【期末专题复习】2022-2023学年 物理九年级上学期-专题演练12：探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验

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2022—2023年度上学期9年级物理期末必考实验探究专题演练专题12 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件实验1. （2022河北省）图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。（1）实验时，小明通过观察_______来判断电路中是否产生感应电流；（2）小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是_______（选填所有符合要求的操作序号）；（3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施：___________；（4）利用“磁生电”工作的装置有______（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。【答案】（1）灵敏电流计的指针是否偏转（2） ①③④（3）将导体AB换成多匝线圈 （4）动圈式话筒【解析】（1）感应电流的有无是通过灵敏电流计的指针是否偏转来体现的，若灵敏电流表的指针发生偏转，就说明产生了感应电流。（2）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，①导体棒AB水平向右运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；③导体棒AB斜向上运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；④磁体水平向左运动，导体棒AB切割磁感线，产生感应电流。②导体棒AB竖直运动，没有切割磁感线运动，不产生感应电流；⑤磁体竖直向上运动，磁感线没有被导体切割，不产生感应电流。所以①③④可以产生感应电流。（3）电流的大小应与切割磁感线的速度、磁场强度、线圈匝数有关；将导体AB换成多匝线圈（或换磁性更强的磁体，增大导体AB切割磁感线的运动速度）。（4）扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理；电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应；动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理。2. （2022湖南衡阳）如图，在“探究什么情况下磁可以生电”实验中：序号实验操作电流表指针偏转情况1保持导体与磁体静止不偏转2保持磁体静止，导体水平向左切割磁感线向右偏转3保持磁体静止，导体水平向右切割磁感线向左偏转…  （1）比较1、2（或1、3）实验想象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做_______运动时，导体中就产生电流；（2）要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是：_______；（选填字母）A．使用磁性更强的磁体B．保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向C．上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是_______能转化为电能：（4）如果将电流表换成_______，可以探究磁场对通电导体的作用。【答案】 （1）切割磁感线 （2）B （3）机械  （4）电源【解析】（1）比较1、2（或1、3）实验现象可知，保持磁体和导体不动，电路中不会产生感应电流，但是保持磁体不动，导体水平切割磁感线时会产生感应电流，故可得出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时电路中就会产生感应电流。（2）感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线方向有关，所以想要改变感应电流的方向，可以只上下调换磁极，或者只改变导体水平运动的方向，如果上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向，感应电流的方向不会发生变化。故选B。（3）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时电路中就会产生感应电流，所以是机械能转化为电能。（4）如果将电流表换成电源，则构成一个完整的闭合回路，这样可以探究磁场对通电导体的作用。3. （2022广州）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1（1）该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1烦时针转动，由此可知线圈2_________转动（选填“顺时针”“逆时针”）。（2）如图3，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向_________（选填“不变”“变化”），该磁场可能的分布包括图4中哪些选项_____？【答案】（1）顺时针 （2）变化  ①③④【解析】（1）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1，电流方向不同，LED灯发光颜色不同，由图可知，两次灯光颜色不同，证明线圈中的电流方向不同，而电流方向和磁场方向和线圈转动方向有关，两图中磁场方向不同，故线圈转动方向相同，这样会导致电流方向不同。故线圈也顺时针转动。（2）电流方向不同，LED灯发光颜色不同，LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向变化。由电磁感应现象可知，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，所以①③④符合题意，②不符合题意。故选①③④。4. （2022湖北武汉）某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路。（1）让导线AB在磁场中静止，观察到电流表指针______；让导线AB在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针______；保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针______。（填“偏转”或“不偏转”）（2）图乙中的a表示垂直于纸面的-根导线，它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是______（填标号）。【答案】 （1）不偏转    不偏转   偏转   （2） CD【解析】（1）让导线AB在磁场中静止，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，观察到电流表指针不偏转。让导线AB在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，观察到电流表指针不偏转。持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，观察到电流表指针偏转。（2）AB．图AB中导体运动的方向与磁感线平行，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故AB不符合题意；CD．图CD中，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，故CD符合题意。故选CD。5．某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。（1）实验时应将电流表、导线ab串联起来组成_______回路。 （2）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是_______（填字母标号）。A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动 （3）如图所示的实验装置中，将电流表换成_______进行触接，还可以探究电动机的工作原理。 【答案】（1）闭合；（2）CE；（3）电源。【解析】（1）磁生电是电磁感应现象，必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以应将电流表、导线ab串联起来组成闭合回路； （2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动；AB、导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会产生感应电流，故AB都不符合题意。 CE、由图知，导体ab处的磁感线是从上向下的，导体ab水平向左或向右运动，斜向上或斜向上运动，都是做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故CE符合题意。 D、导体ab竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D不符合题意； 故选CE。 （3）当电流表换成电源时，导体ab就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理。 6．在探究“产生感应电流的条件”实验中。（1）实验中，观察________判断电路中是否有感应电流。（2）闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，电路中________（选填“有”或“无”）感应电流。（3）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做________运动时，导体中就会产生感应电流。（4）如果将小量程电流表换成________，可以探究磁场对通电导体的作用。【答案】（1）电流表的指针是否偏转；（2）有；（3）切割磁感线；（4）电源。【解析】（1）实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流；（2）闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，导体做切割磁感线运动，电路中有感应电流；（3）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流；（4）如果将小量程电流表换成电源，闭合开关后电流流过导体棒，导体棒受安培力作用，可以观察磁场对通电导体的作用。7.图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。实验观察到的现象如下表实验序号磁场方向导体棒ab运动方向灵敏电流计指针偏转情况1向下向上不偏转2向下不偏转3向左向右偏4向右向左偏5向上向上不偏转6向下不偏转7向左向左偏8向右向右偏（1）实验时通过观察________来判断电路中是否产生感应电流。（2）由实验可知，闭合电路中的部分导体在磁场中做________运动时，电路中产生感应电流。（3）比较第4次和第________次实验可知，导体棒运动方向相同时，感应电流的方向与磁场的方向有关。（4）比较第7次和第8次实验可知________。【答案】（1）灵敏电流计指针是否偏转；（2）切割磁感线；（3）8；（4）感应电流的方向和导体运动的方向有关。【解析】（1）通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有电流。（2）由表格中数据知，当开关断开时，不会有电流产生；若导体向上运动或向下运动时，不切割磁感线，此时电路中也没有电流，可得产生感应电流的条件是：闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动。（3）由表格中数据知，4和8的导体运动方向相同，磁场方向不同，电流表指针的偏转方向也不同，说明感应电流的方向与磁场的方向有关。（4）比较第7次和第8次实验可知，磁场方向相同，导体的运动方向不同，电流表指针的偏转方向不同，说明感应电流的方向与导体运动的方向有关。8.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：（1）请在图甲中标出经过A点的磁感线的方向；（    ）（2）如图乙所示，将闭合电路中的导线ab放在蹄形磁体的磁场中，导线ab左右运动时，电流表指针_______。这一过程中，该装置将_______转化为电能。这一现象在生活中的应用有_______。【答案】    ①.     ②. 偏转（左右摆动）    ③. 机械能    ④. 发电机【解析】（1）磁体的上端是N极，下端是S极，磁体外部的磁感线从N极出发回到S极，A点磁感线的方向向下，如图所示：（2）导线和电流表组成了闭合回路，使导线ab在磁场中左右运动，即导线做切割磁感线运动，因此会有感应电流产生，此时电流表指针能发生偏转，这种现象就是电磁感应现象，工作时把机械能转化为电能，利用它人们发明了发电机。9.小明在用如图装置“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：（1）实验时，小明通过观察_______判断电路中是否有感应电流产生；（2）闭合开关，若保持导体ab不动，要产生感应电流，小明正确的操作是_______；（3）利用此实验中的能量转化原理，人们在生产生活中制成了_______。【答案】灵敏电流计的指针是否偏转  拉动磁体向左运动  发电机【解析】感应电流的有无是通过灵敏电流计的指针是否偏转来体现的，若灵敏电流表的指针发生偏转，就说明产生了感应电流；如图磁体上端是N极，下端是S极，则磁感线方向是上下方向的，当闭合开关，要使电路中有感应电流，必须让导体在磁场中做切割磁感线运动，如保持ab不运动，则可以拉动磁体向左运动，导体ab此时也可以切割磁感线产生感应电流；闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动切割磁感线而产生的，可见消耗的是机械能，所以实验过程中是机械能转化成电能，其重要应用是发电机的发明。10.法拉第电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流．”小明和芳芳根据课文中的描述进行了进一步探究．   （1）小明同学提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想．除此以外你的猜想是：_______。写出验证你的猜想的主要步骤：A._________________；B.__________________；C.___________________。分析实验结论：（2）芳芳同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电流的大小可能不一样．于是她验证如下：（a）先用大约25圈的漆包线圈的一条边框较快地切割磁感线运动；（b）然后用单根导线以相同的情况切割磁感线运动．你认为两次灵敏电流计指针偏转程度（      ）A．（a）较大   B．（b）较大     C．一样大      D．无法确定（3）实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁铁来做实验（如图所示），发现灵敏电流计指针发生偏转．你认为在此实验中产生感应电流大小跟什么因素有关？请你总结一下．（写出两条）①_______，②_______。（4）在（2）、（3）两个实验中，如何改变感应电流的方向？每个实验各写出一种方法．①_______，②_______。【答案】（1）导体运动的快慢；主要步骤：A、让导体ab以较慢的速度在磁场中向右运动．观察灵敏电流计的指针偏转角度．B、让导体ab在同一磁场中以较快的速度在磁场中向右运动．观察灵敏电流计的指针偏转角度．C、比较两次灵敏电流计偏转角度的大小．即可知道感应电流的大小可能与导体运动的快慢的关系．（2）A；（3）磁铁强弱，磁铁运动的快慢；（4）改变切割方向（改变磁极方向），改变磁极方向（或改变磁铁的运动方向）．【解析】（1）感应电流是由于导体在磁场中作切割磁感线运动而产生的，在已经对磁场方面做出猜想的前提下，就要从运动这方面做出猜想：感应电流的大小可能与导体运动的快慢有关．（2）因为多匝线圈在磁场中运动时，相当于多根导线同时切割磁感线，即相当于多个电源串联，则电路中电流较大，即（a）中较大，故选A；（3）我们知道导体切割磁感线可以产生感应电流，即导体和磁场中发生了相对运动；本题中磁场运动，可以认为导线相对于磁场发生了运动，故也可以产生感应电流；感应电流应于磁场的强弱、磁铁运动的变慢及线圈的匝数等有关．（4）感应电流的方向与切割方向及磁场方向有关，故二者都可以通过改变磁极方向和运动方向改变电流方向．即①改变切割方向（或改变磁极方向）；②改变磁极方向（或改变磁铁的运动方向）