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20.6 磁生电 教材知识梳理 课时练习
班级：_______ 姓名：_______
知识点1 磁生电
闭合电路的一部分导体在磁场中做①________________时，导体中就产生电流.这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作②____________.
知识点2 发电机
1.原理：③____________.
2.构造：发电机由转子（转动部分）和定子（固定部分）组成.小型发电机一般采用磁极不动、线圈旋转的方式发电；大型发电机一般采用线圈不动，磁极旋转的方式发电，为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体.
3.能量转化：机械能转化为④______.
实验 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【实验器材】
1.实验主要器材及作用
（1）灵敏电流计（判断是否产生感应电流）
（2）蹄形磁铁（提供磁场）
2.实验装置图
【实验与记录】
3.转换法的应用（用①____________来反映是否产生感应电流）
【交流与小结】
4.实验结论：②______电路的一部分导体在磁场中做③__________________运动时，电路中就会产生感应电流.感应电流的方向与磁场方向和导体运动的方向有关.
5.导体运动时灵敏电流计指针不偏转的原因
（1）没有产生感应电流（导体未切割磁感线；开关未闭合）
（2）产生的感应电流太小
6.要使灵敏电流计指针偏转明显可采取的措施
（1）加快导体切割磁感线的速度
（2）用多匝线圈代替单根导线
（3）换用磁性更强的磁体等
7.实验过程中的能量转化（④______能转化为⑤______能）
8.实验将灵敏电流计换成电源可以探究的实验（探究通电导体在磁场中受到力的作用）
9.电磁感应现象在生活中的应用（发电机、动圈式话筒等）
参考答案
知识点答案
①切割磁感线运动 ②感应电流 ③电磁感应 ④电能
实验 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
①灵敏电流计指针是否偏转 ②闭合 ③切割磁感线 ④机械 ⑤电
课时练习
　01　　知识点过关
1．电磁感应
发　　现：英国物理学家________发现了利用磁场产生电流的条件和规律．
实验装置图：
电磁感应：________电路的________导体在磁场中做______________运动时，导体中会产生________．这种现象叫做电磁感应．
感应电流：感应电流的方向与__________________和______________有关．
注　　意：当导体运动的方向与磁感线的方向同时改变，产生的感应电流的方向______．
2．发电机
原　　理：________现象．
构　　造：发电机由______(转动部分)和______(固定部分)两部分组成．要得到较强的磁场，要用电磁铁代替永磁体．
能量转化：______能转化为______能．
交　　流：如果导线在磁场中往复运动，电流表的指针__________(说明电路中的电流的方向________)，此时电路中产生的是________，简称交流．
我国电网交变电流的频率：______．
注　　意：交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数．
补　　充：增大手摇发电机产生的电流可通过加快转动线圈的速度或增强磁场来实现．
02　　基础题
1．关于产生感应电流的说法中，正确的是()
A．闭合导体在磁场中运动时，导体中会产生感生电流
B．闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
C．闭合导体的一部分在磁场中沿磁感线运动时，导体中产生感应电流
D．感应电流的方向与磁感线的方向、导体切割磁力线的运动方向无关
2．在探究“怎样产生感应电流”的实验中，蹄形磁体水平放置，如图所示．闭合开关，要使灵敏电流计的指针发生偏转，导体ab应()
A．竖直向上运动
B．水平向右运动
C．保持静止不动
D．竖直向下运动
3．如图，下列设备中利用了电磁感应原理工作的是()
　
A．麦克风　　　　　B．扬声器
　
C．电动机　　　　　D．电磁继电器
4．有人发明了一种“发电地板”，如图所示．发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成，行人或车辆通过时，挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动，便能发电．该发电地板的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同(　　)
5．如图是探究电磁感应现象的实验装置．保持U形磁铁不动，闭合开关，若金属棒ab竖直向上运动，此时灵敏电流表的指针________；若金属棒ab水平向左运动，此时灵敏电流表的指针______．如果保持金属棒ab不动，闭合开关，当U形磁铁水平向右运动时，灵敏电流表的指针______．(填“偏转”或“不偏转”)
第5题图　　第6题图
6．如图是昆明环湖路两侧安装的“风光互补”新能源景观节能灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板；其中小风扇是一个小型风力发电机．它们都是将其他形式的能转化成______能的装置，风力发电机的发电原理是________．
　　　　　　　　　　　　　　　　
03　　中档题
7．图中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，下列哪种情况不会产生感应电流()
8．如图为发电机的工作原理图，下列说法中正确的是()
A．发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用
B．发电机的基本原理是电磁感应
C．线圈在转动过程中，感应电流的大小不变
D．线圈在转动过程中，感应电流的方向不变
9．如图所示是一种环保型手电筒．使用它时只要将它来回摇晃．就能使灯泡发光．下列四幅图中能反映这种手电筒的工作原理的是()
10．如图所示，闭合开关，先将导体ab水平用力向右移动，导体cd也随之运动起来．下列说法正确的是()
A．实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机
B．实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象
C．实验装置中的乙装置把机械能转化为电能
D．如果回路均为超导材料制成，且导体ab与cd之间距离足够大，当回路中产生感应电流后，同时撤去两蹄形磁体，则回路中电流很长时间不消失
11．如图所示的闭合电路中，铜棒ab静止，当蹄形磁铁竖直向上运动时，灵敏电流计的指针______(填“会”或“不会”)偏转；让铜棒ab向右缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转的角度较小；快速运动时，指针偏转的角度较大．这说明感应电流的大小与____________________有关，____________(填“动圈式话筒”或“动圈式扬声器”)是应用电磁感应原理制成的．
12．如图所示是一种动圈式话筒，当你对着话筒说话时，声音使与膜片相连的线圈振动，线圈在磁场中振动能产生随声音变化而变化的______，这是________现象．
13．如图所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路．
(1)要使灵敏电流计的指针发生偏转，可行的操作是________________．
(2)要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法．
方法一：______________________；
方法二：________________．
14．某同学用下图所示的装置研究电磁感应。
（1）如图甲所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，电路中 （填“无”或“有”）感应电流；
（2）如图乙所示，保持线圈不动，使蹄形磁体快速向左运动，电流表指针 （填“不会”或“会”）偏转；
（3）利用电磁感应原理工作的装置有 （填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”）。
15．如图所示是“探究感应电流产生的条件”的实验装置。
（1）该实验中，灵敏电流计的作用是 、判断感应电流的方向；
（2）闭合开关，使导体ab在U形磁体中水平向左或向右运动，灵敏电流计指针 （选填“发生”或“不发生”）偏转；
（3）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做 运动时，导体中就会产生感应电流；
（4）如果将灵敏电流计换成 ，可以探究磁场对通电导体的作用。
16．智能家居为我们的生活提供了很多便利．香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，U1＝U2＝5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”和“高挡”之间的转换，其高挡发热功率为2W．
（1）香茗与mini“对话”，即可实现对其功能的操作．Mini将香茗的声音的声信号转化为电信号，这与 的原理相同（选填“发电机”或“电动机”）．
（2）低挡模式时，mini工作电路中的电流是多少 ？
（3）Mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧．控制电路中，R0＝60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示．当控制电路中的电流达到50mA时，衔铁才会吸合，工作电路接通．请通过计算说明，mini工作时至少需要加水多少千克 ？（g＝10N/kg）
17．目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车．超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶．在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保．
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为90%．
（1）电车发电机的工作原理是 ．
（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2，求公交车对地面的压强．
（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少
（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大
18．请阅读《未来交通，高温超导磁悬浮列车》并回答问题。
未来交通，高温超导磁悬浮列车
人类对速度的追求，从未止步，从人类诞生至今，伴随着交通工具的发展，速度的极限不断被刷新。
高铁（速度可达350km/h）已经成为我们国家的金质名片，实现了领跑世界的目标。但高铁的进一步提速，还是会面对很多的挑战和困难，比如轮轨黏着、运行噪声、空气阻力等，用什么样的技术可以解决这些问题呢？答案是磁悬浮。磁悬浮是轨道交通速度追求的一个新范式，它具有很多优点，例如，它具有高速不可替代性，因为它摆脱了传统轮轨的接触；它具有低噪音不可替代性，同样因为没有轮轨接触噪声，运行起来安静环保。
磁悬浮的原理是什么？它又分为哪些种类？目前磁悬浮根据原理不同可以分为永磁悬浮、电磁悬浮、电动悬浮、钉扎悬浮四大类，如下表和图所示。
磁悬浮 种类 原理
永磁悬浮 利用永磁体同名磁极间排斥力实现悬浮。（图甲所示）
电磁悬浮 电磁铁通电产生磁场（电生磁），和铁磁性轨道之间产生吸引力，把车子给吸上去，速度可以达到550km/h。（图乙所示）
电动悬浮 当磁体在导体板上移动过程中，在原来没有电的导体板上就会产生一个感应的电流（动生电），同时感应电流产生磁场，和磁体相互排斥，就把车子给托起来了。电动磁悬浮的特点就是运动才能产生悬浮。低温超导电动悬浮最高时速可达603km/h。（图丙所示）
钉扎悬浮（也称高温超导磁悬浮） 在车上和轨道上，都不需要通电，靠超导体所在位置的磁场变化在内部产生的感应电流（感生电），这种磁悬浮比较神奇，它既可以悬浮，又可以悬挂，就好比有一个无形的弹簧，拽着这个车，如果将车压向轨道，车和轨道就有排斥力，如果将车拉离轨道，它们之间就有吸引力，所以它既能悬浮又能悬挂。（图丁所示）。
当前我国研制的高温超导磁悬浮列车，未来速度将突破620km/h。列车的速度还能不能更快、甚至超过1000km/h的飞机呢？回答是“能”。科学家正在研制“高温超导磁悬浮+真空管道的方式”。用磁悬浮技术消除了轨道之间的机械摩擦，影响列车提速的还有一个很重要的因素，就是空气阻力，真空管道的引入完美地解决了这个问题，实现一种超高速、低能耗的运行。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）请写出磁悬浮轨道交通的一个优点（与高铁相比）： ；
（2）以下实验中能说明“电动悬浮”中“当磁体在导体板上移动过程中，在原来没有电的导体板上就会产生一个感应的电流（动生电）”原理的是 ；
A．磁极间有相互作用
B．通电导体在磁场中受力
C．电磁感应现象
（3）为了更直观的演示某种磁悬浮列车的悬浮原理，科学家在实验室用特殊材料制作了一个模型，在模型中注入液氮后，它瞬间变成了超导体，把模型放置在由磁性材料制成的环形轨道上，使其运动起来，便可以实现无源的自稳定悬浮，整个悬浮不需要通电，模型有时悬浮在轨道上面运动，有时悬挂在轨道下面运动（如下图所示）。科学家演示的是 （选填“电磁悬浮列车”“电动悬浮列车”或“高温超导磁悬浮列车”）的悬浮原理。
04　　拓展题
19．小华在探究怎样产生感应电流的实验中，设计了如图所示的实验装置．
(1)将磁体向右插入螺线管中时，观察到灵敏电流计的指针向右偏转，由此可知：______________．
(2)将磁体从螺线管中向左拔出时，会观察到灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．
(3)通过前两步实验，可得出感应电流的方向与________方向有关．
参考答案
知识点过关
1．法拉第　闭合　一部分　切割磁感线　感应电流　导体运动的方向　磁感线的方向　不变　2.电磁感应　转子　定子　机械　电　来回摆动　改变　交变电流　50 Hz
基础题
1．B　2.B　3.A　4.B　5.不偏转　偏转　偏转　6.电　电磁感应
中档题
7．D　8.B　9.A　10.D　11.不会　导体切割磁感线的速度　动圈式话筒　12.电流　电磁感应　13.(1)使导体棒左右运动　(2)改变导体棒的运动方向　改变磁场的方向
14．【答案】有；会；动圈式话筒
【详解】
（1）磁体磁感线的方向由N极指向S极，如图甲所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，此时导体棒有做切割磁感线运动，所以电路中有感应电流。
（2）磁体磁感线的方向由N极指向S极，如图乙所示，保持线圈不动，使蹄形磁体快速向左运动，此时导体棒切割磁感线，电路中有感应电流，电流表指针会偏转。
（3）导体棒在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流的现象为电磁感应现象， 动圈式话筒工作时，当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音颤动，从而带动连在一起的线圈在磁场中作垂直切割磁感线的运动，从而产生感应电流，所以利用电磁感应原理工作的装置有动圈式话筒。
15．【答案】（1）检验电路中是否有电流；（2）发生；（3）切割磁感线；（4）电源
【详解】（1）灵敏电流计是实验检查直流电路中微弱的电流用的，它是一种高灵敏度的磁电式仪表。
（2）闭合开关，导体ab在U形磁体中水平向左或向右运动，在切割磁感线运动，因此会产生感应电流，所以灵敏电流计指针发生偏转。
（3）根据实验可得出结论，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，这是电磁感应现象。
（4）探究磁场对通电导体的作用，必须有电源，使得导体中有电流，因此需将灵敏电流计换成电源。
16．【答案】 发电机 0.1A 0.02kg
【分析】
电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，发电机就是根据这一原理制成的；当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，根据 求出R1的阻值；当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，根据电阻的串联和欧姆定律求出mini工作电路中的电流；由题意可知，当电流为50mA时，根据欧姆定律求出此时控制电路的总电阻，根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，由图象可知压敏电阻受到的压力，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则可求出水的重力，根据F＝G＝mg求出所加水的最小质量．
【详解】
（1）香茗与mini“对话”，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，即将人的声音信号转化为电流信号，这是电磁感应现象，与发电机的原理相同；
（2）当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，由可得，R1的阻值： ，当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以mini工作电路中的电流：
；
（3）由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻： ，
则压敏电阻的阻值：，
由图可知，当R＝40Ω时，压敏电阻受到的压力F＝0.2N，压敏电阻受到的压力是由水的重力产生的，则水的重力： ，
由 可得所加水的最少质量： .
17．【答案】 电磁感应 3.75×105Pa 3×103N 111.1A
【详解】
（1）电车发电机的工作原理是电磁感应．
（2）公交车对水平地面的压力：F=G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N．对地面的压强：p===3.75×105Pa．
（3）牵引力做功：W=W总η=2×107J×90%=1.8×107J，牵引力：F===3×103N；
（4）工作时间：t===600s，由W=UIt得，工作时电流：I===111.1A．
18．【答案】（1）速度大
（2）C
（3）高温超导磁悬浮列车
【详解】（1）根据题文“高铁（速度可达350km/h）已经成为我们国家的金质名片，实现了领跑世界的目标。但高铁的进一步提速，还是会面对很多的挑战和困难，比如轮轨黏着、运行噪声、空气阻力等，用什么样的技术可以解决这些问题呢？答案是磁悬浮。”可知磁悬浮轨道交通的一个优点（与高铁相比）是速度大。
（2）当磁体在导体板上移动过程中，在原来没有电的导体板上就会产生一个感应的电流（动生电），这是电磁感应现象。
A．磁极间的相互作用规律是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故A不符合题意；
B．通电导体在磁场中受力，利用该原理制成了电动机，故B不符合题意；
C．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，这是电磁感应现象，故C符合题意。
（3）为了更直观的演示某种磁悬浮列车的悬浮原理，科学家在实验室用特殊材料制作了一个模型，在模型中注入液氮后，它瞬间变成了超导体，把模型放置在由磁性材料制成的环形轨道上，使其运动起来，便可以实现无源的自稳定悬浮，整个悬浮不需要通电，模型有时悬浮在轨道上面运动，有时悬挂在轨道下面运动，既能悬浮又能悬挂，运用了超导体，所以科学家演示的是高温超导磁悬浮列车的悬浮原理。
拔高题
19．(1)电路中产生电流　(2)左　(3)磁体运动

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