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第十八章　 电能从哪里来


考点一　探究感应电流产生的条件
典例1　（2021·淮安）如图所示为“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1） 实验中，AB棒的材料可能是 　　　　 （选填“塑料”或“铝”）。
（2） 我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 ま 。
（3） 闭合开关，实验探究过程记录如表所示。
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做 　　　　　　 运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为 　　　　 能。
次　序 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静　止 无
2 沿磁场方向运动（不切割磁感线） 无
3 做切割磁感线运动 有
（4） 保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 　　　　 的关系。
（5） 若将此装置中灵敏电流计换成 　　　　 ，可进一步探究电动机的工作原理。

解析：（1） 在探究电磁感应现象的实验中，我们必须保证处于磁场中的这部分是导体。两种物质中，塑料是绝缘体，铝是导体，所以AB棒的材料可能是铝。（2） 图中的灵敏电流计的指针，在电路中没有电流时，指在表盘中央；当有电流时，指针发生偏转并且偏转方向与电流方向有关。由此可知，我们可以根据指针的偏转方向判断出电流的方向。（3） 从第1、2次实验可知，闭合电路的部分导体不切割磁感线，不产生感应电流；从第3次实验可以看出，闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，导体中产生感应电流，在此过程中，导体的机械能转化为电能。（4） 导体中的感应电流方向取决于磁场方向、导体切割磁感线的运动方向。因此，保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。（5） 电动机工作时，是将电能转化为机械能，由此可知，我们需要将灵敏电流计换成电源。
答案：（1） 铝　（2） 电流方向　（3） 切割磁感线　电　（4） 磁场方向　（5） 电源

1. （2022·衡阳）如图所示，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，实验相关记录如表所示。
序　号 实验操作 灵敏电流计指针偏转情况
1 保持导体与磁体静止 不偏转
2 保持磁体静止，导体水平向左切割磁感线 向右偏转
3 保持磁体静止，导体水平向右切割磁感线 向左偏转
…
（2） 要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是 　B　 。
A. 使用磁性更强的磁体
B. 保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向
C. 上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向
（3） 从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是 　机械　 能转化为电能的过程。
（4） 如果将灵敏电流计换成 　电源　 ，那么可以探究磁场对通电导体的作用。
B　
机械　
电源　
（1） 比较1、2（或1、3）实验现象可知，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。
切割磁感线　
考点二　电磁感应原理的应用
典例2　如图甲所示为发电机原理的示意图，图乙中的“ ”表示导线ab，当它在磁场中分别转动到1～4位置时，运动方向已用箭头标出，下列说法正确的是（　　）
A. 图甲的电路中没有电源
B. 在位置1时，电路中不会产生感应电流
C. 发电机产生的电流方向不变
D. 在位置4时，电路中不会产生感应电流
解析：发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，电路中的磁体和线圈相当于电源，故A错误；小圆圈“ ”表示导线ab，它是闭合电路的一部分。由题图可知磁感线方向水平向右，在位置1时的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不能产生感应电流；在位置2、3、4时的运动方向切割磁感线，能产生感应电流，故B正确、D错误；发电机线圈中产生的感应电流的大小和方向都随时间做周期性的变化，故C错误。
答案：B

2. 如图所示为交流发电机的原理图，线圈在磁场中转动，则（　B　）
A. 两磁极间的磁场方向向左 B. 线圈在磁场中切割磁感线
C. 通过灯泡的电流方向不变 D. 线圈一定不受磁场力作用
B
典例3　（多选题）如图所示的装置中，纸片上粘着线圈，线圈的两端用导线引出，接在能测微小电流的示波器上，线圈放在磁体的磁极附近。你对着线圈大声说话时，示波器上有波形出现（即产生电流），则（　　）
A. 产生的电流是感应电流
B. 此装置能把声信号转变成电信号
C. 若线圈绕中心轴转动，示波器上一定有波形出现
D. 若线圈绕中心轴转动，示波器上一定无波形出现
解析：当你对着线圈大声说话时，纸片上的线圈会随纸片一起振动，并切割磁感线，产生感应电流，这个装置类似于话筒，将声信号转变为电信号。若线圈绕中心轴转动，一定会切割磁感线，产生感应电流，故示波器上一定会有波形出现。
答案：ABC

3. （2021·湖州）如图所示为动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中（　A　）
A. 利用了电磁感应原理 B. 利用了通电导体在磁场中受力的原理
C. 利用了电流的磁效应 D. 产生了直流电
A
考点三　电磁现象的辨析
典例4　（2022·临沂）临沂市2022年投入运营的第二批“沂蒙红”新能源公交车的动力装置是电动机。下列选项中能说明其工作原理的是（　　）
　　 　　 　　
解析：电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。A选项图是奥斯特实验，该实验的原理是电流的磁效应，故A不符合题意；C选项图中，闭合开关，当导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，导体棒中会产生感应电流，这是电磁感应现象，电磁感应现象是发电机的工作原理，故C不符合题意；D选项图中，当线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中会产生感应电流，这是电磁感应现象，故D不符合题意。故选B。
答案：B

4. （2022·南充）电和磁的关系可以理解为“电生磁”或“磁生电”，如图所示的几个装置都与这一关系有关。下列说法正确的是（　B　）
A. 图甲，当给电磁继电器线圈通以足够大的电流时，接线柱AB间接通
B. 图乙，绕在铁钉上的线圈中的电流越大，能吸引的回形针数量越多
C. 图丙，动圈式话筒的工作原理与电动机的工作原理相同
D. 图丁，扬声器是利用电磁感应的原理工作的
B
考点四　电能的输送
典例5　由于远距离输送电能，导线较长，因此导线电阻较 　　　　 ，所以导线上损失的电能较大。由Q＝I2Rt可知，若电流减小为原来的，则在相同的时间内产生的热量减小为原来的 　　　　 。可见 　　　　　 是减少电能损失的有效办法。
解析：由Q＝I2Rt可知，在R、t相同时，若I后来＝I原来，则Q后来＝Q原来。
答案：大　　减小输电电流

5. 发电厂输出功率为9900kW，输电线电阻为2Ω，分别用18kV和110kV的高压输电，则导线上损失的功率分别是多少？
解：I1＝＝＝550A，P损1＝R＝（550A）2×2Ω＝6.05×105W；I2＝＝＝90A，P损2＝R＝（90A）2×2Ω＝1.62×104W

1. （2021·兰州B卷）小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是 　甲　 （选填“甲”或“乙”）。乙的工作原理是 　电磁感应现象　 ，生活中应用这一原理工作的还有 　动圈式话筒　 （选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”），若要使甲的转动方向与原来相反，则应采取的措施是 　将电池组正、负极对调　 。
甲　
电磁感应现象　
动圈式话筒　
将电池组正、负极对调　
2. 有一个功率为100kW的电力用户，所需电压为400V。如果不用变压器而直接供电，输电线路电阻损耗的功率为62.5kW。要使损失减为100W，输电电压应提高到 　10010　 V。
10010　
3. （2021·贵阳）我国第一高楼“上海中心大厦”的建筑高度是632m，为了避免台风来临时大厦上部剧烈晃动，大厦上部第125层安装了总质量为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）。阻尼器不停地往复摆动，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的高度为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？
解：（1） 电梯的平均速度v＝＝＝10m/s
（2） 若阻尼器系统的质量是106kg，则它受到的重力是多少？（g取10N/kg）
解：（2） 阻尼器系统的重力G＝mg＝106kg×10N/kg＝107N
（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？
解：（3） 大厦刚开始向左晃动时，阻尼器由于惯性要保持原来的运动状态，因此会相对大厦向右摆动
（4） 阻尼器吸收的能量不断增加，从安全角度考虑，设计时应使其摆动到最低点时速度不能过大，若在阻尼器下方加装铜质闭合线圈，结合电磁感应知识，你认为还缺少的器件是什么？请从能量转化的角度写出这一新增装置能减小摆动速度的原因。
解：（4） 闭合电路的部分导体切割磁感线，将机械能转化为电能，机械能减小，因此需将铜质闭合线圈置于磁场中，故还需磁体。闭合线圈切割磁感线，将机械能转化为电能，机械能减小，即动能减小，质量一定时，阻尼器速度减小

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