2019-2020学年物理人教版选修3-2（浙江新高考专用）讲义：第四章 电磁感应现象 实验：探究电磁感应的产生条件 .docx

实验：探究电磁感应的产生条件知识内容选考要求课时要求探究电磁感应的产生条件1.观察电磁感应现象，理解产生感应电流的条件.2.学会通过现象分析、归纳事物本质，认识实验观察能力与逻辑思维能力在探究过程中的重要作用.3.进一步认识磁通量，结合实例对磁通量变化进行定性与定量分析.1.实验原理观察改变磁通量的几种情况，用灵敏电流计判断闭合回路中是否有感应电流产生，归纳产生感应电流的条件.2.实验器材零刻度在中间的灵敏电流计、蹄形磁铁、导体棒、条形磁铁、大小螺线管各一个、滑动变阻器、学生电源、开关、导线.3.实验步骤(1)探究实验一：导体切割磁感线运动按图1连接电路.图1导体沿不同方向运动，观察并记录电流计指针偏转情况.AB的运动方向表针的摆动方向垂直纸面向里垂直纸面向外沿磁感线向上沿磁感线向下总结感应电流的产生条件.(2)探究实验二：向线圈中插、抽磁铁按图2连接电路.图2将条形磁铁N极向下插入或抽出线圈，观察并记录电流计指针偏转情况.S极向下，重复的操作.磁铁的动作指针摆动方向N极插入线圈N极停在线圈中N极从线圈中抽出S极插入线圈S极停在线圈中S极从线圈中抽出总结产生感应电流的条件.(3)探究实验三：模仿法拉第的实验按图3连接电路.图3调节滑动变阻器，使接入电路的电阻较小，然后观察并记录闭合或断开开关时电流计指针偏转情况.保持开关闭合，调节滑动变阻器，观察并记录电流计指针偏转情况.实验操作指针偏转方向开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器滑片不动开关闭合时，移动滑动变阻器的滑片总结产生感应电流的条件.4.实验结论只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有感应电流.5.注意事项(1)使用磁性较强的磁铁，使用零刻度在中间的灵敏电流计；(2)进行一种操作后，等电流计归零后再进行下一种操作；(3)滑动变阻器滑片不要移动太快.一、实验原理与操作例1如图4所示是“探究电磁感应的产生条件”的实验装置，当闭合开关后，下列操作中能使电流计指针发生偏转的是()图4A.保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动B.保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动C.保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动D.保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动答案B解析保持磁铁静止，将导体棒ab上下移动，没有做切割磁感线运动，所以不能产生感应电流，故A错误；保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动，导体棒切割磁感线，所以产生感应电流，故B正确；保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流，故C错误；保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体棒ab方向前后移动，不会切割磁感线，不会产生感应电流，故D错误.例2在“研究电磁感应现象”的实验中，所用器材如图5所示.它们是灵敏电流计；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器(用来控制电流以改变磁场强弱).试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线).图5答案连接电路如图所示例3(多选)(2018牌头中学高二上学期期中)如图6所示为模拟法拉第“探究电磁感应的产生条件”的实物电路，实验器材：灵敏电流计、线圈A和线圈B、滑动变阻器、电源、开关等.在实验中可能出现的现象有()图6A.开关闭合后，线圈A插入或抽出都会引起电流计指针偏转B.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P滑动，电流计指针会偏转C.线圈A插入线圈B中后，开关闭合的瞬间电流计指针会偏转D.线圈A插入线圈B中后，开关断开的瞬间电流计指针不会偏转答案ABC解析由于开关闭合后，线圈A插入或抽出，滑片P滑动，或线圈A插入线圈B中后，开关闭合或断开瞬间，都会使线圈B的磁通量发生变化，所以电流计指针都会发生偏转，故选A、B、C.二、电路连接及现象分析例4(2017杭州市高二检测)为观察电磁感应现象，某学生将灵敏电流计、螺线管A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图7所示的实验电路.当接通和断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是()图7A.开关位置接错B.电流计的正、负极接反C.线圈B的3、4接头接反D.蓄电池的正、负极接反答案A解析因感应电流产生的条件是闭合电路中的磁通量发生变化，由电路图可知，把开关接在B与电流计之间，因与1、2接头相连的电路在接通和断开开关时，电流不改变，所以不可能有感应电流，电流计指针也不可能偏转，开关应接在A与电源之间.例5(2017温州九校协作体期末联考)在“探究电磁感应的产生条件”实验中，某同学的电路连线如图8所示，老师指出图中标示的1、2、3、4、5、6六根连线中有两处错误.若要求实验现象尽可能明显，则错误的连线是_与_(均填“1”“2”“3”“4”“5”或“6”).图8答案23解析为了验证实验，应该让外面的大线圈接灵敏电流计，中间的小线圈与电源组成闭合回路，故2、3两根线接线圈的一端调换即可.例6“探究电磁感应的产生条件”的实验电路如图9所示.实验表明：当穿过闭合电路的_发生变化时，闭合电路中就会有电流产生.在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应置于_(选填“a”或“b”)端.开关S闭合后还有多种方法能使线圈C中产生感应电流，试写出其中的两种方法：图9(1)_；(2)_.答案磁通量a(1)移动滑动变阻器的滑片P(2)线圈A在线圈C中抽出或插入解析当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，会产生感应电流.闭合开关前，滑动变阻器阻值应最大，则滑片P应置于a端.移动滑动变阻器滑片P，电流变化，线圈A的磁场发生变化，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感应电流.当线圈A在线圈C中抽出或插入的过程，穿过线圈C的磁通量发生变化，线圈C中会产生感应电流.1.(实验原理)(多选)如图10所示，下列情况能产生感应电流的是()图10A.如图甲所示，导体棒AB顺着磁感线运动B.如图乙所示，条形磁铁插入或拔出线圈时C.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通时D.如图丙所示，小螺线管A插入大螺线管B中不动，开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时答案BD解析A中导体棒顺着磁感线运动，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误；B中条形磁铁插入线圈时线圈中的磁通量增加，拔出线圈时线圈中的磁通量减少，都有感应电流，故B正确；C中开关S一直接通，回路中为恒定电流，螺线管A产生的磁场稳定，螺线管B中的磁通量无变化，线圈中不产生感应电流，故C错误；D中开关S接通，滑动变阻器的阻值变化使闭合回路中的电流变化，螺线管A的磁场发生变化，螺线管B中磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，故D正确.2.(电路连接与实验操作)(2017余姚中学高二上学期期中)如图11所示是做“探究电磁感应的产生条件”的实验器材.图11(1)在图中用笔画线代替导线把它们连成实验电路.(2)哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转(写出两点)?_._.答案(1)如图所示(2)将开关闭合(或断开)闭合开关，将螺线管A插入(或拔出)大螺线管解析(1)由题图知灵敏电流计G已与大螺线管相连，所以把大螺线管与G连成一个闭合电路，A与电源及开关连成一个电路.(2)把开关闭合后，A相当于条形磁铁，把它插入(或拔出)大螺线管时，大螺线管与G构成的闭合电路就有感应电流.3.(实验的综合考查)逆向思维是一种重要的思想方法，在这种思想方法的引领下，许多重要的科学定律被发现.“电生磁，磁生电”这种逆向互生的关系，体现了物理学中的一种对称美.请思考：(1)你还能指出物理学中的其他对称性和对称实例吗？_(2)1831年，物理学家法拉第用如图12甲所示的实验装置，成功发现了磁生电现象.开关始终处于闭合状态时，a线圈中_(填“有”或“无”)感应电流产生，开关闭合或断开瞬间，a线圈中_(填“有”或“无”)感应电流产生.图12(3)如图乙所示是某兴趣小组研究磁生电现象所需的器材.请你协助该小组完成如下工作：用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将灵敏电流计和线圈B接成副线圈回路，并列举出在实验中改变副线圈回路磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式：_；_；_.答案(1)见解析(2)无有(3)如图所示见解析解析(1)电荷的正与负，吸引与排斥，运动和静止，光滑和粗糙.(2)开关处于闭合状态时，因穿过a线圈的磁通量不变，所以无感应电流产生；闭合开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然增大，所以有感应电流产生，而断开开关瞬间，穿过a线圈的磁通量突然减小，所以有感应电流产生.(3)使副线圈回路产生感应电流的方式：将原线圈A插入副线圈B后，合上(或断开)开关瞬间；合上开关后，将原线圈A插入副线圈B或从副线圈B中抽出；合上开关，将原线圈A插入副线圈B，待稳定后，移动滑动变阻器的滑片.