第5节 磁生电
基础主干落实
1.电磁感应现象
(1)内容: 电路中的 导体在磁场中做 运动时,导体中产生 的现象。
(2)产生条件:
① 电路;
②导体做 运动。
(3)影响感应电流方向的因素:
① 的方向;
② 的方向。
2.应用:发电机
(1)结构: 和 。
(2)原理: 现象。
(3)能的转化:发电机为 能转化为 能。
(4)交流电:①定义:发动机线圈转动时,会在电路中产生 和 发生周期性变化的电流。
②交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国的交流电频率是 Hz。
重点案例探析
重点 电磁感应
【典题】(2023·鄂州中考)物理小组的同学们利用如图所示的实验装置,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 (选填“上下”“左右”或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转;
(2)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针都不发生偏转。由此得出结论: 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就产生感应电流;
(3)该实验在探究过程中,是将 能转化成电能,生活中的 (选填“电动机”或“发电机”)是根据这一原理制成的。
【点拨】电磁感应实验的“三个关键点”
(1)切割磁感线:移动导体的方向与磁场的方向有一定的夹角,包括正切和斜切或导体不动沿垂直于磁感线方向移动磁体。
(2)电流表指针不偏转的原因:电路没有闭合,导体静止或导体沿着磁场方向运动。
(3)实验改进:增强磁场、用多匝线圈、快速移动导体,增大产生的电流,使指针偏转角度增加便于观察。
【A层 基础必会】
考点一 探究电磁感应现象
1.(2023·贵阳质检)为了“探究通过磁场获得电流的条件”,小乐设计了如图所示的装置,主要器材有:铁架台、U形磁体、灵敏电流计、金属杆(金属杆用细导线连接并悬挂于铁架台上)、开关及导线若干。
(1)图中金属杆、灵敏电流计及开关的连接方式是 联。
(2)小乐安装好器材,便开始观察灵敏电流计,结果发现指针没有发生偏转,说明电路中 (选填“有”或“无”)电流产生,出现这个问题最有可能是 造成的。
(3)解决(2)中的问题后,小乐再次观察灵敏电流计,发现指针还是没有发生偏转,于是他晃动金属杆,发现灵敏电流计的指针发生了摆动,则表明电路中有 通过,此时 就相当于电路中的电源。
(4)经历了(2)、(3)的探究,小乐便得出了通过磁场获得电流的条件:①有一个闭合的电路;②电路的一部分导体要在磁场中运动。对于他的结论,你认为哪一条还不够准确 (选填“①”或“②”)。要使结论准确,你应该怎样做: 。
(5)在对实验进行完善后,实验观察到的现象如表所示:
实验 序号 磁体(磁极)放置方式 金属杆运动情况 电流计指针偏转情况
1 上N下S 静止 不偏转
2 竖直向上运动 不偏转
3 竖直向下运动 不偏转
4 上N下S 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
6 上S下N 向左运动 向左偏转
7 向右运动 向右偏转
比较第4、5(或6、7)次实验可以得出 。
(6)若小乐在整理器材时未断开开关,先水平向左撤去U形磁体(金属杆不动),则灵敏电流计的指针 (选填“会”或“不会”)偏转。
考点二 电磁感应的应用
2.(2023·湘潭中考)如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”,其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁,管外绕着线圈。运动时,磁铁在管中往复运动,线圈输出不断变化的电流,从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的
是 ()
A.发电机 B.电动机
C.电风扇 D.电水壶
3.有些小朋友玩的旱冰鞋,其内部虽然没有电池,但旱冰鞋的轮子滚动时,嵌在轮子中的LED灯会发光。这是因为轮子在滚动的过程中,发生了电磁感应现象,产生了 ,LED灯相当于 (选填“电源”或“用电器”)。 (选填“发电机”或“电动机”)就是根据电磁感应的原理制成的。
4.(2023·黄冈中考改编)如图所示是动圈式话筒内部结构图。对着话筒说话时,声带振动发出声音,使膜片带动线圈做切割磁感线运动,产生的 进入扬声器,将声音放大,改变了声音的响度。线圈切割磁感线运动的过程中,将 能转化为电能。
考点三 发电机
5.(多项选择)如图是发电机模型,下列说法不正确的是 ()
A.线圈在图中位置时不能产生感应电流
B.图中线圈转过90°瞬间线圈中没有电流
C.线圈从图示位置转过180°后电流方向不变
D.线圈匀速转动时,线圈中产生的电流大小不变
易错点 话筒和听筒的原理
6.(易错题)通话时,话筒内的振膜带动线圈在磁场内做切割磁感线运动(如图所示),根据 原理,就会产生变化的电流,该电流经放大后接入听筒,引起纸盆 ,就发出声音了。
纠错:话筒的原理与发电机相同,听筒的原理与电动机相同。
【B层·能力提升】
7.(2023·宜昌中考)如图甲所示,把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到小灯泡会发光。下列说法正确的是 ()
A.发电机是利用电流的磁效应来工作的
B.发电机将电能转化为了机械能
C.线圈转得越快,小灯泡越亮
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表,指针一直偏向右边
8.(2023·新疆中考)如图所示,a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时,导线a中会产生感应电流且方向相反的两种情况是 ()
A.①和② B.①和③
C.②和④ D.③和④
9.甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和支架构成,导体棒ab和cd由导线连接,如图所示。闭合开关并向右移动ab,cd也会随之向右运动。关于此现象,下列判断正确的是 ()
A.甲装置相当于电动机
B.乙装置相当于发电机
C.向左移动ab,cd仍向右运动
D.甲装置将机械能转化为电能
10.(2024·毕节质检)小明在网上查询到电动车上有一种叫作刹车回馈的装置,这种装置可以在车辆刹车时把车辆的动能转换为电能,这是同一辆汽车行驶在同一路面时,相同速度情况下动能-刹车距离图像,图像中1、2分别是使用和未使用刹车回馈装置的曲线,由图像可得:①使用刹车回馈装置时,刹车距离缩短 m。
②刹车回馈装置主要是由 (选填“发电机”或“电动机”)组成。
11.(2022·贵阳中考)如图所示,铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域(磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落,下落过程中金属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后,AD边进入磁场前,金属框是否有可能做加速运动 请从能量转化的角度阐述理由。(不计空气阻力)第5节 磁生电
基础主干落实
1.电磁感应现象
(1)内容: 闭合 电路中的 一部分 导体在磁场中做 切割磁感线 运动时,导体中产生 电流 的现象。
(2)产生条件:
① 闭合 电路;
②导体做 切割磁感线 运动。
(3)影响感应电流方向的因素:
① 导体运动 的方向;
② 磁场 的方向。
2.应用:发电机
(1)结构: 线圈 和 磁极 。
(2)原理: 电磁感应 现象。
(3)能的转化:发电机为 机械 能转化为 电 能。
(4)交流电:①定义:发动机线圈转动时,会在电路中产生 大小 和 方向 发生周期性变化的电流。
②交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国的交流电频率是 50 Hz。
重点案例探析
重点 电磁感应
【典题】(2023·鄂州中考)物理小组的同学们利用如图所示的实验装置,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 左右 (选填“上下”“左右”或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转;
(2)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针都不发生偏转。由此得出结论: 闭合 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就产生感应电流;
(3)该实验在探究过程中,是将 机械 能转化成电能,生活中的 发电机 (选填“电动机”或“发电机”)是根据这一原理制成的。
【点拨】电磁感应实验的“三个关键点”
(1)切割磁感线:移动导体的方向与磁场的方向有一定的夹角,包括正切和斜切或导体不动沿垂直于磁感线方向移动磁体。
(2)电流表指针不偏转的原因:电路没有闭合,导体静止或导体沿着磁场方向运动。
(3)实验改进:增强磁场、用多匝线圈、快速移动导体,增大产生的电流,使指针偏转角度增加便于观察。
【A层 基础必会】
考点一 探究电磁感应现象
1.(2023·贵阳质检)为了“探究通过磁场获得电流的条件”,小乐设计了如图所示的装置,主要器材有:铁架台、U形磁体、灵敏电流计、金属杆(金属杆用细导线连接并悬挂于铁架台上)、开关及导线若干。
(1)图中金属杆、灵敏电流计及开关的连接方式是 串 联。
(2)小乐安装好器材,便开始观察灵敏电流计,结果发现指针没有发生偏转,说明电路中 无 (选填“有”或“无”)电流产生,出现这个问题最有可能是 开关未闭合 造成的。
(3)解决(2)中的问题后,小乐再次观察灵敏电流计,发现指针还是没有发生偏转,于是他晃动金属杆,发现灵敏电流计的指针发生了摆动,则表明电路中有 电流 通过,此时 金属杆 就相当于电路中的电源。
(4)经历了(2)、(3)的探究,小乐便得出了通过磁场获得电流的条件:①有一个闭合的电路;②电路的一部分导体要在磁场中运动。对于他的结论,你认为哪一条还不够准确 ② (选填“①”或“②”)。要使结论准确,你应该怎样做: 分别使金属杆在磁场中沿不同方向运动,比较切割磁感线和不切割磁感线时是否都能获得感应电流 。
(5)在对实验进行完善后,实验观察到的现象如表所示:
实验 序号 磁体(磁极)放置方式 金属杆运动情况 电流计指针偏转情况
1 上N下S 静止 不偏转
2 竖直向上运动 不偏转
3 竖直向下运动 不偏转
4 上N下S 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
6 上S下N 向左运动 向左偏转
7 向右运动 向右偏转
比较第4、5(或6、7)次实验可以得出 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关 。
(6)若小乐在整理器材时未断开开关,先水平向左撤去U形磁体(金属杆不动),则灵敏电流计的指针 会 (选填“会”或“不会”)偏转。
考点二 电磁感应的应用
2.(2023·湘潭中考)如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”,其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁,管外绕着线圈。运动时,磁铁在管中往复运动,线圈输出不断变化的电流,从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的
是 (A)
A.发电机 B.电动机
C.电风扇 D.电水壶
3.有些小朋友玩的旱冰鞋,其内部虽然没有电池,但旱冰鞋的轮子滚动时,嵌在轮子中的LED灯会发光。这是因为轮子在滚动的过程中,发生了电磁感应现象,产生了 感应电流 ,LED灯相当于 用电器 (选填“电源”或“用电器”)。 发电机 (选填“发电机”或“电动机”)就是根据电磁感应的原理制成的。
4.(2023·黄冈中考改编)如图所示是动圈式话筒内部结构图。对着话筒说话时,声带振动发出声音,使膜片带动线圈做切割磁感线运动,产生的 感应电流 进入扬声器,将声音放大,改变了声音的响度。线圈切割磁感线运动的过程中,将 机械 能转化为电能。
考点三 发电机
5.(多项选择)如图是发电机模型,下列说法不正确的是 (A、C、D)
A.线圈在图中位置时不能产生感应电流
B.图中线圈转过90°瞬间线圈中没有电流
C.线圈从图示位置转过180°后电流方向不变
D.线圈匀速转动时,线圈中产生的电流大小不变
易错点 话筒和听筒的原理
6.(易错题)通话时,话筒内的振膜带动线圈在磁场内做切割磁感线运动(如图所示),根据 电磁感应 原理,就会产生变化的电流,该电流经放大后接入听筒,引起纸盆 振动 ,就发出声音了。
纠错:话筒的原理与发电机相同,听筒的原理与电动机相同。
【B层·能力提升】
7.(2023·宜昌中考)如图甲所示,把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到小灯泡会发光。下列说法正确的是 (C)
A.发电机是利用电流的磁效应来工作的
B.发电机将电能转化为了机械能
C.线圈转得越快,小灯泡越亮
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表,指针一直偏向右边
8.(2023·新疆中考)如图所示,a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时,导线a中会产生感应电流且方向相反的两种情况是 (D)
A.①和② B.①和③
C.②和④ D.③和④
9.甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和支架构成,导体棒ab和cd由导线连接,如图所示。闭合开关并向右移动ab,cd也会随之向右运动。关于此现象,下列判断正确的是 (D)
A.甲装置相当于电动机
B.乙装置相当于发电机
C.向左移动ab,cd仍向右运动
D.甲装置将机械能转化为电能
10.(2024·毕节质检)小明在网上查询到电动车上有一种叫作刹车回馈的装置,这种装置可以在车辆刹车时把车辆的动能转换为电能,这是同一辆汽车行驶在同一路面时,相同速度情况下动能-刹车距离图像,图像中1、2分别是使用和未使用刹车回馈装置的曲线,由图像可得:①使用刹车回馈装置时,刹车距离缩短 30 m。
②刹车回馈装置主要是由 发电机 (选填“发电机”或“电动机”)组成。
11.(2022·贵阳中考)如图所示,铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域(磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落,下落过程中金属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后,AD边进入磁场前,金属框是否有可能做加速运动 请从能量转化的角度阐述理由。(不计空气阻力)
答:有可能;金属框BC边竖直下落进入磁场,重力势能不断转化为动能,因切割磁感线,电路中产生感应电流,动能转化为电能;若转化的动能中只有一小部分转化为电能,则动能仍然增大,质量不变,速度增大,金属框做加速运动。
