2020-2021九年级物理全册磁生电精品练习（附解析新人教版） 14页

2020-2021 学年初三物理全册精讲精练：磁生电 知识点一：电磁感应现象 电磁感应：闭合电路里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，这种现象叫电磁 感应现象，产生的电流叫感应电流。这种现象由英国物理学家法拉第通过实验发现。导体中感应电流的方 向跟导体运动方向和磁感线方向有关。在电磁感应现象中，机械能转化成电能。 知识点二：发电机 （1）发电机由定子和转子构成，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， 磁体旋转的方式来发电，而且磁场是用电磁铁代替的。 （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 50Hz。 （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）。 一、知道电磁感应及应用 从磁生电的条件为突破口逐一领悟核心要素： 1.产生感应电流的条件： （1）闭合电路； （2）导体在磁场中做切割磁感线运动（正切、斜切都可以）； （3）切割磁感线运动的导体只能是闭合电路的一部分，三者缺一不可。 2.能量的转化：机械能转化为电能； 3.感应电流的方向决定因素：导体切割磁感线的方向和磁感线的方向； 4.增大感应电流的方法：一是增加磁场的磁性，二是加快运动的速度； 5.生活中的应用实例：发电机、动圈式话筒等。 注意：①区分发电机与电动机的关键是看外部电路有无电源，有电源是电动机，无电源是发电机。②我国 交流电的频率为 50Hz，周期为 0.02s，即每秒钟电流的方向改变 100 次． 二、对电磁现象的认识 ①首先要明确电磁三现象是指：电流的磁效应、磁生电、磁场对电流的作用； ②归类明确电磁三现象在生活中的应用：A.电流的磁效应；电磁铁、电磁继电器、电磁起重机等；B.电磁 感应：发电机、动圈式话筒；C.磁场对电流的作用：电动机、扬声器； ③审题解题干中所涉及的是关于哪一种电磁现象的原理，然后对号入座辨别。 注意：①电流的磁效应和磁场对电流的作用的区别是磁场的数目不同，分别是一个和两个；②电磁感应和 磁场对电流的作用的区别是电路中有无电源或电流表。 知识点一：电磁感应现象 【例题 1】（ 2019 大庆）图示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开 S2、闭合 S1，使导体棒水平向右 运动，电流表 G 的指针向右偏，这是 现象，为使 G 的指针向左偏，可使导体棒向 运动，断 开 S1、闭合 S2，导体棒能运动起来，依此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】电磁感应；左；电动机。 【解析】断开 S2、闭合 S1，使导体棒水平向右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产 生感应电流，电流表 G 的指针向右偏，这是电磁感应现象； 感应电流的方向与导体运动方向有关，为使 G 的指针向左偏，可使导体棒向左运； 断开 S1、闭合 S2，导体棒有电流，在磁场中受到到力的作用，能运动起来，这就是电动机的原理。 知识点二：发电机 【例题 2】（ 2020•临沂模拟）如图所示的几种器件，工作时应用了电磁感应现象的是 （ ） 【答案】B 【解析】（1）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，导体中就会产生感应电流； （2）发电机就是利用电磁感应原理制成的，工作时把机械能转化成电能。 A.司南是根据磁极间的相互作用规律工作的，故 A 不符合题意； B.发电机是利用电磁感应的原理制成的，故 B 符合题意； C.电铃是利用电流的磁效应来工作的，故 C 不符合题意； D.微风扇的电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故 D 不符合题意。 1．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫______，导体中 产生的电流，叫________，其方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关．如果两个方向中任意一个改变， 感应电流方向发生改变． 【答案】电磁感应，感应电流。 【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫电磁感应， 导体中产生的电流，叫感应电流，其方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关．如果两个方向中任意一个 改变，感应电流方向发生改变． 2．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】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．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 50 Hz，电流方向每秒改变 100 次． 3．如图所示电与磁的实验装置中，属于发电机原理的是（ ） 【答案】C 【解析】首先明确发电机的工作原理，然后根据四个选择找出符合要求的选项。发电机的工作原理是电磁 感应，即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。 A.该实验是著名的奥斯特实验，该实验说明了通电导线周围存在着磁场，故该选项不符合题意； B.该电路中有电源，即通电后，磁场中的金属棒会受力运动，故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原 理工作的，故该选项不符合题意； C.在该闭合电路中没有电源，当金属棒向右运动时，其恰好切割磁感线运动，于是灵敏电流计中就会有电 流通过，故这就是电磁感应现象，即该选项符合题意； D.该装置中有电流通过时，磁场中的线圈会转动，故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的， 故该选项不符合题意。 4．关于如图甲、乙所示的实验，下列说法错误的是（ ） A．甲实验可以研究通电导体周围存在磁场 B．甲实验可以研究电磁感应现象 C．乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况 D．乙实验的过程中，电能转化为机械能 【答案】A 【解析】AB、甲实验电路中没有电源，不能用来研究通电导体周围存在磁场；该实验中，开关闭合时，当 导体棒 ab 在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，所以可以研究电磁感应现象，故 A 说法 错误，B 说法正确。 CD、乙实验电路中有电源和磁体，可以研究通电导体在磁场中受力情况，是电动机的原理图，工作时电能 转化为机械能，故 CD 说法都正确。 一、选择题 1．（2019 湖南湘潭）信用卡刷卡时其磁条经过刷卡机的缝隙线圈出会产生感应电流。以下设备与信用卡刷 卡时工作原理相同的是（ ） A．排气扇 B．电烤炉 C．电动机 D．发电机 【答案】D 【解析】信用卡刷卡时其磁条经过刷卡机的缝隙线圈出会产生感应电流，这是电磁感应现象，找出下列物 体是电磁感应原理的即可。 A.排气扇主要结构是一个电动机，是根据通电导体在磁场中受力而转动工作的，不符合题意。 B.电烤炉是根据电流的热效应工作的，不符合题意。 C.电动机根据通电导体在磁场中受力而转动工作的，不符合题意。 D.发电机是根据电磁感应原理工作的，符合题意。 2．（2019 湖南邵阳）在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的 B 端有一个可自由转 动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是（ ） A．电磁铁的 A 端为 N 极 B．小磁针静止时，N 极水平指向左 C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机 D．当滑动变阻器滑动片 P 向右端移动，电磁铁磁性增强 【答案】C 【解析】（1）开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极； （2）由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向； （3）电磁感应是发电机的原理； （4）由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化。 A.由图知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的 A 端是 N 极，B 端是 S 极， 故 A 正确； B.电磁铁的 B 端是 S 极，由磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是 N 极，即 N 极水平指向左，故 B 正确； C.该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，故 C 错误； D.当滑动变阻器滑动片 P 向右端移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性 变强，故 D 正确。 3.（2020•武汉模拟）如图 所 示 ， 在 “ 探 究 什 么 情 况 下 磁 可 以 生 电 ” 的 实 验 中 ， 保 持 磁 体 不 动 ， 下列现象描述正确的是（ ） A．导线 ab 竖直向上运动时，电流表指针会偏转 B．导线 ab 竖直向下运动时，电流表指针会偏转 C．导线 ab 从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转 D．导线 ab 分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反 【答案】D A.导线 ab 竖 直 向 上 运动 ， 即 平 行 于 磁 感 线 运 动 ， 所 以 不 能 产 生 感 应 电 流 ， 电 流 表 指 针 不 会 偏 转，故 A 错误； B.导线 ab 竖 直 向 下 运动 ， 即 平 行 于 磁 感 线 运 动 ， 所 以 不 能 产 生 感 应 电 流 ， 电 流 表 指 针 不 会 偏 转，故 B 错误； C.导线 ab 从图中所示位置斜向上运动，此时导线 ab 做切割磁感线运动，所以在电路中会有感 应电流，电流表指针会偏转，故 C 错误； D.导线 ab 分 别 水 平 向右 和 水 平 向 左 运 动 时 ， 即 在 磁 场 方 向 不 变 的 情 况 下 ， 改 变 导 体 的 运 动 方 向，感应电流的方向会改变，则电流表指针偏转的方向相反，故 D 正确． 4．（ 2019 长沙模拟题）如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景，当探测线圈靠近金属物 体时，在金属物体中就会产生电流，如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈下面有金属物体了．图 中能反映出金属探测器工作原理的是（ ） 【答案】B． 【解析】当线圈靠近金属物体时，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 在金属中会产生电流，故探测器应采用了电磁感应原理。 A 选项为探究电流的周围存在磁场的实验；B 选项为探究电磁感应现象的实验；C 为电流的磁效应实验；D 为探究通电导体在磁场中受力的实验。 二、填空题 5．（2019 湖南长沙）物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图，他们用一根 导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，发现灵敏电流计的指 针左右摆动，这说明导线中产生了 ，摇绳发电将 能转化为电能。 【答案】感应电流；机械。 【解析】用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，导体 在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，而且电流方向随时间发生变化，属于交流电，根据 此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。 6.（2019•济宁模拟题）发电 机 的 工 作 原 理 ．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 】据 课 本 知 识 可 知 ，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 ，即 线 圈做切割磁感线运动会产生电流，即发电机原理；乙中有电源，即通电后磁场中的线圈会受力 运动，所以乙是直流电动机的工作原理图。 7．（ 2018 海南模拟题）如图是一款能发电的魔方充电器，转动魔方时，他根据 （选填“电流的磁效 应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”）的原理发电，这个过程 能转化为电能，产生的电能储 存于魔方内．魔方还能通过 USB 端口给移动设备充电，给移动设备充电时，魔方相当于电路中的 （选 填“电源”或“用电器”） 【答案】电磁感应；机械能；电源． 【解析】转动魔方时，闭合电路的导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，利用的是电磁感应现象；在 发电的过程中，电能转化为机械能；魔方给移动设备充电时，魔方提供电能，相当于电路中的电源． 8．（ 2019 齐齐哈尔模拟题）闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，导体中就产生电流，这 种现象叫做 ，利用这一原理制成了 ．（选填“电动机”或“发电机”） 【答案】切割磁感线；电磁感应；发电机． 【解析】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，这种现象叫做 电磁感应；它是由英国物理学家法拉第最早发现的，发电机就是根据这一原理制成的． 9．（ 2019 湖北洪湖模拟题）1825 年瑞士物理学家科拉顿将一根直导线平行地放在小磁针的上方，然后与另 一个房间的螺旋线圈组成闭合电路，如图所示，他把一根条形磁铁插入螺旋线圈内，再跑到另一个房间内 观察小磁针是否偏转，进行多次实验他都没有发现小磁针偏转．科拉顿、法拉第等物理学家相继进行了上 述试验，是为了探究 ；在实验中，科拉顿用到了 1820 年丹麦物理学家 发现“电流的 周围存在着磁场”的实验装置． 【答案】什么情况下磁可以生电；奥斯特． 【解析】将一根直导线平行地放在小磁针的上方，然后与另一个房间的螺旋线圈组成闭合电路，把一根条 形磁铁插入螺旋线圈内，相当于做切割磁感线运动，观察小磁针是否偏转即是否产生感应电流，故是为了 探究“什么情况下磁可以生电”； 1820 年丹麦的物理学家奥斯特发现电流的周围存在着磁场． 三、实验探究题 10．（ 2019 湖北武汉）某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。 （1）实验时应将电流表、导线 ab 串联起来组成______回路。 （2）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是______（填字母标号）。 A．导线 ab 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体 B．导线在磁场中静止，但不用单根导线 ab，而用匝数很多的线圈 C．蹄形磁体静止，导线 ab 从图中所示位置水平向左或水平向右运动 D．蹄形磁体静止，导线 ab 从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动 E．蹄形磁体静止，导线 ab 从图中所示位置斜向上或斜向下运动 （3）如图所示的实验装置中，将电流表换成______进行触接，还可以探究电动机的工作原理。 【答案】（1）闭合；（2）CE；（ 3）电源。 【解析】 （1）磁生电是电磁感应现象，必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以 应将电流表、导线 ab 串联起来组成闭合回路； （2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动；AB、导线 ab 在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会 产生感应电流，故 AB 都不符合题意。 CE、由图知，导体 ab 处的磁感线是从上向下的，导体 ab 水平向左 或向右运动，斜向上或斜向上运动，都是做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流， 电流表指针发生偏转，故 CE 符合题意。 D、导体 ab 竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产 生感应电流，电流表指针不发生偏转，故 D 不符合题意； 故选 CE。 （3）当电流表换成电源时，导体 ab 就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作 原理。 11．（ 2019 湖北滨州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风 吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小 可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想： 猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关 猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关 猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关 猜想四：…… 针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含 形状相同长度分别为 10cm、15cm、20cm 的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。 实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹 风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下： 实验序号 风叶长度/cm 电吹风档位 风叶个数 电压表示数/v 1 10 弱 3 0.5 2 10 中 3 0.8 3 10 强 3 1.2 4 15 中 3 1.3 5 20 中 3 1.8 根据以上实验回答下列问题： （1）本实验是通过 来反映发电机发电功率大小的； （2）比较实验序号为 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一” 或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。 （3）比较实验序号为 2、4、5 三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一”或“二”），结论是： 。 【答案】（1）电压表示数；（2）1、2、3；一；（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的 发电功率越大。 【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知， 本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大； （2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相 同，改变风速，因此选择的是实验序号的 1、2、3； （3）在 2、4、5 三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同， 并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相 同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。 12．（ 2019 河南模拟题）发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究． （1）当导体 ab 静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计 G 指针不偏转，说明电路中 （选填“有”或 “无”）电流产生． （2）小芳无意间碰到导体 ab，导体 ab 晃动起来，小明发现电流表指针发生了 偏转，就说：“让导体在磁 场中运动就可产生电流”，但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动”．为验证猜想，它们继续探究，并把 观察到的现象记录如下： 分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是 （选填“正确”或“错误”）的，比较第 2、3 次实验 现象发现，产生的电流的方向跟 有关；比较第 3、6 次实验现象发现，产生的电流的方向还跟 有关． （3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操 作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分 导体在 中做 运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理 学家 发现． 【答案】（1）无；（2）正确；导体的运动方向；磁场方向；（3）磁场；切割磁感线；法拉第． 【解析】（1）当导体 ab 静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计 G 指针 不偏转，说明电路中无电流产生； （2）根据表格中的信息可知，当导体在磁场中运动时，电流计指针不一定偏转，说明不一定产生电流，故 小芳的观点是正确的； 比较第 2、3 次实验现象发现，磁场方向相同，导体运动的方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流 的方向跟导体运动方向有关； 比较第 3、6 次实验现象发现，导体运动的方向相同，磁场方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流 的方向还跟磁场方向有关． （3）电路闭合时，不论是导体运动还是磁体运动，导体会做切割磁感线运动，所以导体中有感应电流产生， 这种现象是电磁感应，此原理最早由英国物理学家法拉第发现的．