浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“冲刺重高”培优讲义（五）：磁生电【word，含答案及解析】

一、电磁感应现象
1、电磁感应——法拉第发现
定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应现象。
2、产生感应电流条件：
a．闭合电路；b．一部分导体 ； c．做切割磁感线运动
bc等价于穿过闭合电路的磁通量发生变化。
让磁通量发生变化的方法有两种。一种方法是让闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线的运动；另一种方法是让磁场在导体内运动。
3、感应电压：如果电路不闭合，导体做切割磁感线运动时，导体中不会产生感应电流，但导体两端有感应电动势。
4、感应电流的方向跟 导体运动方向 和 磁场方向有关。如果改变其中一个量，则电流方向将改变；如果两个量同时改变，则电流方向不变。
5、感应电流的大小：
（1）与导体切割磁感线的速度有关。速度越大，感应电流越大。
（2）与磁场的强度有关。强度越大，感应电流越大。
（3）与导线切割磁感线的有效长度有关（垂直于磁感线的部分）。有效长度越长，感应电流越大。
6、电磁感应现象中能量的转化：机械能→电能
7、电磁感应与通电导体在磁场中受力现象的对比
交流发电机
1、原理：
利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。
2、基本构造：线圈（转子）和磁极（定子）两部分。
3、类型：旋转电枢式发电机；旋转磁极式发电机。
4、过程
线圈转过一圈，电流方向改变两次。
5、直流电动机与交流发电机的对比
交流电与直流电
交流发电机和直流发电机在线圈中产生的都是交流电。交流发电机通过 铜环 向外输出交流电。直流发电机通过 换向器 向外输出直流电。
①交流电：电流方向周期性变化的电流。
我国交流电的周期是 0.02秒 、频率是 50赫 、电流方向1秒改变 100 次。
②直流电：电流方向不变的电流。如从干电池中获得的电流就是直流电
例1、小乐以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并安装如图所示的电路。开关S闭合后，灯泡发光，则下列说法错误的是（ ）
A. 甲、乙电机都转动 B. 甲电机相当于发电机
C. 乙电机相当于电动机 D. 将电源正、负极对调，灯泡亮度发生改变
例2、2019年底前，浙江丽水景宁县完成了91个水电站生态改造，擦亮“中国农村水电之乡”的金名片。以下哪一实验装置最能体现水电站发电原理（　　）
A．通电导体产生磁场 B．通电螺线管产生磁场
C．通电导体在磁场中受力运动 D．导体在磁场中切割磁感线
例3、如图甲所示是探究电磁感应现象的装置。
（1）小明按图甲连接好电路，让导体ab沿水平方向左右运动，观察到灵敏电流计的指针没有偏转，可能原因是　 　。
（2）在探究中发现导体ab水平向左(或向右)缓慢运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较小；导体AB水平向左(或向右)快速运动时，灵敏电流计的指针偏转角度较大。说明感应电流的大小与　 　 有关。
（3）如图乙所示是实验室用到的手摇发电机模型，将小电灯换成灵敏电流计，慢慢摇动手柄，观察到灵敏电流计的指针　 　(选填“左右摆动"或“向一侧摆动”)。
（4）利用此装置，探究感应电流方向与哪些因素有关，观察到的实验现象记录在表中。
实验序号 磁场方向 导体切割磁感线方向 灵敏电流计指针偏转方向
① 向下 向右 向左
② 向上 向右 向右
③ 向下 向左 向右.
④ 向上 向左 向左
在上述四次实验中，比较①②或③④两次实验，可以得到结论是　 　。
例4、在研究“感应电流的大小与哪些因素有关”的活动中，同学们采用了如图1所示的实验装置：ab是一根导体，通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上。
（1）本实验中，如果观察到　 　，我们就认为有感应电流产生。
（2）闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，电路中是否有感应电流？　 　。
（3）改变导体在磁场中的运动速度，测出每次实验时电流表偏转示数的最大值，实验结果记录如表，分析表中数据可以得出的结论：在相同条件下，　 　。
实验次数 1 2 3 4 5 6
速度(cm/s) 1 2 3 4 5 6
电流(mA) 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 11.8
（4）图2三种设备中，应用电磁感应原理工作的是　 　(填字母)
1.电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中 产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是（ ）
A. 选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
B. 取走磁体，电吉他将不能正常工作
C. 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电流
D. 弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
2．图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“○”表示图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
3.如图所示是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的是(　　)
A．电磁感应是把电能转化为机械能
B．只对调两个磁极，电流计的指针偏转方向发生改变
C．只要导体ab在磁场中运动，电流计的指针就会发生偏转
D．只改变导体ab切割磁感线的方向，电流计的指针偏转方向不发生改变
4.如图所示，虚线区域内的“×”为垂直纸面的磁感线．当线框从位置A向右匀速移动到位置B时，线框内产生感应电流的情况，下列说法中正确的是（ ）
A. 无→有→无→有→无 B. 无→有→无
C. 没有感应电流 D. 一直有感应电流
5.针对“感应电流的大小与哪些因素有关”这一问题，小乐进行了如下探究：
建立猜想：导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。
实验装置：如图所示，足够大的蹄形磁体放在水平面上，绝缘硬棒ab、cd可拉动导体PQ水平向右运动（导体PQ运动区域的磁场强度相同）。
（1）小乐建立上述猜想的依据是：导体切割磁感线运动的速度越大，动能就越大，转化成的　 　能就越多。
（2）小乐利用上述实验装置，进行如下操作：让导体PQ先后以　 　（选填“相同”或“不同”）的速度水平向右运动；同一次实验，应使导体PQ做　 　（选填“匀速”或“变速”）运动。
（3）若小乐的猜想正确，则观察到的现象是　 　。
6.材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图甲所示。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料三：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
材料四：法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖。
（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，需要放置一根导线。为了产生明显的实验现象，该导线放置的方向应该是　 　（选填“东西”或“南北”）。
（2）科拉顿的实验中，　 　（选填“已经”或“没有”）满足产生感应电流的条件。
（3）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于　 　的科学猜想。
（4）如图乙是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，在闭合开关S1、S2且滑片P向右滑动的过程中，电磁铁磁性　 　（选填“增强”或“减弱”）。此时指示灯明显变暗，这说明巨磁电阻的阻值和磁场的关系是　 　。
1.如图，课外探究小组的同学，把一条大约10m长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合回路．两个同学迅速摇动这条电线，可以发电使电流表发生偏转．你认为这两个同学朝哪个方向站立时，发电的可能性比较大？（ ）
A. 朝东西方向站立 B. 朝南略偏东方向站立
C. 朝南北方向站立 D. 朝北略偏东方向站立
2.如图所示，甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两线圈通过导线连接构成一个闭合电路。用手向右推动甲线圈摆动时，乙线圈会随之向右摆动。对于这个过程，下列说法正确的是（　　）
A．甲线圈相当于用电器，乙线圈相当于电源
B．甲与电动机工作原理相同
C．乙线圈能够摆动是因为电磁感应现象
D．用手推动乙线圈，甲线圈也会摆动
3.如图所示是直流发电机工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（　）
A．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
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．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
4．探究利用磁场产生电流的实验中，连接了如图所示的实验装置。
（1）将磁铁快速向下插入螺线管时，观察到电流表指针向左偏转，这一现象叫　 　。此过程是由　 　能转化成　 　能，在这个电路中，螺线管和磁铁相当于　 　(填“用电器”或“电源”)。
（2）磁铁插入螺线管后，保持静止，此时电流表指针指在表盘中央。拿着磁铁和螺线管以相同的速度一起向上匀速直线运动，此过程电流表指针将　 　(填“向左偏转”“不偏转”或“向右偏转”)。
（3）在(1)操作的基础上，要进一步探究感应电流方向与磁场方向的关系，做法是：　
。
5.小金用如图甲所示的装置，探究“磁场对通电导体的作用力”。小金将滑动变阻器的滑片移到合适位置,闭合开关，发现金属导体ab向左运动。
（1）为验证导体受力方向与磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，小金应进行的操作是________，再闭合开关观察现象。预期应该观察到的现象是________。
（2）上述现象都说明磁场对通电导体有力的作用，________(选填“发电机“电动机”或“电磁铁”)就是根据该原理制成的。
（3）微型电扇通电工作时，它是电动机。如图乙所示，小金在微型电扇的插头处连接小灯泡，用手快速拨动风扇叶片时，小灯泡发光。微型电扇能产生电流是利用了________的原理。
答案及解析
例1、 D
【解析】A.甲、乙电机都转动，故A正确，不合题意；
B.甲电机相当于发电机，故B正确，不合题意；
C.乙电机相当于电动机，故C正确，不合题意；
D.将电源正、负极对调，乙电动机的转动方向改变，那么甲发电机的转向也同时改变，发出的电流方向也改变；但是灯泡对电流的方向没有特殊要求，仍然发光，故D错误，符合题意。 故选D。
例2、D
【解析】水电站的发电原理其实就是电磁感应，据此分析各个选项中包含的原理即可。
A.当导线中有电流经过时，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A不合题意；
B.闭合开关后，通过电流的线圈会吸引铁钉，这是电流的磁效应，故B不合题意；
C.闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理，故C不合题意；
D.闭合开关后，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针摆动，说明有电流产生，这就是电磁感应现象，故D符合题意。
例3、（1）开关未闭合/电路某处断路(合理即可)
（2）导体运动速度
（3）左右摆动
（4）感应电流的方向与磁场方向有关
【解析】（1）电流计的指针没有偏转，说明没有电流产生，据此分析解答；
（2）根据题目的描述分析哪个因素发生改变即可；
（3）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关；
【解答】（1）根据图甲可知，磁场沿竖直方向，则导体ab沿水平方向左右运动时肯定切割磁感线，之所以没有电流产生，可能是电路没有闭合，即开关未闭合或电路某处断路。
（2）根据“缓慢运动和快速运动”可知，两次实验中其它条件相同，只由导体的运动速度无关，则说明感应电流的大小与导体运动速度有关。
（3）手摇发电机模型发出的电流为交流电，即电流方向不断改变，因此电流计的线圈受力方向不断改变，则观察到灵敏电流计的指针左右摆动。
（4）比较实验①②可知，导体切割磁感线的方向相同但是磁场方向不同，因此得到的结论为：感应电流的方向与磁场方向有关。
例4、（1）灵敏电流计的指针偏转
（2）有
（3）导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大
（4）B
【解析】（1）当有电流经过灵敏电流计时，它的指针会发生偏转；电流的方向不同，电流计的指针摆动方向也不同。
（2）只有导体的运动方向与磁场方向平行时，此时导体没有切割磁感线，不会产生感应电流；
（3）根据表格数据，描述感应电流大小与导体运动速度的关系。
【解答】（1）本实验中，如果观察到灵敏电流计的指针偏转，我们就认为有感应电流产生。
（2）闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，由于磁场沿竖直方向，因此导体做切割磁感线运动，电路中产生感应电流。
（3）根据表格数据得到：在相同条件下，导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大。
（4）A.当强弱不同的电流经过扬声器的线圈时，线圈在磁场中受到力而振动起来，将电流转化为声音，故A不合题意；
B.当靠近麦克风讲话时，声音引起线圈振动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，故B符合题意；
C.当电流经过电动机的线圈时，线圈在磁场中受力而运动，这是电动机的工作原理，故C不合题意。
1.A
【解析】A.铜不是铁磁性物质，因此不能被磁化，所以选用铜弦，电吉他不能正常工作，故A错误符合题意； B.感应电流产生的条件为：①闭合电路；②在磁场中；③做切割磁感线运动，如果取走磁体，那么就没有磁场了，因此电吉他不能正常工作，故B正确不合题意；
C.每个线圈都相当于一个小电池，线圈的匝数越多，相当于串联的电池数量越多，因此电压越大，那么线圈中的感应电流越大，故C正确不合题意；
D.磁场方向不变，在琴弦来回振动的过程中，导体切割磁感线的方向不断改变，因此产生感应电流的方向不断变化，故D正确不合题意。 故选A。
2．A
【解析】AC、小圆圈“○”表示垂直于纸面、绕垂直纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分。由图磁感线方向水平向右，1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；2、3、4的运动方向切割磁感线，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，发电机线圈就是电源，故B错误；
D、发电机线圈中产生的感应电流的大小和方向都随时间作周期性的变化，这种电流叫交流电，故D错误。故选A
【分析】产生感应电路的条件：①闭合电路的一部分导体；②导体切割磁感线运动。根据图示判断1、2、3、4位置按箭头方向运动时，是否切割磁感线即可判断出能否产生感应电流。产生感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关。
3.B
【解析】A.电磁感应是把机械能转化为电能，故A错误；
B.只对调两个磁极，那么磁场方向发生改变，则感应电流方向改变，即电流计的指针偏转方向发生改变，故B正确；
C.只有导体ab在磁场中做切割磁感线运动，电流计的指针才会发生偏转，故C错误；
D.只改变导体ab切割磁感线的方向，电流计的指针偏转方向发生改变，故D错误。
4.A
【解析】感应感应电流的条件可知，线框A进入磁场前，不能切割磁感线，因此无感应电流产生；当线框A从刚进入到全部进入前，上下两边没有切割磁感线，左右两边切割磁感线。当线框向右运动时，右边的导线做切割磁感线运动，其左边处于磁场外，符合产生感应电流的条件，此时有感应电流产生；当线框A全部进入磁场后，整个闭合电路都在磁场中，不是一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，不符合产生感应电流的条件，因此无感应电流产生；当线框A刚从磁场中出来到全部出来前，线框左边做切割磁感线运动，符合产生感应电流的条件，此时有感应电流产生；当线框A全部出来后，不能切割磁感线，因此无感应电流产生，故A选择正确。故选A
5.（1）电
（2）不同；匀速
（3）两次实验，灵敏电流计指针偏转幅度不同，导体切割磁感线运动速度大的，灵敏电流计指针偏转幅度大。
【解析】（1）导体运动时具有动能，电流表的指针摆动说明有电能产生，据此完成猜想；
（2）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动的速度关系时，必须控制磁场相同而改变导体运动的速度。在实验中，要尽量保持导体的运动速度为匀速，这时产生的电流比较稳定，更容易读出示数。
（3）电流计的指针偏转幅度表示产生感应电流的大小，然后根据猜想推测指针偏转角度与导体切割磁感线运动速度的关系即可。
【解答】（1）小乐建立上述猜想的依据是：导体切割磁感线运动的速度越大，动能就越大，转化成的电能就越多。
（2）小乐利用上述实验装置，进行如下操作：让导体PQ先后以不同的速度水平向右运动；同一次实验，应使导体PQ做匀速运动。
（3）若小乐的猜想正确，则观察到的现象是：两次实验，灵敏电流计指针偏转幅度不同，导体切割磁感线运动速度大的，灵敏电流计指针偏转幅度大。
6.（1）南北
（2）已经
（3）磁能产生电
（4）减弱；巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而变大
【解析】（1）小磁针在静止时，它指向南北方向。当上方导线的方向与小磁针的指向平行且通入电流时，产生的磁场对小磁针的磁力最大，小磁针的偏转最明显；
（2）产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动。
（3）法拉第的实验中，让导体在磁场中运动，然后观察电流表的指针是否摆动，其实就是判断
导体在磁场中运动是否会产生感应电流，即磁能否产生电。
（4）根据滑片移动方向确定阻值变化，判断通过电磁铁的电流变化，判断电磁铁的磁场强度变化；根据灯泡亮度变化判断据此电阻的阻值变化，最后总结巨磁电阻的阻值和磁场的变化规律。
【解答】（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，需要放置一根导线。为了产生明显的实验现象，该导线放置的方向应该是南北。
（2）科拉顿的实验中，已经满足产生感应电流的条件。
（3）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电的科学猜想。
（4）滑片向右滑动时，变阻器的阻值变大，通过电磁铁的电流变小，则电磁铁的磁场减弱；指示灯变暗，则通过巨磁电阻的电流变小，而它的阻值变大，最终得到：巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而变大。
1.A
【解析】由于地球的周围存在磁场，且磁感线的方向是从地理的南极指向地理的北极，所以当两个同学在迅速摇动电线时，总有一部分导线做切割磁感线运动，因此电路中就产生了感应电流，导致了电流表的指针偏转。要使感应电流变大，就要使导线尽可能地切割更多的磁感线，由于磁感线是南北方向的，所以两个同学东西方向站立，切割的磁感线最大，即产生的感应电流最大。故选A
2.D
【解析】用电器消耗电能，而电源提供电能；电动机将电能转化为机械能；
用手向右推动甲线圈时，甲线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，这就是电磁感应，相当于发电机，也就是电源；当电流通过乙线圈时，乙线圈在磁场中受力运动，相当于电动机，也就是用电器，故A、B、C错误；
同理，用手推动乙线圈，乙线圈就相当于发电机，而甲线圈中有电流经过会受力而运动，相当于电动机，故D正确。
3.D
【解析】无论是直流发电机，还是交流发电机，线圈中产生的都是交流电，只是直流电动机在线圈外部有一个换向器，将交流电转化为直流电，故A、B错误，D正确；直流发电机是利用电磁感应的原理工作的，故C错误。
4．（1）电磁感应；机械；电；电源
（2）不偏转
（3）保持线圈的位置不动，把磁铁上下对调再迅速插入螺线管，观察电流表的指针偏转方向
【解析】（1）闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现象。根据电磁感应现象的能量转化解答。在电路中，电源提供电能，而用电器消耗电能。
（2）根据电磁感应的条件解答；
（3）感应电流的方向与导体的运动方向和磁场方向有关。探究感应电流方向与磁场方向的关系时，必须控制导体的运动方向相同，而改变磁场方向，据此设计实验即可。
【解答】（1）将磁铁快速向下插入螺线管时，观察到电流表指针向左偏转，这一现象叫电磁感应。此过程是由机械能转化成电能，在这个电路中，螺线管和磁铁产生电能，相当于电源。
（2）拿着磁铁和螺线管以相同的速度一起向上匀速直线运动，此时螺线管和磁体保持相对静止，即螺线管并没有做切割磁感线运动，因此不会生成感应电流，则此过程电流表指针不偏转。
（3）在(1)操作的基础上，要进一步探究感应电流方向与磁场方向的关系，做法是：保持线圈的位置不动，把磁铁上下对调再迅速插入螺线管，观察电流表的指针偏转方向。
5.（1）将磁铁N、S极互换；导体ab向左运动（2）电动机（3）电磁感应
【解析】（1）为验证导体受力方向与磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，小金应进行的操作是：将磁铁N、S极互换，再闭合开关，导体ab的受力方向与原来相反，则预期应该观察到的现象是导体ab向右运动。
（2）上述现象都说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据该原理制成的。
浙教版科学八年级（下册）“冲刺重高”讲义（五）
磁生电