九年级物理全一册举一反三系列专题20.5磁生电【四大题型】(人教版)(原卷版+解析)

这是一份九年级物理全一册举一反三系列专题20.5磁生电【四大题型】(人教版)(原卷版+解析)，共25页。

TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 发电机的构造的工作原理】
\l "_Tc25206" 【题型2 动圈式话筒原理】
\l "_Tc9103" 【题型3 电磁感应】
\l "_Tc9103" 【题型4 实验探究】
【知识点1 发电机的构造工作原理】
一. 发电机主要结构
发电机主要机构
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
二. 发电机工作原理
发电机的工作原理
发电机是基于法拉第电磁感应定律而来的，即一块金属，比如一根铜线，在磁场中运动，金属内部会产生电场。
金属内部的电荷就会沿着电场流动。如果这块金属不是一个环，电荷就会积累在两端，以电压的形式存在，把这块金属接在一个回路中（回路除金属以外的其他部分并没有在磁场中），就产生了电流，于是，发电机发出了电。
所以，发电机的基本原则就是固定住永磁体或者是金属，让金属或者是永磁体不停的运动，运动是相对的嘛，这样，那块不停的在磁场中运动的金属就会源源不断的发电。
由这一点可以区分不同的发电机，水力发电机就是利用水从高处落下的能量维持金属的运动，火电就是利用火烧开水产生的蒸汽的力量维持金属运动。
【题型1 发电机的构造工作原理】
【例1】（2022·江苏南通·中考真题）风力发电路灯的核心部件是小型风力发电机，其工作原理是（ ）
A．电磁感应B．电流的磁效应
C．磁场对电流的作用D．磁极间的相互作用
【变式1-1】（2022·甘肃金昌·中考真题）2021年4月29日，中国空间站“天和核心舱”发射升空。核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体，采用了氮化硼陶瓷基复合材料，该材料具备耐热耐蚀性、低密度、高强度、易加工、绝缘性能好等优点。关于该材料的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．该材料可以用来制作发电机线圈内芯B．该材料可减轻卫星的质量，降低发射成本
C．该材料可用于制作宇宙飞船的外壳D．该材料可用于制造飞机的零部件
【变式1-2】（2022·广西梧州·中考真题）某科技创新大赛上展示了一款新型皮箱，其内部没有电源，但拖动皮箱让轮子滚动时，嵌在轮子里的LED灯会发光，夜间行走更安全，下列选项中与其原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【变式1-3】（2022·湖南张家界·中考真题）下列实验与动圈式话筒工作原理对应的是（ ）
A．B．
C．D．
【知识点2 动圈式话筒原理】
它是利用电磁感应现象制成的。
动圈式话筒是一种结构简单、使用方便的传声器，它主要由振动膜片、音圈、永磁铁和升压变压器等组成，它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音颤动，从而带动连在一起的音圈在磁场中作垂直切割磁感线的运动，线圈两端就会产生感应电动势，从而完成声电转换。
2、【题型2 动圈式话筒原理】
【例2】（2022·辽宁营口·中考真题）下列四个实验能反映动圈式话筒工作原理的是（ ）
A．B．C．D．
【变式2-1】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）利用“磁生电”来工作的是（ ）
A． 电饭锅B． 动圈式话筒
C． 电磁起重机D． 扬声器
【变式2-2】（2022·辽宁辽宁·中考真题）如图是一款自发电手电筒。上下快速移动手电筒，筒内的磁体就会上下运动，使筒壁上的线圈内产生感应电流，为手电筒内的蓄电池充电。下列说法正确的是（ ）
A．动圈式话筒也应用了手电筒的发电原理
B．感应电流给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源
C．闭合开关，灯泡发光，灯泡将光能转化为电能
D．导线中电流的方向就是电荷定向移动的方向
【变式2-3】（2022·四川攀枝花·中考真题）下列描述的物理情景中，与电动机原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
3、【题型3 电磁感应】
【例3】（2022·山东滨州·中考真题）进入初中学业水平考试考场时，监考教师会使用金属探测仪对大家进行检测。如果有同学携带金属制品，探测仪就会产生电流并报警。下列四个实验能反映金属探测仪工作原理的是（ ）
A．B．
C．D．
【变式3-1】（2022·山东烟台·中考真题）目前，新能源电动汽车被越来越多的家庭所喜欢，其核心部件是电动机。如图所示能说明电动机工作原理的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【变式3-2】（2022·四川广元·中考真题）小张学习了“电与磁”知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是（ ）
A．当左右移动cd时，ab不会运动
B．当左右移动ab时，cd会运动
C．当上下移动右侧磁体时，ab会运动
D．当左右移动cd时，右侧装置工作原理与电动机原理相同
【变式3-3】（2022·山东潍坊·中考真题）图甲所示是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（ ）
A．该装置是一种电动机B．该装置将机械能转化为电能
C．增大车轮转速灯泡亮度变大D．车轮与小轮间应尽量光滑
4、【题型4 实验探究】
【例4】（2022·山东日照·中考真题）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与___________有关；
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了___________的作用；
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图___________所示方向的偏转，原因是___________。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在下表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中___________（填“会”或“不会”）产生感应电流；
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与___________的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向___________偏转；
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应___________；
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是___________；
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向___________（填“由a到b”或“由b到a”）
【变式4-1】（2022·广东广州·中考真题）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逆时针转动，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_____？
【变式4-2】（2022·河北·中考真题）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”）。
【变式4-3】（2022·湖南衡阳·中考真题）如图，在“探究什么情况下磁可以生电”实验中：
（1）比较1、2（或1、3）实验现象可知，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。
实验次数
导体棒移动情况
电流表指针偏转情况
1
竖直向上
不偏转
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
4
水平向右
向左偏转
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
…
专题20.5 磁生电【四大题型】
【人教版】
TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 发电机的构造的工作原理】
\l "_Tc25206" 【题型2 动圈式话筒原理】
\l "_Tc9103" 【题型3 电磁感应】
\l "_Tc9103" 【题型4 实验探究】
【知识点1 发电机的构造工作原理】
一. 发电机主要结构
发电机主要机构
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。
由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。
二. 发电机工作原理
发电机的工作原理
发电机是基于法拉第电磁感应定律而来的，即一块金属，比如一根铜线，在磁场中运动，金属内部会产生电场。
金属内部的电荷就会沿着电场流动。如果这块金属不是一个环，电荷就会积累在两端，以电压的形式存在，把这块金属接在一个回路中（回路除金属以外的其他部分并没有在磁场中），就产生了电流，于是，发电机发出了电。
所以，发电机的基本原则就是固定住永磁体或者是金属，让金属或者是永磁体不停的运动，运动是相对的嘛，这样，那块不停的在磁场中运动的金属就会源源不断的发电。
由这一点可以区分不同的发电机，水力发电机就是利用水从高处落下的能量维持金属的运动，火电就是利用火烧开水产生的蒸汽的力量维持金属运动。
【题型1 发电机的构造工作原理】
【例1】（2022·江苏南通·中考真题）风力发电路灯的核心部件是小型风力发电机，其工作原理是（ ）
A．电磁感应B．电流的磁效应
C．磁场对电流的作用D．磁极间的相互作用
【答案】A
【详解】当风吹过的时候，线圈会在磁铁中做切割磁感线运动，线圈中就产生感应电流，这是电磁感应现象，利用电磁感应现象制成了发电机，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-1】（2022·甘肃金昌·中考真题）2021年4月29日，中国空间站“天和核心舱”发射升空。核心舱电推进系统中的霍尔推力器腔体，采用了氮化硼陶瓷基复合材料，该材料具备耐热耐蚀性、低密度、高强度、易加工、绝缘性能好等优点。关于该材料的应用，下列说法不正确的是（ ）
A．该材料可以用来制作发电机线圈内芯B．该材料可减轻卫星的质量，降低发射成本
C．该材料可用于制作宇宙飞船的外壳D．该材料可用于制造飞机的零部件
【答案】A
【详解】A．发电机线圈内芯需要是良好的导体，而该材料缘性能好，故A错误，符合题意；
B．该材料低密度，根据可得，相同体积，使用该材料质量更小，所以该材料可减轻卫星的质量，降低发射成本，故B正确，不符合题意；
C．该材料耐热耐蚀性和高强度，所以可用于制作宇宙飞船的外壳，故C正确，不符合题意；
D．该材料低密度、高强度，所以可用于制造飞机的零部件，故D正确，不符合题意。
故选A。
【变式1-2】（2022·广西梧州·中考真题）某科技创新大赛上展示了一款新型皮箱，其内部没有电源，但拖动皮箱让轮子滚动时，嵌在轮子里的LED灯会发光，夜间行走更安全，下列选项中与其原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】A．图中的实验是奥斯特实验，其说明电流的磁效应，与题干的皮箱的电磁感应现象的原理不同，故A不符合题意；
B．图中实验装置无电池，闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，是电磁感应现象，故B符合题意；
C．图中是电磁继电器的结构，它是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，与皮箱的电磁感应现象的原理不同，故C不符合题意；
D．图中实验装置说明通电导线在磁场中受力而运动，与皮箱的电磁感应现象的原理不同，故D不符合题意。
故选B。
【变式1-3】（2022·湖南张家界·中考真题）下列实验与动圈式话筒工作原理对应的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】A．动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，图中探究的是电磁铁磁性大小的因素，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．图中导体在磁场中做切割磁感线的运动，观察电路中是否有电流产生，这是探究电磁感应现象的装置图，故B符合题意；
C．图中通电导体周围存在磁场，会影响附近磁针的转动，这是探究电流的磁效应的装置图，故C不符合题意；
D．图中通电导体在磁场中受力运动，是探究磁场对电流的作用的装置图，故D不符合题意。
故选B。
【知识点2 动圈式话筒原理】
它是利用电磁感应现象制成的。
动圈式话筒是一种结构简单、使用方便的传声器，它主要由振动膜片、音圈、永磁铁和升压变压器等组成，它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音颤动，从而带动连在一起的音圈在磁场中作垂直切割磁感线的运动，线圈两端就会产生感应电动势，从而完成声电转换。
2、【题型2 动圈式话筒原理】
【例2】（2022·辽宁营口·中考真题）下列四个实验能反映动圈式话筒工作原理的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】动圈式话筒工作原理是电磁感应现象。
A．图中通电后串联的两绕有线圈的铁钉都可吸引大头针，但右边吸引的个数要多，说明通电螺线管的磁极强弱与线圈匝数有关，应用的原理是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．将小磁针平行的放在导线下方，当导线中有电流通过时，小磁针就会发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应，故B不符合题意；
C．图中灵敏电流计、开关、导体串联，开关闭合后闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，是动圈式话筒的工作原理，故C符合题意；
D．图中有电源，闭合开关，导体棒在磁场中就会运动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机原理，故D不符合题意。
故选C。
【变式2-1】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）利用“磁生电”来工作的是（ ）
A． 电饭锅B． 动圈式话筒
C． 电磁起重机D． 扬声器
【答案】B
【详解】A．电饭锅是利用电流的热效应工作的，故A不符合题意；
B．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，这是电磁感应现象。动圈式话筒线圈随声音的振动在磁场中做切割磁感运动时产生感应电流，将声信号转化为电信号，工作原理是电磁感应现象，故B符合题意；
C．电磁起重机是利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意；
D．扬声器是利用通电导体受到磁场力的作用工作的，故D不符合题意。
故选B。
【变式2-2】（2022·辽宁辽宁·中考真题）如图是一款自发电手电筒。上下快速移动手电筒，筒内的磁体就会上下运动，使筒壁上的线圈内产生感应电流，为手电筒内的蓄电池充电。下列说法正确的是（ ）
A．动圈式话筒也应用了手电筒的发电原理
B．感应电流给蓄电池充电时，蓄电池相当于电源
C．闭合开关，灯泡发光，灯泡将光能转化为电能
D．导线中电流的方向就是电荷定向移动的方向
【答案】A
【详解】A．手电筒的工作原理是电磁感应现象，动圈式话筒工作过程：声波振动——引起膜片振动——带动线圈振动——线圈切割磁感线产生感应电流——经放大器传给扬声器，所以其工作原理是电磁感应现象，与手电筒的工作原理相同，故A正确；
B．感应电流给蓄电池充电时，蓄电池将电能转化为化学能储存起来，消耗了电能，相当于用电器，故B错误；
C．闭合开关，灯泡发光，消耗电能，获得光能，所以是电能转化为光能，故C错误；
D．导线是金属导体，靠自由电子定向移动形成电流，电流的方向为正电荷定向移动的方向，与电子定向移动的方向相反，故D错误。
故选A。
【变式2-3】（2022·四川攀枝花·中考真题）下列描述的物理情景中，与电动机原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】电动机原理是通电导体在磁场中受到力的作用；
A．图中没有电源，开关闭合时，导体棒在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这是电磁感应原理，故A不符合题意；
B．图中有电源，是通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故B符合题意；
C．图中是奥斯特实验，是通电导体周围存在磁场，与电动机原理不同，故C不符合题意；
D．图中是异名磁极相互排斥，与电动机原理不同，故D不符合题意。
故选B。
3、【题型3 电磁感应】
【例3】（2022·山东滨州·中考真题）进入初中学业水平考试考场时，监考教师会使用金属探测仪对大家进行检测。如果有同学携带金属制品，探测仪就会产生电流并报警。下列四个实验能反映金属探测仪工作原理的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】当探测仪线圈靠近金属制品时，相当于闭合电路的一部分导体在切割磁感线，从而产生感应电流，所以其原理是电磁感应现象。
A．探究磁极之间的相互作用规律 ，故A不符合题意；
B．探究电磁感应现象，故B符合题意；
C．是电磁铁的应用，电磁继电器，故C不符合题意；
D．探究磁场对通电导体的作用，故D不符合题意。
故选B。
【变式3-1】（2022·山东烟台·中考真题）目前，新能源电动汽车被越来越多的家庭所喜欢，其核心部件是电动机。如图所示能说明电动机工作原理的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】A．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流计指针偏转，说明导体中产生了感应电流，与发电机工作原理相同，电磁感应现象，故A不符合题意；
B．当导线通电时，磁针发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场，原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．在磁场中的导体通电时，会沿着导轨运动，说明了通电导体在磁场中受力而运动，是磁场对电流的作用，与电动机原理相同，故C符合题意；
D．闭合开关时，大铁钉能吸引小铁钉，说明通电导线周围存在着磁场，并将大铁钉磁化，这是电磁铁，原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选C。
【变式3-2】（2022·四川广元·中考真题）小张学习了“电与磁”知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是（ ）
A．当左右移动cd时，ab不会运动
B．当左右移动ab时，cd会运动
C．当上下移动右侧磁体时，ab会运动
D．当左右移动cd时，右侧装置工作原理与电动机原理相同
【答案】B
【详解】A．由题意可知，金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路，当左右移动cd时，金属杆cd在做切割磁感线的运动，此时电路中产生感应电流，带电金属杆ab在磁场中受力运动，故A错误；
B．当左右移动ab时，此时电路中产生感应电流，带电金属杆cd在磁场中做运动，故B正确；
C．当上下移动右侧磁体时，相当于金属杆cd没有在磁场中做切割磁感线的运动，闭合电路中没有感应电流，金属杆ab不会运动，故C错误；
D．当左右移动cd时，金属杆cd在磁场中做切割磁感线的运动，此时电路中产生感应电流，这与发电机的工作原理相同，故D错误。
故选B。
【变式3-3】（2022·山东潍坊·中考真题）图甲所示是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（ ）
A．该装置是一种电动机B．该装置将机械能转化为电能
C．增大车轮转速灯泡亮度变大D．车轮与小轮间应尽量光滑
【答案】BC
【详解】ABC．如图乙知，磁铁在线圈内部做切割磁感线转动，产生感应电流，所以该装置是一种发电机，将机械能转化为电能，而且转速越大产生电流越大，所以灯泡越亮，故A错误，BC正确；
D．小轮是靠车轮与小轮间摩擦力使其转动的，车轮与小轮间应尽量粗糙，故D错误。
故选BC。
4、【题型4 实验探究】
【例4】（2022·山东日照·中考真题）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与___________有关；
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了___________的作用；
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图___________所示方向的偏转，原因是___________。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在下表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中___________（填“会”或“不会”）产生感应电流；
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与___________的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向___________偏转；
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应___________；
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是___________；
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向___________（填“由a到b”或“由b到a”）
【答案】 导线中的电流方向 地磁场 乙 物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。 不会 导体做切割磁感线运动 右 保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调磁体的N、S极，记录电流表的偏转情况 导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小 由a到b
【详解】（1）①[1]由图甲、乙可知，导线中通过电流时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，能使小磁针发生偏转，由图乙、丙可知，导线中的电流方向不同时，小磁针的偏转方向不同，说明导线中的电流方向不同时产生的磁场方向不同，即电流产生的磁场的方向与导线中的电流方向有关。
②[2]断开电源后，通电导线的磁场消失，小磁针在地磁场的作用下恢复到图甲状态。
③[3][4]如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，电流方向与电子运动的方向相反，电流方向与图乙相同，小磁针将发生如图乙所示方向的偏转，原因是：物理学规定正电荷定向移动的方向为电流，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
（2）④[5]由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，不切割磁感线，电流表指针不发生偏转，闭合回路中不会产生感应电流。
⑤[6]由第3、4两次实验可知，导体棒AB运动的方向相反，导体棒AB中感应电流的方向也相反，因此感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关。
[7]如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，相当于磁体不动，导体棒向左运动，与第3次实验情况相同，根据表中记录的实验信息可知，电流表的指针向右偏转。
⑥[8]本实验的设计不完整，只探究了感应电流的方向与导体棒AB运动方向的关系，为了使探究过程更加完整，还需探究感应电流的方向与磁场方向的关系，根据控制变量的要求，应保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调N、S极，记录电流表的偏转情况，从而得出结论。
⑦[9]小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小，不足以使小灯泡发光。
⑧[10]发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向；将发电机旋转，N极在上，与实验原理图一样，此时相当于ab向左运动，电流表指针向右偏转，即电流从右侧流入，b端相当于电源正极，此时ab边中的电流方向由a到b。
【变式4-1】（2022·广东广州·中考真题）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逆时针转动，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】 顺时针 变化 ①③④
【详解】（1）[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）[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。
[3]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。
【变式4-2】（2022·河北·中考真题）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】 灵敏电流计的指针是否偏转 ①③④ 将导体AB换成多匝线圈 动圈式话筒
【详解】（1）[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）[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）[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）[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。
【变式4-3】（2022·湖南衡阳·中考真题）如图，在“探究什么情况下磁可以生电”实验中：
（1）比较1、2（或1、3）实验现象可知，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】 切割磁感线 B 机械 电源
【详解】（1）[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）[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）[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）[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。
实验次数
导体棒移动情况
电流表指针偏转情况
1
竖直向上
不偏转
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
4
水平向右
向左偏转
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
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