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1、第十四章 实验与探究 第5讲 3 2 3 4 3 5实验 浙江选考总复习 NEIRONGSUOYIN 内容索引 实验11 实验12 课时作业 探究电磁感应的产生条件 探究感应电流方向的规律 实验13 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验14 实验15 探究单摆周期与摆长的关系 测定玻璃的折射率 实验16 用双缝干涉测量光的波长 实验17 探究碰撞中的不变量 实验11 探究电磁感应的产生条件 一 实验原理 改变闭合回路中的磁通量 闭合回路中就可以产生感应电流 感应电流的有无 可以通过连在电路中的电流表指针是否偏转来判定 二 实验器材 蹄形磁铁 条形磁铁 导体棒 线圈 正 副各一个 灵敏电流
2、计 直流电 源 滑动变阻器 导线 开关 三 实验过程 1 观察导体棒在磁场中是否产生感应电流 如图1所示 导体棒静止 左右平 动 前后运动 上下运动 观察电流表指针是否偏转 记录实验现象 图1 2 观察条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流 如图2所示 N S极分别 向线圈中插入 静止 拔出 观察电流表指针是否偏转 记录实验现象 图2 3 模仿法拉第的实验 如图3所示 观察开关闭合瞬间 开关断开瞬间 开关 闭合滑动变阻器滑片不动 开关闭合滑动变阻器滑片迅速移动时 电流表指针 是否偏转 记录实验现象 图3 例1 如图4所示是研究电磁感应现象的实验所 需的器材 用实线代替导线将带有铁芯的小螺 线管A
3、 电源 滑动变阻器和开关连接成回路 将灵敏电流计和大螺线管B连接成回路 并列 举出实验中改变回路 的磁通量 使回路 产 生感应电流的三种方式 解析答案 图4 1 2 3 开关闭合 或断开 瞬间 将小螺线管A插入大螺线管B瞬间 或从大螺线管B中取出瞬间 将小螺线管A插入大螺线管B中后移动滑动变阻器的滑片 答案 实物连接见解析图 解析 小螺线管A 滑动变阻器 电源 开关组成一个回路 大螺线管B与灵 敏电流计组成一个闭合回路 如图所示 小螺线管A放在大螺线管B内 当小螺 线管A中的电流发生变化时 大螺线管B中的磁场也发生变化 进而使通过大 螺线管B的磁通量发生变化 大螺线管B与灵敏电流计组成的闭合回
4、路中就产 生了感应电流 所以采取的方式只要能够改变A中的电流就可以了 变式1 在 探究感应电流的产生条件 的实验 中 某同学的电路连线如图5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 选填 1 2 3 4 5 或 6 返回答案解析 解析 探究电磁感应现象的实验电路分两部分 电源 开关 滑动变阻器 原 线圈组成闭合电路 灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路 则错误的连线 是2与3 图5 2 3 实验12 探究感应电流方向的规律 一 实验原理 楞次定律 二 实验器材 条形磁铁 灵敏电流计 线圈 导线 一节干电池 用来查明线
5、圈中电流的流 向与电流表指针偏转方向的关系 三 实验过程 1 按图6连接电路 闭合开关 记录G中流入的电流方向与指针偏转方向的关 系 2 记下线圈绕向 将线圈与灵敏电流计连接成闭合电路 3 把条形磁铁N极 S极 向下插入线圈中 并从线圈中拔出 每次记录电流计中 指针偏转方向 并确定电流方向 从而确定磁场方向 图6 4 总结 得出结论 解析答案 例2 2017 浙江4月选考 21 2 用如图7所示的装置做 探究感应电流方向的规律 实验 磁体从靠近线圈的上 方静止下落 当磁体运动到如图所示的位置时 流过线圈 的感应电流方向从 选填 a到b 或 b到a 在磁 体穿过整个线圈的过程中 传感器显示的电流
6、i随时间t的 图象应该是 图7 b到a A 解析 根据楞次定律可知 流过线圈的感应电流方向从b到a 在磁体穿过整个 线圈的过程中 进入时电流方向与离开时电流方向相反 排除C选项 由于离开时速度比进入时速度大 即切割磁感线产生的感应电流大 故选项A 正确 选项B D错误 1 S2闭合后 将螺线管A 原线圈 插入螺线管B 副线圈 的过程中 电流表的指 针将 偏转 选填 向左 向右 或 不 变式2 2018 书生中学月考 在 研究电磁感应现象 的实验中 首先按图8甲 接线 以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系 当闭合S1时 观 察到电流表指针向左偏 不通电时电流表指针停在正中央 然后按图乙
7、所示将 电流表与副线圈B连成一个闭合回路 将原线圈A 电池 滑动变阻器和S2串 联成另一个闭合回路 解析答案 图8 向右 解析 线圈A中磁场方向向上 插入B线圈 线圈B中磁通量变大 感应电流的 磁场方向向下 电流从右向左流过电流表 故电流表指针向右偏转 2 线圈A放在B中不动时 指针将 偏转 选填 向左 向右 或 不 解析答案 不 解析 线圈不动 磁通量不变 无感应电流 故指针不动 3 线圈A放在B中不动 将滑动变阻器的滑片P向左滑动时 电流表指针将 偏转 选填 向左 向右 或 不 解析答案 向右 解析 线圈A中磁场方向向上 滑片向左移动 电流变大 线圈B中磁通量变 大 感应电流的磁场方向向下
8、 电流从右向左流过电流表 故电流表指针向右 偏转 变式3 如图9甲所示 开关S闭合后电流表指针由中央向左偏 当把一个线圈A 和这个电流表串联起来后 如图乙 将一个条形磁铁B插入或拔出线圈时 线 圈中会产生感应电流 经观察发现 电流表指针由中央位置向右偏 这说明 答案 图9 A 如果磁铁的下端是N极 则磁铁正在远离线圈 B 如果磁铁的下端是S极 则磁铁正在远离线圈 C 如果磁铁的下端是N极 则磁铁正在靠近线圈 D 如果磁铁的下端是S极 则磁铁正在靠近线圈 AD 变式4 小李同学在用实验探究电磁感应现象中感应电流方向所遵循的规律时 准备了下列器材 多匝线圈 磁电式演示电表 条形磁铁 导线若干 1
9、该同学把两只相同的磁电式演示电表用导线连接起来 然后抽去刻度面板 用手指迅速轻拨其中一只表的指针 同时观察另一只电表的指针 图10甲中 与事实相符的是 选填 a 和 b 解析答案 图10 b 解析 由于两磁电式演示电表电流方向相同 而其中一个是发电 用右手定则 判断 另一个是受安培力而偏转 用左手定则判定 两者指针偏转方向相反 故填b 返回答案解析 2 该同学将电流表 线圈A和B 蓄电池 开关用导线连接成如图乙所示的实 验电路 当闭合 断开开关的瞬间 电流表的指针都没有偏转 其原因 A 电流表正负极接反了 B 电流表接错了 应该接在蓄电池所在回路上 C 蓄电池的正负极接反了 D 开关接错了 应
10、该接在B线圈所在回路上 D 解析 由于A线圈回路没有电源 所以不会发生电磁感应 实验13 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 一 实验原理 原线圈通过电流时 铁芯中产生磁场 由于交变电流的大小和方向都在不断变 化 铁芯中的磁场也在不断的变化 变化的磁场在副线圈中产生感应电动势 副线圈中就存在输出电压 本实验通过改变原 副线圈匝数 探究原 副线圈 两端的电压与匝数的关系 二 实验器材 两只多用电表 或两只交直流数字电压表 学生电源 低压交流电源 开关 可拆变压器 导线若干 三 实验过程 1 按如图11所示连接好电路图 将两个多用 电表调到交流电压挡 并记录两个线圈的匝 数 2 打开学生电源 读
11、出电压值 并记录在表 格中 3 保持匝数不变多次改变输入电压 记录下 每次的两个电压值 4 保持电压 原线圈的匝数不变 多次改变 副线圈的匝数 记录下每次的副线圈匝数和 对应的电压值 图11 5 数据记录与处理 次序n1 匝 n2 匝 n1 n2U1 V U2 V U1 U2 1 2 3 4 四 注意事项 1 在改变学生电源电压 线圈匝数前均要先断开开关 再进行操作 2 为了人身安全 学生电源的电压不能超过12 V 不能用手接触裸露的导线和 接线柱 3 为了多用电表的安全 使用交流电压挡测电压时 先用最大量程挡试测 大 致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量 例3 2017 浙江4月选考 2
12、1 1 为完成 探究变压器线圈两端的电压与匝数的 关系 实验 必须要选用的是 A 有闭合铁芯的原 副线圈B 无铁芯的原 副线圈 C 交流电源D 直流电源 E 多用电表 交流电压挡 F 多用电表 交流电流挡 用匝数na 60匝和nb 120匝的变压器 实验测量数据如下表 解析答案 Ua V1 802 803 804 90 Ub V4 006 018 029 98 根据测量数据可判断连接电源的线圈是 选填na或nb ACE nb 解析 为了完成变压器的探究 需要使用交流电源变压 故选用多用电表的交 流电压挡 为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原 副线圈 由于有漏磁 所以副线圈测量电压应该小于理论
13、变压值 即nb为输入端 na为输出端 变式5 在 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验中 操作步骤 如下 将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上 闭合电源开关 用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的 电压 将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上 另一个作为副 线圈 接上小灯泡 将原线圈与副线圈对调 重复以上步骤 1 以上操作的合理顺序是 只填步骤前数字序号 解析答案 解析 在 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验中 首先将两个线 圈套到可拆变压器的铁芯上 再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电 源输出端上 另一个作为副线圈 接上小灯泡 闭合电源开关 用多用电表
14、的 交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压 最后将原线圈与副线圈对调 重复以上步骤 故合理的顺序是 2 如图12所示 在实验中 两线圈的匝数n1 1 600 n2 400 当将n1做原线圈时 U1 16 V 副线圈 两端电压U2 4 V 原线圈与副线圈对调后 当U1 8 V时 U2 32 V 那么可初步确定 变压器两 个线圈的电压U1 U2与线圈匝数n1 n2的关系是 解析答案 图12 解析 两线圈的匝数n1 1 600 n2 400 当将n1做原线圈时 U1 16 V 副线 圈两端电压U2 4 V 当原线圈与副线圈对调后 U1 8 V时 U2 32 V 此时U2 为原线圈的电压 而U1
15、为副线圈的电压 变式6 2018 慈溪市期末 在用可拆变压器 探究变压器线圈两端的电压与匝数 的关系 的实验中 1 若多用电表的选择开关及学生低压电源的面板如图13所示 则多用电表的选 择开关转到的位置和变压器原线圈应连接到学生低压电源的哪两个接线柱 A 转到位置a 接左边两个接线柱 标有 B 转到位置b 接左边两个接线柱 标有 C 转到位置a 接右边两个接线柱 标有 D 转到位置b 接右边两个接线柱 标有 答案图13 D 2 如图14实验中 下列说法正确的是 返回答案 图14 D 若没有铁芯 变压器的输入电压与输出电压之比还是等于原 副线圈匝数之比 A 实验用控制变量法 用可拆变压器 能方便
16、地从不同接 线柱上选取不同匝数的线圈 B 测量原 副线圈的电压 可用多用电表中的直流电压表 C 原线圈接0 4接线柱 副线圈接0 8接线柱 副线圈电 压约为原线圈电压的2倍 AC 实验14 探究单摆周期与摆长的关系 一 实验原理 二 实验装置图及器材 带有铁夹的铁架台 中心有小孔的金属小球 不易伸长的细线 约1米 停 表 毫米刻度尺和游标卡尺 三 实验步骤 1 让细线的一端穿过金属小球的小孔 然后打一个 比小孔大一些的线结 做成单摆 图15 2 把细线的上端用铁夹固定在铁架台上 把铁架台 放在实验桌边 使铁夹伸到桌面以外 让摆球自然 下垂 在单摆平衡位置处作上标记 如图15所示 3 用毫米刻度尺量出摆线长度l 用游标卡尺测出 摆球的直径 即得出金属小球半径r 计算出摆长l l r 4 把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度 不超过5 然后放开金属小球 让金属小球摆动 待摆动平稳后测出单摆完成30 50次全振动所用的时间t 计算出金属小球完成一次全振动所用时间 这个时间就是单摆的振动周期 6 改变摆长 重做几次实验 计算出每次实验的重力加速度值 求出它们的平均 值 该平均值即为测得的重力加
