


所属成套资源:【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验
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专题4.2.10 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件-【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验学案
展开 这是一份专题4.2.10 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件-【实验攻略】2025年中考物理新课标必做21实验及近年热考实验学案,共18页。学案主要包含了实验原理,实验装置,设计实验与进行实验,分析与论证,交流、评估、反思,问题·假设,方案·证据,解释·论证等内容,欢迎下载使用。
【实验原理】 。
【实验装置】如图所示
【设计实验与进行实验】
1. 转换法:通过观察 判断电路中是否产生感应电流;通过观察 判断感应电流方向。
2. 控制变量法:
(1)探究感应电流的方向与导体运动方向的关系:控制 不变,改变导体运动方向。
(2)探究感应电流的方向与磁场方向的关系:控制 不变,改变磁场方向。
【分析与论证】
3. 闭合电路的一部分导体在磁场中做 时,导体中有感应电流产生,感应电流的方向与 和 有关。
【交流、评估、反思】
4. 电流表指针不偏转的原因:
①不是 回路;
②导体没有做 运动。
5. 感应电流太小的改进措施:换用磁性 的磁体;导体切割磁感线时保持垂直且尽量快速;改用导线制成的多匝矩形线圈代替单根导线。
6 . 电磁感应现象的实际应用 : 、动圈式话筒等。
【电磁感应 电流表指针是否偏转 电流表指针偏转方向 磁场方向 导体运动方向 切割磁感线运动 磁场方向 导体运动方向 闭合 切割磁感线 强 发电机 】
提分专训
探究磁生电的条件及电流方向和大小的影响因素
1.在“探究什么情况下磁可以生电”实验中,如图所示。
(1)本实验是通过观察灵敏电流计 来判断是否有感应电流产生的;
(2)闭合开关,实验探究过程记录如表所示:
根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动,应用此实验原理可制成 (选填“电磁铁”“发电机”或“电动机”);
(3)进一步分析表中现象可知,感应电流方向与 有关。在不增加器材的情况下,为了探究感应电流方向与磁场方向的关系,你最简便的做法是 ;
(4)实验结束后,有同学提出灵敏电流计指针偏转角度较小,有什么办法能使偏转更明显呢?你的方法是 ;
(5)若用小灯泡代替灵敏电流计进行实验,将观察到的现象是 ,出现这种现象的原因可能是 。
2.“探究什么情况下磁能生电”的实验装置如图甲所示。
(1)装置中,C、D之间应接入 表;
(2)为避免磁体与AB之间产生力的作用,AB应选用 (选填“铝”或“铁”)棒;
(3)正确接入仪表后,闭合开关,小蓝先后进行了如图乙所示的5次实验,其中能产生感应电流的有 (填序号);
(4)实验后,小蓝认为实验现象不明显,请你提出一条改进措施: ;
(5)图甲中,若在C、D之间接入 ,就可探究磁场对通电导体的作用。
3.利用下图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与 (选填“2”或“3”)接通
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”) 发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转; 若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以 (填字母)。
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动
B.保持磁体不动,导体ab向左运动
4.探究磁生电
(1)如图甲所示装置,如果开关处于 (选填“闭合”或“断开”)状态,无论导体棒在磁场中怎样运动,灵敏电流表均不偏转。
(2)电路闭合后,下列操作能使灵敏电流表指针发生偏转的是_____。
A.磁体不动,导体棒上下运动
B.磁体不动,导体棒前后运动
C.导体棒不动,磁体左右运动
(3)实际应用:如图乙所示是一种常用的动圈式话筒,当人对着话简说话时,发出的声波使金属膜片振动,连接在膜片上的线圈随着一起在磁场中做 运动,从而产生感应电流,这是 现象,在这一过程中的能量转化是 能转化为 能。
(4)如果把装置中的灵敏电流表换成 ,可继续探究磁场对通电导体的作用。
5.小马同学在“测量小灯泡电功率”的实验中,用到以下器材:额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器“;0.5A”、电流表(、)、电压表(、)、学生电源(电压4.5)、开关、导线若干。
(1)用笔画线代替导线将图甲的实物电路补充完整 (要求滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)连接好电路,移动滑动变阻器滑片,小明发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表示数均为0,经检查电表完好,则故障可能是______;
A.小灯泡断路B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路D.滑动变阻器短路
(3)故障排除后,刚闭合开关时,电流表示数为0.15A,移动滑动变阻器的滑片,改变灯泡两端电压,小马根据实验中获得的数据绘制小灯泡“”图象如图丙所示,当小灯泡正常发光时,电流表指针偏转如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W;
(4)移动滑片使小灯泡正常发光的过程中,当滑动变阻器达到功率最大时,最大功率可能是______。
A.0.5WB.0.5625W
C.0.6075WD.0.675W
(5)完成上述实验后,小明又找来、、、的电阻各一个,不改变滑动变阻器的规格和电源电压,来完成探究“电流与电阻的关系”实验,电流表(),电压表();要完成这四次实验,应控制的电压表示数的范围为 V。
(6)小马同学继续实验:“探究什么情况下磁可以生电”。实验装置如图丁所示:
①实验中,AB棒的材料可能是 (填“塑料”或“铝”)。
②实验时,通过观察 判断电路中是否有感应电流产生。
③闭合开关,实验探究过程记录如表所示:
根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动,在该运动过程中,主要将机械能转化为 能。
④保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与 的关系。
⑤若将此装置中灵敏电流计换成 ,可进一步探究电动机的工作原理。
6.如图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
①导体水平向右运动 ②导体竖直向上运动 ③导体斜向上运动
④磁体水平向左运动 ⑤磁体竖直向上运动
(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”)。
7.如图是“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。
(1)在选择AB棒时,应该选择 (选填“塑料棒”“铁棒”或“铜棒”),实验中通过观察 判断电路中是否有感应电流产生。
(2)磁生电的电磁感应现象是由英国物理学家 发现的;若只将AB棒竖直上下在蹄形磁铁的磁场中移动,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。
(3)闭合开关,AB棒在磁场中水平向右运动,电路中有感应电流产生;若要使产生的感应电流方向相反,可以采取的具体措施 (写出一种方法即可)。
(4)想要研究电动机的工作原理,只需要将图中的一个实验器材进行替换就可继续研究,请写出你的替换方案: 。
8.利用下图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与 (选填“2”或“3”)接通;
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以 (填字母)。
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动 B.保持磁体不动,导体ab向左运动
9.受到法拉第等科学家探索精神的影响,学习“磁生电”的知识后,实践小组还想进一步进行探究新的问题;
【问题·假设】
实践小组提出“感应电流的大小与什么因素有关”的探究问题,并进行了如下猜想:
猜想一:感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关;
猜想二:感应电流的大小与磁体周围磁场的强弱有关;
【方案·证据】
小组同学利用如图所示的装置进行了以下探究:
针对猜想一设计的方案:保持磁铁磁性强弱不变,改变线框 进行多次实验,观察并记录每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数,将收集的实验数据填写在下表中;
针对猜想二设计的方案:保持线框切割磁感线的速度不变,更换 不同的磁铁再次实验,观察并记录两次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。
【解释·论证】
本实验通过观察 来判断电路中感应电流的大小,这里运用的研究方法是 ;
分析上表数据可得出的结论是:磁体周围磁场的强弱相同时, ,闭合电路中产生的感应电流越大。
【交流·评估】
在探究猜想二的过程中,小组同学想用电磁铁代替永磁铁,请你评估这样做的好处是什么 ?
你认为在探究猜想二的过程中,实验操作上存在的困难是什么 ?
请你说出利用磁生电原理工作的装置有什么 ?
10.如图所示是小明“探究导体在磁场中运动时产生感应电流”的实验装置。
(1)小明在实验探究中,没有产生感应电流。请你帮他找出其中的可能原因: (写出一条即可);
(2)在实验过程中,小明应观察记录磁体周围的磁场方向、金属棒AB在磁场中的 方向以及对应导体棒运动时灵敏电流表的指针 方向;
(3)保持金属棒AB不动,闭合开关,实验观察到:当水平向左抽出蹄形磁体时,灵敏电流表的指针 (选填“偏转”或“不偏转”);
(4)该实验利用的原理是 ,实验过程中能量转化情况是 ,现实中可以用来制作 ;
(5)若要利用上述装置“探究磁场对通电导线的作用”,可以将图中的灵敏电流表更换为 ,通过实验发现,通电导体在磁场中受力的方向不仅与电流方向有关,而且与 有关。
11.如图甲所示,在“摇绳发电”活动中小西和小安把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合导体回路,然后他们沿某一方向站立并迅速摇动这条电线,发现灵敏电流计的指针摆动。
(1)你认为小西和小安沿 (选填“东西”或“南北”)方向站立最好;
(2)小西和小安想进一步探究“感应电流的大小与哪些因素有关”,经过讨论后,他们提出了以下几种猜想:
猜想1:与磁场的方向有关;
猜想2:与导体切割磁感线运动的速度大小有关;
猜想3:与磁场的强弱有关。
(3)为了验证猜想1是否正确,如图乙,使导体PQ以3.0cm/s的速度水平匀速向右运动,读出灵敏电流计的示数为6mA。然后,将磁体上下颠倒,使导体PQ仍以原速度水平匀速向右运动,发现灵敏电流计的示数仍为6mA,这说明猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的;
(4)在验证猜想2时,如图乙,使导体PQ以不同的速度大小水平匀速向右运动,读出灵敏电流计测出的数值,记录的部分数据如表:
①请在图丙中描点作出感应电流I与速度v的关系图线 ;
②进一步分析得出:在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成 ;
③为探究猜想3,他们换用磁性逐渐增强的多个磁体进行实验,保持水平切割速度不变的情况下,发现灵敏电流计示数逐渐增大,这说明感应电流大小与 有关;
(5)探究结束后,他们想使“摇绳发电”活动中产生电流增大,可采取的措施有: 。(写出一条即可)
12.在“探究产生感应电流的条件”的实验中,实验电路如图所示,在磁场中悬挂一根导体AB,把它的两端跟灵敏电流计连接起来,组成闭合回路。
(1)实验中,用蹄形磁铁提供磁场,用 显示电路中有无电流;
(2)下列操作,电路中能产生电流的是 (填序号);
①蹄形磁体和导体AB都静止
②蹄形磁体静止,导体AB上、下运动
③导体AB静止,蹄形磁体左、右运动
(3)小明同学进行该实验时,在使导体AB运动的过程中,发现灵敏电流计指针偏转的角度比其他同学实验中指针偏转的角度小,即产生的感应电流较小.依据这一现象,请你猜想产生的感应电流较小的可能原因是 (写出一条即可)。除了可以更换磁性更强的磁体,还可以通过 来增大感应电流;
(4)将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源,在导体AB静止的情况下,闭合开关后可观察到的现象是 ;
(5)利用电磁感应原理工作的装置有 (填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”)。
13.在“探究产生感应电流的条件”的实验中,实验电路如图所示,在磁场中悬挂一根导体AB,把它的两端跟灵敏电流计连接起来,组成闭合回路。
(1)实验中,用 提供磁场,用 显示电路中有无电流;
(2)下列操作,电路中能产生电流的是 (填序号);
①蹄形磁体和导体AB都静止
②蹄形磁体静止,导体AB上、下运动
③导体AB静止,蹄形磁体左、右运动
(3)小明同学进行该实验时,在使导体AB运动的过程中,发现灵敏电流计指针偏转的角度比其他同学实验中指针偏转的角度小,即产生的感应电流较小。依据这一现象,请你猜想产生的感应电流较小的可能原因是 (写出一条即可)。除了可以更换磁性更强的磁体,还可以通过 来增大感应电流;
(4)将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源,在导体AB静止的情况下,闭合开关后可观察到的现象是 ;
(5)利用电磁感应原理工作的装置有 (填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”)。
参考答案
1.(1)指针是否偏转
(2) 切割磁感线 发电机
(3) 导体切割磁感线运动方向 保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调
(4)增大导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的U形磁铁
(5) 灯泡不亮 产生的感应电流太小不足以使灯丝亮起
【详解】(1)感应电流就是通过灵敏电流计的指针偏转来体现的,若灵敏电流计的指针发生偏转,说明产生了感应电流。
(2)[1][2]由表格信息可知,只有在电路闭合的情况下,且一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,灵敏电流计指针才发生偏转,则我们可以得出结论:电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,发电机是利用该原理工作的。
(3)[1][2]分析表格信息可知,在电路闭合的情况下,感应电流方向与导体切割磁感线运动方向有关。为了探究感应电流方向与磁场方向的关系,根据控制变量法原则,可保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,让磁场的方向发生改变。
(4)实验结束后,有同学提出灵敏电流计指针偏转角度较小,说明产生的感应电流较小,可以增大导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的U形磁铁,让灵敏电流计指针的偏转更明显。
(5)[1][2]产生的感应电流太小,不足以使灯丝亮起,所以若用小灯泡代替灵敏电流计进行实验,灯泡不亮。
2.(1)灵敏电流
(2)铝
(3)①②⑤
(4)换一个磁性更强的磁体
(5)电源
【详解】(1)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象,因此要在C、D之间应接入灵敏电流表,来判断电路中是否产生了感应电流。
(2)铁是磁性材料,铝是非磁性材料,因为磁体能够吸引磁性材料,故不能选择铁棒进行实验,所以选择的是铝棒。
(3)①和②中磁场方向由上向下,当闭合开关后,导体AB向左或者向右做切割磁感线运动时,会产生感应电流。③和④中,导体沿着磁场方向运动或者沿导体方向前后运动时,没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流。⑤中磁场方向由下向上,当闭合开关后,磁体向左运动,导体AB相对于磁体向右做切割磁感线运动,会产生感应电流。因此能产生感应电流的有①②⑤。
(4)感应电流的大小与磁场的强度有关,磁场越强,感应电流通常也会越大。因此,使用一个磁性更强的磁体可以增强磁场强度,从而有可能增大感应电流,使实验现象更明显。
(5)探究磁场对通电导体的作用,需要电路中有电流,因此C、D之间应接入电源。
3.(1)3
(2) 不会 B
【详解】(1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与3接通,使在磁场中的ab有电流通过。
(2)[1]让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,导体ab不会切割磁感线,不会产生感应电流,灵敏电流计指针不会发生偏转。
[2]保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转; 若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以只改变导体ab的运动方向或者只改变磁场方向。
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动,感应电流的方向不会改变,则灵敏电流计的指针偏转向左偏转,故A不符合题意;
B.保持磁体不动,导体ab向左运动,感应电流的方向改变,则灵敏电流计的指针偏转方向向右偏转,故B符合题意。
故选B。
4.(1)断开
(2)C
(3) 切割磁感线 电磁感应 机械 电
(4)电源
【详解】(1)如果开关处于断开状态,无论磁体怎样放置、导体棒怎样运动,电路中都不会产生感应电流,灵敏电流计指针均不偏转,由此可知,闭合电路是产生感应电流的必要条件。
(2)AB.磁体不动,导体棒上下运动或前后运动,导体棒没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,灵敏电流计指针不发生偏转,故AB错误;
C.导体棒不动,磁体水平左右运动,导体棒做切割磁感线运动,会产生感应电流,灵敏电流计指针发生偏 转,故C正确。
故选C。
(3)[1][2][3][4]当人对着话筒说话时,发出的声波使金属膜片振动,连接在膜片上的线圈随着一起在磁场中做切割磁感线运动,从而产生感应电流,这是电磁感应现象,该现象中,机械能转化为电能。
(4)如果将灵敏电流计换成电源,电路有电流,有磁体,可以探究通电导体在磁场中受力情况。
5.(1)见详解
(2)C
(3)0.7
(4)C
(5)
(6) 铝 灵敏电流计的指针是否偏转 切割磁感线 电 磁场方向 电源
【详解】(1)根据要求滑片向右移动时灯泡变亮,应该把滑动变阻器右下方接线柱接入电路,电压表与小灯泡并联连接电路,电路连接如下:
(2)连接好电路,移动滑动变阻器滑片,小明发现小灯泡始终不亮,电压表、电流表示数均为0,经检查电表完好,说明电路为断路,电压表并联的元件没有损坏,因此小灯泡没有故障,则故障可能是滑动变阻器断路,导致电路中没有电流,灯泡两端没有电压。
故选C。
(3)根据图乙所示,可知小灯泡正常发光时,电流,根据可以求得小灯泡额定功率
(4)移动滑片使小灯泡正常发光的过程中,当滑动变阻器电阻与小灯泡电阻相等时,滑动变阻器功率最大,此时
由图丙可以估测此时滑动变阻器的电流,可以估测此时滑动变阻器的功率
故选C。
(5)根据电路中允许通过的最大电流和接入的最小电阻可得最大电压,因为滑动变阻器“;0.5A”、电流表连接小量程(),所以,
根据滑动变阻器的最大值和接入的最大阻值,利用串联分压原理可以求得最小电压
应控制的电压表示数的范围为。
(6)①[1]在电磁感应实验中,切割使用的棒为导体,应该选择铝棒。
②[2]实验时,我们可以通过观察灵敏电流计的指针是否偏转判断电路中是否有感应电流产生。
③[3][4]三次实验中,只有在AB棒在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流,则我们可以得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中才会产生感应电流。在此过程中,主要是将机械能转化为电能。
④[5]保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验时,只有磁场的方向发生了改变,则是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系。
⑤[6]电动机工作时,是将电能转化为机械能,由此可知,我们需要在电路中添加电源,即将灵敏电流计换成电源(电池)。若将此装置中灵敏电流计换成电源,可进一步探究电动机的工作原理。
6.(1)灵敏电流计的指针是否偏转
(2)①③④
(3)将导体换成多匝线圈
(4)动圈式话筒
【详解】(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流,这用到了转换法.
(2)①当导体AB水平向右运动时,会切割磁感线,产生感应电流; ②当导体AB竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流; ③当导体AB斜向上运动时,会切割磁感线,产生感应电流; ④磁体水平向左运动时,会切割磁感线,产生感应电流; ⑤磁体竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流; 综合分析会产生感应电流的是:①③④。
(3)实验现象不太明显,说明感应电流太小,故需要增大感应电流;增大感应电流的方法:①换一个磁性更强的磁体;②加快导体AB切割磁感线的运动速度;③将导体AB换成多匝线圈。
(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。
7.(1) 铜棒 灵敏电流计的指针是否偏转
(2) 法拉第 无
(3)改变磁场方向/导体棒AB水平向左运动
(4)将灵敏电流计换成电源
【详解】(1)[1]在探究电磁感应现象的实验中,我们必须保证处于磁场中的这部分是导体,物质中,塑料是绝缘体,铜和铁是导体,但铁棒会被磁体吸引,所以我们应选择铜棒。
[2]实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流,采用了转换法。
(2)[1][2]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,这种现象叫做电磁感应,如果上下运动,没有切割磁感线运动,不会产生感应电流,这是由英国物理学家法拉第在1831年发现的。
(3)闭合开关,AB棒在磁场中水平向右运动,电路中有感应电流产生,若要使产生的感应电流方向相反,必须改变磁场方向或导体切割磁感线运动的方向,不能同时改变。
(4)当灵敏电流计换成电源时,导体AB棒就成了通电导体,在磁场中会受到力的作用,可以探究电动机的工作原理。
8. 3 不会 B
【详解】(1)[1]因为要探究通电导体在磁场中受力的作用,因此应当连接电源,使导体中有电流通过,实验时应将开关的接线柱1与3接通;此时金属棒AB与滑动变阻器串联构成闭合回路,AB中有电流通过。
(2)①[2]根据电磁感应现象,当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生感应电流。而当导体ab沿竖直方向上下运动时,没有切割磁感线,因此没有感应电流,灵敏电流表不会偏转。
②[3]影响感应电流方向的因素是磁场方向和导体切割磁感线运动方向,因此要想改变感应电流方向应当只改变一个因素,即将磁体的磁极对调,导体ab向右运动,或保持磁体不动,导体ab向左运动,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
9. 切割磁感线的速度 磁性强弱 灵敏电流计指针偏转格数的多少 转换法 导体切割磁感线的速度越大 电磁铁可以很方便的改变磁性的强弱,进行多次实验 较难的操作是控制线框切割磁感线的速度保持不变 发电机(动圈式话筒等)
【详解】[1]针对猜想一,感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关;设计的方案需要改变导体切割磁感线的速度,控制磁铁磁性强弱不变。
[2]针对猜想二,感应电流的大小与磁体周围磁场的强弱有关,设计的方案:需要保持线框切割磁感线的速度不变,改变磁场的强弱,故可以更换磁性强弱不同的磁体进行实验。
[3]电路中感应电流越大,灵敏电流计偏转的幅度越大,故可以根据灵敏电流计指针偏转格数的多少来反映感应电流的大小。
[4]用看得见的灵敏电流计指针偏转格数的多少来反映看不见的感应电流的大小,称为转换法。
[5]分析数据可知,导体切割磁感线的速度变快,电流表指针偏转格数越多,感应电流越大,故结论为磁体周围磁场的强弱相同时,导体切割磁感线的速度越大,闭合电路中产生的感应电流越大。
[6]电磁铁可以很方便的改变磁性的强弱,进行多次实验。
[7]在探究猜想二的过程中,需要保持线框切割磁感线的速度不变,改变磁场的强弱,较难的操作是控制线框切割磁感线的速度保持不变。
[8]利用磁生电原理工作的装置发电机,将机械能转换为电能。或动圈式话筒等。
10. 开关没有闭合/导体没有做切割磁感线运动 运动 偏转 偏转 电磁感应 机械能转化为电能 发电机 电源 磁场方向
【详解】(1)[1]要产生感应电流,必须同时满足两个条件:电路是闭合的,导体做切割磁感线运动,因此没有产生感应电流的原因可能是:导体没有做切割磁感线运动或开关没有闭合。
(2)[2][3]在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流”实验过程中,需要观察磁铁的磁场方向和灵敏电流表的指针偏转方向以及金属棒AB在磁场中的运动方向。
(3)[4]由题意知,保持金属棒AB不动,闭合开关,将蹄形磁体沿水平方向抽出时,金属棒AB仍然切割磁感线,符合产生感应电流的条件,所以灵敏电流表的指针会发生偏转。
(4)[5][6][7]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流,这种电流叫感应电流,这一现象叫电磁感应现象。该实验利用的正是电磁感应的原理,在实验过程中,通过闭合电路中一部分导体做切割磁感线运动,而产生的感应电流,这一过程中的能量转化为,机械能转化为电能;利用电磁感应这一原理,人们制造出了发电机。
(5)[8][9]由题意知,将该实验装置中的灵敏电流表更换为电源,给导体通电,可以用于“探究磁场对通电导线的作用”的实验;在实验过程中可以发现,磁场会对通电导体产生力的作用;同时,通电导体在磁场中受力的方向不仅与电流方向有关,而且与磁场方向有关。
11. 东西 错误 正比 磁场的强弱
加大摇电线的速度
【详解】(1)[1]地球的磁场是沿南北方向,摇动绳子的过程是让绳子在磁场中做切割磁感线的运动,沿东西方向站立,摇绳时切割磁感线更多,产生感应电流更大。
(3)[2]实验中,导体切割磁感线运动的速度大小没有改变,磁场的强弱没有改变,但磁体上下颠倒,磁场的方向发生了变化,发现小量程电流表的示数没有变化,说明产生感应电流的大小与磁场的方向无关,猜想1是错误的。
(4)①[3]在丙图中,把表中记录的各数据描点,再连接,如下图:
②[4]根据表中的实验数据可知,导体运动的速度变为原来的几倍,感应电流的大小就变为原来的几倍,由此可得出:在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成正比。
③[5]保持导体水平切割速度不变的情况下,换用磁性逐渐增强的多个磁体进行实验,发现灵敏电流计示数逐渐增大,这说明感应电流大小与磁场的强弱有关,且在其他因素相同的情况下,磁场越强,感应电流越大。
(5)[6]根据探究猜想2的结果:感应电流与导体切割磁感线运动的速度大小有关,在磁场强弱相同时,产生感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度大小成正比。所以要想使摇绳发电活动中产生电流增大,可采取的措施有:加大摇电线的速度。
12. 灵敏电流计的指针的偏转情况 ③ 导体切割磁感线的速度较小 增大导体切割磁感线运动的速度 导体棒会运动 动圈式话筒
【详解】(1)[1]由图可知,实验用U形磁铁提供磁场,通过灵敏电流计的指针的偏转情况判定电路中有无电流。
(2)[2]①蹄形磁体和导体AB都静止,导体没有做切割磁感线的运动,不会产生感应电流,故①不符合题意;
②蹄形磁体静止,导体AB上下运动,导体不切割磁感线,不会产生感应电流,故②不符合题意;
③导体AB静止,蹄形磁体左右运动,导体做切割磁感线的运动,会产生感应电流,故③符合题意。
故选③。
(3)[3][4]产生电流小的原因可能是导体切割磁感线的速度较小、U形磁铁的磁性较弱,除了可以更换磁性更强的磁体,还可以通过增大导体切割磁感线运动的速度来增大感应电流。
(4)[5]将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源后,电路中有电流,导体棒中也有电流,而磁场对通电导体有力的作用,所以导体受力后运动状态会改变,导体棒会运动。
(5)[6]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的原理;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。
13. U形磁铁 灵敏电流计 ③ 导体切割磁感线的速度较小 增大导体切割磁感线运动的速度 导体棒会运动 动圈式话筒
【详解】(1)[1][2]由图可知,图中含有U形磁铁、灵敏电流计,U形磁铁的周围存在磁场,所以实验室用U形磁铁提供磁场;通过灵敏电流计的指针的偏转情况判定电路中有无电流。
(2)[3]①蹄形磁体和导体AB都静止,导体没有做切割磁感线的运动,不会产生感应电流,故①不符合题意;
②蹄形磁体静止,导体AB上下运动,导体不切割磁感线,不会产生感应电流,故②不符合题意;
③导体AB静止,蹄形磁体左右运动,导体做切割磁感线的运动,会产生感应电流,故③符合题意。
故选③。
(3)[4][5]产生电流小的原因可能是导体切割磁感线的速度较小、U形磁铁的磁性较弱,除了可以更换磁性更强的磁体,还可以通过增大导体切割磁感线运动的速度来增大感应电流。
(4)[6]将上述实验装置中的灵敏电流计换成适当的电源后,电路中有电流,导体棒中也有电流,而磁场对通电导体有力的作用,所以导体受力后运动状态会改变,导体棒会运动。
(5)[7]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的原理;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。
电路
导体在磁场中的运动情况
灵敏电流计指针的偏转方向
闭合
静止
不偏转
向右运动
向左偏
向左运动
向右偏
上下运动
不偏转
断开
静止
不偏转
沿任意方向运动
不偏转
次数
AB棒在磁场中的运动情况
是否有感应电流
1
静止
无
2
沿磁场方向运动不切割磁感线运动
无
3
切割磁感线运动
有
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格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
实验序号
1
2
3
4
5
速度
1.0
1.5
3.0
3.5
4.0
感应电流I/mA
2
3
6
7
8
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