第4节 磁生电（举一反三讲义）科学新教材浙教版八年级下册

第4节 磁生电 目录 目录 1 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1 电磁感应现象 2 知识点2 发电机 7 知识点3 电动机和发电机 9 【巩固训练】 11 【学习目标】 1. 科学观念 （1）理解电磁感应现象，掌握感应电流的产生条件，了解影响感应电流方向、大小的因素。 （2）知道发电机的工作原理、结构与能量转化，了解交流电的基本特点。 2. 科学思维 （1）能通过实验现象分析感应电流的产生规律，提升实验分析与逻辑推理能力。 （2）建立 “磁生电” 的认知模型，能区分 “电生磁” 与 “磁生电” 的本质区别。 3. 探究实践 （1）能完成电磁感应现象的探究实验，规范分析实验现象、总结实验结论。 （2）能结合生活实例，分析发电机等电磁感应相关设备的工作原理。 4. 态度责任 （1）认识电磁感应技术对生产生活的推动作用，体会科学发现的实用价值。 （2）树立科学探究意识，学习科学家勇于探索的科学精神。 重点： 1.电磁感应现象与感应电流的产生条件 2.影响感应电流方向、大小的核心因素 3.发电机的工作原理与能量转化规律 难点： 1.理解 “切割磁感线” 的物理含义，准确判断感应电流的产生条件 2.区分电磁感应与电流的磁效应的原理、应用差异 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1 电磁感应现象 1. 发现历程：英国物理学家 ，1831 年发现了电磁感应现象，揭示了磁与电的内在联系，为人类大规模使用电能奠定了基础，开启了电气时代。 2. 探究实验：产生感应电流的条件 实验条件 实验现象 结论 电路闭合，导体静止 电流表指针 不切割磁感线，无感应电流 电路闭合，导体竖直上下运动 电流表指针 运动方向与磁感线平行，不切割，无感应电流 电路闭合，导体水平左右或斜向运动 电流表指针 切割磁感线，产生感应电流 电路断开，导体切割磁感线 电流表指针 电路不闭合，无感应电流 3. 电磁感应： 电路的 导体，在磁场中做 时，导体中就会产生 ，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 4. 产生感应电流的 3 个条件 ① 电路必须是 的； ② 必须是闭合电路的 ； ③ 导体必须做 运动。 5. 感应电流的方向与大小 （1）影响方向的因素：与导体切割磁感线的 、 有关。 只改变运动方向磁场方向其中一个，感应电流方向 ；同时改变两个，感应电流方向 。 （2）增大感应电流的方法： ① 增强磁场 ；② 加快导体切割磁感线的 ；③ 增加线圈的 ；④ 让导体切割方向与磁感线 。 6. 能量转化：机械能转化成 。 【典例1】在第十二届世界高速铁路大会上时速达600公里每小时的超导电动高速磁浮列车首次亮相。列车运行时，车载超导磁体与轨道上的线圈相互作用，当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。下列实验装置能反映此现象原理的是（　　） A． B． C． D． 【变式1】下列情景中利用电磁感应原理的是（　　） A．电铃的工作原理 B．直流电动机 C．旋转电动机的轴使灯泡发光 D．断路器的工作 【变式2】2024年11月，“大学生夜骑开封”突然爆火。作为夜骑队伍的一员，出于安全考虑，小科自制如图所示的夜骑灯，夜骑灯内含可以活动的磁铁，外部缠绕线圈，线圈两端连接发光二极管。小科19.如等将夜骑灯绑在自行车车轮上，随着车轮的转动，磁铁来回运动，夜骑灯随之闪烁。下列选项中与在“夜骑灯”原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【变式3】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． 【典例2】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　） A．装置中的ab是轻质塑料棒 B．根据该实验揭示的原理发明了电动机 C．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电” D．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转 【变式1】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　） A．装置中的AB是轻质塑料棒 B．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电” C．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转 D．根据该实验揭示的原理发明了电动机 【变式2】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 【变式3】如图是研究 原理的实验装置。闭合开关后，导体棒ab保持静止，下列措施中能使电路中电表指针发生偏转的是 。 ①磁铁沿导体棒ab水平运动 ②磁铁竖直向上运动 ③磁铁垂直导体棒ab水平运动 ④磁铁保持静止 知识点2 发电机 1. 原理：电磁感应现象。 2. 基本构造：定子、转子、铜环、电刷。 3. 工作过程：线圈在磁场中绕轴转动，线圈的两条边持续切割磁感线，产生感应电流；线圈每转动一周，切割磁感线的方向改变 ，因此感应电流的方向也改变 次。 4. 交流电与直流电 类型 定义 交流电 和 都发生周期性变化的电流 直流电 方向不随时间发生变化的电流 （1）周期： （2）频率： （3）1 秒内电流方向改变次数： 次。 5. 能量转化：机械能转化为 【典例3】图为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（　　） A．两磁极间的磁场方向向左 B．线圈在磁场中切割磁感线 C．通过灯泡的电流方向不变 D．线圈一定不受磁场力作用 【变式1】关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．甲图是发电机的模型图，扬声器的原理与之相同 B．乙图是电动机的原理图，麦克风的原理与之相同 C．丙图说明磁能生电 D．丁图是发电机的模型图，其它条件不变，只将磁体南北极对调，流过灯泡的电流方向将改变 【变式2】如图所示是手摇发电机模型，下列说法中正确的是（　　） A．发电时，线圈在磁场中始终在切割磁感线 B．它是利用通电导体在磁场中受力原理发电的 C．若将小灯泡换成灵敏电流计，慢慢摇动手柄，观察到灵敏电流计的指针左右摆动 D．灯泡的亮暗与手摇转盘转动的方向有关 【变式3】如图所示为发电机工作原理，下列有关说法正确的是（　　） 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，不会有感应电流产生 C．当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向 D．发电机线圈每转过一圈，电流的方向改变一次 知识点3 电动机和发电机 对比项目 直流电动机 交流发电机 原理 能量转化 电能转化为 机械能转化为 构造 有换向器 交流用铜滑环，直流用换向器 电路特征 电路中 ，属于 电路中 ，有电流表或用电器，属于 因果关系 先通电，后受力转动 先转动，后产生电流 【典例4】小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　） A． B． C． D． 【变式1】小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法正确的是（　　） A．甲电机相当于电动机，其工作原理是和动圈式话筒相同 B．甲电机相当于发电机，其工作原理是通电线围在磁场中受力转动 C．乙电机相当于电动机，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动 D．乙电机相当于发电机，其工作原理是和扬声器相同 【变式2】同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，与该实验装置左侧运动原理相同的装置是（　　） A．电风扇 B．电磁起重机 C．扬声器 D．动圈式话筒 【变式3】如图所示，下列判断正确的是（　　） A．甲、乙两图都是直流电动机模型 B．甲、乙两图都是直流发电机模型 C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型 D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型 【巩固训练】 1.发电机应用的原理是（　　） A．电磁感应 B．通电线圈在磁场中受力作用而转动 C．奥斯特实验 D．欧姆定律 2.磁共振成像是利用强静磁场和变化磁场使人体组织成像的一种医学成像技术。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．电流的化学效应 D．电流的热效应 3.如图是小科设计的一款小制作，圆筒A中安装有磁铁和可转动的线圈。有风吹过时，扇叶带动线圈转动，可使接入的LED灯发光。下列设备与该款小制作的工作原理相同的是（　　） A．电风扇 B．电烙铁 C．汽油机 D．发电机 4.如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“o”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（　　） A．1、2、3 B．2、3、4 C．1、3、4 D．1、2、4 5.如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　） A．铁棒，缓慢切割磁感线 B．铜棒，缓慢切割磁感线 C．铁棒，快速切割磁感线 D．铜棒，快速切割磁感线 6.如图所示是直流发电机的工作原理图，下列说法正确的是（　　） A．直流发电机能将电能转化为机械能 B．线圈ab边和cd边中感应电流的方向相反 C．将磁体的磁极位置对调，ab边中感应电流方向不变 D．换向器的作用是使线圈转过平衡位置后自动转动下去 7.如图所示，科技馆里有一个“电磁感应摆”，a、b两铜棒分别被悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两铜棒通过导线连接在一起并构成一个闭合的回路，用手使a铜棒在磁场中摆动时，b铜棒也会随之摆动起来。 （1）甲装置中能量的转化是 。 （2）请运用所学的知识简要说明b铜棒摆动的原因。 8.如图所示的是交流发电机的工作原理图，线圈绕转轴逆时针转动，下列判断错误的是（　　） A．线圈在图甲位置时，电流表指针会偏离零刻度线 B．线圈在图乙位置时电流表指针偏转的方向与线圈在图丁位置时电流表指针偏转的方向相反 C．线圈转到图丙位置时，电流表指针指在零刻度线 D．线圈从图甲位置转到图乙位置时，线圈同时会受到磁场力的作用 9.电动汽车节能环保，越来越受老百姓青睐。如图所示是我国自主研发并铺设的光伏路面，光伏路面下铺设了一层太阳能电池板，电池板与路面下方金属线圈相连，可实现对在该路面上行驶的电动汽车进行无线充电。 （1）给汽车电池充电的过程中，将 能转化为化学能。 （2）该系统有一个受电线圈（在车内），一个供电线圈（在地面），当汽车在路面上行驶时，就能实现对新能源汽车进行无线充电，路面线圈在汽车无线充电中起的作用是 。 （3）请结合所学知识，说明光伏路面是如何对在其上行驶的电动汽车进行无线充电 。 （4）相比有线充电，无线充电速度较慢，为提高汽车充电速度，请你提出合理的建议 。（写出一点即可） 10.电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。 （1）电吉他金属弦制作材料中可能用的是金属 （填“铁”或“铜”）； （2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是 （选填“变化”或“不变”）的。 11.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 运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光。若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，则小灯泡的亮度 （填“不变”“变暗”或“变亮”）。 12.风是一种潜力很大的新能源，地球上可以用来发电的风力资源约有1000亿千瓦，几乎是现在世界水力发电量的10倍.目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此我国很重视利用风力来发电，开发新能源。某学校科技小组结合所学知识，对“风力发电”展开探究。 （1）科技小组探究“风力发电”，应选取下列相应的哪套装置： 。 A． B． C． D． （2）科技小组利用选取的实验装置进行实验，产生电流，以下必须的操作是 （多选）。 A．实验时，开关要闭合，接通电路 B．电路的一部分导体，在磁场中运动 C．整个电路都在磁场中做切割磁感线运动 D．导体切割磁感线的速度要快 E．电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动 F．磁场的强度一定要强 （3）在探究“感应电流的大小与什么因素有关”时，科技小组的同学们猜想：感应电流的大小可能跟磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，他们探究感应电流的大小跟磁场的强弱的关系，逐渐增大磁场强度，但得到的感应电流变化不定，没有规律，原因是 。 （4）图D实验可以得出的初步结论是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 磁生电 目录 目录 1 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1 电磁感应现象 2 知识点2 发电机 9 知识点3 电动机和发电机 12 【巩固训练】 16 【学习目标】 1. 科学观念 （1）理解电磁感应现象，掌握感应电流的产生条件，了解影响感应电流方向、大小的因素。 （2）知道发电机的工作原理、结构与能量转化，了解交流电的基本特点。 2. 科学思维 （1）能通过实验现象分析感应电流的产生规律，提升实验分析与逻辑推理能力。 （2）建立 “磁生电” 的认知模型，能区分 “电生磁” 与 “磁生电” 的本质区别。 3. 探究实践 （1）能完成电磁感应现象的探究实验，规范分析实验现象、总结实验结论。 （2）能结合生活实例，分析发电机等电磁感应相关设备的工作原理。 4. 态度责任 （1）认识电磁感应技术对生产生活的推动作用，体会科学发现的实用价值。 （2）树立科学探究意识，学习科学家勇于探索的科学精神。 重点： 1.电磁感应现象与感应电流的产生条件 2.影响感应电流方向、大小的核心因素 3.发电机的工作原理与能量转化规律 难点： 1.理解 “切割磁感线” 的物理含义，准确判断感应电流的产生条件 2.区分电磁感应与电流的磁效应的原理、应用差异 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1 电磁感应现象 1. 发现历程：英国物理学家法拉第，1831 年发现了电磁感应现象，揭示了磁与电的内在联系，为人类大规模使用电能奠定了基础，开启了电气时代。 2. 探究实验：产生感应电流的条件 实验条件 实验现象 结论 电路闭合，导体静止 电流表指针不偏转 不切割磁感线，无感应电流 电路闭合，导体竖直上下运动 电流表指针不偏转 运动方向与磁感线平行，不切割，无感应电流 电路闭合，导体水平左右或斜向运动 电流表指针偏转 切割磁感线，产生感应电流 电路断开，导体切割磁感线 电流表指针不偏转 电路不闭合，无感应电流 3. 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，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 4. 产生感应电流的 3 个条件 ① 电路必须是闭合的； ② 必须是闭合电路的一部分导体； ③ 导体必须做切割磁感线运动。 5. 感应电流的方向与大小 （1）影响方向的因素：与导体切割磁感线的运动方向、磁场方向有关。 只改变运动方向磁场方向其中一个，感应电流方向反转；同时改变两个，感应电流方向不变。 （2）增大感应电流的方法： ① 增强磁场强度；② 加快导体切割磁感线的速度；③ 增加线圈的匝数；④ 让导体切割方向与磁感线垂直。 6. 能量转化：机械能转化成电能。 【典例1】在第十二届世界高速铁路大会上时速达600公里每小时的超导电动高速磁浮列车首次亮相。列车运行时，车载超导磁体与轨道上的线圈相互作用，当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。下列实验装置能反映此现象原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。属于电磁感应现象。 A．装置没有电源，导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针偏转，说明产生了感应电流，属于电磁感应现象，故A符合题意； B．装置有电源，当开关闭合后，通电导体在磁场中受力运动，属于电动机原理，故B不符合题意； C．图为探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系图，说明线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，故C不符合题意； D．是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故D不符合题意。 故选：A。 【变式1】下列情景中利用电磁感应原理的是（　　） A．电铃的工作原理 B．直流电动机 C．旋转电动机的轴使灯泡发光 D．断路器的工作 【答案】C 【解答】解：A．电铃是利用电磁铁工作的，所以电铃的原理是电流的磁效应，不是电磁感应，故A不符合题意； B．电动机的原理是通电导体在磁场中受力转动，不是电磁感应，故B不符合题意； C．旋转电动机的轴使灯泡发光，机械能转化为电能，有感应电流产生，原理是电磁感应，故C符合题意； D．断路器利用的是电流的热效应，双层金属片受热膨胀，切断电流，不是电磁感应，故D不符合题意。 故选：C。 【变式2】2024年11月，“大学生夜骑开封”突然爆火。作为夜骑队伍的一员，出于安全考虑，小科自制如图所示的夜骑灯，夜骑灯内含可以活动的磁铁，外部缠绕线圈，线圈两端连接发光二极管。小科19.如等将夜骑灯绑在自行车车轮上，随着车轮的转动，磁铁来回运动，夜骑灯随之闪烁。下列选项中与在“夜骑灯”原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：夜骑灯内含可以活动的磁铁，外部缠绕线圈，随着车轮的转动，磁铁来回运动，使磁铁在里面晃动，线圈切割磁感线，会产生感应电流，这是电磁感应现象； A、图中电路中没有电源，当闭合开关，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这是电磁感应现象，故A正确； B、图中有电源，说明通电导体在磁场中受力作用，故C错误； C、图中是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，利用电流的磁效应，故B错误； D、图中开关闭合，螺线管具有磁性，这是电流的磁效应，故D错误。 故选：A。 【变式3】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】B 【解答】解：新能源汽车无线充电利用的是“磁生电”，它的工作原理是电磁感应。 解：A、闭合开关，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故A错误； B、图为探究电磁感应实验装置图，说明闭合电路部分导体切割磁感线时会产生感应电流，故B正确； C、图为探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系图，说明线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，故C错误； D、图为奥斯特实验装置图，说明通电导线周围存在磁场，故D错误。 故选：B。 【典例2】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　） A．装置中的ab是轻质塑料棒 B．根据该实验揭示的原理发明了电动机 C．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电” D．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转 【答案】C 【解答】解：A、若装置中的ab是轻质塑料棒，塑料棒为绝缘体，无法形成闭合回路中的导体，不能产生感应电流，所以ab应是导体，不是轻质塑料棒，故A错误。 B、该实验是电磁感应实验，根据此原理发明的是发电机，而电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故B错误。 C、该装置中，闭合电路的一部分导体ab在磁场中，通过让ab做不同运动，观察灵敏电流计指针是否偏转，可探究“什么情况下磁可以生电”，故C正确。 D、开关闭合，还需要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，才会产生感应电流，灵敏电流计的指针才会偏转，若导体不做切割磁感线运动，指针不会偏转，故D错误。 故选：C。 【变式1】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　） A．装置中的AB是轻质塑料棒 B．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电” C．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转 D．根据该实验揭示的原理发明了电动机 【答案】B 【解答】解：A、塑料棒是绝缘体，不容易导电，因AB棒是电路中的一部分，所以AB棒应该用导体棒（金属棒），而不能用塑料棒，故A错误； B、用该装置可以探究电磁感应现象，即“什么情况下磁可以生电”，故B正确； C、产生感应电流的条件有两个：电路是闭合的；导体在磁场中做切割磁感线运动；两者缺一不可，故C错误； D、根据该实验揭示的原理发明了发电机，故D错误。 故选：B。 【变式2】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 【解答】解：A、磁体不动，导体AB竖直向上运动，其运动方向与磁感线方向平行，不会切割磁感线，不能产生感应电流，电流计指针不会偏转。故A不符合题意。 B、导体AB和磁体同速水平向右运动，二者相对静止，导体AB没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流计指针不会偏转。故B不符合题意。 C、导体AB不动，磁体竖直向上运动，导体AB不切割磁感线，不会产生感应电流，电流计指针不会偏转。故C不符合题意。 D、导体AB不动，磁体水平向右运动，等同于导体AB在磁场中相对磁体做水平向左的切割磁感线运动，满足产生感应电流的条件，所以电流计指针会发生偏转。故D符合题意。 故选：D。 【变式3】如图是研究 　电磁感应　 原理的实验装置。闭合开关后，导体棒ab保持静止，下列措施中能使电路中电表指针发生偏转的是 　②　 。 ①磁铁沿导体棒ab水平运动 ②磁铁竖直向上运动 ③磁铁垂直导体棒ab水平运动 ④磁铁保持静止 【答案】电磁感应； ②。 【解答】解：本装置用来研究电磁感应原理：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，即要使电路中产生感应电流，必须使闭合电路中的导体ab切割磁感线。 ①磁铁沿导体棒ab的方向水平运动时，导体棒不切割磁感线，电路中无感应电流； ②磁铁竖直向上运动时，导体ab切割磁感线，电路中产生感应电流，电路中电表指针发生偏转； ③磁铁垂直于ab水平运动时，导体棒不切割磁感线，电路中无感应电流； ④磁铁保持静止时，导体棒不切割磁感线，电路中无感应电流；因此，只有②能使电表指针发生偏转。 故答案为：电磁感应； ②。 知识点2 发电机 1. 原理：电磁感应现象。 2. 基本构造：定子、转子、铜环、电刷。 3. 工作过程：线圈在磁场中绕轴转动，线圈的两条边持续切割磁感线，产生感应电流；线圈每转动一周，切割磁感线的方向改变两次，因此感应电流的方向也改变两次。 4. 交流电与直流电 类型 定义 交流电 大小和方向都发生周期性变化的电流 直流电 方向不随时间发生变化的电流 （1）周期：0.02s （2）频率：50Hz （3）1 秒内电流方向改变次数：100 次。 5. 能量转化：机械能转化为电能 【典例3】图为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（　　） A．两磁极间的磁场方向向左 B．线圈在磁场中切割磁感线 C．通过灯泡的电流方向不变 D．线圈一定不受磁场力作用 【答案】B 【解答】解：A、在磁体的外部磁感线都是从N极出发回到南极，故图中两磁极间的磁场方向向右，故A错误； BC、发电机是根据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感应电流的原理制成的，感应电流的方向和磁场方向、导体切割磁感线的方向有关，由于导体切割磁感线的方向在改变，所产生的电流也会变化，故B正确，C错误； D、根据通电导线在磁场中受力的作用的原理可知，此时线圈一定会受到力的作用，故D错误。 故选：B。 【变式1】关于下列四幅图，说法正确的是（　　） A．甲图是发电机的模型图，扬声器的原理与之相同 B．乙图是电动机的原理图，麦克风的原理与之相同 C．丙图说明磁能生电 D．丁图是发电机的模型图，其它条件不变，只将磁体南北极对调，流过灯泡的电流方向将改变 【答案】D 【解答】解：A、甲图属于通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的模型图，电能转化为机械能，扬声器原理与之相同，故A错误； B、乙图属于通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的实物连接图，电能转化为机械能，麦克风是把声信号转换成电信号，即把机械能转化为电能，故B错误； C、丙图是奥斯特发现了电流的磁效应的实验原理图，不能说明磁生电，故C错误； D、丁图是发电机的模型图，发电机电流方向与磁场方向和导体运动方向有关，其它条件不变，只将磁体南北极对调，磁场方向改变，流过灯泡的电流方向将改变，故D正确； 故选：D。 【变式2】如图所示是手摇发电机模型，下列说法中正确的是（　　） A．发电时，线圈在磁场中始终在切割磁感线 B．它是利用通电导体在磁场中受力原理发电的 C．若将小灯泡换成灵敏电流计，慢慢摇动手柄，观察到灵敏电流计的指针左右摆动 D．灯泡的亮暗与手摇转盘转动的方向有关 【答案】C 【解答】解：AB、手摇发电机模型在工作时，即当摇动手柄，其内部线圈会做切割磁感线运动，即此时会产生感应电流，即是利用电磁感应原理工作的；摇动手柄，线圈在磁场中转动，即消耗机械能，产生电能；当线圈在平衡位置时，线圈没有做切割磁感线运动，故AB错误； C、若将小灯泡换成灵敏电流计，慢慢摇动手柄，由于产生的是交流电，并且转轮在一个周期内电流方向改变两次，所以会观察到灵敏电流计的指针左右摆动，故C正确； D、手摇转盘转动越快，则产生的感应电流越大，灯泡越亮；转动的方向发生变化，不会改变电流的大小，不能改变灯泡的亮度，故D错误。 故选：C。 【变式3】如图所示为发电机工作原理，下列有关说法正确的是（　　） 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，不会有感应电流产生 C．当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向 D．发电机线圈每转过一圈，电流的方向改变一次 【答案】C 【解答】解：A、图为交流发电机的原理图，当发电机工作时，线圈内外都是交流电，电流的方向会发生周期性变化，故电流的方向不总是从电刷A流向电刷B，故A错误； B、当线圈不动，磁极转动时，磁极切割磁感线运动时会产生感应电流，故B错误； C、产生感应电流的方向与切割磁感线的方向、磁场方向有关，当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向，故C正确； D、发电机线圈每转过平衡位置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，故D错误。 故选：C。 知识点3 电动机和发电机 对比项目 直流电动机 交流发电机 原理 通电导体在磁场中受力转动 电磁感应现象 能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能 构造 有换向器 交流用铜滑环，直流用换向器 电路特征 电路中有电源，属于用电器 电路中无电源，有电流表或用电器，属于电源 因果关系 先通电，后受力转动 先转动，后产生电流 【典例4】小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：据图可知，右边的乙电路有电源，当电路闭合后，电动机会转动，在工作过程中电能转化为机械能，说明乙是电动机，电动机是利用通电导体在磁场里受力运动的原理制成的； 乙转动同时会带动甲电机转动，由于电机内部是有磁场和线圈组成，线圈会做切割磁感线运动，故甲相当于一个发电机，发电机是根据电磁感应现象制成的； A、该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意； B、该图是探究电磁感应现象的装置图，与甲电机的原理相同，故B符合题意； C、该图是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，原理是电流的磁效应，故C不符合题意； D、该图是电动机的工作原理图，是通电导体在磁场里受力运动，与乙电机的原理相同，故D不符合题意。 故选：B。 【变式1】小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光，下列说法正确的是（　　） A．甲电机相当于电动机，其工作原理是和动圈式话筒相同 B．甲电机相当于发电机，其工作原理是通电线围在磁场中受力转动 C．乙电机相当于电动机，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动 D．乙电机相当于发电机，其工作原理是和扬声器相同 【答案】C 【解答】解：据图可知，右边的电路有电源，当乙电路闭合后，乙会转动，说明乙是电动机，电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的； 乙转动同时会带动甲转动，由于电动机内部是有磁场和线圈组成，所以甲在乙的带动下，线圈会做切割磁感线运动，故甲相当于一个发电机，发电机是根据电磁感应现象制成的，故C正确，ABD错误。 故选：C。 【变式2】同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，与该实验装置左侧运动原理相同的装置是（　　） A．电风扇 B．电磁起重机 C．扬声器 D．动圈式话筒 【答案】D 【解答】解：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，故导体中会有感应电流产生，是电磁感应现象，此时导体ab相当于电源；cd相当于放入磁场中的通电导体，故cd受力运动； A．电风扇主要部件是电动机，它是通电能转动的机器，即利用通电导线在磁场中受力运动，与该实验装置左侧运动原理不相同，故A不正确； B．电磁起重机是利用电流的磁效应的原理工作的，与该实验装置左侧运动原理不相同，故B不正确； C．扬声器，原理是利用通电导线在磁场中受力运动，与该实验装置左侧运动原理不相同，故C不正确； D．动圈式话筒是利用电磁感应现象的原理制成的，与该实验装置左侧运动原理相同，故D正确。 故选：D。 【变式3】如图所示，下列判断正确的是（　　） A．甲、乙两图都是直流电动机模型 B．甲、乙两图都是直流发电机模型 C．甲图表示的是电动机模型，乙图表示的是发电机模型 D．甲图表示的是发电机模型，乙图表示的是电动机模型 【答案】C 【解答】解：乙图中当线圈在磁场中转动时，会产生电流，这就是电磁感应现象，是发电机模型；而甲中有电源，电池给线圈供电，当线圈中有电流时，通电线圈在磁场中会受力而转动，即利用通电导体在磁场中受力而运动的原理，即是直流电动机模型，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选：C。 【巩固训练】 1.发电机应用的原理是（　　） A．电磁感应 B．通电线圈在磁场中受力作用而转动 C．奥斯特实验 D．欧姆定律 【答案】A 【解答】解：发电机在工时时，机械能转化为电能，其原理是电磁感应现象。 故选：A。 2.磁共振成像是利用强静磁场和变化磁场使人体组织成像的一种医学成像技术。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．电流的化学效应 D．电流的热效应 【答案】C 【解答】解：从文本提取信息，然后跟选项进行对照即可： A、文本：强静磁场会吸引铁质物品﹣﹣说明铁在磁场会被磁化，故A正确。 B、文本：变化磁场会使携带的金属中产生感应电流﹣﹣电磁感应（磁生电），故B正确。 CD、文本：使金属发热而灼伤病人（电流流过金属导体，金属导体发热）﹣﹣电流的热效应，没有涉及电流的化学效应，故C错误，D正确。 故选：C。 3.如图是小科设计的一款小制作，圆筒A中安装有磁铁和可转动的线圈。有风吹过时，扇叶带动线圈转动，可使接入的LED灯发光。下列设备与该款小制作的工作原理相同的是（　　） A．电风扇 B．电烙铁 C．汽油机 D．发电机 【答案】D 【解答】解：装置A中有磁铁和可转动的线圈，当有风吹向风扇时扇叶转动，扇叶带动线圈在磁场中转动切割磁感线，会产生感应电流，使接入的LED灯发光，是利用电磁感应现象的原理工作的，说明磁能够产生电；在此过程中，机械能转化为电能； A、电风扇的主要部件是电动机，原理是通电线圈在磁场中受力转动，故A错误； B、电烙铁的原理是电流的热效应，故B错误； C、汽油机是内燃机，对外做功时将内能转化为机械能，故C错误； D、发电机的原理是电磁感应现象，故D正确。 故选：D。 4.如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“o”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（　　） A．1、2、3 B．2、3、4 C．1、3、4 D．1、2、4 【答案】B 【解答】解：小圆圈“〇”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分。 由图磁感线方向水平向左，1的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不能产生感应电流；2、3、4的运动方向切割磁感线，能产生感应电流，所以ACD错误，B正确。 故选：B。 5.如图为探究感应电流产生条件的实验装置，为了使现象更加明显，关于所选的导体AB材质及对导体AB的操作合适的是（　　） A．铁棒，缓慢切割磁感线 B．铜棒，缓慢切割磁感线 C．铁棒，快速切割磁感线 D．铜棒，快速切割磁感线 【答案】D 【解答】解：关于导体AB的材质：应选择铜棒，不能选铁棒。因为铁棒是磁性材料，在磁场中容易被磁化，会干扰原磁场分布，进而影响实验结果，不利于对感应电流产生条件的探究。 关于对导体AB的操作：导体快速切割磁感线时，产生的感应电流更大，能让灵敏电流计指针的偏转角度更大，实验现象也就更明显。 所以，为使现象更明显，导体AB应选用铜棒，并使其快速切割磁感线。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 6.如图所示是直流发电机的工作原理图，下列说法正确的是（　　） A．直流发电机能将电能转化为机械能 B．线圈ab边和cd边中感应电流的方向相反 C．将磁体的磁极位置对调，ab边中感应电流方向不变 D．换向器的作用是使线圈转过平衡位置后自动转动下去 【答案】B 【解答】解：A、直流发电机是把机械能转化为直流电能的设备，而不是将电能转化为机械能，故A错误。 B、当发电机的电枢被其他机器带动以均匀速逆时针旋转时，线圈转到图1.1.b所示位置时，用右手定则可以判断出 ab 段导体产生的感应电动势方向为b→a；cd段导体产生的感应电动势方向为d→c，线圈ab边和cd边中感应电流的方向相反，故B正确。 C、感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向有关，将磁体的磁极位置对调，即磁场方向改变，ab 边中感应电流方向会改变，故C错误。 D、换向器的作用是把电枢线圈内的交流电动势转化为脉动直流电动势，而使线圈转过平衡位置后自动转动下去是依靠线圈的惯性，故D错误。 故选：B。 7.如图所示，科技馆里有一个“电磁感应摆”，a、b两铜棒分别被悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两铜棒通过导线连接在一起并构成一个闭合的回路，用手使a铜棒在磁场中摆动时，b铜棒也会随之摆动起来。 （1）甲装置中能量的转化是 　机械能转化为电能　 。 （2）请运用所学的知识简要说明b铜棒摆动的原因。 【答案】（1）机械能转化为电能；（2）a铜棒和b铜棒又构成一个闭合回路，此时会有电流经过b铜棒；而b铜棒又置于U形磁铁产生的磁场中，从而受到磁场力的作用而发生摆动 【解答】解：（1）用手使a铜棒在磁场中摆动时，a铜棒做切割磁感应线运动，根据电磁感应原理可知，会产生感应电流，此过程中机械能转化为电能； （2）a铜棒和b铜棒又构成一个闭合回路，此时会有电流经过b铜棒；而b铜棒又置于U形磁铁产生的磁场中，从而受到磁场力的作用而发生摆动。 故答案为：（1）机械能转化为电能；（2）a铜棒和b铜棒又构成一个闭合回路，此时会有电流经过b铜棒；而b铜棒又置于U形磁铁产生的磁场中，从而受到磁场力的作用而发生摆动。 8.如图所示的是交流发电机的工作原理图，线圈绕转轴逆时针转动，下列判断错误的是（　　） A．线圈在图甲位置时，电流表指针会偏离零刻度线 B．线圈在图乙位置时电流表指针偏转的方向与线圈在图丁位置时电流表指针偏转的方向相反 C．线圈转到图丙位置时，电流表指针指在零刻度线 D．线圈从图甲位置转到图乙位置时，线圈同时会受到磁场力的作用 【答案】A 【解答】解：A．线圈在图甲位置时，线圈没有做切割磁感线运动，线圈中不能产生感应电流，故A错误，符合题意； B．线圈在图乙位置时与线圈在图丁位置时切割磁感线的运动方向相反，则产生的感应电流方向相反，电流表指针偏转的方向相反，故B正确，不符合题意； C．线圈转到图丙位置时，线圈AB、CD边没有做切割磁感线运动，线圈中不能产生感应电流，电流表指针会指在零刻度线，故C正确，不符合题意； D．线圈从图甲位置转到图乙位置时，线圈做切割磁感线运动，线圈中感应电流，会受到磁场力的作用，故D正确，不符合题意。 故选：A。 9.电动汽车节能环保，越来越受老百姓青睐。如图所示是我国自主研发并铺设的光伏路面，光伏路面下铺设了一层太阳能电池板，电池板与路面下方金属线圈相连，可实现对在该路面上行驶的电动汽车进行无线充电。 （1）给汽车电池充电的过程中，将 　电　 能转化为化学能。 （2）该系统有一个受电线圈（在车内），一个供电线圈（在地面），当汽车在路面上行驶时，就能实现对新能源汽车进行无线充电，路面线圈在汽车无线充电中起的作用是 　提供磁场　 。 （3）请结合所学知识，说明光伏路面是如何对在其上行驶的电动汽车进行无线充电 　路面下的供电线圈有电流通过时，线圈周围产生磁场；当电动汽车内的线圈随汽车运动时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会在汽车的线圈中产生感应电流，从而实现运动中的无线充电　 。 （4）相比有线充电，无线充电速度较慢，为提高汽车充电速度，请你提出合理的建议 　增加太阳能电池板的面板面积　 。（写出一点即可） 【答案】（1）电； （2）提供磁场； （3）路面下的供电线圈有电流通过时，线圈周围产生磁场；当电动汽车内的线圈随汽车运动时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会在汽车的线圈中产生感应电流，从而实现运动中的无线充电； （4）增加太阳能电池板的面板面积。 【解答】解：（1）给汽车电池充电的过程中，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能。 （2）利用太阳能电池板给路面线圈供电时，线圈中会有电流通过，路面线圈周围会产生磁场；当电动汽车内的线圈随汽车运动时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会在汽车的线圈中产生感应电流，从而实现运动中的无线充电。 （3）路面下的供电线圈有电流通过时，线圈周围产生磁场；当电动汽车内的线圈随汽车运动时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会在汽车的线圈中产生感应电流，从而实现运动中的无线充电。 （4）提高汽车充电速度的方法：增加太阳能电池板的面板面积（增大光能转化效率、增大线圈电流）或增加接收线圈的匝数。 故答案为：（1）电； （2）提供磁场； （3）路面下的供电线圈有电流通过时，线圈周围产生磁场；当电动汽车内的线圈随汽车运动时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会在汽车的线圈中产生感应电流，从而实现运动中的无线充电； （4）增加太阳能电池板的面板面积。 10.电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。 （1）电吉他金属弦制作材料中可能用的是金属　铁　 （填“铁”或“铜”）； （2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是　变化　 （选填“变化”或“不变”）的。 【答案】（1）铁；（2）变化。 【解答】解：（1）由题意可知，要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有铁（或钴或镍等）易被磁化的物质，因此可能是用铁。 （2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的磁感线，从而产生感应电流。由于金属弦的运动方向不断改变，则线圈中感应电流的方向是变化的。 故答案为：（1）铁；（2）变化。 11.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 　切割磁感线　 运动，闭合电路中产生 　感应电流　 ，小灯泡发光。若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，则小灯泡的亮度 　变亮　 （填“不变”“变暗”或“变亮”）。 【答案】（1）切割磁感线；（2）（感应）电流；（3）变亮。 【解答】解：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在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中产生感应电流，小灯泡发光，这是电磁感应现象；若其他条件不变，再增加几个小朋友一起跳跃，切割磁感线的速度加快，产生的电流变大，灯泡变亮。 故答案为：（1）切割磁感线；（2）（感应）电流；（3）变亮。 12.风是一种潜力很大的新能源，地球上可以用来发电的风力资源约有1000亿千瓦，几乎是现在世界水力发电量的10倍.目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此我国很重视利用风力来发电，开发新能源。某学校科技小组结合所学知识，对“风力发电”展开探究。 （1）科技小组探究“风力发电”，应选取下列相应的哪套装置：　B　 。 A． B． C． D． （2）科技小组利用选取的实验装置进行实验，产生电流，以下必须的操作是 　AE　 （多选）。 A．实验时，开关要闭合，接通电路 B．电路的一部分导体，在磁场中运动 C．整个电路都在磁场中做切割磁感线运动 D．导体切割磁感线的速度要快 E．电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动 F．磁场的强度一定要强 （3）在探究“感应电流的大小与什么因素有关”时，科技小组的同学们猜想：感应电流的大小可能跟磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，他们探究感应电流的大小跟磁场的强弱的关系，逐渐增大磁场强度，但得到的感应电流变化不定，没有规律，原因是 　实验中没有控制导线运动的速度相同　 。 （4）图D实验可以得出的初步结论是 　在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强　 。 【答案】（ 1 ）B； （2）AE； （3）实验中没有控制导线运动的速度相同； （4）在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 【解答】解：（1）发电机是利用电磁感应原理制成的； A、图中通电导体在磁场中受力的作用而发生转动，是电动机的工作原理； B、图中金属杆切割磁感线时，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理； C、图中导线通电后，其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转，说明电流周围存在磁场； D、通电螺线管的磁性与线圈匝数有关，匝数越多，磁性越强。 因此，科技小组探究“风力发电”，应选取下装置为B； 故选：B。 （2）要产生感应电流，导体必须是闭合电路的一部分，同时必须做切割磁感线运动。故选AE。 （3）感应电流的大小可能跟磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关，要探究感应电流的大小跟磁场的强弱的关系，需要保持导体切割磁感线的速度相同，所以实验时得到的感应电流变化不定，没有规律，原因可能是实验中没有控制导线运动的速度相同。 （4）由图D可知，在电路电流相同时，线圈匝数越多，观察吸引大头针数量越多，说明电磁铁的磁性越强。初步结论是：在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 故答案为：（ 1 ）B； （2）AE； （3）实验中没有控制导线运动的速度相同； （4）在电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 / 学科网（北京）股份有限公司 $