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第4节 磁生电
考点一、什么情况下磁能生电
（一）探究利用磁场产生电流的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
（1）实验中，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　 　。
（2）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：　 　。
次数 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(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
（3）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。
（4）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。
变式1：学校项目化小组为夜跑者设计制作节能夜跑灯，下图为制作好的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。下列实验与其原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
变式2：关于电磁现象，下列说法中正确的是（　　）
A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
C．感应电流的方向只跟磁场方向有关
D．法拉第最早发现了电流的磁效应
变式3：如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 　 　（选填“塑料”、“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 　 　；
（3）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；
（4）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。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是　 　。
考点二、发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图．一个可绕固定轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在U形磁铁中，电刷与铜盘的边缘连接且接触良好，用导线将开关、灵敏电流表申联在铜盘中心O和电刷之间．闭合开关，用力转动手柄使铜盘旋转产生电流．
（1）圆盘发电机工作时将　 　能转化为电能．
（2）小明发现圆盘发电机工作时，灵敏电流表指针偏转不明显，即产生的感应电流太小，分析可能的原因是　 　．（列举1种）
（3）闭合开关后，当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时，灵敏电流表指针向右偏转．若要改变灵敏电流表指针偏转方向，请提出1条可行的措施：　 　．
变式1：如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（　　）
A．1和2 B．1、2和3 C．1、3和4 D．2、3和4
变式2：如图所示，是　 　（电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时　 　。
变式3：甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、A'、B'紧密接触，两组电刷分别用导线连接，如图所示。用手拨动甲装置的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
（1）上述过程中，甲装置中的能量转化是　 　。
（2）　 　（选填“甲”或“乙”）装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。　 　。
1．超市的服装贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器达到防盗目的。图中能反映出安检门工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置，当闭合开关后，下列操作能使电流表指针发生偏转的是(　　)
A．保持磁铁静止，导体棒ab也保持静止
B．保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动
C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动
D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动
3．如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表．当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，与此现象原理相同的是　 　（选填“电动机”或“发电机”）．开关S闭合后，A组线圈附近的小磁针N极指向如图所示，则电源的正极是　 　端．（选填“a”或“b”）
4．发光二极管只允许电流从二极管的正极流入，负极流出。如图所示，将两只二极管与线圈连成并联电路，并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动，此时会看见两只发光二极管轮流发光。
（1）该装置是根据　 　原理制成的。
（2）有同学认为用一只二极管也可以，为什么要用两只呢 我们可以这样说服他：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究　 　的关系。
5．早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过　 　判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是　 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是　 　。
6．小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈（螺线管），分别与相同的灵敏电流计连接，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、图乙所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
（1）本实验中，我们通过观察 　 　来判断感应电流方向。
（2）实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施：　 　。
（3）小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变 　 　来改变切割磁感线的速度。记录数据如表，可得出的结论是：　 　。
7．小科利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿　 　（填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针　 （填“会”或“不会”）发生偏转。
（3）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，电流表指针都不发生偏转。
得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动时，电路中就产生感应电流。
8．在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是　 　。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是　 　。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1是　 　 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是　 　。
9．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 ____
2 竖直向下 不偏转 ____
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动　 　（填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向 　偏转。
（3）图乙中的“ ”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是____
A．无电流 B．电流方向由a向b C．电流方向由b向a
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第4节 磁生电
考点一、什么情况下磁能生电
（一）探究利用磁场产生电流的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
（1）实验中，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　 　。
（2）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：　 　。
次数 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(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
（3）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。
（4）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。
【答案】（1）感应电流的方向
（2）导体在磁场中做切割磁感线运动
（3）磁场方向
（4）电源
【解析】（1）当产生感应电流的方向发生改变时，灵敏电流计指针的偏转方向会发生改变；
（2）根据表格数据分成产生感应电流的条件；
（3）根据描述分析哪个因素发生改变即可；
（4）根据探究电动机工作原理的实验过程分析。
【解答】（1） 实验中，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感应电流的方向。
（2）根据表格数据1、2、3可知，只有AB棒做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，那么产生感应电流的条件：导体在磁场中做切割磁感线运动。
（3） 持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，此时磁场方向发生改变，是为了探究感应电流方向与磁场方向有关。
（4）探究电动机工作原理时，需要电流通过导体，那么需要有电源，因此可将灵敏电流计换成电源。
变式1：学校项目化小组为夜跑者设计制作节能夜跑灯，下图为制作好的节能夜跑灯结构图。晚上跑步时，随着手臂的摆动，磁体在水管中运动，LED灯就会发光。下列实验与其原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】题中描述的原理是电磁感应原理。
【解答】A、描述的是电生磁，故A错误。
B、描述的是电生磁，故B错误。
C、描述的是运动导体在磁场中受到力的作用，故C错误。
D、描述的是电磁感应，故D正确。
故答案为：D。
变式2：关于电磁现象，下列说法中正确的是（　　）
A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
C．感应电流的方向只跟磁场方向有关
D．法拉第最早发现了电流的磁效应
【答案】B
【解析】（1）电动机是将电能转化为机械能的机械，是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成；（2）法拉第发现了电磁感应，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，感应电流方向与磁场方向和导体的运动方向有关．
【解答】A．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，电能转化为机械能，此选项错误；
B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，此选项正确；
C．感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关，此选项错误；
D．法拉第最早发现了电磁感应现象，此选项错误．故选B．
变式3：如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 　 　（选填“塑料”、“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 　 　；
（3）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；
（4）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。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是　 　。
【答案】（1）铝
（2）感应电流方向
（3）磁场方向
（4）电源
（5）ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动
【解析】（1）根据电磁感应的条件分析解答；
（2）灵敏电流计的指针偏转方向与通过它的感应电流的方向有关；
（3）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（4）根据探究通电导体在磁场中受力的实验过程分析；
（5）根据发电机和电动机的工作原理分析解答。
【解答】（1）产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动，因此图甲AB必须为导体，故选铝。
（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感应电流方向；
（3）将磁体N、S极对调后，磁场方向发生改变，因此是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。
（4）在探究通电导体在磁场中受力的实验中，必须有电流通过导体，因此电路中必须有电源，则：若将此装置中灵敏电流计换成电源，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是：ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动。
考点二、发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图．一个可绕固定轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在U形磁铁中，电刷与铜盘的边缘连接且接触良好，用导线将开关、灵敏电流表申联在铜盘中心O和电刷之间．闭合开关，用力转动手柄使铜盘旋转产生电流．
（1）圆盘发电机工作时将　 　能转化为电能．
（2）小明发现圆盘发电机工作时，灵敏电流表指针偏转不明显，即产生的感应电流太小，分析可能的原因是　 　．（列举1种）
（3）闭合开关后，当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时，灵敏电流表指针向右偏转．若要改变灵敏电流表指针偏转方向，请提出1条可行的措施：　 　．
【答案】（1）机械（动）
（2）磁铁周围的磁场太弱（铜盘转速太小、铜盘处于磁场的有效长度太短等）
（3）改变手柄的转动方向（对调磁铁南北极、将灵敏电流表正负接线柱的导线互换）
【解析】发电机的基本结构是由转子和定子两部分组成。转子位于定子的中心腔内，在转子上装有能 产生磁场的磁极。当原动机带动转子旋转时，传来了机械能，转子的磁极随着转子高速转动，这时磁 场就与定子绕组发生相对作用，磁场切割定子绕组导体，产生了感应电流，从而使机械能转变成电 能。
【解答】（1） 圆盘发电机工作时将 导体运动具有机械能，切割磁感线，将机械能转化为电能，所以 圆盘发电机工作时将机械能转化为电能；
（2）产生的感应电流太小可能比如切割磁感线速度太小；
（3）若要改变灵敏电流表指针偏转方向，即改变电流方向，可以改变切割方向即改变手柄转动方向。
变式1：如图是分析发电机工作原理的剖面图，小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在如图所示磁场中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（　　）
A．1和2 B．1、2和3 C．1、3和4 D．2、3和4
【答案】D
【解析】产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动。
【解答】根据图片可知，磁场沿水平方向分布，磁场中位置1的导线运动方向与磁感线的方向平行，即没有切割磁感线，肯定不会产生感应电流；而2、3、4三个位置的导线运动方向都与磁场方向相切，肯定会有感应电流产生，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
变式2：如图所示，是　 　（电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时　 　。
【答案】发电机；线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流
【解析】①根据图片分析其中包含的物理原理即可；
②感应电流产生的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动，据此分析解答。【解答】①根据图片可知，当线圈在磁场中转动时，线圈切割磁感线运动，从而产生感应电流，则为发电机的工作原理。
②当线圈转动如图位置时，线圈的转动方向与磁场方向平行，即此时线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流。
变式3：甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、A'、B'紧密接触，两组电刷分别用导线连接，如图所示。用手拨动甲装置的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙装置的线圈也会沿顺时针方向转动。
（1）上述过程中，甲装置中的能量转化是　 　。
（2）　 　（选填“甲”或“乙”）装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法。　 　。
【答案】（1）机械能转化为电能
（2）乙
（3）对调磁极；改变甲的转动方向。
【解析】 （1）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。发电机就是利用该原理来工作的。
（2）通电导体在磁场中会受到力的作用，电动机就是利用该原理来工作的。
（3）电动机转动的方向与磁场方向和电流方向有关。
【解答】 （1）上述过程中，甲装置中的线圈转动时做切割磁感线运动时产生感应电流，则甲中的能量转化是机械能转化为电能。
（2）当甲中产生的电流经过乙中的线圈时发生转动，则乙装置相当于电动机。
（3）写出2种使乙装置的线圈沿逆时针方向转动的方法：对调磁极；改变甲的转动方向。
1．超市的服装贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器达到防盗目的。图中能反映出安检门工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就有感应电流。
【解答】当未消磁的标签经过超市出口处的安检门时，安检门上的线圈会产生感应电流，相当于闭合电路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，所以安检门工作原理是电磁感应现象。
A、小磁针偏转，说明通电螺线管周围存在磁场，故A错误。
B、该实验是电磁感应实验，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，将机械能转化为电能，故B正确。
C、该实验是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故C错误。
D、通电后，电磁铁能吸引大头针，这是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，故D错误。
故答案为：B。
2．如图所示是探究感应电流产生条件的实验装置，当闭合开关后，下列操作能使电流表指针发生偏转的是(　　)
A．保持磁铁静止，导体棒ab也保持静止
B．保持磁铁静止，将导体棒ab左右移动
C．保持导体棒ab静止，将磁铁上下移动
D．保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动
【答案】B
【解析】电流表指针发生偏转就说明电路中产生了感应电流，解答此题要清楚产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感应运动时，电路中就会产生感应电流。其条件之一是导体必须做切割磁感线运动，导体不运动是不会产生电流的，运动了，没沿切割磁感线方向运动，还不会产生电流。
【解答】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切割磁感线运动，本题图中也看出是闭合电路一部分导体在磁场中了，本题就是判断是否做切割磁感线运动。磁感线方向是竖直向上的。
A、蹄形磁铁静止，导体ab也保持静止，没有做切割磁感线运动，所以不能产生感应电流。故A不符合题意。
B、导体ab静止，蹄形磁铁沿水平方向左右运动，导体ab不动，导体也会切割磁感线，所以产生感应电流，故B符合题意。
C、导体ab静止，蹄形磁铁在竖直方向上下运动，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流。故C不符合题意。
D、保持导体棒ab静止，将磁铁沿导体ab方向前后移动，没有切割磁感线，不会产生感应电流，故D不符合题意。
故答案为：B。
3．如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表．当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，与此现象原理相同的是　 　（选填“电动机”或“发电机”）．开关S闭合后，A组线圈附近的小磁针N极指向如图所示，则电源的正极是　 　端．（选填“a”或“b”）
【答案】发电机；b
【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的，而发电机是根据电磁感应的原理制成的。
【解答】如图所示，A、B两组线圈绕于一铁棒的两端，A组线圈与开关、电源相连，B组线圈接一灵敏电流表；当开关S闭合的瞬间，灵敏电流表指针发生偏转，这是电磁感应的原理，与此现象原理相同的是发电机；开关S闭合后，从图中可知，小磁针右端为N极，则线圈的右端为S极，根据右手螺旋定则可知，电源a端为负极，b端为正极。
故答案为：发电机；b。
4．发光二极管只允许电流从二极管的正极流入，负极流出。如图所示，将两只二极管与线圈连成并联电路，并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动，此时会看见两只发光二极管轮流发光。
（1）该装置是根据　 　原理制成的。
（2）有同学认为用一只二极管也可以，为什么要用两只呢 我们可以这样说服他：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究　 　的关系。
【答案】（1）电磁感应
（2）感应电流的方向与导体切割磁感线方向
【解析】（1）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现象；
（2）根据二极管的单项导电性分析解答。
【解答】（1）根据题意可知，当磁铁在线圈中左右移动时，相当于磁铁不动，线圈往复做切割磁感线运动，因此会产生感应电流，那么该装置是根据电磁感应原理制成的。
（2）二极管具有单项导电性，图片中两个二极管反向安放，则发光时通过的电流方向不同，那么：实验中要用两只二极管，是因为可以方便地研究感应电流的方向与导体切割磁感线方向的关系。
5．早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过　 　判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是　 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是　 　。
【答案】（1）小磁针是否发生偏转
（2）避免磁铁的磁场对小磁针偏转的影响
（3）因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
【解析】（1）当导线中有电流经过时，导线周围会产生磁场，从而使小磁针的指向发生改变。
（2）如果小磁针和条形磁铁离的太近，那么小磁针的偏转会受到条形磁铁的作用，从而对实验产生影响；
（3）条形磁铁进入螺线管时，它切割磁感线的时间很短，因此产生的电流的时间也很短，而法拉第从一个房间跑到另一个房间时间较长，据此分析看不到磁针偏转的原因。
【解答】（1）科拉顿试图通过小磁针是否发生偏转判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是：避免磁铁的磁场对小磁针偏转的（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是：因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
6．小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈（螺线管），分别与相同的灵敏电流计连接，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、图乙所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
（1）本实验中，我们通过观察 　 　来判断感应电流方向。
（2）实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施：　 　。
（3）小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变 　 　来改变切割磁感线的速度。记录数据如表，可得出的结论是：　 　。
【答案】（1）灵敏电流计的指针偏转方向
（2）增强磁场
（3）磁铁运动的速度；在其它条件相同时，磁铁切割磁感线的速度越大，感应电流越大
7．小科利用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿　 　（填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针　 （填“会”或“不会”）发生偏转。
（3）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，电流表指针都不发生偏转。
得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动时，电路中就产生感应电流。
【答案】（1）左右
（2）不会
（3）切割磁感线
【解析】 （1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流，这种现象叫做电磁感应；
（2）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；
（3）根据实验现象结合电磁感应定义得出结论。
【解答】（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，导体切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计指针会发生偏转。
（2）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动时，导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会发生偏转。
（3）断开开关，电路开路，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，都不会产生感应电流，故可得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流。
8．在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是　 　。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是　 　。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1是　 　 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是　 　。
【答案】（1）检测感应电流的产生；开关
（2）①错误；②感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比）
【解析】（1）①闭合开关后，当导体做切割磁感线运动时，如果灵敏电流计的指针摆动，那么说明产生了感应电流。
②产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②做切割磁感线运动；
（2）①将磁体上下颠倒后，磁场方向发生改变。如果此时电流计的示数发生改变，那么说明感应电流大小与磁场方向有关；否则，说明二者无关；
②根据表格数据分析感应电流大小与导体运动速度的内在联系。
【解答】（1）①灵敏电流计的作用是检测感应电流的产生。
②若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那么你认为首先应该关注的器材是开关，因为通路是产生感应电流的前提条件。
（2）①根据题意可知，当改变磁场方向后，电流计的示数保持不变，那说明感应电流大小与磁场方向无关，即猜想1是错误的。
②根据表格数据可知，当导体运动的速度变大时，感应电流的示数变大，且二者的比值保持不变，那么得到： 感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比） 。
9．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 ____
2 竖直向下 不偏转 ____
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动　 　（填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向 　偏转。
（3）图乙中的“ ”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是____
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是____
A．无电流 B．电流方向由a向b C．电流方向由b向a
【答案】（1）不会
（2）右
（3）A
（4）C
【解析】（1）灵敏电流计的指针偏转，则说明产生感应电流；否则，没有产生感应电流。
（2）根据实验3、4分析导体中的电流方向与导体运动方向的关系，据此推测向右移动磁铁时电流的方向即可；
（3）根据导体是否做切割磁感线运动分析；
（4）根据左手定则分析。
【解答】 （1）由第1、2两次实验可知，导体棒AB竖直向上或竖直向下平行于磁感线运动时，灵敏电流计指针不偏转，说明闭合回路中不会产生感应电流；
（2）由第3、4两次实验可知，导体棒AB切割磁感线运动的方向改变时，导体棒AB中感应电流的方向也发生了改变，说明导体棒AB中感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关；如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，此时相当于导体棒AB水平向左运动，由表格中的信息可知，灵敏电流计的指针将向右偏转；
（3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则导体会产生感应电流的位置有BCD，因为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ这三个位置导体都可以切割磁感线，I位置导体不切割磁感线，故选A；
（4）根据图甲中的感应电流与磁场和导体运动的方向的关系，由左手定则可知，图丙中ab的电流从b到a，故选：C。
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
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