磁生电 期末专题突破课件-2024-2025学年九年级人教版物理全一册

磁生电 思维导图 知识要点： 1. 电磁感应现象的定义及发生的条件。 2. 影响感应电流的大小与方向的因素。 3. 发电机的原理及能量转化情况。 4. 直流电与交流电的区别，交流电的周期与频率。 一、电磁感应现象 1. 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 就会产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。 2. 产生感应电流的条件有两个：①导体做切割磁感线运动；②导体 为闭合电路的一部分。 （1）切割磁感线运动：当导体的运动方向与磁感线方向的夹角不 为0°或180°时，导体做切割磁感线运动。当导体的运动方向与磁感线 的方向垂直时，导体中产生的感应电流最大。 （2）闭合电路的一部分导体：若电路不闭合，则导体中只会产生 感应电压，而不会产生感应电流；若整个闭合电路都在磁场内做切割磁 感线运动，则不会产生感应电流。 3. 感应电流的方向跟导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。 改变导体切割磁感线的运动方向或磁场方向，感应电流的方向会发生相 应的改变。若同时改变磁场方向和导体切割磁感线的运动方向，则感应 电流的方向不变。 4. 增大感应电流的方法：（1）增强磁场；（2）增大导体切割磁感 线的速度；（3）增大切割磁感线的导体的有效长度或让导体切割磁感 线的方向与磁感线的方向垂直；（4）增加切割磁感线的线圈匝数等。 二、交流发电机 1. 原理：电磁感应。 2. 主要结构：定子（磁体）、转子（线圈）、铜环和电刷。大型交 流发电机常用线圈作为定子，电磁铁作为转子。 3. 交流发电机工作时把机械能转化为电能。 4. 工作过程：在外力作用下，转子转动一周，切割磁感线的方向改 变两次，电流的方向也随之改变两次，从而产生大小和方向都发生周期 性变化的交流电。 5. 直流电动机与交流发电机。 直流电动机 交流发电机 原理 通电线圈在磁场中受到力的作用 而转动 电磁感应（磁生电） 结构 定子、转子、换向器、电刷 定子、转子、铜环、 电刷 能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能 线圈外部电流 直流电 交流电 线圈内部电流 交流电 交流电 电路元件 用电器 电源 三、交流电与直流电 1. 交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流。 2. 直流电：方向不变的电流。 3. 我国交流电的周期和频率：我国电网供应的交流电的周期是0.02 s，频率是50 Hz，即1 s内有50个周期，交流电的方向在每个周期内改变 两次。 知识点一：电磁感应现象 　如图所示，a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路 的一部分，它在磁场中按箭头所指方向运动时，导线a中会产生感应电 流且方向相反的两种情况是 （ ） A. ①和② B. ①和③ C. ②和④ D. ③和④ 　产生感应电流的条件：①导体为闭合电路的一部分；②导 体做切割磁感线运动。感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线的 运动方向有关。据此进行分析。 　图①所示，导体的运动方向和磁感线的方向平行，没有做 切割磁感线运动，不会产生感应电流。图②所示，导体的运动方向和磁 感线的方向平行，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流。图③所 示，导体水平向右做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。图④所 示，导体水平向左做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。由于感应 电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线的运动方向有关，在磁场方向 不变的情况下，导体切割磁感线的运动方向相反，则感应电流的方向也 相反，综上所述③和④符合题意。 　D 　理解产生感应电流的条件与影响感应电流方向的因素是解 题的关键。 　手机无线充电技术逐步成熟，充电底座里的送电线圈接通 交流电，从而产生变化的磁场，使手机内的受电线圈中产生一定的电 流，完成充电。下列实验的原理与受电线圈相同的是（　B　） A. B. C. D. B 知识点二：探究电磁感应现象的实验 　如图所示，用两根绝缘细线把导体ab悬挂起来，将导体ab放在蹄 形磁铁两极之间，其两端连接导线，在虚线框中接入 　　　　（填“灵 敏电流计”或“电池组”）时可以探究电磁感应现象。要完成该实验，应 闭合开关，将导体ab沿 　　　　（填“上下”或“左右”）方向运动，这就 是 　　　　（填“发电机”或“电动机”）的工作原理。  　根据电磁感应现象进行分析。 　在虚线框中接入灵敏电流计，电路中无电源，闭合电路中 的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，由此可以 探究电磁感应现象。要完成该实验，应闭合开关，将导体ab沿左右方向 运动，使它做切割磁感线运动，这就是发电机的工作原理。 　灵敏电流计　左右　发电机 　知道发电机的工作原理，掌握磁生电和电生磁的电路特点 是解题的关键。 　利用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。 （1）如图甲所示，通过观察 ⁠来判断电 路中是否产生感应电流。 （2）如图甲所示，磁体不动，导线ab水平向左运动，灵敏电流计的指 针向右偏转；导线ab不动，磁体水平向左运动，灵敏电流计的指针 向 （填“左”或“右”）偏转。  灵敏电流计的指针是否偏转　 左 （3）图甲中，将灵敏电流计换成电源，可以用来研究 ⁠（填 “电动机”或“发电机”）的工作原理。  （4）如图乙所示为发电机的原理图，图丙中的“ ”表示图乙中导线ab的 横截面（沿导线由b往a看），导线ab在磁场中从①位置转动到④位置的 过程中，会产生感应电流的是 ⁠（填字母）。 A. ①③④ B. ②③④ C. ①②④ D. ①②③④ 电动机　 B　 知识点三：交流发电机 　如图所示为发电机的工作原理，下列有关说法中正确的是 （ ） A. 当发电机工作时，电流始终从电刷A流向电刷B B. 当线圈不动、磁极转动时，也会有感应电流产生 C. 该过程中电能转化为机械能 D. 发电机的线圈每转过一圈，电流的方向改变一次 　发电机工作时，将机械能转化为电能，电流的大小和方向 发生周期性变化，据此分析。 　发电机工作时，线圈内外都是交流电，电流的方向会发生 周期性变化，故电流不会始终从电刷A流向电刷B；当线圈不动、磁极转动时，线圈做切割磁感线运动时会产生感应电流；产生感应电流时，机械能转化为电能；发电机的线圈每转过平衡位置一次就改变一次电流的方向，故每转过一圈，电流的方向改变两次。 　B 　知道发电机的原理，并能理解发电机工作时其内部电流大 小、方向的变化特点是解题的关键。 　如图所示的装置，标有“红”“绿”字样的是发光二极管（具 有单向导电性），当线圈的电刷分别与两铜环接通且线圈匀速转动时， 下列说法中正确的是（　A　） A. 线圈转动过程中，两个二极管交替发光 B. 线圈转动过程中，二极管发光的亮度不变 C. 当线圈所在平面与磁感线垂直时，两个二极管都发光 D. 该装置中的线圈和磁体部分在电路中相当于用电器 A 　如图所示，将两枚相同的磁铁分别放在粗糙程度相同的斜置木板 和铜板顶端，释放后同时下滑，发现铜板上的磁铁总是后滑至底端。某 小组对此现象的原因进行了探讨。 （1）有同学首先猜想：因为磁铁有磁性，它和铜板之间有吸引作用。 该猜想 　　　　（填“正确”或“错误”），依据 是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）有同学查阅资料后获知：金属内的自由电荷与磁极之间发生相对 运动时，金属内部会产生涡电流，继而产生阻碍相对运动的力，这种现 象叫电磁阻尼现象。由上述信息可知：产生涡电流的条件是自由电荷处 在变化的 　　　　中。电磁阻尼现象的实质是 　　　　　　　之间相互 作用的外部宏观表现。 　（1）铜不是铁磁性物质，既不能被磁化，也不能被磁铁 吸引，据此分析。（2）产生涡电流的现象其实是电磁感应现象；电磁 阻尼的原理是通电导体在磁场中运动，磁场会对通电导体产生力的作 用。 　（1）该同学的猜想是错误的，因为铜不是铁磁性物质， 既不能被磁化，也不能被磁铁吸引。（2）磁铁沿铜板向下运动时，磁 铁周围的磁场是变化的，且铜板中有大量的自由电荷（或自由电子）， 所以产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的磁场中；金属内部会产生 涡电流，磁铁周围存在磁场，因为磁场对电流有力的作用，所以会产生 阻碍磁铁运动的力。由此可知，电磁阻尼现象的实质是磁场和电流之间 相互作用的外部宏观表现。 　（1）错误　铜不是铁磁性物质，既不能被磁化，也不能 被磁铁吸引　 （2）磁场　磁场和电流 　本题通过给出的信息间接考查了电磁感应现象、磁场对电 流的作用。读懂题目中给出的有关“电磁阻尼现象”的信息是解题的关 键。 1. 如图所示为动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动， 连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流， 此过程中（　A　） A. 利用了电磁感应原理 B. 利用了通电导体在磁场中受力的原理 C. 利用了电流的磁效应 D. 产生了直流电 A 2. 如图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁 感应现象，下列操作中不能使灵敏电流计的指针发生偏转的是 （　D　） A. 线圈不动，磁铁快速向上移动 B. 线圈不动，磁铁快速向下移动 C. 磁铁不动，线圈快速向上移动 D. 线圈和磁铁同时同速向上移动 D 3. 下列关于我国电网规定的交流电的相关数据中，正确的是（　B　） A. 频率50 Hz、周期0.2 s B. 频率50 Hz、周期0.02 s C. 频率50 kHz、周期0.02 s D. 频率100 Hz、周期0.01 s B 4. 小明买了一款应急手电筒，如图所示，该手电筒不用安装电池，仅需 用手连续转动手柄就可以使手电筒持续发光，下列四幅图中，能说明该 手电筒的工作原理的是（　C　） A. B. C. D. C 5. 小张学习了“电与磁”的知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁 场中的金属杆ab和cd以及光滑金属导轨连接成闭合回路。下列说法中正 确的是（　B　） A. 当左右移动金属杆cd时，金属杆ab不会运动 B. 当左右移动金属杆ab时，金属杆cd会运动 C. 当上下移动右侧磁体时，金属杆ab会运动 D. 当左右移动金属杆cd时，右侧装置的工作原理与电 动机的原理相同 B 6. 如图所示为交流发电机的原理图，此时线圈平面与磁感线垂直，则 （　A　） 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到力的作用 C. 交流发电机是将电能转化为机械能的装置 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 A 7. 如图所示，将较长软电线的两端与灵敏电流计的两接线柱连接起来， 两名同学手持电线像摇跳绳一样在空中摇动电线，使电线切割地磁场的 磁感线。若灵敏电流计的指针发生偏转，则可以断定两名同学沿 ⁠ （填“东西”或“南北”）方向站立在地面上，这个实验的原理是 ⁠ ⁠。 东 西　 电 磁感应 8. 如图所示为手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通 电源后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上时，手机中的 线圈就会产生感应电流，实现无线充电。 （1）手机线圈中产生电流是利用 现象。  （2）当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示时，则图中B点的磁 场方向是 （填“向上”或“向下”）的。  电磁感应　 向上　 （3）与传统方式相比，请对这种充电方式进行评价： ⁠ ⁠ ⁠。 优点是使用方 便、兼容性强、可以一对多进行充电；缺点是充电效率较低、电磁辐射 较大（合理即可）　 9. 学校实验室开放时，小科与同学们对手摇发电机（如图所示）很感兴 趣，他们想探究感应电流的大小与哪些因素有关。下列关于该实验的说 法中错误的是（　C　） A. 手摇发电机工作时将机械能转化为电能 B. 实验中根据小灯泡的亮度来判断感应电流的大小 C. 改变线圈的转动方向，可以改变感应电流的大小 D. 手摇发电机产生的感应电流为交流电 C 10. 如图所示，将两个灵敏电流计（主要部件是永磁体和带有指针的线 圈）G1和G2用导线连接起来，当拨动G1的指针时，观察到G2的指针也会 随之摆动。下列说法中正确的是（　B　） A. G1利用了电流的磁效应 B. 拨动G1利用电磁感应产生了电流 C. G2的指针摆动幅度一定大于G1的指针摆动幅度 D. G2在电路中的作用相当于电源 B 【解析】当拨动G1的指针时，G1中的线圈做切割磁感线运动，电路中会 产生感应电流；由于两个灵敏电流计构成了闭合电路，故电流会通过G2 中的线圈，而该线圈处于磁场中受到力的作用，所以G2的指针也会偏 转。由此可知，拨动G1利用电磁感应产生了电流，G2在电路中相当于用 电器，故A、D错误，B正确。由于导线有电阻，感应电流通过导线时因 发热会损失掉一部分电能，故G2的指针摆动幅度一定小于G1的指针摆动 幅度，故C错误。 11. 如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号“ ”表示垂直于纸面向内的磁场的磁感线。现将空心轻质铜管EF、GH垂直放在导轨上，当拉动铜管EF使其向左移动时，发现铜管GH也立即向左运动起来。 （1）当拉动铜管EF使其向左移动时，铜管GH紧跟着运动的过程中，导轨上的两根轻质铜管可看作电动机和发电机，其中铜管 （填“EF”或“GH”）可以看作电动机。 （2）请描述（1）中铜管GH的能量转化过程： ⁠ ⁠。 GH　 电能转化为机械 能　 12. 学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。 【项目要求】设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电 能使LED灯发光。 【提供器材】塑料水管、橡胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯（额 定电压为1.8 V）。 （1）该项目化学习经历时间较长，包含的重要环节有：①学习节能夜 跑灯的工作原理——电磁感应现象；②小组合作设计夜跑灯结构图；③ 小组合作制作夜跑灯；④公布节能夜跑灯的评价标准；⑤节能夜跑灯展 示评比；⑥探究感应电压大小的影响因素。上述环节最合理的排序 是 ⁠（填序号）。 ①⑥④②③⑤　 （2）小科所在的小组用磁场强度相同的磁体，以相同的速度切割 磁感线，探究感应电压的大小和线圈匝数的关系，具体数据如下表所 示。根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，小科所在的小组至 少要绕制 匝线圈，才能使额定电压为1.8 V的LED灯正常发光。  线圈匝数 50 100 150 200 感应电压/V 0.18 0.36 0.54 0.72 500　 （3）如图甲所示为小科所在的小组制作好的节能夜跑灯的结构 图，线圈缠绕在塑料水管外壳上，并与LED灯构成闭合电路，磁体应置 于如图乙所示手臂的 （填“A”或“B”）部位，请简述理由： ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 B　 磁体 在B处，跑动时前后甩臂过程中，磁体在塑料水管中前后往返运动，线 圈才能不断地切割磁感线，闭合电路中会产生感应电流（或如果磁体在 A处，由于重力的作用将停留在塑料水管的下端，不能切割磁感线，不 会产生感应电流） 13. 铜质金属框在光滑的水平面上以一定的速度向右滑动，其 右侧有一足够大的均匀磁场区域（磁感线方向垂直于纸面），如图所 示。金属框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，若不计空气阻力， 则下列说法中正确的是（　D　） A. 由于水平面光滑，金属框能保持匀速直线运动状态 B. 金属框由于被磁化而受到磁场对它水平向左的力 C. 金属框一直在做切割磁感线运动而产生感应电流 D. 金属框的运动体现了力是改变物体运动状态的原因 D 【解析】不计空气阻力，金属框在进入磁场前受到桌面的支持力和重 力，根据二力平衡，金属框做匀速直线运动。金属框刚进入磁场后，金 属框做切割磁感线运动，金属框内产生感应电流，把机械能转化为电 能，动能减小，速度变小，做减速运动。金属框全部进入磁场后，不再 产生感应电流，机械能不变，继续做匀速直线运动。金属框滑出磁场 时，金属框做切割磁感线运动，金属框内继续产生感应电流，再次把机 械能转化为电能，动能减小，速度变小，做减速运动，A、C错误；铜 不是铁磁性材料，不能被磁化，B错误；金属框受到磁力作用时改变运 动状态，体现了力是改变物体运动状态的原因，D正确。 14. 电磁炉是加热、烹调食物的家用电热炊具之一，它具有无明火加 热、热效率高的特点。如图甲所示为一种常见的电磁炉，如图乙所示为 其原理示意图，它主要由线圈、铁芯、石英玻璃灶面、金属锅体、工作 电路和控制电路等组成。线圈绕在铁芯上，电磁炉工作电路中的主要器 件是变换器，它能变换交流电和直流电。电磁炉工作时，交换器将家庭 电路的交流电变换成直流电，再逆变成高频交流电流过线圈，线圈产生 变化的磁场。该变化的磁场在锅体的锅底形成感应电流而发热，锅底产 生的感应电流有邻近效应，即锅底靠近线圈时，锅底的感应电流最大， 且感应电流随锅底与线圈的距离的增大而显著减小。在电磁炉上使用的 锅体担负着能量转化的任务，故对锅体的材料有一定的要求，一般采用 铁磁性的金属材料制成。 （1）下列材料中适宜用来制作电磁炉的烹饪锅的是 ⁠（填字 母）。  A. 铝 B. 铜 C. 铁 D. 陶瓷 （2）电磁炉的工作过程中没有运用的工作原理是 ⁠（填字 母）。  A. 电流的磁效应 B. 磁场对电流的作用 C. 电磁感应 （3）为防止石英玻璃灶面的温度过高，小明将燃气灶的支架垫在 电磁炉的灶面上，再将锅放在支架上。你认为小明的做法是否合理？并 简要说明理由。 ⁠ ⁠。 C　 B　 不合理；当锅底离开灶面后，锅底与线圈的距离变 大，锅底的感应电流极小，几乎没有热量产生 $$