专题1.5.2磁生电发电机

2020年浙教版八年级下科学同步学习精讲精练第1章电与磁1.52磁生电——发电机目录TOC\o"13"\h\z\u 1 2 3 4 7交流发电机1.交流电与直流电(1)交流电：手摇发电机发出的是一种大小和方向都发生周期性变化的电流，这种电流叫交流电。我国供生产、生活用的交流电的周期(每转动一周所需的时间)是0.02秒，频率(每秒钟所转过的周数)为50赫兹，即每秒钟出现50个周期，电流方向改变100次。(2)直流电：方向不随时间改变的电流叫作直流电。例如从于电池中获得的电流就是直流电。2.交流发电机(1)工作原理：发电机是利用电磁感应现象制成的。(2)基本结构：磁铁、矩形线圈、圆柱形铜环、电刷等。(3)工作过程：①如图甲中线圈的ab边向左运动，cd边向右运动，运动方向与磁感线平行，线圈没有切割磁感线，线圈中没有电流；②如图乙中线圈的ab边向下运动，cd边向上运动，运动方向与磁感线垂直，线圈切割磁感线，线圈中有电流(d→c→b→a)，外部电路电流方向是A→B；③如图丙中线圈的ab边向右运动，cd边向左运动，运动方向与磁感线平行，线圈没有切割磁感线，线圈中没有电流；④如图丁中线圈的ab边向上运动，cd边向下运动，运动方向与磁感线垂直，线圈切割磁感线，线圈中有电流(a→b→c→d)，外部电路电流方向是B→A。(4)交流发电机中能的转化：机械能转化为电能。(5)线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。发电机与电动机的区别机器直流电动机交流发电机原理通电线圈在磁场里受力而发生转动电磁感应现象能量的转化电能转化为机械能机械能转化为电能线圈与电刷目的连接两个铜半环(即换向器)两个铜环线圈转动的原因通电线圈在磁场中受力而转动线圈在外力作用下转动线圈中电流种类交流电交流电外部电路电流种类直流电交流电线圈中电流来源由电源提供直流电线圈转动产生感应电流在电路中的作用用电器电源【例】(济宁中考)发电机的工作原理是，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】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，线圈做切割磁感线运动会产生电流，是发电机的工作原理图；乙图中有电源，通电后磁场中的线圈会受力运动，所以乙图是直流电动机的工作原理图。【常考1】发电机原理【例1】(陕西中考)如图是一模拟风力发电的模型。电动机通电时，风扇a高速转动产生风力模拟自然风，风扇b在风力作用下带动发电机发电，同时与发电机相连的小灯泡发光。下列说法正确的是()。A.电动机转动时把机械能转化为电能B.发电机是利用电磁感应现象工作的C.电池电压降低时，风扇a的转速不会改变D.风力大小不会影响小灯泡发光亮度【答案】B【解析】本题考查了能量的转化、发电机的制作原理、影响感应电流大小的因素等，属于基础知识。A.电动机转动时把电能转化为机械能，故A错误；B.人类利用电磁感应现象制成了发电机，故B正确；C.电池电压降低时，电路中的电流会减小，则风扇a的转速减小，故C错误；D.风力大小发生变化时，电路中的电流会发生改变，则小灯泡的亮度也会改变，故D错误。【例2】(株洲中考)如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【解析】A.在磁体的外部磁感线都是从N极出发回到S极，故图中两磁极间的磁场方向向右，故A错误；B、C.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.根据通电导体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。【常考2】电磁感应的应用【例3】（海淀期末）在机场、火车站、博物馆等一些需要进行安全检查的场所，安检人员利用手持式金属探测器对旅客或游客进行检查(如图所示)。当探测器靠近金属物品时，在金属物品中就会产生感应电流，由此导致探测器发出警报，以提示要做进一步的检查。在我们学习过的下列装置中，与上述探测器能使金属物品中产生感应电流的原理最为相似的是()。A.电动机B.动圈式扬声器C.发电机D.电磁铁【答案】C【解析】本题主要考查电磁感应的应用。由题意可知，探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流，则分析各实验现象可知能产生电流的选项。A.电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用而制成的，故A不符合题意；B.动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力的作用而制成的，故B不符合题意；C.发电机是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流制成的，故C符合题意；D.电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故D不符合题意。【易错】发电机是根据电磁感应原理制成的。它是一种能把机械能转化为电能的装置。【方法技巧】电动机与发电机原理的区别：电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的；发电机是利用电磁感应现象制成的。1.下列关于交流发电机的说法中正确的是（）A.发电机工作时将电能转化为机械能B.发电机工作时，线圈和外电路中通过的都是直流电C.如果发电机线圈每秒转50圈，则感应电流的方向每秒改变100次D.当线圈在磁场中转动时，不论外部电路是否闭合，线圈中都有感应电流产生【答案】C【解析】本题就发电机的制作原理和工作原理进行考查.发电机是将机械能转化为电能的装置，发电机工作时，线圈内的电流一定是交流电.2.(浙江台州中考)有人发明了一种“发电地板”，如图所示.发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成，行人或车辆通过时，挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动，便能发电.该发电地板的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同（）【答案】B【解析】A图是奧斯特实验，即通电导体周围存在磁场，不合题意；B图是电磁感应原理，即闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动，产生电流的现象，符合题意；C图是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动，不合题意；D图是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，不合题意.故选B.3.关于直流电动机和发电机的几种说法中，不正确的是（）A.电动机是把机械能转化为电能的装置B.电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的C.发电机是把机械能转化为电能的装置D.发电机是利用电磁感应原理工作的【答案】A【解析】AB、直流电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的，它是把电能转化为机械能的装置。故B正确、A错误；CD、发电机是利用电磁感应现象原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。故C、D都正确。4.下列线圈所处位置中有电流的是（）；电流方向开始改变的位置是（）.(填字母序号)A.线圈所在平面与磁场方向垂直；B.线圈所在平面与磁场方向平行；C.线圈所在平面与磁场方向成45°角.【答案】BCA【解析】见本节知识点扫描。5．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BB.当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向C.当线圈不动，磁极转动时，不会有感应电流产生D.发电机线圈每转过一圈，电流的方向改变一次【答案】B【解析】由图可知，该装置是交流发电机，工作时线圈内和外部电路中的电流都会发生变化，发电机线圈每转过一圈，电流的方向改变两次，A、D错误；改变磁场方向或电流方向都会使线圈中电流方向发生改变，B正确；当线圈不动，磁极转动时，线圈切割磁感线，仍会有感应电流产生，C错误。6.有一种环保型手电筒，筒内没有电池.使用时，只要来回摇晃手电筒，使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间穿过线圈来回运动，灯泡就能发光.这种手电筒能发光是依据原理.要使灯泡亮度增大，可采用的方法是(写出一种即可).【答案】电磁感应增加线圈匝数(答案合理即可)【解析】当永磁体在线圈中运动时，线圈切割磁感线产生感应电流，故依据电磁感应原理制造的。要使灯泡亮度增大，即电流变大，可以加速切割、增加线圈匝数或更换磁性更强的永磁体。7.电动自行车的“心脏”是电动机，它是利用的原理工作的；关闭电源，人用力踏脚踏板，电动机就变成了“发电机”，从而实现了“自充电”，它的发电原理是，在此过程中转化为.【答案】通电导体在磁场中受到力的作用电磁感应机械能电能【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的；“发电机”实现“自发电”的发电原理是电磁感应现象，在发电时，它是把机械能转化为电能。8.在学校实验室开放时，同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢?于是他们开展了探究，以下是他们所用的发电机(如图)和实验记录表：(1)根据表格可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与有关.(2)手摇发电机在发电时将能转化为电能.(3)他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”.下列方法属于“转换法”的是(填序号).①根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱；②根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物；③在研究电阻串联时，利用20Ω的电阻代替串联的15Ω和5Ω的电阻.(4)判断电流大小，除了借助小灯泡观察之外，实验室常用来测量.【答案】（1）线圈转速和线圈转向（2）机械（3）①（4）电流表【解析】1）由表格信息可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小与线圈转速和线圈转向是否有关，其中感应电流的大小可通过灯泡的亮度来反映；（2）手摇发电机在发电过程中，消耗机械能而产生电能，是将机械能转化为电能；（3）①根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小和根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱，这两种方法都是将不容易观测和不便于测量的物理量转化为容易观测和测量的物理量，上种研究问题的方法叫转换法，故A符合题意；②根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物，用到了分类法，故B不符合题意；③在研究电阻串联时，利用20Ω的电阻代替串联的15Ω和5Ω的电阻，用到了等效替代法，故C不符合题意。故选①。（4）粗略的比较电流大小，可以观察小灯泡的亮度，要想准确的比较电流的数值，即需用电流表来测量。1.当闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，导体中（）A.一定有感应电流产生B.一定没有感应电流产生C.可能有感应电流产生D.以上说法都不对【答案】C【解析】本题就感应电流产生的条件进行考查.产生感应电流的条件是：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.2.如图所示的四个演示实验中，能够说明发电机原理的是（）【答案】C【解析】发电机的原理是电磁感应.A是研究通电导体周围存在着磁场的实验；B是研究通电线圈在磁场中转动的实验；D是研究磁场对电流的作用的实验.3.如图是一种充电鞋的结构示意图.当人走动时，会驱动磁性转子旋转，使线圈中产生电流，产生的电流进入鞋面上锂聚合物电池.这种充电鞋的工作原理是（）A.电磁感应现象B.电流的磁效应C.磁极间的相互作用D.通电线圈在磁场中受力转动【答案】A【解析】充电鞋是利用电磁感应现象制成的，磁性飞轮高速旋转，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，给鞋面上的充电电池充电，故A正确；任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应，与充电鞋原理无关，故B错误；磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，与充电鞋原理无关，故C错误；通电线圈在磁场中受到力的作用而转动，与充电鞋原理无关，故D错误.4.如图所示的四个装置，关于它们分别用来演示哪个物理现象的描述，正确的是（）A.图a可用来演示磁场对通电导线的作用B.图b可用来演示磁场对电流的作用C.图c可用来演示电荷间的相互作用D.图d可用来演示电磁感应现象【答案】C【解析】图a是研究电磁感应现象的，即磁可以生电，故A错误；图b是奥斯特实验装置，说明了电流周围存在磁场，即电流的磁效应，故B错误；图c显示同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，这是电荷间的相互作用规律，故C正确；图d是通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误.故选C.5.(江苏泰州中考)无线充电技术应用了特斯拉线圈，如图所示，用一不通电的LED灯靠近正在通电的特斯拉线圈时，LED灯发光了，灯被点亮的现象可以用我们学过的哪一知识来解释（）A.电流的磁效应B.磁场对电流的作用C.安培定则D.电磁感应【答案】D【解析】用一不通电的LED灯靠近正在通电的特斯拉线圈时，LED灯发光了，这说明灯泡中产生了电流，故该现象为电磁感应现象.6.如图所示，下列关于发电机的说法中正确的是（）A.当发电机工作时，电流始终从电刷A流向电刷BB.当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向C.当线圈不动，磁极转动时，不会有感应电流产生D.发电机中线圈每转过一圈，电流的方向改变一次【答案】B【解析】本题是对发电机结构和工作原理的综合考查.当发电机工作时，线圈中的电流是交流电，线圈每转一圈电流方向改变两次.若线圈不动，磁极转动也会切割磁感线而产生电流.7.小明将微型电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微型电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验，下列说法正确的是（）A.电风扇发电的原理是电磁感应B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能D.小灯泡发光是把光能转化为电能【答案】A【解析】电动机的基本构造与发电机相同，都是由线圈和磁体组成的.当旋转电风扇叶片时，会带动里面的线圈转动，切割磁感线，从而产生感应电流，这是电磁感应现象，在这个过程中是将机械能转化为电能.灯泡发光主要是把电能转化为光能.8.如图所示，若使导体ab在磁场中做切割磁感线运动，灵敏电流表指针便发生偏转，这是现象，根据这一原理制成了机.【答案】电磁感应发电【解析】由图可知导体ab是闭合电路中的一部分，所以在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象是电磁感应，在此过程中将机械能转化为电能，根据这个原理制成了发电机.9.当你唱卡拉OK时，要用到话筒(麦克风)，如图1515甲所示.话筒的种类很多，图乙是动圈式话筒构造示意图.当你对着话筒说话或唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起，线圈在磁场中的这种运动，能产生随着声音的变化而变化的，经放大后，通过扬声器还原成声音.【答案】振动感应电流【解析】声音是由物体振动产生的.当对着话筒说话时，声音的振动使膜片发生振动，与膜片相连的线圈也随膜片振动的频率而振动，线圈在磁场中运动，能产生感应电流，且电流变化的频率是随着声音的变化而变化的.然后，这种感应电流经扩音机放大，最后通过扬声器把电流还原成声音.因此，这种话筒是利用电磁感应工作的.10.如图所示，当导体在磁场中向上或向下运动时，电流表的指针；当导体向前或向后运动时，电流表的指针.此时，若将A到电流表之间的导线拆除，则AB两端(填“有”或“没有”)电压.【答案】不偏转偏转有【解析】产生感应电流的条件是：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动.所以导体在磁场中向上或向下运动时，导体没有切割磁感线，不会产生感应电流.当断开电路时，因导体做切割磁感线运动，导体两端会产生感应电压.11.如图所示，风速计是由风叶和改装的电流表构成.风速越大，风叶转动越快，电流表读数也越大.图中与这一过程的工作原理相同的是（）【答案】B【解析】本题就电磁感应以及电磁感应过程中的能量转化进行考查.风叶转动越快，电流表读数也越大，说明是将机械能转化为电能，为电磁感应现象.12．小勇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”，他将实验中观察到的现象记录在下表中。次数开关磁场方向导体AB的运动方向电流表指针的偏转方向1断开上N下S向右运动不偏转2闭合上N下S向右运动向左偏转3闭合上N下S向左运动向右偏转4闭合上N下S向上运动不偏转5闭合上S下N向下运动不偏转6闭合上S下N向右运动向右偏转7闭合上S下N向左运动向左偏转(1)分析得出：。(2)比较实验2和3(或6和7)可知