第5节磁生电（双基过关考点突破）九年级物理全一册通关讲义（人教版）

第5节磁生电双基过关知识点一、电磁感应1.实验探究:导体在磁场中产生电流的条件(1)实验器材:灵敏电流计、磁体、导线、导体。(2)实验过程如图所示,在蹄形磁铁的磁场中放一根导体ab,把它的两端和灵敏电流计用导线连接起来,导体与灵敏电流计组成闭合电路,当导体分别上下、左右、前后各个方向运动时,观察灵敏电流计指针是否偏转,如果偏转,同时记录指针偏转的方向。(3)实验结论闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中产生电流,电流的方向与导体运动方向和磁感线的方向有关。当改变导体运动(或磁感线)方向时，电流的方向也会随着改变;若导体运动方向和磁感线方向同时变得相反时,电流的方向不变。2.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，导体中就会产生电流的现象。3.产生感应电流的条件：（1）闭合电路（2）一部分导体（3）做切割磁感线运动4.理解磁生电的条件电路是闭合的；一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。（1）做切割磁感线运动的导体必须是闭合电路的一部分，而不是整个电路。（2）只要导体运动的方向与磁感线有一定角度，而不是与磁感线平行，导体就会切割磁感线。（3）“切割磁感线运动”是指导体与磁场的相对运动。当导体不动，碰场运动时能切割磁感线；当磁场不动，导体运动时也能切割磁感线。（4）深度理解:理解什么是切割磁感线运动，记住“两是，两不是”。“两是”指的是将磁感线看成是面条，部分导体看成是刀，刀的运动能够把面条割断，就属于切割磁感线运动，这有两种情况:①刀口与磁感线垂直；②刀口与磁感线斜交。不能割断面条的运动则不属于切割磁感线运动，这也有两种情况:①刀的运动方向与磁感线平行；②刀像刺刀一样刺过磁场的运动。5.感应电流:在电磁感应现象中，产生的电流。6.感应电流方向的影响因素:导体切割磁感线运动的方向和磁场方向。7.感应电流大小的影响因素:导体切割磁感线运动的速度、磁场的强弱、切割磁感线运动的导体的有效长度和线圈的匝数。基础自测：1．磁生电：（1）英国物理学家______发现了电磁感应现象。（2）内容：闭合电路的一部分导体在磁场中做______运动时，导体中就产生______，这种现象叫做______，产生的电流叫做______。【答案】

法拉第

切割磁感线

电流

电磁感应

感应电流【解析】（1）[1]英国物理学家法拉第在1848年通过实验证明利用磁场可以获得电流的条件，成为电磁感应现象。（2）[2][3][4]电磁感应现象的内容是：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就产生了感应电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。2．如图，蹄形磁铁的磁场中放置一导体，导体、开关与电流表组成闭合回路。下列说法正确的是（）A．奥斯特用此装置发现了电流的磁效应B．导体水平方向运动时，电流表指针不偏转C．磁极对调后，导体竖直方向运动时，电流表指针偏转D．开关断开，导体左右运动时，电流表指针不发生偏转【答案】D【解析】A．由图可知，该装置是探究电磁感应现象的实验，是法拉第首先发现的，故A错误；B．导体水平方向运动时，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针偏转，故B错误；C．磁极对调后，导体竖直方向运动时，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故C错误；D．开关断开，电路不是闭合的，导体左右运动时，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D正确。故选D。3．如图，蹄形磁铁的磁场中放置一导线，导线与电流表组成闭合回路，下列说法正确的是（）A．奥斯特用此装置发现了电流磁效应B．导体竖直方向运动时，电流表指针偏转C．导体水平方向运动时，电流表指针偏转D．导体左右运动时，电流表指针偏转方向不变【答案】C【解析】A．英国科学家法拉第用此装置发现了电磁感应现象，故A错误；B．导体竖直方向运动时，没有切割磁感线，不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故B错误；C．导体水平方向运动时，切割磁感线，会产生感应电流，电流表指针偏转，故C正确；D．导体左右运动时，切割磁感线的方向不同，产生感应电流的方向不同，电流表指针偏转方向不同，故D错误。故选C。4．如图所示，闭合开关，当导体ab向右运动时，观察到电流表指针向左偏转，这是______现象：如果对调N、S极，同时ab向左运动时，电流表指针的偏转方向______（选填“改变”或“不改变”）：如果导体ab上下运动，电流表指针______（选填“会”或“不会”）偏转。【答案】

电磁感应

不改变

不会【解析】[1]如图所示，闭合开关，当导体ab向右运动时，闭合回路的一部分导体ab做切割磁感线运动，导体中就会产生感应电流，会观察到的现象是电流表指针偏转，这是磁生电现象，即电磁感应现象。[2]感应电流的方向与导体运动的方向、磁场方向有关，改变导体运动的方向、改变磁场方向都会使感应电流的方向发生改变。因此对调N、S极，ab向左运动时，电流表指针的偏转方向不改变。[3]如果导体ab上下运动，ab没有做切割磁感线运动，所以不会产生感应电流，电流表指针不偏转。5．如图所示是科技馆中的一个展品叫“磁棒过线圈”，该装置可以演示感应电流的产生。当把磁棒向下插入线圈时，电流计指针向右偏转；当把磁棒从线圈中向上取出时，电流计指针向左偏转。请结合上述操作，提出一个可探究的科学问题：___________。【答案】感应电流的方向与线圈切割磁感线的方向是否有关【解析】由题意可知，当将磁棒从线圈中向上取出时，电流表计指针向左偏转；当把磁棒向下插入线圈中时，电流计指针向右偏转；线圈切割磁感线的方向发生变化时，电流计指针偏转方向也发生了改变，说明电流方向发生了变化；所以可以探究的问题是，感应电流的方向与线圈切割磁感线的方向是否有关。知识点二、发电机1.原理：发电机是利用电磁感应现象制成的2.构造发电机由转子(转动部分)和定子(不动部分)组成。大型发电机发的电,电压很高,电流很强,一般采用线圈不动,磁极旋转的方式来发电,为了得到较强的磁场,还要用电磁铁代替永磁体3.能量转化发电机是把机械能转化为电能的机器4.分类发动机分为交流发动机和直流发电机两种。注意：无论是直流发电机还是交流发电机,线圈产生的都是交流电,交流发电机输出的是交流电,直流发电机是在换向器的作用下输出直流电。5.电动机和发电机是两种不同的装置,其对比如表:直流电动机交流发电机原理通电线圈在磁场中受力而转动电磁感应现象构造与电刷接触的是换向器与电刷接触的是两个滑环能量转化电能→机械能机械能→电能在电路中的作用用电器电源基础自测6．发电机是根据______制成的，是将______转化为______的装置。【答案】

电磁感应现象

机械能

电能【解析】[1][2][3]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生了电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机就是利用此原理制成的。在电磁感应现象中，消耗了机械能，转化为电能。7．发电机中跟电刷接触的铜滑环是整圆环时，该发电机是________流发电机；铜滑环是半圆环时，该发电机是________流发电机．电流方向作周期性变化的电流叫做________电，我国电网供应的交流电的频率是________

Hz．【答案】

交

直

交流

50【分析】发电机分为交流发电机和直流发电机；发电机线圈中产生的感应电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，这种电流叫交流电．【解析】发电机中跟电刷接触的铜滑环是整圆环时，该发电机是交流发电机；铜滑环是半圆环时，该发电机是直流发电机；大小和方向在周期性地变化这样的电流叫做交变电流，简称交流电，电流在1s内完成周期性变化的次数叫做频率，单位是赫兹，我国电网的交流电频率是50Hz．8．如图所示L为带动线圈转动的摇把，图中指针表示可来回摆动的电流表，关于此装置下列说法正确的是（）A．这是电动机的工作原理图 B．这是发电机的工作原理图C．该装置将电能转化为机械能 D．通过电流表的电流是直流电【答案】B【解析】AB．带动线圈转动的摇把，电流表的指针来回摆动，说明电路中产生电流，此图是发电机的原理图，故B正确，A错误；C．该装置，消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能，故C错误；D．带动线圈转动的摇把，电流表的指针来回摆动，说明电流的方向不断改变，通过电流表的电流是交流电，故D错误。故选B。9．科学家经过长期研究，发现了电和磁有密切关系，其中最重要的两项研究如图所示，下列判断中不正确的是（）A．甲图所揭示的原理可制成电动机B．乙图是用来研究电磁感应现象的C．甲图中电路闭合，能将机械能转化为电能D．乙图中电路闭合，导体ab左右运动电路中有感应电流【答案】C【解析】A．甲图是导体因通过电流而运动，是电动机的原理，故A正确，不符合题意；B．乙图是因导体运动而产生电流，是研究电磁感应现象的，故B正确，不符合题意；C．甲图中电路闭合，电路中有电流，则通电导体在磁场中会受力而运动，将电能转化为机械能，故C错误，符合题意；D．乙图中电路闭合，导体ab左右运动，符合闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的条件，所以电路中有感应电流。故D正确，不符合题意。故选C。10．如图甲所示的四个装置中，工作原理与图乙相同的是______，工作原理与图丙相同的是______。【答案】

扬声器

话筒【解析】[1][2]图乙中，有电源、磁体、导轨和金属棒，闭合开关，金属棒在磁场中受力会运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用；图丙中，有电流表、磁体和导体，导体在磁场中切割磁感线运动，会产生感应电流，研究电磁感应现象；图甲中，电磁起重机是利用电磁铁工作的，其原理是电流的磁效应；司南是天然的磁体，由于受地磁场的影响，磁体具有指南北的性质；话筒是利用在闭合电路的一部分导体磁场中做切割磁感线运动而产生交变电流的原理（即电磁感应现象）制成的；扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理。工作原理与图乙相同的是扬声器；工作原理与图丙相同的是话筒。11．如图所示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开S1，闭合S2，导体棒能运动起来。断开S2，闭合S1，使导体棒水平向右运动，电流表的指针向右偏，这是______现象，依此原理可制成______（选填“电动机”或“发电机”）。【答案】

电磁感应现象

发电机【解析】[1]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这是电磁感应现象。[2]断开S1，闭合S2，使导体棒水平向右运动，电流表的指针向右偏转，电路中有电流通过，此过程将机械能转化为电能，依此原理可制成发电机。12．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】[1]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。[2]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50Hz，电流方向每秒改变100次。13．如图为_____的模型，是利用_____的原理工作的，工作中产生的感应电流的_____都在做周期性变化，这种电流叫做交变电流。【答案】

发电机

电磁感应

大小和方向【解析】[1][2]如图所示可知，电路中无电源，闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈中就会产生感应电流，这就是电磁感应现象，所以该装置是发电机模型。[3]根据该模型可知，线圈随时间作周期性旋转，所以发电机产生电流的大小和方向也随时间作周期性变化，这种电流叫做交流电。考点突破考点1.探究什么情况下磁可以生电方法：1.实验过程中，判断导体中是否能产生感应电流，可以记住三种情况不能产生感应电流:(1)导体和磁体相对静止不能产生感应电流。(2)电路断开，导体即使运动，也不能产生感应电流。(3)导体不做切割磁感线运动，不能产生感应电流。例如，导体做与磁感线平行的运动和导体穿过磁场中的运动都不属于切割磁感线运动。2.已知感应电流方向、导体运动方向和磁场方向三者间的关系，判断是否正确的方法:在磁场方向和导体运动方向确定时，看图中标示的电流方向是否与表中记录的电流方向相符，若相符，表明该图描述正确;若不相符表明该图描述错误。实验序号磁场方向导体棒ab运动的方向灵敏电流计指针偏转情况1向下向上不偏转2向下不偏转3向左向右转4向右向左转5向上向上不偏转6向下不偏转7向左向左转8向右向右转例1.（2022·湖北十堰·中考真题）在“探究什么情况下磁可以生电”实验中，小华做了甲、乙、丙三次实验。实验中通过观察_____来判断电路中是否产生感应电流，如图的三次实验中，_____（选填“甲”“乙”或“丙”）图中有感应电流产生。_____（选填“电动机”或“发电机”）应用了这一原理。【答案】

电流表指针是否偏转

甲、丙

发电机【解析】[1]实验时，通过观察电流表指针是否偏转，来确定电路中是否有感应电流产生。[2]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，这就是电磁感应现象。如图的三次实验中，甲、丙中的导体都切割了磁感线，能产生感应电流，而乙中导体没有切割磁感线，不会产生感应电流。[3]电磁感应现象中，消耗了机械能，得到了电能，利用电磁感应原理制成了发电机。例2.（2022·河北·中考真题）图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。（1）实验时，小明通过观察___________来判断电路中是否产生感应电流；（2）小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是___________（选填所有符合要求的操作序号）；（3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施：___________；（4）利用“磁生电”工作的装置有___________（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。【答案】

灵敏电流计的指针是否偏转

①③④

将导体AB换成多匝线圈

动圈式话筒【解析】（1）[1]感应电流的有无是通过灵敏电流计的指针是否偏转来体现的，若灵敏电流表的指针发生偏转，就说明产生了感应电流。（2）[2]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，①导体棒AB水平向右运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；③导体棒AB斜向上运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；④磁体水平向左运动，导体棒AB切割磁感线，产生感应电流。②导体棒AB竖直运动，没有切割磁感线运动，不产生感应电流；⑤磁体竖直向上运动，磁感线没有被导体切割，不产生感应电流。所以①③④可以产生感应电流。（3）[3]电流的大小应与切割磁感线的速度、磁场强度、线圈匝数有关；将导体AB换成多匝线圈（或换磁性更强的磁体，增大导体AB切割磁感线的运动速度）。（4）[4]扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理；电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应；动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理。考点2.探究感应电流的大小方法：影响感应电流的大小有多个因素，在探究感应电流大小是否与其中某一个因素有关、有什么样的关系时，用到的最主要方法是控制变量法。在实验探究或分析相关现象时，不要混淆了影响感应电流方向的因素和影响感应电流大小的因素。由单位不同的两物理量对应的多次实验议据寻找规律，要么看两物理量的比值是否一定，要么看两物理量的乘积是否一定。如若比值和乘积都不一定,则可以试着先求出其中个量的平方值，再看另一个量与它的平方值的比值或乘积是否一定，并归纳结论。例3.（2022·广西河池·中考真题）学习电磁感应现象后，小昌同学想进一步探究感应电流的大小跟哪些因素有关。他使用如图所示的装置，让导体棒在U形磁铁中做切割磁感线运动而产生感应电流，记录的实验数据如下表所示。实验次数12345磁场强弱（磁铁个数）1个1个1个2个3个导体切割磁感线速度慢速中速快速慢速慢速电流计指针偏转格数1格2.5格4格2格3格（1）比较1、2、3三组数据，可以探究感应电流的大小与导体切割磁感线速度的关系。当磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越________，感应电流越大；（2）比较________三组数据，可以探究感应电流的大小与磁场强弱的关系。当导体棒切割磁感线速度一定时，磁场越________，感应电流越大。【答案】

快

1、4、5

强【解析】（1）[1]比较1、2、3三组数据可知，在磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越快，电流计指针偏转格数越大，说明产生的感应电流越大，说明感应电流的大小与导体切割磁感线速度有关，当磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越快，感应电流越大。（2）[2][3]要探究感应电流的大小与磁场强弱的关系，要控制导体切割磁感线速度相同，只改变磁场强弱，比较电流计指针偏转格数，电流计指针偏转格数越大，说明产生的感应电流越大，因此由1、4、5三组数据可知，当导体棒切割磁感线速度一定时，磁场越强，产生的感应电流越大。考点3.“探究什么情况下磁可以生电”和“磁场对通电导线的作用”两装置的辨别方法：要能正确识别两实验装置，关键是找出两套实验装置的不同之处。它们的不同之处是探究什么情况下磁能生电的实验装置中，没有电源，但一个灵敏电流计用来观察是否产生了感应电流，在观察磁场对通电导线的作用的实验中，有电源，但没有灵敏电流计。例4.（2022·广西玉林·中考真题）如图所示，能说明电动机工作原理的是（

）A．

B．

C．

D．【答案】C【分析】电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的，结合图中装置可逐一做出判断。【解析】A．图中导体水平运动切割磁感线，导体中产生感应电流，这是电磁感应现象；它是发电机的原理，不是电动机的原理，故A不合题意；B．图中电磁铁利用了电流的磁效应，不是电动机的原理，故B不合题意；C．图中通电导线在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，故C符合题意；D．图中通电后小磁针偏转，说明电流周围存在着磁场，是电流的磁效应，不是电动机的原理，故D不合题意。故选C。例5.（2022·辽宁朝阳·中考真题）手摇发电机的工作原理与图中的__________（选填“甲”或“乙”）相同，它在工作时把机械能转化为__________能。【答案】

甲

电【解析】[1][2]发电机是运用电磁感应原理，让封闭线圈的一部分切割磁感线，将机械能转化为电能的装置，所以电路中没有电源，故甲是电动机原理图。考点4.磁生电的应用方法：解决这类问题的关键点是看该仪器（装置）在工作中是否有电能产生，是否将其他形式的能转化为电