课时20.5 磁生电-【帮课堂】2024-2025学年九年级物理全一册同步学与练（人教版）

第二十章 电与磁（原卷版） 课时20.5 磁生电 2022年课程标准 物理素养 2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用 物理观念：理解电磁感应现象； 科学思维：了解发电机的构造和工作原理； 科学探究：知道产生感应电流的条件； 科学态度与责任：会解释和判断电磁感应现象。 知识点一、什么情况下磁能生电 实验探究 什么情况下磁能生电？ 设计实验 将一根导线用细线悬挂起来，并与灵敏电流计（实验中产生的电流较小，普通电流表检测不出来）、开关串联组成闭合回路，将导线（用多匝方形线圈更明显）AB放在蹄形磁体的磁场中，如图所示。其中，蹄形磁体提供磁场，灵敏电流计用来检测电路中是否有电流并显示电流方向（灵敏检流计零刻度线在中间，指针可左右偏转以显示电流方向），开关用来控制电路的通断。 进行实验 按表格要求进行实验，并将实验现象填入表格中。 实验序号 电路 磁场方向 导体AB的运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向 1 闭合 向下 向右 向左 2 向下 向左 向右 3 向上 向右 向右 4 向上 向左 向左 5 闭合 向上 静止 不偏转 6 向下 静止 不偏转 7 向上 上、下 不偏转 8 向下 上、下 不偏转 9 断开 重复上面的实验 不偏转 现象分析1 实验1至4中导线AB做切割磁感线运动，灵敏电流计指针偏转，说明有电流产生；实验5至8中导线AB在磁场中静止或上下运动但不切割磁感线，灵敏电流计指针不偏转，说明没有电流产生；电路断开，重复以上所有实验，灵敏电流计指针都不发生偏转，说明也没有电流产生。 归纳总结1 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生的电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。 现象分析2 ①比较1、2或3、4可知，在磁场方向不变时，导线做切割磁感线运动的方向相反，产生的感应电流的方向也相反，说明感应电流方向与导线切割磁感线运动的方向有关； ②比较实验1、3或2、4可知，调换磁体N、S极位置，导线做切割磁感线运动的方向相同，产生的感应电流的方向相反，说明感应电流方向与磁场方向有关； ③比较实验1、4或2、3可知，调换磁体N、S极的位置，同时使导线做切割磁感线运动的方向相反，产生的感应电流的方向相同，说明同时使磁场方向和导线切割磁感线运动方向相反时，产生的感应电流方向不变。 归纳总结2 在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关。只改变磁场方向或导线切割磁感线运动方向，产生的感应电流的方向改变；若同时使磁场的方向和导线切割磁感线运动方向反向，则产生的感应电流方向不变。 特别提醒：产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流。 培优拓展：影响感应电流大小的因素 （1）导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大； （2）磁场越强，感应电流越大； （3）线圈匝数越多，感应电流越大。 拓展培优：常见的电磁铁多数成U型，目的是使电磁铁的两个磁极能同时吸引物体，增大其吸引力。 【典例1】（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，将一闭合铜环置于线圈上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，因铜环中产生感应电流，铜环会立刻向上跳起；若将铜环换成下列环，闭合开关S，也能向上跳起的是（    ）。 A．闭合塑料环 B．未闭合铁环 C．闭合铝环 D．未闭合橡胶环 知识点二、发电机 1.手摇发电机 甲 乙 （1）如图甲所示，把手摇发电机和灯泡用导线连接起来，组成闭合电路。转动摇把带动线圈在磁场中转动，灯泡发光，说明线圈中有电流产生。转动速度越快，灯泡越亮，说明电流大小与发电机的转速有关。 （2）如图乙所示，将两个发光二极管极性相反的并联起来，并与发电机串联，转动摇把，可观察到两个二极管交替发光。这表明发电机产生的电流的方向在不断发生变化。 2.交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。 （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz。 3.发电机 （1）构造：主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成。实际的发电机比模型式发电机要复杂的多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定不动）两部分组成。 ①小型发电机一般采用磁极不动，线圈旋转的方式发电； ②大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电，这种发电方式叫旋转磁极式发电； ③为了得到较强的磁场，常用电磁铁代替永磁体。 （2）发电机工作原理：电磁感应。 （3）发电机的种类：交流发电机和直流发电机。 （4）发电机中的能量转化：机械能转化为电能。 （5）交流发电机的工作原理 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流情况 电流的输出情况 AB边向上切割磁感线，CD边向下切割磁感线 切割磁感线产生感应电流。AB边产生的感应电流由A到B，CD边产生的感应电流由C到D AB边只和铜环2接触，CD边只和铜环1接触。故在外电路中电流是由3经电流表流向4 AB边水平向左运动，CD边水平向右运动，AB边和CD边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线 线圈中部产生感应电流 不输出电流 AB边向下切割磁感线，CD边向上切割磁感线 切割磁感线产生感应电流。但电流方向与前面的相反。AB边产生的感应电流由B到A，CD边产生的感应电流由D到C AB边只和铜环2接触，CD边只和铜环1接触。故在外电路中电流是由4经电流表流向3 AB边水平向右运动，CD边水平向左运动，AB边和CD边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线 线圈中部产生感应电流 不输出电流 拓展培优：直流发电机 交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电。 4.动圈式话筒：话筒（也称传声器）的作用是把声音转换成电流。话筒种类较多，其中动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的。 （1）动圈式话筒的构造：有永磁体、线圈和膜片等构成（如图所示）。 （2）动圈式话筒的工作原理 当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流。将该电流通入扩音机，就能还原声音（电动机原理）。 【典例2】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴逆时针转动时，下列说法错误的是：（  ）。 A．当线圈转到图甲位置时，线圈中不能产生感应电流 B．当线圈转到图乙位置时，线圈不会受到磁场力的作用 C．当线圈转到图丁位置时，线圈中的感应电流方向与图乙相反 D．加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大 问题一：探究产生感应电流的条件和感应电流的方向 1.探究产生感应电流的条件：产生感应电流的条件是部分导体切割磁感线，所谓“切割磁感线”，垂直切割或斜着切割都可以，这个过程可以是导体运动切割磁感线，也可以是磁场运动让导体切割磁感线。 2.影响感应电流方向的因素：感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向就会发生变化。若两者同时反向，则感应电流的方向不变。 【典例1】（2024·江苏徐州·中考真题）如图所示是自制交流发电机模型，风车转动，线圈在磁场中做 磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，电流方向与 方向和导体运动方向有关。如果把小量程电流表换成电池，把模型当作电动机，此时线圈 （填“能”或“不能”）持续转动。 【变式1-1】（2024·安徽六安·模拟预测）绕水平轴可以匀速转动的矩形线圈放置于匀强磁场中，现在让矩形线圈从图示位置开始沿某一方向匀速转动90°，在电路中产生如图所示方向的电流，下列说法正确的是（  ）。 A．线圈转动90°后的位置叫平衡位置 B．线圈转动时产生电流是磁场对电流的作用 C．线圈转动过程中每边都会产生感应电流 D．线圈转动过程中电磁铁右端是S极 【变式1-2】（2024·山东青岛·中考真题）小明用如图所示的装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 (1)比较 两图可知，产生感应电流时电路应闭合； (2)比较 两图可知，产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动； (3)比较乙、丁两图可知，感应电流的方向与 方向有关。 问题二：电磁现象辨析 电流的磁效应、磁场对电流的作用、电磁感应的比较： 比较项目 实质 装置特点 电流的磁效应 电能生磁 有电源 磁场对电流的作用 磁场对电流有力的作用 有电源 电磁感应 磁能生电 无电源 【典例2】（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示，得益于AI技术的发展，送餐机器人开始在某些餐厅使用。机器人接到指令后，内部的电动机会驱动其底部轮子将美食送到指定的位置。制作电动机的原理是（ ）。 A．通电导体在磁场中受力的作用 B．电流的磁效应 C．电磁感应现象 D．以上说法都正确 【变式2-1】（23-24九年级上·天津河西·期末）北京冬奥会期间，天津工业大学为运动员、教练员及志愿者们提供了智能控温电加热手套，如图所示。图中的用电器与电加热手套工作原理相同的是（ ）。 A．电风扇 B．电熨斗 C．电脑 D．电冰箱 【变式2-2】（23-24九年级上·辽宁阜新·期末）如图所示为一款带加热功能的电动洗衣机。下列说法正确的是（  ）。 A．洗衣机清洗衣服工作时机械能转化为电能 B．洗衣机清洗衣服工作与电磁继电器的工作原理相同 C．加热衣服利用了电流的热效应 D．加热衣服是利用做功的方式增大衣服的内能 【基础强化】 1．（23-24九年级上·河北唐山·期末）甲、乙所示分别是动圈式话筒与动圈式扬声器的内部构造原理图，其中正确的是（  ）。 A．话筒将电信号转化为声信号 B．话筒是利用电流的磁效应原理工作的 C．扬声器是利用电磁感应原理工作的 D．扬声器是利用磁场对电流的作用工作的 2．（23-24九年级上·湖南株洲·期末）下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（  ）。 A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．内燃机工作时，机械能化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．电动机工作时，机械能转化为电能 3．（23-24九年级上·四川成都·期末）在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（  ）。 A．ab处应该接入电源 B．根据该原理可以制成电动机 C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变 D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关 4．（2023·河南周口·一模）如图，将强磁体靠近正在发光的白炽灯，观察到白炽灯的灯丝晃动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用，下列哪个装置是由此原理制成的（  ）。 A． B． C． D． 5．（23-24九年级上·山东潍坊·期末）对下列图中甲、乙、丙、丁四个实验描述正确的是（ ）。 A．甲实验可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系 B．乙实验可以探究发电机的工作原理 C．丙实验说明磁能生电 D．丁实验说明只要导体在磁场中运动，电路中就一定有感应电流 6．（23-24九年级上·山东济宁·期末）物理小组的同学们利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”、“左右”或“前后”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转；该实验在探究过程中，是将 能转化成电能，生活中的发电机就是根据这一原理制成的。 7．（23-24九年级上·山东淄博·期末）如图所示是用来探究 的实验装置。实验时将开关、电流表与导线AB串联起来组成闭合回路，若磁体保持静止，导线AB做 运动时，电流表指针偏转。若将图中电流表换成电池，还可以探究 的工作原理。 8．（23-24九年级上·山东东营·阶段练习）如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置。用棉线将一段导体AB悬挂起来，放置于蹄形磁体的磁场中，再用导线把导体AB和灵敏电流计连接起来 (1)该实验中，灵敏电流计的作用是： 、 ； (2)确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体AB在磁场中怎样运动，灵敏电流计的指针均不见发生偏转，原因是 、 ； (3)在教师的指导下，兴趣小组对实验进行完兽后，观察到的现象如表所示，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中会产生感应电流； 序号 磁体（磁极）放置方式 导体AB运动情况 电流计指针偏转情况 1 上N下S 静止 不偏转 2 竖直向上运动 不偏转 3 竖直向下运动 不偏转 4 上N下S 向左运动 向右偏转 5 向右运动 向左偏转 6 上S下N 向左运动 向左偏转 7 向右运动 向右温转 (4)比较4、5、6、7次实验可以得出：感应电流方向与 有关。 【素养提升】 9．（23-24九年级上·四川成都·期末）为了保护环境，国家鼓励发展新能源汽车，电动机是电动汽车的核心部件。下列选项能说明电动机工作原理的是（ ）。 A． B． C． D． 10．（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示是一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏就会显示运动的步数。下列选项中与其工作原理相同的是（  ）。 A．司南 B．电磁起重机 C．发电机 D．电动机 11．（24-25九年级上·全国·课后作业）在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）。 ①通电螺线管左侧为N极 ②小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转 ③小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转 ④滑动变阻器滑片P向左滑动时，通电螺线管磁性逐渐减弱 ⑤为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒 ⑥当断开开关后，螺线管磁性增强 A．①② B．③⑤ C．②⑥ D．③④ 12．（23-24九年级上·山东烟台·期末）小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，小灯泡 （选填“发光”“不发光”），此时甲的工作原理是 ，乙工作时的能量转化是 。 13．（2024·湖南岳阳·模拟预测）利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。 (1)闭合开关，若导体ab竖直上下运动，灵敏电流计指针 发生偏转；若导体ab水平左右运动，灵敏电流计指针 发生偏转；若导体ab不动，左右移动磁体，灵敏电流计指针 发生偏转（均选填“能”或“不能”）。 (2)要使灵敏电流计指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法：① ，② 。 (3)在电铃、电风扇、动圈式话筒、动圈式扬声器中，应用这一原理制成的是 。 【能力培优】 14．（23-24九年级上·河南安阳·期末）下列四幅图中，与发电机工作原理相同的的实验装置是（ ）。 A． B． C． D． 15.（22-23九年级下·江苏泰州·阶段练习）利用下图所示的装置进行电与磁的相关实验。 (1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”，应将开关的接线柱1与 （选填“2”或“3”）接通；为使观察到的现象更明显，导体ab应选择 （选填“铜棒”或“铁棒”）； (2)将开关反方向闭合，利用该装置探究“产生感应电流的条件”： ①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针 （选填“会”或“不会”） 发生偏转； ②保持磁体不动，若导体ab水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转； 若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以 （填字母）。 A．将磁体的磁极对调，导体ab向左运动          B．保持磁体不动，导体ab向左运动 16．（23-24九年级上·广东江门·阶段练习）阅读短文，回答问题。 空气发电机 清洁能源被认为是未来的趋势。一种发电装置名为“空气发电机”，可以直接利用空气中的水分发电，这项技术未来可能会对可再生能源、气候变化和医疗领域产生重大影响。 如图所示，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，从而产生电能。 此外，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，一样能发电，这与太阳能和风能等可再生能源相比，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。 不过这种“空气发电机”产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.7×10﹣2mA/cm2，需要多个设备一起运行才能实现供电。 (1)“空气发电机”在湿度为 的空气中发电效果最好； (2)下列关于“空气发电机”的说法错误的有_________； A．“空气发电机”主要由微生物地杆菌构成 B．“空气发电机”可以在室内运行 C．“空气发电机”工作时将水分子分解成氢离子和氧离子 D．“空气发电机”违背了能量守恒定律 (3)72个“空气发电机”串联的电源，其输出的总电压 （选填“会”或“不会”）对人体造成伤害。“空气发电机”在发电过程中，将 （选填“化学”或“机械”）能转化为电能； (4)若让5个薄膜为4cm2的“空气发电机”同时工作，在1h内产生的电能为 J，能让标有“2.5V，0.75W”的小灯泡正常工作 s。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二十章 电与磁（解析版） 课时20.5 磁生电 2022年课程标准 物理素养 2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用 物理观念：理解电磁感应现象； 科学思维：了解发电机的构造和工作原理； 科学探究：知道产生感应电流的条件； 科学态度与责任：会解释和判断电磁感应现象。 知识点一、什么情况下磁能生电 实验探究 什么情况下磁能生电？ 设计实验 将一根导线用细线悬挂起来，并与灵敏电流计（实验中产生的电流较小，普通电流表检测不出来）、开关串联组成闭合回路，将导线（用多匝方形线圈更明显）AB放在蹄形磁体的磁场中，如图所示。其中，蹄形磁体提供磁场，灵敏电流计用来检测电路中是否有电流并显示电流方向（灵敏检流计零刻度线在中间，指针可左右偏转以显示电流方向），开关用来控制电路的通断。 进行实验 按表格要求进行实验，并将实验现象填入表格中。 实验序号 电路 磁场方向 导体AB的运动方向 灵敏电流计指针的偏转方向 1 闭合 向下 向右 向左 2 向下 向左 向右 3 向上 向右 向右 4 向上 向左 向左 5 闭合 向上 静止 不偏转 6 向下 静止 不偏转 7 向上 上、下 不偏转 8 向下 上、下 不偏转 9 断开 重复上面的实验 不偏转 现象分析1 实验1至4中导线AB做切割磁感线运动，灵敏电流计指针偏转，说明有电流产生；实验5至8中导线AB在磁场中静止或上下运动但不切割磁感线，灵敏电流计指针不偏转，说明没有电流产生；电路断开，重复以上所有实验，灵敏电流计指针都不发生偏转，说明也没有电流产生。 归纳总结1 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生的电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。 现象分析2 ①比较1、2或3、4可知，在磁场方向不变时，导线做切割磁感线运动的方向相反，产生的感应电流的方向也相反，说明感应电流方向与导线切割磁感线运动的方向有关； ②比较实验1、3或2、4可知，调换磁体N、S极位置，导线做切割磁感线运动的方向相同，产生的感应电流的方向相反，说明感应电流方向与磁场方向有关； ③比较实验1、4或2、3可知，调换磁体N、S极的位置，同时使导线做切割磁感线运动的方向相反，产生的感应电流的方向相同，说明同时使磁场方向和导线切割磁感线运动方向相反时，产生的感应电流方向不变。 归纳总结2 在电磁感应现象中，感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关。只改变磁场方向或导线切割磁感线运动方向，产生的感应电流的方向改变；若同时使磁场的方向和导线切割磁感线运动方向反向，则产生的感应电流方向不变。 特别提醒：产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流。 培优拓展：影响感应电流大小的因素 （1）导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大； （2）磁场越强，感应电流越大； （3）线圈匝数越多，感应电流越大。 拓展培优：常见的电磁铁多数成U型，目的是使电磁铁的两个磁极能同时吸引物体，增大其吸引力。 【典例1】（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，将一闭合铜环置于线圈上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，因铜环中产生感应电流，铜环会立刻向上跳起；若将铜环换成下列环，闭合开关S，也能向上跳起的是（    ）。 A．闭合塑料环 B．未闭合铁环 C．闭合铝环 D．未闭合橡胶环 【答案】C。 【解析】根据电磁感应现象原理可知，要在环中产生感应电流，必须是闭合电路的一部分导体才可。 AD．塑料和橡胶是绝缘体，故AD不符合题意； B．未闭合铁环无法使得电路闭合，所以不会在环中产生感应电流，故B不符合题意； C．闭合铝环既闭合，又是导体，故C符合题意。故选C。 知识点二、发电机 1.手摇发电机 甲 乙 （1）如图甲所示，把手摇发电机和灯泡用导线连接起来，组成闭合电路。转动摇把带动线圈在磁场中转动，灯泡发光，说明线圈中有电流产生。转动速度越快，灯泡越亮，说明电流大小与发电机的转速有关。 （2）如图乙所示，将两个发光二极管极性相反的并联起来，并与发电机串联，转动摇把，可观察到两个二极管交替发光。这表明发电机产生的电流的方向在不断发生变化。 2.交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流。 （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz。 3.发电机 （1）构造：主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成。实际的发电机比模型式发电机要复杂的多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定不动）两部分组成。 ①小型发电机一般采用磁极不动，线圈旋转的方式发电； ②大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式发电，这种发电方式叫旋转磁极式发电； ③为了得到较强的磁场，常用电磁铁代替永磁体。 （2）发电机工作原理：电磁感应。 （3）发电机的种类：交流发电机和直流发电机。 （4）发电机中的能量转化：机械能转化为电能。 （5）交流发电机的工作原理 工作过程 切割磁感线情况 产生感应电流情况 电流的输出情况 AB边向上切割磁感线，CD边向下切割磁感线 切割磁感线产生感应电流。AB边产生的感应电流由A到B，CD边产生的感应电流由C到D AB边只和铜环2接触，CD边只和铜环1接触。故在外电路中电流是由3经电流表流向4 AB边水平向左运动，CD边水平向右运动，AB边和CD边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线 线圈中部产生感应电流 不输出电流 AB边向下切割磁感线，CD边向上切割磁感线 切割磁感线产生感应电流。但电流方向与前面的相反。AB边产生的感应电流由B到A，CD边产生的感应电流由D到C AB边只和铜环2接触，CD边只和铜环1接触。故在外电路中电流是由4经电流表流向3 AB边水平向右运动，CD边水平向左运动，AB边和CD边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线 线圈中部产生感应电流 不输出电流 拓展培优：直流发电机 交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电。 4.动圈式话筒：话筒（也称传声器）的作用是把声音转换成电流。话筒种类较多，其中动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的。 （1）动圈式话筒的构造：有永磁体、线圈和膜片等构成（如图所示）。 （2）动圈式话筒的工作原理 当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流。将该电流通入扩音机，就能还原声音（电动机原理）。 【典例2】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴逆时针转动时，下列说法错误的是：（  ）。 A．当线圈转到图甲位置时，线圈中不能产生感应电流 B．当线圈转到图乙位置时，线圈不会受到磁场力的作用 C．当线圈转到图丁位置时，线圈中的感应电流方向与图乙相反 D．加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大 【答案】B。 【解析】A．当线圈转到图甲位置时，线圈没有做切割磁感线运动，线圈中不能产生感应电流，故A正确，不符合题意； B．当线圈转到图乙位置时，线圈做切割磁感线运动，线圈中感应电流，会受到磁场力的作用，故B错误，符合题意； C．当线圈转到图丁位置时，与图乙相比，线圈切割磁感线的运动方向相反，所以图丁线圈中的感应电流方向与图乙相反，故C正确，不符合题意； D．感应电流大小与线圈切割磁感线的速度有关，速度越快，感应电流越大，加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大，故D正确，不符合题意。故选B。 问题一：探究产生感应电流的条件和感应电流的方向 1.探究产生感应电流的条件：产生感应电流的条件是部分导体切割磁感线，所谓“切割磁感线”，垂直切割或斜着切割都可以，这个过程可以是导体运动切割磁感线，也可以是磁场运动让导体切割磁感线。 2.影响感应电流方向的因素：感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向就会发生变化。若两者同时反向，则感应电流的方向不变。 【典例1】（2024·江苏徐州·中考真题）如图所示是自制交流发电机模型，风车转动，线圈在磁场中做 磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，电流方向与 方向和导体运动方向有关。如果把小量程电流表换成电池，把模型当作电动机，此时线圈 （填“能”或“不能”）持续转动。 【答案】切割；磁场；不能。 【解析】[1][2]风车转动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，电流表的指针会发生偏转，产生感应电流，感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关。 [3]把小量程电流表换成电池，线圈中有电流通过，在磁场中受到力的作用，由于没有换向器，线圈在转动时电流方向不会改变，不会持续转动。 【变式1-1】（2024·安徽六安·模拟预测）绕水平轴可以匀速转动的矩形线圈放置于匀强磁场中，现在让矩形线圈从图示位置开始沿某一方向匀速转动90°，在电路中产生如图所示方向的电流，下列说法正确的是（  ）。 A．线圈转动90°后的位置叫平衡位置 B．线圈转动时产生电流是磁场对电流的作用 C．线圈转动过程中每边都会产生感应电流 D．线圈转动过程中电磁铁右端是S极 【答案】D。 【解析】A．当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，所以图示的线圈恰好处于平衡位置，故A错误； B．线圈转动时产生电流是矩形线圈做切割磁感线运动时产生的，是电磁感应现象，故B错误； C．由题图可知，矩形线圈前面的边以及后面的边都没有做切割磁感线运动，所以，这两边不会产生感应电流，故C错误； D．由图可知，电流从电磁铁的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，故D正确。故选D。 【变式1-2】（2024·山东青岛·中考真题）小明用如图所示的装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 (1)比较 两图可知，产生感应电流时电路应闭合； (2)比较 两图可知，产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动； (3)比较乙、丁两图可知，感应电流的方向与 方向有关。 【答案】(1)甲、乙；(2)乙、丙；(3)磁场。 【解析】（1）在甲图和乙图中，磁场的方向相同，导体AB均向左运动，甲中开关断开，指针没有摆动，没有感应电流，而乙中开关闭合，指针向右偏转，有感应电流，因此比较甲、乙两图可知，产生感应电流时电路应闭合。 （2）蹄形磁铁中，磁感线由N极出发回到S极，在乙图和丙图中，磁场的方向相同，当导体AB向左运动切割磁感线时，指针摆动，产生感应电流，当导体AB向上运动，没有切割磁感线，指针没有摆动，没有感应电流，因此比较乙、丙两图可知，产生感应电流时导体要在磁场中做切割磁感线运动。 （3）比较乙、丁两图可知，当导体运动的方向不变，磁场方向改变时，指针摆动的方向相反，即产生的感应电流方向相反，因此可知感应电流的方向与磁场方向有关。 问题二：电磁现象辨析 电流的磁效应、磁场对电流的作用、电磁感应的比较： 比较项目 实质 装置特点 电流的磁效应 电能生磁 有电源 磁场对电流的作用 磁场对电流有力的作用 有电源 电磁感应 磁能生电 无电源 【典例2】（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示，得益于AI技术的发展，送餐机器人开始在某些餐厅使用。机器人接到指令后，内部的电动机会驱动其底部轮子将美食送到指定的位置。制作电动机的原理是（ ）。 A．通电导体在磁场中受力的作用 B．电流的磁效应 C．电磁感应现象 D．以上说法都正确 【答案】A。 【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，将电能转化为机械能。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 【变式2-1】（23-24九年级上·天津河西·期末）北京冬奥会期间，天津工业大学为运动员、教练员及志愿者们提供了智能控温电加热手套，如图所示。图中的用电器与电加热手套工作原理相同的是（ ）。 A．电风扇 B．电熨斗 C．电脑 D．电冰箱 【答案】B。 【解析】带电源的智能控温加热手套的工作原理是电流的热效应，此过程中电能转化为内能； A．电风扇主要部件是电动机，电动机工作时是将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．电熨斗主要部件是电阻丝，工作原理是电流的热效应，此过程中电能转化为内能；故B符合题意； C．电脑是将消耗的电能转化为了图像和声音，即光能和声能，故C不符合题意； D．电冰箱靠压缩机工作，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作的，故D不符合题意。故选B。 【变式2-2】（23-24九年级上·辽宁阜新·期末）如图所示为一款带加热功能的电动洗衣机。下列说法正确的是（  ）。 A．洗衣机清洗衣服工作时机械能转化为电能 B．洗衣机清洗衣服工作与电磁继电器的工作原理相同 C．加热衣服利用了电流的热效应 D．加热衣服是利用做功的方式增大衣服的内能 【答案】C。 【解析】A．洗衣机清洗衣服工作时将电能转化为机械能，故A错误； B．洗衣机清洗衣服工作时是电动机原理，利用的是磁场对通电导体有力的作用，电磁继电器利用的是电流的磁效应，二者不同，故B错误； CD．加热衣服时利用了电流的热效应，电能转化为内能，产生的热量被衣服吸收，属于热传递增大衣服的内能，故C正确，D错误。故选C。 【基础强化】 1．（23-24九年级上·河北唐山·期末）甲、乙所示分别是动圈式话筒与动圈式扬声器的内部构造原理图，其中正确的是（  ）。 A．话筒将电信号转化为声信号 B．话筒是利用电流的磁效应原理工作的 C．扬声器是利用电磁感应原理工作的 D．扬声器是利用磁场对电流的作用工作的 【答案】D。 【解析】AB．对着话筒说话，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，即将声信号转化为电信号，这是电磁感应现象，故AB错误； CD．变化的电流经放大器放大后，通过扬声器的线圈，由于通电导线在磁场中受力的作用，故能使线圈在磁场中受力来回振动，带动纸盆也来回振动，扬声器就能够发声了，即将电信号转化为声信号，是利用磁场对电流力的作用的原理，故D正确，C错误。故选D。 2．（23-24九年级上·湖南株洲·期末）下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（  ）。 A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．内燃机工作时，机械能化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．电动机工作时，机械能转化为电能 【答案】C。 【解析】A．蓄电池充电时，消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故A错误； B．内燃机工作，压缩冲程时，将机械能转化为内能，做功冲程时，将内能转化为机械能，故B错误； C．发电机发电时产生电能，将机械能转化为电能，故C正确； D．电动机工作时，消耗电能，将电能转化为机械能，故D错误。故选C。 3．（23-24九年级上·四川成都·期末）在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（  ）。 A．ab处应该接入电源 B．根据该原理可以制成电动机 C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变 D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关 【答案】C。 【解析】A．探究让通电导线在磁场中动起来，应给磁场中的导体通电，所以ab处应该接入电源，故A正确，不符合题意； B．利用通电导体在磁场中受力的原理，制成了电动机，故B正确，不符合题意； CD．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向才会改变，若同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。 4．（2023·河南周口·一模）如图，将强磁体靠近正在发光的白炽灯，观察到白炽灯的灯丝晃动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用，下列哪个装置是由此原理制成的（  ）。 A． B． C． D． 【答案】B。 【解析】A．电磁铁是利用电流的磁效应的原理，故A不符合题意； B．电动机是根据通电导体在磁场中受力的作用制成的，故B符合题意； C．发电机是根据电磁感应的原理制成的，故C不符合题意； D．动圈式话筒是利用电磁感应来工作的，故D不符合题意。故选B。 5．（23-24九年级上·山东潍坊·期末）对下列图中甲、乙、丙、丁四个实验描述正确的是（ ）。 A．甲实验可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系 B．乙实验可以探究发电机的工作原理 C．丙实验说明磁能生电 D．丁实验说明只要导体在磁场中运动，电路中就一定有感应电流 【答案】A。 【解析】A．两个线圈串联，电流相同，线圈的匝数不同，匝数越多，吸引的铁钉越多，表示电磁铁的磁性越强，故A正确； B．图中有电源，表示通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故B错误； C．奥斯特实验说明电流的周围存在磁场，即电流具有磁效应，电能生磁。故C错误； D．闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，没有切割磁感线就不会产生感应电流，故D错误。故选A。 6．（23-24九年级上·山东济宁·期末）物理小组的同学们利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”、“左右”或“前后”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转；该实验在探究过程中，是将 能转化成电能，生活中的发电机就是根据这一原理制成的。 【答案】左右；机械。 【解析】[1]如图，磁感线沿竖直方向，磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，导体棒切割磁感线，会有感应电流产生，灵敏电流计指针会发生偏转。 [2]该实验在探究过程中，消耗机械能，产生电能，是将机械能转化成电能。 7．（23-24九年级上·山东淄博·期末）如图所示是用来探究 的实验装置。实验时将开关、电流表与导线AB串联起来组成闭合回路，若磁体保持静止，导线AB做 运动时，电流表指针偏转。若将图中电流表换成电池，还可以探究 的工作原理。 【答案】磁生电；切割磁感线；电动机。 【解析】[1][2]该闭合回路中无电源，所以可以探究磁生电的实验，根据电磁感应原理可知，闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，会产生感应电流。 [3]将图中电流表换成电池，则可用来探究电动机的原理。 8．（23-24九年级上·山东东营·阶段练习）如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置。用棉线将一段导体AB悬挂起来，放置于蹄形磁体的磁场中，再用导线把导体AB和灵敏电流计连接起来 (1)该实验中，灵敏电流计的作用是： 、 ； (2)确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体AB在磁场中怎样运动，灵敏电流计的指针均不见发生偏转，原因是 、 ； (3)在教师的指导下，兴趣小组对实验进行完兽后，观察到的现象如表所示，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中会产生感应电流； 序号 磁体（磁极）放置方式 导体AB运动情况 电流计指针偏转情况 1 上N下S 静止 不偏转 2 竖直向上运动 不偏转 3 竖直向下运动 不偏转 4 上N下S 向左运动 向右偏转 5 向右运动 向左偏转 6 上S下N 向左运动 向左偏转 7 向右运动 向右温转 (4)比较4、5、6、7次实验可以得出：感应电流方向与 有关。 【答案】(1)检验电路中是否有电流；判断电流方向；(2)感应电流太小；电路断路；(3)切割磁感线；(4)导体做切割磁感线的运动方向、磁场方向。 【解析】（1）[1][2]实验中灵敏电流计的作用是判断产生感应电流的大小、判断产生感应电流的方向。 （2）[1][2]确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，灵敏电流计的指针均不见发生偏转，则可能的原因是感应电流过小或电路不是闭合回路。 （3）根据表格数据知，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时 （4）比较第4、5或6、7两次实验可知，导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关；比较4、6或5、7两次实验可知，导体中感应电流的方向与磁场的方向有关。 【素养提升】 9．（23-24九年级上·四川成都·期末）为了保护环境，国家鼓励发展新能源汽车，电动机是电动汽车的核心部件。下列选项能说明电动机工作原理的是（ ）。 A． B． C． D． 【答案】B。 【解析】A．如图所示，是闭合电路中的一部分导体切割磁感线产生感应电流，是发电机的原理，故A不符合题意； B．有电源，是通电导线在磁场中受到力的作用，将电能转化为内能，是电动机的工作原理，故B符合题意； C．合金丝的电阻长度不同，电阻的大小不同，探究电阻大小的影响因素，故C不符合题意； D．探究电阻产生的热量与电阻的关系，故D不符合题意。故选B。 10．（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示是一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏就会显示运动的步数。下列选项中与其工作原理相同的是（  ）。 A．司南 B．电磁起重机 C．发电机 D．电动机 【答案】C。 【解析】A．根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，切割磁感线而产生感应电流。其基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化成了电能。司南是利用磁体受地磁场的作用指南指北的性质，故A不符合题意； B．电磁起重机主体是电磁铁，利用电流的磁效应，故B不符合题意； C．发电机的工作原理是电磁感应现象，故C符合题意； D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故D不符合题意。故选C。 11．（24-25九年级上·全国·课后作业）在探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验中，开关断开时小磁针甲、乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，则下列说法正确的是（　　）。 ①通电螺线管左侧为N极 ②小磁针甲偏转，小磁针乙不偏转 ③小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转 ④滑动变阻器滑片P向左滑动时，通电螺线管磁性逐渐减弱 ⑤为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒 ⑥当断开开关后，螺线管磁性增强 A．①② B．③⑤ C．②⑥ D．③④ 【答案】D。 【解析】①由图可知，螺线管中电流从左前方流入，右后方流出，由安培定则可知，螺线管右端应为N极，左端为S极，故①错误； ②③因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，则小磁针甲的S极将向螺线管靠近，其N极远离螺线管，故小磁针甲不转动；小磁针乙沿逆时针方向偏转，故③正确，②错误； ④滑动变阻器滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电阻变大，由欧姆定律可知电路中电流变小，则通电螺线管的磁性将减弱，故④正确； ⑤可以充当“芯”的材料是铁，通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强，故⑤错误； ⑥当断开开关后，螺线管磁性消失，故⑥错误。综合上述分析，故D正确，ABC错误。 故选D。 12．（23-24九年级上·山东烟台·期末）小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，小灯泡 （选填“发光”“不发光”），此时甲的工作原理是 ，乙工作时的能量转化是 。 【答案】发光；电磁感应；电能转化为机械能。 【解析】[1][2]闭合开关S后，乙所在的电路接通，乙电动机转动，带动甲电机转动，甲电机内发生电磁感应现象，甲所在的电路中有了感应电流，于是小灯泡发光，因此甲的工作原理是电磁感应。 [3]乙工作时消耗电能，获得机械能，因此乙工作时能量的转化是电能转化为机械能。 13．（2024·湖南岳阳·模拟预测）利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。 (1)闭合开关，若导体ab竖直上下运动，灵敏电流计指针 发生偏转；若导体ab水平左右运动，灵敏电流计指针 发生偏转；若导体ab不动，左右移动磁体，灵敏电流计指针 发生偏转（均选填“能”或“不能”）。 (2)要使灵敏电流计指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法：① ，② 。 (3)在电铃、电风扇、动圈式话筒、动圈式扬声器中，应用这一原理制成的是 。 【答案】(1)不能；能；能；(2)调换N极S极位置；改变导体棒运动方向；(3)动圈式话筒。 【解析】（1）[1]闭合开关，若导体ab竖直上下运动，导体在磁场中没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，灵敏电流计指针不能发生偏转。 [2]若导体ab水平左右运动，导体切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计指针能发生偏转。 [3]若保持导体ab不动，将磁体左右移动，ab仍切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计指针能发生偏转。 （2）因感应电流方向与导体的运动方向和磁场方向有关，所以，要使电流表指针偏转方向发生改变，可以调换N极S极位置，也可以改变导体棒运动方向。 （3）导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象。电铃是应用了电流的磁效应，动圈式话筒利用的是电磁感应现象，动圈式扬声器和电风扇是利用的是通电导体在磁场中受力运动的原理。故应用电磁感应原理制成的是动圈式话筒。 【能力培优】 14．（23-24九年级上·河南安阳·期末）下列四幅图中，与发电机工作原理相同的的实验装置是（ ）。 A． B． C． D． 【答案】B。 【解析】A．该装置是奥斯特实验，反映了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意； B．当闭合回路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，电流表中指针会发生偏转，即发生了电磁感应现象，发电机正是利用该原理工作的，故B符合题意； C．该图是电动机原理图，说明通电导线在磁场中受力的作用，故C不符合题意； D．该装置通过调节滑动变阻器是用以探究电磁铁磁性与电流大小的关系，故反映了通电螺线管的磁性强弱的决定因素，故D不符合题意。故选B。 15.（22-23九年级下·江苏泰州·阶段练习）利用下图所示的装置进行电与磁的相关实验。 (1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”，应将开关的接线柱1与 （选填“2”或“3”）接通；为使观察到的现象更明显，导体ab应选择 （选填“铜棒”或“铁棒”）； (2)将开关反方向闭合，利用该装置探究“产生感应电流的条件”： ①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针 （选填“会”或“不会”） 发生偏转； ②保持磁体不动，若导体ab水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转； 若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以 （填字母）。 A．将磁体的磁极对调，导体ab向左运动          B．保持磁体不动，导体ab向左运动 【答案】(1)3；铜棒；(2)不会；B。 【解析】（1）[1]因为要探究通电导体在磁场中受力的作用，因此应当连接电源，使导体中有电流通过。则应将开关的接线柱1与3接通。 [2]因为铁棒是磁性物质，会被磁铁所吸引，影响实验效果，因此选铜棒。 （2）[3]根据电磁感应现象，当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。而当导体ab沿竖直方向上下运动时，没有切割磁感线，因此没有感应电流，灵敏电流表不会偏转。 [4]影响感应电流方向的因素是磁场方向和导体切割磁感线的运动方向。因此要想改变感应电流方向应当只改变其中一个因素。若同时改变两个影响因素，则感应电流的方向不发生变化。故A不符合题意，B符合题意。故选B。 16．（23-24九年级上·广东江门·阶段练习）阅读短文，回答问题。 空气发电机 清洁能源被认为是未来的趋势。一种发电装置名为“空气发电机”，可以直接利用空气中的水分发电，这项技术未来可能会对可再生能源、气候变化和医疗领域产生重大影响。 如图所示，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，薄膜的底部和顶部各有一个电极。当蛋白纳米线与电极相连后，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，从而产生电能。 此外，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好，但即便在极度干燥的地方，一样能发电，这与太阳能和风能等可再生能源相比，它不需要风力和太阳，在室内也能运行。 不过这种“空气发电机”产生的电量十分有限，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.7×10﹣2mA/cm2，需要多个设备一起运行才能实现供电。 (1)“空气发电机”在湿度为 的空气中发电效果最好； (2)下列关于“空气发电机”的说法错误的有_________； A．“空气发电机”主要由微生物地杆菌构成 B．“空气发电机”可以在室内运行 C．“空气发电机”工作时将水分子分解成氢离子和氧离子 D．“空气发电机”违背了能量守恒定律 (3)72个“空气发电机”串联的电源，其输出的总电压 （选填“会”或“不会”）对人体造成伤害。“空气发电机”在发电过程中，将 （选填“化学”或“机械”）能转化为电能； (4)若让5个薄膜为4cm2的“空气发电机”同时工作，在1h内产生的电能为 J，能让标有“2.5V，0.75W”的小灯泡正常工作 s。 【答案】(1)45%；(2)AD；(3)不会；化学；(4)0.612；0.816。 【解析】（1）由材料可知，“空气发电机”在湿度为45%的空气中效果最好。 （2）A．由所给材料信息可知，这种“空气发电机”主要由微生物地杆菌产生的导电蛋白纳米线形成了7微米的薄膜构成，故A错误，符合题意； B．由所给材料信息可知，“空气发电机”有着明显优势，它不需要风力和太阳，在室内也能运行，故A正确，不符合题意； C．由所给材料信息可知，当蛋白纳米线与电极相连后，水分子被分解成氢离子和氧离子，导致电荷在薄膜顶部聚集，从而产生电能，故C正确，不符合题意； D．“空气发电机”是利用化学能转化为电能，没有违背了能量守恒定律，故D错误，符合题意。 故选AD。 （3）[1]人体的安全电压为不高于36V，单个设备只能产生约0.5V的持续电压，72个“空气发电机”串联的电源的电压为 所以输出的总电压不会对人体造成伤害。 [2]“空气发电机”在发电过程中，将化学能转化为电能。 （4）[1]由“单个设备只能产生约0.5V的持续电压，电流密度约为1.7×10⁻2mA/cm2”可知，若让5个薄膜为4cm2的“空气发电机”同时工作，在1h内产生的电能为 [2]小灯泡正常工作的时间为。 ( 12 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