Question

【题目】实验室内设置有四辆脚踏车，每逢下课同学们就会排队来骑脚踏车，因为骑车不仅可以健身，同时还可以发电供学校使用。装在自行车上的发电机工作时把_______能转化成电能。同学们用如图所示实验装置探究发电机的工作原理，探究中有同学们提出了问题：“感应电流的大小会跟哪些因素有关呢？”

小红猜想：“可能跟磁场的方向有关。”

小华猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的方向有关。”

小丽猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。”

图中是小明的实验装置，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_______？

Answer 1

【答案】机械 切割磁感线运动（或与磁场方向垂直的运动） 导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向） 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 转换 机械 电 发电机（或动圈话筒） 感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关 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 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．

【解析】

根据题中“感应电流的大小会跟哪些因素有关”可知，本题考查电磁感应现象，根据电磁感应现象的概念，运用产生感应电流的条件和控制变量法进行解答；

根据题中“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”可知，本题考查电磁感应现象，根据电磁感应现象的概念，运用感应电流大小的影响因素进行解答。

发电机是将线圈转动的机械能转化为电能的装置；

（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；

（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，在磁场方向一定时，感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关；

（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；可以得到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；

（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。