21.部编物理磁生电(解析版)

20.5 磁生电1、在1831年由英国物理学家法拉第首先发现了利用磁场产生电流的条件和规律。

当闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流。

这个现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。

2、没有使用换向器的发电机，产生的电流，它的方向会周期性变化，这种电流叫交变电流，简称交流电。

它每秒钟电流方向改变的次数叫频率，单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。

我国的交流电频率是 50 Hz。

3、使用了换向器的发电机，产生的电流，它的方向不变，这种电流叫直流电。

（实质上和直流电动机的构造完全一样，只是直流发电机是磁生电，而直流电动机是电生磁）4、直流电动机原理：是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的。

5、实际生活中的大型发电机由于电压很高，电流很强，一般都采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，而且磁场是用电磁铁代替的。

类型一探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件1．在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验中，小磊将蹄形磁体放在水平桌面上，将导体棒悬挂在蹄形磁体的两磁极之间，按如图所示将导体棒、开关和灵敏电流表连接起来。

已知电路器件均完好。

（1）如图甲所示，导体棒沿水平方向向右快速运动，电流表指针不发生偏转，这是因为开关没有闭合。

（2）闭合开关，使导体棒竖直上下运动，观察发现电流表的指针不发生偏转；再使导体棒水平向右运动，发现电流表指针向左偏转；再让导体棒水平向左运动，发现电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与导体的运动方向有关。

（3）如图乙所示，使导体棒水平方向右运动，发现电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与磁场方向有关。

（4）实验表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流。

（5）实验过程中，如果想使电流表指针偏转更明显一些，下列方法中可行的是A（填选项前的字母）。

A．换用量程更小且更灵敏的电流表B．使导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动【答案】：（1）开关没有闭合；（2）不发生偏转；导体的运动方向；（3）磁场方向；（4）切割磁感线；（5）A。

【解析】：（1）如图甲所示，导体ab向右运动，电流计指针不偏转，因为开关没有闭合；（2）闭合开关，使导体棒竖直上下运动，此时导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，则电流表的指针不会偏转；再使导体棒水平向右运动，导体切割磁感线，会产生感应电流，电流表指针向左偏转；再让导体棒水平向左运动，导体运动方向发生了变化，电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与导体的运动方向有关；（3）图甲和图乙的不同之处在于磁场的方向发生了变化，图乙中导体棒水平方向右运动，但磁场方向改变，电流表指针向右偏转，说明感应电流的方向与磁场方向有关；（4）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；（5）A．换用量程更小且更灵敏的电流表，可以使电流表指针偏转更明显一些，故A正确；B、使导体棒在蹄形磁体中沿竖直方向运动，不切割磁感线，没有感应电流产生，故B错误。

2．图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“〇”表示导线ab，当它在磁场中分别转动到1﹣4位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线ab，当它下列说法正确的是（）A．在位置1时，电路中不会产生感应电流B．图甲的电路中没有电源C．在位置3时，电路中不会产生感应电流D．发电机产生的电流方向不变【答案】：A。

【解析】：AC、小圆圈“〇”表示垂直于纸面、绕垂直于纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分；由图知磁感线方向水平向右，而导线在位置1时的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不能产生感应电流；导线在位置2、3、4时都切割磁感线，能产生感应电流；故A正确，C错误；B、发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，则该装置相当于电源，为小灯泡提供电能，故B错误；D、由于导线在不同位置时切割磁感线的方向不同，所以产生感应电流的方向也不同（会变化），故D错误。

类型二电磁感应3．如图所示是乘客刷身份证进站的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。

下图中能说明这一原理的是（）A．B．C．D．【答案】：D。

【解析】：由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象；A、图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故A不符合题意；B、图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故B不符合题意；C、图示的实验是探究通电螺旋管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故C不符合题意；D、图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故D符合题意。

4．如图所示，对下列甲、乙、丙、丁四幅图解释合理的是（）A．甲：磁场能产生电流B．乙：闭合开关，小磁针N极向右偏转C．丙：这个装置的实验原理，应用于制造电动机D．丁：电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强【答案】：D。

【解析】：A、该实验是奥斯特实验：当导线中通过电流时，小磁针发生偏转，实验现象表明电流周围存在磁场，即电生磁，这个现象叫做电流的磁效应，故A错误；B、闭合开关，通电螺线管中的电流方向是“右上左下”，根据安培定则可知，螺线管的左端是N极，磁感线从N极出发经过小磁针时方向是向左的，则小磁针N极将向左偏转，故B错误；C、若开关闭合，金属棒左右切割磁感线运动，此时电路中就会产生电流，故是电磁感应实验装置，该装置的实验原理应用于制造发电机，故C错误；D、由图可知，两个电磁铁是串联的，则通过两个电磁铁的电流相同，在电流相同的情况下，匝数多的电磁铁吸引的大头针数目多，表明线圈匝数越多，磁性越强，故D正确。

类型三发电机的构造和原理5．小科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。

下列说法错误的是（）A．甲、乙电机转动B．甲电机相当于发电机C．乙电机工作原理是电磁感应D．甲、乙电机都实现了电能和机械能之间的转化【答案】：C。

【解析】：AB、右边电路，乙电机因为有电池才转动，所以乙是电动机；甲电机在乙转轴带动下转动，甲电机转动了左边电路才有电，使灯泡发光，所以甲电机是发电机，故A错误；C、乙电机是电动机，利用的是通电导体在磁场中受力运动的原理，故C错误；D、电动机工作时，电能转化为机械能；发电机工作时，机械能转化为电能，则甲、乙电机都实现了电能和机械能之间的转化，故D正确。

类型四交流电6．对于交流电，下列说法中正确的是（）A．线圈转动一周，电流方向改变一次，大小改变两次B．线圈转动一周，电流方向改变两次，大小改变两次C．线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变D．线圈转动一周，电流方向改变四次，大小随时间改变【答案】：C。

【解析】：交变电流是线圈在磁场中转动形成的；线圈转动一周即为一个周期；在一个周期内电流方向改变两次；电流的大小随时间在做周期性变化；7．关于家庭电路和安全用电，下列说法正确的是（）A．我国电网提供的交流电频率为50HzB．灯与控制它的开关应串联，与插座也应串联C．当发现有人触电时，要迅速用手把他拉离带电体D．家庭电路中安装了漏电保护器，就不用安装空气开关【答案】：A。

【解析】：A、我国电网提供的交流电频率为50Hz，故A正确；B、灯与控制它的开关是串联的，与插座是并联的，故B错误；C、发现有人触电时，不要直接去救援，因为人体是导体，如果接触触电人，救援人员可能直接或间接接触火线，发生触电事故，所以一定先切断电源，故C错误；D、家庭电路中安装了漏电保护器，但不是绝对安全可靠，仍会出触电事故，虽然需要安装空气开关，故D错误。

一．选择题（共15小题）1．我国电网规定的交流电的几个数据是（）A．频率50Hz、周期0.2秒B．频率50Hz、周期0.02秒C．频率50kHz、周期0.02秒D．频率100Hz、周期0.01秒【答案】：B。

【解析】：我国用的交流电的周期为0.02s，根据周期和频率互为倒数的关系可知，此时的频率为f50Hz。

2．中国科技馆“挑战与未来”展厅有一件展品叫“太阳能热塔式发电系统”，本件展品由集热塔和排列在其周围四面“定日镜”组成，在每面镜子的上方都有一盏750W的照明灯。

当观众按动镜子前方的启动按钮时，照明灯会亮起模拟太阳发光，通过转动“定日镜”将模拟的太阳光反射至塔顶的集热器位置，通过收集热能发电，塔内的LED灯会亮起，如图所示。

这种发电系统是通过收集太阳能推动热机工作，再由热机图带动发电机工作来发电的。

关于“太阳能热塔式发电系统”，下列说法中正确的是（）A．该发电系统中的热机是利用机械能工作的B．该发电系统中的发电机是利用电能工作的C．该发电系统中的热机将机械能转化为内能D．该发电系统中的发电机将机械能转化为电能【答案】：D。

【解析】：AC、热机在工作时，内能转化为机械能；故AC错误；BD、发电机的原理是电磁感应现象，其能量转化形式是机械能转化为电能，故B错误，D正确。

3．如图所示的充电鞋垫，利用脚跟起落驱动磁性转子旋转，线圈中就会产生电流，从而能给鞋垫上的电池充电。

图中与充电鞋垫工作原理相同的是（）A．B．C．D．【答案】：D。

【解析】：由题知，充电鞋垫利用脚跟起落驱动磁性转子旋转，线圈中就会产生电流，从而能给鞋面上的电池充电，故充电鞋垫是利用电磁感应现象工作的；AC、这两幅图反映了通电导体在磁场中受力的作用而运动，与充电鞋垫的工作原理无关，故AC错误；B、此图说明了电流的磁效应，是利用电来获得磁，与充电鞋垫的工作原理无关，故B错误。

D、该实验中，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，电流表指针发生偏转，与充电鞋垫的工作原理相同，故D正确；4．如图是一种利用健身球设计的充电器，当人们在转动球的时候就可以给健身球中的电池充电，下列说法正确的是（）A．利用了电磁感应现象B．利用了电流的磁效应C．利用了电磁铁的作用D．利用了磁场对电流的作用【答案】：A。

【解析】：根据在转动球的时候就可以给电池充电，就可知在转动球的时候是可以发电的，故球的内部装置相当于一个发电机，其是将机械能转化成电能的过程，故它是利用电磁感应现象的原理工作的，故A 正确。

5．如图所示的小制作中，装置A中有磁铁和可转动的线圈，当有风吹向风扇时扇叶转动，引起灯泡发光。

下列说法正确的是（）A．装置A将机械能转化为电能B．装置A工作原理与电动机相同C．装置A属于用电器D．说明了电能生磁【答案】：A。

【解析】：装置A中有磁铁和可转动的线圈，当有风吹向风扇时扇叶转动，相当于线圈在磁场中转动切割磁感线，会产生感应电流，引起灯泡发光，是利用电磁感应现象的原理工作的，说明磁能够产生电；在此过程中，机械能转化为电能；装置A工作原理与发电机的原理是相同的；由于装置A产生了电能，所以装置A 相当于电源；综上所述，A正确，BCD错误。