备战2021 中考物理专题复习 专题71 一类模型图多种题型中考问题

专题71 一类模型图多种题型问题

用探究“磁生电”的实验装置编制的中考题，题型有选择题、填空题、简答题、实验题。这样用一个实验装置就能有四种题型体现。用不同题型把磁生电问题的学习目标得到了全面的考查，这样编制中考题值得全国各地物理教师和教研人员以及命题专家学习。主要考查的知识点有：能量转化、感生电流方向与哪些因素有关等。要重点掌握：

1.电磁感应现象

英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。

内容：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。

导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。（当导体运动方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，感应电流的方向也随之改变；当导体运动方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）

2.解法技巧

①首先根据已有知识写出“感应电流产生的条件”和感应电流方向的决定因素；

②然后根据感应电流产生的条件和感应电流决定因素选择实验器材利用控制变量法和转化法设计实验方案；

③最后分析实验现象得出结论。

【例题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。

【对点练习】如图所示，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，闭合开关后，下列现象描述正确的是（    ）

A．导线AB竖直向上运动时，电流表指针会偏转

B．导线AB竖直向下运动时，电流表指针会偏转

C．导线AB从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转

D．导线AB分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反

【答案】D

【解析】开关闭合后，电路属于闭合电路，导体AB在磁场中。要判断电流表指针是否偏转，也就是电路中是否有电流，主要就得看看导体AB是否切割磁感线。若导体AB是切割磁感线，则电路有电流；若导体AB没有切割磁感线，则电路没有电流。

那么导体AB怎样做才叫切割磁感线呢？图中磁感应线是竖直方向，如果导体AB沿着竖直方向运动，则不切割磁感应线。导体AB沿着水平方向或者斜向上、斜向下都叫切割磁感应线。

根据这样的分析，马上就知道选项D符合题意。

【对点练习】如图所示，在蹄形磁铁的磁场中放置一根导体棒AB，它的两端跟电流表连接，使导体棒快速向右运动，观察到电流表的指针发生偏转。从能量转化的角度来分析，该实验过程中是           能转化成了电能。

【答案】机械能

【解析】一个导体在磁场中做切割磁感应线运动了，导体具有机械能。该导体运动过程中，在导体中产生了电流，即产生电能。那么从能量转化的角度来分析，该实验过程中是机械能转化成了电能。

【对点练习】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．

1.如图所示，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间，闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转.利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（    ）

A.电动机                         B.发电机           

C.电磁继电器                     D.电饭煲

【答案】B

【解析】用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间，闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转.说明机械能转化为电能，发电机就是这个工作原理。

【点拨】根据能量转化角度可以知道，这个装置的工作原理和发电机一致。

2．如图所示，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，下列现象描述正确的是（　　）

A．导线ab竖直向上运动时，电流表指针会偏转

B．导线ab竖直向下运动时，电流表指针会偏转

C．导线ab从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转

D．导线ab分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反

【答案】D

【解析】导线ab竖直向上运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故A错误；导线ab竖直向下运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误；导线ab从图中所示位置斜向上运动，此时导线ab做切割磁感线运动，所以在电路中会有感应电流，电流表指针会偏转，故C错误；导线ab分别水平向右和水平向左运动时，即在磁场方向不变的情况下，改变导体的运动方向，感应电流的方向会改变，则电流表指针偏转的方向相反，故D正确；故应选D。

3.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。

4.（2020长沙模拟）导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中，用一根绝缘的细线将一根导体棒AB悬挂在球形磁体的磁场中，再将导体棒AB，电流表及开关用导线连成一个闭合电路（如图所示）；

（1）闭合开关，让导体棒AB保持静止，电路中　　（选填“有”或“无”）感应电流产生；

（2）闭合开关，当导体棒AB沿　　（选填“竖直方向上下”或“水平方向左右”）运动时，电路中有感应电流产生．

【答案】（1）无；（2）水平方向左右．

【解析】（1）闭合开关，让导体棒AB保持静止，AB没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流；

（2）闭合开关，当导体棒AB沿水平方向左右运动时，会切割磁感线，电路中有感应电流产生．

【点拨生感应电流的条件注意三点：一是“闭合电路”，电路必须是完整的回路，二是“一部分导体”，不是全部的导体都在参与运动，三是“切割磁感线运动”，导体的运动必须是切割磁感线的，正切、斜切都可以，但不能不切割．

5.在“探究感应电流产生条件”的实验中，小明将导体ab、开关、小量程电流表和蹄形磁体按如图所示的方法进行安装．

（1） 小明闭合开关后进行了如下操作：

A．只让导体ab在水平方向左右运动

B．只让导体ab在竖直方向上下运动

C．只让蹄形磁体在水平方向左右运动

D．只让蹄形磁体在竖直方向上下运动

其中一定能产生感应电流的是_________（填写字母）．

（2） 如果将小量程电流表换成_________，可以观察磁场对通电导体的作用．

【答案】（1）A、C   （2） 电源

【解析】A．只让导体ab在水平方向左右运动，导体切割磁感线，可产生电流。

B．只让导体ab在竖直方向上下运动，导体不切割磁感线，不产生电流。

C．只让蹄形磁体在水平方向左右运动，导体切割磁感线，产生电流。

D．只让蹄形磁体在竖直方向上下运动，导体写个磁感线，不产生电流。

所以AC选项正确。

如果将小量程电流表换成电源，电路有电流通过，导体ab在磁场中受力，运动。可以观察磁场对通电导体的作用．

6.如图所示，它是研究哪种物理现象的实验装置？试举出至少一种利用该原理的实际应用。

【答案】它是研究电磁感应现象的实验装置；该原理的实际应用是发电机或动圈式话筒。

【解析】该装置符合研究电磁感应现象的基本组成。

7.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。

8.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。闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。实验观察到的现象如下表

（1）实验时通过观察           来判断电路中是否产生感应电流。

（2）由实验可知，闭合电路中的部分导体在磁场中做      运动时，电路中产生感应电流。

（3）比较第4次和第      次实验可知，导体棒运动方向相同时，感应电流的方向与磁场的方向有关。

（4）比较第7次和第8次实验可知                          。

【答案】（1）灵敏电流计指针是否偏转；（2）切割磁感线；（3）8；（4）感应电流的方向和导体运动的方向有关。

【解析】（1）通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有电流。

（2）由表格中数据知，当开关断开时，不会有电流产生；若导体向上运动或向下运动时，不切割磁感线，此时电路中也没有电流，可得产生感应电流的条件是：闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动。

（3）由表格中数据知，4和8的导体运动方向相同，磁场方向不同，电流表指针的偏转方向也不同，说明感应电流的方向与磁场的方向有关。

（4）比较第7次和第8次实验可知，磁场方向相同，导体的运动方向不同，电流表指针的偏转方向不同，说明感应电流的方向与导体运动的方向有关。

9.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。

10.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】根据产生感应电流的条件分析；根据表中的信息分析小芳的观点，根据控制变量法得出实验结论；闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应现象．

（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．

【点拨】抓住磁体N、S极，导体运动方向、电流表指针摆动方向。

11.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）

【点拨】本题是在学过探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件试验后拓展实验。是一道与

高中接近的知识。掌握探究方法即可解决问题。

12.如图所示，是小强“探究导体在磁场中运动时产生感应电流”实验的装置。

（1）小强在实验探究中，没有产生感应电流。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，小强应注意观察磁铁的磁场方向、检流计的偏转方向和金属棒ab在磁场中的_________方向。

（3）金属棒ab不动，闭合开关，当水平向左抽出U型磁铁时，灵敏电流表的指针_______（填“偏转”或“不偏转”）。

（4）在此探究实验中用到的研究的方法有_______法和转换法。

（5）针对这个实验，小强同学进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此之外

①你的猜想是_____________________________。（任写一条即可）

②验证你的猜想的重要步骤（简明扼要）：______________________________。

③对实验结果进行简单的分析判断：____________________________________。

【答案】见解析。

【解析】①没有做切割磁感线运动；（或开关没闭合，答案合理就给分） ②运动  ③偏转  ④控制变量  （5）①感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的速度有关（或者跟导体的长度等有关，答案合理就给分）。②保持磁场的强弱不变，只改变导体切割磁感线的速度（导体的长度等），观察灵敏电流表指针偏转幅度的大小。（答案合理就行）③指针偏转的幅度不相同、感应电流大小与导体切割磁感线的速度（导体长度）有关；指针偏转的幅度相同、感应电流与导体切割磁感线速度（导体长度）无关。