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  • 2021-06-02 发布

【物理】2020届一轮复习人教版实验:探究电磁感应的产生条件学案

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‎2020届一轮复习人教版 实验:探究电磁感应的产生条件 学案 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 ‎①按图1连接电路.‎ 图1‎ ‎②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 ‎③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 ‎①按图2连接电路.‎ 图2‎ ‎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.‎ ‎③S极向下,重复②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 ‎④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 ‎①按图3连接电路.‎ 图3‎ ‎②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.‎ ‎③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 ‎④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4‎ A.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①灵敏电流计;②直流电源;③带铁芯的线圈A;④线圈B;⑤开关;⑥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6‎ A.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 (2018·杭州市高三模拟)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7‎ A.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 (2018·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 2 3‎ 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10‎ A.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)(2018·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)?‎ ‎①________________________________________________________________________.‎ ‎②________________________________________________________________________.‎ 答案 (1)如图所示 ‎(2)①将开关闭合(或断开)‎ ‎②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:‎ ‎①________________________________________________________________________;‎ ‎②________________________________________________________________________;‎ ‎③________________________________________________________________________.‎ 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:①将原线圈A插入副线圈B后,合上(或断开)开关瞬间;②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;③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.‎