几例“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的习题及解答

几例“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的习题及解答江苏省泗阳县李口中学沈正中【题1】（2014·江西）探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件：如图所示，实验时，控制磁场方向相同，改变导体ab的运动方向.（1）导体水平左右运动，如图甲所示，电流表指针_________，这是因为__________。（2）导体水平上下运动，如图乙所示，电流表指针_________，这是因为___________。（3）导体水平左右运动，如图丙所示，电流表指针_________，电路中有____________。（4）结合上面实验现象，可以得出感应电流产生的条件是：______________________。【答案】（1）不发生偏转开关没有闭合（2）不发生偏转导体没有切割磁感线运动（3）偏转电流产生（4）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流。【题2】（2012·营口）如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验装置，闭合开关后：（1）要使电流表指针发生偏转，铜棒ab运动。（2）要使电流表指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法．方法一：，方法二：。（3）感应电流的大小除了与铜棒运动速度有关以外，还和有关？（4）这一实验过程，把能转化为能．利用该实验原理可以制成（填“发电机”或“电动机”）。【解答】（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．因此要使电流表指针发生偏转，铜棒ab需向左或向右做切割磁感线运动。（2）要使电流表指针偏转方向发生改变，即改变流入电流表的电流方向，也就是要改变感应电流的方向，可以从影响感应电流方向的两个因素考虑，只改变其中一个因素时，感应电流的方向就会发生改变；故调换N极S极位置可改变磁场方向，或改变AB运动方向。（3）由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，由此可以联想到感应电流的大小应该与磁场、运动情况有关．故感应电流的大小与铜棒运动速度有关以外，还与磁场的强弱有关。（4）导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能．所以产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程。故答案为：（1）向左或向右；（2）调换N极S极位置；改变AB运动方向；（3）磁场的强弱；（4）机械；电；发电机。【题3】探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示．（1）本实验中，我们通过观察____________________来判断电路中是否有感应电流。（2）通过比较图甲和丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要____________；通过比较图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。（3）若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路中____________（选填“有”或“无”）感应电流。（4）在产生感应电流的实验中，将____________能转化为电能，生活中的____________机就是根据上述原理工作的。【解答】（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）甲电路是闭合电路，电流表的发生偏转，说明电路中产生了感应电流．乙电路是断开的，电流表的指针没有偏转，说明电路中没有产生感应电流．由此可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合的。要得出产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动，这两次实验就要一次导体在磁场中做切割磁感线运动，一次实验导体在磁场中不做切割磁感线运动．由此比较可以确定要选用甲图和乙图。（3）在甲图中，电路是闭合的；导体不动，磁体运动，利用运动和静止的相对性可以确定，导体也做切割磁感线运动．具备了感应电流产生的两个条件，所以电路中有电流产生。（4）电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能．利用电磁感应现象制成了发电机。故答案为：（1）电流表指针是否偏转；（2）闭合；甲和乙；（3）有；（4）机械；发电．【题4】（2011·广东）在“探究感应电流的产生”的实验中。小明同学的四次实验情况分别如图所示。（1）有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗?____，图____可支持你的结论。（2）为了探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系。A．根据图甲和图乙的实验现象可以得出结论：______________________________。B．根据图乙和图丁的实验现象可以得出结论：______________________________。(3)从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是______能转化为电能。【答案】（1）不对丙（2）A．当磁场方向不变时，感应电流的方向与导体的运动方向有关。B．当导体的运动方向不变时，感应电流的方向与磁场的方向有关。(3)机械【题5】（2007·宿迁）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____________________。【解答】（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。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）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）。故答案为：（1）导体运动的快慢；（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）。【题6】（2011·聊城）如图所示，将一根导体棒ab的两端用细导线与灵敏电流计组成一个闭合电路，并用绝缘细线悬挂起来放在U形磁铁的磁场中。（1）、让导体棒ab水平向左运动时，灵敏电流计指针向右偏转；导体棒ab水平向右运动时，指针向左偏转，说明感应电流的方向与有关；（2）、让导体棒ab水平向右缓慢运动时，灵敏电流计的指针向左偏转的角度较小；导体棒ab水平向右快速运动时，灵敏电流计的指针向左偏转的角度较大．说明感应电流的大小与有关。（3）让导体棒ab沿竖直方向上下运动时，电路中感应电流产生；（4）下列电器中，应用电磁感应原理制成的是（）A.电铃B．电风扇C．动圈式话筒D．动圈式扬声器．【答案】（1）导体运动方向（2）导体运动速度（3）无（4）C【题7】（2009·湛江）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，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路．小明将实验中观察到的现象记录在下表中。次数开关磁场方向导体ab的运动方向电流表指针的偏转方向1断开上N下S向右运动不偏转2闭合上N下S向右运动向左偏转3闭合上N下S向左运动向右偏转4闭合上N下S向上运动不偏转5闭合上S下N向下运动不偏转6闭合上S下N向右运动向右偏转7闭合上S下N向左运动向左偏转（1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做___________________时，导体中就会产生感应电流。（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与____________________有关。（3）比较实验2和6（或3和7）可知：______________。（4）此实验的研究方法有控制变量法和_____法．在此实验的过程中是_____能转化为_____能，重要的应用是_____。（5）针对这个实验小明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，除此以外你的猜想是：____________________。①写出验证你的猜想的主要步骤。②你怎样对实验结果进行分析判断？【解答】（1）产生感应电流的现象中，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直；即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动。故答案为：切割磁感线运动．（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向就改变．故答案为：导体切割磁感线运动方向。（3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，磁场方向改变，感应电流的方向就改变。故答案为：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，感应电流的方向与磁场方向有关。（4）此实验中，研究感应电流的方向与磁场方向有关时，控制在导体切割磁感线运动方向不变；研究感应电流的方向与在导体运动方向有关时，控制磁场方向不变时，即研究方法有控制变量法；导体中有无电流是通过电流表的指针的有无偏转来判断的，即研究方法有转换法；闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动而产生的，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；应用这一现象制造的是发电机。故答案为：转换、机械、电、发电机（或动圈话筒）（5）因为导体是否运动、磁场的有无都影响了感应电流的大小；所以猜想除了感应电流的大小可能与磁场的强弱有关，还可以猜想：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关。①步骤设计时采用控制变量法；即：保持磁场强弱不变，让导体ab以不同的速度做切割磁感线运动。故主要步骤：保持磁场强弱不变，让导体ab以不同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小。②因我们采取转换法，利用电流表指针的偏转幅度表示感应电流的大小，所以实验结果的分析是：如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关；如果电流表指针偏转幅度不相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关。故答案为：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关。