中考物理二轮复习核心素养专题讲义第47讲 中考磁学1类重点实验（含解析）

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中考物理二轮复习核心素养专题讲义
第47讲 中考磁学1类重点实验
专题知识概述
一、探究什么情况下磁可以生电实验基本思路
【实验器材】 各种形状的磁体、导体、灵敏电流计、导线、线圈
【实验方法】(1)转换法；(2)控制变量法
【实验过程】
1.按图所示，把导体ab的两端,分别连接在灵敏电流表的两个接线柱上，组成闭合电路。使导体在磁场中静止或向各个方向运动，进行各种尝试，找到电路中产生电流的操作，记录实验现象。

尝试各种操作




实验记录表
导体运动情况
电流表指针摆动情况
有无电流产生
导体不动
不动

无

水平向左
摆动

有

水平向右
摆动

有

斜向上运动
摆动

有

斜向下运动
摆动

有

上下运动
基本不动

无

开关断开，无论导体怎么运动
不动

无


2.探究感应电流方向与磁场方向的关系


（1）控制导体运动方向不变，当对调磁体的磁极时，指针的偏转方向相反，说明产生的电流的方向与磁场方向有关。
（2）控制磁体的磁极不变，改变导体的运动方向

当磁感线方向不变时，导体运动方向相反，电流计的指针偏转方向相反，说明产生的电流的方向与导体运动方向有关，
3.尝将导线换成一个线圈，重复上面的实验，你有什么发现？
现象： 线圈和导线运动速度、方向相同、磁场相同时，线圈比导线时，电流计指针偏转幅度大。
结论：产生的电流更大。
二、探究什么情况下磁可以生电实验命题点

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。
中考典型例题解析
【例题1】（2021湖北十堰）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。
【例题2】（2021长春）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。
专题问题综合训练
1.（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。
2.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：
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
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．
3．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)实验发现电流表指针偏转不明显，为使指针偏转明显，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。
4.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）
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. （2021山东枣庄）学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关，滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。（线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转）

（猜想与假设）
小雨做出了如下猜想：
A.感应电流的大小与磁场的强弱有关
B.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
（设计与进行实验）
进行多次实验，每次实验
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的________保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数；
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁________不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。实验数据记录如右表所示；
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
（3）（分析论证）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时，________，闭合电路中产生的感应电流越大；
（4）（交流评估）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：________；
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：________。
【答案】 （1）电流大小（2）磁场的强弱（3）导体切割磁感线的速度越快
（4）电磁铁可以改变磁性强弱（5）很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等
【解析】（1）探究猜想A感应电流的大小与磁场的强弱有关，就要保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，改变磁场的强弱，即改变电磁铁的电流大小，电流越大，磁场越强，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。  
（2）要探究猜想B感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关，实验时应保持电磁铁的磁场的强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。
（3）分析表格数据，导体切割磁感线的速度越快，电流表指针偏转格数越多，可得出的结论是：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越快，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：电磁铁可以改变磁性强弱，永磁体不能改变磁性强弱。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等。