沪粤版初中物理九下17.3 《发动机为什么能发电》（分层练习）-2023-2024学年九年级下册物理同步（沪粤版）解析版

17.3发动机为什么能发电一、选择题1．下列是教材中涉及电与磁的探究实验或实验结论的情景示意图。其中实验原理或结果与电动机工作原理相同的是（）A．奥斯特实验B．安培定则C．通电导线在磁场中受力D．探究电磁感应现象【答案】C【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受到力运动的原理工作的；A．这是奥斯特实验，表明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；B．图中螺线管中电流方向是由左侧进入、右侧流出，利用安培定则可知通电螺线管的右端为N极，故B不符合题意；C．图中有电源，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的原理图，故C符合题意；D．图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故D不符合题意。故选C。2．利用图所示实验揭示的原理，可制成（）A．发电机 B．电动机 C．电磁铁 D．电磁继电器【答案】A【解析】分析图可知，图中将闭合回路的一部分导线放在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这就是电磁感应现象，该过程将机械能转化为电能，人们利用这个原理制成了发电机，故A符合题意；BCD不符合题意。故选A。3．下列各图均与电和磁有关，其中分析正确的是（）A．图甲中小磁针的N极指向地磁北极 B．图乙能说明电动机的工作原理C．图丙中P向右滑动能吸引更多铁钉 D．图丁是电动机的工作模型【答案】D【解析】A．地理北极的附近是地磁南极，而图甲中小磁针的N极向上，是指向地磁南极，故A错误；B．图乙中，有灵敏电流计，闭合开关后，移动导体切割磁感线，会有电流流过灵敏电流计，这是产生电流，能说明发电机的工作原理，故B错误；C．从图丙可以看到，闭合开关后，P向右滑动，变阻器接入电路的电阻会变大，电路的电流会变小，磁性减弱，能吸引的铁钉会变少，故C错误；D．从图丁可以看到，开关闭合后，线圈有电流流过，线圈会转动起来，这是电动机的工作模型，故D正确。故选D。4．如图为一款无线充电式悬浮UFO音箱。使用时底座内的送电线圈产生交变磁场，使音箱内的受电线圈感应到电磁信号，产生感应电流给音箱充电，音箱悬起并开始播放音乐，下面关于这款音箱的表述正确的是（）A．工作时底座的上部和音箱上端一定是同名磁极B．送电线圈通电时产生磁场，说明电流具有磁效应C．受电线圈工作利用的是通电导体在磁场受力转动D．扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同【答案】B【解析】A．若底座上部和音箱上端是同名磁极，则音箱的下端与底座上部是异名磁极，会相互吸引，音箱不会悬浮在空中，故A错误；B．送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交变的磁场，原理是奥斯特发现的电流产生磁场，故B正确；C．受电线圈感应发电线圈的电磁信号从而产生电流给电池充电，是利用电磁感应原理工作的，故C错误；D．发电机的制作原理是电磁感应，而扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故D错误。故选B。5．张林同学在物理复习过程中，将书中的科学家及其伟大发现、相关应用进行了梳理，但是不慎破损了一角，如图所示。下列可正确填入的科学家是（）A．爱迪生 B．法拉第 C．特斯拉 D．伽利略【答案】B【解析】磁生电即电磁感应现象，最先发现的是法拉第，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。二、填空题6．小明学习了“电磁感应”后进行了深度学习，通过查阅资料发现感应电流的方向可以通过“右手定则”来判断，如图甲所示：伸出右手，让磁感线穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，则四指指向为感应电流的方向。请你根据上述方法判断图乙中导体棒沿竖直导体框下落的过程中电阻R内的电流方向是（选填“由a到b”或“由b到a”），图中“×”表示垂直导体框向里的磁感线。【答案】由b到a【解析】图中“×”表示垂直导体框向里的磁感线，由右手定则可得，四指所指的方向为电流的方向，导体棒中的电流方向由P到Q，运动的导体棒在电路中相当于电源，所以定值电阻R的电流由b到a。7．磁场方向不变时，改变方向，感应电流方向改变；导体运动方向不变，改变方向，感应电流方向也改变；同时改变方向和方向，感应电流方向不变。【答案】导体运动磁场导体运动磁场【解析】[1][2][3][4]感应电流方向与磁场方向有关，与导体运动方向有关，磁场方向不变时，改变电流方向，感应电流方向改变；导体运动方向不变时，改变磁场方向，感应电流方向也改变；磁场方向和导体运动方向都改变时，感应电流方向不变。8．认识三种电磁现象：（1）电流的磁场：奥斯特实验说明了，磁场的方向与电流的方向有关；（2）磁场对电流的作用：磁场对电流产生力的作用，力的方向与电流方向和磁场的方向都有关，应用是电动机，将电能转化为机械能；（3）电磁感应产生感应电流的条件是：电路是路，有一部分导体在磁场中做运动，这部分导体相当于。感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的运动方向有关。应用时发电机，将机械能转化为电能。【答案】通电导线周围存在磁场通切割磁感线电源【解析】(1)[1]奥斯特实验说明了通电导线周围存在与电流方向有关的磁场。(3)[2][3][4]电路是闭合回路即通路，部分导体在磁场中切割磁感线运动就可以产生感应电流。切割磁感线的那部分导体相当于电源。9．如果把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导线想象成一把刀。表达产生电流的条件就容易多了。闭合电路的导体在磁场中做运动时就会产生电流。产生的电流叫做，产生电流的现象叫。【答案】一部分切割磁感线感应电流电磁感应现象【解析】[1][2][3][4]闭合电路中的部分导体在磁场中，做切割磁感线运动时，就会产生电流。产生的电流叫感应电流，产生电流的现象叫电磁感应现象。如果导体在磁场中平行磁感线则不会有电流产生。三、实验题10．李成利用图示装置探究感应电流产生的条件。(1)开关闭合后，将AB棒沿着水平方向向右运动时，观察到灵敏电流计指针（偏转/不偏转）；(2）要使灵敏电流计的指针偏转方向与（1）中相反，可采取的具体措施是：（写出一种即可）；(3)实验还发现若AB左右运动速度越快，灵敏电流计指针偏转越明显，这说明感应电流大小与有关；(4)若将图中灵敏电流计换成，该装置还可以用来研究通电导体在磁场中受到力的作用，并据此制成了（发电机/电动机）。【答案】偏转AB向左水平移动（磁铁向右移动）切割速度电源电动机。【解析】(1)[1]开关闭合后，将AB棒沿着水平方向向右运动时，导线做切割磁感线，故电路中有电流，即灵敏电流计的指针发生偏转。(2)[2]感应电流的方向与导体切割磁感线的方向、磁场方向有关，将磁铁两极对调或者改变导体运动的方向，产生的电流方向发生变化，由此可知：灵敏电流计的指针偏转方向与(1)中相反，可让导体AB向左运动。(3)[3]导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大，这说明电路中的电流变大，所以可以看出感应电流的大小与导体的运动快慢有关。(4)[4][5]在图中将灵敏电流计换成电源，闭合开关，电路中有电流，通电直导线AB在磁场中受力而运动，电动机就是利用该原理制成的。11．（1）如图A所示是奥斯特实验图，从甲、乙可知：通电导线周围存在；从甲、丙可知；（2）图B所示是探究现象的实验装置，根据这个现象发明了，实现了机械能向电能的转化，使人类社会进入了电气化时代．【答案】磁场磁场方向与电流方向有关电磁感应发电机【解析】解：（1）①比较甲、乙两图可发现当导线中有电流通过时，小磁针才发生转动，而小磁针的转动是磁场作用的结果，所以是应该是通电导体周围有磁场。②比较甲、丙两图可发现当导体中电流方向改变后，小磁针的转动方向改变，而小磁针转动方向的改变是因磁场方向改变而改变的，所以说磁场方向与电流方向有关。（2）分析上图不难看出，在该电路中没有电源，即若闭合开关后，金属棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，此时电流的指针就会发生偏转，故这就是电磁感应实验装置，发电机就是利用该原理制成的。四、综合题12．手机无线充电（如图甲）就是不借助于数据线等导线对手机进行充电，从而增加手机续航时间，现阶段使用较多的一种无线充电方式其技术的原理如图乙所示，交流电流流过送电线圈（无线充电板）产生磁场，智能手机（受电线圈）放在无线充电板上就能充电，并将电能储存到手机的锂电池内。(1)智能手机放在无线充电板上时，手机中的受电线圈中会产生，无线充电工作原理与（选填“发电机”或“电动机”）工作原理相似；(2)某品牌手机，锂电池的容量为4000mAh，输出电压为3V，该电池最多可提供的电能。【答案】感应电流（或电流）发电机（或0.012）【解析】(1)[1][2]手机无线充电的原理是送电线圈通过一定频率的交流电，线圈的周围形成交变的磁场，然后在受电线圈中产生一定的感应电流，是电磁感应现象，无线充电工作原理与发电机工作原理相似。(2)[3]由题知，输出电压为，由可得，电池最多可提供的电能为13．如图所示，使线圈位于两磁极间（1）通电后，如图1中ab段导线的电流方向是（选择“由a到b”、“由b到a”），如图1中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出如图3中ab段导线所受磁场力的方向；（2）线圈转过如图2所示位置，用的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈；（3）若把如图2中的电源换为电阻，快速转动线圈，电阻发热.此过程机械能先转化为能再转化为能。【答案】由a到b改变电流方向电内【解析】(1)由于电流从电源的正极出发，故此时图1中ab的电流方向是由a到b；在图3中，由于电流的方向和磁场的方向均没有改变，故此时线圈所受力的方向仍不变，即力的方向仍是向上的，故答案见下图：(2)据图2能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈中的受力方向，所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动；(3)若把图2中的电源换为电阻，快速转动线圈，此时相当于一个发电机，即能产生电能，故是将机械能转化为电能的过程；同时电阻发热，这是电流的热效应，该过程是将电能转化为内能的过程。【点睛】（1）电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其所受力的方向就会改变一次；（2）发电机的原理是：电磁感应现象，即所产生的感应电流的方向与导体的运动方向和磁场的方向有关。

一、选择题1．风能作为一种清洁的新能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电已成为我国新能源战略的重要组成部分。下列选项中与风力发电机原理相同的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】风力发电，消耗风能，产生电能，是将风能转化为电能的过程，所以，原理是电磁感应。A．图中是奥斯特实验，小磁针发针偏转说明通电导体周围有磁场，故A不符合题意；B．图中是利用电磁继电器进行控制的电路，电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，电铃就是利用电磁铁的这个特性工作的，故B不符合题意；C．当图中线圈在磁场中做切割磁感线运动时，灯泡会发光，这是电磁感应，与发电机的原理相同，故C符合题意；D．图中开关闭合后，电路中有电流，通电导体受到磁场力的作用发生运动，即是电动机的制作原理，故D不符合题意。故选C。2．对下列与电磁现象有关的四幅图的分析正确的是（）A．图甲：闭合开关后，通电螺线管右端是S极B．图乙：利用磁场可以产生电流C．图丙：只要导体在磁场中运动，就会产生感应电流D．图丁：该装置可用来研究发电机的工作原理【答案】A【解析】A．图甲闭合开关后，电流从通电螺线管的右侧流入，根据安培定则，则通电螺线管左端为N极，故右端是S极，故A正确；B．图乙为奥斯特实验，说明利用电流可以产生磁场，故B错误；C．图丙中没有电源，只有导体在磁场中做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，故C错误；D．图丁中有电源，闭合开关，通电导体在磁场中运动，该装置可用来研究电动机的工作原理，故D错误。故选A。3．关于磁现象，下列说法正确的是（）A．图甲：通电时小磁针发生明显偏转说明通电导体周围存在地磁场B．图乙：利用此装置可说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关C．图丙：利用此装置可说明发电机的工作原理D．图丁：利用此装置可说明电动机的工作原理【答案】B【解析】A．该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，不是地磁场，故A错误；B．图中两个电磁铁串联，通过的电流相同，线圈匝数不同，吸起大头针的数目不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关，故B正确；C．图中实验研究的是通电导体在磁场中受力运动，能说明电动机工作原理，故C错误；D．图中闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，该实验说明机械能可以转化为电能，利用此装置可说明发电机的工作原理，故D错误。故选B。4．图所示是探究电磁感应的实验装置，关于电磁感应现象，下列说法正确的是（）A．奥斯特发现了电磁感应现象B．利用电磁感应现象制作了电动机C．导线在磁场中沿不同方向运动，导线中都会有感应电流产生D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，导线中感应电流的方向不发生改变【答案】D【解析】A．法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；B．利用电磁感应现象制作了发电机，故B错误；C．导线在磁场中沿与磁感线平行的方向运动，导线中不会有感应电流产生，故C错误；D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，由右手定则得，导线中感应电流的方向不发生改变，故D正确。故选D。二、填空题5．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。【答案】感应电流用电器发电机【解析】[1][2][3]旱冰鞋内部虽然没有电池,但存在着磁场，旱冰鞋的轮子滚动时做切割磁感线的运动，使得旱冰鞋的内部产生了感应电流，这一现象叫做法拉第电磁感应现象，发电机就是根据这一原理制成的。而LED灯在发光的过程中消耗了电能，所以是用电器。6．如图所示，水平放置的两光滑金属导轨与电路连接并置于垂直于导轨向里的匀强磁场（磁场强弱和方向处处相同）中，两根相同的金属棒AB、CD与导轨紧密接触且可自由滑动，导轨足够长，AB、CD电阻均为R。（1）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱2，使金属棒CD水平向右运动，此时金属棒AB中有从A流向B的电流；若使金属棒CD水平向左运动，则此时金属棒AB中（选填“有”或“没有”）电流；请判断电流的方向；（选填“从A流向B”或“从B流向A”）（2）固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，此时金属棒AB（选填“有”或“没有”）受到磁场力；该磁场力的方向（选填“水平向左”或“水平向右”）。如果要改变金属棒AB中的受力方向，需要的实验步骤是：。【答案】有从B流向A有水平向左对换电源正负极或改变磁场方向【解析】（1）[1][2]闭合导体切割磁感线将产生感应电流，固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱2，使金属棒CD水平向右运动，此时金属棒AB中有从A流向B的电流，若使金属棒CD水平向左运动，则切割方向发生了改变，此时金属棒中仍有电流，但是电流的方向与之前相反，是从B流向A。（2）[3][4]固定金属棒AB，把双向开关接到接线柱3，金属棒CD受到水平向左的磁场力作用，通电导体在磁场中会受到力的作用，此时金属棒AB受到磁场力，且两金属棒中电流方向相同，金属棒AB与金属棒CD受到的力的方向相同，都是水平向左。[5]金属棒受力的方向与磁场方向和电流方向有关，如果要改变金属棒AB中的受力方向，可以对换电源正负极或改变磁场方向。7．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。8．如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电。（1）手机线圈中产生电流是利用现象；（2）当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示，则图中B点的磁场方向是（选填“向上”或“向下”）；（3）与传统方式相比，请你对这种充电方式进行评价：。【答案】电磁感应向上无线充电方便快捷【解析】（1）[1]当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈处在充电器线圈的磁场中，会产生感应电流，这是电磁感应现象。（2）[2]根据安培定则，用右手握住充电线圈，使四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向即为磁场方向，故图中B点的磁场方向是向上的。（3）[3]由于手机无线充电，省去了插拔充电器和手机的过程，不需要导线连接，方便快捷。三、实验题9．某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1（1）该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2转动（选填“顺时针”“逆时针”）。（2）如图3，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向（选填“不变”“变化”），该磁场可能的分布包括图4中哪些选项？【答案】顺时针变化①③④【解析】（1）[1]某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1，电流方向不同，LED灯发光颜色不同，由图可知，两次灯光颜色不同，证明线圈中的电流方向不同，而电流方向和磁场方向和线圈转动方向有关，两图中磁场方向不同，故线圈转动方向相同，这样会导致电流方向不同。故线圈也顺时针转动。（2）[2]电流方向不同，LED灯发光颜色不同，LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向变化。[3]由电磁感应现象可知，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，所以①③④符合题意，②不符合题意。故选①③④。10．小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣，他在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如下探究。（1）打开外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图所示。按照操作规范将电流表联接入电路，通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在中受力转动，这与的工作原理相同；（2）若让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向，因此使用电流表时不能把接线柱接反；（3）若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，用手拨动电流表指针，导线中会产生感应电流，这种现象叫做，据此可制成。【答案】串磁场电动机相反电磁感应发电机【解析】（1）[1][2][3]电流表的内阻比较小，电流表相当于导线，故需要串联接入电路；通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动，说明没有磁场；指针就不动，说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受到了力的作用；通电后，将电能转化为机械能，与电动机的原理相同，都是通电线圈在磁场中受到了力的作用。（2）[4]当让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，电流的方向相反，指针受到的力的方向也是相反的，故电流表的指针与（1）中的偏转方向相反。（3）[5][6]若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，组成了闭合回路，用手拨动电流表指针，会产生感应电流，这一现象叫做电磁感应现象；据此可以制成发电机，都是将机械能转化为内能。四、综合题11．我国第一高楼“上海中心大厦”的建筑高度是632米，为了避免台风来临时大厦上部剧烈晃动，大厦上部第125层安装了总质量上千吨的阻尼器系统，如图甲所示。阻尼器系统的钢索悬挂在大厦顶端，阻尼器类似一个质量巨大的金属摆，其简化模型如图乙所示。台风来临迫使大厦晃动，触发阻尼器产生与大厦晃动方向相反的摆动（如图丙所示）。阻尼器不停的往复摆动，使大厦上部晃动逐渐减弱，这样就不断吸收大厦晃动的能量。请回答下列问题（1）若阻尼器所在楼层距大厦底层高580m，乘坐高速电梯从底层到125层用时58s，则这一过程电梯的平均速度是多少?（2）若阻尼器系统的质量是106kg，则它受到的重力是多少?（取g=10N/kg）（3）图丙中，大厦刚开始向左晃动时，内部的阻尼器为什么会相对向右摆动