初中物理中考复习 专题34 探究什么情况下磁可生电的实验题（解析版）

这是一份初中物理中考复习 专题34 探究什么情况下磁可生电的实验题（解析版），共12页。试卷主要包含了转换法，控制变量法，产生感应电流的条件，能量转化，电流计指针不偏转的原因，08/R N，探究磁与电的联系等内容，欢迎下载使用。

探究电磁感应现象实验需要学通的基础知识
1.转换法：通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判定是否产生电流。
2.控制变量法：
（1）探究电流方向与磁场方向的关系：控制导体运动方向不变，改变电流方向，观察电流计指针偏转方向。
（2）探究电流方向与导体运动方向的关系：控制磁场方向不变，改变导体运动方向，观察电流计指针偏转方向。
（3）探究电流大小与磁场强弱的关系：控制导体切割磁感线运动的速度与方向不变，改变磁场强弱，观察电流计偏转的角度。
（4）探究电流大小与导体运动速度的关系：控制导体运动方向和磁场强弱不变，改变导体切割磁感线运动的速度，观察电流计偏转的角度。
3.产生感应电流的条件：
（1）电路必须闭合；
（2）闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动。
4.能量转化：机械能转化电能
5.电流计指针不偏转的原因：
（1）导体没有做切割磁感线运动；
（2）电路没闭合；
（3）产生电流太小。根据考点考
【例题1】发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究．
（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中 （选填“有”或“无”）电流产生．
（2）小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流表指针发生了 偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可产生电流”，但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动”．为验证猜想，它们继续探究，并把观察到的现象记录如下：
分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是 （选填“正确”或“错误”）的，比较第2、3次实验现象发现，产生的电流的方向跟 有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟 有关．
（3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在 中做 运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理学家 发现．
【答案】（1）无（2）正确；导体的运动方向；磁场方向（3）磁场；切割磁感线；法拉第．
【解析】（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中无电流产生；
（2）根据表格中的信息可知，当导体在磁场中运动时，电流计指针不一定偏转，说明不一定产生电流，故小芳的观点是正确的；
比较第2、3次实验现象发现，磁场方向相同，导体运动的方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向跟导体运动方向有关；
比较第3、6次实验现象发现，导体运动的方向相同，磁场方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向还跟磁场方向有关．
（3）电路闭合时，不论是导体运动还是磁体运动，导体会做切割磁感线运动，所以导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应，此原理最早由英国物理学家法拉第发现的．
【例题2】（2020安徽）在探究“什么情况下磁可以生电"的实验中，实验装置如图所示。
(1)实验现象∶①保持蹄形磁体位置不动，让导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转；②导线AB向左或向右运动，电流表的指针发生偏转；③保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转。
实验结论∶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。
(2)实验现象∶①保持磁场方向不变，导线AB向右运动时，电流表指针向左偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向右偏转。②对调磁体两极的位置，使磁场方向发生改变，导线AB向右运动时，电流表指针向右偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向左偏转。
实验结论∶感应电流的方向与________有关。
【答案】 (1)切割磁感线 (2)导体切割磁感线方向和磁场方向
【解析】(1)由实验①知导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线平行时，导体中不产生感应电流；由实验②③知当导线AB向左或向右运动，或者保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线垂直时，即闭合电路的一部分 导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。
(2)由题意知当导线AB运动方向改变，或磁场方向改变，电流表指针的偏转方向改变，说明感应电流的方向与导体切割磁感线方向和磁场方向有关。
结合考点练
1.图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置，ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上．
(1)本实验中，如果_________________，我们就认为有感应电流产生．
(2)闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，电路________感应电流(选填“有”或“无”)．
(3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关”，小李猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关．”请你根据图所示的实验装置，帮助小李设计实验来验证他的猜想，你设计的实验做法是：_________________。
【答案】(1)灵敏电流计的指针偏转。(2)有。(3)闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体切割磁感线的速度，观察电流计的指针偏转程度。
【解析】感应电流的有无可以通过灵敏电流计的指针是否偏转来判断，感应电流的大小可以通过观察灵敏电流计的指针偏转角度来判断．在探究感应电流的大小跟导体切割磁感线运动的快慢关系时，一定要体现控制变量的思想．
2．如图为探究“磁生电”的实验装置。
(1)闭合开关，让悬着的导体AB______(填“左右”“上下”“沿A向B”或“沿B向A”)运动时，电流表指针会发生偏转。
(2)若保持导体AB不动，要产生感应电流，正确的操作是_______________。
(3)实验中发现电流表指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。
装置改进： ；
操作改进： 。
【答案】（1）左右。
（2）闭合开关，让磁体左右移动。
（3）装置改进：让导体AB长度变短；操作改进：让导体AB运动速度加快。
【解析】（1）闭合电路一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流。悬着的导体AB左右运动时，才能切割磁感线。
（2）若保持导体AB不动，要产生感应电流，得闭合开关，让磁体左右移动。因为这时相当于导体AB切割磁感线了。
（3）让导体AB长度变短，闭合电路电阻小，电流大；让导体AB运动速度加快，导体切割磁感线速度大，电流大。
3.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）
4.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。
5.小明在做“探讨什么情况下磁可以生电”实验时，连接如图的实验装置，PQ，MN为两平行金属导线，水平放置，相距L，两导轨右侧连接定值电阻R，一金属棒垂直搁在两导轨上，与导轨接触良好，接触点分别为a、b．现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内，用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时，在闭合回路可产生感应电流，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻。则：

（1）当向左拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为 ；
（2）当向右拉动金属棒时，金属棒相当于电源给电阻R供电，则此时金属棒的 （选填“a”或“b”）端相当于电源的正极．
（3）小明在做实验时，发现F的大小与PQ、MN间距L、电阻R大小、金属棒运动速度和磁场大小等有关，在保持其它条件不变的情况下，分别改变L、R得到如表实验数据，请根据以下实验数据及你已有的数学、物理知识，写出F与L、R的关系式为：F=________．
【答案】（1）b→a；（2）b； （3）5/2×L2N或F=0.08/R N
【解析】（1）当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流，产生的电流叫感应电流．感应电流的方向与导体运动的方向有关．由题意知，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，当向左拉动金属棒时，金属棒运动的方向改变，通过金属棒的电流方向为b→a；
（2）在电源外部，电流的方向从电源的正极流向负极．当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为a→b，在金属棒的外部电流的方向是从b→a，因为在电源外部，电流的方向从电源的正极流向负极，所以b端相当于电源的正极；
（3）根据实验数据，利用学过的数学、物理知识，得出F与L、R的关系式．
（3）①分析F、L之间关系的数据如下：
当L1=0.2时，F1=0.1N，F1和L1的关系式：0.1N=5/2×0.22N；
当L2=0.4时，F2=0.4N，F2和L2的关系式：0.4N=5/2×0.42N；
当L3=0.6时，F3=0.9N，F3和L3的关系式：0.9N=5/2×0.62N；
所以，F、L之间关系式为：F=5/2×L2N；
②分析F、R之间关系的数据如下：
当R1=0.1时，F1=0.8N，F1和R1的关系式：0.8N=0.08/0.1 N；
当R2=0.2时，F2=0.4N，F2和R2的关系式：0.4N=0.08/0.2 N；
当R3=0.4时，F3=0.2N，F3和R3的关系式：0.2N=0.08/0.4 N；
所以，分析F、R之间关系式为：F=0.08/RN．
6．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。
7.如图是研究电磁感应现象的装置，实验中将开关闭合，若保持导体ab不动，灵敏电流计指针不偏转；若让导体ab在两磁极间左右水平运动，灵敏电流计指针发生偏转，除了上述实验和现象外，写出两个利用此装置完成的实验方案和相应观察到的现象．
（1） ；
（2） ．
【答案】（1）两个磁极对调，使磁感线的方向反向，闭合开关，让导体在磁场中向右运动，灵敏电流表的指针向左偏转，表明导体中的感应电流的方向跟磁场方向有关；
（2）保持电路闭合，让导体竖直方向上下运动时，导体没有切割磁感线运动，灵敏电流表的指针不偏转，表明导体中无感应电流，说明导体在磁场中只有做切割磁感线运动时，导体中才有感应电流产生。
【解析】实验方案就是选择器材和利用器材写出实验步骤。本题已给器材，所以写出操作步骤和应该观察到的现象即可。
此外，应用这个装置图编制作图题、阅读题也是值得研究的课题。希望毕业班教师在指导学生复习时引起足够的重视。
8.（2020江西）探究磁与电的联系。
如左图所示，是灵敏电流计的内部结构，小红同学参加课外实践活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似，出于好奇，她利用如右图所示的装置进行了下面的实验｡
【进行实验】用手拨动其中一个灵敏电流计指针的同时，另一个灵敏电流计的指针也发生了偏转｡
【交流】拨动右侧灵敏电流计的指针时，表内线圈在磁场中______运动，产生了感应电流｡于是，左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流，它在______中受到力的作用，带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于______机｡
【答案】 做切割磁感线 磁场 发电
【解析】拨动右侧灵敏电流计的指针时，表内线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，由于左侧灵敏电流计和右侧灵敏电流计相连，左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流，在磁场中受到力的作用，从而带动指针偏转。
右侧灵敏电流计产生感应电流，属于电磁感应现象，相当于发电机。
序号
磁体摆放方向
ab运动方向
电流计指针偏转情况
1
N极在上
竖直上下运动
不偏转
2
水平向左运动
向右偏转
3
水平向右运动
向左偏转
4
N极在下
竖直上下运动
不偏转
5
水平向左运动
向左偏转
6
水平向右运动
向右偏转