Question

【題目】學習“電磁感應”時，老師演示了發電機模型的實驗（如圖），搖動把手，使線圈快速轉動，小燈泡就亮了。小剛想到：產生電流的條件可能與線圈在磁場中的運動有關。他和同學們開始了探究：

(1)小剛將一根導體棒的兩端用細導線懸掛起來，并與靈敏電流計、開關串聯組成閉合電路，將導體棒放在蹄形磁體的磁場中（如圖甲）。小紅提醒他，先把開關_______才能進行實驗。正確操作后，小剛完成了幾次實驗，將磁極位置、導體棒的運動方向和產生電流的情況記錄如圖乙，其中a表示垂直于紙面方向的導體棒；

(2)小剛據此得出“只要導體棒在磁場中運動，閉合電路中就會產生電流”的結論，小紅認為還應讓導體棒做垂直于紙面向里、向外和________方向的運動，才能使探究更充分；

(3)隨著導體棒的運動，靈敏電流計的指針會發生左右偏轉，于是他們對“產生電流的方向與哪些因素有關”作了如下的猜想：

猜想1：產生電流的方向與磁場方向有關；

猜想2：產生電流的方向與導體運動方向有關；

為驗證猜想，同學們進行了相應的實驗，將現象記錄在如下的表格中

實驗序號	磁極位置	導體棒運動情況	電流計指針偏轉情況
1	上N下S	水平向右運動	向右偏轉
2	上S下N	水平向右運動	向左偏轉
3		水平向左運動	向右偏轉

分析第1、2兩次實驗發現，產生電流的方向跟________有關；第3次實驗中磁體上方為_____（選填“N”、“S”）極，和其他實驗對照驗證了猜想2；

(4)老師肯定了他們的探究，又介紹了科學家科拉頓的相關研究，1825年他用如圖丙所示的實驗裝置，在兩個房間中進行實驗：

①實驗中用______________的現象來判斷電路中是否產生了電流；

②將導線、小磁針與磁鐵、線圈分別置于兩個房間，是為了________________；

③科拉頓將磁鐵插進線圈里，然后迅速奔向另一個房間，沒有觀察到產生電流的現象；他再回到放著磁鐵和線圈的房間里，把磁鐵從線圈中抽了出來，又跑到磁針和導線所在的房間，還是沒有觀察到現象。科拉頓失去了發現電磁感應現象的機會，被后人評價為“跑失良機”。他沒能觀察到產生感應電流現象的根本原因是：______________。

Answer 1

【答案】閉合 向上、向下 磁場方向 S 電流的磁效應 避免磁鐵的磁場對小磁針產生影響 沒在磁鐵做切割磁感線運動時，及時觀察實驗現象

【解析】

(1)[1]進行實驗時，應先閉合開關，才能得到閉合電路。

(2)[2]在圖乙中，導體棒在磁場中作水平向左和斜向上的運動，那么還應讓導體棒做垂直于紙面向里、向外和向上、向下方向的運動，因為應讓導體棒向各個方向移動，才能對照比較出哪個方向會產生感應電流。

(3)[3]從表格的1、2兩次數據知，導體棒運動的方向相同，但所處的磁場的方向相反，而產生的電流的方向也相反，說明產生的電流的方向與磁場的方向有關。

[4]從表格知，第3次實驗導體棒運動的方向與上面兩次都不相同，要想探究產生電流的方向與導體運動方向有關，那么應保持所處的磁場的方向相同，而1、3兩次產生電流的方向相同的，不能對照驗證猜想2，所以應選擇2、3兩次實驗，那么此次實驗中磁體的上方是S極。

(4)①[5]實驗中用電流的磁效應現象來判斷電路中是否產生電流，因為通電導體周圍存在著磁場，如果有電流產生，那么導線周圍就有磁場，靜止的小磁針就會轉動。

②[6]將導線、小磁針與磁鐵、線圈分別置于兩個房間，是為了避免磁鐵的磁場對小磁針產生影響。

③[7]科拉頓沒能觀察到電流的原因是：感應電流產生的條件是，閉合電路的部分導體在作切割磁感線運動時，才會產生感應電流。而磁鐵在插入或抽出線圈時，才滿足感應電流產生的條件，可是這時科拉頓尚未來得及跑到另一房間，所以錯過了發現的機會。