初中物理电磁感应实验题

智能手机进入平常百姓家，很多人对它爱不释手。瑞瑞同学学习了物理知识后，对手机的一些功能进行了科学探究。

（一 $)$拍照功能

【提出问题】如图1所示，同一位置，拍同一地点，为什么会变大呢？

【猜想与假设】手机的镜头可能是一个焦距可以改变的凸透镜。

【设计实验】瑞瑞同学设计制作了一个水透镜，探究实验装置如图2所示。

【进行实验与收集证据】

（1）保证蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入或吸出水的多少，改变水透镜的厚薄，从而改变水透镜焦距；

（2）测出水透镜焦距的大小，并移动光屏，得到清晰的像后，将观察到的现象与数据记录在下表：

凸透镜	焦距 $f=14\mathit{cm}$			焦距 $f=16\mathit{cm}$
实验序号	1	2	3	4	5	6
物距 $u/\mathit{cm}$	30	40	60	30	40	60
像距 $v/\mathit{cm}$	26	22	18	34	27	22
像的正倒	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立
像的大小	缩小	缩小	缩小		缩小	缩小
实像的大小	由大变小			由大变小

【分析与论证】

通过对实验序号2与5、3与6的数据分析，得出初步结论：在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距　　，像距与物距的比值越大，所成实像的大小　　（选填“越大”、“越小”或“不变” $)$

【评估】

（1）请你补充实验序号4中漏填的实验记录：　　；

（2）在成实像的情况下，焦距不同的凸透镜，成像的共同特点都是　　（选填“倒立”或“缩小”或“不变” $)$

（二 $)$无线充电

如图3所示，是一个手机无线充电装置。该装置是利用了　　的原理对手机进行充电的。

（三 $)$微信运动

利用微信运动软件，可以记录每天行走的步数。假如瑞瑞同学每天行走1万步，其平均步长为 $50\mathit{cm}$，由此可知瑞瑞同学每天大约行走　　 $\mathit{km}$。

（四 $)$振动模式

振动可以发声，某些手机的振动模式，是因为其内部有个微型电动机会带动转轴上的叶片振动，如图4所示，能实现振动功能的叶片可能是哪一种：　　。

如图所示为小梅在物理课上曾经使用过的一个实验装置，由铁架台、蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、导体棒和几根导线等器材组成。

（1）这一实验装置是用来研究　　现象的。

（2）小梅至今对这个实验的下列过程记忆犹新：

①为使灵敏电流计的指针发生偏转，她首先闭合开关，然后要使导体棒　　（选填“上下”或“左右” $)$运动。

②保持导体棒的运动方向不变，将蹄形磁体 $N$、 $S$极的位置对调，灵敏电流计指针偏转方向也会改变。这说明：感应电流的方向与　　的方向有关。

（3）通过图甲所示的实验，小梅断定：利用图乙所示的实验装置，闭合开关后，拿一根条形磁铁向右插入线圈中时，也会观察到灵敏电流计指针的偏转。

请你简要说明小梅这样想的理由。　　。

老师在课堂上演示了电磁感应实验后，小杨同学有了新的想法：如果线圈不动，磁体相对于线圈运动是否也会产生电流？于是他找来线圈、条形磁铁、灵敏电流计和一些导线开始探究．当他把条形磁铁插入线圈的瞬间，电流表指针发生了偏转（如图所示），实验成功了!小杨又想：在这个实验中，感应电流的大小与哪些因素有关呢？请你针对小杨的问题提出一个猜想，并设计实验验证你的猜想．

（1）针对问题提出猜想：
（2）主要的实验步骤：
（3）分析论证：

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 $\mathit{AB}$ 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 $\mathit{AB}$ 向左或向右运动，电流表的指针发生偏转；

③保持导线 $\mathit{AB}$ 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 $\mathit{AB}$ 向右运动时，电流表指针向左偏转；导线 $\mathit{AB}$ 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 $\mathit{AB}$ 向右运动时，电流表指针向右偏转；导线 $\mathit{AB}$ 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。

如图所示为玩具小风扇里的小直流电动机。

（1）小明同学将电池接到该直流电动机两端，看到电动机转动起来，电动机的工作原理是：　　；小明将电池反向接到电动机两端，看到电动机　　（选填：原方向旋转、不转动、反向旋转）。

（2）学习了电磁感应知识后，小明同学想到：“直流电动机线圈转动时也切割了磁感线，那么线圈中是否也会产生感应电流呢？”于是小明将一个小灯泡连在直流电动机两端，用手搓动转轴，发现小灯并未发光。小红同学认为，这说明直流电动机不会产生感应电流。你是否同意小红的看法：　　；若小明要继续研究，应该使用什么仪器比较妥当：　　。

小双想探究感应电流的大小与什么因素有关？他设计了如图所示的装置进行实验。铁块上绕有导线，线框与灵敏电流计 $(G$表示）相连（线框高度大于铁块高度，实验过程中线框不旋转）。

（1）当开关闭合时，电磁铁的 $A$端是　　极。

（2）让线框分别从 $h_1$和 $h_2(h_2$大于 $h_1)$竖直下落并穿入磁极 $A$、 $B$之间， $G$表指针对应的偏转角度分别为 ${\theta }_1$和 ${\theta }_2({\theta }_2$大于 ${\theta }_1)$，这样做的目的是为了探究感应电流的大小与线框切割磁感线的　　有关。

（3）把变阻器的滑片移至左端，线框从 $h_1$的高度下落， $G$表指针的偏转角为 ${\theta }_3$，观察到 ${\theta }_3$大于 ${\theta }_1$，表明感应电流的大小还与磁场　　有关。

（4）将电源的正、负极对调，让线框从 $h_1$的高度下落， $G$表的指针反转，此现象说明：感应电流的方向与磁感线的　　有关。

（1）如图1甲中木块的长度为 　     　cm；在调节天平平衡时，将游码归零后，指针如图1乙所示，此时应向 　     　调节平衡螺母，使横梁平衡；天平平衡时，放在天平右盘中的砝码和游码的位置如图1丙所示，所测物体的质量为 　     　g。

（2）蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图2所示，现将该导体竖直向上快速移动（沿图示箭头方向），电路中 　     　（选填“有”或“无”）感应电流产生。

（3）小明家的电能表月初示数如图3所示，月底示数为941.4kW•h，若用电价格为0.7元/度，则小明家该月电费为 　     　元。

（4）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，如图4所示，其中图 　     　是水沸腾前的情况，沸腾前气泡大小变化的原因是：气泡上升过程中 　     　（多选，选填字母）。

A.气泡遇冷收缩

B.气泡遇热膨胀

C.气泡所受水的压强变小

D.气泡内水蒸气遇冷液化

如图所示，某班物理学习小组为了探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，将一根导体棒 $\mathit{AB}$的两端用细导线与电流表组成一个闭合电路，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 $\mathit{AB}$沿竖直方向上下运动时，电流表无示数；让导体棒 $\mathit{AB}$沿水平方向左右运动时，电流表有示数；由此他们得出的结论是：闭合电路的一部分导体在磁场中作　　运动时，导体中就产生感应电流。

（2）当导体棒 $\mathit{AB}$沿水平方向向左运动时，电流表指针向右偏；让导体棒 $\mathit{AB}$沿水平方向向右运动时，电流表指针向左偏，说明感应电流的方向与导体运动的　　有关。

（3）让导体棒 $\mathit{AB}$沿水平向左缓慢运动时，电流表指针向右偏的角度较小；导体棒 $\mathit{AB}$沿水平向左快速运动时，电流表指针向右偏的角度较大，说明感应电流的大小与导体运动的　　有关。

科学探究是物理学科核心素养的重要内容，探究的形式可以是多种多样的。

（一 $)$探究凸透镜成像的规律：

【设计实验与进行实验】

（1）实验器材：刻度尺、凸透镜、光屏、三个底座、蜡烛及火柴；

（2）如图1所示，为保证像能成在光屏中央，将装有底座的蜡烛、凸透镜、光屏从左到右摆放在水平桌面上，调整位置，使它们排列在　　上，再调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；

（3）如图2所示， $F$为凸透镜的焦点， $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$为某次实验时物体 $\mathit{AB}$通过凸透镜在光屏上成的像，则物体 $\mathit{AB}$在图中　　区域，箭头方向竖直向　　，其大小比像 $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$　　；

（二 $)$探究磁与电的联系

如图3所示，是灵敏电流计的内部结构。小红同学参加课外实践活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似。出于好奇，她利用如图4所示的装置进行了下面的实验。

【进行实验】用手拨动其中一个灵敏电流计指针的同时，另一个灵敏电流计的指针也发生了偏转。

【交流】拨动右侧灵敏电流计的指针时，表内线圈在磁场中　　运动，产生了感应电流。于是，左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流，它在　　中受到力的作用，带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于　　机。

回归实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）用伏安法测量小灯泡的电阻：

装置	小雨连接了如图所示的实验电路，其中有一处错误，请在错误的导线上打“ $\times$”，并重新画一根正确连接的导线。
图象	请根据表中的数据，画出小灯泡的 $I-U$图象。 次数 $U/V$ $I/A$ $R/\Omega$ 1 1.0 0.18 5.6 2 2.0 0.24 8.3 3 3.0 0.26 11.5
方法	用电压表和电流表测量电阻，运用的科学方法是　　法。
问题讨论	将实验中的小灯泡换成定值电阻，为了减小误差，应多次测量电压及电流的值，算出电阻，最后求出电阻的　　。

（2）探究电磁感应现象：

方法	小雨由电流的磁效应联想到：“既然电能生磁”，那么“磁能否生电”？小雨提出问题时运用的科学方法是　　法。
结论	闭合电路的一部分导体在磁场中做　　运动时，导体中就产生感应电流。在此过程中　　能转化为电能。
问题讨论	把上述实验中灵敏电流计换成电源，发现通电导线在磁场中运动，据此制成了　　。

图1是探究什么情况下磁可以生电的装置。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线 $\mathit{AB}$，导线的两端跟电流计连接。

次数	磁场方向	导线 $\mathit{AB}$运动方向	电流计指针偏转方向
1	向上	向左、斜向左	向左
2		向右、斜向右	向右
3	向下	向左、斜向左	向右
4		向右、斜向右

（1）让 $\mathit{AB}$竖直向上运动，电流计的指针　        　（填“偏转”或“不偏转”）。

（2）上表记录的是某小组同学观察到的部分实验现象，分析上表可以得出：闭合电路中的一部分导体在磁场中做　       　运动时，导体中就产生电流

（3）如图2所示四幅图中实验或设备中应用了此原理的是　        　。

（4）第4次实验中电流计指针偏转方向是　        　。

（5）如果将蹄形磁体向左运动，电路中　          　（填“能”或“不能”）产生电流。

如图所示是研究电磁感应现象的实验电路，在进行实验时，小浩使矩形线框在水平方向上做切割磁感线运动，并观察电流计示数，记录实验数据如下：

次数	磁铁	线圈匝数	速度／m·s^－1	运动方向	感应电流／mA
①	强	10	5	左	20
②	强	20	5	左	40
③	强	30	5	右	60(反向)
④	强	30	10	左	120
⑤	弱	30	5	左	20
⑥	强	30	5	左	60

(1)通过比较________与________两组实验可以得出结论：感应电流大小与线圈匝数有关；
(2)通过比较⑤与⑥可以得出结论：________________________________；
(3)通过比较③与⑥可以得出结论：在确保垂直切割时，感应电流的大小与矩形线框的运动方向________(填“有关”或“无关”)；
(4)还可以通过比较________与________得出结论：________________________。

在历史的长河中，有相当长的一段时间里，人们认为电现象和磁现象是互不相关的。直到1820年，丹麦物理学家　        　（选填“安培”、“奥斯特”或“法拉第”）发现，电流周围存在磁场，成为世界上第一个发现电与磁联系的科学家。如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”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（实验中电流由左进入电流计，指针向左偏，电流由右进入电流计，指针向右偏）。

实验序号	磁场方向	导体棒 $\mathit{ab}$运动方向	灵敏电流计指针偏转情况
1	向下	向上	不偏转
2		向下	不偏转
3		向左	向右偏
4		向右	向左偏
5	向上	向上	不偏转
6		向下	不偏转
7		向左	向左偏
8		向右	向右偏

（1）实验表明，闭合电路中的部分导体在磁场中做下列哪种运动时，电路中产生感应电流　        　。

$A$．平行磁感线运动

$B$．切割磁感线运动

（2）导体中产生的电流方向，与导体的运动方向，以及磁感线的方向都有关系，根据题给信息，分析判断下列方向关系正确的是　          　。

如图所示 $a$ 表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，以下选项中能让 $a$ 在磁场中水平方向左右运动时产生感应电流的有 　 　。

探究磁生电的条件。

实验装置如图所示，在磁场中悬挂一根导体 $\mathit{AB}$，把它的两端跟电流表连接起来，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　        　（选填所有符合要求的选项序号）。

①蹄形磁体和导体 $\mathit{AB}$都静止

②蹄形磁体静止，导体 $\mathit{AB}$左右运动

③导体 $\mathit{AB}$静止，蹄形磁体左右运动