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八下3.4磁生电同步练习
一、选择题
1．“胜哥”在手臂上戴着节能夜跑灯绕金满湖夜跑。节能夜跑灯结构如图所示：线圈缠绕在外壳上并与LED灯构成闭合电路，磁体在管内随着夜跑者摆臂来回移动。如图与这一过程的工作原理相同的是 （　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】电磁感应
【解析】【分析】 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现象。
【解答】 根据题意可知，磁体在管内随着夜跑者摆臂来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与外部LED灯构成闭合电路，线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈中会产生感应电流，使得LED发光，这是电磁感应现象；
A.图中是奥斯特实验，原理是电流的磁效应，故A不合题意；
B.图中是电磁感应现象实验的装置图，故B符合题意；
C.图中是探究通电导体在磁场中受力运动，故C不符合题意；
D.图中是通电螺线管，实验原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选B。
2．在高速公路收费站，我们经常看到自动收费系统(简称ETC)。当车辆靠近收费站时，固定在车道上的路测单元(RSU)自动产生电磁场，车内的收费仪器接收到磁信号后会在线圈中产生感应电流并自动完成支付。下列选项中与车内收费仪器完成自动支付功能的原理相同的是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。
（2）电流的磁效应是指任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。
（3）通电导体在磁场中受力运动是指通电导体在磁场中会受到力的作用而运动。
【解答】A、图中是探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系的实验，利用的是电流的磁效应，与电磁感应原理不同，故该选项错误。
B、图中是通电导体在磁场中受力运动的实验，是电动机的原理，与电磁感应原理不同，故该选项错误。
C、图中是发电机的原理，利用的是电磁感应现象，与车内收费仪器完成自动支付功能的原理相同，故该选项正确。
D、图中是奥斯特实验，证明了电流的磁效应，与电磁感应原理不同，故该选项错误。
故答案为：C。
3．“胜哥”自制了一款夜跑灯，结构如图甲所示：线圈缠绕在塑料水管外壳上并与LED灯构成闭合电路，磁体在水管中会随着跑步者摆臂而来回移动。下列分析正确的是(　　)
A．夜跑灯的工作原理是电流的磁效应
B．运动时加速摆臂，线圈中的感应电流大小不变
C．为提高LED灯的亮度，可换用磁性更强的磁体
D．跑步摆臂时，图甲的夜跑灯更适合平放于图乙P处
【答案】C
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】感应电流的大小与磁场强度与导体切割磁感线的速度有关，磁场强度越大，导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大。
【解答】A、该夜跑灯将机械能转化为电能，原理是电磁感应，故A错误
B、运动时加速摆臂，切割磁感线的速度变快，可知感应电流将变大，故B错误；
C、为提高LED灯的亮度，即要增大电路中的电流，可换用磁性更强的磁体，故C正确；
D、由图可知，Q处摆动幅度更大，可知应将夜跑灯放置在Q处，故D错误。
故答案为：C。
4．在上课的新课引入中，“胜哥”的隔板推物”，引起了同学们的极大兴趣，其原理如图甲所示，a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两导体棒通过导线相连，构成了一个闭合回路，用手推动导体棒a左右摆动时，导体棒b会随之摆动，下列关于这一现象的说法中正确的是(　　)
A．导体棒a左右摆动时，闭合回路中没有产生感应电流
B．导体棒a 左右摆动时，仅发生了电能向机械能的转化
C．导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同
D．用手推动导体棒b左右摆动时，导体棒a 不会随之摆动
【答案】C
【知识点】磁场对通电导线的作用；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】 根据电磁感应原理和通电导体在磁场中受力的作用来对图中的装置进行分析。
【解答】 AB.导体棒a左右摆动的过程做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，工作时将机械能转化为电能，故AB错误；
C.左边作为电源给右边提供电能，右边导体棒b随之摆动相当于通电导体在磁场中受力运动，与图乙所示装置的原理相同，故C正确；
D.用手推动导体棒b左右摆动的过程中，导体棒做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，导体棒a也会随之摆动，故D错误。
故选C。
5．“胜哥”以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】通电直导线周围的磁场；探究影响通电螺线管磁性强弱的因素的实验；磁场对通电导线的作用；探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。发电机是利用电磁感应的原理制成的。
【解答】乙电动机通电后，线圈转动，带动甲电动机的线圈一起转动，甲的线圈转动时切割磁感线，产生感应电流，使灯泡发光，所以甲相当于发电机，乙是电动机，两电机能一起转动。B选项是电磁感应原理图，故B符合题意。
故答案为：B。
二、填空题
6．小科通过视频号“胜哥课程”知道了手机无线充电的原理。如图是手机无线充电的原理图。充电时，发射线圈会产生一个磁场，此时手机中的接收线圈就会产生感应电流，实现无线充电。请回答：
（1）无线充电时，接收线圈中产生电流的原理是利用　 　现象。
（2）某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时(如图中箭头所指方向)，则该时刻发射线圈中的电流方向是　 　(选填“a→b”或““b→a”)。
【答案】（1）电磁感应
（2）b→a
【知识点】电磁感应；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【分析】 （1）电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流的现象；
（2）安培定则：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【解答】 （1）根据手机无线充电原理简化图，电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，因此无线充电时，手机线圈中产生电流原理是利用电磁感应现象；
（2）当某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时，因螺线管内部的磁场从螺线管的S极到N极，根据安培定则可知，该时刻发射线圈中的电流方向是b→a。
7． 我国的第一条自动充电高速公路——杭绍甬智慧高速公路正在设计完善中，该高速设置了自动驾驶专用车道，并计划配套电动车移动式无线充电，可实现电动车在此路段行驶过程中，边开车边充电。当这条高速地下铺设的线圈接通供电电源后，地下通电线圈就会产生磁场，电动车配备感应线圈，经过路面即可获得电流，如图。
（1）车辆线圈中产生电流是利用：　 　现象。
（2）不考虑电动车耗电情况，要增大电动车感应线圈中的电流，可采用什么措施：　 　。
（3）与传统插电式充电方式相比，请你对这种充电方式进行评价：　 　(写出一个优点或缺点)。
【答案】（1）电磁感应
（2）适当提高车速、增加线圈匝数、增大地下铺设的线圈中的电流等
（3）优点：可随时随地充电，缓解续航焦虑；缺点：充电效率低，维护成本高（合理即可）。
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）发电机的原理是电磁感应，将机械能转化为电能。
（2）根据感应电流大小与导体切割磁感线的速度和磁场强度有关进行分析。
（3）传统充电方式与题中的充电方式各有优缺点，分析合理即可，例如：优点：可随时随地充电，缓解续航焦虑；
缺点：充电效率低，维护成本高。（合理即可）。
【解答】（1）车辆线圈中产生的电流为感应电流，原理是电磁感应。
（2）感应电流大小与导体切割磁感线的速度和磁场强度有关，可知要增大电流，可适当提高车速、增加线圈匝数、增大地下铺设的线圈中的电流等。
（3）优点：可随时随地充电，缓解续航焦虑；
缺点：充电效率低，维护成本高。（合理即可）
8．蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示， 中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）该直流无刷电动机的工作原理是　 　。
（2）直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是____。
A． B．
C． D．
【答案】（1）通电线圈在磁场中受力运动
（2）C
【知识点】磁场对通电导线的作用；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）根据电动机的工作原理解答；
（2）要使中间的转子顺利转动，那么一个线圈对其施加排斥力，另一个施加吸引力即可，据此分析判断。
【解答】（1） 该直流无刷电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中受力运动；
（2）A.只有一个线圈通电，不符合要求，故A错误；
B.根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为S极，对转子施加排斥力；右下角的电磁铁上端为N极，对转子施加吸引力，现在线圈逆时针转动，故B错误；
C.根据安培定则可知，左下角的电磁铁上端磁极为N极，对转子施加吸引力；右下角的电磁铁上端为S极，对转子施加排斥力，现在线圈顺时针转动，故C正确；
D.三个线圈通电，不符合要求，故D错误。
故选C。
9．新能源电动汽车已普及，当踩下踏板(油门)时，电车的电机转动，电车启动，电机转动的原理是　 　。现在的电车都有能量回收，当放开踏板(油门)，能把车的部分机械能转化为电能，重新给蓄电池充电。某科学兴趣小组模拟设计了三种能量回收方案(部分图)。从理论上说，你认为可行是　 　。
【答案】通电线圈在磁场中会转动的原理；BC
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】根据电动机和电磁感应定律原理分析。
【解答】当踩下踏板（油门）时，电机通电，电机中的线圈在磁场中受力转动，电车的电机转动，电车启动。A.导线安装在轮圈上，此时导线不做切割磁感线运动，因此不会产生感应电流，故A不符合题意；B.导线安装在辐条上，此时导线做切割磁感线运动会产生感应电流，故B符合题意；
C.导线安装在后叉上，导线做切割磁感线运动会产生感应电流，故C符合题意。
故选BC。
10．如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线.现将铜棒EF 和GH 垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，说明铜棒里　 　(选填“有”或“无”)电流产生，EF 受到的是磁场力的作用.当拉动GH使其向右移动时，EF 应向哪边移动，理由是：　 　。
【答案】有；右边，GH运动方向改变，使产生的电流方向改变，通过EF的电流方向改变，使受到的力的方向也改变
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律；发电机的构造和原理；探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】电动机的原理：通电线圈在磁场中受力转动；转动的方向和电流方向和磁场方向有关，改变其中一个因素，受力方向改变；同时改变两个因素，受力方向不变；
【解答】如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线.现将铜棒EF 和GH 垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，说明铜棒里有电流产生，因为通电导体在磁场中受力转动，EF 受到的是磁场力的作用.当拉动GH使其向右移动时，EF 应向哪边移动，理由是： 右边，GH运动方向改变，使产生的电流方向改变，通过EF的电流方向改变，使受到的力的方向也改变 ；
故答案为：有； 右边，GH运动方向改变，使产生的电流方向改变，通过EF的电流方向改变，使受到的力的方向也改变
11．如图所示是“胜哥”的小制作，装置A和装置B中都有磁铁和可转动的线圈。当开关闭合时，装置A扇叶转动，有风吹向装置B，引起装置B的扇叶转动，导致灯泡发光。
（1）装置A的工作原理是　 　；
（2）装置B中能量转化形式为　 　；
（3）“胜哥”在实验过程中发现，他的那组实验中B装置中的风扇在转动，但灯泡并不亮，经排查并非电路故障问题，他可通过　 　的方法让灯泡亮起来。
【答案】（1）通电导体在磁场中受力转动
（2）机械能转化为电能
（3）加快转速
【知识点】磁场对通电导线的作用；直流电动机的构造原理与工作过程；发电机的构造和原理
【解析】【分析】（1）电路中有电源的是电动机，将电能转化为机械能。
（2）发电机的原理是电磁感应，将机械能转化为电能。
（3）感应电流大小与磁场强度和导体切割磁感线的速度有关，磁场强度越大、导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大。
【解答】（1）A电路中有电源，闭合开关后扇叶开始转动，属于电动机，原理是通电导体在磁场中受力转动。
（2）A中有风吹向B，引起B点的扇叶转动，导致电路中的灯泡发光，说明电路中有电流产生，可知能量转化形式为：将机械能转化为电能，相当于发电机。
（3）风扇在转，灯泡不亮，可能是电路中电流过小，所以要增大电流使灯泡发光，可通过加快风扇转动速度来增大电路中的感应电流，从而使灯泡发光。
三、实验与探究题
12．“胜哥”为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
【项目要求】设计制作节能夜跑灯，将日常跑步时手臂摆动产生的机械能转化为电能使LED灯发光。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形磁铁、导线、LED灯（正常工作时的电压为1.8V）。
（1）在奔跑过程中，线圈和磁铁相当于电路中的　 　；
（2）“胜哥”用磁性相同的磁铁，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如下表所示，根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，“胜哥”至少要绕制　 　匝线圈，才能使该LED灯正常发光；
线圈匝数/匝 50 100 150 200
感应电压/V 0.18 0.36 0.54 0.72
（3）图甲为“胜哥”制好的节能夜跑灯结构图，线圈缠绕在塑料水管外壳并与LED灯构成闭合电路，磁铁可在水管内移动。如跑步过程中手臂均水平摆动，夜跑灯应该放在图乙中手臂的　 　部位，请简述理由：　
【答案】（1）电源
（2）500
（3）B；前臂B位置主要做水平往返运动，能使强磁铁在水管内往返运动，连续切割磁感线产生感应电流使灯发光。
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）用电器消耗电能，电源提供电能；
（2）根据表格数据确定感应电压和线圈匝数的数量关系，据此推算即可；
（3）感应电流的大小与磁场强弱和切割磁感线的速度大小有关，据此分析解答。
【解答】（1）根据题意可知，在奔跑过程中，线圈和磁铁向外提供电能，相当于电路中的电源。
（2）根据表格可知，感应电压与线圈匝数成正比，
即：；
解得：n=500匝。
（3）根据图片可知，前臂B位置主要做水平往返运动，能使强磁铁在水管内往返运动，连续切割磁感线产生感应电流使灯发光，因此应将夜跑灯佩带在乙图手臂B处，
（1）在奔跑过程中，线圈和磁铁发生电磁感应，提供电能，相当于电路中的电源。
（2）串联电路总电压等于各部分电压之和，由表格可知50匝线圈的感应电压为0.18V，LED灯的额定电压为1.8V，所以使额定电压为1.8V的LED灯正常发光，至少要绕制线圈匝数
（3）[1][2]根据电磁感应原理可知，为了正常使用，应将夜跑灯佩带在乙图手臂B处，前臂B位置主要做水平往返运动，能使强磁铁在水管内往返运动，连续切割磁感线产生感应电流使灯发光。
13．无线充电被广泛应用在手机上，其结构如图甲所示，电源为220V交流电，送电线圈在调节装置下形成变化的磁场，使受电线圈所处的磁场也跟着发生变化，进而使受电线圈形成感应电压。“胜哥”想探究受电线圈两端感应电压大小与两线圈间的距离的关系。
款式 A B
颜色 红色 蓝色
厚度 2毫米 5毫米
材质 硅胶 硅胶
图乙 手机壳参数
（1）实验时，除了要控制线圈的匝数相同，还需要控制　 　(写出一个即可)相同。
（2）“胜哥”正确连接电路，保持受电线圈固定后，需要多次改变　 　并观察记录　 　。
（3）研究发现，其他条件一定时，两线圈之间的距离越小，受电线圈两端的电压就越大，更接近标定电压。图乙是两个手机壳的参数，选择款式　 　可以减少对手机无线充电的干扰。
【答案】（1）线圈大小
（2）两线圈之间的距离；电压表读数
（3）A
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1） 根据题中信息和控制变量法进行分析；
（2）根据实验目的确定实验步骤的内容；
（3）根据“ 两线圈之间的距离越小，受电线圈两端的电压就越大 ”分析。
【解答】（1） 实验时，除了要控制线圈的匝数相同，还需要控制电源、调节装置、线圈大小等因素相同；
（2）根据题意可知， “胜哥”想探究受电线圈两端感应电压大小与两线圈间的距离的关系，那么“胜哥”正确连接电路，保持受电线圈固定后，需要多次改变两线圈之间的距离并观察记录电压表读数，
（3）根据“ 两线圈之间的距离越小，受电线圈两端的电压就越大，更接近标定电压 ”可知，应该选择厚度更小的手机壳，故选A。
14．如图所示是“胜哥”探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件的实验，用一根绝缘的细线将一根铜棒AB 悬挂在U形磁体的磁场中，再将铜棒AB、电流计及开关用导线连成一个闭合电路。请你帮他解决实验中遇到的问题：
（1）闭合开关后，要使电路中产生感应电流，铜棒AB应　 　(选填“上下”、“左右”或“里外”)运动；本实验是通过观察灵敏电流计的 　 　来判断电路中产生感应电流的。
（2）要增大电路中产生的感应电流大小，方法是　 　。
【答案】（1）左右；指针偏转
（2）增大AB的运动速度、换用磁性更强的磁体
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律；探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】（1）电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动，导体中有感应电流产生；在探究感应电流产生的条件的实验中，观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否产生感应电流；
（2）感应电流的大小与磁性强弱、AB运动的快慢有关。
【解答】（1）闭合开关后，铜棒AB左右运动时，铜棒做切割磁感线运动，电路中会有感应电流产生：本实验是通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否产生感应电流；
（2）要增大电路中产生的感应电流大小，最易操作的方法应该是增大AB运动的速度。
15．在科学创新实验课上，“胜哥”带领同学们进行一系列有趣的电磁学实验。
（1）某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是　 　。
（2）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是　 　.
（3）为了使实验现象更明显，下列操作可行的是____
A．加快导体水平向右的运动速度
B．垂直向上移动导体棒
C．换用磁性更强的磁体
（4）创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象　 　。
【答案】（1）通电螺线管磁场的方向与电流方向有关
（2）A
（3）A；C
（4）在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
【知识点】通电螺线管的磁场；电磁感应；磁场对通电导线的作用；发电机的构造和原理；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【分析】通电导体或者线圈在磁场中受力转动，应用是电动机；发电机的原理是电磁感应现象，是将机械能转化为电能，运用是发电机；
【解答】（1） 某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是 通电螺线管磁场的方向与电流方向有关 ，只有电源的正负极发生了改变；
（2） 为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是A，灵敏电流表，只有微小的电流也能发生偏转；
（3） 为了使实验现象更明显，下列操作可行的是_AC，B无现象，因为没有切割磁感线，AC都可以使磁感线的切割次数变多，从而增大感应电流；_
（4） 创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象 ： 在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
故答案为：（1） 通电螺线管磁场的方向与电流方向有关 （2） A （3）AC（4） 在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
16． 在安装直流电动机模型的实验中，“胜哥”将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）闭合开关，发现线圈不转，“胜哥”用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是 (填字母)
A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了
C．线圈处于平衡位置 D．电源没电了
（2）若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向　 　移动(选填“左”或“右”)。
（3）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出种方法　 　。
（4）完成以上实验后，“胜哥”取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于　 　(选填“电动”或“发电”)机。
【答案】（1）C
（2）左
（3）交换AB导线的位置、改变磁场方向
（4）发电机
【知识点】变阻器的原理及其使用；欧姆定律及其应用；磁场对通电导线的作用；直流电动机的构造原理与工作过程；发电机的构造和原理
【解析】【分析】（1）若磁体没有磁性或电源没电，拨一下后电动机也不会转动；正负极接反，则转动方向相反，不会不转。
（2）根据电流越大，电动机转速越快和滑动变阻器连入电路的有效长度越短，电阻越小，电路中电流越大，进行判断。
（3）同时改流和磁场方向，转动方向不变。
（4）发电机将机械能转化为电能，电动机将电能转化为机械能。
【解答】（1）拨一下就开始转了，说明原来刚好处于平衡位置，受力平衡，所以不会转动。
故答案为：C。
（2）加快转速，即增大电路中电流，则要减小滑动变阻器连入电路的有效长度，应将滑片向左移。
（3）电动机转动方向与电流方向和磁场方向有关，要改变转动方向，则只需改变电流方向或磁场方向即可，故方法为：交换AB导线的位置、改变磁场方向。
（4）快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，可知是将机械能转化为电能，原理是电磁感应，属于发电机。
17．通过视频号“胜哥课程”看到“胜哥”用图甲所示电路研究“产生感应电流的条件”，小科同学受此启发，设计了如图乙所示的电路来研究“产生感应电流的方向与哪些因素有关”。实验步骤及现象如表所示：
操作序号 实验步骤 灵敏电流计偏转情况
1 闭合开关，A、B保持相对静止 不偏转
2 闭合开关，A静止，B向下运动 向左
3 闭合开关，A静止，____ 向右
4 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向左
5 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向右
6 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向右
7 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向左
（1）请用笔替代导线，完成图甲中的电路连接。　 　。
（2）根据操作2、3可得出：感应电流方向与线圈切割磁场方向有关。补充操作3的实验步骤：　 　。
（3）进行操作1时，灵敏电流计没有发生偏转，小科认为可能是磁场太弱的缘故，此时他可以进行的尝试有　 　。
（4）通过对比序号　 　，小科同学得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。
【答案】（1）
（2）B向上运动
（3）滑动变阻器左移(增大电源电压等)
（4）4、6(或5、7)
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1） 电磁感应现象中电路的连接方法，需要将灵敏电流计、线圈等正确连接成闭合回路。
（2） 感应电流方向与线圈切割磁场方向的关系，通过改变线圈切割磁场的方向，观察感应电流方向的变化。
（3） 影响感应电流大小的因素，感应电流的大小与磁场强度、线圈切割速度等因素有关。
（4） 控制变量法在实验中的应用，通过对比不同实验步骤，探究感应电流方向与磁场方向的关系。
【解答】（1） 图甲中，应将灵敏电流计与线圈连接成闭合回路，使线圈在磁场中运动时能产生感应电流。
（2） 根据操作 2、3，操作 2 中 B 向下运动，灵敏电流计向左偏转；操作 3 中要探究感应电流方向与线圈切割磁场方向的关系，应让 B 向上运动，这样可以改变线圈切割磁场的方向，观察灵敏电流计的偏转情况。
（3） 进行操作 1 时，灵敏电流计没有发生偏转，可能是磁场太弱，此时可以尝试增大磁场强度，如滑动变阻器左移（增大电源电压，使线圈中的电流增大，磁场增强）等。
（4） 通过对比序号 4、6（或 5、7），在这两组实验中，线圈切割磁场的方向相同，改变了磁场方向（通过改变电源正负极），观察到灵敏电流计的偏转方向不同，从而得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。
四、综合题
18．为提高能量利用率，纯电动汽车在行驶过程中采用能量回收刹车系统为汽车充电（其简化原理如图甲所示）。刹车时，充电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流，给电池充电。同时通电的线圈受到磁场产生的阻力，从而减缓车轮转动。该过程能量回收效率可达以上。
（1）线圈中产生电流的现象称为　 　。
（2）图中导线ab产生箭头方向的电流，受到阻力方向向后，此时导线cd所受的阻力方向是　 　。
（3）利用能量回收系统刹车时，能量转化的情况是　 　。
（4）新能源汽车还可以采用无线充电。如图乙高速路面下铺设了一层太阳能电池板和金属线圈，利用太阳能电池板给路面线圈供电，当汽车在路面上行驶时，就能实现对新能源汽车进行无线充电，路面线圈在汽车无线充电中起的作用是　 　。
【答案】（1）电磁感应
（2）向前
（3）机械能转化为电能
（4）提供磁场
【知识点】电磁感应；产生电磁感应现象的条件和规律；发电机的构造和原理
【解析】【分析】（1）（3）（4）产生感应电流的条件：闭合回路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，发电机将机械能转化为电能，从而实现为电池充电的功能。
（2）阻力方向与电流方向及磁场方向有关，改变任意一个方向，阻力方向发生改变，同时改变两个方向，阻力的方向不变。
【解答】（1）由“刹车时，充电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流”可知，这个过程中机械能转化为电能，与发电机的能量转化形式相同，原理是电磁感应。
（2）由图可知，cd中电流方向为从c到d，与ab中电流方向相反，但磁场方向相同，可知力的方向相反，故阻力方向向前。
（3）能量回收系统将机械能转化为电能，给电池充电。
（4）路面线圈中有电流经过，相当于一个磁体，可知作用为提供磁场，车开过时，车内线圈与车一起运动，切割磁感线，产生感应电流，为汽车充电。
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八下3.4磁生电同步练习
一、选择题
1．“胜哥”在手臂上戴着节能夜跑灯绕金满湖夜跑。节能夜跑灯结构如图所示：线圈缠绕在外壳上并与LED灯构成闭合电路，磁体在管内随着夜跑者摆臂来回移动。如图与这一过程的工作原理相同的是 （　　）
A． B．
C． D．
2．在高速公路收费站，我们经常看到自动收费系统(简称ETC)。当车辆靠近收费站时，固定在车道上的路测单元(RSU)自动产生电磁场，车内的收费仪器接收到磁信号后会在线圈中产生感应电流并自动完成支付。下列选项中与车内收费仪器完成自动支付功能的原理相同的是(　　)
A． B．
C． D．
3．“胜哥”自制了一款夜跑灯，结构如图甲所示：线圈缠绕在塑料水管外壳上并与LED灯构成闭合电路，磁体在水管中会随着跑步者摆臂而来回移动。下列分析正确的是(　　)
A．夜跑灯的工作原理是电流的磁效应
B．运动时加速摆臂，线圈中的感应电流大小不变
C．为提高LED灯的亮度，可换用磁性更强的磁体
D．跑步摆臂时，图甲的夜跑灯更适合平放于图乙P处
4．在上课的新课引入中，“胜哥”的隔板推物”，引起了同学们的极大兴趣，其原理如图甲所示，a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两导体棒通过导线相连，构成了一个闭合回路，用手推动导体棒a左右摆动时，导体棒b会随之摆动，下列关于这一现象的说法中正确的是(　　)
A．导体棒a左右摆动时，闭合回路中没有产生感应电流
B．导体棒a 左右摆动时，仅发生了电能向机械能的转化
C．导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同
D．用手推动导体棒b左右摆动时，导体棒a 不会随之摆动
5．“胜哥”以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
6．小科通过视频号“胜哥课程”知道了手机无线充电的原理。如图是手机无线充电的原理图。充电时，发射线圈会产生一个磁场，此时手机中的接收线圈就会产生感应电流，实现无线充电。请回答：
（1）无线充电时，接收线圈中产生电流的原理是利用　 　现象。
（2）某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时(如图中箭头所指方向)，则该时刻发射线圈中的电流方向是　 　(选填“a→b”或““b→a”)。
7． 我国的第一条自动充电高速公路——杭绍甬智慧高速公路正在设计完善中，该高速设置了自动驾驶专用车道，并计划配套电动车移动式无线充电，可实现电动车在此路段行驶过程中，边开车边充电。当这条高速地下铺设的线圈接通供电电源后，地下通电线圈就会产生磁场，电动车配备感应线圈，经过路面即可获得电流，如图。
（1）车辆线圈中产生电流是利用：　 　现象。
（2）不考虑电动车耗电情况，要增大电动车感应线圈中的电流，可采用什么措施：　 　。
（3）与传统插电式充电方式相比，请你对这种充电方式进行评价：　 　(写出一个优点或缺点)。
8．蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动，其内部结构如图所示， 中间的永磁体可绕中心自由转动，三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部，它们通电可以产生磁场。
（1）该直流无刷电动机的工作原理是　 　。
（2）直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器，能对转子磁极位置进行实时监测，并将位置信息传递给相关控制器，让其中的两个螺线圈通电，并控制电流方向，以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动，则通电方案正确的是____。
A． B．
C． D．
9．新能源电动汽车已普及，当踩下踏板(油门)时，电车的电机转动，电车启动，电机转动的原理是　 　。现在的电车都有能量回收，当放开踏板(油门)，能把车的部分机械能转化为电能，重新给蓄电池充电。某科学兴趣小组模拟设计了三种能量回收方案(部分图)。从理论上说，你认为可行是　 　。
10．如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线.现将铜棒EF 和GH 垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，说明铜棒里　 　(选填“有”或“无”)电流产生，EF 受到的是磁场力的作用.当拉动GH使其向右移动时，EF 应向哪边移动，理由是：　 　。
11．如图所示是“胜哥”的小制作，装置A和装置B中都有磁铁和可转动的线圈。当开关闭合时，装置A扇叶转动，有风吹向装置B，引起装置B的扇叶转动，导致灯泡发光。
（1）装置A的工作原理是　 　；
（2）装置B中能量转化形式为　 　；
（3）“胜哥”在实验过程中发现，他的那组实验中B装置中的风扇在转动，但灯泡并不亮，经排查并非电路故障问题，他可通过　 　的方法让灯泡亮起来。
三、实验与探究题
12．“胜哥”为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
【项目要求】设计制作节能夜跑灯，将日常跑步时手臂摆动产生的机械能转化为电能使LED灯发光。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形磁铁、导线、LED灯（正常工作时的电压为1.8V）。
（1）在奔跑过程中，线圈和磁铁相当于电路中的　 　；
（2）“胜哥”用磁性相同的磁铁，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如下表所示，根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，“胜哥”至少要绕制　 　匝线圈，才能使该LED灯正常发光；
线圈匝数/匝 50 100 150 200
感应电压/V 0.18 0.36 0.54 0.72
（3）图甲为“胜哥”制好的节能夜跑灯结构图，线圈缠绕在塑料水管外壳并与LED灯构成闭合电路，磁铁可在水管内移动。如跑步过程中手臂均水平摆动，夜跑灯应该放在图乙中手臂的　 　部位，请简述理由：　
　。
13．无线充电被广泛应用在手机上，其结构如图甲所示，电源为220V交流电，送电线圈在调节装置下形成变化的磁场，使受电线圈所处的磁场也跟着发生变化，进而使受电线圈形成感应电压。“胜哥”想探究受电线圈两端感应电压大小与两线圈间的距离的关系。
款式 A B
颜色 红色 蓝色
厚度 2毫米 5毫米
材质 硅胶 硅胶
图乙 手机壳参数
（1）实验时，除了要控制线圈的匝数相同，还需要控制　 　(写出一个即可)相同。
（2）“胜哥”正确连接电路，保持受电线圈固定后，需要多次改变　 　并观察记录　 　。
（3）研究发现，其他条件一定时，两线圈之间的距离越小，受电线圈两端的电压就越大，更接近标定电压。图乙是两个手机壳的参数，选择款式　 　可以减少对手机无线充电的干扰。
14．如图所示是“胜哥”探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件的实验，用一根绝缘的细线将一根铜棒AB 悬挂在U形磁体的磁场中，再将铜棒AB、电流计及开关用导线连成一个闭合电路。请你帮他解决实验中遇到的问题：
（1）闭合开关后，要使电路中产生感应电流，铜棒AB应　 　(选填“上下”、“左右”或“里外”)运动；本实验是通过观察灵敏电流计的 　 　来判断电路中产生感应电流的。
（2）要增大电路中产生的感应电流大小，方法是　 　。
15．在科学创新实验课上，“胜哥”带领同学们进行一系列有趣的电磁学实验。
（1）某同学在研究通电螺线管的磁场时，做了如图甲和图乙所示的两次实验。该同学进行这样的实验操作基于的假设是　 　。
（2）为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，采用如图丙所示的实验装置
①为实验现象明显，在导线夹a、b间应接入的电路元件是　 　.
（3）为了使实验现象更明显，下列操作可行的是____
A．加快导体水平向右的运动速度
B．垂直向上移动导体棒
C．换用磁性更强的磁体
（4）创新小组的同学们又突发奇想，将甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中，两线圈通过导线连接在一起，构成一个闭合回路，如图丁。用手摆动磁场中的甲线圈时，乙线圈也会随之摆动起来。请你用所学的知识解释该现象　 　。
16． 在安装直流电动机模型的实验中，“胜哥”将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）闭合开关，发现线圈不转，“胜哥”用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是 (填字母)
A．磁铁没有磁性 B．电源正负极接反了
C．线圈处于平衡位置 D．电源没电了
（2）若要电动机转速加快，应将滑动变阻器的滑片向　 　移动(选填“左”或“右”)。
（3）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，请写出种方法　 　。
（4）完成以上实验后，“胜哥”取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此时这模型就相当于　 　(选填“电动”或“发电”)机。
17．通过视频号“胜哥课程”看到“胜哥”用图甲所示电路研究“产生感应电流的条件”，小科同学受此启发，设计了如图乙所示的电路来研究“产生感应电流的方向与哪些因素有关”。实验步骤及现象如表所示：
操作序号 实验步骤 灵敏电流计偏转情况
1 闭合开关，A、B保持相对静止 不偏转
2 闭合开关，A静止，B向下运动 向左
3 闭合开关，A静止，____ 向右
4 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向左
5 闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向右
6 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向左移动 向右
7 改变电源正负极，闭合开关，A、B保持相对静止，滑片向右移动 向左
（1）请用笔替代导线，完成图甲中的电路连接。　 　。
（2）根据操作2、3可得出：感应电流方向与线圈切割磁场方向有关。补充操作3的实验步骤：　 　。
（3）进行操作1时，灵敏电流计没有发生偏转，小科认为可能是磁场太弱的缘故，此时他可以进行的尝试有　 　。
（4）通过对比序号　 　，小科同学得出产生感应电流的方向还与磁场方向有关。
四、综合题
18．为提高能量利用率，纯电动汽车在行驶过程中采用能量回收刹车系统为汽车充电（其简化原理如图甲所示）。刹车时，充电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流，给电池充电。同时通电的线圈受到磁场产生的阻力，从而减缓车轮转动。该过程能量回收效率可达以上。
（1）线圈中产生电流的现象称为　 　。
（2）图中导线ab产生箭头方向的电流，受到阻力方向向后，此时导线cd所受的阻力方向是　 　。
（3）利用能量回收系统刹车时，能量转化的情况是　 　。
（4）新能源汽车还可以采用无线充电。如图乙高速路面下铺设了一层太阳能电池板和金属线圈，利用太阳能电池板给路面线圈供电，当汽车在路面上行驶时，就能实现对新能源汽车进行无线充电，路面线圈在汽车无线充电中起的作用是　 　。
答案解析部分
1．【答案】B
2．【答案】C
3．【答案】C
4．【答案】C
5．【答案】B
6．【答案】（1）电磁感应
（2）b→a
7．【答案】（1）电磁感应
（2）适当提高车速、增加线圈匝数、增大地下铺设的线圈中的电流等
（3）优点：可随时随地充电，缓解续航焦虑；缺点：充电效率低，维护成本高（合理即可）。
8．【答案】（1）通电线圈在磁场中受力运动
（2）C
9．【答案】通电线圈在磁场中会转动的原理；BC
10．【答案】有；右边，GH运动方向改变，使产生的电流方向改变，通过EF的电流方向改变，使受到的力的方向也改变
11．【答案】（1）通电导体在磁场中受力转动
（2）机械能转化为电能
（3）加快转速
12．【答案】（1）电源
（2）500
（3）B；前臂B位置主要做水平往返运动，能使强磁铁在水管内往返运动，连续切割磁感线产生感应电流使灯发光。
13．【答案】（1）线圈大小
（2）两线圈之间的距离；电压表读数
（3）A
14．【答案】（1）左右；指针偏转
（2）增大AB的运动速度、换用磁性更强的磁体
15．【答案】（1）通电螺线管磁场的方向与电流方向有关
（2）A
（3）A；C
（4）在磁场中的甲线圈摆动时，可产生方向变化的感应电流。甲乙线圈构成闭合回路，故 乙线圈中也有方向变化的电流，在磁场中乙会受到方向变化的力，从而乙线圈发生摆动
16．【答案】（1）C
（2）左
（3）交换AB导线的位置、改变磁场方向
（4）发电机
17．【答案】（1）
（2）B向上运动
（3）滑动变阻器左移(增大电源电压等)
（4）4、6(或5、7)
18．【答案】（1）电磁感应
（2）向前
（3）机械能转化为电能
（4）提供磁场
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