内容正文:
3.4电磁感应知识点讲练
目 录
知识点讲练一、电磁感应现象‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、发电机‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6
知识讲练
【探究实践】 利用磁场产生电流的条件
【目标】探究导体在磁场中产生电流的条件和电流方向的变化规律
【器材】蹄形磁体、线圈、灵敏电流计、导线等
【过程】
如图所示,将线圈的一侧放入蹄形磁体的磁场中,线圈、开关和灵敏电流计串联成一个闭合电路,电流表用来检测电路中是否有电流。
1、线圈在磁场中静止
(1)闭合开关,观察电流表指针是否偏转。不偏转
(2)换用磁性更强的蹄形磁体,闭合开关,观察电流表指针是否偏转。不偏转
(3)换用匝数更多的线圈,闭合开关,观察电流表指针是否偏转。不偏转
2、线圈在磁场中运动。
(1)闭合开关,让导体在磁场中做水平(即垂直于磁场方向)向左和向右运动,观察电流表指针是否偏转。偏转
(2)闭合开关,让导体在磁场中做垂直(即平行于磁场方向)向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。不偏转
(3)闭合开关,让导体在磁场中斜向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。偏转
3、线圈静止而磁体运动。
(1)闭合开关,让导体在磁场中做水平向左和向右运动,观察电流表指针是否偏转。偏转
(2)闭合开关,让导体在磁场中做垂直向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。不偏转
(3)闭合开关,让导体在磁场中斜向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。偏转
4、设计数据表格,并记录实验结果
序号
实验条件
磁场方向
电流表指针是否偏转
偏转方向
1
线圈的一边静止在磁场中
更强磁体时
/
不偏转
/
增加线圈匝数
/
不偏转
/
2
线圈的一边在磁场中运动
水平向左
N上S下
偏转
向右
N下S上
偏转
向左
水平向右
N上S下
偏转
向左
N下S上
偏转
向右
垂直向上
N上S下
不偏转
/
垂直向下
N上S下
不偏转
/
斜向上
N上S下
偏转
向左
斜向下
N上S下
偏转
向右
3
导体静止而磁体运动
水平向左
N上S下
偏转
向左
N下S上
偏转
向右
水平向右
N上S下
偏转
向右
N下S上
偏转
向左
垂直向上
N上S下
不偏转
/
垂直向下
N上S下
不偏转
/
斜向上
N上S下
偏转
向右
斜向下
N上S下
偏转
向左
5、分析于论证。
从该实验中归纳出在什么情况下能够产生电流,产生电流的方向与哪些因素有关。
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。
产生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。
6、实验结论
通过这个实验,能得出什么结论?
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,产生电流方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
【问题讨论】实验中电流表指针偏转幅度与哪些因素有关?
磁场强弱、导体切割磁感线的速度的大小、切割导线的条数、切割导线的有效长度等。
例1:(2025八下•绍兴期末)图1是小明“探究磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,可通过观察___________来判断电路中是否有感应电流产生。
(2)明做了图2所示4次操作,其中不能产生感应电流的是_______(选填操作序号)。
(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:____________。
【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转;(2)②;(3)换一个磁性更强的磁体。
【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;
综合分析不能产生感应电流的是:②;
(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。
一、电磁感应现象
英国的物理学家法拉第用了长达10年的艰辛探索,终于在1831年发现了磁生电的条件和规律,实现了利用磁场获得电流的愿望。他的这个重大发现,带来了电能的大规模生产和利用,开辟了电气化的新纪元。
1、概念: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,这种现象叫做电磁感应现象。产生的电流叫感应电流。
2、产生感应电流的条件:闭合电路、部分导体、做切割磁感线运动 。
3、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。改变其中的一个方向,产生感应电流方向改变;若同时改变这两个方向,产生感应电流方向不变。
4、影响感应电流大小的因素:磁场强弱、导体切割磁感线的速度的大小、切割导线的条数、切割导线的有效长度等。
5、能量转化:机械能转化为电能。
注意:导体在磁场中作切割磁感应线运动,一定有感应电压。不一定有感应电流产生。若电路是闭合的,则一定也有感应电压。
6.运用比较法区别磁场对电流的作用力与电磁感应现象
磁场对电流的作用
电磁感应现象
原因
通电导线(线圈)在磁场中
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
结果
通电导线受到力的作用
电路中产生电流
能量转化
电能转化为机械能
机械能转化为电能
力的性质
磁力
外力
导体中电流
由电源供给
感应电流
应用
电动机
发电机
【拓展】右手定则
右手四指与大拇指垂直并在同一平面内,手心对着N极(让磁感线垂直穿过手心),大拇指指向导体切割磁感线的运动方向,则四指所指示的方向就是导体中感应电流的方向.
【思考与讨论】
如何用实验方法研究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度及磁场强度之间的关系?
(1) 研究感应电流与导体切割磁感线速度的关系(控制磁场强度不变):
①按图连接闭合电路:导体棒、电流计、开关用导线串联,导体棒置于磁场中,可垂直于磁感线方向运动。
②保持磁铁类型、导体棒长度、切割角度不变。
③分别以慢、中、快三种速度匀速拉动导体棒切割磁感线。
④记录每次电流计指针偏转角度。
现象:导体切割磁感线速度越快,灵敏电流计指针偏转角度越大。
结论:导体切割磁感线速度越快,产生的感应电流越大。
(2) 研究感应电流与磁场强度的关系(控制切割速度不变):
①保持导体棒运动速度、长度、切割角度不变。
②更换不同磁性强弱的磁铁(如弱磁铁 → 强磁铁)。
③每次以相同速度切割磁感线,记录电流计偏转角度。
现象:磁场越强,灵敏电流计指针偏转角度越大。
结论:磁场越强,产生的感应电流越大。
【实践活动】 如图所示,把一根大约10m长的软电线的两端连接到一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合电路,两个同学摇动电线,并不断变化站立方向,电流表指针怎样变化?当两个同学沿哪个方向站立,摇动电线时,产生的电流比较大?
电流表指针会发生不断摆动,且摆动幅度随同学站立方向的变化而变化;当两个同学沿东西方向站立,摇动电线时,产生的电流比较大。因为此时电线(导体)的运动方向(上下摇动)与地磁场磁感线(南北方向)基本垂直,电线在做切割磁感线运动。
例2: (2024八下•杭州阶段练习)图中的a表示垂直于纸面的一段导线,它是闭合电路的一部分,当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时,不会产生感应电流的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】A、在A图中,导线a是闭合电路的一部分,其运动方向与磁感线方向不平行,所以导线a会切割磁感线,根据电磁感应原理,此时会产生感应电流。A正确,不符合题意;
B、在B图中,导线a也是闭合电路的一部分,其运动方向与磁感线方向不平行,这意味着导线a会切割磁感线,因此会产生感应电流。B正确,不符合题意;
C、对于C图,导线a作为闭合电路的一部分,其运动方向和磁感线方向不平行,会切割磁感线,按照电磁感应规律,这种情况下会产生感应电流。C正确,不符合题意;
D、在D图里,导线a是闭合电路的一部分,然而其运动方向与磁感线方向平行。根据产生感应电流的条件,当导线运动方向与磁感线方向平行时,导线不切割磁感线,所以不会产生感应电流。不A正确,符合题意;
故选:D。
二、发电机
【实践活动】 把手摇发电机与电流表连接起来,如图所示,转动手摇发电机的线圈,观察电流表的指针怎样变化,说明产生的电流方向是怎样变化的?
转动手摇发电机的线圈,可以看到电流表的指针不断摆动,说明发电机产生的电流方向是变化的。
1、基本结构:磁铁(定子)、矩形线圈(转子)、铜环、电刷等。
2、交流发电机的原理
(1)当线圈平面和磁感线垂直时,两边的运动方向和磁感线平行,不切割磁感线,线圈中无感应电流。
(2)当线圈平面和磁感线平行时,两边的运动方向和磁感线垂直,切割磁感线,线圈中有感应电流。
(3)线圈在磁场中转动一周,感应电流方向改变两次。
(4)实际使用的大型交流发电机,一般采用线圈不动,磁极旋转的方式来发电(线圈是由多匝铜线绕制而成的,因此很重)。为了得到较强的磁场,还要用电磁铁代替永磁铁。
3. 交流电与直流电
(1)周期性改变方向的电流叫交流电。方向不变的电流叫直流电。电池产生的电流方向是不变的,是直流电。
(2)我国供生产和生活的交流电的是周期0.02秒,频率是50赫兹,电流方向每秒改变100次。
(3)交流发电机发电时,线圈内是交流电,对外供应也是交流电;直流发电机发电时,线圈内是交流电,对外部供电是直流电。因为直流发电机安装了换向器,能将线圈中产生的交流电转化为直流电输送出去。
(4)发电机和电动机的结构本质上是一样的。因此电动机也可以做发电机。
直流电动机与交流发电机
直流电动机
交流发电机
原理
电线圈在磁场中受力而转动
电磁感应
电路中作用
用电器
电源
电路中有无其他电源
有
无
能量转化
电能转化为机械能
机械能转化为电能
【思考与讨论】 交流电与直流电有什么不同?通过查验资料,了解为什么我们平时用得最多的是交流电而不是直流电。
交流电的方向会随时间周期性改变,直流电的方向不会发生改变,生活中的电是由电厂发出的交流电,且生活中大部分发动机是交流发电机。所以我们平时用得最多的是交流电而不是直流电。
例3:(2025八下•温州期中)许多超市出口处装有报警器(如图甲所示),它由防盗天线、检测门、检测器构成,顾客结账时贴在商品上的磁性标签被消磁。若未经消磁,经过检测门时,防盗天线便检测到商品上标签的磁性,从而转化为电流,显示在仪表上,发出警报,达到防盗目的。根据上述信息判断,报警器的原理与下列哪个实验相同( )
A.B.C.D.
【答案】B
【详解】根据原题中“从而转化为电流,显示在仪表上”可知,该过程是将机械能转化为电能的过程;
A、该实验是奥斯特实验,说明通电导线周围有磁场,故A不符合题意;
B、该装置图是发电机原理,将机械能转化为电能,故B符合题意;
C、通电能运动,故是电动机原理,将电能转化为机械能,故C不符合题意;
D、该实验是探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验,故D不符合题意;
故选B。
例4:(2025八下•台州期中)如图四幅图中,工作原理与其他三个不同的是( )
A.帽子上的电动风扇 B.扬声器
C.动圈式麦克风 D.自制小电动机
【答案】C
【详解】A、帽子上的风扇的核心元件是电动机,是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的;
B、动圈式扬声器是因为线圈中通过变化的电流,从而使它受磁场的力忽大忽小,所以引起膜片的振动,而产生声音,它是利用电流在磁场中受力的原理工作的;
C、利用麦克风说话时,呼出的气流推动线圈在磁场中运动切割磁感线,产生感应电动势,出现感应电流,是电磁感应现象;
D、自制小电动机的核心元件是电动机,是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的;
综合以上分析,ABD的原理相同,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
课后巩固
1、(2025八下•宁波期末)神舟飞天,探梦苍穹。2025年4月24日,神舟二十号载人飞船发射成功。飞船与地面间的通信是利用( )
A.空气 B.电磁波 C.超声波 D.次声波
【答案】B
【详解】声音的传播需要介质,太空是真空环境,真空不能传声,因此超声波(C选项)和次声波(D选项)无法在太空中传播;空气(A选项)也不能在太空中作为传播介质。而电磁波的传播不需要介质,可以在真空中传播,所以飞船与地面间的通信利用的是电磁波,故选:B。
2、(2025八下•绍兴期中)小明按人类对磁的认识历程,对“电与磁”一章知识进行梳理, 图中对应位置的内容填写正确的是( )
A.伏特 B.电动机 C.电磁起重机 D.电磁感应现象
【答案】D
【详解】本题考查电与磁的认识历程及对应发现与应用:1. 中国古代人民发现磁体具有指向性,应用为司南;2. 电流的磁效应是奥斯特发现的(选项A“伏特”错误),其应用如电磁铁、电铃等(选项B“电动机”错误,电动机是磁场对通电导体作用的应用);3. 安培发现磁场对通电导体的作用,其应用是电动机(选项C“电磁起重机”错误,电磁起重机是电流磁效应的应用);4. 法拉第发现电磁感应现象,而发电机是电磁感应现象的应用,因此法拉第对应的发现是电磁感应现象,即选项D正确,故选:D。
3、(2025八下•舟山期末)小科利用如图所示装置验证电磁感应现象,下列能使灵敏电流计发生偏转的操作是( )
A.磁体不动,导体AB竖直向上运动 B.导体AB和磁体同速水平向右运动
C.导体AB不动,磁体竖直向上运动 D.导体AB不动,磁体水平向右运动
【答案】D
【详解】A、磁体不动,导体AB竖直向上运动,导体AB的运动方向与磁感线平行,导体AB没有切割磁感线,不能产生感应电流,灵敏电流计指针不发生偏转,故A不符合题意;
B、导体AB和磁体同速水平向右运动,说明导体AB与磁体相对静止,导体AB都没有切割磁感线,不能产生感应电流,灵敏电流计指针不发生偏转,故B不符合题意;
C、导体AB不动,磁体竖直向上运动, 导体AB的运动方向与磁感线平行,导体AB没有切割磁感线,不能产生感应电流,灵敏电流计指针不发生偏转,故C不符合题意;
D、导体AB不动,磁体水平向右运动,此时导体AB做了切割磁感线运动,且电路是闭合的,所以会产生感应电流,灵敏电流计指针发生偏转,故D符合题意;
故选D。
4、 (2025八下•杭州期末)某新能源汽车的无线充电技术运用了电磁感应原理。当交变电流通过充电底座中的线圈时,线圈产生的磁场就能产生电流,通过“磁生电”来实现充电。下列实验中也是利用“磁生电”原理的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】通过“磁生电”来实现充电,是利用电磁感应原理工作的;
A、图中有电源,其原理是通电导体在磁场中受力运动,是电动机原理,故A错误;
B、图是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流,是电磁感应现象,故B正确;
C、图中电磁铁通电后具有磁性,是电流的磁效应,故C错误;
D、图是奥斯特实验,是电生磁,故D错误;
故选:D.
5、(2025八下•杭州期末)科技创新活动中,小滨的作品“隔板推物”引起了同学们的极大兴趣,其原理如图甲所示,a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中,两导体棒通过导线相连,构成了一个闭合回路,用手推动导体棒a左右摆动时,导体棒b会随之摆动,下列关于这一现象的说法中正确的是( )
A.导体棒a左右摆动时,闭合回路中没有产生感应电流
B.导体棒a 左右摆动时,仅发生了电能向机械能的转化
C.导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同
D.用手推动导体棒b左右摆动时,导体棒a 不会随之摆动
【答案】C
【详解】A、导体棒a摆动切割磁感线,回路会产生感应电流,故A错误;
B、a摆动是机械能转电能,b摆动是电能转机械能,并非仅电能转机械能,故B错误;
C、b摆动是通电导体在磁场中受力,与图乙装置原理相同,故C正确;
D、推动b摆动时,a 也会摆动,故D错误。
故选:C。
6、(2025八下•宁波期末)如图所示,甲、乙、丙、丁是四幅实验图。下列说法正确的是( )
A.甲实验说明电流周围存在磁场 B.乙实验利用了电流的磁效应
C.丙实验说明了电磁感应的原理 D.丁图中,小磁针的N极指向地磁北极
【答案】B
【详解】A.甲图是探究什么情况下磁可以生电,原理是电磁感应现象,磁现象是机械能转化为电能,故A错误;
B.乙实验的电路中闭合开关,电磁铁通电具备磁性,吸引衔铁,弹簧片敲打铃碗发出声音,利用电流的磁效应,故B正确;
C.丙图是探究通电导体在磁场中受力运动的实验,根据该实验原理制成了电动机,故C错误;
D.地磁南北极与地理南北极相反,且地磁南北极与地理南北极之间存在一定的夹角,极磁偏角,所以丁图中,小磁针指向地磁南极(地理北极附件),故D错误。
故选B。
7、(2025八下•宁波期末)小科同学喜欢电吉他,学习电与磁的知识后,知道了拾音器的基本结构如图所示。他又查询资料得知:磁体附近的金属弦容易被磁化,当弦振动时,在线圈中产生感应电流,感应电流经放大器放大后,驱动扬声器振动产生声波。下列关于拾音器说法正确的是( )
A.将磁体换成铁棒,电吉他仍能正常工作
B.电吉他要正常工作,金属弦可以选用铜丝
C.线圈中产生感应电流的原理与电磁继电器的工作原理相同
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
【答案】D
【详解】金属弦被磁化后产生磁场,拨动金属弦产生变化的磁场,相当于线圈切割磁感线,产生感应电流;弦的材料除了铁外,还可以是钴、镍;线圈中产生感应电流的原理是电磁感应,而电磁继电器的工作原理是电流的磁效应;
A、将磁体换成铁棒,那么就没有磁场了,因此电吉他不能正常工作,故A错误;
B、铜不是铁磁性物质,因此不能被磁化,所以选用铜弦,电吉他不能正常工作,故A错误;
C、线圈中产生感应电流的原理是电磁感应,而电磁继电器的工作原理是电流的磁效应;
故错误;
D、磁场方向不变,在琴弦来回振动的过程中,导体切割磁感线的方向不断改变,因此产生感应电流的方向不断变化,故D正确。
故选D。
8、(2025八下•嘉兴期末)如图所示是电流表的内部结构简图,将线圈置于两磁极之间,线圈上固定有一指针,有电流通过线圈时,线圈会带动指针一起偏转。下列各项与其原理相同的是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【详解】如图所示,电流表内部结构主要包括永久磁体、线圈,通电后线圈可以转动,利用了磁场对通电导体有力的作用的原理;
A.如图,导体通电后,磁针发生偏转,表明通电导体周围存在磁场,属于电流的磁效应,故A不符合题意;
B.如图,通电后电磁铁能吸引铁钉,表明电磁铁有磁性,属于电流的磁效应,可探究电磁铁磁性强弱的影响因素,故B不符合题意;
C.如图,有永久磁体没有电源,属于电磁感应原理图,即电磁感应原理,故C不符合题意;
D.如图,有永久磁体、有电源,通电后导体受力运动,利用了磁场对通电导体有力的作用的原理,故D符合题意。
故选D。
9、(2025八下•绍兴期末)据了解,新型公交车的玻璃上已经安装了自动爆玻器,如图所示,它相当于一个电控安全锤。危急时刻,司机只需按下开关通电,自动爆玻器磁场中的线圈就会产生一个冲击力,带动钨钢头击打车窗玻璃边角部位,实现击碎玻璃的目的。下列四幅图中能反映自动爆玻器主要工作原理的是( )
A.B. C.D.
【答案】B
【详解析】由题意可知,自动爆玻器的工作原理是通电线圈(导体)在磁场中受到力的作用而运动;
A、该实验是奥斯特实验,说明电流的周围存在磁场,故A不符合题意;
B、该实验中,当导体中通过电流时,通电导体在磁场中受力的作用而运动,与自动爆玻器工作原理相同,故B符合题意;
C、该装置的主要部件是电磁铁,电磁铁的工作原理是电流的磁效应,故C不符合题意;
D、该实验说明闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,会产生感应电流,是机械能转化为电能,故D不符合题意;
故选:B。
10、(2025八下•杭州期中)磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是( )
A.铁在磁场里会被磁化 B.电磁感应原理
C.电流的磁效应 D.电流的热效应
【答案】C
【详解】A.由题意可知,强静磁场会吸引铁质物品、说明铁在磁场会被磁化,故A不符合题意;
B.变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,这种现象叫电磁感应现象,电磁感应现象说明磁能生电,故B不符合题意。
C.电流的磁效应是指任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,而题干中没有描述电流产生磁场的内容,所以没有涉及电流的磁效应,故C符合题意;
D.变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病电流流过金属导体,金属导体发热,这种现象叫电流的热效应,故D不符合题意;
故选C。
11、(2025八下•杭州期中)我国的第一条自动充电高速公路——杭绍甬智慧高速公路正在设计完善中,该高速设置了自动驾驶专用车道,并计划配套电动车移动式无线充电,可实现电动车在此路段行驶过程中,边开车边充电。当这条高速地下铺设的线圈接通供电电源后,地下通电线圈就会产生磁场,电动车配备感应线圈,经过路面即可获得电流,如图。
(1)车辆线圈中产生电流是利用:___________现象。
(2)不考虑电动车耗电情况,要增大电动车感应线圈中的电流,可采用什么措施:_________。
(3)与传统插电式充电方式相比,请你对这种充电方式进行评价:_______________(写出一个优点或缺点)。
【答案】(1)电磁感应(2)提高车速(3)可随时随地充电
【详解】(1)电动车在此路段行驶过程中,地下通电线圈就会产生磁场,车辆线圈切割磁感线,产生感应电流,原理是电磁感应。
(2)感应电流的大小与导体切割磁感线的速度和磁场强度有关,可知要增大电流,可适当提高车速,增加线圈匝数,增大地下铺设的线圈中的电流等。
(3)与传统插电式充电方式相比,优点是可随时随地充电,缓解续航焦虑,缺点是充电效率低,维护成本高。
12、(2025八下•杭州阶段练习)如图所示,在无线力传感器(可直接显示其所受力的大小、方向)下端用细线悬挂一个重为2N的金属框,其正下方有一磁场区域(区域中“×”表示磁感线垂直于纸面向里),现使金属框竖直匀速通过磁场。当经过A点时,示数小于2牛,经过B点时,示数等于2牛。于是小金对该现象进行了如下解释,当闭合回路中的_________在磁场中切割磁感线时会产生感应电流。而_________对感应电流又会产生向上的力的作用。根据所学的知识,当线圈通过C点时,传感器的示数FC_________2N。(选填“大于”“等于”“小于”)
【答案】部分导体;磁场;小于
【详解】电磁感应现象是指闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,当金属框处于A位置时,金属框向下运动时,切割磁感线,产生感应电流,此时弹簧测力计的示数小于2N,说明金属框受到向上的磁场力作用;当金属框处于B位置时,不能产生感应电流,金属框不会受到磁场力的作用,所以传感器的示数等于2N;金属框处于C位置时,与金属框在A位置相同,金属框受到向上的磁场力作用,所以传感器的示数小于2N。
13、(2025八下•嘉兴阶段练习)如图所示,通电螺线管的上方有一个静止的小磁针,轴线右侧的圆圈表示闭合电路中一部分导体的横截面。由图可知通电螺线管的d端为______极,导线的a端应接电源的______极。闭合电路的这部分导体分别向“13”“24”两个方向运动时,沿______方向运动能产生感应电流。
【答案】S;负;“1”和“3”.
【详解】(1)由于小磁针静止时,其左端为S极,右端为N极,根据磁极间的作用规律可知,螺线管的右端为S极,左端为N极;
(2)根据螺线管的N、S极和螺线管的线圈绕向.利用安培定则可以确定电流是从螺线管的右端流入左端流出.由于电流是从电源的正极流出,经过外电路回到电源负极.所以可以确定b为电源的正极,a为负极;
(3)由图分析可知,导体向“1”、“3”的方向运动时都会切割磁感线,所以会产生感应电流;导体向“2”、“4”的方向运动与磁感线方向一致,没有切割磁感线,所以不会产生感应电流.
14、(2024八下•杭州期末)甲、乙两个装置的线圈abcd、a′b′c′d′分别与电刷A、B、A′、B′紧密接触,两组电刷分别用导线连接,如图所示。用手拨动甲装置的线圈,使之沿顺时针方向转动,此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
(1)上述过程中,甲装置中的能量转化是_________;
(2)_________(选填“甲”或“乙”)装置相当于电动机;
(3)写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。__________。
【答案】(1)机械能转化为电能(2)乙(3)对调磁极;改变甲的转动方向。
【详解】(1)上述过程中,甲装置中的线圈转动时做切割磁感线运动时产生感应电流,则甲中的能量转化是机械能转化为电能。
(2)当甲中产生的电流经过乙中的线圈时发生转动,则乙装置相当于电动机。
(3)写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法:对调磁极;改变甲的转动方向。
15、(2025八下•湖州期末)如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
(1)实验中,图甲AB棒的材料可以是_____________(选填“塑料”、“铝”);
(2)我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断_____________。
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与_____________的关系。
(4)若将此装置中灵敏电流计换成_____________,可进一步探究电动机的工作原理。
(5)小明做了如图乙所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,cd运动的原因是_____________。
【答案】(1)铝;(2)感应电流的方向;(3)磁场方向;(4)电源;(5)利用通电导线在磁场中受力作用。
【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,两种物质中,塑料是绝缘体,铝是导体,所以我们应选择铝;
(2)图中的灵敏电流计的指针,在电路中没有电流时,指在表盘中央;当有电流时,指针的偏转方向与电流方向一致。由此可知,我们可以根据指针的偏转方向判断出电流的方向;
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验时,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;
(4)电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,由此可知,我们需要在电路中添加电源,即将灵敏电流计换成电源;
(5)由题干图可知:闭合开关,将导体ab水平向右移动,此时相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,说明此时闭合回路中有电流产生;此装置中的cd相当于放入磁场中的通电导体,据通电导体在磁场中受力的作用,故cd受力运动,它是将电能转化为机械能的过程;电动机是利用通电导线在磁场中受力作用的原理工作的。
16、(2025八下•宁波期中)某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”,用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体,让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数
导体运动情况
灵敏电流计指针偏转情况
灵敏电流计电流方向
1
竖直向上
不偏转
——
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
电流从右侧接线柱流入
4
水平向右
向左偏转
电流从左侧接线柱流入
(1) 由实验次数3、4可推测,如果固定导体AB、水平向左移动磁体,灵敏电流计的指针向_______偏转。
(2)探究“感应电流产生的条件”实验:实验过程中发现电流表的指针偏转很小,下列方法中可以使指针偏转角度增大的是_______。 (填序号)
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动
③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
(3)图乙中的“o”表示导体AB的横截面(即图甲中沿导体由A往B看),Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置,箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____。
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
【答案】(1)左(2)①②④(3)A.
【详解】(1)由实验次数3、4可知,感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关,如果固定导体AB,水平向左移动磁体,相当于磁体不动,导体向右运动,灵敏电流计的指针向左偏转。
(2)①磁性更强的磁体能增大磁感应强度,从而提高感应电流,使指针偏转角度增大;
②换用线圈可增加导线匝数,感应电动势和电流增大,偏转角度增大;
③更细的导线电阻更大,电流减小,偏转角度减小;
④导体运动速度加快能增大感应电动势和电流,偏转角度增大。
故填:①②④
(3)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置,箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则导体会产生感应电流的位置有BCD,因为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ这三个位置导体都可以切割磁感线,会产生感应电流,灵敏电流计的指针偏转,Ⅰ位置导体的运动方向与磁感线方向平行,不切割磁感线,灵敏电流计的指针不偏转;故A符合题意,BCD不符合题意;故选:A。
17、(2025八下•杭州阶段练习)学习了电磁感应现象后,小科同学想进一步探究感应电流大小与哪些因素有关。他使用如图装置:铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。(线框abed在铁块E、F上方,且实验过程中线框不扭转)[猜想与假设]
A、感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关;
B、感应电流的大小与磁场的强弱有关。
[设计与实验]
小科探究猜想A的设计思路如下:实验时保持电磁铁磁性强弱不变,改变线框切割磁感线的速度,进行多次实验,记下每次实验灵敏电流计指针偏转格数,数据记录如下表所示。
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
(1)分析论证]分析表格数据得出结论:其他条件相同时,___________,闭合电路产生的感应电流越大;
(2)[交流评估]小科为验证猜想B,设计思路如下:改变电磁铁的___________进行多次实验,每次实验线框竖直向下穿过电磁铁磁场,观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数;
(3)实验中用电磁铁代替永磁体的好处是:__________;
(4)按照小科的设计思路验证猜想B、发现感应电流变化不定,没有规律,原因可能是_________。
【答案】(1)切割磁感线的速度;(2)磁性强弱;(3)易于改变磁体的磁性强弱;(4)没有控制每次移动线框的速度相等。
【详解】(1)从表格中看出,从实验1到实验3,金属棒切割磁感线的速度越来越快,电流计指针偏转格数越来越大,电流越来越大,由此可得出的结论是:其他条件都相同时,导体切割磁感线的速度越大,闭合电路中产生的感应电流越大;
(2)探究感应电流的大小与磁场的强弱有关时,根据控制变量法可知,实验中要控制切割磁感线的速度相同,磁场的强弱不同,即需要改变电磁铁的磁性强弱;(3)实验中用电磁铁代替永磁体的好处是:易于改变磁体的磁性强弱;
(4)探究感应电流的大小与磁场的强弱有关时,根据控制变量法可知,实验中要控制割磁感线的速度相同,磁场的强弱不同,即需要改变电磁铁的磁性强弱;感应电流的大小与磁场强弱和金属棒切割磁感线的速度有关,实验时在操作上存在的困难是:难以控制每次移动线框的速度相等,会造成得到的感应电流变化不定,没有规律。
18、(2025八下•杭州阶段练习)为探明电和磁之间的关系,科学家们做了很多实验。
材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
材料三:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间,如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时跑到另一个房间里观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料四:1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)在演示奥斯特实验时,如图3中的甲图所示,①闭合开关;②放置小磁针:③摆放导线:正确的实验操作顺序为( );
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
(2)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时,发现小磁针偏转不明显,可能是按照________(选填“甲”或“乙”)放置;
(3)材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用,若此时改变其中一根导线的电流方向,你预测会产生的实验现象是________;
(4)在科拉顿的实验中,他为什么没有发现电流表指针发生偏转________。
【答案】(1)B;(2)乙;(3)两根导线将会相互排斥;(4)将电流表等器材置于同一房间。
【详解】(1)在演示奥斯特实验时,正确的实验操作顺序为放置小磁针、摆放导线、闭合开关,应为②③①,故选:B。
(2)当导线通电时,发现小磁针偏转不明显,说明磁针受力的方向与磁场方向一致,磁场对小磁针的作用力很小;当通电导线与小磁针垂直时,磁场对小磁针的作用力小,故选:乙。
(3)电流产生的磁场方向与电流的方向有关,当一个通电导体中电流的方向改变时,它产生的磁场方向也会发生改变;而磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,另一个通电导体中电流的方向不变,但磁场的方向变化了,它受到的磁场力的方向就会改变,所以改变其中一根导线的电流方向,产生的实验现象是两根导线将会相互排斥。
(4)由所给材料可知在科拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
19、(2025八下•绍兴期中)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。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“-”极流入时,LED灯不发光)等。
【方案设计】乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图,当磁体在水管中来回移动时,塑料水管外与线圈相连的LED灯发光。
【产品制作】小柯用磁性相同的磁体,以正常跑步时甩臂的速度切割磁感线,得到感应电压大小和线圈匝数关系如丙所示。
【项目评价】
节能夜跑灯产品性能评价量表(节选)
评价指标
5分
3分
1分
发光情况
两盏LED灯交替发光
两盏LED灯发光
一盏LED灯发光
使用情况
日常跑步甩臂发光
快于日常跑步甩臂发光
手中摇动发光
(1)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,这是利用___________原理;
(2)如图丁,为使节能夜跑灯跑步时自动发光,将其佩戴在___________(选填“A”或“B”)位置比较合适,请简述理由___________;
(3)若LED灯正常发光需要的电压为18V、根据表中数据分析,在其他条件不变的情况下,小组同学至少要绕制___________匝的线圈;
(4)根据评价表,小科设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分。请在图戊所示虚线框内画出改进后的设计图,使该指标达到5分。
【答案】(1)电磁感应(2)B;B位置主要做水平往返运动,手臂甩动越快,夜跑灯工作原理是电磁感应,线圈切割磁感线的速度越快,产生的感应电流越大。
(3)500(4)见详解。
【详解】(1)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灯发光是利用电磁感应原理。
(2)根据电磁感应原理可知,将夜跑灯佩带在乙图手臂B处,B位置主要做水平往返运动,手臂甩动越快,夜跑灯工作原理是电磁感应,线圈切割磁感线的速度越快,产生的感应电流越大。
(3)根据表格数据,当线圈匝数增大几倍时,电压也增大几倍,说明电压与线圈匝数成正比,由表格可知200匝线圈的感应电压为0.72V,LED 灯的额定电压为1.8V,所以使额定电压为1.8V的LED灯正常发光,至少要绕制线圈匝数:n=1.8V×200匝/0.72V=500匝。
(4)根据发光二极管的单向导电性,将两个LED灯并联起来,正负极接法不同,设计如下:
1
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3.4电磁感应知识点讲练
目 录
知识点讲练一、电磁感应现象‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
知识点讲练二、发电机‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
知识讲练
【探究实践】 利用磁场产生电流的条件
【目标】探究导体在磁场中产生电流的条件和电流方向的变化规律
【器材】蹄形磁体、线圈、灵敏电流计、导线等
【过程】
如图所示,将线圈的一侧放入蹄形磁体的磁场中,线圈、开关和灵敏电流计串联成一个闭合电路,电流表用来检测电路中是否有电流。
1、线圈在磁场中静止
(1)闭合开关,观察电流表指针是否偏转。
(2)换用磁性更强的蹄形磁体,闭合开关,观察电流表指针是否偏转。
(3)换用匝数更多的线圈,闭合开关,观察电流表指针是否偏转。
2、线圈在磁场中运动。
(1)闭合开关,让导体在磁场中做水平(即垂直于磁场方向)向左和向右运动,观察电流表指针是否偏转。
(2)闭合开关,让导体在磁场中做垂直(即平行于磁场方向)向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。
(3)闭合开关,让导体在磁场中斜向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。
3、线圈静止而磁体运动。
(1)闭合开关,让导体在磁场中做水平向左和向右运动,观察电流表指针是否偏转。
(2)闭合开关,让导体在磁场中做垂直向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。
(3)闭合开关,让导体在磁场中斜向上和向下运动,观察电流表指针是否偏转。
4、设计数据表格,并记录实验结果
5、分析于论证。
从该实验中归纳出在什么情况下能够产生电流,产生电流的方向与哪些因素有关。
6、实验结论
通过这个实验,能得出什么结论?
【问题讨论】实验中电流表指针偏转幅度与哪些因素有关?
例1:(2025八下•绍兴期末)图1是小明“探究磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,可通过观察___________来判断电路中是否有感应电流产生。
(2)明做了图2所示4次操作,其中不能产生感应电流的是_______(选填操作序号)。
(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:____________。
一、电磁感应现象
英国的物理学家 用了长达10年的艰辛探索,终于在 年发现了磁生电的条件和规律,实现了利用磁场获得电流的愿望。他的这个重大发现,带来了电能的大规模生产和利用,开辟了 的新纪元。
1、概念: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,这种现象叫做电磁感应现象。产生的电流叫 。
2、产生感应电流的条件: 、 、 。
3、感应电流的方向:与 和 有关。改变其中的一个方向,产生感应电流方向 ;若同时改变这两个方向,产生感应电流方向 。
4、影响感应电流大小的因素: 、 、
、 等。
5、能量转化: 转化为 。
注意:导体在磁场中作切割磁感应线运动,一定有 。不一定有 产生。若电路是 的,则一定也有 。
6.运用比较法区别磁场对电流的作用力与电磁感应现象
磁场对电流的作用
电磁感应现象
原因
通电导线(线圈)在磁场中
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
结果
通电导线受到力的作用
电路中产生电流
能量转化
电能转化为机械能
机械能转化为电能
力的性质
磁力
外力
导体中电流
由电源供给
感应电流
应用
电动机
发电机
【拓展】右手定则
右手四指与大拇指垂直并在同一平面内,手心对着N极(让磁感线垂直穿过手心),大拇指指向 方向,则四指所指示的方向就是导体中 的方向.
【思考与讨论】
如何用实验方法研究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度及磁场强度之间的关系?
【实践活动】 如图所示,把一根大约10m长的软电线的两端连接到一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合电路,两个同学摇动电线,并不断变化站立方向,电流表指针怎样变化?当两个同学沿哪个方向站立,摇动电线时,产生的电流比较大?
例2: (2024八下•杭州阶段练习)图中的a表示垂直于纸面的一段导线,它是闭合电路的一部分,当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时,不会产生感应电流的是( )
A.B.C.D.
二、发电机
【实践活动】 把手摇发电机与电流表连接起来,如图所示,转动手摇发电机的线圈,观察电流表的指针怎样变化,说明产生的电流方向是怎样变化的?
1、基本结构:磁铁(定子)、矩形线圈(转子)、铜环、电刷等。
2、交流发电机的原理
(1)当线圈平面和磁感线垂直时,两边的运动方向和磁感线 ,不切割磁感线,线圈中无感应电流。
(2)当线圈平面和磁感线平行时,两边的运动方向和磁感线 ,切割磁感线,线圈中有感应电流。
(3)线圈在磁场中转动一周,感应电流方向改变 次。
(4)实际使用的大型交流发电机,一般采用 不动, 旋转的方式来发电(线圈是由多匝铜线绕制而成的,因此很重)。为了得到较强的磁场,还要用 代替永磁铁。
3. 交流电与直流电
(1) 周期性改变方向的电流叫交流电。方向不变的电流叫直流电。电池产生的电流方向是
的,是 。
(2)我国供生产和生活的交流电的是周期 秒,频率是 赫兹,电流方向每秒改变 次。
(3)交流发电机发电时,线圈内是 ,对外供应也是 ;直流发电机发电时,线圈内是 ,对外部供电是 。因为直流发电机安装了 ,能将线圈中产生的交流电转化为直流电输送出去。
(4)发电机和电动机的结构本质上是一样的。因此电动机也可以做发电机。
直流电动机与交流发电机
直流电动机
交流发电机
原理
电路中作用
电路中有无其他电源
能量转化
【思考与讨论】 交流电与直流电有什么不同?通过查验资料,了解为什么我们平时用得最多的是交流电而不是直流电。
例3:(2025八下•温州期中)许多超市出口处装有报警器(如图甲所示),它由防盗天线、检测门、检测器构成,顾客结账时贴在商品上的磁性标签被消磁。若未经消磁,经过检测门时,防盗天线便检测到商品上标签的磁性,从而转化为电流,显示在仪表上,发出警报,达到防盗目的。根据上述信息判断,报警器的原理与下列哪个实验相同( )
A.B.C.D.
例4:(2025八下•台州期中)如图四幅图中,工作原理与其他三个不同的是( )
A.帽子上的电动风扇 B.扬声器
C.动圈式麦克风 D.自制小电动机
课后巩固
1、(2025八下•宁波期末)神舟飞天,探梦苍穹。2025年4月24日,神舟二十号载人飞船发射成功。飞船与地面间的通信是利用( )
A.空气 B.电磁波 C.超声波 D.次声波
2、(2025八下•绍兴期中)小明按人类对磁的认识历程,对“电与磁”一章知识进行梳理, 图中对应位置的内容填写正确的是( )
A.伏特 B.电动机 C.电磁起重机 D.电磁感应现象
3、(2025八下•舟山期末)小科利用如图所示装置验证电磁感应现象,下列能使灵敏电流计发生偏转的操作是( )
A.磁体不动,导体AB竖直向上运动 B.导体AB和磁体同速水平向右运动
C.导体AB不动,磁体竖直向上运动 D.导体AB不动,磁体水平向右运动
4、 (2025八下•杭州期末)某新能源汽车的无线充电技术运用了电磁感应原理。当交变电流通过充电底座中的线圈时,线圈产生的磁场就能产生电流,通过“磁生电”来实现充电。下列实验中也是利用“磁生电”原理的是( )
A.B.C.D.
5、(2025八下•杭州期末)科技创新活动中,小滨的作品“隔板推物”引起了同学们的极大兴趣,其原理如图甲所示,a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中,两导体棒通过导线相连,构成了一个闭合回路,用手推动导体棒a左右摆动时,导体棒b会随之摆动,下列关于这一现象的说法中正确的是( )
A.导体棒a左右摆动时,闭合回路中没有产生感应电流
B.导体棒a 左右摆动时,仅发生了电能向机械能的转化
C.导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同
D.用手推动导体棒b左右摆动时,导体棒a 不会随之摆动
6、(2025八下•宁波期末)如图所示,甲、乙、丙、丁是四幅实验图。下列说法正确的是( )
A.甲实验说明电流周围存在磁场 B.乙实验利用了电流的磁效应
C.丙实验说明了电磁感应的原理 D.丁图中,小磁针的N极指向地磁北极
7、(2025八下•宁波期末)小科同学喜欢电吉他,学习电与磁的知识后,知道了拾音器的基本结构如图所示。他又查询资料得知:磁体附近的金属弦容易被磁化,当弦振动时,在线圈中产生感应电流,感应电流经放大器放大后,驱动扬声器振动产生声波。下列关于拾音器说法正确的是( )
A.将磁体换成铁棒,电吉他仍能正常工作
B.电吉他要正常工作,金属弦可以选用铜丝
C.线圈中产生感应电流的原理与电磁继电器的工作原理相同
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
8、(2025八下•嘉兴期末)如图所示是电流表的内部结构简图,将线圈置于两磁极之间,线圈上固定有一指针,有电流通过线圈时,线圈会带动指针一起偏转。下列各项与其原理相同的是( )
A.B.C.D.
9、(2025八下•绍兴期末)据了解,新型公交车的玻璃上已经安装了自动爆玻器,如图所示,它相当于一个电控安全锤。危急时刻,司机只需按下开关通电,自动爆玻器磁场中的线圈就会产生一个冲击力,带动钨钢头击打车窗玻璃边角部位,实现击碎玻璃的目的。下列四幅图中能反映自动爆玻器主要工作原理的是( )
A.B. C.D.
10、(2025八下•杭州期中)磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是( )
A.铁在磁场里会被磁化 B.电磁感应原理
C.电流的磁效应 D.电流的热效应
11、(2025八下•杭州期中)我国的第一条自动充电高速公路——杭绍甬智慧高速公路正在设计完善中,该高速设置了自动驾驶专用车道,并计划配套电动车移动式无线充电,可实现电动车在此路段行驶过程中,边开车边充电。当这条高速地下铺设的线圈接通供电电源后,地下通电线圈就会产生磁场,电动车配备感应线圈,经过路面即可获得电流,如图。
(1)车辆线圈中产生电流是利用:___________现象。
(2)不考虑电动车耗电情况,要增大电动车感应线圈中的电流,可采用什么措施:_________。
(3)与传统插电式充电方式相比,请你对这种充电方式进行评价:_______________(写出一个优点或缺点)。
12、(2025八下•杭州阶段练习)如图所示,在无线力传感器(可直接显示其所受力的大小、方向)下端用细线悬挂一个重为2N的金属框,其正下方有一磁场区域(区域中“×”表示磁感线垂直于纸面向里),现使金属框竖直匀速通过磁场。当经过A点时,示数小于2牛,经过B点时,示数等于2牛。于是小金对该现象进行了如下解释,当闭合回路中的_________在磁场中切割磁感线时会产生感应电流。而_________对感应电流又会产生向上的力的作用。根据所学的知识,当线圈通过C点时,传感器的示数FC_________2N。(选填“大于”“等于”“小于”)
13、(2025八下•嘉兴阶段练习)如图所示,通电螺线管的上方有一个静止的小磁针,轴线右侧的圆圈表示闭合电路中一部分导体的横截面。由图可知通电螺线管的d端为______极,导线的a端应接电源的______极。闭合电路的这部分导体分别向“13”“24”两个方向运动时,沿______方向运动能产生感应电流。
14、(2024八下•杭州期末)甲、乙两个装置的线圈abcd、a′b′c′d′分别与电刷A、B、A′、B′紧密接触,两组电刷分别用导线连接,如图所示。用手拨动甲装置的线圈,使之沿顺时针方向转动,此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
(1)上述过程中,甲装置中的能量转化是_________;
(2)_________(选填“甲”或“乙”)装置相当于电动机;
(3)写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。__________。
15、(2025八下•湖州期末)如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
(1)实验中,图甲AB棒的材料可以是_____________(选填“塑料”、“铝”);
(2)我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断_____________。
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与_____________的关系。
(4)若将此装置中灵敏电流计换成_____________,可进一步探究电动机的工作原理。
(5)小明做了如图乙所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,cd运动的原因是_____________。
16、(2025八下•宁波期中)某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”,用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体,让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数
导体运动情况
灵敏电流计指针偏转情况
灵敏电流计电流方向
1
竖直向上
不偏转
——
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
电流从右侧接线柱流入
4
水平向右
向左偏转
电流从左侧接线柱流入
(1) 由实验次数3、4可推测,如果固定导体AB、水平向左移动磁体,灵敏电流计的指针向_______偏转。
(2)探究“感应电流产生的条件”实验:实验过程中发现电流表的指针偏转很小,下列方法中可以使指针偏转角度增大的是_______。 (填序号)
①换用磁性更强的磁体 ②换用导线绕成线圈进行运动
③换用更细的导线 ④使导体运动速度加快
(3)图乙中的“o”表示导体AB的横截面(即图甲中沿导体由A往B看),Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置,箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____。
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
17、(2025八下•杭州阶段练习)学习了电磁感应现象后,小科同学想进一步探究感应电流大小与哪些因素有关。他使用如图装置:铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。(线框abed在铁块E、F上方,且实验过程中线框不扭转)[猜想与假设]
A、感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关;
B、感应电流的大小与磁场的强弱有关。
[设计与实验]
小科探究猜想A的设计思路如下:实验时保持电磁铁磁性强弱不变,改变线框切割磁感线的速度,进行多次实验,记下每次实验灵敏电流计指针偏转格数,数据记录如下表所示。
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
(1)分析论证]分析表格数据得出结论:其他条件相同时,___________,闭合电路产生的感应电流越大;
(2)[交流评估]小科为验证猜想B,设计思路如下:改变电磁铁的___________进行多次实验,每次实验线框竖直向下穿过电磁铁磁场,观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数;
(3)实验中用电磁铁代替永磁体的好处是:__________;
(4)按照小科的设计思路验证猜想B、发现感应电流变化不定,没有规律,原因可能是_________。
18、(2025八下•杭州阶段练习)为探明电和磁之间的关系,科学家们做了很多实验。
材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
材料三:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间,如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时跑到另一个房间里观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料四:1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)在演示奥斯特实验时,如图3中的甲图所示,①闭合开关;②放置小磁针:③摆放导线:正确的实验操作顺序为( );
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
(2)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时,发现小磁针偏转不明显,可能是按照________(选填“甲”或“乙”)放置;
(3)材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用,若此时改变其中一根导线的电流方向,你预测会产生的实验现象是________;
(4)在科拉顿的实验中,他为什么没有发现电流表指针发生偏转________。
19、(2025八下•绍兴期中)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。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“-”极流入时,LED灯不发光)等。
【方案设计】乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图,当磁体在水管中来回移动时,塑料水管外与线圈相连的LED灯发光。
【产品制作】小柯用磁性相同的磁体,以正常跑步时甩臂的速度切割磁感线,得到感应电压大小和线圈匝数关系如丙所示。
【项目评价】
节能夜跑灯产品性能评价量表(节选)
评价指标
5分
3分
1分
发光情况
两盏LED灯交替发光
两盏LED灯发光
一盏LED灯发光
使用情况
日常跑步甩臂发光
快于日常跑步甩臂发光
手中摇动发光
(1)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,这是利用___________原理;
(2)如图丁,为使节能夜跑灯跑步时自动发光,将其佩戴在___________(选填“A”或“B”)位置比较合适,请简述理由___________;
(3)若LED灯正常发光需要的电压为18V、根据表中数据分析,在其他条件不变的情况下,小组同学至少要绕制___________匝的线圈;
(4)根据评价表,小科设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分。请在图戊所示虚线框内画出改进后的设计图,使该指标达到5分。
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