内容正文:
17.5 发电机
一、电磁感应现象
1.如图所示,该实验装置的原理是( )
A.电流的热效应 B.电流的磁效应
C.电磁感应 D.通电导体在磁场中受到力的作用
【答案】C
【详解】图中实验装置中没有电源,开关闭合,导体ab做切割磁感线运动时会产生感应电流,灵敏电流计指针会偏转,这是电磁感应现象。
故选C。
2.2025年春晚,国产宇树机器人在舞台上翩翩起舞,还能将手帕在手上快速转动,更是让人眼前一亮,手帕能在机器人手上转动,得益于其手上安装的高速电机,下图四个现象的实验结论能解释手帕转动原因的是( )
A.图①中,闭合开关,大头针被吸引
B.图②中,闭合开关,小磁针偏转
C.图③中,闭合开关,线圈转动
D.图④中,转动扇叶,二极管发光
【答案】C
【详解】手帕能在机器人手上转动,得益于其手上安装的高速电机,电机即电动机,原理是通电线圈在磁场中受力转动。
A.图①中,闭合开关,大头针被吸引,利用的是电流的磁效应,故A不符合题意;
B.图②中,闭合开关,小磁针偏转,演示的是奥斯特实验,利用的是电流的磁效应,故B不符合题意;
C.图③中,闭合开关,线圈中有电流通过,在磁场中受力,线圈转动,与电动机原理相同,能解释手帕转动原因,故C符合题意;
D.图④中,转动扇叶,利用电磁感应产生感应电流,二极管发光,故D不符合题意。
故选C。
3.2024年我国第三艘航空母舰福建舰首次海试。将搭载自主研发的电磁弹射系统,是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是( )
A.线圈通电后吸引大头针
B.导线左右运动时产生电流
C.闭合开关后小磁针偏转
D.直导线通电时发生运动
【答案】D
【详解】由题意知,电磁弹射器是利用通电导体在磁场中受力的原理制成的。
A.图中是电磁铁,利用电流的磁效应,说明电流周围存在磁场,故A不符合题意;
B.图中闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流,是电磁感应现象,故B不符合题意;
C.闭合开关后小磁针偏转,说明电流周围存在磁场,故C不符合题意;
D.图中直导线通电时发生运动,说明的是通电导体在磁场中受力的作用,故D符合题意。
故选D。
4.洗衣机是现代家庭常见的用电器,其内部的重要部件是电动机,下列四个实验装置能够反映电动机的工作原理是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.图中是奥斯特实验,说明了通电导线周围存在磁场,故A不符合题意;
B.图中探究的是电磁铁磁性的影响因素,电磁铁是利用电流磁效应来工作的,故B不符合题意;
C.闭合开关,通电导体棒在磁场中受力运动,是电动机的原理图,故C符合题意;
D.导体棒在磁场中做切割磁感线运动时,产生感应电流,灵敏电流计指针偏转,是电磁感应现象,应用是发电机,故D不符合题意。
故选C。
5.如图所示,下列说法中正确的是( )
A.图甲:地磁场的N极在地理的北极附近,磁感线从地理北极附近指向南极附近
B.图乙:滑片P向左移动,能吸引更多铁钉,说明电磁铁的磁性强弱与电阻大小有关
C.图丙:只对调磁极,闭合开关S,通电导体AB在磁场中的受力方向不会发生改变
D.图丁:该实验过程中,主要将机械能转化为电能。过闸机刷身份证对应的是此种原理
【答案】D
【详解】A.磁感线是用来描述磁场的一些假想的曲线,不是真实存在的,而磁场是一种物质,是存在的,地磁场的北极在地理南极附近,故A错误;
B.由图知道,电流从电磁铁的上方流入、下方流出,由安培定则知道,电磁铁的上端是N极,下端的钉尖是S极;将滑动变阻器的滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,电磁铁的磁性变强,能吸引更多的大头针,说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关,故B错误;
C.通电导体AB在磁场中的转动方向与磁场方向和电流方向有关,只对调磁极,电流的方向发生改变,则通电导体AB受到力的方向发生改变,故C错误;
D.实验中,金属棒在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流,则我们可以得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中才会产生感应电流。在此过程中,主要是将机械能转化为电能;靠近自助闸机的身份证感应器,机器的感应电路中就会产生电流,从而识别身份,过闸机刷身份证对应的是此种原理,故D正确。
故选D。
二、产生感应电流的条件
6.小亮偶然发现,把一个U形磁体放到正在发光的台灯(白炽灯)外面时(如图),白炽灯的灯丝竟然在晃动;取走U形磁体后,灯丝不再晃动。下列选项与这个现象原理相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】白炽灯灯丝中有电流通过,将U形磁体放到正在发光的台灯外面时,灯丝处于磁场中,会受到力的作用而晃动。由于家庭电路中使用的是交流电,电流方向不断变化,所以灯丝受到的力的方向也不断变化,从而导致灯丝晃动,其原理是“通电导体在磁场中受到力的作用”。
A.图A中,没有电源,是电磁感应现象的装置,即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感应电流,与题干中磁场对电流有力的作用原理不同,故A不符合题意;
B.图B中有电源,通电导体在磁场中受到力的作用而运动,与题干中灯丝晃动的原理相同,故B符合题意;
C.图C是两个磁体的同名磁极互相靠近,互相排斥的现象,故是磁体间相互作用,与题干中灯丝晃动的原理不相同,故C不符合题意;
D.图D是奥斯特实验的原理,是电流的磁效应,说明了通电导线周围存在磁场。与题干中灯丝晃动的原理不相同,故D不符合题意。
故选B。
7.如图所示是一种新型电筒,上下快速晃动时,筒内的磁体会上下运动,使筒壁上的线圈内产生感应电流,并为筒内的蓄电池充电,下列说法正确的是( )
A.该装置利用了电动机原理
B.上下快速晃动时机械能转化为电能
C.电磁铁也利用了此原理
D.感应电流给蓄电池充电时,蓄电池相当于电源
【答案】B
【详解】A.筒内的磁体会上下运动,使筒壁上的线圈内产生感应电流,是发电机原理,故A错误;
B.上下快速晃动时,通过电磁感应,将机械能转化为电能,故B正确;
C.电磁铁原理是通电导体周围存在磁场,与手电筒不同,故C错误;
D.蓄电池充电时,蓄电池相当于用电器,故D错误;
故选 B。
8.关于电与磁的有关知识,下列说法正确的是( )
A.用丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B.有金属外壳的家用电器可以不接地线
C.指南针静止时指南是由于受到地磁场的作用
D.只要闭合线圈在磁场中运动就能产生感应电流
【答案】C
【详解】A.用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,故A错误;
B.家用电器在操作不当或者绝缘层老化等情况下,火线容易与金属外壳接通,当用电器的金属外壳没有接地时,容易造成触电事故,故有金属外壳的家用电器要接地线,故B错误;
C.地球存在磁场,指南针是磁体,指南针静止时指南是由于受到地磁场的作用,故C正确;
D.闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动时,才能产生感应电流,故D错误。
故选C。
9.如图所示是小朋友在玩“扭扭车”的场景,“扭扭车”的内部有磁铁、导线,但无电池,当小朋友骑着“扭扭车”从坡上滑下时,“扭扭车”的轮子会发光,关于该场景,下列说法正确的是( )
A.“扭扭车”的轮子发光是电流的磁效应
B.“扭扭车”的电能是由机械能转化而来的
C.“扭扭车”从坡上滑下的过程,重力势能全部转化为动能
D.“扭扭车”从坡上滑下的过程,重力没有做功
【答案】B
【详解】A.“扭扭车”的轮子发光是电磁感应原理,是磁生电,电流的磁效应指的是电生磁,故A错误;
B.“扭扭车”的电能是磁生电,是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流,是由机械能转化而来的,故B正确;
C.“扭扭车”从坡上滑下的过程,高度下降,速度增大,但是会克服摩擦力做功,重力势能一部分转化为动能,还有一部分转化为内能,故C错误;
D.重力是竖直方向的,“扭扭车”从坡上滑下的过程,在竖直方向上移动了距离,重力做了功,故D错误。
故选B。
10.如图为一款无线充电式护眼灯,使用时底座内的送电线圈产生交变磁场,使灯内的受电线圈感应到电磁信号,产生感应电流给灯充电,灯就开始发光。选项中与该灯工作原理相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】使用时底座内的送电线圈产生交变磁场,使灯内的受电线圈感应到电磁信号,产生感应电流给灯充电,灯就开始发光,是电磁感应,是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流;
A.奥斯特实验,证明磁体周围存在磁场,是电生磁现象,故A不符合题意;
B.是通电螺线管周围存在磁场,是电生磁现象,故B不符合题意;
C.如图所示,是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流,是电磁感应现象,故C符合题意;
D.图中通电导线在磁场中受到力的作用,是电动机原理图,故D不符合题意。
故选C。
三、动圈式话筒
11.济南地铁二号线是山东省首条无人驾驶智能轨道交通线路,全线率先实现了电动客车全自动化,进站前的适当位置列车会自动关闭电源,车轮带动电动机的线圈转动并产生电能再利用,同时帮助列车减速。下列装置与上述情境中正常行驶过程和进站前减速过程中原理相同的是( )
A.电磁起重机,变压器 B.扬声器,动圈式话筒
C.太阳能电池,电流表 D.内燃机,交流发电机
【答案】B
【详解】济南地铁二号线在进站前利用惯性减速并产生电能,这体现了电动机和电磁感应原理。电动机利用电流产生磁场,使线圈转动,而电磁感应则利用线圈切割磁感线产生电流。动圈式话筒利用电磁感应原理将声音振动转换为电信号,扬声器则利用电流产生磁场使线圈振动发出声音,与题干描述的原理相同。
故选B。
12.如图所示为扩音器的工作原理图,当对着话筒说话时,膜片振动产生的“信号”经过放大器放大,最终使扬声器纸盆振动,将说话的声音放大,下列说法正确的是( )
A.话筒和扬声器的工作原理都是电磁感应
B.话筒和扬声器的工作原理都类似电动机
C.话筒工作原理是电磁感应,扬声器工作原理类似电动机
D.话筒工作原理类似电动机,扬声器工作原理是电磁感应
【答案】C
【详解】对着话筒说话,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流,这是电磁感应现象;对于扬声器,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,利用的是磁场对电流有力的作用的原理,类似于电动机,故ABD错误,C正确。
故选C。
13.以下对电和磁相关描述正确的是( )
A.带正电的玻璃棒吸引一轻质小球,该小球一定带负电
B.洗衣机使用三孔插座主要是为了防止雷击
C.手摇式手电筒发电的原理是电磁感应
D.利用通电导线在磁场中受力运动研制出了动圈式话筒
【答案】C
【详解】A.带正电的玻璃棒吸引一轻质小球,则小球可能带负电,因为异种电荷相互吸引,也可能不带电,因为带电体能吸引轻小物体,故A错误;
B.洗衣机使用三孔插座主要是为了避免触电事故,因为三孔插座的上孔与地线相连,能及时将洗衣机外壳上的电导入大地,故B错误;
C.手摇手电筒发电,是线圈在磁场中做切割磁感线运动而产生了感应电流,所以其原理是电磁感应,故C正确;
D.通电导线在磁场中受力运动研制出了扬声器,动圈式话筒的工作原理是电磁感应,故D错误。
故选C。
14.新能源汽车作为我国新质生产力的典型代表之一,多项技术均处于世界领先水平。部分新能源汽车用到了一种能量回收技术:在汽车滑行或制动过程中,内部线圈切割磁感线产生感应电流,将机械能转化为电能。下列器件工作原理与它相同的是( )
A.电动机 B.磁性门吸
C.动圈式话筒 D.电铃
【答案】C
【详解】A.电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用原理工作的,故A不符合题意;
B.磁性门吸利用的是磁体的吸斥作用(永磁体吸引铁磁性物质),属于磁体的基本性质,与电磁感应无关,故B不符合题意;
C.动圈式话筒是把声信号转变成电信号,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,故C符合题意;
D.电铃的核心是电磁铁,利用的是电流的磁效应(通电导体周围产生磁场),通过电磁铁吸合衔铁实现铃锤敲击铃铛,与电磁感应无关,故D不符合题意。
故选C。
15.如图,是火遍全网的2025年春晚《秧BOT》节目中的一个场景,一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌,做出了转手绢、抛手娟等动作。下列装置的工作原理与“机器人扭秧歌”的工作原理相同的是( )
A.扬声器 B.动圈式话筒
C.电铃 D.手摇发电机
【答案】A
【详解】“机器人扭秧歌”时电动机工作,而电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而运动;
A.扬声器工作时,通电线圈在磁场中受力运动,带动纸盒振动发生,所以其原理与“机器人扭秧歌”的工作原理相同,故A符合题意;
B.动圈式话筒工作时,膜片的振动带动线圈在磁场中切割磁感线,产生感应电流,其原理是电磁感应现象,与“机器人扭秧歌”的工作原理不相同,故B不符合题意;
C.电铃是利用电磁铁工作的,而电磁铁的原理是电流的磁效应,与“机器人扭秧歌”的工作原理不相同,故C不符合题意;
D.手摇发电机的原理是电磁感应现象,与“机器人扭秧歌”的工作原理不相同,故D不符合题意。
故选A。
四、发电机原理
16.新能源电动汽车绿色环保,出行方便,深受大家喜爱,即该汽车动力装置是电动机,当刹车时,将汽车动能转化为电能。下列所示的四个实验中与动能回收系统原理相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】汽车电动机“变身”为发电机,将汽车动能转化为电能,利用的是电磁感应的原理。
A.图中是闭合电路的部分导体做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应现象原理图,是发电机的原理图,故A符合题意;
B.图中是电动机的原理图,其原理是通电导体在磁场中受力运动,故B不符合题意;
C.图中是奥斯特实验,说明通电导线周围存在着磁场,故C不符合题意;
D.图中是探究通电导线在磁场中受力的大小与电流大小的关系,是电动机的原理图,故D不符合题意。
故选A。
17.2024年12月26日,华能临高海上风电场项目实现主体施工收官,标志海南首个海上风电项目整体完工。下列图片中能说明发电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.图中电路有电源,是通电导体在磁场中受力运动的装置,是电动机的工作原理,故A不符合题意;
B.图中是探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关的实验,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,说明了通电导线周围存在磁场,故C不符合题意;
D.图中没有电源,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表指针会发生偏转,产生感应电流,这是电磁感应现象,能说明发电机的工作原理,故D符合题意。
故选D。
18.小明按人类对磁的认识历程,对“电磁转换”一章知识进行梳理,图中对应位置的内容填写正确的是( )
A.赫兹 B.电动机 C.电磁起重机 D.电磁感应现象
【答案】D
【详解】A.奥斯特实验证明了电流周围存在磁场,故奥斯特发现电流的磁效应,故A错误;
B.电流的磁效应的应用为电磁铁,发电机应用了通电线圈在磁场中受力的作用,故B错误;
C.磁场对电流的作用的应用为发电机,电磁起重机应用了电流的磁效应,故C错误;
D.法拉弟发现闭合电路一部分电路在磁场中做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,即电磁感应现象,发电机应用了电磁感应的原理,故D正确。
故选D。
19.电动机和发电机的工作原理图如图所示,下列说法正确的是( )
A.图甲中,线圈ab边和cd边受力方向相同
B.图甲中,线圈所在的位置叫平衡位置
C.图乙中,线圈逆时针转动时,外部电路中的电流方向呈周期性变化
D.图乙中,线圈逆时针转动时,外部电路中的电流方向不变化
【答案】C
【详解】A.图甲中,线圈ab边和cd边所在磁场方向相同,电流方向不同,受力方向不同,故A错误;
B.图甲中,线圈ab边和cd边所受力的大小相等,方向相反,但不在同一条直线上,整个线圈受力不平衡,不是平衡位置,故B错误;
CD.图乙中,线圈逆时针转动时,线圈切割磁感线的方向周期性变化,外部电路中的电流方向呈周期性变化,故C正确,D错误。
故选C。
20.2025年蛇年春晚在节目最后机器人们的“飞手绢”环节,凭借腕部电机的创新抛放线机构,精准还原传统秧歌中抛接手绢的高难度技巧。下列各图中能反映腕部电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.A是探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验,利用电流的磁效应,故A不符合题意;
B.B是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,故B不符合题意;
C.C是电磁感应现象实验,是发电机原理,故C不符合题意;
D.D是通电导体在磁场中受力运动,反映电动机工作原理,故D符合题意。
故选D。
21.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,实验装置如图所示。
(1)AB棒的材料应选 (选填“塑料”或“铜”或“铁”)。
(2)保持导体AB切割磁感线运动的方向不变,仅将磁体N、S极对调,是为了探究感应电流方向与 的关系。
(3)该探究过程中,将 能转化成电能,生活中的 是根据这一原理制成的。
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 可探究电动机的工作原理。
【答案】(1)铜
(2)磁场方向
(3) 机械 发电机
(4)电源
【详解】(1)在探究电磁感应现象的实验中,我们必须保证处于磁场中的这部分是导体,这些材料中,塑料是绝缘体,铜、铁是导体,但是铁会被磁铁吸引而影响实验,所以AB棒的材料应选铜。
(2)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调进行实验时,只有磁场的方向发生了改变,则这次实验主要是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系。
(3)[1][2]该探究过程中,研究的闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流,因此是将机械能转化成电能;生活中发电机的原理是电磁感应原理,把机械能转化为电能。
(4)电动机的原理为:通电导体在磁场中受到力的作用而运动,由此可知需要有通电导体,因此将此装置中的灵敏电流计换成电源可探究电动机的工作原理。
22.小一探究感应电流的产生条件,实验装置如甲所示。
(1)实验中棒的材质可能是 。(选填“铝”或“塑料”)
(2)甲图中,闭合开关,使棒从图示位置竖直向上运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转。
(3)乙图中,闭合开关后棒发生摆动,说明在导线夹、间接入的电路元件是 ,此现象在生活中应用是 。(选填“动圈式话筒”或“动圈式扬声器”)
【答案】(1)铝
(2)会
(3) 电源 动圈式扬声器
【详解】(1)根据电磁感应现象可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流。所以在探究电磁感应现象的实验中,我们必须保证处于磁场中的这部分是导体。两种物质中,塑料是绝缘体,铝是导体,所以我们应选择铝棒。
(2)由图甲可知,磁感线由N极到S极,即在水平方向,闭合开关,让AB棒在磁场中竖直向上运动,导体做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针会偏转。
(3)[1][2]图乙中,闭合开关后棒发生摆动,是通电导体在磁场中受力的作用,由此可知,我们需要在电路中添加电源。动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用,带动鼓膜振动发出声音;话筒是说话时,鼓膜振动,闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流,将声信号变为电信号,因此图乙现象在生活中的应用是动圈式扬声器。
23.如图甲所示,利用高强磁场、带有发光二极管的小线圈,探究闭合电路的全部导体在磁场中做切割磁感线运动时,是否能产生感应电流。
(1)当在平行磁场右侧边缘区域用手反复推拉小线圈,看到二极管闪烁发光;当在平行磁场中间区域用手反复推拉小线圈,看到二极管不发光;当在平行磁场左侧边缘区域用手反复推拉小线圈,看到二极管闪烁发光。根据实验现象得到的结论是: 。
(2)小线圈上的二极管,采用红蓝两个二极管按图乙所示并联接入,当小线圈进入右侧磁场边缘区域和离开右侧磁场边缘区域时,红蓝二极管交替发光,由实验可知 。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)在平行磁场右侧或左侧边缘区域中,手反复推拉小线圈,线圈有一部分会进入磁场中做切割磁感线运动,此时二极管闪烁,产生了感应电流;当在平行磁场中间区域中,手反复推拉小线圈,此时线圈全部在磁场中做切割磁感线运动,二极管不发光,此时电路中没有产生感应电流。故可得出结论:“闭合电路的全部导体在磁场中做切割磁感线运动时,不能产生感应电流”
(2)小线圈进入右侧磁场边缘区域和离开右侧磁场边缘区域时,小线圈切割磁感性运动方向发生了改变,由于发光二极管有单向导电性,由图乙可知,当红蓝二极管交替发光,说明电路中电流方向向左、向右相互交替,感应电流的方向发生了改变,即小线圈切割磁感性运动方向发生了改变时,感应电流的方向也发生了改变,说明了产生的感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。
24.如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置,实验中通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中 (选填“有”或“没有”)感应电流产生, (选填“电动机”或“发电机”)是应用这一原理工作的。若将图中灵敏电流计换成 ,还可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】 灵敏电流计指针是否偏转 有 发电机 电源
【详解】[1]实验时,运用转换法,通过观察灵敏电流计指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流。
[2][3]闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,以磁铁为参照物,导线就是水平运动的,做的是切割磁感线的运动,所以就有感应电流产生;电磁感应现象中,消耗了机械能,得到了电能,发电机是应用这一原理工作的。
[4]如果把图中的灵敏电流计换成电源,则闭合开关后,通电导体ab在磁场中会受到力的作用而运动,还可以探究磁场对通电导体的作用。
25.如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
(1)闭合开关后,观察ab棒各种运动情况下电流表指针偏转情况。分析实验现象可知:闭合电路中的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中会产生感应电流,此时导体ab相当于电路中的 ;
(2)若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应保持导体ab运动方向不变,将 对调,观察电流表指针偏转情况;
(3)下列物品中,应用该实验结论工作的是_______(填选项字母)。
A.电风扇 B.手摇发电手电筒
【答案】(1) 切割磁感线 电源
(2)磁极
(3)B
【详解】(1)[1]闭合电路的部分导体,即图示中的ab棒,在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,所以闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。
[2]ab棒做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,即ab棒在运动时,为电路提供电能,所以导体ab相当于电路中的电源。
(2)要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应改变磁场的方向,而导体ab运动方向不变,所以可将U形磁铁的N和S极对调。
(3)A.让电风扇转动起来的是电动机,电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用,故A不符合题意;
B.手摇发电手电筒的工作原理是电磁感应,应用了该实验结论工作,故B符合题意。
故选B。
26.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,实验装置如图所示。
(1)AB棒的材料应选 (选填“塑料”或“铜棒”或“铁棒”);
(2)如果改变导体AB切割磁感线运动的方向同时将磁体N、S极对调,产生的感应电流方向 (选填“不变”或“改变”);
(3)该探究过程将 能转化成电能,生活中的 (选填“动圈式话筒”或“扬声器”)是根据这一原理制成的;
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 可探究电动机的工作原理。
【答案】(1)铜棒
(2)不变
(3) 机械 动圈式话筒
(4)电源
【详解】(1)在探究电磁感应现象的实验中,我们必须保证处于磁场中的这部分是导体,且不能受磁体的吸引而对实验产生影响,因此这些物质中,塑料是绝缘体,铜棒、铁棒是导体,但是磁体可以吸引铁钴镍等物质,所以我们应选择铜棒。
(2)在电磁感应现象中,感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关,因此若改变导体AB切割磁感线运动的方向同时将磁体N、S极对调,则产生的感应电流方向不变。
(3)[1]该探究过程,消耗了机械能,产生了电能,因此是将机械能转化为电能。
[2]动圈式话筒在工作时,声音引起鼓膜振动,鼓膜带动线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流,是利用了电磁感应现象;扬声器在工作时,通电导体在磁场中受力的作用而运动,跟电动机的原理一样;因此生活中动圈式话筒是根据这一原理制成的。
(4)电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用,若将此装置中灵敏电流计换成电源可进一步探究电动机的工作原理。
27.在“探究产生感应电流的条件”实验中,实验装置如图所示,主要器材有:蹄形磁体、灵敏电流计、导体棒AB、开关。
(1)实验中,不能用玻璃棒代替导体棒AB 的原因是 ;
(2)按图组装好器材,闭合开关,只有当导体棒AB沿 (选填“上下”、“左右”或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针才会发生摆动;
(3)灵敏电流计的作用是 ;蹄形磁体和导体棒AB 的组合就相当于电路中的 。
【答案】(1)玻璃棒是绝缘体
(2)左右
(3) 显示电路中是否有电流 电源
【详解】(1)在“探究产生感应电流的条件”实验中,产生的感应电流需要通过导体才能传导,所以绝缘体玻璃棒是无法达成实验要求的。
(2)因为图中蹄形磁铁的磁感线是竖直的,只有沿左右方向运动时才能做切割磁感线运动。
(3)[1]灵敏电流计比普通电流表更灵敏,能够检测出微小的电流,所以用来显示电路中是否有电流。
[2]蹄形磁体和导体棒AB的组合可以产生电流,相当于电路中的电源。
28.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中。
(1)保持磁体不动,导线AB左右运动时,发现电流表的指针会摆动,说明此时导体中产生了 。如果保持导线AB不动,左右移动磁体,电流表的指针会不会摆动? 。
(2)从能量的角度分析感应电流的产生过程是 能转化为电能。
(3)若将图中电流表换成 ,还可以探究磁场对通电导线的作用,利用这一原理可制成 。
【答案】(1) 感应电流 会
(2)机械
(3) 电源 电动机
【详解】(1)[1]探究什么情况下磁可以生电的实验中,保持磁体不动,导线AB左右运动时,导体切割磁感线,电流表的指针会摆动,说明此时导体中产生了感应电流。
[2]如果保持导线AB不动,左右移动磁体,由于运动具有相对性,相当于磁体不动,导体运动切割磁感线,产生感应电流,电流表的指针会摆动。
(2)导体棒AB在外力的作用下做切割磁感线运动,消耗导体棒的机械能,产生感应电流,从能量的角度分析,感应电流的产生过程是机械能转化为电能
(3)[1][2]若将图中电流表换成电源,闭合开关,导体棒AB中有电流通过,通电导体在磁场中受到力的作用而运动,还可以探究磁场对通电导线的作用,利用这一原理可制成电动机。
29.如图所示是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
(1)闭合开关后,当导体ab向左或向右运动时,电流计指针偏转;当导体ab向上或向下运动时,电流计指针不偏转,说明闭合电路中的部分导体在磁场中做 运动时导体中会产生感应电流,此实验过程中机械能转化为 能;
(2)实验发现,当导体ab向左运动时,电流计指针向右偏转,当导体ab向右运动时,电流计指针向左偏转,说明感应电流的方向与导体运动的 有关;
(3)闭合开关后,当导体ab向左运动时,电流计指针向右偏转,现将蹄形磁体南北极对调,并使导体ab向左运动,此时电流计指针向 (选填“左”或“右”)偏转;
(4)闭合开关后,导体ab静止不动,电流计指针 (选填“偏转”或“不偏转”);小明碰了一下蹄形磁体,使其沿水平方向发生移动(此方向与导体ab垂直),此时电流计指针 (选填“会”或“不会”)偏转。
【答案】(1) 切割磁感线 电
(2)方向
(3)左
(4) 不偏转 会
【详解】(1)[1]电路闭合时,导体ab向左或向右运动时,即导体做切割磁感线运动时,电流计指针偏转,说明导体做切割磁感线运动时,电路中有电流;导体ab向上或向下运动时,即导体没有做切割磁感线运动时,电流计指针不偏转,说明导体没有做切割磁感线运动时,电路中没有电流。
[2]此时电路中导体向左、右运动,电路中有电流产生,即产生了电能,故是将导体的机械能转化为电能。
(2)当导体ab向左右运动时,此时电流计指针向右、左偏转,说明此时产生电流方向不同,故能说明感应电流的方向与导体运动方向有关。
(3)感应电流的方向不仅与切割磁感线方向有关,还与磁场方向有关,此操作中导体切割磁感线运动方向不变,只改变磁场方向,则感应电流的方向会发生改变,即电流计指针由原来的向右偏转变成调换磁极后的向左偏转。
(4)[1]导体ab静止不动时,没有做切割磁感线运动,电路中不会产生感应电流,故电流计指针不会发生偏转。
[2]当导体ab静止不动,磁体在水平方向上运动时,导体相对磁体运动了,故导体做了切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,故电流计指针会发生偏转。
30.在学习电磁感应现象时,小明猜想感应电流的大小可能与磁场的强弱有关。于是连接了如图甲所示的实验装置,闭合开关后,导体AB、磁体、灵敏电流计、开关、导线组成闭合回路。
(1)实验中灵敏电流计的指针偏转角度越大,说明电路中产生的感应电流越 ;
(2)小红同学在小明实验的基础上做了改进,她在两个铁块E、F上绕上导线组成电磁铁,并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路,导体AB与灵敏电流计相连。这样就可以通过移动 来改变电磁铁的磁性强弱;
(3)将滑动触头P置于不同位置,让导体AB都以相同速度向下切割磁感线运动,观察并记录每次实验情况如下表所示:
滑动触头P所处位置
a端
中间
b端
灵敏电流计偏转情况
最大
较大
最小
由实验现象可知:感应电流的大小与磁场的强弱 关(选填“有”或“无”)。
(4)实验中小红用电磁铁代替磁体的好处是: 。
【答案】(1)大
(2)滑动变阻器的滑片
(3)有
(4)易于改变磁体的磁性强弱
【详解】(1)灵敏电流计可以检测电流大小和电流方向,指针偏转角度越大,电路中感应电流越大。
(2)图中将磁铁换成了电磁铁,电磁铁的优点就是磁场有无,磁场强弱可以通过电流大小和电路通断来控制,故图中通过移动滑动变阻器改变电流,来影响电磁铁的磁性强弱。
(3)滑片在不同位置,改变了电路中电流,电流大小不同,影响电磁铁的磁场强弱,由数据可知,产生的感应电流大小也发生变化,故可知感应电流的大小与磁场的强弱有关。
(4)电磁铁的优点就是磁场有无,磁场强弱可以通过电流大小和电路通断来控制。
31.如图所示,是探究“怎样才能产生感应电流”的实验装置。
(1)小明让导体棒保持静止,闭合开关,向右移动U形磁铁,图中灵敏电流计的指针会发生偏转吗?请你用所学的物理知识加以解释: ;
(2)接下来小明保持U形磁铁不动,使导体棒向右做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向左偏转;保持U形磁铁不动,使导体棒向左做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向右偏转。则小明此实验探究的问题是 。
【答案】(1)导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流
(2)感应电流的方向与导体棒做切割磁感线运动的方向是否有关
【详解】(1)小明让导体棒保持静止,闭合开关,向右移动U形磁铁,导体棒会切割磁感线,则电路会产生感应电流,则图中灵敏电流计的指针会发生偏转。
(2)接下来小明保持U形磁铁不动,使导体棒向右做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向左偏转;保持U形磁铁不动,使导体棒向左做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向右偏转,说明磁场方向不变,导体切割磁感线的方向改变,感应电流的方向改变,说明小明此实验探究的问题是感应电流的方向与导体棒做切割磁感线运动的方向是否有关。
32.小童利用如图-1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,她将实验中观察到的现象记录在如表中。
次数
开关
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
断开
上N下S
向右运动
不偏转
2
闭合
上N下S
向右运动
向左偏转
3
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
4
闭合
上N下S
向上运动
不偏转
5
闭合
上S下N
向下运动
不偏转
6
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
7
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
(1)分析得出: 电路中的部分导体在磁场里做 运动时,导体中就会产生感应电流。
(2)比较实验 可知:在磁场方向一定时,感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关。
(3)比较实验2和6(或3和7)可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与 有关。
(4)针对这个实验,小童进行了进一步的探究,她提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想,于是她设计了如下的实验方案。
①保持磁场强弱不变,让导体AB以 (选填“相同”或“不同”)的速度沿相同方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针偏转幅度大小。
②如果灵敏电流计指针偏转幅度不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
(5)我国电磁炮研究近年来取得了重大进展,福建舰上的炮弹均配置了电磁弹射装置。如图-2所示,这是电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触,并与电源构成闭合电路,通电后金属杆就会受到向右的力,将炮弹发射出去。电磁炮发射的原理是 。
【答案】(1) 闭合 切割磁感线
(2)2和3/6和7
(3)磁场方向
(4) 不同 有关
(5)通电导体在磁场中受到力运动
【详解】(1)分析可知,产生感应电流的现象中,闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直,即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动。
(2)比较实验2和3(或6和7),磁场方向一定时,导体切割磁感线运动方向改变,感应电流的方向就改变,所以在磁场方向一定时,感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关。
(3)比较实验2和6(或3和7),导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)不变时,磁场方向改变,感应电流的方向就改变,感应电流的方向与磁场方向有关。
(4)[1]探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关,应该保持磁场强弱不变,让导体AB以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动,观察电流表指针偏转幅度大小。
[2]如果电流表指针偏转幅度不同,则产生的感应电流的大小不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关。
(5)炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触,并与电源构成闭合电路,通电后金属杆就会受到向右的力,于是将炮弹发射出去,炮弹具有了机械能。这是电动机的工作原理:通电导体在磁场中受到力运动。
33.利用如图所示装置探究“什么情况下磁可以生电”的实验中,按表中实验过程探究。
次数
操作
电流表指针
1
磁体不动,上下移动
不偏转
2
磁体不动。AB前后移动
不偏转
3
磁体不动,左右移动
偏转
4
AB不动,磁体左右移动
偏转
(1)实验中通过观察 来判别电路中是否有电流;
(2)分析上述实验现象可知:闭合电路的一部分导体在磁场里做 运动时,导体中就会产生电流。下列直接应用这一现象的是 (填数字序号);
①手摇发电机
②自制电动机
③动圈式话筒
④电磁起重机
(3)我国供生产和生活用的交流电频率为,电流方向每秒内变化的次数为 。
【答案】(1)灵敏电流表的指针是否偏
(2) 切割磁感线 ①③
(3)100
【详解】(1)在该实验中,是否有感应电流的产生是通过灵敏电流表的指针是否偏转来体现的,若灵敏电流表的指针发生偏转,就说明产生了感应电流。
(2)[1]分析比较实验现象,可以得出产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体,在磁场中做切割磁感线运动。
[2] ①发电机、③动圈式话筒的工作原理都是电磁感应现象,②电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,④电磁起重机是利用电流磁效应来工作的,故直接应用这一现象的是①③。
(3)频率是指单位时间内周期性变化的次数。我国供生产和生活用的交流电频率为50Hz,即一秒内完成50个周期,每个周期内电流方向变化两次,因此1秒内电流方向变化的次数为100次。
34.为了探究什么情况下磁可以生电,小敏按图所示将导体棒放在蹄形磁体的磁场中。
(1)在图的实验装置中,在导线夹a、b间需接入的电路元件是 。
(2)闭合开关,若导体棒不动,要使电路中产生感应电流,可以进行的操作是 。
(3)实验时导体棒选择铝棒而不选择铁棒的原因是 。
(4)图中实验现象与 (选填“动圈式话筒”或“扬声器”)的工作原理相同。
【答案】(1)灵敏电流计
(2)将磁体水平左右移动
(3)铁棒会被磁化,影响实验的准确性
(4)动圈式话筒
【详解】(1)探究什么情况下磁可以生电,需要知道电路中有无感应电流产生,有无感应电流是通过灵敏电流计指针是否偏转来显示的,在图的实验装置中,在导线夹a、b间需接入的电路元件是灵敏电流计。
(2)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, 闭合开关,若导体棒不动,要使电路中产生感应电流,可以进行的操作使磁体在水平方向上运动,由运动到相对性可知,此时相当于导体棒做切割磁感线运动,电路中产生感应电流。
(3)为避免磁场动对导体本身的力的作用,实验时导体棒应选择非磁性类导体,铁棒会被磁化,影响实验的准确性,铝棒不能被磁化,因此实验中选择铝棒。
(4)扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动工作的,动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的;图中实验现象与动圈式话筒的工作原理相同。
35.小净做了一个有趣的实验,如图所示,她将两个相同的玩具车电机AB的转轴用硬质的连接轴相连。闭合开关S,电机B转动并带动电机A,小灯泡发光。请分析:
(1)整套装备工作时的能量转换流程依次为:化学能、电能、 能、电能、光能。
(2)工作时,电机A和B的工作原理 (选填“相同”或“不同”)。
(3)若将小灯泡换成与B相同的电机C,可以预见电机C的转速会 于电机B的转速。若将电源正负极对调,ABC三个电机中将有 个电机的转向发生改变。
【答案】(1)机械(动)
(2)不同
(3) 小 3
【详解】(1)整套装备工作时,电池中的化学能转化为电能,提供给电机B,电机B将电能转化为机械能,机械能通过连接轴传递给电机A,电机A又将机械能转化为电能(此时电机A相当于发电机),最后电能使小灯泡发光,转化为光能。所以整套装备工作时的能量转换流程依次为:化学能、电能、机械(动)能、电能、光能。
(2)电机B相当于电动机,工作原理是通电导体在磁场中受力转动;电机A相当于发电机,工作原理是电磁感应现象,所以工作时,电机A和B的工作原理不同。
(3)[1]电机B作为电动机,在电源电压一定的情况下,其转速相对稳定。当把小灯泡换成电机C后,其电压是由电机A相当于发电机提供的,产生的感应电流小且不稳定,所以电机C的转速会小于电机B的转速。
[2]通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关,只改变其中一个因素其受力方向才会改变,若将电源正负极对调,经过电机B的电流方向会改变,所以电机B的转向发生改变,电机B带动电机A转动,所以电机A的转向也发生改变。感应电流方向与切割磁感线方向和磁场方向有关,只改变其中一个因素感应电流方向才会改变,电机A的转向发生改变,则经过电机C的感应电流方向发生改变,电机C的转向就发生改变。所以若将电源正负极对调,ABC三个电机中将有3个电机的转向发生改变。
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17.5 发电机
一、电磁感应现象
1.如图所示,该实验装置的原理是( )
A.电流的热效应 B.电流的磁效应
C.电磁感应 D.通电导体在磁场中受到力的作用
2.2025年春晚,国产宇树机器人在舞台上翩翩起舞,还能将手帕在手上快速转动,更是让人眼前一亮,手帕能在机器人手上转动,得益于其手上安装的高速电机,下图四个现象的实验结论能解释手帕转动原因的是( )
A.图①中,闭合开关,大头针被吸引
B.图②中,闭合开关,小磁针偏转
C.图③中,闭合开关,线圈转动
D.图④中,转动扇叶,二极管发光
3.2024年我国第三艘航空母舰福建舰首次海试。将搭载自主研发的电磁弹射系统,是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是( )
A.线圈通电后吸引大头针
B.导线左右运动时产生电流
C.闭合开关后小磁针偏转
D.直导线通电时发生运动
4.洗衣机是现代家庭常见的用电器,其内部的重要部件是电动机,下列四个实验装置能够反映电动机的工作原理是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,下列说法中正确的是( )
A.图甲:地磁场的N极在地理的北极附近,磁感线从地理北极附近指向南极附近
B.图乙:滑片P向左移动,能吸引更多铁钉,说明电磁铁的磁性强弱与电阻大小有关
C.图丙:只对调磁极,闭合开关S,通电导体AB在磁场中的受力方向不会发生改变
D.图丁:该实验过程中,主要将机械能转化为电能。过闸机刷身份证对应的是此种原理
二、产生感应电流的条件
6.小亮偶然发现,把一个U形磁体放到正在发光的台灯(白炽灯)外面时(如图),白炽灯的灯丝竟然在晃动;取走U形磁体后,灯丝不再晃动。下列选项与这个现象原理相同的是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示是一种新型电筒,上下快速晃动时,筒内的磁体会上下运动,使筒壁上的线圈内产生感应电流,并为筒内的蓄电池充电,下列说法正确的是( )
A.该装置利用了电动机原理
B.上下快速晃动时机械能转化为电能
C.电磁铁也利用了此原理
D.感应电流给蓄电池充电时,蓄电池相当于电源
8.关于电与磁的有关知识,下列说法正确的是( )
A.用丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
B.有金属外壳的家用电器可以不接地线
C.指南针静止时指南是由于受到地磁场的作用
D.只要闭合线圈在磁场中运动就能产生感应电流
9.如图所示是小朋友在玩“扭扭车”的场景,“扭扭车”的内部有磁铁、导线,但无电池,当小朋友骑着“扭扭车”从坡上滑下时,“扭扭车”的轮子会发光,关于该场景,下列说法正确的是( )
A.“扭扭车”的轮子发光是电流的磁效应
B.“扭扭车”的电能是由机械能转化而来的
C.“扭扭车”从坡上滑下的过程,重力势能全部转化为动能
D.“扭扭车”从坡上滑下的过程,重力没有做功
10.如图为一款无线充电式护眼灯,使用时底座内的送电线圈产生交变磁场,使灯内的受电线圈感应到电磁信号,产生感应电流给灯充电,灯就开始发光。选项中与该灯工作原理相同的是( )
A. B.
C. D.
三、动圈式话筒
11.济南地铁二号线是山东省首条无人驾驶智能轨道交通线路,全线率先实现了电动客车全自动化,进站前的适当位置列车会自动关闭电源,车轮带动电动机的线圈转动并产生电能再利用,同时帮助列车减速。下列装置与上述情境中正常行驶过程和进站前减速过程中原理相同的是( )
A.电磁起重机,变压器 B.扬声器,动圈式话筒
C.太阳能电池,电流表 D.内燃机,交流发电机
12.如图所示为扩音器的工作原理图,当对着话筒说话时,膜片振动产生的“信号”经过放大器放大,最终使扬声器纸盆振动,将说话的声音放大,下列说法正确的是( )
A.话筒和扬声器的工作原理都是电磁感应
B.话筒和扬声器的工作原理都类似电动机
C.话筒工作原理是电磁感应,扬声器工作原理类似电动机
D.话筒工作原理类似电动机,扬声器工作原理是电磁感应
13.以下对电和磁相关描述正确的是( )
A.带正电的玻璃棒吸引一轻质小球,该小球一定带负电
B.洗衣机使用三孔插座主要是为了防止雷击
C.手摇式手电筒发电的原理是电磁感应
D.利用通电导线在磁场中受力运动研制出了动圈式话筒
14.新能源汽车作为我国新质生产力的典型代表之一,多项技术均处于世界领先水平。部分新能源汽车用到了一种能量回收技术:在汽车滑行或制动过程中,内部线圈切割磁感线产生感应电流,将机械能转化为电能。下列器件工作原理与它相同的是( )
A.电动机 B.磁性门吸
C.动圈式话筒 D.电铃
15.如图,是火遍全网的2025年春晚《秧BOT》节目中的一个场景,一群穿着花棉袄的机器人在舞台上扭起了秧歌,做出了转手绢、抛手娟等动作。下列装置的工作原理与“机器人扭秧歌”的工作原理相同的是( )
A.扬声器 B.动圈式话筒
C.电铃 D.手摇发电机
四、发电机原理
16.新能源电动汽车绿色环保,出行方便,深受大家喜爱,即该汽车动力装置是电动机,当刹车时,将汽车动能转化为电能。下列所示的四个实验中与动能回收系统原理相同的是( )
A. B.
C. D.
17.2024年12月26日,华能临高海上风电场项目实现主体施工收官,标志海南首个海上风电项目整体完工。下列图片中能说明发电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
18.小明按人类对磁的认识历程,对“电磁转换”一章知识进行梳理,图中对应位置的内容填写正确的是( )
A.赫兹 B.电动机 C.电磁起重机 D.电磁感应现象
19.电动机和发电机的工作原理图如图所示,下列说法正确的是( )
A.图甲中,线圈ab边和cd边受力方向相同
B.图甲中,线圈所在的位置叫平衡位置
C.图乙中,线圈逆时针转动时,外部电路中的电流方向呈周期性变化
D.图乙中,线圈逆时针转动时,外部电路中的电流方向不变化
20.2025年蛇年春晚在节目最后机器人们的“飞手绢”环节,凭借腕部电机的创新抛放线机构,精准还原传统秧歌中抛接手绢的高难度技巧。下列各图中能反映腕部电机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
21.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,实验装置如图所示。
(1)AB棒的材料应选 (选填“塑料”或“铜”或“铁”)。
(2)保持导体AB切割磁感线运动的方向不变,仅将磁体N、S极对调,是为了探究感应电流方向与 的关系。
(3)该探究过程中,将 能转化成电能,生活中的 是根据这一原理制成的。
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 可探究电动机的工作原理。
22.小一探究感应电流的产生条件,实验装置如甲所示。
(1)实验中棒的材质可能是 。(选填“铝”或“塑料”)
(2)甲图中,闭合开关,使棒从图示位置竖直向上运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转。
(3)乙图中,闭合开关后棒发生摆动,说明在导线夹、间接入的电路元件是 ,此现象在生活中应用是 。(选填“动圈式话筒”或“动圈式扬声器”)
23.如图甲所示,利用高强磁场、带有发光二极管的小线圈,探究闭合电路的全部导体在磁场中做切割磁感线运动时,是否能产生感应电流。
(1)当在平行磁场右侧边缘区域用手反复推拉小线圈,看到二极管闪烁发光;当在平行磁场中间区域用手反复推拉小线圈,看到二极管不发光;当在平行磁场左侧边缘区域用手反复推拉小线圈,看到二极管闪烁发光。根据实验现象得到的结论是: 。
(2)小线圈上的二极管,采用红蓝两个二极管按图乙所示并联接入,当小线圈进入右侧磁场边缘区域和离开右侧磁场边缘区域时,红蓝二极管交替发光,由实验可知 。
24.如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置,实验中通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中 (选填“有”或“没有”)感应电流产生, (选填“电动机”或“发电机”)是应用这一原理工作的。若将图中灵敏电流计换成 ,还可以探究磁场对通电导体的作用。
25.如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
(1)闭合开关后,观察ab棒各种运动情况下电流表指针偏转情况。分析实验现象可知:闭合电路中的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中会产生感应电流,此时导体ab相当于电路中的 ;
(2)若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应保持导体ab运动方向不变,将 对调,观察电流表指针偏转情况;
(3)下列物品中,应用该实验结论工作的是_______(填选项字母)。
A.电风扇 B.手摇发电手电筒
26.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,实验装置如图所示。
(1)AB棒的材料应选 (选填“塑料”或“铜棒”或“铁棒”);
(2)如果改变导体AB切割磁感线运动的方向同时将磁体N、S极对调,产生的感应电流方向 (选填“不变”或“改变”);
(3)该探究过程将 能转化成电能,生活中的 (选填“动圈式话筒”或“扬声器”)是根据这一原理制成的;
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 可探究电动机的工作原理。
27.在“探究产生感应电流的条件”实验中,实验装置如图所示,主要器材有:蹄形磁体、灵敏电流计、导体棒AB、开关。
(1)实验中,不能用玻璃棒代替导体棒AB 的原因是 ;
(2)按图组装好器材,闭合开关,只有当导体棒AB沿 (选填“上下”、“左右”或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针才会发生摆动;
(3)灵敏电流计的作用是 ;蹄形磁体和导体棒AB 的组合就相当于电路中的 。
28.在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中。
(1)保持磁体不动,导线AB左右运动时,发现电流表的指针会摆动,说明此时导体中产生了 。如果保持导线AB不动,左右移动磁体,电流表的指针会不会摆动? 。
(2)从能量的角度分析感应电流的产生过程是 能转化为电能。
(3)若将图中电流表换成 ,还可以探究磁场对通电导线的作用,利用这一原理可制成 。
29.如图所示是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
(1)闭合开关后,当导体ab向左或向右运动时,电流计指针偏转;当导体ab向上或向下运动时,电流计指针不偏转,说明闭合电路中的部分导体在磁场中做 运动时导体中会产生感应电流,此实验过程中机械能转化为 能;
(2)实验发现,当导体ab向左运动时,电流计指针向右偏转,当导体ab向右运动时,电流计指针向左偏转,说明感应电流的方向与导体运动的 有关;
(3)闭合开关后,当导体ab向左运动时,电流计指针向右偏转,现将蹄形磁体南北极对调,并使导体ab向左运动,此时电流计指针向 (选填“左”或“右”)偏转;
(4)闭合开关后,导体ab静止不动,电流计指针 (选填“偏转”或“不偏转”);小明碰了一下蹄形磁体,使其沿水平方向发生移动(此方向与导体ab垂直),此时电流计指针 (选填“会”或“不会”)偏转。
30.在学习电磁感应现象时,小明猜想感应电流的大小可能与磁场的强弱有关。于是连接了如图甲所示的实验装置,闭合开关后,导体AB、磁体、灵敏电流计、开关、导线组成闭合回路。
(1)实验中灵敏电流计的指针偏转角度越大,说明电路中产生的感应电流越 ;
(2)小红同学在小明实验的基础上做了改进,她在两个铁块E、F上绕上导线组成电磁铁,并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路,导体AB与灵敏电流计相连。这样就可以通过移动 来改变电磁铁的磁性强弱;
(3)将滑动触头P置于不同位置,让导体AB都以相同速度向下切割磁感线运动,观察并记录每次实验情况如下表所示:
滑动触头P所处位置
a端
中间
b端
灵敏电流计偏转情况
最大
较大
最小
由实验现象可知:感应电流的大小与磁场的强弱 关(选填“有”或“无”)。
(4)实验中小红用电磁铁代替磁体的好处是: 。
31.如图所示,是探究“怎样才能产生感应电流”的实验装置。
(1)小明让导体棒保持静止,闭合开关,向右移动U形磁铁,图中灵敏电流计的指针会发生偏转吗?请你用所学的物理知识加以解释: ;
(2)接下来小明保持U形磁铁不动,使导体棒向右做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向左偏转;保持U形磁铁不动,使导体棒向左做切割磁感线的运动,灵敏电流计的指针向右偏转。则小明此实验探究的问题是 。
32.小童利用如图-1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,她将实验中观察到的现象记录在如表中。
次数
开关
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
断开
上N下S
向右运动
不偏转
2
闭合
上N下S
向右运动
向左偏转
3
闭合
上N下S
向左运动
向右偏转
4
闭合
上N下S
向上运动
不偏转
5
闭合
上S下N
向下运动
不偏转
6
闭合
上S下N
向右运动
向右偏转
7
闭合
上S下N
向左运动
向左偏转
(1)分析得出: 电路中的部分导体在磁场里做 运动时,导体中就会产生感应电流。
(2)比较实验 可知:在磁场方向一定时,感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关。
(3)比较实验2和6(或3和7)可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与 有关。
(4)针对这个实验,小童进行了进一步的探究,她提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想,于是她设计了如下的实验方案。
①保持磁场强弱不变,让导体AB以 (选填“相同”或“不同”)的速度沿相同方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针偏转幅度大小。
②如果灵敏电流计指针偏转幅度不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
(5)我国电磁炮研究近年来取得了重大进展,福建舰上的炮弹均配置了电磁弹射装置。如图-2所示,这是电磁炮的原理简化图。炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触,并与电源构成闭合电路,通电后金属杆就会受到向右的力,将炮弹发射出去。电磁炮发射的原理是 。
33.利用如图所示装置探究“什么情况下磁可以生电”的实验中,按表中实验过程探究。
次数
操作
电流表指针
1
磁体不动,上下移动
不偏转
2
磁体不动。AB前后移动
不偏转
3
磁体不动,左右移动
偏转
4
AB不动,磁体左右移动
偏转
(1)实验中通过观察 来判别电路中是否有电流;
(2)分析上述实验现象可知:闭合电路的一部分导体在磁场里做 运动时,导体中就会产生电流。下列直接应用这一现象的是 (填数字序号);
①手摇发电机
②自制电动机
③动圈式话筒
④电磁起重机
(3)我国供生产和生活用的交流电频率为,电流方向每秒内变化的次数为 。
34.为了探究什么情况下磁可以生电,小敏按图所示将导体棒放在蹄形磁体的磁场中。
(1)在图的实验装置中,在导线夹a、b间需接入的电路元件是 。
(2)闭合开关,若导体棒不动,要使电路中产生感应电流,可以进行的操作是 。
(3)实验时导体棒选择铝棒而不选择铁棒的原因是 。
(4)图中实验现象与 (选填“动圈式话筒”或“扬声器”)的工作原理相同。
35.小净做了一个有趣的实验,如图所示,她将两个相同的玩具车电机AB的转轴用硬质的连接轴相连。闭合开关S,电机B转动并带动电机A,小灯泡发光。请分析:
(1)整套装备工作时的能量转换流程依次为:化学能、电能、 能、电能、光能。
(2)工作时,电机A和B的工作原理 (选填“相同”或“不同”)。
(3)若将小灯泡换成与B相同的电机C,可以预见电机C的转速会 于电机B的转速。若将电源正负极对调,ABC三个电机中将有 个电机的转向发生改变。
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