实验探究电磁感应的产生条件
1.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图所示,他把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。
闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。
他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均末动。
对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( D )
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
解析:闭合开关瞬间,只要套环产生感应电流,套环就会跳起。
套环未动,可能是绝缘材料制成的,不能产生感应电流,选项D有可能。
2.(多选)如图所示,下列情况能产生感应电流的是( BD )
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
解析:A中导体棒顺着磁感线运动,穿过闭合回路的磁通量没有发生变化,无感应电流,故A错;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;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中的磁场发生变化,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。
3.法拉第通过精心设计的一系列实验,发现了电磁感应现象,将历史
上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。
在下面几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被实验否定的是( A )
A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出
电流
B.既然磁铁可使近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流
C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势
D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流
解析:静止导线上的稳恒电流产生恒定的磁场,静止导线周围的磁通
量没有发生变化,近旁静止线圈中不会有感应电流产生,A错。
而B, C,D三项中都会产生电磁感应现象,有感应电动势(或感应电流)产生。
4.如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置,当闭合开关后,下
列操作中能使电流表指针发生偏转的是( B )
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
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。
5.(2019·诺丁汉大学附中高二期中)如图所示的器材可用来研究电
磁感应现象及判定感应电流的方向,其中L1为原线圈,L2为副线圈。
(1)在给出的实物图中,将实验仪器连成完整的实验电路。
(2)在实验过程中,除了弄清流入电流表电流的方向与指针偏转方向
之间的关系之外,还应弄清(选填“L1”“L2”或“L1和L2”)的绕制方向。
(3)闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P处于最(选填“左”或“右”)端。
解析:(1)电源、线圈L1、开关、滑动变阻器组成一个闭合回路,电流表和线圈L2组成一个闭合回路,如图所示。
(2)还应弄清“L1和L2”的绕制方向。
(3)闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑动头P处于右端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
答案:(1)见解析(2)L1和L2(3)右
6.如图为“探究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图。
现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A,B、电流计及开关连接成如图所示的电路。
(1)开关闭合后,下列说法中正确的是。
(多选)
A.只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转
B.线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,电流计指针偏转的角度越大
C.滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流计指针偏转的角度越大
D.滑动变阻器的滑片P匀速滑动时,电流计指针不会发生偏转
(2)在实验中,如果线圈A置于线圈B中不动,因某种原因,电流计指针发生了偏转。
这时,线圈B相当于产生感应电流的“电源”。
这个“电源”内的非静电力是。
如果是因为线圈A插入或拔出线圈B,导致电流计指针发生了偏转,这时是转化为电能。
解析:(1)将线圈A放在线圈B中,由于磁通量不变化,故不会产生感应电流,也不会引起电流计指针偏转,选项A错误;线圈A插入或拔出线圈B的速度越大,则磁通量的变化率越大,产生的感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项B正确;滑动变阻器的滑片P滑动越快,电流的变化率越大,磁通量的变化率越大,则感应电流越大,电流计指针偏转的角度越大,选项C正确;滑动变阻器的滑片P匀速滑动时,电
流发生变化,磁通量变化,也会产生感应电流,故电流计指针也会发生偏转,选项D错误。
(2)这个“电源”内的非静电力是感应电场的电场力。
如果是因为线圈A插入或拔出线圈B导致电流计指针发生了偏转,这时是机械能转化为电能。
答案:(1)BC (2)感应电场的电场力机械能。