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9. 在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流计指针摆动的角度不同。她猜测感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度有关，导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。
(1)小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验1:将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ沿直线水平向右运动导体PQ运动区域的磁场强度相同。让导体PQ先后以
(2)若小芳的猜想正确，则观察到的现象是
(3)在实验过程中，小芳还发现当导体PQ运动到磁场边缘时，电流表指针偏转角度会逐渐变小至0刻度，不便于感应电流大小的测量。于是将导体换成一个金属圆盘如图乙。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，请说明转动过程中此装置为什么能产生持续且稳定的电流？
(1)小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验1:将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ沿直线水平向右运动导体PQ运动区域的磁场强度相同。让导体PQ先后以
不同
选填“相同”或“不同”的速度匀速水平向右运动，观察每次电流计指针摆动的角度。(2)若小芳的猜想正确，则观察到的现象是
两次灵敏电流计指针偏转的角度不同,且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大
。(3)在实验过程中，小芳还发现当导体PQ运动到磁场边缘时，电流表指针偏转角度会逐渐变小至0刻度，不便于感应电流大小的测量。于是将导体换成一个金属圆盘如图乙。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，请说明转动过程中此装置为什么能产生持续且稳定的电流？
圆盘匀速转动过程中,一直有导线持续且匀速切割磁感线
。答案
9. (1)不同 (2)两次灵敏电流计指针偏转的角度不同,且运动速度快的导体所连接的电流计
指针偏转角度大 (3)圆盘匀速转动过程中,一直有
导线持续且匀速切割磁感线
指针偏转角度大 (3)圆盘匀速转动过程中,一直有
导线持续且匀速切割磁感线
解析
【分析】
这是一道探究感应电流大小影响因素的实验题，解题核心要紧扣控制变量法的实验逻辑：第一问要验证感应电流和切割速度的对应关系，需要控制磁场强度、导体长度等所有其他变量不变，仅改变导体切割磁感线的速度，因此要选择不同的速度进行实验；第二问如果猜想成立，速度越大感应电流越大，对应电流计的指针偏转角度就越大；第三问可以把金属圆盘等效拆解为无数根沿半径方向的导体棒，分析转动过程中导体的切割状态，就能解释持续稳定电流的产生原因。
【解析】
(1) 验证感应电流大小与导体切割磁感线运动速度的关系时，根据控制变量法的要求，需保证磁场强度、导体长度等其他实验条件完全一致，只改变导体切割磁感线的运动速度，因此让导体PQ先后以不同的速度匀速水平向右运动，观察对比电流计指针的摆动角度。
(2) 若猜想“导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大”正确，那么不同运动速度下产生的感应电流大小不同，运动速度越快，感应电流越大，对应的灵敏电流计指针偏转角度就越大。
(3) 金属圆盘可以等效看成无数根长度等于圆盘半径的径向导线，当圆盘匀速转动时，始终有导线持续且匀速地切割蹄形磁体的磁感线，且所处区域的磁场强度不变，切割的有效速度保持恒定，因此可以产生持续且稳定的电流。
【答案】
(1) 不同
(2) 两次灵敏电流计指针偏转的角度不同，且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大
(3) 圆盘匀速转动过程中，一直有导线持续且匀速切割磁感线
【知识点】
控制变量法，电磁感应，感应电流影响因素
【点评】
本题围绕课本“磁生电”的基础探究实验展开，既考察了常规实验的控制变量设计思路，又通过金属圆盘发电机的场景做了合理拓展，引导学生用等效拆解的思维理解特殊装置的发电原理，兼顾基础考察和能力迁移。
【难度系数】
0.7
这是一道探究感应电流大小影响因素的实验题，解题核心要紧扣控制变量法的实验逻辑：第一问要验证感应电流和切割速度的对应关系，需要控制磁场强度、导体长度等所有其他变量不变，仅改变导体切割磁感线的速度，因此要选择不同的速度进行实验；第二问如果猜想成立，速度越大感应电流越大，对应电流计的指针偏转角度就越大；第三问可以把金属圆盘等效拆解为无数根沿半径方向的导体棒，分析转动过程中导体的切割状态，就能解释持续稳定电流的产生原因。
【解析】
(1) 验证感应电流大小与导体切割磁感线运动速度的关系时，根据控制变量法的要求，需保证磁场强度、导体长度等其他实验条件完全一致，只改变导体切割磁感线的运动速度，因此让导体PQ先后以不同的速度匀速水平向右运动，观察对比电流计指针的摆动角度。
(2) 若猜想“导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大”正确，那么不同运动速度下产生的感应电流大小不同，运动速度越快，感应电流越大，对应的灵敏电流计指针偏转角度就越大。
(3) 金属圆盘可以等效看成无数根长度等于圆盘半径的径向导线，当圆盘匀速转动时，始终有导线持续且匀速地切割蹄形磁体的磁感线，且所处区域的磁场强度不变，切割的有效速度保持恒定，因此可以产生持续且稳定的电流。
【答案】
(1) 不同
(2) 两次灵敏电流计指针偏转的角度不同，且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大
(3) 圆盘匀速转动过程中，一直有导线持续且匀速切割磁感线
【知识点】
控制变量法，电磁感应，感应电流影响因素
【点评】
本题围绕课本“磁生电”的基础探究实验展开，既考察了常规实验的控制变量设计思路，又通过金属圆盘发电机的场景做了合理拓展，引导学生用等效拆解的思维理解特殊装置的发电原理，兼顾基础考察和能力迁移。
【难度系数】
0.7
10. 阅读材料，回答下列问题。
材料一:1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料三:1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和图乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是
(2)科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于
(3)科拉顿的实验中，
材料一:1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料三:1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和图乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是
甲
填“甲”或“乙”。(2)科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于
磁能产生电
的科学猜想。(3)科拉顿的实验中，
已经
填“已经”或“没有”满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转，请你提出一种改进方法:将电流表等器材置于同一房间(其他合理答案均可)
。答案
10. (1)甲 (2)磁能产生电 (3)已经 将电流表等器材置于同一房间(其
他合理答案均可)
他合理答案均可)
解析
【分析】
我们可以分三步梳理这道题的解题思路：
1. 第一问：回忆奥斯特实验的原理，通电直导线周围的磁场是环绕导线的环形磁场。图甲中导线和小磁针原本的南北指向平行，此时导线在小磁针位置产生的磁场方向垂直于小磁针原有指向，会给小磁针明显的偏转力矩；图乙中导线和小磁针指向垂直，导线在小磁针位置产生的磁场方向几乎和小磁针原有指向平行，几乎不会让小磁针偏转，因此能明显偏转的是甲。
2. 第二问：奥斯特已经发现了“电可以生磁”的电流磁效应，科学家自然会逆向思考，提出“磁能不能产生电”的猜想，这就是科拉顿、法拉第开展相关实验研究的出发点。
3. 第三问：产生感应电流的条件是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，科拉顿把条形磁铁插入螺旋线圈的瞬间，闭合线圈相对于磁铁做切割磁感线运动，此时已经满足感应电流的产生条件，只是他跑到另一个房间时，磁铁已经停止运动，瞬时的感应电流已经消失，看不到指针偏转。因此改进方法就是把所有器材放在同一个房间，操作磁铁的同时直接观察电流表即可。
【解析】
(1) 通电直导线周围的磁场为环形磁场，当导线与静止小磁针的N、S指向平行时，导线产生的磁场方向与小磁针原指向垂直，小磁针会受到明显的偏转作用；若导线与小磁针指向垂直，导线产生的磁场方向与小磁针原指向近乎平行，小磁针几乎不会偏转，因此小磁针发生明显偏转的是甲。
(2) 奥斯特发现电流的磁效应（电生磁）后，科学家逆向提出磁可以产生电的猜想，科拉顿、法拉第的相关实验都是为了验证这个猜想。
(3) 科拉顿将磁铁插入螺旋线圈的瞬间，闭合电路的线圈切割磁感线，已经满足产生感应电流的全部条件，只是他前往另一个房间观察电流表时，磁铁已经静止，感应电流消失，无法观察到指针偏转。改进方法可以是将电流表等所有实验器材放置在同一个房间，在操作磁铁的同时直接观察电流表的指针变化。
【答案】
(1) 甲 (2) 磁能产生电 (3) 已经 将电流表等器材置于同一房间(其他合理答案均可)
【知识点】
电流的磁效应、电磁感应
【点评】
本题结合物理学史考查电磁学基础知识点，既考察了对奥斯特实验操作细节的理解，也通过科拉顿的经典实验失误场景，加深学生对感应电流瞬时性的认识，同时引导学生体会物理研究中逆向思维的应用，兼具知识性和趣味性。
【难度系数】
0.7
我们可以分三步梳理这道题的解题思路：
1. 第一问：回忆奥斯特实验的原理，通电直导线周围的磁场是环绕导线的环形磁场。图甲中导线和小磁针原本的南北指向平行，此时导线在小磁针位置产生的磁场方向垂直于小磁针原有指向，会给小磁针明显的偏转力矩；图乙中导线和小磁针指向垂直，导线在小磁针位置产生的磁场方向几乎和小磁针原有指向平行，几乎不会让小磁针偏转，因此能明显偏转的是甲。
2. 第二问：奥斯特已经发现了“电可以生磁”的电流磁效应，科学家自然会逆向思考，提出“磁能不能产生电”的猜想，这就是科拉顿、法拉第开展相关实验研究的出发点。
3. 第三问：产生感应电流的条件是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，科拉顿把条形磁铁插入螺旋线圈的瞬间，闭合线圈相对于磁铁做切割磁感线运动，此时已经满足感应电流的产生条件，只是他跑到另一个房间时，磁铁已经停止运动，瞬时的感应电流已经消失，看不到指针偏转。因此改进方法就是把所有器材放在同一个房间，操作磁铁的同时直接观察电流表即可。
【解析】
(1) 通电直导线周围的磁场为环形磁场，当导线与静止小磁针的N、S指向平行时，导线产生的磁场方向与小磁针原指向垂直，小磁针会受到明显的偏转作用；若导线与小磁针指向垂直，导线产生的磁场方向与小磁针原指向近乎平行，小磁针几乎不会偏转，因此小磁针发生明显偏转的是甲。
(2) 奥斯特发现电流的磁效应（电生磁）后，科学家逆向提出磁可以产生电的猜想，科拉顿、法拉第的相关实验都是为了验证这个猜想。
(3) 科拉顿将磁铁插入螺旋线圈的瞬间，闭合电路的线圈切割磁感线，已经满足产生感应电流的全部条件，只是他前往另一个房间观察电流表时，磁铁已经静止，感应电流消失，无法观察到指针偏转。改进方法可以是将电流表等所有实验器材放置在同一个房间，在操作磁铁的同时直接观察电流表的指针变化。
【答案】
(1) 甲 (2) 磁能产生电 (3) 已经 将电流表等器材置于同一房间(其他合理答案均可)
【知识点】
电流的磁效应、电磁感应
【点评】
本题结合物理学史考查电磁学基础知识点，既考察了对奥斯特实验操作细节的理解，也通过科拉顿的经典实验失误场景，加深学生对感应电流瞬时性的认识，同时引导学生体会物理研究中逆向思维的应用，兼具知识性和趣味性。
【难度系数】
0.7
