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3.4电磁感应（第2课时）教学设计
——发电机
【核心概念】物质的运动与相互作用
【内容要求】
1.学习内容：电磁相互作用
2.内容要求：电磁感应原理在发电机中的应用。
【教学目标】
1.认识交流发电机的结构和交流电，知道交流电和直流电的区别，知道我国交流电的周期和频率。
2.理解交流发电机的工作原理，了解交流电的电流方向变化规律，比较发电机和电动机的异同。
3.能说出发电机为什么能发电；知道发电机发电过程是能量转化的过程。
4.体验科学技术的发展给人类生活带来的巨大变化，树立科学创造发明的意识。
【教学思路】
复习电磁感应现象，引入发电机是根据电磁感应原理制成的。然后了解发电机的结构和简单的工作过程，知道交流电和直流电是如何产生的。最后比较发电机和电动机的异同，体验科学技术的发展给人类生活带来的巨大变化，树立科学创造发明的意识。
【教学过程】
【引入】法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台发电机。发电机有哪些组成？如何进行工作的？
【探索活动】
如图所示的是实验室用的手摇发电机。把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光。这表明，电路中有了电流。如果把手摇发电机跟电流表连接起来，线圈在磁场中转动时，我们可以看到电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动。这个现象表明，发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
【科学概念】
一、交流电和直流电
手摇发电机发出的是一种大小和方向都发生周期性变化的电流，这种电流叫交流电。交流电与由电池产生的电流不同，后者的电流方向是不变的，叫直流电。国家电网以交流电供电，我国交流电的周期是0.02 s，频率为50 Hz。
二、发电机的原理
发电机是根据电磁感应原理制成的，是一种把机械能转化为电能的装置。
阅读图3.4-4交流发电机制的原理
三、交流发电机的结构
交流发电机主要由转子（线圈）和定子（磁体）组成，利用铜环（E、F）和电刷（A、B）把连续转动的线圈产生的感应电流输送给用电器。
四、感应电流的产生
当转子（线圈）转动时，线圈的ab边与cd边切割磁感线而产生感应电流。此时的感应电流为交流电。实际使用的大型交流发电机，一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电，如图3.4-5所示。为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体。
若将交流发电机的两铜环改成换向器，则此时的感应电流为直流电。
【思考与讨论】
1.比较甲乙两种装置的相同点和不同点。
相同点：都是由磁体和线圈组成。
不同点：甲是发电机，乙是电动机。
2.能否将电电机改装成发动机？
发电机与电动机的结构本质上是一样的，因此，理论上电动机也可用来做发电机，如图所示。
3.交流电与直流电有什么不同？通过查阅资料，了解为什么平时我们用得最多的是交流电而不是直流电。
本质差别：直流电流单向不变，交流电流周期性换向；
民用选交流电核心理由：变压器能低成本升降压，远距离输电损耗小、发电机和电机构造简单、电网建设经济。
直流电（DC）应用场景：电流方向固定，电压稳定，适合精密电子、储能设备。
交流电（AC）应用场景：可通过变压器轻松升降压，适合发电、远距离输电、大功率动力设备。
【科学历程】
电与磁的发展历程
奥斯特发现电可以产生磁，法拉第发现磁又可以产生电。英国物理学家麦克斯韦（J. C. Maxwell）于1865年提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。1887年，德国物理学家赫兹（H. R. Hertz）用实验证实了电磁波的存在。我们现在知道，无线电波、微波、红外线、紫外线和X射线等都是电磁波。
（具体阅读教材P126）
【课堂总结】
1.发电机的工作原理是什么？交流发电机的主要结构有哪些？
2.交流电和直流电的区别是什么？
3.比较发电机和电动机的异同。
【随堂例题】
【例1】新能源汽车的创新技术之一就是能量回收，即能利用某部件在车辆刹车时将机械能转化为电能。能量回收的原理是图中的（　　）
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】解：新能源汽车在刹车或滑行时，驱动电机从“电动机”模式切换为“发电机”模式。此时，车轮的惯性带动电机转子在磁场中旋转，切割磁感线，从而产生感应电流。这个过程中，车辆的机械能被转化为了电能。
A、图为奥斯特实验装置图，说明通电导线周围存在磁场，故A错误；
B、图为电动机工作原理图，故B错误；
C、闭合开关，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故C错误；
D、图为探究电磁感应实验装置图，说明闭合电路部分导体切割磁感线时会产生感应电流，故D正确。
【例2】如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（　　）
A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
【答案】A
【解析】发电机的线圈在转动过程中，不断周期性地切割磁感线，所以在线圈内产生了交流电。而供给外部的是直流电。所以A说法正确，B说法错误。直流发电机是根据电磁感应原理制成，电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。所以C说法错误。图中的E、F称为换向器，该换向器的作用是将线圈中的交流电在输出时变为直流电，并没有改变中的电流方向，所以D说法错误。
【例3】在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统——制作小型电动机”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程中遇到的一些困难，请你帮助小组完成下列内容：
（1）图甲是小组同学按照说明书组装了一个直流电动机模型，装好后发现电动机不转动。请判断，可能的原因有　 　 ，线圈不可能的原因有　 　 。
①接线柱接触不良； ②电池正负极接反了； ③转子和定子之间的摩擦力太大了；
④磁体的极性倒过来了； ⑤电池没有电了； ⑥磁体的磁性不够强。
（2）图乙是小组同学自制的简易电动机模型，制作过程中，小海将线圈两端轴的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机模型中的　 　 作用相同。
（3）如图乙所示，小海换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中串联一个元件　 　 ，可以方便地调节线圈转动的速度。
【答案】（1）①③⑤⑥；②④；（2）换向器；（3）滑动变阻器。
【解析】（1）电动机不转的原因分析：接线柱接触不良（①）会导致电路断路；摩擦力太大（③）会阻碍线圈克服阻力启动；电池没电（⑤）或磁性不够强（⑥）都会导致线圈受到的安培力（磁场力）太小，不足以克服摩擦力启动。故可能的原因有：①③⑤⑥；
电池正负极接反（②）或磁体极性倒过来（④），只会改变线圈中电流的方向或磁场的方向，从而改变线圈的受力方向和转动方向，但并不会导致电动机完全不转动。故不可能的原因有：②④。
（2）在自制简易电动机中，线圈两端轴一端全刮、一端刮半周，这种设计在物理上起到了换向器的作用。它能在通电线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈能够持续转动下去。
（3）通电线圈在磁场中的受力大小与电流大小有关。在不改变电源电压的情况下，在电路中串联一个滑动变阻器，通过改变接入电路的电阻来调节电路中的电流大小，从而方便地控制线圈转动的速度。
【板书设计】
第4节 电磁感应（第2课时）
——发电机
【布置作业】1.完成作业本上相应内容
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共32张PPT)
第3章 电磁及应用
第4节 电磁感应（第2课时）
（浙教版）八年级
下
——发电机
【引入】
法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台发电机。发电机有哪些组成？如何进行工作的？
发电机
学习课题
【探索活动】
手摇发电机
视频：手摇发电机
如图所示的是实验室用的手摇发电机。把一台手摇发电机跟灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光。这表明，电路中有了电流。如果把手摇发电机跟电流表连接起来，线圈在磁场中转动时，我们可以看到电流表的指针随着线圈的转动而左右摆动。
这个现象表明，发电机发出的电流的大小和方向是变化的。
【科学概念】
一、交流电和直流电
手摇发电机发出的是一种大小和方向都发生周期性变化的电流，这种电流叫交流电。交流电与由电池产生的电流不同，后者的电流方向是不变的，叫直流电。国家电网以交流电供电，我国交流电的周期是0.02 s，频率为50 Hz。
二、发电机的原理
发电机是根据电磁感应原理制成的，是一种把机械能转化为电能的装置。
三、交流发电机的结构
交流发电机主要由转子（线圈）和定子（磁体）组成，利用铜环（E、F）和电刷（A、B）把连续转动的线圈产生的感应电流输送给用电器。
定子
转子
圆环
电刷
磁体
线圈
四、感应电流的产生
当转子（线圈）转动时，线圈的ab边与cd边切割磁感线而产生感应电流。此时的感应电流为交流电。
ab和cd边的运动方向与磁场平行（不切割磁感线），线圈中没有电流。
ab和cd边的运动方向与磁场有夹角（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从A电刷到B电刷。
a
b
c
d
A
B
ab和cd边的运动方向与磁场垂直（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从A电刷到B电刷。
A
B
a
b
c
d
ab和cd边的运动方向与磁场有夹角（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从A电刷到B电刷。
ab和cd边的运动方向与磁场平行（不切割磁感线），线圈中没有电流。
a
b
c
d
ab和cd边的运动方向与（乙）中相反，与磁场垂直（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从B电刷到A电刷。
ab和cd边的运动方向与（乙）中相反，与磁场垂直（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从B电刷到A电刷。
a
b
c
d
ab和cd边的运动方向与（乙）中相反，与磁场垂直（切割磁感线），线圈中有电流，外部电流方向从B电刷到A电刷。
ab和cd边的运动方向与磁场平行（不切割磁感线），线圈中没有电流。
实际使用的大型交流发电机，一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电，如图3.4-5所示。为了得到较强的磁场，还要用电磁铁代替永磁体。
若将交流发电机的两铜环改成换向器，则此时的感应电流为直流电。
线圈中是交流电，外部电路是直流电。
线圈中和外部电路都是交流电

【思考与讨论】
1.比较甲乙两种装置的相同点和不同点。
相同点：都是由磁体和线圈组成。
不同点：甲是发电机，乙是电动机。
甲 乙
2.能否将电电机改装成发动机？
发电机与电动机的结构本质上是一样的，因此，理论上电动机也可用来做发电机
3.交流电与直流电有什么不同？通过查阅资料，了解为什么平时我们用得最多的是交流电而不是直流电。
本质差别：直流电流单向不变，交流电流周期性换向；
民用选交流电核心理由：变压器能低成本升降压，远距离输电损耗小、发电机和电机构造简单、电网建设经济。
直流电（DC）应用场景：电流方向固定，电压稳定，适合精密电子、储能设备。
交流电（AC）应用场景：可通过变压器轻松升降压，适合发电、远距离输电、大功率动力设备。
【科学历程】
电与磁的发展历程
奥斯特发现电可以产生磁，法拉第发现磁又可以产生电。英国物理学家麦克斯韦（J. C. Maxwell）于1865年提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在。1887年，德国物理学家赫兹（H. R. Hertz）用实验证实了电磁波的存在。我们现在知道，无线电波、微波、红外线、紫外线和X射线等都是电磁波。
（具体阅读教材P126）
【课堂总结】
1.发电机的工作原理是什么？交流发电机的主要结构有哪些？
2.交流电和直流电的区别是什么？
3.比较发电机和电动机的异同。
【随堂巩固】
【例1】新能源汽车的创新技术之一就是能量回收，即能利用某部件在车辆刹车时将机械能转化为电能。能量回收的原理是图中的（　　）
A．
A
B
C
D
【答案】A
【例2】如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（　　）
A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
【答案】A
例3．在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统——制作小型电动机”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程中遇到的一些困难，请你帮助小组完成下列内容：
（1）图甲是小组同学按照说明书组装了一个直流电动机模型，装好后发现电动机不转动。请判断，可能的原因有　 　 ，线圈不可能的原因有　 。
①接线柱接触不良； ②电池正负极接反了； ③转子和定子之间的摩擦力太大了；
④磁体的极性倒过来了； ⑤电池没有电了； ⑥磁体的磁性不够强。
（2）图乙是小组同学自制的简易电动机模型，制作过程中，小海将线圈两端轴的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉半周，其作用与直流电动机模型中的
　 　 作用相同。
（3）如图乙所示，小海换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中串联一个元件　 　 ，可以方便地调节线圈转动的速度。
【答案】（1）①③⑤⑥；②④；（2）换向器；（3）滑动变阻器。
【解析】（1）电动机不转的原因分析：接线柱接触不良（①）会导致电路断路；摩擦力太大（③）会阻碍线圈克服阻力启动；电池没电（⑤）或磁性不够强（⑥）都会导致线圈受到的安培力（磁场力）太小，不足以克服摩擦力启动。故可能的原因有：①③⑤⑥；
电池正负极接反（②）或磁体极性倒过来（④），只会改变线圈中电流的方向或磁场的方向，从而改变线圈的受力方向和转动方向，但并不会导致电动机完全不转动。故不可能的原因有：②④。
（2）在自制简易电动机中，线圈两端轴一端全刮、一端刮半周，这种设计在物理上起到了换向器的作用。它能在通电线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈能够持续转动下去。
（3）通电线圈在磁场中的受力大小与电流大小有关。在不改变电源电压的情况下，在电路中串联一个滑动变阻器，通过改变接入电路的电阻来调节电路中的电流大小，从而方便地控制线圈转动的速度。
【板书设计】
第4节 电磁感应（第2课时）
——发电机
原理
发电机
构造
类型
应用
【布置作业】
1.完成作业本上相应内容
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第4节 电磁感应（第2课时）同步作业
（教师版）
1．新能源汽车作为我国新质生产力的杰出代表。其用到的一种能量回收技术，可以将制动过程中的机械能转化为电能，其原理与下列哪个装置相同（　　）
A．B． C．D．
【答案】C
【解析】新能源汽车可以将制动过程中的机械能转化为电能，利用的原理是电磁感应现象。
A．图中是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．闭合开关后，通过电流的线圈在磁场中受力运动，将电能转化为机械能，是电动机的工作原理，故B不符合题意；
C．当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针摆动，说明有感应电流产生，这就是电磁感应现象，将机械能转化为电能，故C符合题意；
D．当电磁铁有电流通过时，电磁铁产生磁性，把衔铁吸下，起到控制工作电路的作用，该过程利用了电流的磁效应，故D不符合题意。
2．如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（　　）
A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
【答案】A
【解析】解：发电机的线圈在转动过程中，不断周期性地切割磁感线，所以在线圈内产生了交流电。而供给外部的是直流电。所以A说法正确，B说法错误。
直流发电机是根据电磁感应原理制成，电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。所以C说法错误。
图中的E、F称为换向器，该换向器的作用是将线圈中的交流电在输出时变为直流电，并没有改变线圈中的电流方向，所以D说法错误。
3．电吉他的拾音器能把琴弦振动的声信号转化为电信号，其基本结构如图所示。
（1）金属弦被下方的磁铁磁化。当弦向下运动时，以弦为参照物，下方线圈向　上　 （填“上”或“下”）运动，从而在线圈处产生感应电流；当弦向上运动时，线圈中的感应电流方向　改变　 （填“改变”或“不变”）。
（2）该过程的原理与　C　 （填字母）的原理相同。
A.电动机 B.电磁铁 C.发电机
【答案】（1）上；改变；（2）C。
【解析】（1）当弦向下运动时，以弦为参照物，下方线圈相对弦向上运动，切割磁感线，从而在线圈处产生感应电流；当弦向上运动时，切割磁感线的方向改变，线圈中的感应电流方向改变；
（2）该过程的原理是电磁感应；
A、电动机的原理是通电线圈在磁场中受力运动，故A不符合题意；
B、电磁铁的原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C、发电机的原理是电磁感应，故C符合题意。
4．电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。
（1）金属吉他的弦可以用 　BD　 材料制成，丁图中的金属棒用 　AC　 材料制成。
A．铜 B．铁 C．铝 D．镍
（2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 　弦的运动方向不断变化　 。
（3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 　丁　 （填丙或丁）相同。
（4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 　在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流　 。（合理即可）
【答案】（ 1 ） BD；AC；（2）弦的运动方向不断变化；（3）丁；（4）在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流。
【解析】（1）金属吉他的弦需要能被磁化，铁和镍是磁性材料能被磁化，铜和铝不能被磁化，所以弦可用铁、镍材料制成，故选BD；
丁图中金属棒要在磁场中受力运动，不需要是磁性材料，所以选 AC。
（2）在电磁感应现象中，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关，磁场方向不变，被磁化的弦振动时，弦的运动方向不断变化，所以引起电流方向变化的原因是弦的运动方向不断变化。
（3）扬声器工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，丙图是电磁感应现象（发电机原理），丁图是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），所以扬声器工作原理与丁图相同。
（4）在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流。
5．18世纪，人们开始尝试使用磁铁和导线产生电流，以下是发电机的发展历程：
（1）发电机的工作原理是基于 　电磁感应　 现象，这一发现为人类利用电能开辟了新路径；
（2）小阳用如图乙装置进行实验，开关闭合后，导线AB向 　②　 （填“①”“②”“③”）方向移动，将观察到灵敏电流计指针发生偏转；
（3）发电机在工作时，将 　机械　 能转化为电能。
【答案】（1）电磁感应；（2）②；（3）机械。
【解析】（1）发电机的工作原理是电磁感应现象。这一现象是法拉第发现的，为人类大规模利用电能开辟了新路径。
（2）要产生感应电流，导体需做切割磁感线运动。由图乙可知，直导线AB周围的磁感线呈竖直方向，导线AB向②方向移动时，导线AB切割磁感线，会产生感应电流，从而使灵敏电流计指针发生偏转。
（3）发电机工作时，消耗机械能，得到电能，是将机械能转化为电能。
6．如图甲所示。启航小组选用以下器材：蹄形磁体、导体棒、开关、灵敏电流计、若干导线进行探究“电磁感应”实验。
（1）该组同学发现断开开关时，不管导体棒ab怎样运动，灵敏电流计的指针都不会偏转，这说明要产生感应电流，电路应该是　通路　 （选填“断路”或“通路”）；
（2）闭合开关后，若让导体ab由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针　不偏转　 （选填“偏转”或“不偏转”）；
（3）小吴得出“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，电路中就会产生感应电流”的结论。小明认为这种说法不准确，可以用　让导体在磁场中斜着切割磁感线（运动方向与磁场方向不垂直）　 进行验证；
（4）如图乙所示，是实验室用到的手摇发电机模型，缓慢摇动轮盘，观察到电流表指针来回摆动，且小灯泡闪烁发光，这说明该发电机产生的　交流电　 （选填“交流电”或“直流电”）。
【答案】（1）通路；（2）不偏转；（3）让导体在磁场中斜着切割磁感线（运动方向与磁场方向不垂直）；（4）交流电。
【解析】（1）断开开关，电路处于断开状态，不管导体棒怎样运动，都不会产生感应电流，灵敏电流计的指针都不会偏转，说明要产生感应电流，电路必须是通路。
（2）磁感线是从N出发，回到S，导体ab竖直上下运动，不会切割磁感线，故不会产生电流，即灵敏电流计的指针不偏转。
（3）小吴的说法是“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时”产生感应电流。这个说法忽略了“切割磁感线”的实质是导体运动方向与磁感线方向不平行，而不是必须严格垂直。要验证不准确，可以用让导体在磁场中斜着切割磁感线（运动方向与磁场方向不垂直）的实验来验证。
（4）电流表指针来回摆动，说明电流方向周期性变化，小灯泡闪烁发光也对应电流方向变化，因此发电机模型（手摇）产生的是交流电。
7．如图是科学兴趣小组用来探究影响感应电流大小的因素的实验装置，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，金属圆盘在磁极间不断转动，相当于每根导线都在做切割磁感线运，从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些？
【建立猜想】
猜想1：切割磁感线的速度大小能影响感应电流大小
猜想2：　磁场的强弱　 能影响感应电流的大小
猜想3：切割磁感线的导体的有效长度能影响感应电流的大小。
【实验研究】
（1）验证猜想1：当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大。
（2）验证猜想2：保持圆盘转速不变，换用磁场更强的磁体，发现电流表指针偏转更大
（3）验证猜想3：保持圆盘转速不变，换用 　半径更大的金属圆盘　 ，发现电流表指针偏转更大。
（3）【实验结论】
（4）【评价与交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动，某同学发现电流表指针在实验中都向同一方向偏转。若想让电流表指针向另一方向偏转，则需要 　金属圆盘顺时针转动　 。（写出一种方法即可）
【答案】磁场的强弱；半径更大的金属圆盘；金属圆盘顺时针转动。
【解析】建立猜想：
由验证猜想2可知，感应电流的大小与磁场强弱有关，则猜想2：磁场强弱能影响感应电流的大小。
实验研究：
根据猜想三：割磁感线的导体的有效长度能影响感应电流的大小，所以在验证猜想三的时候需要换一个半径更大的金属圆盘，圆盘相当于一个做切割磁感线的导线，圆盘变大，说明导线变长。
评价与交流：
由实验中金属圆盘均逆时针转动时电流表指针都向一个方向偏转可知，若想让电流表指针向另一个方向偏转，则需要金属圆盘顺时针转动。因为产生感应电流的方向还和磁场方向有关，所以还可以采取调换磁场方向。
8．小金对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。（P线圈代表接收线圈，Q线圈代表发射线圈）
（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转，于是小金将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想？　Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大　 ；
（2）他将滑片向左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针均有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实分析，在该实验中若导体ab上下运动时（图丙），则闭合电路中不产生感应电流的原因是：导体ab上下运动时，　该闭合电路内磁感线数量未发生改变，所以不产生感应电流　 ；
（3）小金发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。实验结束后，小科分析自己原先的猜想是不正确，理由就是：从表格中的 　3、6（或4、7）　 两次实验可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
实验次数 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
【答案】（1）Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大；
（2）该闭合电路内磁感线数量未发生改变，所以不产生感应电流；
（3）3、6（或4、7）。
【解析】（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转，可能是P线圈周围的磁场不够强，也就是Q线圈产生的磁场太弱，而电流周围磁场的强弱与电流大小有关，因而他将滑片向左移动，变阻器连入电路的电阻变小，电路的电流变大，即通过Q线圈的电流变大，使Q线圈周围的磁场更强，则他基于的猜想是：Q线圈周围的磁场越强，P线圈中的感应电流越大。
（2）当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。根据上述事实，实验中导体ab上下运动时，该闭合电路内磁感线数量未发生改变，所以不产生感应电流。
（3）比较3、6或4、7可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
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第4节 电磁感应（第2课时）同步作业
（学生版）
1．新能源汽车作为我国新质生产力的杰出代表。其用到的一种能量回收技术，可以将制动过程中的机械能转化为电能，其原理与下列哪个装置相同（　　）
A．B． C．D．
2．如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（　　）
A．直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电
B．直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
C．它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
D．图中的E、F称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
3．电吉他的拾音器能把琴弦振动的声信号转化为电信号，其基本结构如图所示。
（1）金属弦被下方的磁铁磁化。当弦向下运动时，以弦为参照物，下方线圈向　
　 （填“上”或“下”）运动，从而在线圈处产生感应电流；当弦向上运动时，线圈中的感应电流方向　 　 （填“改变”或“不变”）。
（2）该过程的原理与　 　 （填字母）的原理相同。
A.电动机 B.电磁铁 C.发电机
4．电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。
（1）金属吉他的弦可以用 　 　 材料制成，丁图中的金属棒用 　 　 材料制成。
A．铜 B．铁 C．铝 D．镍
（2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 　 　 。
（3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 　 　 （填丙或丁）相同。
（4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 　 　 。（合理即可）
5．18世纪，人们开始尝试使用磁铁和导线产生电流，以下是发电机的发展历程：
（1）发电机的工作原理是基于 　 　 现象，这一发现为人类利用电能开辟了新路径；
（2）小阳用如图乙装置进行实验，开关闭合后，导线AB向 　 　 （填“①”“②”“③”）方向移动，将观察到灵敏电流计指针发生偏转；
（3）发电机在工作时，将 　 　 能转化为电能。
6．如图甲所示。启航小组选用以下器材：蹄形磁体、导体棒、开关、灵敏电流计、若干导线进行探究“电磁感应”实验。
（1）该组同学发现断开开关时，不管导体棒ab怎样运动，灵敏电流计的指针都不会偏转，这说明要产生感应电流，电路应该是　 　 （选填“断路”或“通路”）；
（2）闭合开关后，若让导体ab由图示位置沿竖直方向上下运动，则灵敏电流计的指针　 　 （选填“偏转”或“不偏转”）；
（3）小吴得出“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时，电路中就会产生感应电流”的结论。小明认为这种说法不准确，可以用　让 　 进行验证；
（4）如图乙所示，是实验室用到的手摇发电机模型，缓慢摇动轮盘，观察到电流表指针来回摆动，且小灯泡闪烁发光，这说明该发电机产生的　 　 （选填“交流电”或“直流电”）。
7．如图是科学兴趣小组用来探究影响感应电流大小的因素的实验装置，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，金属圆盘在磁极间不断转动，相当于每根导线都在做切割磁感线运，从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些？
【建立猜想】
猜想1：切割磁感线的速度大小能影响感应电流大小
猜想2：　 　 能影响感应电流的大小
猜想3：切割磁感线的导体的有效长度能影响感应电流的大小。
【实验研究】
（1）验证猜想1：当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大。
（2）验证猜想2：保持圆盘转速不变，换用磁场更强的磁体，发现电流表指针偏转更大
（3）验证猜想3：保持圆盘转速不变，换用 　 　 ，发现电流表指针偏转更大。
（3）【实验结论】
（4）【评价与交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动，某同学发现电流表指针在实验中都向同一方向偏转。若想让电流表指针向另一方向偏转，则需要 　 　 。（写出一种方法即可）
8．小金对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。（P线圈代表接收线圈，Q线圈代表发射线圈）
（1）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转，于是小金将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想？　 　 ；
（2）他将滑片向左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针均有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实分析，在该实验中若导体ab上下运动时（图丙），则闭合电路中不产生感应电流的原因是：导体ab上下运动时，　 　 ；
（3）小金发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。实验结束后，小科分析自己原先的猜想是不正确，理由就是：从表格中的
　 　 两次实验可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
实验次数 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
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