接线柱，由安培定则可判断线圈的绕线方向如图乙中左图所示.
（3）若将条形磁铁S极放在下端，从线圈中拔出时，感应电流的磁场为阻碍磁通量的减少，线圈上端应为N极，下端为S极，由线圈的绕线方向可以判定电流从电流计的负接线柱流入，故指针向左偏转.
（4）由题意可知当将滑片P向左滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减弱，此时线圈B中产生的电流使电流计指针向右偏转，由此可知，当B中的磁通量减少时，电流计指针向右偏转.将线圈A中铁芯向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减少，电流计指针向右偏转.
方法点拨
探究影响感应电流方向的因素实验的分析要点
命题点2 创新设计实验
2.在探究电磁感应的产生条件的实验中，先按图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流计指针向左偏转.然后按图乙所示将电流计与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路.
（1）图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是 C （填选项前的字母）.
A.减小电源两端的电压，保护电源
B.增大电源两端的电压，保护开关
C.减小电路中的电流，保护电流计
D.减小电路中的电流，保护开关
（2）图乙中，S闭合后，在线圈A插入线圈B的过程中，电流计的指针将 向左 （选填“向左”“向右”或“不”）偏转.
（3）图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，电流计的指针将 向左 （选填“向左”“向右”或“不”）偏转.
（4）图乙中，S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开S时，电流计的指针将 向右 （选填“向左”“向右”或“不”）偏转.
解析 （1）电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护电流计，故选C.
（2）由题知，当电流从电流计正接线柱流入时，指针向左偏转.S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，穿过B的磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流计正接线柱流入，则电流计的指针将向左偏转.
（3）线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从电流计正接线柱流入，则电流计的指针将向左偏转.
（4）线圈A放在B中不动，穿过B的磁场向下，突然断开S时，穿过B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流计的负接线柱流入，则电流计的指针将向右偏转.

1.[2023上海青浦区二模]图示为研究电磁感应现象的实验装置图，A、B是套在同一圆形铁芯上的两个线圈.事先已经探明：电流从正极流入灵敏电流计G时，指针向右偏转.现将开关S闭合，再稳定一段时间，观察到电流计的指针先 向左偏转 ，最后回到中间位置不动.指针回到中间不再偏转的原因是： 穿过线圈B的磁通量不变，线圈B中不产生感应电流，电流计的指针不发生偏转 .
解析 开关闭合时，线圈A的上端为N极、下端为S极，穿过线圈B的磁场方向向下；闭合开关瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，线圈B中感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可知线圈B的下端相对于电源的正极，电流从电流计的负接线柱流入，电流计的指针向左偏转；闭合开关，线圈A中产生的磁场稳定后，线圈A产生的磁感应强度不发生变化，穿过线圈B的磁通量不变，线圈B中不产生感应电流，电流计的指针不发生偏转.
2.[2024湖北武汉部分学校调研]某同学用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素，其中A、B是具有单向导电性的二极管.关于实验现象，下列说法正确的是 AC .
A.将磁铁N极快速靠近线圈，二极管A将闪亮
B.将磁铁S极快速靠近线圈，二极管A将闪亮
C.将磁铁N极快速远离线圈，二极管B将闪亮
D.将磁铁S极快速远离线圈，二极管B将闪亮
解析
3.在“探究电磁感应的产生条件”实验中，实物连线后如图1所示.感应线圈组的内外线圈的绕线方向如图2粗线所示.

图1 图2
（1）接通电源，闭合开关，G表指针会有大的偏转，几秒后G表指针停在中间不动.将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，G表指针 左偏 （选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）；迅速抽出铁芯时，G表指针 右偏 （选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）.
（2）断开开关和电源，将铁芯重新插入内线圈中，把直流输出改为交流输出，其他均不变.接通电源，闭合开关，G表指针 不停振动 （选填“不动”“右偏”“左偏”或“不停振动”）.
解析 （1）将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，内线圈的磁通量方向向下，且大小增大，根据楞次定律可判断外线圈内的感应电流方向从A接线柱流入，故G表指针向左偏.迅速抽出铁芯时，磁通量减小，G表指针向右偏.
（2）把直流输出改为交流输出后，外线圈中的电流方向不断发生变化，故G表指针不停振动.
4.如图所示为“探究影响感应电流方向的因素”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，下列说法正确的是 AD .
A.将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针将向右偏转
B.将原线圈插入副线圈后，电流计指针一直偏在零点右侧
C.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑移时，电流计指针将向右偏转
D.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑移时，电流计指针将向左偏转
答案 （1）如图所示
5.某小组的同学做“探究影响感应电流方向的因素”的实验.
（1）首先按图甲连接电路，闭合开关后，电流计指针向右偏转；再按图乙连接电路，闭合开关后，电流计指针向左偏转.进行上述操作的目的是 C .
图甲 图乙
A.检查电流计对电路中电流的测量是否准确
B.检查干电池是否为新电池
C.判断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
（2）接下来用图丙所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线标示的是导线的绕行方向.某次实验时在条形磁铁插入螺线管的过程中，观察到电流计指针向右偏转，说明螺线管中的电流方向（从上往下看）为 顺时针 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向.
图丙
（3）下表是该小组的同学设计的实验记录表的一部分，表中记录了实验现象，还有一项需要推断的实验结果未填写，请帮助该小组的同学填写. 垂直于纸面向外 （选填“垂直于纸面向外”或“垂直于纸面向里”）.
（4）该小组的同学通过实验探究，对楞次定律有了比较深刻的认识.结合以上实验，有同学认为，理解楞次定律，关键在于理解 B' （填“B0”或“B'”）总是要阻碍 B0 （填“B0”或“B'”）的磁通量的变化.
解析 （1）题中操作及电流计的指针偏转方向说明电流从电流计的“＋”接线柱流入时，电流计指针向右偏转，电流从电流计的“－”接线柱流入时，电流计指针向左偏转.进行上述实验的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系，以便于在后续实验中根据电流计指针的偏转方向判断螺线管中的电流方向.
（2）电流计指针向右偏转，说明电流从电流计的“＋”接线柱流入，则螺线管中的电流方向（从上往下看）沿顺时针方向.
（3）从上往下看，感应电流的方向沿逆时针方向，由安培定则可判断出感应电流的磁场B'的方向垂直于纸面向外.
（4）理解楞次定律，关键在于理解感应电流的磁场B'总是要阻碍原磁场B0的磁通量的变化.
6.[实验目的创新]图甲是探究“怎样产生感应电流”的实验装置.ab是一根导体杆，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上.
（1）本实验中，如果 灵敏电流计的指针偏转 ，我们就认为有感应电流产生.
（2）闭合开关后，若导体杆不动，磁铁左右水平运动，电路 有 （选填“有”或“无”）感应电流.
（3）小李所在的实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关”，小李猜想：“可能跟导体杆切割磁感线运动的快慢有关.”请你根据图示的实验装置，帮助小李设计实验来验证她的猜想，你设计的实验做法是 闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体杆切割磁感线运动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度 .
（4）在探究电磁感应现象的实验中，电流计刻度盘上的零刻度线在正中间，当电池的正极接电流计的右接线柱，电池的负极与电流计的左接线柱相碰时，指针向右偏转.如图乙所示电路，将线圈A放在线圈B中，在合上开关S的瞬间，电流计指针应向 左 偏转；保持开关闭合，将线圈A从线圈B中拔出时，电流计指针应向 右 偏转.
解析 （1）有微弱的电流通过灵敏电流计，其指针就会摆动.
（2）由题图甲可知，导体杆不动，磁铁左右水平运动，此时也相当于导体杆做切割磁感线运动，会产生感应电流.
（3）本实验设计要应用控制变量法.在其他条件不变的情况下，只改变导体杆切割磁感线运动的速度，然后观察电流计指针的偏转程度.
（4）由“当电池的正极接电流计的右接线柱，电池的负极与电流计的左接线柱相碰时，指针向右偏转”，可知线圈B中感应电流从电流计右端进，左端出时，电流计指针向右偏.将线圈A放在线圈B中，在合上开关S的瞬间，线圈B中的磁通量向上增大，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从电流计左端进，右端出，指针向左偏；将原线圈A从副线圈B中拔出时，线圈B中的磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈B中的感应电流从电流计右端进，左端出，指针向右偏.图号
磁铁的磁场方向
感应电流的方向（俯视）
感应电流的磁场方向
甲
磁场方向向下，磁通量增加
[1] 逆时针
[2] 向上
乙
磁场方向向上，磁通量增加
[3] 顺时针
[4] 向下
图号
磁铁的磁场方向
感应电流的方向（俯视）
感应电流的磁场方向
丙
磁场方向向下，磁通量减少
[5] 顺时针
[6] 向下
丁
磁场方向向上，磁通量减少
[7] 逆时针
[8] 向上
磁铁运动情况
感应电流方向
二极管闪亮情况
选项正误
N极快速靠近
逆时针
A闪亮
A正确
S极快速靠近
顺时针
B闪亮
B错误
N极快速远离
顺时针
B闪亮
C正确
S极快速远离
逆时针
A闪亮
D错误
操作
N极朝下插入螺线管
从上往下看的平面图（B0表示原磁场，即磁铁产生的磁场）
原磁场通过螺线管的磁通量的变化
增加
感应电流的方向（从上往下看）
沿逆时针方向
感应电流的磁场B'的方向（从上往下看）