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第九單元電磁感應現(xiàn)象 1 2017 杭州上城區(qū)一模 POS機消費為現(xiàn)代生活帶來了便利 內(nèi)藏的檢測頭由鐵芯和繞在鐵芯上的線圈構(gòu)成 磁卡是磁性材料制成的 記錄時 磁卡的磁性面按一定方向移動 和通電的檢測頭的磁性面接觸 使磁卡磁化 讀取時 磁卡通過檢測頭再次把磁信號轉(zhuǎn)化回電信號 但磁卡和磁性物質(zhì)放在一起 很容易消磁 關(guān)于磁卡和檢測頭工作原理圖及對應說法錯誤的是 D A 檢測頭通電工作原理是電生磁原理 如圖甲B 檢測頭記錄信息是磁化原理 如圖乙C 檢測頭讀取信息是電磁感應原理 如圖丙D 磁卡和磁性物質(zhì)放在一起是消磁原理 如圖丁 2 2018 天津改編 圖中的a表示垂直于紙面的一根導線 它是閉合電路的一部分 當它在磁場中按箭頭方向運動時 不能產(chǎn)生感應電流的是 ABCD D 3 岳陽中考改編 如圖所示是一種環(huán)保型手電筒 只要將它來回搖動 小燈泡就能發(fā)光 能說明該手電筒工作原理的裝置圖是 ABCD B 4 蘭州中考 如圖是直流發(fā)電機的工作原理圖 下列關(guān)于直流發(fā)電機的說法中正確的是 A 直流發(fā)電機線圈內(nèi)產(chǎn)生的是交流電 供給外部電路的是直流電B 直流發(fā)電機線圈內(nèi)產(chǎn)生的是直流電 供給外部電路的也是直流電C 它是利用通電線圈在磁場中受到力的作用而轉(zhuǎn)動的原理工作的D 圖中的E F稱為換向器 它的作用是改變線圈中的電流方向 A 解析 直流發(fā)電機線圈在轉(zhuǎn)動過程中 不斷周期性地改變切割磁感線的方向 所以在線圈內(nèi)產(chǎn)生的是交流電 而供給外部的是直流電 直流發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的 電動機才是根據(jù)通電線圈在磁場中受到力的作用而轉(zhuǎn)動的原理制成的 換向器的作用是將線圈中的交流電在輸出時變?yōu)橹绷麟?5 福州中考 小華在探究怎樣產(chǎn)生感應電流的實驗中 設(shè)計了如圖所示的實驗裝置 1 將磁體向右插入螺線管中時 觀察到靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn) 由此可知 2 將磁體從螺線管中向左拔出時 會觀察到靈敏電流計的指針向 選填 左 或 右 偏轉(zhuǎn) 3 通過前兩步實驗 可得出感應電流的方向與 方向有關(guān) 電路中產(chǎn)生了電流 左 磁體運動 解析 將磁鐵從螺線管中向左拔出 相對于磁鐵 螺線管向右運動 切割磁感線的導體運動方向變化 產(chǎn)生的電流方向隨之變化 靈敏電流計的指針向左偏轉(zhuǎn) 6 2017 杭州下城區(qū)二模 如圖所示 讓質(zhì)量相同的塑料環(huán)和銅環(huán)分別從條形磁鐵的正上方由靜止開始下落 不計空氣阻力 則下落過程中機械能總量不變的是 選填 塑料環(huán) 或 銅環(huán) 塑料環(huán)和銅環(huán) 選填 會 或 不會 同時落地 其原因是 塑料環(huán) 不會 銅環(huán)切割磁感線會產(chǎn)生感應電流 一部分機械能轉(zhuǎn)化成電 能 使銅環(huán)落地時動能更小 速度更小 下落時間更長 考點1知道電磁感應現(xiàn)象 知道產(chǎn)生感應電流的條件 a 1 的 導體在磁場中做 的運動時 導體中就會產(chǎn)生電流 這種現(xiàn)象叫做電磁感應 產(chǎn)生的電流叫 注意 閉合電路 指電路應該形成通路 而不是斷開 一部分導體 指閉合電路的一部分 而不是整個電路 在磁場中做切割磁感線的運動 中的 切割 指的是導體把磁感線切斷 類似于用刀把草割斷 垂直割斷或斜著割斷都可 閉合電路 一部分 切割磁感線 感應電流 2 產(chǎn)生感應電流的條件 1 電路 2 電路中 在磁場中做 磁感線運動 注意 以上兩個條件缺少其一 就不可能產(chǎn)生感應電流 考點2知道我國交流電的周期和頻率 a 1 周期 0 02秒2 頻率 50赫 閉合 一部分導體 切割 考點3知道感應電流方向跟磁場方向和導體運動方向有關(guān) a 1 影響感應電流方向的因素 產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象時 若只改變 方向 則感應電流的方向會發(fā)生相應的改變 若只改變 的方向 則感應電流的方向會發(fā)生相應的改變 但若導體的運動方向和磁場的方向 則感應電流的方向 導體的運動 磁場 同時反向 不變 2 影響感應電流大小的因素 1 導線切割磁感線的 速度越大 感應電流越 2 磁場的強弱 磁場越 感應電流越大 3 切割磁感線的導線條數(shù) 條數(shù)越多 感應電流越 4 導線切割磁感線的 垂直磁感線部分 有效長度越長 感應電流越 速度 大 強 大 有效長度 大 3 交流發(fā)電機 1 交流發(fā)電機的主要組成部分 兩個 兩個 大型交流發(fā)電機的定子為 轉(zhuǎn)子為 2 交流發(fā)電機的原理 電磁感應 3 交流電 大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流 我國電網(wǎng)以交流電供電 交流電的周期是 頻率為 電流方向每秒鐘改變 次 4 交流發(fā)電機工作時的能量轉(zhuǎn)化 機械能轉(zhuǎn)化為電能 轉(zhuǎn)子和定子 銅環(huán) 電刷 線圈 磁體 0 02s 50Hz 100 4 三種電磁現(xiàn)象的辨析 奧斯特 法拉第 電流的方向 電流的方向 磁場的方向 導體的 運動方向 磁場的方向 電流的磁效應 通電線圈在磁 場中轉(zhuǎn)動 電磁感應 電能 機械能 機械能 電能 類型一了解電磁感應現(xiàn)象典例 2018 溫州 如圖所示的小制作中 裝置A中有磁鐵和可轉(zhuǎn)動的線圈 當有風吹向風扇時 扇葉轉(zhuǎn)動 引起燈泡發(fā)光 裝置A的工作原理是 A 通電線圈周圍存在磁場B 電磁感應C 通電線圈能在磁場中轉(zhuǎn)動D 磁極間相互作用 解析 圖中裝置是利用磁來生電 利用的是電磁感應原理 B 跟蹤訓練 2017 北京改編 中國科技館有一個 會發(fā)電的衣服 的展臺 在展臺中可以做模擬 發(fā)電纖維發(fā)電 的實驗 實驗過程及現(xiàn)象如下 踩動踏步機踏板 帶動壓電薄膜振動 使得一些與壓電薄膜相連的小燈發(fā)光 增大踩動踏板的頻率 壓電薄膜振動得更劇烈 發(fā)光小燈的數(shù)量增加 則下列四個選項中 判斷不正確的是 A 壓電薄膜振動時可以產(chǎn)生電壓B 小燈發(fā)光說明振動的壓電薄膜中產(chǎn)生了電流C 發(fā)光小燈的數(shù)量與踩動踏板的頻率有關(guān)D 增大踩動踏板的頻率 壓電薄膜發(fā)電的總功率變小 D 解析 發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的 該過程中消耗機械能 產(chǎn)生電能 產(chǎn)生電能的多少與導體運動的快慢有關(guān) 運動越快產(chǎn)生感應電流越大 發(fā)電的總功率越大 踩動踏步機踏板 帶動壓電薄膜振動 使得一些與壓電薄膜相連的小燈發(fā)光 說明有感應電流產(chǎn)生 增大踩動踏板的頻率 壓電薄膜振動得更劇烈 發(fā)光小燈的數(shù)量增加 說明產(chǎn)生的電能更多 發(fā)電的總功率更大 類型二區(qū)分電動機和發(fā)動機典例 2017 株洲改編 將兩個電流表 主要部件是永久磁鐵和帶有指針的線圈 G1和G2用導線連接起來 如圖所示 當撥動G1的指針時 觀察到G2的指針也會隨之擺動 下列說法正確的是 A G1利用了電流的磁效應B G2利用電磁感應產(chǎn)生了電流C G2的指針擺動幅度一定大于G1D G2是因為通電導線在磁場中受力而擺動 D 解析 據(jù)題意可知 電流表主要部件是永久磁鐵和帶有指針的線圈 G1和G2用導線連接起來 當撥動G1的指針時 相當于G1中的線圈做切割磁感線運動 電路中會產(chǎn)生感應電流 由于兩個電表構(gòu)成了閉合電路 故電流會通過G2表中的線圈 而該線圈處于磁場中 由于通電導線在磁場中受力的作用 所以G2的指針也會偏轉(zhuǎn) 故G1利用了電磁感應而產(chǎn)生電流 由于導線有電阻 感應電流通過導線時因發(fā)熱會損失掉一部分電能 故G2的指針擺動幅度一定小于G1 跟蹤訓練 2017 廣東模擬改編 1 小明同學做了一個如圖所示的裝置 閉合開關(guān) 用外力使導體棒ab水平向右運動 發(fā)現(xiàn)導體棒cd也隨之運動起來 在此實 驗裝置中的甲部分 應用的科學原理是 裝置中的乙部分 導體棒cd運動應用的科學原理是 電磁感應 通電導體 在磁場中受力的作用 2 有一種 車窗爆破器 開始陸續(xù)安裝在一些城市的BRT公交車的窗玻璃上 其原理是 當爆破器中的線圈有電流通過時 爆破器中的 鎢鋼頭 會產(chǎn)生一個瞬間的沖擊力 上述過程產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為 能 圖中 選填 甲 或 乙 部分產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化 與這一過程是相同的 機械 乙 解析 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時 導體中會有感應電流產(chǎn)生 這種現(xiàn)象應用的是電磁感應原理 導體棒ab產(chǎn)生的感應電流通過導體棒cd 由于磁場對電流有力的作用 所以通電導體棒cd在磁場中受到力的作用而運動起來 通電導體在磁場中受到力的作用 是將電能轉(zhuǎn)化為機械能 所以圖中乙部分的能量轉(zhuǎn)化與這一過程是相同的 不理解影響感應電流方向的因素致錯典例 2019 預測 線圈在磁場上的初始位置如圖所示 若ab邊向下 cd邊向上逆時針方向轉(zhuǎn)動 導體切割磁感線 則電路中有感應電流 這時外部電路中的電流由A經(jīng)E到B 若外部電路中的電流由B經(jīng)E到A 則線圈可能是 A 轉(zhuǎn)過180 時B 轉(zhuǎn)過360 時C 轉(zhuǎn)過270 時D 轉(zhuǎn)到90 時 錯解 選D 析錯 認為線圈轉(zhuǎn)到90 時 導體的運動方向已經(jīng)變?yōu)閍b邊向上 cd邊向下運動 忽略了此時導體不切割磁感線 正解 選A感應電流的方向跟磁場方向和導體的運動方向有關(guān) 若要使感應電流的方向發(fā)生變化 應只改變磁場方向或?qū)w的運動方向 而此題磁場方向不變 所以關(guān)鍵看選項中是不是讓導體的運動方向發(fā)生了改變 轉(zhuǎn)過180 時 導體的運動方向發(fā)生了改變 感應電流的方向會發(fā)生改變 轉(zhuǎn)過360 時 導體的運動方向沒變 還是ab邊向下 cd邊向上 感應電流的方向不變 即仍從A經(jīng)E到B 線圈轉(zhuǎn)過270 與線圈轉(zhuǎn)到90 時 導體的運動方向都跟磁場方向平行 不切割磁感線 沒有感應電流 跟蹤訓練 2017 安徽一模 如圖所示為發(fā)電機的工作原理圖 則下列說法中正確的是 A 線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時 不一定會產(chǎn)生感應電流B 線圈在轉(zhuǎn)動過程中 若產(chǎn)生了感應電流 則電流大小不變C 線圈在轉(zhuǎn)動過程中 若產(chǎn)生了感應電流 則電流方向不變D 發(fā)電機的原理和揚聲器的原理相同 A 產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件和規(guī)律1 教材實驗原理圖 2 實驗原理探究如何通過 在磁場中運動的導體 和 運動的磁體 來產(chǎn)生電 3 實驗結(jié)論 1 結(jié)論一 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時 導體中就會產(chǎn)生電流 這種現(xiàn)象叫做電磁感應 產(chǎn)生的電流叫感應電流 2 結(jié)論二 感應電流的方向跟導體的運動方向和磁場方向有關(guān) 改變導體的運動方向或磁場的方向 感應電流的方向會發(fā)生相應的改變 4 實驗關(guān)鍵點 1 觀察 磁場不動 閉合回路的導體運動 和 磁場運動 導致磁鐵與線圈之間發(fā)生相對運動 兩個實驗 結(jié)果都是能產(chǎn)生感應電流 進一步理解 導體切割磁感線運動 的具體含義 2 理解感應電流產(chǎn)生的瞬時性 5 實驗拓展 1 通過回顧法拉第十年來經(jīng)歷無數(shù)次的實驗失敗 終于發(fā)現(xiàn)電磁感應的辛路歷程 展示其科學探究思想的精髓 更進一步的認識法拉第研究電磁感應的科學研究方法 對待科學研究的態(tài)度與責任等 在潛移默化中形成正確的物理科學史觀 2 利用實驗方法判定感應電流的方向 利用比較歸納方法判定感應電流的右手定則 對電磁感應的實質(zhì)問題進行研究引申和拓展 利用能量轉(zhuǎn)換的方法解釋電磁感應現(xiàn)象 在探究和總結(jié)的過程中 學習掌握實驗法 觀察法 對比分析 邏輯推理 分析和綜合等方法 典例 2017 杭州蕭山區(qū)期末改編 關(guān)于電動機和發(fā)電機的研究中的有關(guān)問題 請根據(jù)要求解答 1 如圖甲所示 使線圈位于兩磁極間 通電后 圖甲中ab段導線的電流方向是 選填 由a到b 或 由b到a 圖甲中導線ab所受磁場力的方向向上 則圖乙中ab段所受磁場力的方向 線圈轉(zhuǎn)過圖丙所示的位置時 用 的辦法可使線圈靠磁場力繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動至少半圈 由a到b 向上 改變電流方向 若把圖甲中的電源換為電阻 快速轉(zhuǎn)動線圈 則電阻發(fā)熱 此過程中機械能先轉(zhuǎn)化為 能再轉(zhuǎn)化為 能 電 內(nèi) 2 圖丁是探究 怎樣產(chǎn)生感應電流 的實驗裝置 ab是一根導體 通過導線 開關(guān)連接在靈敏電流計的兩接線柱上 本實驗中 如果 我們就認為有感應電流產(chǎn)生 閉合開關(guān)后 若導體不動 磁鐵左右水平運動 電路 選填 有 或 無 感應電流 小李所在實驗小組想進一步探究 感應電流的大小跟哪些因素有關(guān) 小李猜想 可能跟導體切割磁感線運動的快慢有關(guān) 請你根據(jù)如圖丁所示的實驗裝置 幫助小李設(shè)計實驗來驗證她的猜想 你設(shè)計的實驗做法是 靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn) 有 閉合開關(guān) 保持其他條件 不變 只改變導體切割磁感線運動的速度 觀察靈敏電流計 的指針偏轉(zhuǎn)程度 解析 1 根據(jù)題圖中的電源左正極 右負極可以判斷 通電后 圖甲中ab段導線的電流方向是由a到b 圖乙中ab段導線中的電流方向依然是由a到b 磁場方向也沒有變化 故所受磁場力的方向和圖甲中相同 方向向上 通電導線在磁場中受力的作用 其所受力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān) 即只要改變一個量 其所受力的方向就會改變一次 所以改變電流方向 改變磁場方向 的辦法可使線圈靠磁場力繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動至少半圈 若把圖乙中的電源換為電阻 快速轉(zhuǎn)動線圈 此時相當于一個發(fā)電機 即能產(chǎn)生電能 故是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程 同時電阻發(fā)熱 這是電流的熱效應 該過程是將電能 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程 2 感應電流就是通過靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)來體現(xiàn)的 若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 就說明產(chǎn)生了感應電流 磁鐵左右水平運動 以磁鐵為參照物 就是導線運動 做的是切割磁感線的運動 所以會產(chǎn)生感應電流 要驗證感應電流的大小和導體的運動快慢的關(guān)系 就要控制其他因素一定 而導體的運動快慢不同 通過觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況 得出感應電流的大小和導體運動速度的關(guān)系