17.3 发电机发电的原理（讲义）物理新教材沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机 第3节 发电机发电的原理 课标要点 1. 认识发电机，知道发电机的主要构造。 2. 通过实验探究，认识电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。 3. 知道发电机的工作原理，了解交变电流，清楚发电机工作过程的能量转化。 4. 能够区分发电机与电动机的原理、结构与能量转化。 5. 了解电磁感应在生产生活中的应用。 学习重难点 重点：电磁感应现象；发电机工作原理；能量转化。 难点： 理解切割磁感线运动；产生感应电流的条件；区分发电机和电动机。 知识点 电磁感应现象（重点） 1. 历史：1831 年， 发现电磁感应现象，揭开大规模使用电能的序幕。 2. 定义：闭合电路的 导体，在磁场中做 运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象；产生的电流叫做 。 3. 产生感应电流的两个必要条件（两个条件缺一不可） ①电路必须是 的； ②一部分导体做 运动。 补充：切割磁感线，可以导体动，磁体不动；也可以磁体动，导体不动，效果一样。 4. 感应电流方向影响因素 感应电流方向与 方向、 方向有关；只改变其中一个，电流方向改变；两个同时改变，电流方向不变。 5. 能量转化：机械能转化为电能。 特别提醒 “切割磁感线”：导体运动方向与磁感线方向不平行；导体顺着磁感线平行运动，不属于切割，不会产生感应电流。 易错提醒 误区：只要导体在磁场运动就会产生感应电流。 纠正：必须同时满足电路闭合、部分导体切割磁感线，才产生感应电流。 随学随练 1．物理老师课堂上组织大家做了有趣的“摇绳发电”实验，如图所示，他们将多股导线拧成了长约10m的跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，当图中摇绳的男女同学按___________（选填“东西”或“南北”）方向站位快速摇绳时，灵敏电流计的指针左右摆动。本实验的实验原理是___________现象。 2．利用如图所示的装置进行电与磁的相关实验。 (1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”，应将开关的接线柱1与________（填“2”或“3”）接通，其中________（填“扬声器”或“动圈式话筒”）工作过程与该原理相同。 (2)将开关反方向闭合，利用该装置探究“产生感应电流的条件”。 ①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针________（填“会”或“不会”）发生偏转。 ②保持磁体不动，若导体ab水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以________（填字母）。 A．将磁体的磁极对调，导体ab向左运动 B．保持磁体不动，导体ab向左运动 知识点 发电机的工作原理（重点） 1. 工作原理：电磁感应现象。 线圈在外力带动下持续转动，线圈的两条边反复切割磁感线，从而持续产生感应电流。 2. 交变电流（交流电） 线圈旋转一周，切割磁感线的方向改变 次，感应电流方向随之改变 次，这种方向周期性变化的电流叫做 ，简称 。 3. 部件作用：滑环和电刷，把线圈内的交变电流输送到外部用电器。 4. 能量转化： 能转化为 能。 5. 实际大型发电机 大型发电机磁场更强，一般采用线圈不动，磁体旋转的结构；水力、风力、火力发电站都是利用机械动力带动发电机，依靠电磁感应产出电能。 教材延伸：发电机 vs 电动机对比表 装置 工作原理 能量转化 是否需要外接电源 发电机 电磁感应现象 机械能→电能 不需要外接电源 电动机 通电导体在磁场中受力转动 电能→机械能 需要外接电源 易错提醒 做题区分发电机、电动机实验图：有电源的是电动机；有灵敏电流计无电源的是发电机（电磁感应）。 随学随练 3．如图所示，闭合开关，导体ab就会运动起来，这表明________对电流有力的作用；利用这一原理可以制成________（选填“发电机”或“电动机”）。 4．下图是研究磁产生电的实验装置。 (1)若要使图甲的电路中产生感应电流，要满足的条件有：一是开关要___________；二是导体AB在磁场中做___________运动。 (2)如图乙所示是实验室用的手摇发电机，在发电机和小灯泡电路里串联一个电流表，慢慢摇动手柄，观察到电流表的指针左右摇摆，这表明该发电机发出的电是___________（选填“直流电”或“交流电”）。 题型 判断电磁感应现象应用 核心方法： 电磁感应（磁生电）： 电源，机械能变电能→ 机； 磁场对电流作用（电生磁受力）： 电源，电能变机械能→ 机。 活学活用 1．科技创新活动中，小明的作品“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球形磁铁的磁场中，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，闭合回路中能够产生感应电流 B．导体棒b左右摆动时，实现了机械能向电能的转化 C．导体棒a摆动时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 2．小军是一个爱学习、爱问问题的学生。在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，用到如图所示实验装置，于是产生了一个疑问，实验器材“灵敏电流计”是用来显示电路中有无电流的装置，灵敏电流计的原理是______。 题型 感应电流有无、方向的判断 解题步骤： ①看电路是否闭合； ②看导体是否切割磁感线； 判断方向：磁场方向、切割运动方向，改一个方向变，改两个方向不变。 活学活用 3．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，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 4．（多选）下图为发电机的工作原理图，则下列说法不正确的是（　　） A．发电机是利用电流的磁效应工作的 B．线圈在磁场中转动时不一定会产生感应电流 C．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流大小不变 D．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流方向不变 基础通关 1．如图所示为动圈式话筒的工作原理示意图，磁铁固定，膜片与线圈相连，当人对着话筒说话时，可使膜片振动，从而带动线圈振动，在线圈中产生电流。关于话筒，以下说法正确的是（     ） A．话筒工作过程中把电能转化为机械能 B．话筒中感应电流的大小与声音强弱无关 C．话筒的工作原理是电磁感应 D．话筒的工作原理与喇叭的工作原理相同 2．中国海军076两栖攻击舰首舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞。下列各图能正确反映电磁弹射车工作原理的是（     ） A． B． C． D． 3．关于电磁现象，下列说法中正确的是（     ） A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中机械能转化为电能 B．指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 D．闭合电路的部分导体在磁场中运动时导体中一定产生电流 4．如图所示，水平放置的导体圆环的正上方有一条形磁铁，让条形磁铁由静止开始自由下落，从圆环中间穿过，下列说法正确的是（     ） A．导体圆环中不会产生感应电流 B．导体圆环中产生的感应电流大小与磁铁下落速度无关 C．导体圆环中会产生感应电流 D．导体圆环中产生的感应电流不会消失 5．如图甲所示是一种地震自动报警仪，其简化结构如图乙所示，当有地震发生时，金属球会在磁环中来回摆动产生感应电流，使报警器响起发出警报，下列器件中与地震自动报警仪的工作原理相同的是（　　） A．话筒 B．电风扇 C．电铃 D．电磁继电器 6．小明把一个钕磁铁（强力磁铁）通过铜管时，发现磁铁下落是缓慢的，且磁性越强，磁铁下降越慢。小明分析产生这种现象的原因可能是：钕磁铁下降时，在铜管中产生了________，随即使铜管周围存在________，与钕磁铁产生相互作用，使磁铁下降减慢。 7．某物理兴趣小组进行“电与磁的关系”的实验探究，在水平桌面上按照如图所示装置进行实验。闭合开关，使铜棒在水平金属轨道上快速左右运动，观察到灵敏电流计的指针发生偏转，这一现象与______________（选填“电动机”或“发电机”）的工作原理相同，把______________能转化为______________能。 8．如下图所示的两个实验图：甲实验是探究___________现象的实验装置，利用这个原理可以制成发电机；乙实验中，若将电源的正、负极和磁体的N、S极同时对调，导体棒ab的受力运动方向___________（选填“改变”或“不变”）。 9．如图，一个不能打开的盒子外露出一段导线，小明为判断其中是否有电流，将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向远离磁体的方向运动，说明导线中________（选填“有”或“无”）电流，利用此原理可制成________（选填“电动机”或“发电机”）。 10．小明利用如图所示装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。实验设计如下： 实验序号 电路状态 导体棒运动情况 1 闭合 垂直磁感线方向向右运动 2 闭合 平行磁感线方向向上运动 3 断开 垂直磁感线方向向右运动 (1)上述实验中，电路能产生感应电流的是______（填实验序号）； (2)某次实验中，小明发现导体棒切割磁感线的速度不同，灵敏电流计指针偏转的角度不同，由此得出感应电流的数值与导体棒切割的速度______（选填“有关”或“无关”）； (3)若将原蹄形磁体替换为另一个外形相同但磁性强弱不同的磁体，其他条件不变，重复实验1，发现指针偏转幅度明显减小，原因是______； (4)小明将灵敏电流计替换为发光二极管（LED），制成“手摇发电手电筒”，当内部线圈与永磁体相对转动时，LED发光，从能量转化角度看，该过程将______能转化为电能，最终转化为______能。 素养提升 11．某电厂为油田抽油机供电，从发电、输送到利用可简化为如图所示的电路。下列说法错误的是（     ） A．发电机是一种把其他形式的能转化为电能的装置 B．变压器的工作原理是电磁感应 C．采用高压输电可以增加电能在输送线路上的损失 D．电动机工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用 12．（多选）在科技实践活动中，小明和小华制作了一个“电磁联动演示仪”，如图所示。他们将两根导体棒AB和CD分别水平放置在两个蹄形磁体的磁场中，并用导线连接成一个闭合回路。当小明用手拉动AB棒向左运动时，小华观察到CD棒也向左运动。在实验过程中，他们发现了一些现象，并进行了讨论。请根据所学知识，判断下列说法中正确的是（     ） A．导线接触不良时CD棒运动不连续，说明电路必须闭合才能产生感应电流 B．左侧装置相当于电动机，右侧装置相当于发电机 C．左侧磁极对调后，拉动AB棒向左运动，CD棒向右运动 D．左侧装置的原理可用于制造电磁起重机 13．如题图所示小明制作了一个会“发光的二极管”的电路简图。左右摇动塑料管时，会看见两只发光二极管轮流发光，其中的原理是（     ） A．二极管轮流发光是因为塑料管内部有隐藏的电源在不断切换 B．二极管具有双向导电性，因此电流可以在两个方向上自由流动 C．发光二极管轮流发光是因为条形磁体在移动，改变了磁场的强弱 D．左右摇动塑料管时，线圈在磁场中运动产生感应电流，由于二极管的单向导电性，感应电流方向改变导致两个二极管轮流发光 14．如图所示的虚线框内有垂直纸面向内的磁场，两个质量相同的铝框甲和乙（乙不闭合）从相同高度处由静止开始自由下落，经过磁场后到达磁场区域下边缘的瞬间，甲、乙具有的动能的大小关系是：______（选填“>”“<”或“=”）。 15．（多选）如图所示，在水平桌面上进行实验：将两个金属支架固定在木板上，并分别与电池两极相连；再把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，给线圈通电并轻推一下，线圈就会不停转动。关于这一现象，下列说法正确的是（     ） A．小芳认为：只要电路中有电源，线圈就一定会转动 B．小华将电池替换为灵敏电流计，将线圈在U形磁铁中部左右移动，发现灵敏电流计指针发生偏转，得出结论：闭合回路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流 C．该实验的原理与动圈式扬声器工作原理类似 D．小明通过这一现象猜想：改变磁场方向，通电线圈在磁场中的受力方向就会发生改变 迁移创新 16．如题图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来研究电磁感应现象中感应电流方向的问题，发现将磁铁快速向下运动时，指针向左偏转。保持起始位置不变的前提，下列可以使灵敏电流计指针向右偏转的操作是（   ） A．线圈不动，磁极反转后的磁铁快速向上运动 B．磁极反转后磁铁不动，线圈快速向下运动 C．磁极方向不变磁铁不动，线圈快速向上运动 D．线圈不动，磁极反转后磁铁快速向下运动 17．（多选）在学习了“电和磁”的知识后，小明用甲、乙两个直流电动机组装了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。下列有关说法正确的是（　　） A．装置中的甲将化学能转化为机械能 B．这个过程中乙的工作原理是电磁感应现象 C．生活中动圈式话筒的原理与甲相同 D．要使甲的转向改变可以将电源正负极对调 18．新考法·磁场对导体的作用 神舟载人飞船与空间站进行自主对接时，为减小对接过程中的震动以保证安全，飞船内置了电磁阻尼器。它由磁铁和线圈构成（如图所示），当线圈水平向左运动时，线圈边中会产生电流，同时边受到向右的阻力，以阻碍其靠近。当仅将磁体的南北极上下调换时，线圈所受阻力方向为_____。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电动机与发电机 第3节 发电机发电的原理 课标要点 1. 认识发电机，知道发电机的主要构造。 2. 通过实验探究，认识电磁感应现象，知道产生感应电流的条件。 3. 知道发电机的工作原理，了解交变电流，清楚发电机工作过程的能量转化。 4. 能够区分发电机与电动机的原理、结构与能量转化。 5. 了解电磁感应在生产生活中的应用。 学习重难点 重点：电磁感应现象；发电机工作原理；能量转化。 难点： 理解切割磁感线运动；产生感应电流的条件；区分发电机和电动机。 知识点 电磁感应现象（重点） 1. 历史：1831 年， 法拉第 发现电磁感应现象，揭开大规模使用电能的序幕。 2. 定义：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，这种现象叫电磁感应现象；产生的电流叫做 感应电流 。 3. 产生感应电流的两个必要条件（两个条件缺一不可） ①电路必须是 闭合 的； ②一部分导体做 切割磁感线 运动。 补充：切割磁感线，可以导体动，磁体不动；也可以磁体动，导体不动，效果一样。 4. 感应电流方向影响因素 感应电流方向与 磁场 方向、 导体切割磁感线运动 方向有关；只改变其中一个，电流方向改变；两个同时改变，电流方向不变。 5. 能量转化：机械能转化为电能。 特别提醒 “切割磁感线”：导体运动方向与磁感线方向不平行；导体顺着磁感线平行运动，不属于切割，不会产生感应电流。 易错提醒 误区：只要导体在磁场运动就会产生感应电流。 纠正：必须同时满足电路闭合、部分导体切割磁感线，才产生感应电流。 随学随练 1．物理老师课堂上组织大家做了有趣的“摇绳发电”实验，如图所示，他们将多股导线拧成了长约10m的跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，当图中摇绳的男女同学按___________（选填“东西”或“南北”）方向站位快速摇绳时，灵敏电流计的指针左右摆动。本实验的实验原理是___________现象。 【答案】 东西 电磁感应 【详解】地球周围存在地磁场，磁感线大致沿南北方向分布。为了让摇动的导线切割磁感线产生感应电流，两人应按东西方向站位，这样摇绳时导线才能垂直切割南北向的磁感线。 闭合电路的一部分导体（跳绳）在磁场（地磁场）中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应现象。 2．利用如图所示的装置进行电与磁的相关实验。 (1)若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”，应将开关的接线柱1与________（填“2”或“3”）接通，其中________（填“扬声器”或“动圈式话筒”）工作过程与该原理相同。 (2)将开关反方向闭合，利用该装置探究“产生感应电流的条件”。 ①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针________（填“会”或“不会”）发生偏转。 ②保持磁体不动，若导体ab水平向右运动，灵敏电流计指针向左偏转；若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可以________（填字母）。 A．将磁体的磁极对调，导体ab向左运动 B．保持磁体不动，导体ab向左运动 【答案】(1) 3 扬声器 (2) 不会 B 【详解】（1）若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”，必须要有电源，应将开关的接线柱1与3接通。扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，因此扬声器工作过程与该原理相同。 （2）让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动，不切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会发生偏转。 产生感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关。 A．将磁体的磁极对调，导体ab向左运动，两者同时改变，感应电流的方向不改变，灵敏电流计的指针依然向左偏转，故A不符合题意； B．保持磁体不动，导体ab向左运动，感应电流的方向改变，灵敏电流计的指针向右偏转，故B符合题意。 故选B。 知识点 发电机的工作原理（重点） 1. 工作原理：电磁感应现象。 线圈在外力带动下持续转动，线圈的两条边反复切割磁感线，从而持续产生感应电流。 2. 交变电流（交流电） 线圈旋转一周，切割磁感线的方向改变 2 次，感应电流方向随之改变 2 次，这种方向周期性变化的电流叫做 交变电流 ，简称 交流电 。 3. 部件作用：滑环和电刷，把线圈内的交变电流输送到外部用电器。 4. 能量转化： 机械 能转化为 电 能。 5. 实际大型发电机 大型发电机磁场更强，一般采用线圈不动，磁体旋转的结构；水力、风力、火力发电站都是利用机械动力带动发电机，依靠电磁感应产出电能。 教材延伸：发电机 vs 电动机对比表 装置 工作原理 能量转化 是否需要外接电源 发电机 电磁感应现象 机械能→电能 不需要外接电源 电动机 通电导体在磁场中受力转动 电能→机械能 需要外接电源 易错提醒 做题区分发电机、电动机实验图：有电源的是电动机；有灵敏电流计无电源的是发电机（电磁感应）。 随学随练 3．如图所示，闭合开关，导体ab就会运动起来，这表明________对电流有力的作用；利用这一原理可以制成________（选填“发电机”或“电动机”）。 【答案】 磁场 电动机 【详解】通电瞬间静止的导体棒ab会运动起来，说明通电导体在磁场中受力运动，即磁场对电流有力的作用，因电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用，发电机的工作原理是电磁感应，故利用这一原理可以制成电动机。 4．下图是研究磁产生电的实验装置。 (1)若要使图甲的电路中产生感应电流，要满足的条件有：一是开关要___________；二是导体AB在磁场中做___________运动。 (2)如图乙所示是实验室用的手摇发电机，在发电机和小灯泡电路里串联一个电流表，慢慢摇动手柄，观察到电流表的指针左右摇摆，这表明该发电机发出的电是___________（选填“直流电”或“交流电”）。 【答案】(1) 闭合 切割磁感线 (2)交流电 【详解】（1）[1][2]要使图甲的电路中产生感应电流，需要闭合回路，且导体在磁场中做切割磁感线运动，即一是开关要闭合；二是导体AB在磁场中做切割磁感线运动。 （2）慢慢摇动手柄，观察到电流表的指针左右摇摆，说明电流方向在改变，故表明该发电机发出的电是交流电。 题型 判断电磁感应现象应用 核心方法： 电磁感应（磁生电）： 无 电源，机械能变电能→ 发电 机； 磁场对电流作用（电生磁受力）： 有 电源，电能变机械能→ 电动 机。 活学活用 1．科技创新活动中，小明的作品“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球形磁铁的磁场中，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，闭合回路中能够产生感应电流 B．导体棒b左右摆动时，实现了机械能向电能的转化 C．导体棒a摆动时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】A 【详解】A．导体棒左右摆动时，闭合回路中导体做切割磁感线运动，能够产生感应电流，故A正确； B．导体棒摆动的原因是通电导体在磁场中受力运动，实现了电能向机械能的转化，故B错误； C．a摆动产生感应电流的原理是电磁感应，图乙装置有电源，原理是通电导体在磁场中受力，二者原理不同，故C错误； D．推动左右摆动时，同样切割磁感线产生感应电流，电流通过后，也会受到磁场力随之摆动，故D错误。 故选A。 2．小军是一个爱学习、爱问问题的学生。在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，用到如图所示实验装置，于是产生了一个疑问，实验器材“灵敏电流计”是用来显示电路中有无电流的装置，灵敏电流计的原理是______。 【答案】通电导体在磁场中受到力的作用 【详解】灵敏电流计内部有固定磁体和可转动的线圈，当线圈中有电流通过时，通电线圈会在磁场中受到力的作用而发生转动，进而带动指针偏转，以此显示电路中有无电流、电流的大致大小，因此它的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 题型 感应电流有无、方向的判断 解题步骤： ①看电路是否闭合； ②看导体是否切割磁感线； 判断方向：磁场方向、切割运动方向，改一个方向变，改两个方向不变。 活学活用 3．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，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 【答案】C 【详解】A．铜不是磁性材料，无法被磁体磁化，弦振动时不能改变线圈周围的磁场，无法产生感应电流，电吉他不能正常工作，故A正确； B．取走磁体后金属弦无法被磁化，振动时线圈周围无磁场变化，不能产生感应电流，电吉他不能正常工作，故B正确； CD．弦振动时，线圈切割磁感线的方向不断改变，感应电流的方向也会随之不断变化，故C错误，D正确； 本题选择描述错误的，故选C。 4．（多选）下图为发电机的工作原理图，则下列说法不正确的是（　　） A．发电机是利用电流的磁效应工作的 B．线圈在磁场中转动时不一定会产生感应电流 C．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流大小不变 D．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流方向不变 【答案】ACD 【详解】A．发电机利用了电磁感应的原理工作，故A错误，符合题意； B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流。若电路未闭合或转动方向未切割磁感线，则不会产生感应电流，故B正确，不符合题意； CD．发电机产生的电流是交流电，其发出电流的大小和方向都会随时间发生变化。线圈在转动过程中，若产生了感应电流，由于线圈转动过程中切割磁感线的速度等因素在变化，所以电流的大小是变化的；当线圈转动到不同位置时，切割磁感线的方向会发生变化，所以电流的方向也是变化的，故CD错误，符合题意。 故选ACD。 基础通关 1．如图所示为动圈式话筒的工作原理示意图，磁铁固定，膜片与线圈相连，当人对着话筒说话时，可使膜片振动，从而带动线圈振动，在线圈中产生电流。关于话筒，以下说法正确的是（     ） A．话筒工作过程中把电能转化为机械能 B．话筒中感应电流的大小与声音强弱无关 C．话筒的工作原理是电磁感应 D．话筒的工作原理与喇叭的工作原理相同 【答案】C 【详解】A．动圈式话筒工作时，人对着话筒说话使膜片振动，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而在线圈中产生感应电流，此过程中是将机械能转化为电能，故A错误； B．当人对着话筒说话时，声音越强，膜片振动的幅度越大，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动的幅度也就越大，产生的感应电流就越大，反之，声音越弱，电信号越弱，所以话筒中感应电流的大小与声音强弱有关，故B错误； CD．动圈式话筒的工作原理是电磁感应，喇叭的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故C正确，D错误。 故选C。 2．中国海军076两栖攻击舰首舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞。下列各图能正确反映电磁弹射车工作原理的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，电磁弹射车的工作原理是：通电导体在强磁场中受到力的作用，工作过程需要外部提供电流，让处在磁场内的通电导体获得推力。 A．图中有电源，通电后小磁针偏转，说明通电导线周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意； B．图中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针偏转，是电磁感应现象，故B不符合题意； C．图中有电源，是探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系的实验，利用了电流的磁效应，故C不符合题意； D．图中有电源，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，与电磁弹射车工作原理相同，故D符合题意。 故选D。 3．关于电磁现象，下列说法中正确的是（     ） A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中机械能转化为电能 B．指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 D．闭合电路的部分导体在磁场中运动时导体中一定产生电流 【答案】B 【详解】A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，将电能转化为机械能，故A错误； B．地球本身是巨大的磁体，周围存在地磁场，地磁场会对放入其中的指南针磁极施加力的作用，让指南针的磁极指向南北方向，故B正确； C．磁场中某点的磁场方向是磁场本身的属性，是固定的，我们只是借助小磁针静止时N极的指向来显示该点的磁场方向，并不是由小磁针决定的，故C错误； D．闭合电路的部分导体在磁场中运动时，只有做切割磁感线运动，导体中才会产生感应电流，若运动方向和磁感线方向平行，就不会产生电流，故D错误。 故选B。 4．如图所示，水平放置的导体圆环的正上方有一条形磁铁，让条形磁铁由静止开始自由下落，从圆环中间穿过，下列说法正确的是（     ） A．导体圆环中不会产生感应电流 B．导体圆环中产生的感应电流大小与磁铁下落速度无关 C．导体圆环中会产生感应电流 D．导体圆环中产生的感应电流不会消失 【答案】C 【详解】AC．磁铁下落穿过圆环过程中，闭合导体圆环相对于磁铁做切割磁感线运动（或穿过圆环的磁感线数量发生变化），由电磁感应原理可知圆环中会产生感应电流，故C正确，A错误； B．感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关，磁铁下落速度越大，圆环切割磁感线越快，产生的感应电流越大，故B错误； D．当磁铁穿过圆环后继续下落远离，圆环处磁场减弱直至不再变化，不再满足产生感应电流的条件，感应电流会消失，故D错误。 故选C。 5．如图甲所示是一种地震自动报警仪，其简化结构如图乙所示，当有地震发生时，金属球会在磁环中来回摆动产生感应电流，使报警器响起发出警报，下列器件中与地震自动报警仪的工作原理相同的是（　　） A．话筒 B．电风扇 C．电铃 D．电磁继电器 【答案】A 【详解】A．由题意可知，金属球在磁环中来回摆动，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，进而产生感应电流，则地震自动报警仪的工作原理是电磁感应；而话筒通过声音使线圈在磁场中振动，进而产生感应电流来传递声音信号，利用了电磁感应，与地震自动报警仪的工作原理相同，故A符合题意； B．电风扇主要部件是电动机，其原理是通电导体在磁场中会受到力的作用而运动，并非电磁感应原理，故B不符合题意； C．电铃主要利用的是电流的磁效应，即通电时电磁铁产生磁性吸引衔铁，让小锤敲击铃铛发声，与电磁感应无关，故C不符合题意； D．电磁继电器主要依靠电流的磁效应来控制电路通断，与电磁感应无关，故D不符合题意。 故选A。 6．小明把一个钕磁铁（强力磁铁）通过铜管时，发现磁铁下落是缓慢的，且磁性越强，磁铁下降越慢。小明分析产生这种现象的原因可能是：钕磁铁下降时，在铜管中产生了________，随即使铜管周围存在________，与钕磁铁产生相互作用，使磁铁下降减慢。 【答案】 感应电流 磁场 【详解】钕磁铁下降时，铜管作为闭合导体相对磁场做切割磁感线运动，由电磁感应现象可知，铜管中产生感应电流；因通电导体周围存在磁场，故铜管周围的磁场与钕磁铁产生相互作用，阻碍磁铁下落，使磁铁下降减慢。 7．某物理兴趣小组进行“电与磁的关系”的实验探究，在水平桌面上按照如图所示装置进行实验。闭合开关，使铜棒在水平金属轨道上快速左右运动，观察到灵敏电流计的指针发生偏转，这一现象与______________（选填“电动机”或“发电机”）的工作原理相同，把______________能转化为______________能。 【答案】 发电机 机械 电 【详解】该实验中没有外接电源给铜棒供电，闭合开关后让铜棒在磁场中做切割磁感线的水平运动，灵敏电流计指针偏转说明电路中产生了感应电流，这是电磁感应现象，而发电机正是利用电磁感应现象工作，因此该现象和发电机原理相同；在此过程中，机械能转化为电能。 8．如下图所示的两个实验图：甲实验是探究___________现象的实验装置，利用这个原理可以制成发电机；乙实验中，若将电源的正、负极和磁体的N、S极同时对调，导体棒ab的受力运动方向___________（选填“改变”或“不变”）。 【答案】 电磁感应 不变 【详解】甲实验装置没有电源，只有电流计、导体和磁体，是让导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，探究的是电磁感应现象，发电机就是利用电磁感应原理工作的； 通电导体在磁场中受力运动的方向由电流方向和磁场方向共同决定，单独改变电流方向或磁场方向都会让导体受力方向变为相反的方向，对调电源正负极会使电流方向反向，同时对调磁体N、S极也会使磁场方向反向，两个影响受力方向的条件同时发生反向改变，两次反向带来的效果相互抵消，因此导体棒ab的受力运动方向不变。 9．如图，一个不能打开的盒子外露出一段导线，小明为判断其中是否有电流，将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向远离磁体的方向运动，说明导线中________（选填“有”或“无”）电流，利用此原理可制成________（选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 有 电动机 【详解】将导线悬挂起来，将一个蹄形磁体缓慢靠近导线，发现导线向远离磁体的方向发生了运动，说明导线中有电流通过，通电导线在磁场中受到了力的作用，根据此原理制成的是电动机。 10．小明利用如图所示装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。实验设计如下： 实验序号 电路状态 导体棒运动情况 1 闭合 垂直磁感线方向向右运动 2 闭合 平行磁感线方向向上运动 3 断开 垂直磁感线方向向右运动 (1)上述实验中，电路能产生感应电流的是______（填实验序号）； (2)某次实验中，小明发现导体棒切割磁感线的速度不同，灵敏电流计指针偏转的角度不同，由此得出感应电流的数值与导体棒切割的速度______（选填“有关”或“无关”）； (3)若将原蹄形磁体替换为另一个外形相同但磁性强弱不同的磁体，其他条件不变，重复实验1，发现指针偏转幅度明显减小，原因是______； (4)小明将灵敏电流计替换为发光二极管（LED），制成“手摇发电手电筒”，当内部线圈与永磁体相对转动时，LED发光，从能量转化角度看，该过程将______能转化为电能，最终转化为______能。 【答案】(1)1 (2)有关 (3)其他条件不变时，磁体的磁性越弱，产生的感应电流越小 (4) 机械 光 【详解】（1）产生感应电流需要满足两个条件：闭合电路、导体做切割磁感线运动。实验1同时满足两个条件；实验2中导体平行磁感线运动，没有切割磁感线；实验3中电路断开，因此只有实验1能产生感应电流。 （2）导体切割磁感线速度不同，灵敏电流计偏转角度不同，即产生的感应电流大小不同，说明感应电流的数值与导体棒切割磁感线的速度有关。 （3）控制导体运动速度等其他条件不变，仅换用磁性更弱的磁体后，产生的感应电流变小，因此指针偏转幅度明显减小。 （4）手摇发电时，人消耗机械能让线圈和磁体相对运动发电，将机械能转化为电能，LED灯发光，使电能转化为光能。 素养提升 11．某电厂为油田抽油机供电，从发电、输送到利用可简化为如图所示的电路。下列说法错误的是（     ） A．发电机是一种把其他形式的能转化为电能的装置 B．变压器的工作原理是电磁感应 C．采用高压输电可以增加电能在输送线路上的损失 D．电动机工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用 【答案】C 【详解】A．发电机利用电磁感应原理工作，将机械能或其他形式的能量转化为电能，故A正确； B．变压器通过互感现象（电磁感应的一种）实现电压变换，工作原理是电磁感应，故B正确； C．输送电功率一定时，由得输电电流，输电线上损失的电功率 采用高压输电即增大，可减小，从而减小，从而减小电能在输送线路上的损失，故C错误； D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 12．（多选）在科技实践活动中，小明和小华制作了一个“电磁联动演示仪”，如图所示。他们将两根导体棒AB和CD分别水平放置在两个蹄形磁体的磁场中，并用导线连接成一个闭合回路。当小明用手拉动AB棒向左运动时，小华观察到CD棒也向左运动。在实验过程中，他们发现了一些现象，并进行了讨论。请根据所学知识，判断下列说法中正确的是（     ） A．导线接触不良时CD棒运动不连续，说明电路必须闭合才能产生感应电流 B．左侧装置相当于电动机，右侧装置相当于发电机 C．左侧磁极对调后，拉动AB棒向左运动，CD棒向右运动 D．左侧装置的原理可用于制造电磁起重机 【答案】AC 【详解】AB．拉动AB棒运动时，AB切割磁感线产生感应电流，属于电磁感应现象，是发电机的工作原理；产生的感应电流通过闭合回路流到CD棒中，通电的CD棒在磁场中受力运动，属于磁场对通电导体的作用，是电动机的工作原理； 当导线接触不良时，电路处于时断开、时接通的状态，此时CD棒运动不连续，这一现象表明，只有电路闭合，AB棒在磁场中做切割磁感线运动时才能产生感应电流，从而使CD棒受力而持续运动，故A正确，B错误； C．左侧磁极对调后，磁场方向改变，当拉动AB棒向左运动时，运动方向不变、磁场方向反向，产生的感应电流方向会反向，通过CD棒的电流方向也反向，CD所在的磁场方向不变，因此CD的受力方向反向，所以CD棒会向右运动，故C正确； D．电磁起重机的工作原理是电流的磁效应，与左侧装置的原理不相同，故D错误。 故选AC。 13．如题图所示小明制作了一个会“发光的二极管”的电路简图。左右摇动塑料管时，会看见两只发光二极管轮流发光，其中的原理是（     ） A．二极管轮流发光是因为塑料管内部有隐藏的电源在不断切换 B．二极管具有双向导电性，因此电流可以在两个方向上自由流动 C．发光二极管轮流发光是因为条形磁体在移动，改变了磁场的强弱 D．左右摇动塑料管时，线圈在磁场中运动产生感应电流，由于二极管的单向导电性，感应电流方向改变导致两个二极管轮流发光 【答案】D 【详解】A．装置中无电源，摇动塑料管时，磁体在线圈中运动，线圈切割磁感线产生感应电流，属于电磁感应现象，故A不符合题意； B．发光二极管由半导体材料制成，具有单向导电性，故B不符合题意； C．左右摇动塑料管时，磁体运动方向改变，线圈切割磁感线的方向改变，产生的感应电流方向改变，故C不符合题意； D．左右摇动塑料管时，线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，感应电流方向随磁体运动方向改变而改变，且二极管具有单向导电性，故两只二极管轮流发光，故D符合题意。 故选D。 14．如图所示的虚线框内有垂直纸面向内的磁场，两个质量相同的铝框甲和乙（乙不闭合）从相同高度处由静止开始自由下落，经过磁场后到达磁场区域下边缘的瞬间，甲、乙具有的动能的大小关系是：______（选填“>”“<”或“=”）。 【答案】< 【详解】甲是闭合铝框，下落经过磁场时，闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流，部分机械能转化为电能，重力势能未全部转化为动能；乙不闭合，下落经过磁场时不会产生感应电流，重力势能全部转化为动能。因两铝框质量相同、初始下落高度相同，初始重力势能相等，到达磁场下边缘时重力势能减少量相同，故。 15．（多选）如图所示，在水平桌面上进行实验：将两个金属支架固定在木板上，并分别与电池两极相连；再把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，给线圈通电并轻推一下，线圈就会不停转动。关于这一现象，下列说法正确的是（     ） A．小芳认为：只要电路中有电源，线圈就一定会转动 B．小华将电池替换为灵敏电流计，将线圈在U形磁铁中部左右移动，发现灵敏电流计指针发生偏转，得出结论：闭合回路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流 C．该实验的原理与动圈式扬声器工作原理类似 D．小明通过这一现象猜想：改变磁场方向，通电线圈在磁场中的受力方向就会发生改变 【答案】CD 【详解】A．线圈转动需要电路中有电流且处于磁场中，同时线圈平面不能处于平衡位置（即线圈平面与磁感线垂直的位置），仅有电源若没有磁场或处于平衡位置线圈不会转动，故A错误； B．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，选项中结论未强调“一部分导体”，且线圈整体在磁场中移动时若两边切割产生的感应电动势抵消则无电流，故B错误； C．该实验装置中有电源，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机原理；动圈式扬声器也是通电线圈在磁场中受力振动发声，两者原理类似，故C正确； D．通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关，在电流方向不变时，改变磁场方向，导体受力方向会发生改变，该猜想合理，故D正确。 故选CD。 迁移创新 16．如题图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来研究电磁感应现象中感应电流方向的问题，发现将磁铁快速向下运动时，指针向左偏转。保持起始位置不变的前提，下列可以使灵敏电流计指针向右偏转的操作是（   ） A．线圈不动，磁极反转后的磁铁快速向上运动 B．磁极反转后磁铁不动，线圈快速向下运动 C．磁极方向不变磁铁不动，线圈快速向上运动 D．线圈不动，磁极反转后磁铁快速向下运动 【答案】D 【详解】感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线运动的方向有关，磁场方向和切割磁感线运动的方向改变其中的一个，感应电流的方向将改变，如果二者同时改变电流方向不变。 A．线圈不动，磁极反转、磁铁快速向上运动，磁场方向和切割磁感线运动的方向同时改变，感应电流方向不变，故A不符合题意； B．磁极反转后磁铁不动，线圈快速向下运动，此时磁场方向和切割磁感线运动的方向同时改变，感应电流方向不变，故B不符合题意； C．磁极方向不变磁铁不动，线圈快速向上运动，磁场方向和切割磁感线运动的方向都不改变，感应电流方向不变，故C不符合题意； D．线圈不动，磁极反转后磁铁快速向下运动，只改变磁场方向，感应电流方向改变，故D符合题意。 故选D。 17．（多选）在学习了“电和磁”的知识后，小明用甲、乙两个直流电动机组装了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。下列有关说法正确的是（　　） A．装置中的甲将化学能转化为机械能 B．这个过程中乙的工作原理是电磁感应现象 C．生活中动圈式话筒的原理与甲相同 D．要使甲的转向改变可以将电源正负极对调 【答案】BD 【详解】A．甲是电动机，是将电能转化为机械能，化学能转化为电能是电源的能量转化，故A错误； B．乙是发电机，工作原理是电磁感应现象，故B正确； C．动圈式话筒依靠声音振动带动线圈切割磁感线产生感应电流，原理是电磁感应，和乙原理相同，与甲（电动机）原理不同，故C错误； D．电动机的转动方向和电流方向、磁场方向有关，对调电源正负极会改变电流方向，因此可以改变甲的转动方向，故D正确。 故选BD。 18．新考法·磁场对导体的作用 神舟载人飞船与空间站进行自主对接时，为减小对接过程中的震动以保证安全，飞船内置了电磁阻尼器。它由磁铁和线圈构成（如图所示），当线圈水平向左运动时，线圈边中会产生电流，同时边受到向右的阻力，以阻碍其靠近。当仅将磁体的南北极上下调换时，线圈所受阻力方向为_____。 【答案】向右 【详解】当磁体的南北极上下调换时，磁场方向反向。线圈向左运动时，ab边切割磁感线的方向不变，但磁场方向反向，因此感应电流的方向也反向。根据左手定则，磁场方向和电流方向都反向时，安培力的方向不变。所以，线圈所受阻力方向仍为向右。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $