第十九章电能从哪里来 习题 课件--2025-2026学年沪科版物理九年级全一册

第十九章　电能从哪里来 第一节 探究：产生感应电流的条件 小华在实验室重温法拉第的探索之路。面对这个熟悉的装置，他不仅想验证规律，更想挖掘其中的每一个细节。 问题1：这个实验的目的是什么？需要哪些关键器材？ 目的： ①探究导体在磁场中运动时产生电流的条件； ②探究感应电流的方向与哪些因素有关。 器材：U形磁体（提供磁场）、导体棒（闭合电路的一部分）、灵敏电流计（检测微小电流及方向）、导线、开关、铁架台。 第一节 探究：产生感应电流的条件 问题2：小华如何操作才能使灵敏电流计的指针发生偏转？（即产生感应电流的条件是什么？） 条件： ①电路必须闭合； ②闭合电路的一部分导体； ③在磁场中做切割磁感线运动。 三者缺一不可。“切割磁感线”可以理解为导体的运动方向与磁感线方向不平行。 第一节 探究：产生感应电流的条件 问题3：如果导体棒不动，快速移动U形磁铁，电流计指针会偏转吗？为什么？ 会。 因为产生感应电流的本质是闭合电路与磁场之间发生相对运动，导致穿过闭合电路的磁感线条数（磁通量）发生变化。磁体运动与导体运动，在导致“相对切割”这一效果上是等效的 第一节 探究：产生感应电流的条件 问题4：如果开关S断开，导体棒做切割磁感线运动，电流计会偏转吗？此时导体棒两端会产生电压吗？ 电流计不偏转（无电流） 但导体棒两端会产生电压（即感应电动势） 开关闭合后，这个电压才会驱动电荷定向移动形成电流 第一节 探究：产生感应电流的条件 问题5：实验中如何改变感应电流的方向？小华可以用哪几种方法？你能用手势（如右手定则）来判断图19-2中导体棒向右运动时产生的电流方向吗？（假设N极在上） 改变方向的方法： ①保持磁场方向不变，改变导体运动方向； ②保持导体运动方向不变，改变磁场方向（对调磁极）。 右手定则应用：磁感线垂直手心穿入（磁场向下），拇指指向导体运动方向（向右），则四指指向为感应电流方向（从前向后流，即从B到A）。 第一节 探究：产生感应电流的条件 问题6：在产生感应电流的过程中，能量形式发生了怎样的转化？ 问题7：这个实验原理在生活中有什么应用？请举一例并简述其工作过程。 机械能转化为电能。 是外力拉动导体棒运动做功，消耗机械能，从而产生了电能。 动圈式话筒。 人说话引起膜片振动，带动与之相连的线圈在永磁体的磁场中振动，切割磁感线，从而产生随声音变化的感应电流 第一节 探究：产生感应电流的条件 1.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象是一种电磁感应现象，电磁感应现象中产生的电流称为感应电流 2.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流；感应电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向皆有关 3.发电机就是利用电磁感应制成的 4.动圈式话筒、手机无线充电器、电磁炉等都是应用电磁感应原理制成的。 5.法拉第是英国物理学家、化学家。在 1831 年发现了电磁感应现象 课后作业 1. 请完成“探究产生感应电流的条件”的实验报告，在报告中说明实验 时是怎样改变电流方向的，并提供实验记录信息与实验结果等。 2. 下列说法中正确的是（　　）。 A. 只要导体在磁场中运动，就会产生感应电流 B. 电动机是利用电磁感应现象制成的 C. 电磁感应现象是电能转化为机械能的过程 D. 产生感应电流的电路必须是闭合的 D 课后作业 3. 如图 19—7 所示，a 表示垂直于纸面的一根导体，是闭合电路的一部 分。它在各图中按所示方向运动时，不会产生感应电流的是（　　）。 C 课后作业 4. 图 19—8 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。闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。 （1）要使电路中产生感应电流，可行的操作是 _______________________ ___________________； （2）要使感应电流的方向发生改变，可以采取的两种方法是： 方法一：_______________________________________________________。 方法二：_______________________________________________________。 导体棒在磁场中做切割磁感线运动 改变导体棒切割磁感线的方向 对调磁体的 N、S 极，改变磁场的方向 课后作业 5. 如图 19—9 所示的实验装置，闭合开关，先将导体ab 水平用力向右移动，导体 cd 是否会随之运动？为什么？ 6.* 如图 19—10 所示，磁感线垂直纸面向里，用“×”表示，导体棒 ab 在磁场中沿金属导轨向右做切割磁感线运动，导体棒 cd 静止在导轨上，则导体棒 cd 中的电流方向是________（选填“从 c 到 d”或“从 d 到 c”）。 会运动，ab 切割磁感线产生感应电流，cd 成为通电导体，在右侧磁场中受力运动 从 c 到 d 第二节 发电机是怎样工作的 问题1:小华拆解发电机模型。请结合图示，描述线圈从位置(a)转动到位置(d)的过程中，电流大小和方向的变化情况。 (a) 位置：线圈边与磁感线平行，切割速度最大，感应电流最大。 (b) 位置：线圈边与磁感线垂直，不切割，感应电流为0 (c) 位置：线圈边再次平行，但切割方向与(a)相反，感应电流最大且方向相反。 (d) 位置：同(b)，电流为0。 结论：线圈在磁场中连续转动时，产生的电流大小和方向周期性变化，这就是交流电。 第二节 发电机是怎样工作的 问题2:发电机发电时，将什么能转化为什么能？请以三峡水电站为例，说明从“水的势能”到“家庭电能”的完整能量转化链条。 发电机是将机械能转化为电能的装置 第二节 发电机是怎样工作的 问题3:发电机和电动机的构造相似，它们的工作原理相同吗？工作时的能量转化关系相同吗？ 原理不同： 发电机基于电磁感应（磁生电）； 电动机基于通电导体在磁场中受力（电生磁，磁对电流有力的作用）。 能量转化不同： 发电机是机械能→电能；电动机是电能→机械能。 课后作业 1. 发电机的工作原理是（　　）。 A. 磁场对电流的作用 B. 磁极间的相互作用 C. 电磁感应现象 D. 电流周围存在磁场 2. 在下列现象中，能反映发电机原理的是（　　）。 A. 电路中导体棒切割磁感线产生电流 B. 通电导体棒在磁场中运动 C. 导线通电后，其附近的小磁针发生偏转 D. 同名磁极相互排斥 C A 课后作业 3. 图 19-16 为发电机模型示意图，下列说法中正确的是（　　） A. 线圈中产生电流是由于电流的磁效应 B. 通过灯泡的电流方向不变 C. 与电动机原理相同 D. 其他形式能量转化为电能 D 课后作业 4. 科技创新大赛上展示了一款新型皮箱，其内部没有电源，但拖动皮箱 让轮子滚动时，嵌在轮子里的 LED 灯会发光，夜间行走更安全。下列选项中能说明箱轮发光原理的是（　　）。 A. 电磁感应 B. 磁场对电流的作用 C. 电流的热效应 D. 电流的磁效应 5. 请你说一说扬声器、发电机和电动机在工作过程中涉及的能量转化。 6. 常见的发电方式有火力发电、水力发电、风力发电和核能发电。请进 一步查询资料，总结上述四种发电方式的优缺点。 D 扬声器：电→机械；发电机：机械→电；电动机：电→机械 火力：稳、污染大 水力：清洁、受季节影响 风力：清洁、不稳定 核能：能量大、有安全隐患 第三节 电能的储存与输送 问题1：为什么远距离输电要采用“高压”？（请用公式结合焦耳定律进行解释） 输电线上损失的电能主要转化为热，由焦耳定律 Q=I²Rt 决定。 在输送功率 P 一定时，根据 P=UI，电压 U 越高，输电线上的电流 I 就越小。 电流 I 减小，根据 Q=I²Rt，在电阻 R 和时间 t 一定时，损失的热能 Q 将显著减小（与电流的平方成正比）。因此高压输电是为了减小电能在输电线路上的损耗。 第三节 电能的储存与输送 问题2：观察两幅触电情境图，它们分别属于哪种高压触电类型？对应的防护要点是什么？ 图19-23：高压电弧触电。防护要点：远离高压带电体，保持安全距离。 图19-25：跨步电压触电。防护要点：发现高压线断落地面，切勿跑动或行走，应单脚跳或并拢双脚小步移动离开危险区，并立即报警。 第三节 电能的储存与输送 问题3：输电过程中必不可少的设备是什么？它的工作原理是什么？它能改变直流电的电压吗？ 变压器的工作原理是电磁感应，它能将输入变压器的交流电压升高（升压变压器）或降低（降压变压器）。变压器不能改变直流电的电压。 第三节 电能的储存与输送 1.电池是一种把其他形式的能转化成电能的装置，电池提供的是直流电 2.化学电池是把化学能转化为电能的装置 3.只能一次性使用的电池，称之为原电池；可反复充电使用的电池，称为蓄电池或二次电池 4.蓄电池充电时，它把电能转化成化学能并进行储存，使用时再把化学能转化为电能 5.太阳能电池（又称光伏电池）是将太阳能转化成电能的装置 6.为了防止高压触电造成人身伤害，必须远离高压带电体。如发现有高压输电线断落地面时，不可走近，应立即设立警示标志，并通知有关电力部门进行抢修。 课后作业 1. 在输送电能的过程中，为了减少电能在线路中的损耗，通常采取的方 法是什么，为什么？ 2. 小鸟停在高压输电线上不会触电，为什么？ 3. 举世瞩目的三峡工程于 2003 年开始发电。在庞大而复杂的水利枢纽中， 将水的机械能转化为电能的主要设备是（　　）。 A. 电动机 B. 发电机 C. 船闸 D. 升压变压器 采用高压输电，在输电功率一定时，提高电压可减小电流，从而减少线路发热损耗 小鸟双脚在同一根电线上，两脚间电压差几乎为零，电流极小，不会触电 B 课后作业 4. 高压输电线都架得很高，原因是（　　）。 A. 防止高压电弧触电 B. 防止跨步电压触电 C. 防止阻碍交通 D. 减小电能损失 5. 高压触电常见的两种类型是 ________________ 和 ________________， 对于高压带电体，我们应当采取的防护措施是 ___________________________。 6.* 特高压输电工程是国家电网建设的重点项目，设输电功率恒定为P，输电电压为 U，则输电电流 I = ________，如果传输线路的电阻为 R，输电线路上损失的功率为 ________，若电压为 U/2，输电线路上损失的功率将________（选填“增加”“减少”或“不变”）。 A 电弧触电 跨步电压触电 要远离高压带电体 P/U 增加 本章练习 1. 以法拉第为代表的科学家们的发现使人类从蒸汽时代步入了电气时代。 下列设备中根据法拉第电磁感应原理制成的是（　　）。 A. 电动机 B. 电磁铁 C. 发电机 D . 电水壶 2. 电动自行车越来越受到人们的青睐，下列关于电动自行车的“电瓶” 能量转化的说法中正确的是（　　）。 A. 充电时，电能转化为化学能；放电时，化学能转化为电能 B. 充电时，化学能转化为电能；放电时，电能转化为化学能 C. 充电时，电能转化为内能；放电时，内能转化为电能 D. 充电时，内能转化为电能；放电时，电能转化为内能 C A 本章练习 3. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　）。 A. 通电导体在磁场中的受力方向只与电流方向有关 B. 玩具电动车的电动机是利用电磁感应原理工作的 C. 闭合电路的部分导体在磁场中运动时，就会产生感应电流 D. 发电机工作时，将机械能转化为电能 D 本章练习 4. 如图 19—26 所示，可能使灵敏电流计指针发生偏 转的情况是（　　）。 A. 开关 S 断开，导体 ab 竖直向下运动 B. 开关 S 闭合，导体 ab 竖直向上运动 C. 开关 S 断开，导体 ab 向纸外运动 D. 开关 S 闭合，导体 ab 向纸里运动 D 本章练习 5. 电吉他中电拾音器的基本结构如图19-27 所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法中错误的是（　　）。 A. 选用铜质弦，电吉他不能正常工作 B. 取走磁体，电吉他将不能正常工作 C. 弦振动时，线圈中的感应电流方向保持不变 D. 弦振动时，线圈中的电流方向不断变化 C 本章练习 6. 风能的使用有利于保护生态环境。风力发电的能量转化是：风车转动 将 ________ 能转化为 ________ 能，发电机将 ________ 能转化为 ________ 能。 7. 电与磁的联系可以由三个重要实验所证实，这三个实验分别是： （1）小磁针放在通电导线周围会偏转：该实验证实了 ________________ _____；应用举例：_____________________； （2）通电导体在磁场中会运动：该实验证实了 _____________________；应用举例：_____________________； （3）导体棒切割磁感线时，电路中会产生电流：该实验证实了 _____________________；应用举例：_____________________。 风（或机械） 机械 机械 电 电流周围存在磁场 电磁铁（或电磁起重机、电铃等） 磁场对通电导体有力的作用 电动机（或电动自行车、扬声器等 电磁感应现象 发电机（或动圈式话筒等） 本章练习 8. 某小组探究导体在磁场中产生感应电流的条件，如图 19—2 所示。实验 时保持磁体位置不变，则： （1）导体棒在磁场中不动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转； （2）导体棒水平向右运动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转； （3）导体棒水平向左运动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转； （4）导体棒竖直向上运动时，灵敏电流计指针 ________ 偏转。 不 会 会 不 本章练习 9. 一种动圈式扬声器可以代替话筒使 用。如图 19—28 所示，人对着扬声器的锥形 纸盆说话，声音使纸盆振动，与纸盆相连的 线圈也会随着振动，这时线圈中就会产生随 着声音变化的电流。以这种方式产生电流的 现象在物理学上叫做 __________________。 10. 下课了，小明和同学们对老师桌上的手摇发电机产生了极大的兴趣， 他们争先恐后地做实验，用手摇发电机发电让小灯泡发光。咦？奇怪的现象发生了：为什么小灯泡有时亮，有时暗呢？灯泡的亮暗与什么因素有关呢？请根据这一现象，确定一个课题并进行研究。 电磁感应 本章练习 11.* 小华家距离变压器 2 km，在变压器与小华家之间有两条输电线，每条 输电线每千米的电阻为 0.5 Ω，即 0.5 Ω/km，变压器加在输电线两端的电压是220 V。在某一时间段，整个线路只有小华家一台额定电压为 220 V、额定功率为 2 420 W 的电热水器工作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影响。求： （1）输电线中电流的大小； （2）电热水器的实际电功率。 (1) 输电线中电流的大小为 10 A； (2) 电热水器的实际电功率为 2000 W $