2024年中考物理實驗(全國版)：探究探究什么情況下磁可以生電（原卷版）

實驗19探究探究什么情況下磁可以生電

基礎(chǔ)考點梳理

電磁感應(yīng)：閉合回路的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。

1.【實驗裝置】如圖所示.

2.【交流與評估】

(1)金屬棒的材料不能是鐵、鉆、鐐：.

(2)實驗方法：

①轉(zhuǎn)換法：本實驗通過靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況反映：.

②控制變量法：若要探究感應(yīng)電流方向與磁場方向的關(guān)系，應(yīng)控制金屬棒運動方向不變，改變磁場方向；

若要探究感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體運動方向的關(guān)系，應(yīng)控制磁場方向不變，改變導(dǎo)體運動方向.

(3)感應(yīng)電流的方向與和_________________________有關(guān).

①如果只把磁體的N、S極對調(diào)，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向?qū)_________;如果只讓金屬棒向相反方向做

切割磁感線運動，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向也將;

②如果把磁體的N、S極對調(diào)，并讓金屬棒向相反方向做切割磁感線運動，靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向;

(4)感應(yīng)電流的大小與和有關(guān).

(5)實驗時如果增加金屬棒切割磁感線的長度，則靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)角度會增大，感應(yīng)電流增大.

(2)實驗過程中靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)不明顯，可以采取的改善方法：、—、—等.

(3)閉合開關(guān)，金屬棒做切割磁感線運動時，將—轉(zhuǎn)化為—，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這一原理在生活中

的應(yīng)用有一、—等.

(4)實驗中，若金屬棒無論怎樣移動，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針都不偏轉(zhuǎn)，出現(xiàn)這種情況的原因可能是.

(5)實驗中，閉合開關(guān)后，若金屬棒不動，左右移動磁體，金屬棒切割了磁感線，電路中.

(6)若將圖中的靈敏電流計換成電源，就可以用來研究.

【實驗結(jié)論】閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流.

典型例題賞析

1.某校九年級一班物理興趣小組的同學(xué)，學(xué)習(xí)了磁現(xiàn)象的知識后，懷著極大的興趣對下列實驗進行了探究

甲乙丙丁

(1)如圖甲，將小磁針放在南北方向的直導(dǎo)線正下方，小磁針靜止，N極指向北。如圖乙觸接電源，小

磁針的N極向紙外偏轉(zhuǎn)。斷開連接后，小磁針恢復(fù)到圖甲位置。如圖丙，將電源正負極對調(diào)，再次觸接

電源，小磁針的N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)。貝心

①通電導(dǎo)線周圍存在磁場，且磁場的方向與有關(guān)。

②斷開電源后，小磁針恢復(fù)到圖甲狀態(tài)，這是因為小磁針受到了的作用。

③如圖丁所示，高速電子束飛過小磁針上方時，小磁針將發(fā)生如圖(選填“乙”或“丙”)所

示方向的偏轉(zhuǎn)。

(2)利用圖戊所示的裝置，讓閉合電路中的一部分導(dǎo)體AB在磁場中運動，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況,

記錄在表中。已知當(dāng)電流從電流表的左側(cè)接線柱流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)；從右側(cè)接線柱流入時，指針向

右偏轉(zhuǎn)。

實驗次數(shù)導(dǎo)體棒移動情況電流表指針偏轉(zhuǎn)情

況

1豎直向上不偏轉(zhuǎn)

2豎直向下不偏轉(zhuǎn)

3水平向左向右偏轉(zhuǎn)

4水平向右向左偏轉(zhuǎn)

根據(jù)表中記錄的實驗信息，完成下列問題：

①由第1、2兩次實驗可知，導(dǎo)體棒AB平行于磁感線運動，閉合回路中(填"會”或“不會”)

產(chǎn)生感應(yīng)電流。

②由第3、4兩次實驗可知，導(dǎo)體棒AB中感應(yīng)電流的方向與的方向有關(guān)。如果固定導(dǎo)體棒

AB,水平向右移動磁鐵，電流表的指針向偏轉(zhuǎn)。

③小明將電流表換成完好的小燈泡，再做第3、4兩次實驗時小燈泡不亮，最可能的原因

是。

2.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的方向與磁場方向、導(dǎo)體切割磁感線運動的方向有關(guān)。圖甲

所示a、b導(dǎo)體由導(dǎo)線連接成閉合回路，全部器材均處于靜止?fàn)顟B(tài)。

第1次實驗：將磁鐵E水平向左抽出時，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體b會受到水平向右的磁場力而向右運動。

第2次實驗：僅取走磁鐵F后，再進行和第1次實驗相同的操作，導(dǎo)體b保持靜止。

甲乙

（1）在（選填“第1次”、“第2次”或“兩次”）實驗中，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用這

個原理制成了（選填“發(fā)電機”或“電動機”）。

（2）第3次實驗：如圖乙所示，使導(dǎo)體a水平向左運動，與第1次實驗相比：

①感應(yīng)電流方向（選填“相同”或“相反”）。

②導(dǎo)體b受到水平向（選填“左”或“右”）的磁場力。

3.邁克爾?法拉第（MichaelFaraday,1791年9月22日~1867年8月25日），英國物理學(xué)家、化學(xué)家，也

是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家，出生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭，僅上過小學(xué)。1831年，他作出了

關(guān)于電力場的關(guān)鍵性突破一一發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，永遠改變了人類文明。1831年8月29日，法拉第

終于取得突破性進展。這次他用一個軟鐵圓環(huán)，環(huán)上繞兩個互相絕緣的線圈A和B,如圖1所示。他在

日記中寫道：“使一個有10對極板，每板面積為4平方英寸的電池充電。用一根銅導(dǎo)線將一個線圈，或

更確切地說把B邊的線圈的兩個端點連接，讓銅線通過一定距離，恰好經(jīng)過一根磁針的下方（距鐵環(huán)3

英尺遠），然后把電池連接在A邊線圈的兩端；這時立即觀察到磁針的效應(yīng)，它振蕩起來，最后又停在

原先的位置上，一旦斷開A邊與電池的連接，磁針再次被擾動?！?/p>

圖2

（1）請根據(jù)法拉第日記的描述，用筆畫線代替導(dǎo)線，完成電路的連接。

（2）為保證實驗順利進行，盡量不受外界干擾，你認(rèn)為實驗時要注意的是0

（3）根據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)，王浩同學(xué)進行如圖2的實驗進行探究影響感應(yīng)電流方向因素的實驗。

①如圖甲所示，當(dāng)靈敏電流計指針左偏時，通過靈敏電流計的電流方向是（填從下往上或

從上往下）。

②如圖乙所示，把條形磁鐵插入線圈時，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，證明產(chǎn)生了感應(yīng)電流，則產(chǎn)

生感應(yīng)電流的條件是O

③繼續(xù)試驗得到如圖丙、丁，比較乙、丙，說明感應(yīng)電流的方向與有關(guān)；比較乙、丁，說

明感應(yīng)電流的方向與有關(guān)。

④王浩同學(xué)繼續(xù)深入思考，發(fā)現(xiàn)如圖乙、丙、丁中通電螺線管產(chǎn)生的磁場方向和外界磁場的變化是

（填相同或相反）。他把這個發(fā)現(xiàn)告訴老師，老師表揚他：你已經(jīng)和楞次一樣厲害了！

4.老師在課堂上演示了“手搖發(fā)電機發(fā)電”（圖甲），小軍發(fā)現(xiàn)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，小燈泡一閃一閃的

發(fā)光。他思考感應(yīng)電流的大小與哪些因素有關(guān)呢？小軍提出了自己的疑問以后，學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們都很

感興趣，迅速展開討論，并提出了以下猜想：

猜想一：感應(yīng)電流大小與磁場的強弱有關(guān)

猜想二：感應(yīng)電流大小與導(dǎo)體切割磁感線運動的速度有關(guān)

猜想三：感應(yīng)電流大小與導(dǎo)體運動方向和磁感線的夾角有關(guān)

為了能夠完成全部探究任務(wù)，他們設(shè)計了如圖乙所示的實驗裝置進行實驗，并將實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記入如

下表格中：

乙

次數(shù)滑片P的導(dǎo)體ab移動的方向與水導(dǎo)體ab移動的速度v/cm?s1靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)的最大

位置平方向的夾角/度幅度

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)為了驗證猜想一，他們用電磁鐵代替了蹄形磁鐵，這樣設(shè)計的好處是O

實驗步驟如下：

步驟一：閉合開關(guān)S1和S2,將滑動變阻器的滑片P移至左端，并將導(dǎo)體ab以某一速度水平向右移動，

觀察并記錄靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)的最大幅度；

步驟二：將滑片P向右移動，電磁鐵的磁場變,導(dǎo)體ab以同一速度水平向右移動，觀察并記錄

靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)的最大幅度；

步驟三：將滑片P移動至右端，重復(fù)步驟二。

①實驗中，通過觀察反映感應(yīng)電流的大小。

②通過分析表格中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：O

(2)分析三組數(shù)據(jù)，可以驗證猜想二的結(jié)論是正確的。

(3)根據(jù)2、4、6三組數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論是：在其他條件一定時，導(dǎo)體切割磁感線運動的方向與磁感線

的夾角越,感應(yīng)電流越大。

(4)結(jié)合實驗分析，老師在勻速轉(zhuǎn)動手柄時，通過燈泡的電流忽大忽小的原因

是0

5.學(xué)校的魔方興趣小組有一款奇異的魔方，如圖甲所示。在魔方的內(nèi)部，嵌入了金屬絲，當(dāng)轉(zhuǎn)動帶有磁性

的小方塊時可以產(chǎn)生電能，可通過USB端口給移動設(shè)備充電。為了弄清這款魔方的工作原理，同學(xué)們找

來了如圖乙所示的實驗裝置進行探究：

(1)當(dāng)導(dǎo)體ab靜止懸掛起來后，閉合開關(guān)，靈敏電流計指針沒有偏轉(zhuǎn)，說明電路中(選填

“有”或“沒有”)電流產(chǎn)生。

(2)小芳無意間碰到導(dǎo)體ab,導(dǎo)體ab晃動起來，此時靈敏電流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，小明就說：“讓導(dǎo)

體在磁場中運動就可以產(chǎn)生電流了”，但小芳認(rèn)為不一定產(chǎn)生電流，還要看導(dǎo)體怎樣運動。

為了驗證自己的猜想，他們繼續(xù)探究，并把觀察到的現(xiàn)象記錄在了表中：

序號磁體擺放方向ab運動方向電流計指針偏轉(zhuǎn)情況

1S極在上水平向左運動偏轉(zhuǎn)

2N極在下水平向右運動偏轉(zhuǎn)

3豎直向上運動不偏轉(zhuǎn)

4豎直向下運動不偏轉(zhuǎn)

隨后，興趣小組的同學(xué)們還探究了S極在下，N極在上的情況，并發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。通過進一步探究

得出：當(dāng)閉合電路中的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中能產(chǎn)生電流，此過程中的導(dǎo)體ab

相當(dāng)于電路中的。與這個過程中能量轉(zhuǎn)化相同的裝置是(選填“電動機”或“發(fā)

電機”)。

(3)他們聯(lián)想到魔方中是磁性小方塊圍繞金屬絲轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生電流，是磁體圍繞著導(dǎo)體運動，而不是導(dǎo)體

在磁場中運動，于是他們閉合電路后將磁體進行了如下的四個方向的運動，其中能夠產(chǎn)生電流的是

圖。

6.探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

【提出問題】電流能產(chǎn)生磁場，那么磁場能否產(chǎn)生電流呢？如果能，需要什么條件？

【設(shè)計實驗】利用如圖所示的裝置，將導(dǎo)體ab懸掛起來，并使導(dǎo)體ab水平置于蹄形磁體的磁場中；

【進行實驗】閉合開關(guān)，讓導(dǎo)體ab在磁場中運動，觀察靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況，并記錄在下表中；

表格1：

序號開關(guān)磁場方向?qū)wab運動方向指針偏轉(zhuǎn)情況

1斷開上N下S向左和向右運動不偏轉(zhuǎn)

2閉合上N下S豎直向上和向下不偏轉(zhuǎn)

3閉合上S下N豎直向上和向下不偏轉(zhuǎn)

4閉合上S下N向前和向后運動不偏轉(zhuǎn)

表格2：

序號開關(guān)磁場方向?qū)wab運動方向指針偏轉(zhuǎn)情況

5閉合上N下S向左運動向右偏轉(zhuǎn)

6閉合上N下S向右運動向左偏轉(zhuǎn)

7閉合上S下N向右運動向右偏轉(zhuǎn)

8閉合上S下N向左運動向左偏轉(zhuǎn)

［分析與論證】

(1)從表格1實驗序號1,2,3,4可知：開關(guān)斷開、導(dǎo)體ab平行于磁感線運動和向前向后運動時，電

路中都(選"會”或“不會”)產(chǎn)生感應(yīng)電流；

(2)從表格2分析，可以得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做

運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。

(3)比較表格2實驗序號可知，感應(yīng)電流的方向與磁場方向方向有關(guān)。

(4)比較表格2實驗序號5,6可知，感應(yīng)電流的方向還與方向有關(guān)。

［實踐與思考】

（5）考慮到想給LED燈珠供電使其發(fā)光，希望產(chǎn)生的感應(yīng)電流大一些?？茖W(xué)小組根據(jù)學(xué)習(xí)經(jīng)驗猜想，

感應(yīng)電流的大小與磁場強弱、垂直切割磁感線的速度大小和導(dǎo)體根數(shù)有關(guān)。

①在保證垂直切割磁感線的速度大小和導(dǎo)體根數(shù)不變時，更換強磁體完成實驗，此時因觀察靈敏電流計

指針的（選填“偏轉(zhuǎn)和不偏轉(zhuǎn)”“偏轉(zhuǎn)角度的大小”）

②根據(jù)并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，在保證磁場強弱和垂直切割磁感線的速度大小不變的同

時，應(yīng)該用替代導(dǎo)體ab。

③第三步，在保證磁場強弱和導(dǎo)體ab不變時，加快垂直切割磁感線的速度大小，靈敏電流計的示數(shù)明顯

增大很多，說明感應(yīng)電流大小與有關(guān)。

7.在“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實驗中，小明和小華發(fā)現(xiàn)小量程電流表指針擺動的角度有時會不同。于

是，他們想探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小與哪些因素有關(guān)。經(jīng)過討論后，他們提出了以下幾種猜想：

猜想1：與磁場的方向有關(guān)；

猜想2：與導(dǎo)體切割磁感線運動的速度大小有關(guān)；

猜想3：與磁場的強弱有關(guān)。

（1）如圖甲，為了驗證猜想1是否正確，小明將磁體A放在水平面上，驅(qū)動裝置（由兩根絕緣硬棒ab、

cd組成）使導(dǎo)體PQ以3.0cm/s的速度水平勻速向右運動（導(dǎo)體運動區(qū)域的磁場強弱相同），讀出小量程

電流表的示數(shù)為6mA。然后，將磁體A上下顛倒，使導(dǎo)體PQ仍以3.0cm/s的速度水平勻速向右運動，

發(fā)現(xiàn)小量程電流表的示數(shù)仍為6mA。這說明猜想1是（選填“正確”或“錯誤”）的。

（2）在驗證猜想2時，如圖在同一磁體A中驅(qū)動裝置使導(dǎo)體PQ以不同的速度大小水平勻速向右運動,

讀出小量程電流表測出的數(shù)值，記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表:

實驗序號12345

速度v/cm?s11.01.53.03.44.0

感應(yīng)電流I/mA