20.5 磁生电（解析版）

第二十章电与磁第5节磁生电学习目标学习目标1.通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。2.了解电磁感应在生产生活中的应用。3.了解发电机的原理，知道发电机工作过程中的能量转化。002预习导学一、电磁感应现象实验装置英国物理学家法拉第发现电磁感应现象。2、内容：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。3、产生感应电流条件（1）电路是闭合的。（2）部分导体在磁场中做切割磁感线运动。4、导体中感应电流的方向与导体的运动方向和磁场方向有关。当导体的运动方向或磁场方向两者中的任何一个发生改变时，感应电流方向随之改变；当导体的运动方向和磁感线方向同时都发生改变时，感应电流方向不变。二、发电机工作原理：电磁感应现象。能量转化：机械能转化为电能。感应电流方向的影响因素：磁场方向、运动方向。三、动圈式话筒的构造和原理1、构造如图所示2、工作原理：电磁感应现象。3、工作过程：对着话筒说话时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈跟着一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生随着声音变化而变化的电流，经放大后，通过扬声器还原成声音。003探究提升知识点一：电磁感应现象【探究重点】1.在电磁感应现象中一定要强调“闭合电路”是因为如果电路不闭合，一部分导体在磁场中做切割磁感应线运动时不能产生感应电流，只能产生感应电压。2.电磁感应现象中之所以强调闭合电路的“一部分导体”，是因为当整个闭合电路切割磁感线时，左右两边产生的感应电流方向分别为逆时针和顺时针，对于整个电路来讲电流抵消了。3.导体运动的方向或磁感线方向中有一个发生改变，则感应电流的方向随之改变；若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不变。【例题精讲】【巩固训练】知识点二：电动机与发电机的比较【探究重点】类型直流电动机交流发电机原理图原理通电导体在磁场中要受到力的作用(或磁场对电流的作用)电磁感应现象构造转子、定子，有换向器转子、定子，无换向器部件作用由两个铜制半环构成换向器，其作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动交流发电机线圈的两端各接有一个铜制圆环，铜环随线圈一起转动，将线圈中产生的电流传输给外部能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能电路中的作用消耗电能，其实质为__用电器__提供电压，其实质为电源区分关键因电而动，电路中要有电源因动生电，电路中无电源【例题精讲】15．（2023•河北）对如图所示实验的分析错误的是（）A．甲：铅合金先变成液态，说明铅合金比铅的熔点更低 B．乙：液体从敞口容器侧壁的孔中喷出，说明液体对侧面有压强 C．丙：澄清石灰水变浑浊，带火星小木条复燃，说明气体中含有二氧化碳和氧气 D．丁：改变磁场方向，电流表指针反向偏转，说明感应电流的方向仅由磁场方向决定【答案】D【分析】（1）物质熔化时的温度叫做熔点；（2）液体对容器的底部和侧壁都有压强；（3）根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃进行解析；（4）感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关，与磁场的方向有关。【解析】A．铅和铅合金在同一容器内，用同一热源加热，铅合金先熔化，说明铅合金比铅的熔点更低，故A正确；B．液体对容器的底部和侧壁都有压强，液体从敞口容器侧壁的孔中喷出，说明液体对侧面有压强，故B正确；C．澄清石灰水变浑浊，说明气体中含有二氧化碳，带火星小木条复燃，说明气体中含有氧气，故C正确；D．感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关，与磁场的方向有关，故D错误。故选：D。【点评】本题考查了熔点、液体的压强、电磁感应现象等知识，属于基础题。【巩固训练】（2023•眉山）英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，人们根据这一现象制成了发电机。下列四个设备中应用了电磁感应现象的是（）A．麦克风 B．防水报警器 C．电铃 ．扬声器【答案】A【解析】A、麦克风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，是电磁感应现象原理，故A正确；BC、电磁继电器、电铃的主要设备是电磁铁，它是利用电流的磁效应制成的，故BC错误；D、扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故D错误。故选：A。00401强化训练1．（2023•蜀山区二模）在学习电和磁的相关知识时，利用如图所示的实验装置进行了探究。当闭合开关，则以下对该实验的说法正确的是（）A．只要导线ab运动就会产生感应电流 B．导线ab水平方向运动可以产生感应电流 C．导线ab竖直方向运动可以产生感应电流 D．此实验装置揭示的是电动机的工作原理【答案】B【解析】A．导线ab在做切割磁感线运动，闭合回路中才会产生感应电流，故A错误；B．导线ab水平方向运动时，在做切割磁感线运动，则闭合回路中会产生感应电流，故B正确；C．导线ab竖直方向运动时，运动的方向和磁感线方向一致，没有做切割磁感线运动，闭合回路中不会产生感应电流，故C错误；D．此过程将机械能转化为电能，揭示了发电机的工作原理，故D错误。故选：B。2．（2023•梁山县二模）进入初中学业水平考试考场时，监考教师会使用金属探测仪对大家进行检测。如果有同学携带金属制品，探测仪就会产生电流并报警。下列四个实验能反映金属探测仪工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】当金属探测仪靠近金属物体时，在金属物体中产生电流，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，故在线圈中会产生电流，故探测器应采用了电磁感应原理；A、此图中没有电源，ab做切割磁感线运动时，会产生感应电流，即为探究电磁感应现象的实验，故A正确；B、图中装置是电磁继电器，其主要部件是电磁铁，电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故B错误；C、此图为探究通电导体在磁场中受力的实验，反映了电动机的原理，故C错误；D、此装置是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，这是电流的磁效应，故D错误。故选：A。3．（2023•平邑县二模）下列四幅图中，能够说明发电机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】A、图示的通电导体在磁场中受到力的作用，受力的大小与电流的大小有关，是电动机的工作原理，故该选项不符合题意；B、图示的是闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故该选项符合题意；C、图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故该选项不符合题意；D、图示的是电铃的示意图，是利用电流的磁效应的原理工作的，故该选项不符合题意。故选：B。4．（2023•丹东校级二模）如图所示是探究电与磁关系的部分实验装置，在线圈导线的自由端MN之间接入不同元件可以进行不同的探究，下列说法正确的是（）A．接入灵敏电流计，可探究电磁感应现象 B．接入电源，探究的是电磁铁的工作原理 C．接入电源，蹄型磁体相当于电路中的用电器 D．接入发光二极管，使线圈左右运动，二极管能持续发光【答案】A【解析】A．在线圈导线的自由端MN之间接入灵敏电流计，线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，可以探究电磁感应现象，故A正确；BC．在线圈导线的自由端MN之间接入电源，线圈中有电流通过时会发生运动，探究磁场对通电导体有力的作用，线圈消耗电能，相当于电路中的用电器，故BC错误；D．在线圈导线的自由端MN之间接入发光二极管，使线圈左右运动，产生电流的方向不断变化，而二极管具有单向导电性，故二极管不能持续发光，故D错误。故选：A。5．（2023•邹城市一模）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】A、如图是奥斯特实验，实验说明电流周围存在磁场，故A错误。B、如图电铃是利用电流的磁效应来工作的，故B错误。C、如图是闭合电路的一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，是电磁感应，故C正确。D、如图电路中有电源，是通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，故D错误。故选：C。6．（2023•镇江二模）佩戴式“计步器”的构造是在塑料管中密封一块磁铁，管外缠绕着线圈，运动时磁铁在管中反复运动，线圈中产生变化的电流，显示出运动的步数。选项图中与其工作原理相同的是（）A．​ B．​ C．​ D．​【答案】B【解析】根据“计步器”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，切割线圈而产生电流。因此，计步器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；A、该图是奥斯特实验，该实验的原理是电流的磁效应，故A错误；B、图中电路中没有电源，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B正确；C、该图的实验原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故C错误；D、该装置是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，其原理是电流的磁效应，故D错误。故选：B。7．（2023•罗庄区二模）手机无线充电是一种新型的充电方式，其充电原理是当电流流过充电底座发射线圈时会产生磁场，手机电池接收线圈靠近该磁场时就会产生电流，从而给智能手机充电，如图所示。下列与手机接收线圈工作原理一致的是（）A．门吸 B．电铃 C．扬声器 D．动圈式话筒【答案】D【解析】手机无线充电技术是利用电磁感应原理来工作的。A、门吸是利用磁体的磁性来工作的，故A不符合题意；B、电铃是利用电流的磁效应来工作的，故B不符合题意；C、扬声器是利用通电导体在磁场中要受到力的作用制成的，故C不符合题意；D、动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，故D符合题意。故选：D。8．（2023•泰安三模）如图为我国新型反潜巡逻机，机尾的“棍子”叫做磁异探测器，它能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化转化为强弱变化的电流，从而发现潜艇的存在。磁异探测器的工作原理是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】根据题意可知，磁异探测器工作原理是电磁感应现象；A、图中演示的是磁体同名磁极相互排斥，故A错误；B、图示为电动机的原理图，其工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故B错误；C、在外力作用下使导体左右移动，切割磁感应线，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故C正确；D、图示为电磁铁，其原理是电流磁效应，故D错误。故选：C。9．（2023•启东市二模）在央视“是真的吗”节目中，一位网友用如图所示的“铜丝琴”演奏出了优美的乐曲，他将一根张紧的铜丝两端与扬声器接通，铜丝旁边放置一块磁铁，用手指拨动铜丝，就能使扬声器发声。下列选项中与“铜丝琴”原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】由题意可知，我们听到的声音是由扬声器发出的；铜丝与扬声器接通，构成了一个闭合电路，将铜丝放在磁场中（即铜丝旁边放置一块磁铁），当用手指拨动铜丝时，实际上就是让铜丝在磁场中做切割磁感线运动，铜丝中就会产生感应电流，感应电流通过扬声器时，扬声器振动发出优美的乐曲。A．图中是电磁铁，电磁铁利用电流的磁效应，故A不符合题意；B．图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，电流计的指针会发生偏转，故B符合题意；C．图中有电源，当给磁场中的导体通电时，导体在磁场中运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故C不符合题意；D．图中是奥斯特实验，说明了电流的磁效应，故D不符合题意。故选：B。10．（2023•潍坊三模）下列几个装置都反映了电和磁的关系，其中说法正确的是（）A．图甲，扬声器利用电磁感应原理进行工作 B．图乙，动圈式话筒的工作原理与电动机的工作原理相同 C．图丙，绕在铁钉上的线圈通电电流越大，能吸引的大头针数量越多 D．图丁，当电磁继电器线圈通电时，触点AB接通【答案】C【解析】A、扬声器是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理来制成的，故A错误；B、动圈式话筒是利用电磁感应现象来工作的，故B错误；C、绕在铁钉上的线圈通电电流越大，电磁铁的磁性越强，能吸引的大头针数量越多，故C正确；D、当电磁继电器线圈通电时，触点AB断开，BC接通，故D错误。故选：C。11．（2023•信阳三模）如图所示是进出小区的自动门，把门禁卡录到手机上，启用NFC功能后，只需靠近自动门的检测点，检测内线圈就会产生感应电流识别出手机上的信息，从而进行开门。下列选项中与该原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】把门禁卡录到手机上，启用NFC功能后，只需靠近自动门的检测点，检测内线圈就会产生感应电流识别出手机上的信息，从而进行开门，说明刷卡机读出信息原理就是电磁感应现象。A、图中是奥斯特实验，反映的是电流周围存在着磁场，是电流的磁效应，故A错误；B、如图电路，当闭合开关时，导体棒中有电流流过，在磁场中受到力的作用而运动，故B错误；C、当螺线管通电时，在周围产生磁场，这是电流的磁效应，故C错误；D、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进行切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这是电磁感应现象，故D正确。故选：D。12．（2023•东莞市一模）如图所示，卸下家用微型吊扇的插头后，将两根导线分别与灵敏电流计连接起来，用手转动风扇叶子，灵敏电流计的指针将（选填“偏转”或“不偏转”），这是现象，此时的微型吊扇相当于。（选填“电动机”或“发电机”）【答案】偏转；电磁感应；发电机。【解析】电动机和发电机都是由定子和转子组成，即都是由线圈和磁场组成，所以线卸下家用微型吊扇的插头后，将两根导线分别与灵敏电流计连接起来，用手转动风扇叶子，此时其内部的线圈在磁场中转动，切割磁感线，由电磁感应可知产生了感应电流，电流计的指针会发生偏转；这说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象。此时的微型吊扇相当于发电机。故答案为：偏转；电磁感应；发电机。1．（2023•聊城）关于如图所示实验，下列说法正确的是（）A．装置中的AB是轻质塑料棒 B．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电” C．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转 D．根据该实验揭示的原理发明了电动机【答案】B【解析】A、塑料棒是绝缘体，不容易导电，因AB棒是电路中的一部分，所以AB棒应该用导体棒（金属棒），而不能用塑料棒，故A错误；B、用该装置可以探究电磁感应现象，即“什么情况下磁可以生电”，故B正确；C、产生感应电流的条件有两个：电路是闭合的；导体在磁场中做切割磁感线运动；两者缺一不可，故C错误；D、根据该实验揭示的原理发明了发电机，故D错误。故选：B。2．（2023•哈尔滨）如图所示，有关磁与电的实验和应用，能体现发电机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】发电机的工作原理是电磁感应现象。A．通电导线靠近小磁针后，小磁针会发生偏转，是电流的磁效应，故A不符合题意；B．导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意；C．通电螺线管中有电流流过时，会产生磁性，从而吸引衔铁，与电磁感应原理无关，故C不符合题意；D．实验演示的是通电导线在磁场中受力运动的情景，人们利用该实验原理制成了电动机，故D不符合题意。故选：B。3．（2023•雅安）如图是一种环保型手电筒，来回摇晃它，使里面的铜线圈在磁铁上来回运动，就能使灯泡发光。选项中能说明这种手电筒工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】环保型手电筒在使用时将它来回摇晃，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光，这是电磁感应现象；A、图A为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，故A错误；B、图B为通电螺线管周围存在磁场，原理是电流的磁效应，故B错误；C、图C为发电机的工作原理，工作原理是电磁感应现象，故C正确；D、图D为电动机的工作原理，原理是磁场对通电导体有力的作用，故D错误。故选：C。4．（2023•鞍山）发电机的发明使人们大量使用电能成为可能，对人类社会的发展影响深远。下列各图中能反映发电机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】发电机是利用电磁感应原理来工作的。A、通电导体在磁场中要受到力的作用，电动机是利用该原理来工作的，故A不符合题意；B、闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，故B符合题意；C、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场，故C不符合题意；D、该图表示磁极间的相互作用规律，故D不符合题意。故选：B。5．（2023•湘潭）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【答案】A【解析】A、计步器是利用电磁感应现象来工作的，和发电机的原理相同，故A符合题意；BC、电动机和电风扇是利用通电导体在磁场中受力作用的原理来工作的，故BC不符合题意；D、电水壶是利用电流的热效应来工作的，故D不符合题意。故选：A。6．（2023•通辽）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量。下列四个装置中与此原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】C【解析】汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，利用的是电磁感应的原理；A．图中是奥斯特实验，说明通电导体周围存在着磁场，故A不符合题意；B．电铃的原理是电流的磁效应，故B不符合题意；C．动圈式话筒的原理是电磁感应，故C符合题意；D．扬声器的原理是通电导体在磁场中受力运动，故D不符合题意。故选：C。7．（2023•乐山）考生进入考场前监考老师会用如图所示的手持式金属探测器进行检查。当探测器靠近金属物品时，在金属物品中产生感应电流，由此导致探测器发出警报，选项图片中与其工作原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】根据题意可知，当探测器靠近金属物品时，在金属物品中产生感应电流，这是电磁感应现象；A、该装置是电磁铁，利用了电流的磁效应，故A不符合题意；B、该实验是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故B不符合题意；C、图中导体通电后，通电导体在磁场中受力运动，故C不符合题意；D、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中产生感应电流，这是电磁感应现象，故D符合题意。故选：D。8．（2023•益阳）下列设备工作时应用了电磁感应原理的是（）A．风力发电机 B．调光台灯 C．电风扇 D．电磁起重机【答案】A【解析】A．风力发电机时利用电磁感应现象原理制成的，故A正确；B．调光台灯主要是将电能转化成光能，没有应用电磁感应，故B错误；C．电风扇主要部件是电动机，利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，故C错误；D．电磁起重机是利用电流的磁效应来工作的，故D错误。故选：A。9．（2023•湖北）刷卡机（POS机）已经在生活中普遍应用，当银行卡有磁条的一侧经过刷卡机的卡槽时（如图），刷卡机的感应器（相当于线圈）中会产生感应电流，如图与此原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D【解析】由题意可知，刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象；A、图中给导线通电后，其下方的小磁针发生偏转，这是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故A不符合题意；B、该实验是探究电磁铁磁性强弱的影响因素，电磁铁是根据电流的磁效应制成的，故B不符合题意；C、如图电路中有电源，通电线圈在磁场中受力而转动，是电动机的原理图，故C不符合题意；D、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，与刷卡机读出信息的原理相同，故D正确。故选：D。10．（2023•包头）如图，在探究磁生电实验中，下列做法能使电流表指针发生偏转的是（）A．断开开关，导体AB竖直上下运动 B．断开开关，导体AB水平左右运动 C．闭合开关，导体AB竖直上下运动 D．闭合开关，导体AB水平左右运动【答案】D【解析】AB、产生感应电流的条件：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，而AB是断开开关，故AB不符合题意；C、本题图中蹄形磁体的磁感线方向是竖直方向，闭合开关，保持磁体静止，导体AB竖直向上运动，导体AB不切割磁感线，指针不发生偏转，故C不符合题意；D．闭合开关，导体AB水平左右运动，导体AB切割磁感线，指针发生偏转，故D符合题意。故选：D。11．（2023•广东）如图所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象，下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是（）A．线圈不动，磁铁快速向上 B．线圈不动，磁铁快速向下 C．磁铁不动，线圈快速向上 D．线圈和磁铁同时同速向上【答案】D【解析】图中线圈和电流计组成了闭合回路，A．线圈不动，磁铁快速向上运动时，根据运动的相对性，线圈切割了磁感线，产生感应电流，故A不符合题意；B．线圈不动，磁铁快速向下运动时，根据运动的相对性，线圈切割了磁感线，产生感应电流，故B不符合题意；C．磁铁不动，线圈快速向上运动，相当