16.5电磁感应 发电机-2024-2025学年九年级物理下册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十六章《电磁转换》 16.5电磁感应 发电机 夯实基础 知识点一 电磁感应现象 1．电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。 2．电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。 3．感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。 4．探究感应电流产生的条件 甲 乙 丙 （1）未闭合开关，导体棒AB在磁场中沿任意方向运动，灵敏电流表指针均不偏转，如图甲所示； （2）闭合开关，导体棒AB上下运动时，灵敏电流表指针不偏转，如图乙所示； （3）闭合开关，导体棒AB左右运动时，灵敏电流表指针偏转，如图丙所示。 说明，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动，有感应电流产生。 5．电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。 甲 乙 丙 （1）磁场方向不变时，切割磁感线运动方向改变，感应电流方向改变，如图甲乙所示； （2）切割磁感线运动方向不变时，磁场方向改变，感应电流方向改变，如图乙丙所示； （3）磁场方向和切割磁感线运动方向同时改变时，感应电流方向不变，如图甲丙所示。 趁热打铁： 例1．小红用如图所示装置探究磁是否可以生电，保持磁体不动，闭合开关。下列说法正确的是（　　） A．蹄形磁体的上端为S极 B．导线AB竖直向下运动，灵敏电流计指针会偏转 C．奥斯特发现了电磁感应现象 D．导线AB水平向右运动，灵敏电流计指针会偏转 【答案】D 【详解】A．图中条件不能确定蹄形磁体的上端为S极，故A错误； B．若导线AB竖直向下运动，不切割磁感线，不会产生感应电流，因此灵敏电流计指针不会偏转，故B错误； C．奥斯特在一次实验中，发现了电流的磁效应，而不是电磁感应，电磁感应现象是法拉第发现的，故C错误； D．导线AB水平向右运动，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，则灵敏电流计会发生偏转，故D正确。 故选D。 例2．小明家使用了一个环保型手电筒：使用时将它来回摇晃，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光，下列四个选项中能揭示这种手电筒的工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，这种手电筒的工作原理是电磁感应原理； A．奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意； B．电磁铁，通过滑动变阻器改变电流大小从而改变电磁铁的强弱，故B不符合题意； C．电动机，电能转化为动能，故C不符合题意； D．发电机，闭合电路中，导体做切割磁感线运动可产生感应电流，利用了电磁感应原理，故D符合题意。 故选D 。 知识点二 发电机 将机械能转化为电能的机器. 1．结构：由磁体、线圈、滑环、电刷组成，如图甲所示。与电动机结构相似，但没有电动机的换向器。当线圈在磁场中切割磁感线时（如图乙中2、3、4位置），线圈中产生感应电流。 2．原理：发电机是根据电磁感应原理工作的。 图甲：导线ab和cd平行于磁感线运动，未切割磁感线，无感应电流产生。 图乙：线圈较图甲位置转过90°，导线ab和cd垂直于磁感线运动，切割磁感线，有感应电流产生。 图丙：线圈较图甲位置转过180°，导线ab和cd平行于磁感线运动，未切割磁感线，无感应电流产生。 图丁：线圈较图甲位置转过270°，导线ab和cd垂直于磁感线运动，切割磁感线，有与图乙方向相反的感应电流产生。 由以上过程可知，发电机发出的是方向不断变化的交流电。 敲黑板：1．发电机和电动机的区别 （1）结构：发电机无电源；电动机有电源。 （2）工作原理：交流发电机是根据电磁感应原理工作的； 电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。 （3）能量转化：交流发电机是由机械能转化为电能； 电动机是由电能转化为机械能。 2．直流电和交流电 （1）直流电：方向不变的电流叫做直流电。 （2）交流电：周期性改变电流方向的电流叫交电流。 （3）产生感应电流大小跟磁场强度、切割磁感线速度、线圈匝数（导体的长度）有关。 （4）周期（T）：完成一次周期性变化需要的时间。 （5）频率（f）：1秒内完成周期性变化的次数（赫兹）。 关系： 我国交流电周期是是0.02s，频率为50Hz（即每秒内产生的周期性变化的次数是50次），每秒电流方向改变100次。 趁热打铁： 例3．如图是交流发电机的原理图，此时线圈平面与磁感线垂直，则（　　） A．线圈转动到图示位置的瞬间，不会产生感应电流 B．交流发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用 C．交流发电机是将电能转化成机械能的装置 D．线圈匀速转动时，线圈中产生的电流方向改变，但大小不变 【答案】A 【详解】A．图中所示位置，线圈与磁感线垂直，转动到图示位置的瞬间不切割磁感线，不会产生感应电流，故A符合题意； BC．发电机的工作原理是电磁感应现象，此过程中，消耗机械能，产生电能，机械能转化为电能，故BC不符合题意； D．线圈匀速转动时，线圈平面与磁场的夹角会发生变化，当两个转动边垂直切割磁感线时，产生的感应电流最大，所以线圈中产生的电流大小是变化的，故D不符合题意。 故选A。 例4．关于交流电和发电机，下列说法正确的是（　　） A．我国生产、生活中用的交流电，频率是50Hz B．我国生产、生活中用的交流电，频率是100Hz C．发电机是利用磁场对电流的作用的原理制成的 D．发电机工作时电能转化为机械能 【答案】A 【详解】我国生产、生活中用的交流电，频率是50Hz ，故A正确B错误；发电机是利用电磁感应原理制成的，故C错误；发电机在工作过程中能量的转化是机械能转化为电能，故D错误． 故答案为A 知识点三 话筒 1．结构：膜片、线圈、永久磁体 2．作用：把振动的声音变成变化的电流。 3．原理：声波使膜片振动，带动线圈运动，在磁场中切割磁感线，这样线圈中就产生了变化的电流，这样就将声信号转化为电信号。 趁热打铁： 例5．如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，它的工作原理是 。变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，话筒在电路中相当于 （选填“电源”或“用电器”）。 【答案】 电磁感应现象 右 电源 【详解】[1]当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，将声信号转化成电信号。其工作原理利用了电磁感应现象。 [2]线圈的运动方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变，电流方向改变时，线圈的运动方向改变，因此当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，受力方向改变，线圈将向右运动。 [3]扬声器的工作原理为通电导线的部分导体在磁场中受到力的作用，相当于电动机，需要电源，因此话筒在电路中相当于电源。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．第一个发现电磁感应现象的科学家是（　　） A．沈括 B．法拉第 C．奥斯特 D．焦耳 【答案】B 【详解】沈括发现了磁偏角；法拉第发现了电磁感应；奥斯特发现了电流周围存在着磁场；焦耳发现了电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间的关系。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．下图中与发电机的工作原理相同的是（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】发电机是利用电磁感应原理制造的。 A．图中外部没有电源，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，与发电机的原理相同，故A符合题意； B．图中反应的是通电导线周围存在磁场，故B不符合题意； C．图中外部有电源，说明通电导线在磁场中受到力的作用而运动，与电动机的原理相同，故C不符合题意； D．通电后的螺线管能够吸引铁钉，说明电流的周围存在磁场，移动滑片P，发现吸引的铁钉的多少不同，由此可以确定，电磁铁磁性的强弱和电流的大小有关，故D不符合题意。 故选A。 3．新型智能手机无线充电技术风靡社会，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图所示）就能产生电流，来实现充电。下列各图能反映手机无线充电技术原理的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题文可知，手机无线充电技术原理是电磁感应现象。 A．闭合开关，通电导线在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故A不符合题意； B．图中是电磁继电器，利用的是电流的磁效应，故B不符合题意； C．图中是奥斯特实验，说明在电流的周围存在磁场，是电流的磁效应，故C不符合题意； D．图中是闭合回路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流的原理图，是电磁感应现象，故D符合题意。 故选D。 4．如图是一种腕力球，当手用力握腕力球时，球芯会加速旋转，使球内的LED灯发光。图中实验原理与该装置使灯发光原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】腕力球没有电池，手提腕力球运动时，使球芯加速旋转同时球内的LED灯会发光，表明在此过程中产生了电流，所以属于电磁感应现象，即发电机原理。 A．如图通电后指针发生偏转，表明通电导线周围存在磁场，属于电流的磁效应，故A不符合题意； B．如图是导线在磁场中做切割磁感线的运动时，灵敏电流表指针发生偏转，表明产生了电流，属于电磁感应现象，即发电机原理，故B符合题意； C．如图给导线通电后，导线受力运动，属于电动机原理图，故C不符合题意； D．如图是电磁铁的装置，属于电流磁效应的应用，故D不符合题意。 故选B。 5．如图甲所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图乙中与这一原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】题中刷身份证进站时，将身份证靠近检验口，是由于刷身份证时，身份证里面的芯片切割机器感应器中的磁感线，从而产生电流，属于导体在磁场中运动而产生电流的现象，为电磁感应现象。 A．图中描述的是奥斯特实验，为电流的磁效应原理，即通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，与题中描述的电磁感应原理不一致，故A不符合题意； B．图中有电源、磁体和通电的导体，描述的是通电导体在磁场中受到力的作用而运动的原理，为电动机的原理，与题中描述的电磁感应原理不一致，故B不符合题意； C．图中探究的是影响电磁铁磁性大小的因素，与题中描述的电磁感应原理不一致，故C不符合题意； D．图中无电源，有磁体和导体，探究的是磁生电的实验，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生电流，这种现象为电磁感应现象，与题中描述的电磁感应原理一致，故D符合题意。 故选D。 6．如图是甲、乙两个设备的工作原理图，下列说法正确的是（　　） A．甲是电动机的工作原理图，乙是发电机的工作原理图 B．甲的工作原理是电磁感应现象 C．甲工作时将电能转化为机械能 D．乙的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同 【答案】B 【详解】ABC．图甲中线圈转动时，线圈会做切割磁感线运动，线圈中产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理图，此过程中机械能转化为电能；图乙是通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的原理，故AC错误，B正确； D．图乙中通电线圈在磁场中会发生转动，是电动机的原理图；动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，故D错误。 故选B。 7．小亮在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。下列说法错误的是（ ） A．在此过程中，甲装置将电能转化为机械能 B．乙的工作原理是磁场对电流的作用 C．动圈式话筒的工作原理与乙相同 D．对调电源正负极可使甲的转动方向与原来相反 【答案】B 【详解】A．闭合开关S后，电源与甲电动机接通，电流通过甲电动机的线圈，线圈在磁场中受力而转动，将电能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．甲电动机带动乙电动机一起转动，乙电动机内部的线圈在磁场中切割磁感线，产生感应电流，小灯泡发光，此时乙电动机相当于发电机，其工作原理是电磁感应现象，故B错误，符合题意； C．动圈式话筒是利用振动膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生随声音信号变化的感应电流制成的，即电磁感应现象，它的工作原理与乙相同，故C正确，不符合题意； D．通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，如果将电源正负极对调，电流方向改变，磁场方向不变，则甲电动机转动方向改变，故D正确，不符合题意。 故选B。 二、填空题 8．如图是一款能发电的魔方，根据 原理，转动魔方时能产生电能。魔方还能通过USB端口给移动设备充电，充电时魔方相当于电路中的 （选填“电源”或“用电器”）。 【答案】 电磁感应 电源 【详解】[1]转动魔方时，魔方充电，将机械能转化为电能，根据电磁感应的原理发电。 [2]给移动设备充电时，魔方提供电能，移动设备消耗电能，魔方相当于电路中的电源。 9．如图所示，ab、cd两根光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，处于蹄形磁铁磁场中的金属杆pq放在导轨上，在外力作用下沿导轨运动。若ad之间断开，则电路中 （选填“有”或“无”）感应电流；若ad之间接入电流计，pq杆向右运动时，指针向右偏，pq杆向左运动时，指针将向 偏；若ad之间安装一个直流电源，pq杆通电后由静止开始沿导轨向右运动，同时交换电源的正负极和磁铁的南北极，pq杆通电后由静止开始沿导轨向 运动。 【答案】 无 左 右 【详解】[1]由图知道，若ad之间断开，则由ab、cd和pq杆构成的回路是不闭合的，此时电路中没有感应电流。 [2]电磁感应现象中，感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线方向有关，根据题意知道，pq杆向右运动时，指针向右偏，所以，当磁场方向不变，只有pq杆向左运动时， 感应电流方向发生变化，即指针将向左偏。 [3]通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，其一发生变化，则受力方向发生变化，两者都发生变化，则受力方向不变。所以，当同时交换电源的正负极和磁铁的南北极，通电导体pq在磁场中受力的方向不变，即pq杆通电后，仍由静止开始沿导轨向右运动。 10．如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，利用了电流的 ，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电，手机线圈中产生电流是利用 现象。 【答案】 磁效应 电磁感应 【详解】[1]充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，利用了电流的磁效应。 [2]当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈处在充电器线圈的磁场中，会产生感应电流，这是电磁感应现象。 11．小明将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如甲图所示，微型电扇工作过程中，将电能主要转化为 能。若在微型电扇的插头处接入一只发光二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光，如乙图所示，此时微型电扇如同一台 ，其工作原理是 。 【答案】 机械 发电机 电磁感应 【详解】[1]电扇的核心是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受力转动，故微型电扇工作过程的能量转化为电能转化为机械能。 [2][3]电动机的内部有磁铁和线圈，当微型电扇的插头处接一只发光二极管，线圈转动时，做切割磁感线运动，故能产生电流，此时微型电扇如同一台发电机，原理就是电磁感应。 12．某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如题图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 磁感线运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光，这是 （选填“电动机”“发电机”）的原理。 【答案】 切割磁感线运动 感应电流 发电机 【详解】[1][2][3]由图可知，固定在地板下方的磁铁位于线圈内部，当磁铁上下往复运动时，线圈就会切割磁感线运动，根据电磁感应现象可知，线圈中就会产生感应电流，使小灯泡发光。发电机就是根据这个原理制作而成的。 13．如图所示，和是两根固定且平行的水平光滑金属轨道，符号“”代表垂直于金属导轨向下的磁场。现将空心铜棒和垂直放在金属导轨上静止，当水平拉动铜棒向右运动时，会产生感应电流，铜棒和导轨组成了一个闭合电路，则铜棒相当于 ，此时铜棒会向右运动。若同时改变磁场方向和铜棒运动方向，则铜棒的运动方向 （选填“向左”或“向右”） 【答案】 电源 向左 【详解】[1]图中当水平拉动铜棒EF向右运动时，会产生感应电流，铜棒和导轨组成了一个闭合电路，铜棒EF提供了电能，相当于电源。 [2]若同时改变磁场方向和铜棒EF运动方向，则铜棒EF产生的感应电流的方向不变，但对于铜棒GH来说，由于磁场方向发生了改变，因此运动方向向左。 14．小明把一个钕磁铁（强力磁铁）通过铜管时，发现磁铁下落是缓慢的，且磁性越强，磁铁下降越慢。小明分析产生这种现象的原因可能是：钕磁铁下降时，在铜管中产生了__________，随即使铜管周围存在__________，与钕磁铁产生相互作用，使磁铁下降减慢。钕磁铁的机械能最终转化为__________能。 【答案】     电流     磁场     电 【详解】[1][2][3]当磁铁下降时会导致铜管的磁通量发生变化，产生感应电流，从而铜管出现感应磁场，与钕磁铁产生相互作用，使磁铁下降减慢，钕磁铁的机械能转化为电能。 三、作图题 15．闭合电路中的一部分导体在磁场中运动产生感应电流的情形如图A所示，根据图A分别在图B、C中画出感应电流方向或导体运动方向。（表示电流方向垂直纸面向里，表示电流方向垂直纸面向外） 【答案】 【详解】对比A图和B图；磁场方向不变，力的方向改变，则电流方向改变； 对比AC两图，电流方向不变，磁场方向改变，则运动方向也改变，如答案所示。 四、实验题 16．如图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。 ①导体水平向右运动    ②导体竖直向上运动      ③导体斜向上运动 ④磁体水平向左运动     ⑤磁体竖直向上运动 (1)实验时，小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。 (2)小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是 （选填所有符合要求的操作序号）。 (3)完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施： 。 (4)利用“磁生电”工作的装置有 （选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。 【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转 (2)①③④ (3)将导体AB换成多匝线圈 (4)动圈式话筒 【详解】（1）实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流，这用到了转换法. （2）①当导体AB水平向右运动时，会切割磁感线，产生感应电流； ②当导体AB竖直向上运动时，不会切割磁感线，不会产生感应电流； ③当导体AB斜向上运动时，会切割磁感线，产生感应电流； ④磁体水平向左运动时，会切割磁感线，产生感应电流； ⑤磁体竖直向上运动时，不会切割磁感线，不会产生感应电流； 综合分析会产生感应电流的是：①③④。 （3）实验现象不太明显，说明感应电流太小，故需要增大感应电流；增大感应电流的方法：①换一个磁性更强的磁体；②加快导体AB切割磁感线的运动速度；③将导体AB换成多匝线圈。 （4）扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理；电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应；动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理。 17．如图，将导体棒的两端用细导线与灵敏电流计相连，并将导体棒用绝缘细线悬挂起来放在蹄形磁体的磁场中，探究“产生感应电流的条件”。 (1)闭合开关，若导体上下移动，灵敏电流计的指针不偏转；当导体棒向左运动时，灵敏电流计的指针向右偏转；当导体棒向右运动时，灵敏电流计的指针向 偏转，说明 方向与导体运动方向有关； (2)将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关，使导体带向左运动，此时灵敏电流计的指针向 （选填“左”或“右”）偏转； (3)根据实验现象，得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，导体中会产生感应电流； (4)闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流产生； (5)如果将灵敏电流计换成 （选填“用电器”或“电源”），可以探究磁场对通电导体的作用。 【答案】(1) 左 感应电流 (2)左 (3)切割磁感线 (4)有 (5)电源 【详解】（1）[1][2]当导体棒向左运动时切割磁感线，灵敏电流计的指针向右偏转；当导体棒向右运动切割磁感线时，灵敏电流计的指针向左偏转，导体运动方向不同，感应电流方向不同，说明感应电流方向与导体运动方向有关。 （2）将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关，使导体带向左运动，此时灵敏电流计的指针向左偏转，这是因为感应电流方向与磁场方向有关。 （3）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生电流，根据实验现象，得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流。 （4）闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，导体也会切割磁感线，电路中有感应电流产生。 （5）如果将灵敏电流计换成电源，给导体AB提供电流，可以探究磁场对通电导体的作用。 ——提能力—— 1．如图所示为某科技馆展出的“隔板推物”体验活动器材。相距较远的甲、乙两铝质线圈通过导线连接成一个闭合电路，并将两线圈分别悬挂在蹄形磁铁的磁场中，中间由隔板隔开。体验者向左推动乙线圈时，甲线圈也会向左摆动。下列分析错误的是（　　） A．此过程中乙线圈的机械能转化为电能 B．此过程中乙线圈产生了感应电流 C．甲线圈摆动是由于通电导线在磁场中受到了力的作用 D．若向右推动乙线圈，甲线圈会向左摆动 【答案】D 【详解】AB．体验者向左推动乙线圈时，乙线圈摆动的过程做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，是发电机的工作原理，工作时将机械能转化为电能，故AB正确，不符合题意； C．乙线圈做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，甲线圈随之摆动，甲线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的工作原理，故C正确，不符合题意； C．若向右推动乙线圈，感应电流的方向会发生变化，通电导体在磁场中受力方向跟电流方向有关，则甲线圈运动方向也会发生改变，即会向右摆动，故D错误，符合题意。 故选D。 2．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 【详解】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。 3．利用图甲所示的原理可以制成 （选填“动圈式话筒”或“扬声器”）；在图乙中若一束电子沿图乙所示方向高速穿过磁场，则其运动状态 （选填“会”或“不会”）发生改变，理由是 。 【答案】 扬声器 会 通电导体在磁场中会受到力的作用 【详解】[1]甲图中电路有电源，是通电导线在磁场中受到力的作用的原理图，生活中扬声器利用的是该原理，而动圈式话筒利用的是电磁感应原理。 [2][3]一束电子沿图乙所示方向高速穿过磁场，会形成电流，相当于通电导体在磁场中，会受到力的作用，故其运动状态会发生改变。 4．如图所示，ab和cd是金属棒，质量不可忽略不计，I和Ⅱ是一对异名磁极，金属棒ab为放在其间。用导线把ab和cd连成一个闭合回路。当金属棒ab向左运动作切割磁感线运动时，金属棒ab产生了“由a到b”的电流，此时金属棒cd刚好悬在空中不动，忽略空气阻力。假设金属棒cd只受重力和磁场力作用，由此可知： ①此时金属棒cd受到的磁场力方向为 ；（选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”、“水平向右”） ②若把磁极I、磁极Ⅱ互换位置，磁极N、磁极S也互换位置，当金属棒ab仍向左运动时，金属棒ab产生的电流方向是 （选填“由a到b”、“由b到a”），此时，金属棒cd受到的磁场力方向是 。（选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”、“水平向右”） 【答案】 竖直向上 由b到a 竖直向上 【详解】[1]悬在空中不动的金属棒cd处于平衡状态，受平衡力的作用，所以金属棒cd受竖直向下的重力和竖直向上的磁场力。 [2]对调N、S极，磁场的方向改变，金属棒ab仍向左运动时，电路中产生的电流方向也会发生变化，即ab中电流方向将由“b到a”。 [3]金属棒cd所处磁场方向改变，电路中电流方向发生改变，金属棒cd受到的磁场力方向不会发生改变，此时金属棒cd所受磁场力的方向将竖直向上。 5．如图所示，把一条约10m长的电线连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个摇动电线的同学沿 （选填“东西”或“南北”）方向站立时，灵敏电流表的指针偏转角度更大，你判断的理由是 。 【答案】 东西 见详解 【解析】【小题1】[1][2]由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学在迅速摇动电线时，总有一部分导线做切割磁感线运动，因此电路中就产生了感应电流，导致了电流表的指针偏转。要使电流表指针更容易偏转，就要让感应电流变大，就要使导线尽可能地切割更多的磁感线，由于磁感线是南北方向的，所以两个同学应东西方向站立，切割的磁感线最大，即产生的感应电流最大。 6．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似。 (1)如图1，甲图中箭头表示电流方向，小磁针北极指向如图（涂黑端为北极），则螺线管的A端是 极（填“N”或“S”）； (2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图1乙所示，则其B端是 极（填“N”或“S”）； (3)地球周围存在磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，如图1丙，结合图甲、乙分析推断：地球的圆形电流方向与地球自转方向 （填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带 （填“正”或“负”）电； (4)图2甲是研究交流发电机的原理图 ①当线圈在磁体中顺时针转动时，ab中电流方向如图2甲； ②当线圈在另外一个磁体中逆时针转动时，在图2乙中用箭头标出ab中电流方向。 【答案】(1)S (2)S (3) 相反 负 (4) 【详解】（1）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，图中小磁针N极向上，所以螺线管的A端是S极。 （2）根据安培定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，大拇指指向单匝线圈的上端，所以上端为N极，B端是S极。 （3）[1][2]由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反；物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以地球带负电。 （4）发电机是根据电磁感应原理制成的，感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关，甲图中线圈在磁体中顺时针转动，乙图中线圈的转动方向改变、磁场方向改变，感应电流的方向不变，故电流方向与原来相同，如答案所示。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十六章《电磁转换》 16.5电磁感应 发电机 夯实基础 知识点一 电磁感应现象 1．电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。 2．电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。 3．感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。 4．探究感应电流产生的条件 甲 乙 丙 （1）未闭合开关，导体棒AB在磁场中沿任意方向运动，灵敏电流表指针均不偏转，如图甲所示； （2）闭合开关，导体棒AB上下运动时，灵敏电流表指针不偏转，如图乙所示； （3）闭合开关，导体棒AB左右运动时，灵敏电流表指针偏转，如图丙所示。 说明，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线的运动，有感应电流产生。 5．电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。 甲 乙 丙 （1）磁场方向不变时，切割磁感线运动方向改变，感应电流方向改变，如图甲乙所示； （2）切割磁感线运动方向不变时，磁场方向改变，感应电流方向改变，如图乙丙所示； （3）磁场方向和切割磁感线运动方向同时改变时，感应电流方向不变，如图甲丙所示。 趁热打铁： 例1．小红用如图所示装置探究磁是否可以生电，保持磁体不动，闭合开关。下列说法正确的是（　　） A．蹄形磁体的上端为S极 B．导线AB竖直向下运动，灵敏电流计指针会偏转 C．奥斯特发现了电磁感应现象 D．导线AB水平向右运动，灵敏电流计指针会偏转 例2．小明家使用了一个环保型手电筒：使用时将它来回摇晃，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光，下列四个选项中能揭示这种手电筒的工作原理的是（　　） A． B． C． D． 知识点二 发电机 将机械能转化为电能的机器. 1．结构：由磁体、线圈、滑环、电刷组成，如图甲所示。与电动机结构相似，但没有电动机的换向器。当线圈在磁场中切割磁感线时（如图乙中2、3、4位置），线圈中产生感应电流。 2．原理：发电机是根据电磁感应原理工作的。 图甲：导线ab和cd平行于磁感线运动，未切割磁感线，无感应电流产生。 图乙：线圈较图甲位置转过90°，导线ab和cd垂直于磁感线运动，切割磁感线，有感应电流产生。 图丙：线圈较图甲位置转过180°，导线ab和cd平行于磁感线运动，未切割磁感线，无感应电流产生。 图丁：线圈较图甲位置转过270°，导线ab和cd垂直于磁感线运动，切割磁感线，有与图乙方向相反的感应电流产生。 由以上过程可知，发电机发出的是方向不断变化的交流电。 敲黑板：1．发电机和电动机的区别 （1）结构：发电机无电源；电动机有电源。 （2）工作原理：交流发电机是根据电磁感应原理工作的； 电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。 （3）能量转化：交流发电机是由机械能转化为电能； 电动机是由电能转化为机械能。 2．直流电和交流电 （1）直流电：方向不变的电流叫做直流电。 （2）交流电：周期性改变电流方向的电流叫交电流。 （3）产生感应电流大小跟磁场强度、切割磁感线速度、线圈匝数（导体的长度）有关。 （4）周期（T）：完成一次周期性变化需要的时间。 （5）频率（f）：1秒内完成周期性变化的次数（赫兹）。 关系： 我国交流电周期是是0.02s，频率为50Hz（即每秒内产生的周期性变化的次数是50次），每秒电流方向改变100次。 趁热打铁： 例3．如图是交流发电机的原理图，此时线圈平面与磁感线垂直，则（　　） A．线圈转动到图示位置的瞬间，不会产生感应电流 B．交流发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用 C．交流发电机是将电能转化成机械能的装置 D．线圈匀速转动时，线圈中产生的电流方向改变，但大小不变 例4．关于交流电和发电机，下列说法正确的是（　　） A．我国生产、生活中用的交流电，频率是50Hz B．我国生产、生活中用的交流电，频率是100Hz C．发电机是利用磁场对电流的作用的原理制成的 D．发电机工作时电能转化为机械能 知识点三 话筒 1．结构：膜片、线圈、永久磁体 2．作用：把振动的声音变成变化的电流。 3．原理：声波使膜片振动，带动线圈运动，在磁场中切割磁感线，这样线圈中就产生了变化的电流，这样就将声信号转化为电信号。 趁热打铁： 例5．如图所示是动圈式话筒（麦克风）和扬声器（喇叭）的构造示意图，当人对着话筒说话时，产生的声音使膜片及与之相连的线圈一起振动，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音变化而变化的电流，它的工作原理是 。变化的电流经放大器放大后通过扬声器的线圈，通电线圈就在磁场中来回振动，带动纸盆发出声音，扬声器就发出声音。当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动，话筒在电路中相当于 （选填“电源”或“用电器”）。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．第一个发现电磁感应现象的科学家是（　　） A．沈括 B．法拉第 C．奥斯特 D．焦耳 2．下图中与发电机的工作原理相同的是（   ） A． B． C． D． 3．新型智能手机无线充电技术风靡社会，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图所示）就能产生电流，来实现充电。下列各图能反映手机无线充电技术原理的是（    ） A． B． C． D． 4．如图是一种腕力球，当手用力握腕力球时，球芯会加速旋转，使球内的LED灯发光。图中实验原理与该装置使灯发光原理相同的是（　　） A． B． C． D． 5．如图甲所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。图乙中与这一原理相同的是（　　） A． B． C． D． 6．如图是甲、乙两个设备的工作原理图，下列说法正确的是（　　） A．甲是电动机的工作原理图，乙是发电机的工作原理图 B．甲的工作原理是电磁感应现象 C．甲工作时将电能转化为机械能 D．乙的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同 7．小亮在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。下列说法错误的是（ ） A．在此过程中，甲装置将电能转化为机械能 B．乙的工作原理是磁场对电流的作用 C．动圈式话筒的工作原理与乙相同 D．对调电源正负极可使甲的转动方向与原来相反 二、填空题 8．如图是一款能发电的魔方，根据 原理，转动魔方时能产生电能。魔方还能通过USB端口给移动设备充电，充电时魔方相当于电路中的 （选填“电源”或“用电器”）。 9．如图所示，ab、cd两根光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，处于蹄形磁铁磁场中的金属杆pq放在导轨上，在外力作用下沿导轨运动。若ad之间断开，则电路中 （选填“有”或“无”）感应电流；若ad之间接入电流计，pq杆向右运动时，指针向右偏，pq杆向左运动时，指针将向 偏；若ad之间安装一个直流电源，pq杆通电后由静止开始沿导轨向右运动，同时交换电源的正负极和磁铁的南北极，pq杆通电后由静止开始沿导轨向 运动。 10．如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，利用了电流的 ，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电，手机线圈中产生电流是利用 现象。 11．小明将微型电扇的插头接入家庭电路，电扇旋转，如甲图所示，微型电扇工作过程中，将电能主要转化为 能。若在微型电扇的插头处接入一只发光二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光，如乙图所示，此时微型电扇如同一台 ，其工作原理是 。 12．某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如题图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动，使固定在地面上的弹簧线圈做 磁感线运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光，这是 （选填“电动机”“发电机”）的原理。 13．如图所示，和是两根固定且平行的水平光滑金属轨道，符号“”代表垂直于金属导轨向下的磁场。现将空心铜棒和垂直放在金属导轨上静止，当水平拉动铜棒向右运动时，会产生感应电流，铜棒和导轨组成了一个闭合电路，则铜棒相当于 ，此时铜棒会向右运动。若同时改变磁场方向和铜棒运动方向，则铜棒的运动方向 （选填“向左”或“向右”） 14．小明把一个钕磁铁（强力磁铁）通过铜管时，发现磁铁下落是缓慢的，且磁性越强，磁铁下降越慢。小明分析产生这种现象的原因可能是：钕磁铁下降时，在铜管中产生了__________，随即使铜管周围存在__________，与钕磁铁产生相互作用，使磁铁下降减慢。钕磁铁的机械能最终转化为__________能。 三、作图题 15．闭合电路中的一部分导体在磁场中运动产生感应电流的情形如图A所示，根据图A分别在图B、C中画出感应电流方向或导体运动方向。（表示电流方向垂直纸面向里，表示电流方向垂直纸面向外） 四、实验题 16．如图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。 ①导体水平向右运动    ②导体竖直向上运动      ③导体斜向上运动 ④磁体水平向左运动     ⑤磁体竖直向上运动 (1)实验时，小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。 (2)小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是 （选填所有符合要求的操作序号）。 (3)完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施： 。 (4)利用“磁生电”工作的装置有 （选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。 17．如图，将导体棒的两端用细导线与灵敏电流计相连，并将导体棒用绝缘细线悬挂起来放在蹄形磁体的磁场中，探究“产生感应电流的条件”。 (1)闭合开关，若导体上下移动，灵敏电流计的指针不偏转；当导体棒向左运动时，灵敏电流计的指针向右偏转；当导体棒向右运动时，灵敏电流计的指针向 偏转，说明 方向与导体运动方向有关； (2)将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关，使导体带向左运动，此时灵敏电流计的指针向 （选填“左”或“右”）偏转； (3)根据实验现象，得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，导体中会产生感应电流； (4)闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流产生； (5)如果将灵敏电流计换成 （选填“用电器”或“电源”），可以探究磁场对通电导体的作用。 ——提能力—— 1．如图所示为某科技馆展出的“隔板推物”体验活动器材。相距较远的甲、乙两铝质线圈通过导线连接成一个闭合电路，并将两线圈分别悬挂在蹄形磁铁的磁场中，中间由隔板隔开。体验者向左推动乙线圈时，甲线圈也会向左摆动。下列分析错误的是（　　） A．此过程中乙线圈的机械能转化为电能 B．此过程中乙线圈产生了感应电流 C．甲线圈摆动是由于通电导线在磁场中受到了力的作用 D．若向右推动乙线圈，甲线圈会向左摆动 2．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 3．利用图甲所示的原理可以制成 （选填“动圈式话筒”或“扬声器”）；在图乙中若一束电子沿图乙所示方向高速穿过磁场，则其运动状态 （选填“会”或“不会”）发生改变，理由是 。 4．如图所示，ab和cd是金属棒，质量不可忽略不计，I和Ⅱ是一对异名磁极，金属棒ab为放在其间。用导线把ab和cd连成一个闭合回路。当金属棒ab向左运动作切割磁感线运动时，金属棒ab产生了“由a到b”的电流，此时金属棒cd刚好悬在空中不动，忽略空气阻力。假设金属棒cd只受重力和磁场力作用，由此可知： ①此时金属棒cd受到的磁场力方向为 ；（选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”、“水平向右”） ②若把磁极I、磁极Ⅱ互换位置，磁极N、磁极S也互换位置，当金属棒ab仍向左运动时，金属棒ab产生的电流方向是 （选填“由a到b”、“由b到a”），此时，金属棒cd受到的磁场力方向是 。（选填“竖直向上”、“竖直向下”、“水平向左”、“水平向右”） 5．如图所示，把一条约10m长的电线连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两个摇动电线的同学沿 （选填“东西”或“南北”）方向站立时，灵敏电流表的指针偏转角度更大，你判断的理由是 。 6．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似。 (1)如图1，甲图中箭头表示电流方向，小磁针北极指向如图（涂黑端为北极），则螺线管的A端是 极（填“N”或“S”）； (2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图1乙所示，则其B端是 极（填“N”或“S”）； (3)地球周围存在磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，如图1丙，结合图甲、乙分析推断：地球的圆形电流方向与地球自转方向 （填“相同”或“相反”）。物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，那么地球带 （填“正”或“负”）电； (4)图2甲是研究交流发电机的原理图 ①当线圈在磁体中顺时针转动时，ab中电流方向如图2甲； ②当线圈在另外一个磁体中逆时针转动时，在图2乙中用箭头标出ab中电流方向。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$