21.部编物理磁生电(解析版)

1、20.5 磁生电1、在 1831 年由英国物理学家法拉第首先发现了利用磁场产生电流的条件和规律。当闭合电路的 导体 在磁场中做切割磁感线 运动时，电路中就会产生电流。这个现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。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 50 Hz 。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）4、直流电动机原

2、理：是利用通电线圈在磁场里受力转动 的原理制成的。5、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， 磁极 旋转的方式来发电，而且磁场是用电磁铁代替的。类型一 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件1在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中，小磊将蹄形磁体放在水平桌面上，将导 体棒悬挂在蹄形磁体的两磁极之间，按如图所示将导体棒、开关和灵敏电流表连接起来。已知电路器件 均完好。（1）如图甲所示， 导体棒沿水平方向向右快速运动， 电流表指针不发生偏转， 这是因为 开关没有闭合 。 （ 2）闭合开关，使导体棒竖直上下运动，观察发现电流表的指针不发生偏转 ；再使导

3、体棒水平向右运动，发现电流表指针向左偏转；再让导体棒水平向左运动，发现电流表指针向右偏转，说明感应电流 的方向与 导体的运动方向 有关。（ 3）如图乙所示，使导体棒水平方向右运动，发现电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与磁场方向 有关。（ 4）实验表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线 运动时，电路中就会产生感应电流。（ 5）实验过程中， 如果想使电流表指针偏转更明显一些， 下列方法中可行的是 A （填选项前的字母） 。 A换用量程更小且更灵敏的电流表B使导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动【答案】：（1）开关没有闭合； （2）不发生偏转；导体的运动方向； （3）磁场方向；（4）切割磁

4、感线；（5）A。【解析】：（ 1）如图甲所示，导体 ab 向右运动，电流计指针不偏转，因为开关没有闭合；（2）闭合开关，使导体棒竖直上下运动，此时导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，则电流表的指 针不会偏转；再使导体棒水平向右运动，导体切割磁感线，会产生感应电流，电流表指针向左偏转；再让导体棒水平向左运动，导体运动方向发生了变化，电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与导体的运动方向有关；（ 3）图甲和图乙的不同之处在于磁场的方向发生了变化，图乙中导体棒水平方向右运动， 但磁场方向改变，电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与磁场方向有关；（4）产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁

5、场中做切割磁感线运动；（5）A 换用量程更小且更灵敏的电流表，可以使电流表指针偏转更明显一些，故A 正确；B、使导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动，不切割磁感线，没有感应电流产生，故 B 错误。2图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“”表示导线ab，当它在磁场中分别转动到 14 位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线ab，当它下列说法正确的是（）A在位置 1 时，电路中不会产生感应电流B图甲的电路中没有电源C在位置 3 时，电路中不会产生感应电流D发电机产生的电流方向不变答案】：A。解析】：AC、小圆圈“”表示垂直于纸面、绕垂直于纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分；由图 知磁感线方向

6、水平向右，而导线在位置 1 时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；导线在位置 2、3、4时都切割磁感线，能产生感应电流；故A 正确， C错误；B、发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，则该装置相当于电源，为小灯泡提供电能， 故 B 错误；D 、由于导线在不同位置时切割磁感线的方向不同，所以产生感应电流的方向也不同（会变化） ，故 D 错 误。类型二 电磁感应 3如图所示是乘客刷身份证进站的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。下图中能说明这一原理的是（AC答案】：D。DB解析】：由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产

7、生电，有感应电流产生，所以其工作原理A 不符为电磁感应现象；A、图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故合题意；B 不符合题意；B、图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故C、图示的实验是探究通电螺旋管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故C 不符合题意；D、图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故D 符合题意。4如图所示，对下列甲、乙、丙、丁四幅图解释合理的是（）A 甲：磁场能产生电流B乙：闭合开关，小磁针 N 极向右偏转C丙：这个装置的实验原理，应用于制造电动机D丁：电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强【

8、答案】：D。【解析】：A、该实验是奥斯特实验：当导线中通过电流时，小磁针发生偏转，实验现象表明电流周围存在磁场， 即电生磁，这个现象叫做电流的磁效应，故 A 错误；B、闭合开关，通电螺线管中的电流方向是“右上左下”，根据安培定则可知，螺线管的左端是 N 极，磁感线从 N 极出发经过小磁针时方向是向左的，则小磁针 N 极将向左偏转，故 B 错误；C、若开关闭合，金属棒左右切割磁感线运动，此时电路中就会产生电流，故是电磁感应实验装置，该 装置的实验原理应用于制造发电机，故C 错误；D、由图可知，两个电磁铁是串联的，则通过两个电磁铁的电流相同，在电流相同的情况下，匝数多的 电磁铁吸引的大头针数目多，

9、表明线圈匝数越多，磁性越强，故 D 正确。类型三 发电机的构造和原理 5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。下列说法错误的是（ ）A甲、乙电机转动B甲电机相当于发电机C乙电机工作原理是电磁感应D甲、乙电机都实现了电能和机械能之间的转化【答案】：C。【解析】：AB 、右边电路，乙电机因为有电池才转动，所以乙是电动机；甲电机在乙转轴带动下转动，甲电机转动 了左边电路才有电，使灯泡发光，所以甲电机是发电机，故 A 错误；C、乙电机是电动机，利用的是通电导体在磁场中受力运动的原理，故C 错误；D、电动机工作时，电能转化为机械能；发电机工作时

10、，机械能转化为电能，则甲、乙电机都实现了电 能和机械能之间的转化，故 D 正确。类型四 交流电6对于交流电，下列说法中正确的是（）A线圈转动一周，电流方向改变一次，大小改变两次B线圈转动一周，电流方向改变两次，大小改变两次C线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变D线圈转动一周，电流方向改变四次，大小随时间改变 【答案】：C。【解析】：交变电流是线圈在磁场中转动形成的； 线圈转动一周即为一个周期； 在一个周期内电流方向改 变两次；电流的大小随时间在做周期性变化；7关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（）A 我国电网提供的交流电频率为 50HzB灯与控制它的开关应串联，与插座也应串联C

11、当发现有人触电时，要迅速用手把他拉离带电体D家庭电路中安装了漏电保护器，就不用安装空气开关【答案】：A。【解析】：A 、我国电网提供的交流电频率为50Hz ，故 A 正确；B、灯与控制它的开关是串联的，与插座是并联的，故B 错误；C、发现有人触电时，不要直接去救援，因为人体是导体，如果接触触电人，救援人员可能直接或间接接触火线，发生触电事故，所以一定先切断电源，故C 错误；D、家庭电路中安装了漏电保护器，但不是绝对安全可靠，仍会出触电事故，虽然需要安装空气开关，故D 错误。一选择题（共 15 小题）1我国电网规定的交流电的几个数据是（A频率 50Hz、周期 0.2 秒B 频率 50Hz、周期

12、0.02 秒C频率 50kHz 、周期 0.02 秒D 频率 100Hz、周期 0.01 秒答案】：B。解析】 ：我国用的交流电的周期为0.02s，根据周期和频率互为倒数的关系可知，此时的频率为f 50Hz 。2中国科技馆“挑战与未来”展厅有一件展品叫“太阳能热塔式发电系统”，本件展品由集热塔和排列在750W 的照明灯。当观众按动镜子前方的启动其周围四面“定日镜”组成，在每面镜子的上方都有一盏按钮时，照明灯会亮起模拟太阳发光，通过转动“定日镜”将模拟的太阳光反射至塔顶的集热器位置，通过收集热能发电，塔内的 LED 灯会亮起，如图所示。这种发电系统是通过收集太阳能推动热机工作，下列说法中正确的是

13、（再由热机图带动发电机工作来发电的。关于“太阳能热塔式发电系统”A该发电系统中的热机是利用机械能工作的B该发电系统中的发电机是利用电能工作的C该发电系统中的热机将机械能转化为内能D该发电系统中的发电机将机械能转化为电能答案】：D。解析】： AC 、热机在工作时，内能转化为机械能；故AC 错误；B 错误， D 正确。3BD、发电机的原理是电磁感应现象，其能量转化形式是机械能转化为电能，故 如图所示的充电鞋垫，利用脚跟起落驱动磁性转子旋转，线圈中就会产生电流，从而能给鞋垫上的电池充电。图中与充电鞋垫工作原理相同的是（ ）CD【答案】：D。【解析】：由题知，充电鞋垫利用脚跟起落驱动磁性转子旋转，线圈

14、中就会产生电流，从而能给鞋面上的 电池充电，故充电鞋垫是利用电磁感应现象工作的；AC 、这两幅图反映了通电导体在磁场中受力的作用而运动，与充电鞋垫的工作原理无关，故AC 错误；B、此图说明了电流的磁效应，是利用电来获得磁，与充电鞋垫的工作原理无关，故B 错误。D、该实验中，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，电流表指针 发生偏转，与充电鞋垫的工作原理相同，故 D 正确；4如图是一种利用健身球设计的充电器，当人们在转动球的时候就可以给健身球中的电池充电，下列说法正确的是（ ）A利用了电磁感应现象B利用了电流的磁效应C利用了电磁铁的作用D利用了磁场对电流的作用【答案】

15、：A。【解析】：根据在转动球的时候就可以给电池充电， 就可知在转动球的时候是可以发电的， 故球的内部装 置相当于一个发电机，其是将机械能转化成电能的过程，故它是利用电磁感应现象的原理工作的，故 A 正确。5如图所示的小制作中，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，引起灯泡发光。 下列说法正确的是（ ）A 装置 A 将机械能转化为电能B装置 A 工作原理与电动机相同C装置 A 属于用电器D说明了电能生磁【答案】：A。【解析】：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，相当于线圈在磁场中转动切割磁感线， 会产生感应电流，引起灯泡发光，是利用电磁感应现象的原理

16、工作的，说明磁能够产生电；在此过程中， 机械能转化为电能；装置 A 工作原理与发电机的原理是相同的；由于装置 A 产生了电能，所以装置 A 相当于电源；综上所述， A 正确， BCD 错误。 6如图所示，灯泡神奇的悬在空中，灯泡里面有一个线圈，它在变化的磁场中获得电能，该线圈称之为受 电线圈，可使灯泡发光，下列物品工作原理与受电线圈相同的是（ ）A电饭锅B电磁炉C电风扇D 发电机答案】：D。解析】：由题意可知，受电线圈的工作原理是电磁感应现象；A 、电饭锅是利用电流的热效应工作的，故A 错误；B、电磁炉是利用电流的磁效应工作的，故B 错误；C、电风扇是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，

17、故C 错误；D、发电机是利用电磁感应原理工作的，故D 正确。7如图所示是一种环保型手电筒。使用它时只要将它来回摇晃，就能使灯泡发光。四幅图中能反映这种手 电筒的工作原理的是（ ）【答案】：C。【解析】：这种环保型手电筒使用时只要将它来回摇晃，就能使灯泡发光，能产生感应电流，是利用电磁 感应的原理工作的。A 、图中是奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，与该手电筒的工作原理不同，故 A 不符合题意；B、该图是电动机的原理图，利用了通电线圈在磁场中受力的作用，与该手电筒的工作原理不同，故B不符合题意；C、图中没有电源，金属棒在磁场中做切割磁感应运动时，电路中就会产生电流，是电磁感应现象，故C符合

18、题意；C、图中利用小磁针来反映条形磁铁周围的磁场情况，故D 不符合题意；8如图甲所示为猴子荡秋千的游戏装置，闭合开关后，猴子就会绕上方的横梁往复震荡。其内部电路基本A 螺线管下方 N 极B要使猴子荡高一点可增加 R 阻值C电阻 R1 的作用是防止电源短路D该装置主要应用通电导体在磁场中受力的原理 【答案】：B。【解析】：A、用右手握住螺线管，使四指环绕的方向为电流的方向，则大拇指所指的下端为螺线管的 极，其上端为螺线管的 S 极，故 A 正确；B、要使猴子荡高一点，需要增大电磁铁的磁性，可以增大电流，减小R 的阻值，故 B 错误；C、由于导线的电阻很小，接入电阻R1，能防止电源短路，故 C 正

19、确；D、由题意可知，这一装置是利用通电导体在磁场中受力的原理来使猴子运动的，这与电动机的原理相 同，故 D 正确。9鲁南高铁 2019 年即将通车，方便提速临沂人出行 !如图，列车用大功率电动机提供动力、列车到站前停止供电， 电动机线圈随车轮转动， 转变为发电机发电， 此过程中车速从 200km/h 减到 90km/h ，在 90km/h以下进行机械刹车。说法正确的是(A机械刹车过程是机械能转化力内能B加速行驶过程应用了电磁感应原理C减速发电过程应用了通电导体在磁场中受力的原理D进站前停止供电，列车仍能继续前行是由于受到惯性力的作用 【答案】：A。【解析】：A 正确；A、机械刹车过程克服摩擦做

20、功，是将机械能转化为内能，故B 错误；B、通过电动机加速行驶，是应用了通电导体在磁场中受力运动的原理，故D 错误。C、通过发动机减速发电，是应用电磁感应现象，故C 错误；D、进站前停止供电，列车仍能继续前行是由于行驶的列车具有惯性，不是受到惯性力，故10如图所示， a 表示垂直于纸面的一条导线，它是闭合电路的一部分，当它在磁场中按箭头方向运动时，不能产生感应电流的是（ACD）B答案】：B。A 正确。解析】：A、由图知导体是闭合电路中的导体，导体斜着做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。故B、由题意知导体是闭合电路中的导体，但导体的运动方向与磁感线平行，即没有做切割磁感线运动，所以不会产生感应电

21、流。故 B 错误。C、由题意知导体是闭合电路中的导体，并且导体做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。故C 正确。D、由题意知导体是闭合电路中的导体，导体做切割磁感线运动，所以会产生感应电流。故D 正确。11 POS 刷卡机的广泛应用给人们的生活带来了便利，POS 机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头（如图所示） 。在使用时，将带有磁条的信用卡在 POS 机指定位置刷一下，检测头的线圈中就会产生变化的电流， POS 机便可读出磁条上的信息，下图中能反映刷卡机读出信息原理的是（【答案】：C。【解析】： POS 刷卡机读出信息的原理就是电磁感应现象；A 、如图是一个电磁铁，说明电能产生磁，

22、故A 错误。B、如图电路中有电源，是通电导体在磁场中受力运动，故B 错误。C、如图电路中没有电源，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C 正确。D、如图是奥斯特实验，反映了电流周围存在着磁场，故 D 错误。12某同学在家庭实验室里，将甲、乙图中的装置连接成了如图所示的通路，其中两个相同的铜线圈处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动，下列说法正确的是（ ）A甲图类似于电动机，其原理是磁场对电流有力的作用 B甲图中的线圈在运动过程中将电能转化为机械能C乙图类似于发电机，其原理是电磁感应 D乙图中的线圈有电流通过，也会随着运动

23、起来【答案】：D。故 AB【解析】：AB 、用力使甲装置中的线圈在磁场中摆动起来，相当于甲中的线圈做切割磁感线运动，所以 电路中会产生电流， 是利用电磁感应现象的原理工作的， 将机械能转化成了电能， 相当于发电机， 错误；CD、甲图和乙图中的线圈是相连的，所以乙图中的线圈相当于通电导线，其会在磁场中受力的作用，所 以乙中的线圈会受力运动，将电能转化为机械能，相当于电动机，其原理是通电导体在磁场中受力，甲 相当于发电机，电流通过乙线圈，乙相当于电动机，将电能转化为机械能。故 C错误， D 正确。13关于交流发电机中的电流，下列正确的说法是（）A线圈中产生的电流是直流电，而供给外部电路的电流是交流

24、电B线圈中产生的电流是直流电，而供给外部电路的电流也是直流电C线圈中产生的电流是交流电，而供给外部电路的电流是直流电 D线圈中产生的电流是交流电，而供给外部电路的电流仍是交流电 【答案】：D。【解析】：交流发电机的线圈在转动过程中，不断周期性地切割磁感线，所以在线圈内产生了交流电。同 时供给外部电路的也是交流电； 直流发电机原理与交流发电机相同，同样是线圈在转动过程中，不断周期性地切割磁感线，在线圈内产 生交流电，在供给外部电路时，再通过换向器使之变为直流电。故只有选项 D 符合题意。 14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

25、电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是（ ）A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈数可以增大线圈中的感应电流D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化【答案】：A。【解析】： A 、铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故A 错误；B、取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故B 正确；C、增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电流，故C 正确；D正D、弦振动过程中，磁场方向不变，弦的运动方向会不断变化，则线圈中的电流方向不断变化，故 确。15电吉它的发音是通过电磁拾音装置连接扬声器而实现的。拾音装置的基本结构如

26、图所示，拨动金属弦相当于线圈在切割磁感线产生感应电流，则有（A 磁铁产生磁场使吉他金属弦磁化，a、 b 两侧均为 S 极B拨动金属弦就一定切割了磁感线C拨动金属弦的方向不同，线圈产生的感应电流方向不变 D增加线圈匝数可以让用相同的力拨动金属弦产生的感应电流增大 【答案】：D。【解析】：A 、磁铁产生磁场使吉他金属弦磁化，被磁化的金属弦有两个极，a、 b 中一侧为 N 极，另一侧为 S 极，故 A 错误；B、拨动金属弦，弦在上下运动时，不会切割磁感线，故B 错误；C、拨动金属弦的方向不同，线圈产生的感应电流方向也会不同，弦切割磁感线方向不同，故C 错误；D、感应电流的大小与运动速度、线圈匝数和磁

27、场强度有关，增加线圈匝数可以让用相同的力拨动金属 弦产生的感应电流增大，故 D 正确。二填空题（共 4 小题） 16中考体育跑步测试，考生须按要求正确佩带计时芯片，考生通过起点、终点设置的磁感应带时，芯片 里的线圈中就会产生 感应电流 ，从而激发芯片发送编码信息，系统实时获取计时信息。利用这个原 理可以制成 发电机 （选填“电动机”或“发电机” ）【答案】：感应电流；发电机。【解析】：（ 1）考生须按要求正确佩带计时芯片，考生通过起点、终点设置的磁感应带时，芯片里的线圈 做切割磁感线运动，因此线圈中就会产生感应电流，从而激发芯片发送编码信息，系统实时获取计时信 息，这是电磁感应现象。2）发电机

28、根据电磁感应原理制成的。17如图所示华为某款运动手环，其核心元件为空心塑料管，管外缠有线圈，连接外部电路，管内置一块小磁铁，戴着手环走路时磁铁会在管内反复运动，线圈会产生电流，系统就会记录下运动步数，液晶屏会显示出来，此过程利用 电磁感应 （选填“电流的磁效应” “电磁感应）原理，把 机械 能转化为 电能。【答案】：电磁感应；机械。【解析】：根据“运动手环” 的特点可知， 当塑料管运动时， 磁铁在管中反向运动， 切割线圈而产生电流。 因此，运动手环的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化为电能。18根据“电磁感应现象”人类发明了发电机 ；利用电流的 热效应 制造了电饭锅；电动机的工作时，利用 换向器 自动改变线圈中的电流方向，实现了线圈的持续转动。【答案】：发电机；热效应；换向器。【解析】：（1）根据“电磁感应现象”人类发明了发电机；（2）电饭锅是利用电流的热效应工作的；（ 3）直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力运动原理制成的，为了使线圈能持续的转动下去， 利用换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈连续转动。19干热岩是地层深处的热岩体。如图为利用其发电的示意图。（ 1）将干热岩的热量传递到热交换器的物质是热蒸汽 。（ 2）发电站中发电机是根据电磁感应 原理制成