資源簡介

一、電磁感應現象
1、電磁感應——法拉第發現
定義：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫做電磁感應現象。
2、產生感應電流條件：
a．閉合電路；b．一部分導體 ； c．做切割磁感線運動
bc等價于穿過閉合電路的磁通量發生變化。
讓磁通量發生變化的方法有兩種。一種方法是讓閉合電路中的導體在磁場中做切割磁感線的運動；另一種方法是讓磁場在導體內運動。
3、感應電壓：如果電路不閉合，導體做切割磁感線運動時，導體中不會產生感應電流，但導體兩端有感應電動勢。
4、感應電流的方向跟 導體運動方向 和 磁場方向有關。如果改變其中一個量，則電流方向將改變；如果兩個量同時改變，則電流方向不變。
5、感應電流的大小：
（1）與導體切割磁感線的速度有關。速度越大，感應電流越大。
（2）與磁場的強度有關。強度越大，感應電流越大。
（3）與導線切割磁感線的有效長度有關（垂直于磁感線的部分）。有效長度越長，感應電流越大。
6、電磁感應現象中能量的轉化：機械能→電能
7、電磁感應與通電導體在磁場中受力現象的對比
交流發電機
1、原理：
利用導線切割磁力線感應出電勢的電磁感應原理，將原動機的機械能變為電能輸出。
2、基本構造：線圈（轉子）和磁極（定子）兩部分。
3、類型：旋轉電樞式發電機；旋轉磁極式發電機。
4、過程
線圈轉過一圈，電流方向改變兩次。
5、直流電動機與交流發電機的對比
交流電與直流電
交流發電機和直流發電機在線圈中產生的都是交流電。交流發電機通過 銅環 向外輸出交流電。直流發電機通過 換向器 向外輸出直流電。
①交流電：電流方向周期性變化的電流。
我國交流電的周期是 0.02秒 、頻率是 50赫 、電流方向1秒改變 100 次。
②直流電：電流方向不變的電流。如從干電池中獲得的電流就是直流電
例1、小樂以塑料管為連接軸將兩個玩具電機的轉軸連接起來，并安裝如圖所示的電路。開關S閉合后，燈泡發光，則下列說法錯誤的是（ ）
A. 甲、乙電機都轉動 B. 甲電機相當于發電機
C. 乙電機相當于電動機 D. 將電源正、負極對調，燈泡亮度發生改變
例2、2019年底前，浙江麗水景寧縣完成了91個水電站生態改造，擦亮“中國農村水電之鄉”的金名片。以下哪一實驗裝置最能體現水電站發電原理（　?。?br/>A．通電導體產生磁場 B．通電螺線管產生磁場
C．通電導體在磁場中受力運動 D．導體在磁場中切割磁感線
例3、如圖甲所示是探究電磁感應現象的裝置。
（1）小明按圖甲連接好電路，讓導體ab沿水平方向左右運動，觀察到靈敏電流計的指針沒有偏轉，可能原因是　 　。
（2）在探究中發現導體ab水平向左(或向右)緩慢運動時，靈敏電流計的指針偏轉角度較?。粚wAB水平向左(或向右)快速運動時，靈敏電流計的指針偏轉角度較大。說明感應電流的大小與　 　 有關。
（3）如圖乙所示是實驗室用到的手搖發電機模型，將小電燈換成靈敏電流計，慢慢搖動手柄，觀察到靈敏電流計的指針　 　(選填“左右擺動"或“向一側擺動”)。
（4）利用此裝置，探究感應電流方向與哪些因素有關，觀察到的實驗現象記錄在表中。
實驗序號 磁場方向 導體切割磁感線方向 靈敏電流計指針偏轉方向
① 向下 向右 向左
② 向上 向右 向右
③ 向下 向左 向右.
④ 向上 向左 向左
在上述四次實驗中，比較①②或③④兩次實驗，可以得到結論是　 　。
例4、在研究“感應電流的大小與哪些因素有關”的活動中，同學們采用了如圖1所示的實驗裝置：ab是一根導體，通過導線連接在靈敏電流計的兩接線柱上。
（1）本實驗中，如果觀察到　 　，我們就認為有感應電流產生。
（2）閉合開關后，若導體不動，磁鐵左右水平運動，電路中是否有感應電流？　 　。
（3）改變導體在磁場中的運動速度，測出每次實驗時電流表偏轉示數的最大值，實驗結果記錄如表，分析表中數據可以得出的結論：在相同條件下，　 　。
實驗次數 1 2 3 4 5 6
速度(cm/s) 1 2 3 4 5 6
電流(mA) 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 11.8
（4）圖2三種設備中，應用電磁感應原理工作的是　 　(填字母)
1.電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中 產生感應電流，電流經電路放大后傳送到音箱發出聲音，下列說法不正確的是（ ）
A. 選用銅質弦，電吉他仍能正常工作
B. 取走磁體，電吉他將不能正常工作
C. 增加線圈匝數可以增大線圈中的感應電流
D. 弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化
2．圖甲是發電機原理的示意圖，圖乙中的“○”表示圖在磁場中分別轉動到1-4位置時，運動方向已用箭頭標出，圖甲中的導線ab，當它下列說法正確的是（ ）
A.在位置1時，電路中不會產生感應電流 B.圖甲的電路中沒有電源
C.在位置3時，電路中不會產生感應電流 D.發電機產生的電流方向不變
3.如圖所示是研究產生感應電流的實驗，下列說法正確的是(　　)
A．電磁感應是把電能轉化為機械能
B．只對調兩個磁極，電流計的指針偏轉方向發生改變
C．只要導體ab在磁場中運動，電流計的指針就會發生偏轉
D．只改變導體ab切割磁感線的方向，電流計的指針偏轉方向不發生改變
4.如圖所示，虛線區域內的“×”為垂直紙面的磁感線．當線框從位置A向右勻速移動到位置B時，線框內產生感應電流的情況，下列說法中正確的是（ ）
A. 無→有→無→有→無 B. 無→有→無
C. 沒有感應電流 D. 一直有感應電流
5.針對“感應電流的大小與哪些因素有關”這一問題，小樂進行了如下探究：
建立猜想：導體切割磁感線運動的速度越大，感應電流越大。
實驗裝置：如圖所示，足夠大的蹄形磁體放在水平面上，絕緣硬棒ab、cd可拉動導體PQ水平向右運動（導體PQ運動區域的磁場強度相同）。
（1）小樂建立上述猜想的依據是：導體切割磁感線運動的速度越大，動能就越大，轉化成的　 　能就越多。
（2）小樂利用上述實驗裝置，進行如下操作：讓導體PQ先后以　 ?。ㄟx填“相同”或“不同”）的速度水平向右運動；同一次實驗，應使導體PQ做　 ?。ㄟx填“勻速”或“變速”）運動。
（3）若小樂的猜想正確，則觀察到的現象是　 　。
6.材料一：1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了通電導體周圍存在磁場。
材料二：1825年，瑞士物理學家科拉頓做了如下實驗：他將一個能反映微小變化的電流表，通過導線與螺旋線圈串聯成閉合電路，并將螺旋線圈和電流表分別放置在兩個相連的房間，如圖甲所示。他將一個條形磁鐵插入螺旋線圈內，同時跑到另一個房間里，觀察電流表的指針是否偏轉。進行多次實驗，他都沒有發現電流表指針發生偏轉。
材料三：1831年，英國物理學家法拉第用閉合電路的一部分導體，在磁場里切割磁感線的時候，發現導體中產生電流，從而實現了利用磁場獲得電流的愿望。
材料四：法國科學家阿爾貝 費爾和德國科學家彼得 格林貝格爾由于巨磁電阻（GMR）效應而榮獲2007年諾貝爾物理學獎。
（1）進行奧斯特實驗時，在靜止的小磁針上方，需要放置一根導線。為了產生明顯的實驗現象，該導線放置的方向應該是　 　（選填“東西”或“南北”）。
（2）科拉頓的實驗中，　 　（選填“已經”或“沒有”）滿足產生感應電流的條件。
（3）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于　 　的科學猜想。
（4）如圖乙是研究巨磁電阻特性的原理示意圖。實驗發現，在閉合開關S1、S2且滑片P向右滑動的過程中，電磁鐵磁性　 ?。ㄟx填“增強”或“減弱”）。此時指示燈明顯變暗，這說明巨磁電阻的阻值和磁場的關系是　 　。
1.如圖，課外探究小組的同學，把一條大約10m長電線的兩端連在一個靈敏電流表的兩個接線柱上，形成閉合回路．兩個同學迅速搖動這條電線，可以發電使電流表發生偏轉．你認為這兩個同學朝哪個方向站立時，發電的可能性比較大？（ ）
A. 朝東西方向站立 B. 朝南略偏東方向站立
C. 朝南北方向站立 D. 朝北略偏東方向站立
2.如圖所示，甲、乙兩線圈分別懸掛在兩個蹄形磁鐵的磁場中，兩線圈通過導線連接構成一個閉合電路。用手向右推動甲線圈擺動時，乙線圈會隨之向右擺動。對于這個過程，下列說法正確的是（　　）
A．甲線圈相當于用電器，乙線圈相當于電源
B．甲與電動機工作原理相同
C．乙線圈能夠擺動是因為電磁感應現象
D．用手推動乙線圈，甲線圈也會擺動
3.如圖所示是直流發電機工作原理圖，關于直流發電機下列說法中正確的是（　）
A．圖中的E，F稱為換向器，它的作用是改變線圈中的電流方向
B．直流發電機線圈內產生的是直流電，供給外部電路的也是直流電
C．它是利用通電線圈在磁場中受到力的作用而轉動的原理工作的
D．直流發電機線圈內產生的是交流電，供給外部電路的是直流電
4．探究利用磁場產生電流的實驗中，連接了如圖所示的實驗裝置。
（1）將磁鐵快速向下插入螺線管時，觀察到電流表指針向左偏轉，這一現象叫　 　。此過程是由　 　能轉化成　 　能，在這個電路中，螺線管和磁鐵相當于　 　(填“用電器”或“電源”)。
（2）磁鐵插入螺線管后，保持靜止，此時電流表指針指在表盤中央。拿著磁鐵和螺線管以相同的速度一起向上勻速直線運動，此過程電流表指針將　 　(填“向左偏轉”“不偏轉”或“向右偏轉”)。
（3）在(1)操作的基礎上，要進一步探究感應電流方向與磁場方向的關系，做法是：　
。
5.小金用如圖甲所示的裝置，探究“磁場對通電導體的作用力”。小金將滑動變阻器的滑片移到合適位置,閉合開關，發現金屬導體ab向左運動。
（1）為驗證導體受力方向與磁場方向是否有關，小金將導體ab放回圖甲所示位置，斷開開關后，小金應進行的操作是________，再閉合開關觀察現象。預期應該觀察到的現象是________。
（2）上述現象都說明磁場對通電導體有力的作用，________(選填“發電機“電動機”或“電磁鐵”)就是根據該原理制成的。
（3）微型電扇通電工作時，它是電動機。如圖乙所示，小金在微型電扇的插頭處連接小燈泡，用手快速撥動風扇葉片時，小燈泡發光。微型電扇能產生電流是利用了________的原理。
答案及解析
例1、 D
【解析】A.甲、乙電機都轉動，故A正確，不合題意；
B.甲電機相當于發電機，故B正確，不合題意；
C.乙電機相當于電動機，故C正確，不合題意；
D.將電源正、負極對調，乙電動機的轉動方向改變，那么甲發電機的轉向也同時改變，發出的電流方向也改變；但是燈泡對電流的方向沒有特殊要求，仍然發光，故D錯誤，符合題意。 故選D。
例2、D
【解析】水電站的發電原理其實就是電磁感應，據此分析各個選項中包含的原理即可。
A.當導線中有電流經過時，小磁針的指向發生偏轉，說明電流周圍存在磁場，故A不合題意；
B.閉合開關后，通過電流的線圈會吸引鐵釘，這是電流的磁效應，故B不合題意；
C.閉合開關后，通過電流的導體在磁場中受力運動，這是電動機的工作原理，故C不合題意；
D.閉合開關后，導體在磁場中做切割磁感線運動時，電流表的指針擺動，說明有電流產生，這就是電磁感應現象，故D符合題意。
例3、（1）開關未閉合/電路某處斷路(合理即可)
（2）導體運動速度
（3）左右擺動
（4）感應電流的方向與磁場方向有關
【解析】（1）電流計的指針沒有偏轉，說明沒有電流產生，據此分析解答；
（2）根據題目的描述分析哪個因素發生改變即可；
（3）通電導體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向有關；
【解答】（1）根據圖甲可知，磁場沿豎直方向，則導體ab沿水平方向左右運動時肯定切割磁感線，之所以沒有電流產生，可能是電路沒有閉合，即開關未閉合或電路某處斷路。
（2）根據“緩慢運動和快速運動”可知，兩次實驗中其它條件相同，只由導體的運動速度無關，則說明感應電流的大小與導體運動速度有關。
（3）手搖發電機模型發出的電流為交流電，即電流方向不斷改變，因此電流計的線圈受力方向不斷改變，則觀察到靈敏電流計的指針左右擺動。
（4）比較實驗①②可知，導體切割磁感線的方向相同但是磁場方向不同，因此得到的結論為：感應電流的方向與磁場方向有關。
例4、（1）靈敏電流計的指針偏轉
（2）有
（3）導體切割磁感線的速度越大，產生的感應電流越大
（4）B
【解析】（1）當有電流經過靈敏電流計時，它的指針會發生偏轉；電流的方向不同，電流計的指針擺動方向也不同。
（2）只有導體的運動方向與磁場方向平行時，此時導體沒有切割磁感線，不會產生感應電流；
（3）根據表格數據，描述感應電流大小與導體運動速度的關系。
【解答】（1）本實驗中，如果觀察到靈敏電流計的指針偏轉，我們就認為有感應電流產生。
（2）閉合開關后，若導體不動，磁鐵左右水平運動，由于磁場沿豎直方向，因此導體做切割磁感線運動，電路中產生感應電流。
（3）根據表格數據得到：在相同條件下，導體切割磁感線的速度越大，產生的感應電流越大。
（4）A.當強弱不同的電流經過揚聲器的線圈時，線圈在磁場中受到力而振動起來，將電流轉化為聲音，故A不合題意；
B.當靠近麥克風講話時，聲音引起線圈振動，線圈在磁場中做切割磁感線運動，從而產生感應電流，故B符合題意；
C.當電流經過電動機的線圈時，線圈在磁場中受力而運動，這是電動機的工作原理，故C不合題意。
1.A
【解析】A.銅不是鐵磁性物質，因此不能被磁化，所以選用銅弦，電吉他不能正常工作，故A錯誤符合題意； B.感應電流產生的條件為：①閉合電路；②在磁場中；③做切割磁感線運動，如果取走磁體，那么就沒有磁場了，因此電吉他不能正常工作，故B正確不合題意；
C.每個線圈都相當于一個小電池，線圈的匝數越多，相當于串聯的電池數量越多，因此電壓越大，那么線圈中的感應電流越大，故C正確不合題意；
D.磁場方向不變，在琴弦來回振動的過程中，導體切割磁感線的方向不斷改變，因此產生感應電流的方向不斷變化，故D正確不合題意。 故選A。
2．A
【解析】AC、小圓圈“○”表示垂直于紙面、繞垂直紙面的軸轉動的一根導線，它是閉合電路的一部分。由圖磁感線方向水平向右，1的運動方向與磁感線方向平行，不切割磁感線，不能產生感應電流；2、3、4的運動方向切割磁感線，能產生感應電流，故A正確，C錯誤；
B、發電機的原理是電磁感應現象，將機械能轉化為電能，發電機線圈就是電源，故B錯誤；
D、發電機線圈中產生的感應電流的大小和方向都隨時間作周期性的變化，這種電流叫交流電，故D錯誤。故選A
【分析】產生感應電路的條件：①閉合電路的一部分導體；②導體切割磁感線運動。根據圖示判斷1、2、3、4位置按箭頭方向運動時，是否切割磁感線即可判斷出能否產生感應電流。產生感應電流的方向與磁場方向和導體切割磁感線運動方向有關。
3.B
【解析】A.電磁感應是把機械能轉化為電能，故A錯誤；
B.只對調兩個磁極，那么磁場方向發生改變，則感應電流方向改變，即電流計的指針偏轉方向發生改變，故B正確；
C.只有導體ab在磁場中做切割磁感線運動，電流計的指針才會發生偏轉，故C錯誤；
D.只改變導體ab切割磁感線的方向，電流計的指針偏轉方向發生改變，故D錯誤。
4.A
【解析】感應感應電流的條件可知，線框A進入磁場前，不能切割磁感線，因此無感應電流產生；當線框A從剛進入到全部進入前，上下兩邊沒有切割磁感線，左右兩邊切割磁感線。當線框向右運動時，右邊的導線做切割磁感線運動，其左邊處于磁場外，符合產生感應電流的條件，此時有感應電流產生；當線框A全部進入磁場后，整個閉合電路都在磁場中，不是一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，不符合產生感應電流的條件，因此無感應電流產生；當線框A剛從磁場中出來到全部出來前，線框左邊做切割磁感線運動，符合產生感應電流的條件，此時有感應電流產生；當線框A全部出來后，不能切割磁感線，因此無感應電流產生，故A選擇正確。故選A
5.（1）電
（2）不同；勻速
（3）兩次實驗，靈敏電流計指針偏轉幅度不同，導體切割磁感線運動速度大的，靈敏電流計指針偏轉幅度大。
【解析】（1）導體運動時具有動能，電流表的指針擺動說明有電能產生，據此完成猜想；
（2）探究感應電流的大小與導體切割磁感線運動的速度關系時，必須控制磁場相同而改變導體運動的速度。在實驗中，要盡量保持導體的運動速度為勻速，這時產生的電流比較穩定，更容易讀出示數。
（3）電流計的指針偏轉幅度表示產生感應電流的大小，然后根據猜想推測指針偏轉角度與導體切割磁感線運動速度的關系即可。
【解答】（1）小樂建立上述猜想的依據是：導體切割磁感線運動的速度越大，動能就越大，轉化成的電能就越多。
（2）小樂利用上述實驗裝置，進行如下操作：讓導體PQ先后以不同的速度水平向右運動；同一次實驗，應使導體PQ做勻速運動。
（3）若小樂的猜想正確，則觀察到的現象是：兩次實驗，靈敏電流計指針偏轉幅度不同，導體切割磁感線運動速度大的，靈敏電流計指針偏轉幅度大。
6.（1）南北
（2）已經
（3）磁能產生電
（4）減弱；巨磁電阻的阻值隨磁場的減弱而變大
【解析】（1）小磁針在靜止時，它指向南北方向。當上方導線的方向與小磁針的指向平行且通入電流時，產生的磁場對小磁針的磁力最大，小磁針的偏轉最明顯；
（2）產生感應電流的條件：①閉合電路的部分導體；②在磁場中；③做切割磁感線運動。
（3）法拉第的實驗中，讓導體在磁場中運動，然后觀察電流表的指針是否擺動，其實就是判斷
導體在磁場中運動是否會產生感應電流，即磁能否產生電。
（4）根據滑片移動方向確定阻值變化，判斷通過電磁鐵的電流變化，判斷電磁鐵的磁場強度變化；根據燈泡亮度變化判斷據此電阻的阻值變化，最后總結巨磁電阻的阻值和磁場的變化規律。
【解答】（1）進行奧斯特實驗時，在靜止的小磁針上方，需要放置一根導線。為了產生明顯的實驗現象，該導線放置的方向應該是南北。
（2）科拉頓的實驗中，已經滿足產生感應電流的條件。
（3）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于磁能產生電的科學猜想。
（4）滑片向右滑動時，變阻器的阻值變大，通過電磁鐵的電流變小，則電磁鐵的磁場減弱；指示燈變暗，則通過巨磁電阻的電流變小，而它的阻值變大，最終得到：巨磁電阻的阻值隨磁場的減弱而變大。
1.A
【解析】由于地球的周圍存在磁場，且磁感線的方向是從地理的南極指向地理的北極，所以當兩個同學在迅速搖動電線時，總有一部分導線做切割磁感線運動，因此電路中就產生了感應電流，導致了電流表的指針偏轉。要使感應電流變大，就要使導線盡可能地切割更多的磁感線，由于磁感線是南北方向的，所以兩個同學東西方向站立，切割的磁感線最大，即產生的感應電流最大。故選A
2.D
【解析】用電器消耗電能，而電源提供電能；電動機將電能轉化為機械能；
用手向右推動甲線圈時，甲線圈在磁場中做切割磁感線運動，從而產生感應電流，這就是電磁感應，相當于發電機，也就是電源；當電流通過乙線圈時，乙線圈在磁場中受力運動，相當于電動機，也就是用電器，故A、B、C錯誤；
同理，用手推動乙線圈，乙線圈就相當于發電機，而甲線圈中有電流經過會受力而運動，相當于電動機，故D正確。
3.D
【解析】無論是直流發電機，還是交流發電機，線圈中產生的都是交流電，只是直流電動機在線圈外部有一個換向器，將交流電轉化為直流電，故A、B錯誤，D正確；直流發電機是利用電磁感應的原理工作的，故C錯誤。
4．（1）電磁感應；機械；電；電源
（2）不偏轉
（3）保持線圈的位置不動，把磁鐵上下對調再迅速插入螺線管，觀察電流表的指針偏轉方向
【解析】（1）閉合電路的部分導體，在磁場中做切割磁感線運動時，會產生感應電流，這就是電磁感應現象。根據電磁感應現象的能量轉化解答。在電路中，電源提供電能，而用電器消耗電能。
（2）根據電磁感應的條件解答；
（3）感應電流的方向與導體的運動方向和磁場方向有關。探究感應電流方向與磁場方向的關系時，必須控制導體的運動方向相同，而改變磁場方向，據此設計實驗即可。
【解答】（1）將磁鐵快速向下插入螺線管時，觀察到電流表指針向左偏轉，這一現象叫電磁感應。此過程是由機械能轉化成電能，在這個電路中，螺線管和磁鐵產生電能，相當于電源。
（2）拿著磁鐵和螺線管以相同的速度一起向上勻速直線運動，此時螺線管和磁體保持相對靜止，即螺線管并沒有做切割磁感線運動，因此不會生成感應電流，則此過程電流表指針不偏轉。
（3）在(1)操作的基礎上，要進一步探究感應電流方向與磁場方向的關系，做法是：保持線圈的位置不動，把磁鐵上下對調再迅速插入螺線管，觀察電流表的指針偏轉方向。
5.（1）將磁鐵N、S極互換；導體ab向左運動（2）電動機（3）電磁感應
【解析】（1）為驗證導體受力方向與磁場方向是否有關，小金將導體ab放回圖甲所示位置，斷開開關后，小金應進行的操作是：將磁鐵N、S極互換，再閉合開關，導體ab的受力方向與原來相反，則預期應該觀察到的現象是導體ab向右運動。
（2）上述現象都說明磁場對通電導體有力的作用，電動機就是根據該原理制成的。
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