资源简介

1.了解电磁感应现象的发现历程，包括奥斯特实验的启发和法拉第的探索过程。
2.通过实验探究电磁感应现象，理解产生感应电流的条件——电路闭合、导体切割磁感线运动。
3.能够通过实验探究影响感应电流方向和大小的因素，并掌握右手定则的基本应用。
4.认识电磁感应在发电机、变压器等现代设备中的核心应用，理解其在能源转换与技术发展中的跨学科意义。
同学们，风力发电机巨大扇叶随风转动，就能源源不断输出电能。风本身不带电，电能究竟从何而来？早在 19 世纪，科学家就发现，磁也可以生电。今天我们就一起来探究神奇的电磁感应现象，解开发电机发电的奥秘。
1. 实验表明：通电导线周围存在 ，即“电能生磁”。引发了大量科学家的反向思考，能否利用磁场来产生电流。
2.英国物理学家 发现了利用磁场产生电流的条件和规律，进一步揭示了电与磁的联系，导致 、 和 的相继问世，人类社会进入 的时代。
3.实验表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，导体中就会产生电流，这种现象就做 ，产生的电流叫做 。
4.感应电流的方向与导体的 、 有关。
5.发电机是利用 现象制成的，工作时将 能转化为 能。
6.发电机产生的感应电流的大小和方向在周期性变化，这样的电流叫做 ，简称 ，电流周期性 与 的比叫做频率，单位是 ，我国电网的频率是 。
【例1】2024年5月1日，我国第三艘航空母舰福建舰首次海试。将搭载自主研发的电磁弹射系统，是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是（　　）
A. B. C. D.
【变式1-1】如图甲，将玩具电动机、电池、开关用导线连接起来。
（1）闭合开关，电动机转动，这是利用通电线圈在________里受力转动的原理工作的；如果只改变电流方向，电动机转动方向________（不变/改变）；
（2）如果将电源换成灵敏电流表，电路连接如图乙，当用手快速转动电动机转轴时，发现灵敏电流表指针________（偏转/不偏转）；它在工作过程中的能量转化是将________能转化为________能。
【变式1-2】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，应用这一原理工作的机器有_________（答出一种即可）；
（2）实验中用两只发光二极管的好处是可以方便地研究感应电流方向与_________________________（选填“导体切割磁感线运动方向”或“磁场方向”）的关系；
（3）科学研究中经常把一些不易直接观察的物理现象，用一些直观的现象去认识，下面做法与之一样的是________（填选项字母）。
A.研究电磁铁磁性强弱时运用了大量的大头针 B.研究电磁铁磁性强弱时运用了滑动变阻器
【例2】用图示装置探究“感应电流的产生条件”，实验时保持开关闭合：
（1）当导体棒ab水平向左运动时，灵敏电流计指针向右偏转；导体棒ab水平向右运动时，灵敏电流计指针向左偏转，这说明感应电流的方向与导体做__________磁感线运动的方向有关。
（2）保持导体ab不动，使蹄形磁体快速向右运动，灵敏电流计指针_________（选填“会”或“不会”） 偏转。
【变式2-1】如图，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。
实验次数 导体ab在磁场中的运动情况 灵敏电流计指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
（1）闭合开关后，观察各种情况下灵敏电流计指针偏转情况，将实验现象记录在表格中。分析实验现象可知：闭合电路中的一部分导体在磁场中做______________运动时，电路中会产生感应电流。产生感应电流时，导体ab相当于电路中的_________（填电路元件名称）；
（2）若要探究感应电流方向与磁场方向的关系，应保持导体ab运动方向不变，将________对调，观察灵敏电流计指针偏转情况。
（3）下列物品中，应用该实验结论工作的是________（填选项字母）。
A.电风扇 B.手摇发电手电筒
【变式2-2】如图所示是小明“探究导体在磁场中运动时产生感应电流”的实验装置。
（1）实验中小明保持金属棒AB不动，闭合开关，当水平向左抽出蹄形磁体时，灵敏电流表的指针________（选填“偏转”或“不偏转”）；
（2）要使灵敏电流计指针偏转的方向发生改变，可以采取的方法：_____________________________；
（3）实验过程中能量转化情况是_____________________，现实中可以用来制作__________。
【变式2-3】如图所示是某同学做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
（1）实验时，小芳通过观察__________________________来判断电路中是否产生感应电流；
（2）小芳进行了下列4次操作，其中能产生感应电流的是________（填序号）；
①使导体AB水平向右运动 ②使导体AB竖直向上运动
③使磁体水平向左运动 ④使磁体竖直向上运动
（3）完成实验后，小芳认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施：______________________________________________________________________；
（4）利用“磁生电”工作的装置有_____________（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。
1.如图所示是手摇发电机工作原理图，闭合开关，使线圈转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　）
A.小灯泡两端无电压
B.小灯泡通过的电流方向改变
C.小灯泡通过的电流方向不变
D.不满足感应电流产生的条件
2.他经过10年的不懈探索，终于在1831年发现了电磁感应现象，为人类进入电气时代起到了重要作用，这位科学家是（　　）
A.牛顿 B.焦耳 C.欧姆 D.法拉第
3.小明给他的同学展示了一个神奇的手电筒，如图所示，此手电筒不需要安装电池，使用时只要将它来回摇晃，就能发光，并且来回摇晃得越快，手电筒发光越亮。下列说法中正确的是（　　）
A.手电筒周围的磁场是均匀的
B.手电筒获得电能的原理是电磁感应
C.手电筒周围存在磁感线
D.摇晃速度改变引起手电筒中的电流方向改变
4.如图所示是探究电磁感应现象的实验装置，在蹄形磁铁的磁场中放置一根导线，闭合开关，导线两端和电流表连接形成闭合回路。图中A表示垂直纸面的一根导线，它是闭合回路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时，不产生感应电流的是（　　）
A. B. C. D.
5.如图所示，把两个发光二极管极性相反地并联起来，组成二极管组，把它的a、b端分别接在手摇发电机和干电池组上，将观察到的现象记录在下表中，以下说法正确的（　　）
手摇发电机 干电池组
现象 甲、乙交替发光 甲一直发光，乙
A.手摇发电机产生的是直流电
B.表格中漏写的现象应该是“也一直发光”
C.发电机把机械能转化为电能
D.手摇发电机的工作原理是：电流的磁效应
6.如图所示是某款可以计数的跳绳，当绳子转动时，传感器内的小磁铁会跟随绳子把手上下运动，线圈内就会产生随之变化的电流，主控芯片根据输出的电流信号实现计数。这种方式精度较高，且支持多种跳绳模式。与这跳绳计数工作原理相同的是（　　）
A.B.C.D.
7.如图所示是探究感应电流产生的条件的实验装置。闭合开关后，将金属杆拉至A点后释放，金属杆向左摆动至最高点B，此过程中灵敏电流计指针发生了偏转。关于该实验下列说法正确的是（　　）
A.该过程电能转化成机械能
B.金属杆向下摆动过程中，重力势能不变
C.电流计指针偏转，说明电路中产生了电流
D.若将金属杆从B点向右摆动，电流计指针偏转方向和前一次相同
8.图甲是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部的线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁体转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（　　）
A.该装置是一种电动机
B.该装置将电能转化为机械能
C.增大车轮转速会使灯泡亮度变大
D.该装置和扬声器的工作原理相同
9.如图装置中，线圈两端引出线上的绝缘漆已全部刮掉，转动小风车，小量程电流表的指针会发生偏转。关于该装置工作时的说法，不正确的是（ ）
A.原理是电磁感应现象
B.将机械能转化为电能
C.电流表的指针只偏向一侧
D.如将图中的电流表换成干电池，线圈不能持续转动
10.（多选）关于电磁现象，以下装置工作原理对应正确的是（　　）
A.电磁起重机——电流的磁效应 B.动圈式话筒——电磁感应
C.手摇发电机——磁场对电流的作用 D.电铃——电磁铁与永久磁体相互作用
11.（多选）如图所示，把一个接在家庭电路中正在发光的白炽灯放到蹄形磁体中间，发现灯丝晃动。关于这种现象，下列说法中正确的是（　　）
A.白炽灯发光是利用了电流的热效应
B.灯丝晃动是因为磁场对通电导体有力的作用
C.灯丝晃动过程中，电能转化为机械能
D.利用该现象的原理可以制成发电机
12.（多选）如图所示是发电机模型，图中标有“红”、“绿”字样的是发光二极管。当线圈匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A.线圈转动过程中，两个二极管交替发光
B.线圈转至某位置时，两个二极管都不发光
C.线圈转动过程中，线圈中的电流大小不变
D.该装置中的线圈和磁体部分在电路中相当于用电器
13.如图装置探究电磁感应，通过观察灵敏电流表的指针偏转来判断是否产生了感应电流。经过多次尝试，他发现，当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。这个现象是由科学家 首先发现的。
14.历史上大国的崛起都反复证明了一个定律：背海而弱，向海则兴。开发利用海洋，是新时代我国能源发展的总体目标。如图所示，是我国矗立在东海的风力发电厂，风力发电机靠叶片的风力的推动下转动，带动发电机发电，把 转化为 。这种发电机的工作原理是 ；风能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
15.如图所示，悬挂在蹄形磁体两极间的导体与灵敏电流计构成闭合回路。当导体静止不动时，电流计指针 ；当导体向右运动时，电流计指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。
16.小明同学学完电与磁的相关知识后，自己动手制作了如图所示的装置，用手按压小人使小人在平板上往复跳动，小灯泡便会一闪一闪。
(1)小人在平板上往复跳动时，固定在地面上的弹簧线圈做 运动，电路中产生 ，小灯泡发光。
(2)随着小人的上下往复运动，线圈产生电流的方向 （选填“会”或“不会”）发生变化。
(3)此过程中的能量转化为 能转化为电能。
17.我国大力发展水力发电，水电站的拦河大坝抬高水位，这是增大水的 能；水电站通过水流下使水轮机带动发电机发电，发电机是利用 原理发电的，该原理是英国物理学家 发现的。
18.小梅用图甲中的实验装置探究怎样产生感应电流，用到了铁架台、蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、导体棒和几根导线等器材。
(1)实验中，蹄形磁铁的作用是提供 ，灵敏电流计用来显示电路中是否产生电流。
(2)小梅至今对这个实验的下列过程记忆犹新：
①如图甲，为使灵敏电流计的指针发生偏转，她首先闭合开关，然后要使导体棒 （选填“上下”或“左右”）运动。
②要研究感应电流的方向与磁场的方向的关系，接下来的操作是将 ，保持导体棒运动方向不变，观察灵敏电流计指针的偏转方向。
(3)通过图甲所示的实验，小梅断定：闭合电路的一部分导体在磁场中做垂直于磁感线的运动就会产生感应电流。之后，她的同学小明做了如图乙（图中只画出了部分电路）的操作：闭合开关后将导体棒沿着水平方向由a到b来回移动，此时导体棒运动的方向与磁感线的方向 （选填“垂直”或“平行”），但电路中并没有产生感应电流。在老师的启发下，小梅和小明把磁感线想象成一根根实实在在的线，把导体棒想象成一把刀，只有在闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，才会产生感应电流。据此，你认为图乙中的导体棒做 （选填“上下”或“里外”）运动时，就会产生感应电流。
19.深入落实国家关于碳达峰碳中和重大决策，推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于日常生活、生产中利用太阳能的调研活动。他们观察到城市、乡村道路旁如图甲所示的风光互补路灯系统，可利用风力和太阳能发电，并将电能输送至蓄电池储存起来供LED路灯照明使用。其自动控制电路如图丙所示，为保护电阻（阻值不变），R为光敏电阻。白天太阳能电池板或风力发电机为蓄电池充电，夜晚蓄电池为LED灯供电照明。
请结合上述信息回答下列问题：
(1)太阳能电池板的主要材料是晶体硅，它属于 （选填“导体”“绝缘体”“半导体”或“超导体”）。风力发电机的工作原理是 现象。
(2)顶端风机叶片采用了翼型技术，如图乙所示，当风从左向右水平吹向水平扇叶A时，水平扇叶A将 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动。
(3)如图丙所示，闭合开关S，电磁铁的上端是 （选填“N”或“S”）极。
(4)蓄电池的额定电压为12V，容量为400A·h。风力发电机的输出功率P与风速v的关系如图丁所示，当风速为12m/s时，仅靠风力发电的情况下，仅将蓄电池的电量由20%充到70%需要 h。
(5)请你再写出一个日常生活、生产中应用太阳能的实例：
磁如何生出电
我们生活中使用的大量电能，很多来自风力、火力发电厂，而发电的核心秘密，就是电磁感应现象。
奥斯特发现电流能够产生磁场后，科学家开始逆向思考：磁场能不能产生电流？英国物理学家法拉第历经十年反复实验，终于在 1831 年发现了电磁感应。当闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流。感应电流的方向，和磁场方向、导体运动方向都有关系。这个发现叩开了电气化时代的大门。
依据电磁感应原理，人类造出了发电机。发电机主要由定子与转子两部分组成。转子转动，线圈不断切割磁感线，就会持续产生电流。线圈不停旋转，电流的大小和方向周期性改变，这就是交流电。我国电网交流电的频率为 50 赫兹。从能量转化来看，发电机把机械能转化为电能，风能、水能、蒸汽的动力，都可以转化为我们家中使用的电能。
我们还可以动手制作简易小发电机。用漆包线绕成线圈，配上磁铁与小风轮，吹动风轮带动线圈转动，灵敏电流计指针就会摆动，就能直观看到磁生电。有趣的是，普通玩具电动机反过来转动，也可以充当发电机输出电流。
电磁感应改变了人类文明。大型发电机组遍布世界各地，让电能大规模生产、传输成为现实。正是依靠这一物理规律，万家灯火、工厂机器运转才有了能源保障。磁生电，把大自然的机械能，转化成照亮现代社会的电能。
【例1】B
【变式1-1】（1）磁场；改变；（2）偏转；机械；电
【变式1-2】（1）电磁感应；发电机；（2）导体切割磁感线运动方向；（3）A
【例2】切割；会
【变式2-1】（1）切割磁感线；电源；（2）磁极；（3）B
【变式2-2】（1）偏转；（2）改变金属棒AB的运动方向；（3）机械能转化为电能；发电机
【变式2-3】（1）灵敏电流计指针是否偏转；（2）①③；（3）换一个磁性更强的磁体/增大导体AB切割磁感线的速度/将导体ＡＢ换成多匝线圈；（4）动圈式话筒
1.B 2.D 3.B 4.D 5.C 6.B
7.C 8.C 9.C 10.AB 11.ABC 12.AB
13.切割磁感线 法拉第
14.风能 电能 电磁感应 可再生
15.不偏转 偏转
16.(1) 切割磁感线 感应电流
(2)会
(3)机械
17.重力势 电磁感应 法拉第
18.(1)磁场
(2)左右 对调（蹄形磁铁的）磁极
(3)垂直 里外
19.(1)半导体 电磁感应
(2)顺时针
(3)S
(4)8
(5)太阳能热水器

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