题文

人类为揭示电和磁的关系，经历了漫长的岁月．1820年，丹麦哥本哈根大学的年轻教师奥斯特，一直在寻求电和磁间的联系，一天在课堂上灵感突至，将一个小磁针放在一根直导线下方，再使导线接通电源，只见小磁针摆动了一个角度后稳定地停下来，从而证明了：通电导线周围能产生与磁极相作用的磁场，基于这原理，人们制成了电磁铁． （1）通电后，若小磁针不动，则它的指向可能是______． 1822年，英国青年学生法拉第，深深地为奥斯特的实验所吸引，他想到：既然电能让磁体动，磁能否让通电导体动呢？一次实验中，他在一个水银盆中固定一根磁棒，棒边漂着一块插有一根铜线的软木，当铜线接通电池后，软木就漂动了起来，这证明了他的设想，他进一步的实验成果，为后人发明实用的电动机提供了有利的佐证，指明了方向． （2）软木块由静止到开始漂动起来，说明：______． 1822年，法拉第又想到：电流可以产生磁；那么，反过来，磁能否产生电呢？他决心去探索“磁生电”的途径．此后，他对这个问题进行了长期艰苦的探究．1831年的一天，他实验失败后，正从线圈中收起一根磁铁时，发现和线圈相连的电流计上的指针动了一下．于是他抓住这一机会深究下去，终于发现了感应电流，磁确能转变成电!据此，法拉第设计并制造出世界上第一台发电机．人类从此逐步进入了电气时代． （3）发电机是将______能转化为______能的机器． （4）在法拉第的实验中，磁铁和闭合导线间相对静止能否产生感应电流？

题型：填空题  难度：中档

答案

①通电导线周围的磁场的方向是与导线垂直的，所以在磁场力的作用下，小磁针会与通电导线的方向垂直． ②插有铜线的软木运动状态发生了改变，说明受到了磁体对它的力的作用，所以通电导体在磁场中受到了力的作用． ③收磁铁时，磁铁和导线之间发生了相对运动，动能和重力势能都发生了改变，电流计的指针动了一下，说明产生了电流，所以是机械能转化为电能． ④从能的转化的角度，产生感应电流时是机械能转化为电能，所以磁铁和闭合导线间必须有相对的运动时，才能产生感应电流． 故答案为：①小磁针指向与导线方向垂直；②通电的导体（铜线）受到了磁场力的作用；③机械，电；④不能．

据专家权威分析，试题“人类为揭示电和磁的关系，经历了漫长的岁月．1820年，丹麦哥本哈根..”主要考查你对  电磁感应现象，机械能与其他形式能量的转化  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

电磁感应现象机械能与其他形式能量的转化

考点名称：电磁感应现象

• 电磁感应：
  

  定义	闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象，电磁感应中产生的电流称为感应电流
  产生感应电流的条件	一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思：①电路应该是闭合的，而不是断开的，即组成电路的各元件连接成一个电流的通路； ②要有一部分导体做切割磁感线运动，也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分)；二是“做切割磁感线运动”，所谓切割磁感线，类似于切菜，可以是垂直切割，也可以是斜着切割，但导体运动方向不能与磁感线方向平行，可能是导体运动，也可能是磁场运动
  与感应电流方向有关的因素	在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关，若改变导体运动方向与原运动方向相反，或将磁感线方向改为与原方向相反，则感应电流方向将与原方向相反；若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反，则感应电流的方向不变
  能量转化	机械能转化为电能
  应用	发电机、动圈式话筒、变压器等

•  控制变量法研究“电磁感应”现象：
      通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关，在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时，我们都用到了控制变量思想。

  例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
  
  (1)本实验中，如果____，我们就认为有感应电流产生。
  (2)闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，电路____感应电流(选填“有”或“无”)。
  (3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”，小李猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置，帮助小李设计实验来验证她的猜想，你设计的实验做法是：__________

  解析：(1)有微弱的电流通过灵敏电流计，其指针就会摆动。
  (2)由图知，导体不动，磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动，会产生感应电流。
  (3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下，只改变导体切割磁感线运动的速度，然后观察电流计指针的偏转程度。

  答案：(1)灵敏电流计的指针偏转  (2)有 (3)闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体切割磁感线运动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度

• 电磁感应部分涉及三个方面的知识：
       一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
      楞次定律表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功，需外界做功，将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，外界做功的能力也越大。

  二是电路及力学知识。
        主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。

  三是右手定则。
       右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆，并与左手定则区分，可以记忆成：左力右电（即左手定则判断力的方向，右手定则判断电流的方向）。或者左力右感、左生力右通电。

考点名称：机械能与其他形式能量的转化

• 能量的转化形式：
       有什么运动形式就有什么性质的能量，机械能是与物体的机械运动相关的能量。不仅动能和势能之间可以互相转化，在一定的条件下机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等等进行转化。

• 如何判断机械能的形式：
        机械能有动能、势能两种形式，势能又分重力势能和弹性势能。判断一个物体具有哪种形式的机械能，应根据动能、重力势能、弹性势能的定义进行分析。
  例1：现有四种不同情景中的物体：①在水平冰面上滑行的冰块；②悬挂在教室屋顶上的日光灯；③钟表内被卷紧的发条；④发射升空的火箭。其中，______具有动能；____具有重力势能；______具有弹性势能(选填物体序号)。