人教版九年级全册第5节 磁生电随堂练习题

20.5磁生电

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知识点一：电磁感应现象

电磁感应：闭合电路里的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。这种现象由英国物理学家法拉第通过实验发现。导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。在电磁感应现象中，机械能转化成电能。

知识点二：发电机

（1）发电机由定子和转子构成，实际生活中的大型发电机由于电压很高，电流很强，一般都采用线圈不动，磁体旋转的方式来发电，而且磁场是用电磁铁代替的。

（2）没有使用换向器的发电机，产生的电流，它的方向会周期性变化，这种电流叫交变电流，简称交流电。它每秒钟电流方向改变的次数叫频率，单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国的交流电频率是50Hz。

（3）使用了换向器的发电机，产生的电流，它的方向不变，这种电流叫直流电。（实质上和直流电动机的构造完全一样，只是直流发电机是磁生电，而直流电动机是电生磁）。

重点难点解读

一、知道电磁感应及应用

从磁生电的条件为突破口逐一领悟核心要素：

1.产生感应电流的条件：

（1）闭合电路；

（2）导体在磁场中做切割磁感线运动（正切、斜切都可以）；

（3）切割磁感线运动的导体只能是闭合电路的一部分，三者缺一不可。

2.能量的转化：机械能转化为电能；

3.感应电流的方向决定因素：导体切割磁感线的方向和磁感线的方向；

4.增大感应电流的方法：一是增加磁场的磁性，二是加快运动的速度；

5.生活中的应用实例：发电机、动圈式话筒等。

注意：①区分发电机与电动机的关键是看外部电路有无电源，有电源是电动机，无电源是发电机。②我国交流电的频率为50Hz，周期为 0.02s，即每秒钟电流的方向改变 100 次．

二、对电磁现象的认识

①首先要明确电磁三现象是指：电流的磁效应、磁生电、磁场对电流的作用；

②归类明确电磁三现象在生活中的应用：A.电流的磁效应；电磁铁、电磁继电器、电磁起重机等；B.电磁感应：发电机、动圈式话筒；C.磁场对电流的作用：电动机、扬声器；

③审题解题干中所涉及的是关于哪一种电磁现象的原理，然后对号入座辨别。

注意：①电流的磁效应和磁场对电流的作用的区别是磁场的数目不同，分别是一个和两个；②电磁感应和磁场对电流的作用的区别是电路中有无电源或电流表。

对点例题解析

知识点一：电磁感应现象

【例题1】（2019大庆）图示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右

运动，电流表G的指针向右偏，这是　   　现象，为使G的指针向左偏，可使导体棒向　   　运动，断

开S1、闭合S2，导体棒能运动起来，依此可制成　   　（选填“电动机”或“发电机”）。

【答案】电磁感应；左；电动机。

【解析】断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，电流表G的指针向右偏，这是电磁感应现象；

感应电流的方向与导体运动方向有关，为使G的指针向左偏，可使导体棒向左运；

断开S1、闭合S2，导体棒有电流，在磁场中受到到力的作用，能运动起来，这就是电动机的原理。

知识点二：发电机

【例题2】（2020•临沂模拟）如图所示的几种器件，工作时应用了电磁感应现象的是  （　　）

【答案】B

【解析】（1）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，导体中就会产生感应电流；

（2）发电机就是利用电磁感应原理制成的，工作时把机械能转化成电能。

A.司南是根据磁极间的相互作用规律工作的，故A不符合题意；

B.发电机是利用电磁感应的原理制成的，故B符合题意；

C.电铃是利用电流的磁效应来工作的，故C不符合题意；

D.微风扇的电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故D不符合题意。

达标训练题

1．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫______，导体中产生的电流，叫________，其方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关．如果两个方向中任意一个改变，感应电流方向发生改变．

【答案】电磁感应，感应电流。

【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫电磁感应，导体中产生的电流，叫感应电流，其方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关．如果两个方向中任意一个改变，感应电流方向发生改变．

2．发电机是利用电磁感应现象制成的．发电机工作时将机械能转化成____能．交流发电机产生的是大小和方向不断做周期性变化的电流，叫交流电．我国交流电的频率是_____Hz，电流方向每秒改变100次．

【答案】机械。50。

【解析】发电机是利用电磁感应现象制成的．发电机工作时将机械能转化成电能．交流发电机产生的是大小和方向不断做周期性变化的电流，叫交流电．我国交流电的频率是50 Hz，电流方向每秒改变100次．

3．如图所示电与磁的实验装置中，属于发电机原理的是（　　）

【答案】C

【解析】首先明确发电机的工作原理，然后根据四个选择找出符合要求的选项。发电机的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。

A.该实验是著名的奥斯特实验，该实验说明了通电导线周围存在着磁场，故该选项不符合题意；

B.该电路中有电源，即通电后，磁场中的金属棒会受力运动，故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故该选项不符合题意；

C.在该闭合电路中没有电源，当金属棒向右运动时，其恰好切割磁感线运动，于是灵敏电流计中就会有电流通过，故这就是电磁感应现象，即该选项符合题意；

D.该装置中有电流通过时，磁场中的线圈会转动，故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故该选项不符合题意。

4．关于如图甲、乙所示的实验，下列说法错误的是（　　）

A．甲实验可以研究通电导体周围存在磁场 

B．甲实验可以研究电磁感应现象 

C．乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况 

D．乙实验的过程中，电能转化为机械能

【答案】A

【解析】AB、甲实验电路中没有电源，不能用来研究通电导体周围存在磁场；该实验中，开关闭合时，当导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，所以可以研究电磁感应现象，故A说法错误，B说法正确。

CD、乙实验电路中有电源和磁体，可以研究通电导体在磁场中受力情况，是电动机的原理图，工作时电能转化为机械能，故CD说法都正确。

一、选择题

1．（2019湖南湘潭）信用卡刷卡时其磁条经过刷卡机的缝隙线圈出会产生感应电流。以下设备与信用卡刷卡时工作原理相同的是（　　）

A．排气扇 B．电烤炉 C．电动机 D．发电机

【答案】D

【解析】信用卡刷卡时其磁条经过刷卡机的缝隙线圈出会产生感应电流，这是电磁感应现象，找出下列物体是电磁感应原理的即可。

A.排气扇主要结构是一个电动机，是根据通电导体在磁场中受力而转动工作的，不符合题意。

B.电烤炉是根据电流的热效应工作的，不符合题意。

C.电动机根据通电导体在磁场中受力而转动工作的，不符合题意。

D.发电机是根据电磁感应原理工作的，符合题意。

2．（2019湖南邵阳）在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是（　　）

A．电磁铁的A端为N极 

B．小磁针静止时，N极水平指向左 

C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机 

D．当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强

【答案】C

【解析】（1）开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极；

（2）由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；

（3）电磁感应是发电机的原理；

（4）由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化。

A.由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的A端是N极，B端是S极，故A正确；

B.电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，即N极水平指向左，故B正确；

C.该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，故C错误；

D.当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性变强，故D正确。

3.（2020•武汉模拟）如图所示，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动，下列现象描述正确的是（　　）
 

A．导线ab竖直向上运动时，电流表指针会偏转

B．导线ab竖直向下运动时，电流表指针会偏转

C．导线ab从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转

D．导线ab分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反

【答案】D

A.导线ab竖直向上运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故A错误；

B.导线ab竖直向下运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误；
C.导线ab从图中所示位置斜向上运动，此时导线ab做切割磁感线运动，所以在电路中会有感应电流，电流表指针会偏转，故C错误；

D.导线ab分别水平向右和水平向左运动时，即在磁场方向不变的情况下，改变导体的运动方向，感应电流的方向会改变，则电流表指针偏转的方向相反，故D正确．

4．（2019长沙模拟题）如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景，当探测线圈靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈下面有金属物体了．图中能反映出金属探测器工作原理的是（　　）

【答案】B．

【解析】当线圈靠近金属物体时，在金属物体中产生电流，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，故在金属中会产生电流，故探测器应采用了电磁感应原理。

A选项为探究电流的周围存在磁场的实验；B选项为探究电磁感应现象的实验；C为电流的磁效应实验；D为探究通电导体在磁场中受力的实验。

二、填空题

5．（2019湖南长沙）物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图，他们用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，发现灵敏电流计的指针左右摆动，这说明导线中产生了　   　，摇绳发电将　   　能转化为电能。

【答案】感应电流；机械。

【解析】用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，导体

在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，而且电流方向随时间发生变化，属于交流电，根据

此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。

6.（2019•济宁模拟题）发电机的工作原理．能说明直流电动机工作原理的是图中的图．

【答案】电磁感应；乙。

【解析】据课本知识可知，发电机是利用电磁感应现象的原理制成的；甲图中没有电源，即线圈做切割磁感线运动会产生电流，即发电机原理；乙中有电源，即通电后磁场中的线圈会受力运动，所以乙是直流电动机的工作原理图。

7．（2018海南模拟题）如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，他根据　   　（选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”）的原理发电，这个过程　 　能转化为电能，产生的电能储存于魔方内．魔方还能通过USB端口给移动设备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的　  　（选填“电源”或“用电器”）

【答案】电磁感应；机械能；电源．　

【解析】转动魔方时，闭合电路的导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，利用的是电磁感应现象；在发电的过程中，电能转化为机械能；魔方给移动设备充电时，魔方提供电能，相当于电路中的电源．

8．（2019齐齐哈尔模拟题）闭合电路的一部分导体在磁场中做　       　运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做　    　，利用这一原理制成了　   　．（选填“电动机”或“发电机”）

【答案】切割磁感线；电磁感应；发电机．

【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做电磁感应；它是由英国物理学家法拉第最早发现的，发电机就是根据这一原理制成的．

9．（2019湖北洪湖模拟题）1825年瑞士物理学家科拉顿将一根直导线平行地放在小磁针的上方，然后与另一个房间的螺旋线圈组成闭合电路，如图所示，他把一根条形磁铁插入螺旋线圈内，再跑到另一个房间内观察小磁针是否偏转，进行多次实验他都没有发现小磁针偏转．科拉顿、法拉第等物理学家相继进行了上述试验，是为了探究　         　；在实验中，科拉顿用到了1820年丹麦物理学家　  　发现“电流的周围存在着磁场”的实验装置．

【答案】什么情况下磁可以生电；奥斯特．

【解析】将一根直导线平行地放在小磁针的上方，然后与另一个房间的螺旋线圈组成闭合电路，把一根条形磁铁插入螺旋线圈内，相当于做切割磁感线运动，观察小磁针是否偏转即是否产生感应电流，故是为了探究“什么情况下磁可以生电”；

1820年丹麦的物理学家奥斯特发现电流的周围存在着磁场．

三、实验探究题

10．（2019湖北武汉）某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。

（1）实验时应将电流表、导线ab串联起来组成______回路。 

（2）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是______（填字母标号）。
A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体
B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈
C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动
D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动
E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动 

（3）如图所示的实验装置中，将电流表换成______进行触接，还可以探究电动机的工作原理。 

【答案】（1）闭合；（2）CE；（3）电源。

【解析】 （1）磁生电是电磁感应现象，必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以应将电流表、导线ab串联起来组成闭合回路；

（2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动；AB、导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会产生感应电流，故AB都不符合题意。 CE、由图知，导体ab处的磁感线是从上向下的，导体ab水平向左或向右运动，斜向上或斜向上运动，都是做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故CE符合题意。

D、导体ab竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D不符合题意； 故选CE。

（3）当电流表换成电源时，导体ab就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理。

11．（2019湖北滨州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：

猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关

猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关

猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关

猜想四：……

针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。

实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：

根据以上实验回答下列问题：

（1）本实验是通过　   　来反映发电机发电功率大小的；

（2）比较实验序号为　   　（填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想　   　（选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。

（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想　   　（选填“一”或“二”），结论是：　   　。

【答案】（1）电压表示数；（2）1、2、3；一；（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。

【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，

本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；

（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；

（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。

12．（2019河南模拟题）发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究．

（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中　　（选填“有”或“无”）电流产生．

（2）小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流表指针发生了 偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可产生电流”，但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动”．为验证猜想，它们继续探究，并把观察到的现象记录如下：

分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是　　（选填“正确”或“错误”）的，比较第2、3次实验现象发现，产生的电流的方向跟　　有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟　　有关．

（3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在　　中做　　运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理学家　　发现．

【答案】（1）无；（2）正确；导体的运动方向；磁场方向；（3）磁场；切割磁感线；法拉第．

【解析】（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中无电流产生；

（2）根据表格中的信息可知，当导体在磁场中运动时，电流计指针不一定偏转，说明不一定产生电流，故小芳的观点是正确的；

比较第2、3次实验现象发现，磁场方向相同，导体运动的方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向跟导体运动方向有关；

比较第3、6次实验现象发现，导体运动的方向相同，磁场方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向还跟磁场方向有关．

（3）电路闭合时，不论是导体运动还是磁体运动，导体会做切割磁感线运动，所以导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应，此原理最早由英国物理学家法拉第发现的．