2024年中考物理实验(全国版)：探究探究什么情况下磁可以生电（解析版）.pdf

实验1 9探究探究什么情况下磁可以生电基础考点梳理电磁感应：闭合回路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流的现象叫电磁感应1.【实验装置】如图所示.2.【交流与评估】(1)金属棒的材料不能是铁、钻、银：避免因磁化而影响实验结论.(2)实验方法：转换法：本实验通过灵敏电流计指针的偏转情况反映：电路中是否产生感应电流和产生的感应电流的大小.控制变量法：若要探究感应电流方向与磁场方向的关系，应控制金属棒运动方向不变，改变磁场方向；若要探究感应电流方向与导体运动方向的关系，应控制磁场方向不变，改变导体运动方向.(3)感应电流的方向与磁场方向和 导体运动方向有关.如果只把磁体的N、S极对调，灵敏电流计的指针偏转方向将相 反；如果只让金属棒向相反方向做切割磁感线运动，灵敏电流计的指针偏转方向也将相 反；如果把磁体的N、S极对调，并让金属棒向相反方向做切割磁感线运动，灵敏电流计指针偏转方向不 变；(4)感应电流的大小与磁场强弱和 导体运动速度有关.(5)实验时如果增加金属棒切割磁感线的长度，则灵敏电流计的指针偏转角度会增大，感应电流增大.(2)实验过程中灵敏电流计的指针偏转不明显，可以采取的改善方法：增大金属棒切割磁感线的速度、换用磁性更强的磁体、增加切割磁感线的导线的长度等.(3)闭合开关，金属棒做切割磁感线运动时，将 机 械 能 转 化 为 电 能.这是电磁感应现象，这一原理在生活中的应用有动圈式话筒、发 电 机 等.(4)实验中，若金属棒无论怎样移动，发现灵敏电流计指针都不偏转，出现这种情况的原因可能是开关未 闭 合.(5)实验中，闭合开关后，若金属棒不动，左右移动磁体，金属棒切割了磁感线，电 路 中 会产生感应电流.(6)若将图中的灵敏电流计换成电源，就可以用来研究磁场对通电导体的作用.【实验结论】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.典型例题赏析1.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，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 极向纸内偏转贝 心通电导线周围存在磁场，且 磁 场 的 方 向 与 电 流 方 向 有关断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了 地 磁 场 的作用如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图 乙(选 填“乙”或“丙”)所示方向的偏转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水平向右向左偏转根据表中记录的实验信息，完成下列问题：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 不 会(填“会”或“不会”)产生感应电流由第3、4 两次实验可知，导体棒A B 中感应电流的方向与 导体运动 的方向有关如果固定导体棒 A B,水平向右移动磁铁，电 流 表 的 指 针 向 右偏转。

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 产生的感应电流太小解 答】解：（1）根据甲、乙、丙三图可知：通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与电流方向有关;断开电源后，小磁针静止，N 极指向北，是因为受地磁场作用；电子在小磁针上方飞过，因为电子束带负电，所以当电子束从左向右运动时，电流的方向应从右向左，与图乙相同2）由第1、2 两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动时，电流表指针不偏转，说明不会产生感应电流由第3、4 两次实验可知，磁场方向不变，导体运动方向改变时，感应电流的方向也发生改变，这说明导体棒A B 中感应电流的方向与导体运动的方向有关；如果固定导体棒A B,水平向右移动磁铁，此时相当于导体棒AB水平向左运动，由表格中的信息可知，电流表的指针将向右偏转小明将电流表换成完好的小灯泡做实验，电路是通路，灯泡不亮，可能原因是电流太小故答案是：（1）电流方向；地磁场；乙；（2）不会；导体运动；右；产生的感应电流太小2.科学家发现：在电磁感应现象中，感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线运动的方向有关图甲所示a、b 导体由导线连接成闭合回路，全部器材均处于静止状态。

第 1次实验：将磁铁E 水平向左抽出时，发现导体b 会受到水平向右的磁场力而向右运动第 2 次实验：仅取走磁铁F 后，再进行和第1次实验相同的操作，导体b 保持静止1 ）在 两次（选 填“第 1 次”、“第 2 次”或“两次”）实验中，电路中产生感应电流，利用这个原理制成了 发电机（选 填“发电机”或“电动机”）2）第 3 次实验：如图乙所示，使导体a 水平向左运动,与第1 次实验相比：感应电流方向 相反（选 填“相同”或“相反”）导体b 受到水平向 右（选 填“左”或“右”）的磁场力解 答】解：（1）在两次实验中，电路中产生感应电流，因为两次实验都切割了磁感线，利用这个原理制成了发电机2）第 3 次实验：如图乙所示，使导体a 水平向左运动，与 第 1次实验相比：导体a 这边的磁场方向不变，导体切割磁感线方向改变所以：感应电流方向相反导体b 受到水平向右的磁场力因为与甲图比较，b 中的电流方向和磁场方向同时改变，所以受到磁场力方向不变故答案为：（1）两次；发电机；（2）相反；右3.迈克尔法拉第（MichaelFaraday,1791年 9 月 2 2 日 1867年 8 月 2 5 日），英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。

1831年，他作出了关于电力场的关键性突破一一发现了电磁感应定律，永远改变了人类文明1831年 8 月 2 9 日，法拉第终于取得突破性进展这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A 和 B,如 图 1所示他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4 平方英寸的电池充电用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B 边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一定距离，恰好经过一根磁针的下方（距铁环3英尺远），然后把电池连接在A 边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A 边与电池的连接，磁针再次被扰动灵 敏（电流计（1）请根据法拉第日记的描述，用笔画线代替导线，完成电路的连接2）为保证实验顺利进行，尽量不受外界干扰，你认为实验时要注意的是 远离外界磁场，在无风的室内进行实验(3 )根据法拉第的发现，王浩同学进行如图2的实验进行探究影响感应电流方向因素的实验如图甲所示，当灵敏电流计指针左偏时，通过灵敏电流计的电流方向是 从 上 到 下(填从下往上或从上往下)如图乙所示，把条形磁铁插入线圈时，发现灵敏电流计指针发生了偏转，证明产生了感应电流，则产生 感 应 电 流 的 条 件 是 闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动。

继续试验得到如图丙、丁，比较乙、丙，说明感应电流的方向与 磁场方向 有关;比较乙、丁，说明 感 应 电 流 的 方 向 与 导体切割磁感线运动的方向有关王浩同学继续深入思考，发现如图乙、丙、丁中通电螺线管产生的磁场方向和外界磁场的变化是心(填相同或相反)他把这个发现告诉老师，老师表扬他：你已经和楞次一样厉害了！【解答】解：(1 )请根据法拉第日记的描述，用笔画线代替导线，作图如下：(2)为保证实验顺利进行，尽量不受外界干扰，你认为实验时要注意的是：远离外界磁场，在无风的室内进行实验3)如图甲所示，当灵敏电流计指针左偏时，通过灵敏电流计的电流方向是从上到下如图乙所示，把条形磁铁插入线圈时，发现灵敏电流计指针发生了偏转，证明产生了感应电流，则产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动继续试验得到如图丙、丁，比较乙、丙，说明感应电流的方向与磁场方向有关；比较乙、丁，说明感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关王浩同学继续深入思考，发现如图乙、丙、丁中通电螺线管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反故答案为:(2)远离外界磁场，在无风的室内进行实验;(3)从上到下；闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动；磁场方向；导体切割磁感线运动的方向；相反。

4.老师在课堂上演示了“手摇发电机发电”(图 甲)，小军发现线圈在磁场中转动时，小灯泡一闪一闪的发光他思考感应电流的大小与哪些因素有关呢？小军提出了自己的疑问以后，学习小组的同学们都很感兴趣，迅速展开讨论，并提出了以下猜想:猜想一：感应电流大小与磁场的强弱有关猜想二：感应电流大小与导体切割磁感线运动的速度有关猜想三：感应电流大小与导体运动方向和磁感线的夹角有关为了能够完成全部探究任务，他们设计了如图乙所示的实验装置进行实验，并将实验现象和数据记入如下表格中：次数 滑片P 的位置导体ab移动的方向与水平方向的夹角/度导体ab移动的速度v/cm s 1灵敏电流计指针偏转的最大幅度1左051格2左0102 格3左0204 格4左30101.7格5左30203.4格6左60101格7中0102.5格8中0205 格9右0206 格(1)为了验证猜想一，他们用电磁铁代替了蹄形磁铁，这样设计的好处是 磁场的强弱便于调节实验步骤如下：步骤一：闭合开关S1和 S 2,将滑动变阻器的滑片P 移至左端，并将导体ab 以某一速度水平向右移动，观察并记录灵敏电流计指针偏转的最大幅度；步骤二：将滑片P 向右移动，电磁铁的磁场变 强，导体ab 以同一速度水平向右移动，观察并记录灵敏电流计指针偏转的最大幅度；步骤三：将滑片P 移动至右端，重复步骤二。

实验中，通 过 观 察 灵敏电流计指针偏转的幅度反映感应电流的大小通过分析表格中的数据，得出的结论是：在其他条件一定时，磁场越强，感 应 电 流 越 大2)分析 1、2、3三组数据,可以验证猜想二的结论是正确的3)根据2、4、6 三组数据，可得出结论是：在其他条件一定时，导体切割磁感线运动的方向与磁感线的 夹 角 越 大，感应电流越大4)结合实验分析，老师在匀速转动手柄时，通过灯泡的电流忽大忽小的原因是 导体运动方向和磁感线的夹角发生了变化解 答】解：(1)用电磁铁代替了蹄形磁铁的好处是磁场的强弱便于调节；将滑片P 向右移动，电源电压不变，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路电流变大，电磁铁的磁场变强；实验中，通过观察灵敏电流计指针偏转的幅度反映感应电流的大小，灵敏电流计指针偏转的幅度越大，说明产生的感应电流越大根据控制变量法，分析表格中的数据可知，感应电流大小与磁场的强弱有关，在其他条件一定时，磁场越强，感应电流越大；(2)1、2、3 三组数据中，滑片P 的位置不变，导体ab移动的方向与水平方向的夹角不变，导体ab移动的速度不同，可验证感应电流大小与导体切割磁感线运动的速度是否有关；(3)2、4、6 三组数据中，滑片P 的位置不变，导体ab移动的速度一定，导体ab移动的方向与水平方向的夹角不同，灵敏电流计指针偏转的最大幅度不同，根据控制变量法可得出结论：在其他条件一定时,导体切割磁感线运动的方向与磁感线的夹角越大，感应电流越大。

4)老师匀速转动手柄，导体ab移动的速度不变，滑片P 的位置也没有改变，通过灯泡的电流忽大忽小，可能是导体ab移动的方向与水平方向的夹角发生了变化故答案为：(1)磁场的强弱便于调节；强；灵敏电流计指针偏转的幅度；在其他条件一定时，磁场越强，感应电流越大；(2)1、2、3；(3)大;(4)导体运动方向和磁感线的夹角发生了变化5.学校的魔方兴趣小组有一款奇异的魔方，如图甲所示在魔方的内部，嵌入了金属丝，当转动带有磁性的小方块时可以。