初中物理人教版九年级全册第5节 磁生电精品一课一练

人教版九年级物理 第二十章《电与磁》

第5节 磁生电

精选练习

一、夯实基础

1．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫______，产生的电流，叫________，其方向与磁场方向和______________有关。如果两个方向中任意一个改变，感应电流方向会发生改变．

【答案】电磁感应，感应电流，切割磁感线的运动方向。

【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流，这种现象叫电磁感应，产生的电流，叫感应电流，其方向与磁场方向和切割磁感线运动的方向有关。如果两个方向中任意一个改变，感应电流方向发生改变．

2．发电机是利用__________现象制成的。发电机工作时将机械能转化成____能。我国电网以交流供电，频率是_____Hz，电流方向每秒改变100次。

【答案】电磁感应，电，50。

【解析】发电机是利用电磁感应现象制成的。发电机工作时将机械能转化成电能。我国电网以交流供电，频率是50Hz，电流方向每秒改变100次。

3．电与磁的联系可以由以下三个实验来证实。

（1）如图甲所示，图中显示的是_______实验，它证明了通电导体周围有______。

（2）如图乙所示，实验证实了________________，它的应用实例是_______。

（3）如图丙所示，实验证实了________，实验过程中是机械能转化成电能，它的应用实例是_____。

【答案】(1)奥斯特，磁场。(2)通电导体在磁场中受力运动，电动机。(3)磁能生电，发电机。

【解析】（1）如图甲所示，图中显示的是奥斯特实验，它证明了通电导体周围有磁场。

（2）如图乙所示，实验证实了通电导体在磁场中受力运动，它的应用实例是电动机。

（3）如图丙所示，实验证实了磁能生电，实验过程中是机械能转化成电能，它的应用实例是发电机。

4． 小华和小杨在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，实验装置如图2所示。

（1）小华正确安置实验器材，实验现象如下：

①保持蹄形磁体位置不动，让导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转；②导线AB向左或向右运动，电流表的指针发生偏转；③保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转。

根据实验现象，可以得出实验结论：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。

（2）小杨的实验现象如下：

①保持磁场方向不变，导线AB向右运动时，电流表指针向左偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向右偏转。②对调磁体两极的位置，使磁场方向发生改变，导线AB向右运动时，电流表指针向右偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向左偏转。

根据实验现象，可以得出实验结论：感应电流的方向与________有关。

【答案】切割磁感线；导体切割磁感线方向和磁场方向。   

【解析】（1）由实验①知导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线平行时，导体中不产生感应电流；由实验②③知，当导线AB向左或向右运动，或者保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线垂直时，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。

（2）根据小杨的实验现象分析可知：探究的是感应电流的方向与导体切割磁感线方向和磁场方向的关系。由①可知，感应电流的方向与导线AB运动方向有关。由②可知，感应电流的方向与磁场方向有关。

根据实验现象，可以得出实验结论：感应电流的方向与导体切割磁感线方向和磁场方向有关。

5．发电机的原理是（    ）

A．电磁感应     B．通电导体在磁场中受力     C．电流的磁效应    D．电流的热效应

【答案】A

【解答】A．发电机的原理是运用了电磁感应，该选项正确。

B．通电导体在磁场中受力是电动机原理，该选项不符合题意。

C．电流的磁效应是指电流的周围存在磁场，该选项不符合题意。

D．电流的热效应是指电流通过导体产生热量，该选项不符合题意。

所以选A。

6．如图3所示为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（   ）

A．两磁极间的磁场方向向左       B．线圈在磁场中切割磁感线

C．通过灯泡的电流方向不变       D．线圈一定不受磁场力作用

【答案】B

【解答】A．两磁极间的磁场方向从N极到S极，向右，该选项错误；

B．线圈在磁场中转动时要切割磁感线；该选项正确；

C．这是交流发电机，通过灯泡的电流方向是变的；该选项错误；

D．线圈因为受到磁场力，才会转动，所以该选项错误。

所以选B。

7．如图4所示，在探究电磁感应现象的实验中，下列说法中正确的是（   ）

A．保持导体棒静止，灵敏电流计指针会偏转

B．让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针一定会偏转

C．让导体棒在磁场中左右运动，灵敏电流计指针一定会偏转

D．将导线与灵敏电流计“＋”接线柱断开，让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针会偏转

【答案】C

【解析】在探究电磁感应现象的实验中，产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中左切割磁感线运动；由于磁感线的方向时从上到下，所以让导体棒在磁场中左右运动，灵敏电流计指针一定会偏转。若将导线与灵敏电流计“＋”接线柱断开，让导体棒在磁场中运动，因为电路不是闭合的，所以不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会偏转。

所以选C。

8. 小明运用如图5所示的器材，想“探究什么情况下磁可以生电”，实验中保持磁体不动，下列现象描述正确的是（   ）

A．导线ab竖直向上运动时，电流表指针会偏转

B．导线ab竖直向下运动时，电流表指针会偏转

C．导线ab从图中所示位置斜向上运动时，电流表指针不会偏转

D．导线ab分别水平向右和水平向左运动时，电流表指针偏转的方向相反

【答案】D

【解答】A. 导线ab竖直向上运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故A错误；

B. 导线ab竖直向下运动，即平行于磁感线运动，所以不能产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误；
    C. 导线ab从图中所示位置斜向上运动，此时导线ab做切割磁感线运动，所以在电路中会有感应电流，电流表指针会偏转，故C错误；

D.导线ab分别水平向右和水平向左运动时，即在磁场方向不变的情况下，改变导体的运动方向，感应电流的方向会改变，则电流表指针偏转的方向相反，故D正确．

    所以选D。

9．如图6中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，下列哪种情况不会产生感应电流（   ）

【答案】D

【解答】由图可知，磁感线的方向水平向右，A、B、C中的闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以都会产生感应电流；D中的导体水平运动，没有切割磁感线，所以不会产生感应电流；故D选项符合题意。

所以选D。

10．把一台手摇发电机跟灯光连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到灯泡发光。关于手摇发电机发电过程，下列说法正确的是（   ）

A．发电机是将电能转化为机械能的装置

B．匀速摇动转轮，灯光的亮度不变

C．转轮转速越快灯光亮度越暗

D．转轮在一个周期内电流方向改变两次

【答案】D

【解答】A．发电机是将机械能转化为电能的装置，该选项错误；

B．匀速摇动转轮，发出的电时交流电，大小和方向都在周期性变化，灯光的亮度变化，该选项错误；

C．转轮转速越快，灯光亮度越亮，该选项错误；

D．转轮在一个周期内电流方向改变两次，正确；

所以选D。

11．探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，实验装置如图8所示，在磁场中悬挂一根导体AB，把它的两端跟电流表连接起来，组成闭合回路。

（1）实验中，用______提供磁场，用______显示电路中有无电流。

（2）下列操作，电路中能产生电流的是______。（选填所有符合要求的选项序号）

①蹄形磁体和导体AB都静止

②蹄形磁体静止，导体AB左右运动

③导体AB静止，蹄形磁体左右运动

④导体AB静止，蹄形磁体上下运动

【答案】（1）蹄形磁铁，电流表；（2） ②③。   

【解析】（1）蹄形磁铁周围存在磁场，所以蹄形磁铁提供磁场。实验时，观察电流表的指针是否偏转来确定电路中是否产生感应电流。

（2）产生感应电流需要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，蹄形磁体的磁感线为竖直方向。

①蹄形磁体和导体AB都静止，无法产生感应电流；

②蹄形磁体静止，导体AB左右运动，做切割磁感线运动；

③导体AB静止，蹄形磁体左右运动，做切割磁感线运动。

④导体AB静止，蹄形磁体上下运动，不能切割磁感线，无法产生感应电流。

故选②③。

二、巩固提高

12. 发电机的工作原理          ；下图中能说明直流电动机工作原理的是图9中的      图（选填“甲”或“乙”），判断依据是：____________。

【答案】电磁感应；乙；乙图中，有电源给线圈供电，使通电线圈在磁场中受力而转动。

【解析】发电机是利用电磁感应现象的原理制成的；甲图中没有电源，即线圈做切割磁感线运动会产生电流，是发电机原理；乙中有电源，即通电后磁场中的线圈会受力运动，所以乙是直流电动机的工作原理图。

 13．物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图10所示，他们用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，发现灵敏电流计的指针左右摆动，这说明导线中产生了　    　，“跳绳”所处的磁场是　    　产生的；“摇绳发电”将　   　能转化为电能。

【答案】感应电流；地球；机械。

【解析】用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，处在地磁场中，当摇动“跳绳”时，导体在地磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，而且电流方向随时间发生变化，属于交流电，根据此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。

14．图11所示是一款儿童滑板车。当车轮转动时可自行发电，使车轮边缘的LED灯发光，其发电的原理与______（选填“动圈式话筒”或“电磁起重机”）相同。逐渐加快滑行速度，LED灯的亮度会____（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。

【答案】动圈式话筒，增强。   

【解析】当车轮转动时相当于金属线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，使LED发光，属于电磁感应现象；动圈式话筒是根据电磁感应现象制成的，而电磁起重机利用电流的磁效应。所以其发电的原理与动圈式话筒相同。

当逐渐加快滑行速度，线圈切割磁感线运动变快，产生的电流变大，LED灯的亮度会增强。

15．如图12所示，甲、乙、丙、丁是四幅实验图，下列说法正确的是（　　）

A．甲实验说明电能可以转化为动能

B．乙实验说明利用磁场可以产生电流

C．根据图丙的实验原理，制成了电动机

D．丁实验说明同名 磁极相互吸引，异名磁极相互排斥

【答案】A

【解析】根据实验的装置及实验现象可知实验的原理及目的。

A．导体棒与电源相连，当通以电流时由于受磁场力的作用，导体棒会发生运动，故说明通电导体在磁场中受磁场力的作用，是电能转化为机械能，故A正确；

B．导线内通以电流后，放在其周围的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故B错误；

C．导线与灵敏电流计相连，闭合电路，当导体在磁场中做切割磁感线的运动时，灵敏电流计发生偏转，是电磁感线现象，故C错误；

D．两磁铁悬挂起来，当同名磁极相对时，相互排斥；当异名磁极相对时，相互吸引，说明磁极间的相互作用；故D错误。

所以选A。

16．新型智能手机无线充电技术应用了电磁感应原理，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图）就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是（    ）

A．电烙铁 B．电动机 C．发电机 D．电磁起重机

【答案】C

【解析】A．电流通过电烙铁时产生热量，电烙铁是根据电流的热效应来工作，故A不符合题意；

B．电动机工作原理是通电导体在磁场中受力而运动，故B不符合题意；

C．发电机的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，发电机工作原理是磁生电，故C符合题意；

D．电磁起重机在有电流通过时产生磁场，工作原理是电流的磁效应，故D不符合题意。

所以选C。

17．POS刷卡机的广泛应用给人们的生活带来了便利。POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头(如图所示)。在使用时，将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下，检测头的线圈中就会产生变化的电流，POS机便可读出磁条上的信息。下图中能反映POS刷卡机读出信息原理的是（   ）

【答案】B

【解答】将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下，检测头的线圈中就会产生变化的电流，这是电磁感应现象。

A图是探究通电导体在磁场中受力的实验；该选项不能反映；

B图是探究电磁感应现象的，能反映POS刷卡机读出信息的原理；该选项正确；

C图是电流的磁效应现象，不符合题意；

D图是探究通电螺线管的磁性实验，不符合题意。

所以选B。

18．如图是一款“运动手环”，其主要部分是一段内置有一小块磁铁的密闭的空心塑料管，管外缠绕着线圈。戴着这种手环走路时塑料管跟着手一起运动，磁铁则在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶上就会显示出运动的步数，此过程利用了　   　原理，将　   　能转化为电能。计步的数据还可通过　   　传送到手机上。

【答案】电磁感应，机械，电磁波。

【解析】根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，线圈切割磁感线而产生电流。因此，运动手环的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化为电能。计步的数据是通过蓝牙技术传送到手机上，蓝牙是通过电磁波传递信息。

19． 图甲是法拉第发明的紫铜圆盘发电机。转动摇柄使圆盘旋转起来，电路中就会产生电流。圆盘相当于图乙中的_____。如果要改变圆盘发电机产生的电流方向，可采用的方法是_____。（写出一点即可）

【答案】导体AB，改变圆盘的转动方向（或改变磁场的方向）。   

【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应现象。感应电流的方向与磁场方向和导体运动的方向有关。

闭合电路的圆盘转动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，圆盘相当于乙图中的导体AB；如果要改变圆盘发电机产生的电流方向，需要改变圆盘的转动方向或磁场的方向。

20．小华同学利用如图17所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。
 

（1）实验时应将电流表、导线ab串联起来组成______回路。 

（2）小华同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是______（填字母标号）。

A．导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体；
B．导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈；
C．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动；
D．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动；
E．蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动； 

（3）如图所示的实验装置中，将电流表换成______进行触接，还可以探究电动机的工作原理。 

【答案】（1）闭合；（2）C、E；（3）电源。

【解析】 （1）磁生电是电磁感应现象，必须使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以应将电流表、导线ab串联起来组成闭合回路；

（2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动；

A、B选项：导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会产生感应电流，故AB都不符合题意。

C、E选项：由图知，导体ab处的磁感线是从上向下的，导体ab水平向左或向右运动，斜向上或斜向上运动，都是做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故CE符合题意。

D选项：导体ab竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故D不符合题意；所以选C、E。

（3）当电流表换成电源时，导体ab就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理。

21．如图是科技小组的同学利用电磁转换的知识制作的“电能无线传输”装置的示意图｡图中送电线圈利用电流产生磁场，受电线圈利用磁场产生电流｡受电线圈正对并靠近送电线圈可以产生电流，使灯泡发光，实现电能的无线传输｡

（1）送电线圈是利用电流的____效应工作的，与受电线圈产生电流的原理相同的是______（选填“电动机”或“发电机”）；

（2）受电线圈正对并靠近送电线圈可以产生电流，其原理是：_____________，受电线圈中电流大小可以通过______来反映；

（3）在图中的电源、调节装置和送电线圈不改变的情况下，该小组同学想探究影响受电线圈两端电压大小的因素，猜想它可能与受电线圈的匝数、直径及两线圈之间的距离有关。通过查阅资料，他们了解到了受电线圈两端电压与线圈匝数的关系。接着他们用相同规格的漆包线绕制了多个匝数相同、直径不同的线圈，对其余两个猜想进行探究。实验数据如下表：（送电线圈直径为70.0mm）   

①分析______三次实验数据可初步得出结论：在受电线圈的直径和匝数相同时，两线圈之间的距离越小，受电线圈两端的电压越大；

②分析3、4、5、6、7五次实验数据可初步得出结论：在两线圈之间的距离和受电线圈的匝数相同的情况下，受电线圈直径增大时，其两端电压______；

（4）通过实验，小组同学发现电能无线传输存在传输距离______的缺点尽管如此，电能无线传输技术仍然有着广阔的应用前景，如部分手机和电动牙刷的无线充电等。

【答案】（1）磁，发电机；（2）地磁感应，灯泡亮度（或两端的电压）；（3）① 1、2、3；②先增大后减小（或先变大后变小）；④小（或近､短）。   

【解析】（1）送电线圈利用电流产生磁场，故送电线圈是利用电流的磁效应工作的。送电线圈的工作原理是电流的磁效应，和受电线圈产生电流的原理相同的是发电机，电动机的工作原理通电线圈受到磁场的作用。

（2）受电线圈正对并靠近送电线圈可以产生电流，其原理是电磁感应规律（送电线圈的磁场是变化的），利用转换法通过灯泡的亮度（或两端的电压）来反映受电线圈中电流大小。

（3）①要探究受电线圈两端电压与两个线圈之间距离的关系，需要在改变两个线圈之间距离的同时，保持受电线圈的直径等其他条件不变，所以需要分许1、2、3三次实验数据。

②分析3、4、5、6、7五次实验，两个线圈之间的距离不变，只改变了受电线圈的直径，所以探究的是受电线圈两端电压与受电线圈直径的关系，分析数据可以发现，在两个线圈之间距离和线圈匝数相同的情况下，受电线圈直径增大时，其两端电压先增大后减小。

（4）通过实验可以发现，在受电线圈直径和匝数不变时，两线圈之间距离增大时，受电线圈两端电压显著减小，所以电能无线传输存在输送距离小的缺点。