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第5节 磁生电
考点一、电磁感应现象
（一）探究产生电磁感应现象的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
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，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：（2023八下·嘉兴期末）在探究“感应电流的大小与哪些因素有关"的活动中，同学们提出了以下猜想：
①可能与切割磁感线的导体数量有关；②可能与导体切割磁感线的速度有关；③可能与切割磁感线的导体长度有关。
（1）为了验证猜想，同学们先用图甲的装置做实验，然后将两根导体并接在ab两点间做同样的实验(如图乙)，该实验可验证上述猜想中的 。(填编号)
（2）为了得到明显的实验现象，导体要 (选填“水平”、“上下”或“斜向”)运动。
【答案】（1）① （2）水平
【解析】（1）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）导体必须在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流。
【解答】（1）原来为一根导体棒，后来变成两根导体棒，因此变化的是导体数量，那么该实验验证上述猜想中的①。
（2）根据图片可知，磁场沿竖直方向，当导体棒沿水平方向运动时，此时导体做切割磁感线运动，且切割磁感线的效率更高，因此实验现象最明显。
变式1：（2023八下·鄞州期末）如图是小宁在宁波火车站”刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别小宁的身份。下列四幅图中能反映其工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，是电磁感应原理；电磁感应：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，会产生感应电流。
【解答】A. 通电导线下方的小磁针发生偏转，其原理是通电导线周围存在磁场，A错误
B. 图中闭合开关后，导体左右运动（切割磁感线运动）时可以看到电流表发生偏转，其原理是电磁感应原理，B正确
C. 闭合开关后导体ab会发生运动，其原理是通电导线在磁场中受到力的作用，C错误
D. 电磁铁的原理是通电导线周围存在磁场，D错误
变式2：（2023八下·永嘉期中）某科学实验兴趣小组为了探究“什么情况下磁可以产生电”的实验，装置如下图，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）在本实验中，有无感应电流产生，是通过 反映出来的。
（2）小王同学想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关？”这一问题，他猜想“可能跟导体切割磁感线运动的快慢和磁场强弱有关。”请你根据如图所示的实验装置，帮助他设计实验方案来验证。设计实验：
【答案】（1）电流计的指针是否偏转
（2）保持磁场强弱相同等条件不变，只改变导体切割磁感线的速度，观察电流计的指针偏转幅度大小来研究感应电流的大小跟导体切割磁感线运动的快慢关系。或保持导体切割磁感线运动的快慢相同等条件不变，只改变磁场强弱，观察电流计指针偏转幅度大小来研究感应电流的大小跟磁场强弱关系。
【解析】（1）当电路中产生感应电流时，电流计的指针发生偏转；
（2）探究某个因素对物理量的影响时，需要控制其它因素相同，只改变这个因素，这就是控制变量法，可根据这个方向设计探究实验。
【解答】（1）在本实验中，有无感应电流产生，是通过电流计的指针是否偏转反映出来的。
变式3：（2023八下·吴兴期中） 如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 （选填“塑料”、“铝”）；
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 ；
（3）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 的关系；
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是 。
【答案】（1）铝
（2）感应电流方向
（3）磁场方向
（4）电源
（5）ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动
【解析】（1）根据电磁感应的条件分析解答；
（2）灵敏电流计的指针偏转方向与通过它的感应电流的方向有关；
（3）根据题目描述分析哪个因素发生改变即可；
（4）根据探究通电导体在磁场中受力的实验过程分析；
（5）根据发电机和电动机的工作原理分析解答。
【解答】（1）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，因此图甲AB必须为导体，故选铝。
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断感应电流方向；
（3）将磁体N、S极对调后，磁场方向发生改变，因此是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。
（4）在探究通电导体在磁场中受力的实验中，必须有电流通过导体，因此电路中必须有电源，则：若将此装置中灵敏电流计换成电源，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是：ab切割磁感线，产生感应电流，cd中有电流通过，通电导体在磁场里受到力的作用而运动。
考点二、交流发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电的周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：（2023八下·杭州期末）如图所示，是 （电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时 。
【答案】发电机；线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流
【解析】①根据图片分析其中包含的物理原理即可；
②感应电流产生的条件：①闭合电路的部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动，据此分析解答。【解答】①根据图片可知，当线圈在磁场中转动时，线圈切割磁感线运动，从而产生感应电流，则为发电机的工作原理。
②当线圈转动如图位置时，线圈的转动方向与磁场方向平行，即此时线圈没有切割磁感线，不会产生感应电流。
变式1：（2023八下·杭州月考）如图所示，×表示磁场方向垂直纸面向里，金属棒MN在水平导轨abcd上无摩擦向右滑动时，金属棒MN中电流方向为：从N流向M。则下列说法不正确的是（ ）
A．增大MN的速度，通过R的电流会变大
B．MN左、右运动时，切割了磁感线
C．若MN向左滑动，电阻R中电流方向为从c流向a
D．该图反映了电动机原理
【答案】D
【解析】（1）感应电流的大小与磁场强弱和导体的运动速度有关；
（2）感应电流的条件：①闭合电路部分导体；②在磁场中；③做切割磁感线运动；
（3）感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关；
（4）电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力运动。
【解答】A.感应电流的大小与导体的运动速度有关，则增大MN的速度，通过R的电流会变大，故A正确不合题意；
B.MN左、右运动时，产生了感应电流，那么它肯定切割了磁感线，故B正确不合题意；
C.若MN向左滑动，此时导体切割磁感线的方向与原来相反，那么产生的电流方向相反，即电阻R中电流方向为从c流向a，故C正确不合题意；
D.该图反映了电动机的工作原理，故D错误符合题意。
变式2：（2023八下·滨江期末）如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
（1）本实验中，如果 ，我们就认为有感应电流产生。
（2）闭合开关后，假设导线不动，磁铁左右水平运动，电路 感应电流(选填“有”或“无”)。
（3）闭合开关后，假设磁铁不动，导体向纸面里外方向运动，电路 感应电流(选填“有”或“无”)。
【答案】（1）灵敏电流计指针发生偏转（2）有（3）无
【解析】在闭合电路中，一部分导体做切割磁感线运动，产生感应电流的过程叫做电磁感应；
【解答】（1）本实验中，如果灵敏电流计指针发生偏转，我们就认为有感应电流产生。
（2） 闭合开关后，假设导线不动，磁铁左右水平运动，也能切割磁感线，所以电路有感应电流；
（3）闭合开关后，假设磁铁不动，导体向纸面里外方向运动，没有做切割磁感线运动，所以电路无感应电流。
变式3：（2023八下·拱墅期末）小乐在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图甲所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小乐将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转：换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验，此时她想验证的是猜想 （填写编号）。
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的格数越大。由此可得出的结论是： 。
（3）经进一步探究，小乐还发现：线圈匝数越多，线圈切割磁感线的速度越快，产生的感应电流也越大。小乐把装置中的电表换成电流传感器（能将各时刻的电流数据传输到计算机，在电脑屏幕上同步显示出I-t图像）。已知小乐将条形磁铁的N极以1厘米/秒的速度穿过螺线管时，得到如图中虚线所示的曲线，在该图中用实线画出以2厘米/秒的速度让同一条形磁铁的N极穿过同一螺线管时的大致图像。
【答案】（1）①
（2）当线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，产生的感应电流越大
（3）如图所示：
【解析】（1）根据描述分析哪个要素发生改变即可；
（2）灵敏电流计的指针偏转个数越多，说明产生的电流越大，据此分析哪些因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法描述磁场强弱对感应电流大小的影响。
（3）根据导体切割磁感线的速度对感应电流的影响判断电流最大值的位置变化，根据速度变化分析电流达到最大值时的时间，据此画出对应的图像即可。
【解答】（1）根据“换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验”可知，螺线管的线圈匝数发生改变，那么她想验证的是感应电流大小与线圈匝数的关系，故选①；
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的格数越大。由此可得出的结论是：当线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，产生的感应电流越大。
（3）导体切割磁感线的速度是原来的2倍，则感应电流的最大值肯定大于原来的电流最大值。且到底电流最大值时的时间是原来的一半，如下图所示：
1．（2021八下·黄岩期中）首先发现电磁感应现象的科学家是（ ）
A．奥斯特 B．法拉第 C．汤姆生 D．安培
【答案】B
【解析】根据相关的科学发展史分析判断。
【解答】首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故B正确，而A、C、D错误。
2．如图所示是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中 （ ）
A．利用了电磁感应现象
B．利用了通电导体在磁场中受力运动的原理
C．利用了电流的磁效应
D．产生了直流电
【答案】A
【解析】根据电磁感应的定义分析判断。
【解答】闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针不断摆动，这就是电磁感应现象。根据“连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流”可知，此过程利用了电磁感应现象。
3．（2023八下·仙居期末）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应，继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理即可。
【解答】A.两个电磁铁串联，则通过的电流相同，线圈匝数多的吸引大头针的数量多，说明电磁铁的磁场强弱与线圈匝数有关，故A不合题意；
B.导体在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏电流计的指针偏转，说明发生了电磁感应现象，故B符合题意；
C.闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，故C不合题意；
D.根据周围小磁针的指向，可以形象的描述条形磁体周围磁场的分布规律，故D不合题意。
4．（2023八下·武义期末）如图所示，在光滑的水平面上固定一螺线管，螺线管与灵敏电流表组成闭合回路。有一轻质小车，车上放一条形磁铁，车可以在水平面左右运动，开关闭合，在小车靠近或远离螺线管的过程中（ ）
A．小车只有朝右运动螺线管才有电流
B．小车左右运动螺线管都有电流
C．小车运动越快电流表指针偏转越小
D．小车运动方向改变电流表指针偏转方向不变
【答案】B
【解析】该图模拟的是电磁感应原理，即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。感应电流的方向与导体切割磁感线的方向、磁场的方向有关。感应电流大小与导线切割的速度大小、 永磁体的强度、切割导线的条数、切割导线的有效长度有关。
【解答】A.小车朝左或朝右运动螺线管都能切割磁感线运动，都会产生感应电流，故A错误；
B.小车朝左或朝右运动螺线管都能切割磁感线运动，都会产生感应电流，故B正确；
C.小车运动的越快，感应电流越大， 电流表指针偏转越大，故C错误；
D. 小车运动方向改变，产生感应电流的方向也会改变，电流表指针偏转方向改变 ，故D错误。
5．（2023八下·拱墅期末）如图所示，金属棒AB、CD水平放置在蹄形磁体的磁场中，两个蹄形磁体的N极和S极标识都没了。当小乐拉动AB向右移动时，发现CD会向左运动。以下说法错误的是（ ）
A．在铜、铁两种金属中，应该选用铜来制作AB和CD
B．此探究实验中，装置甲的工作原理是电流的磁效应
C．若AB不动，向左移动甲中的磁体，CD会向左运动
D．若调换装置乙中磁体的上下磁极，拉动AB向左移动，CD会向左运动
【答案】B
【解析】（1）铁磁性物质在磁场中会受到吸引力；
（2）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；
（3）（4）感应电流的方向与磁场方向和运动方向有关，导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关，据此分析判断。
【解答】A.铁在磁场中会受到磁场的吸引，从而影响实验效果，为了使实验效果明显，选择的金属棒应该是铜棒，故A正确不合题意；
B.拉动AB向右移动时，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，则此装置甲应用的原理是电磁感应，故B错误符合题意；
C.当小乐拉动AB向右移动时，发现CD会向左运动，若AB不动，向左移动甲中的磁体，相当于AB向右切割磁感线，产生的电流方向不变，CD会向左运动，故C正确不合题意；
D.拉动AB向左移动，产生的电流方向改变，若调换装置乙中磁体的上下磁极，磁场的方向改变，CD受力的方向不变，CD会向左运动，故D正确不合题意。
6．（2023八下·镇海期末）起点为宁波市镇海区威海路，终点为杭州市江干区下沙枢纽的杭甬高速段，将成为国内首条高科技智慧公路，建设远期目标是实现车辆移动式无线充电（如图甲）。图乙是电动汽车无线充电的原理简化图，当路面内的充电线圈接通供电电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当电动汽车在公路上的时候，车载线圈中会产生感应电流，实现无线充电。
（1）车载线圈中产生电流是利用 现象。
（2）当充电线圈中某一时刻的电流从a流入，b流出时，则图中充电线圈内部B点的磁场方向 （填“向上”或“向下”）。
【答案】（1）电磁感应（2）向下
【解析】闭合电路中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，这个现象称为电磁感应现象。
【解答】（1） 车载线圈中产生电流是利用电磁感应现象；（2）感应电流方向与磁场方向有关。
7．（2023八下·柯桥期末）某学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能使LED灯发光。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(额定电压为0.54V)
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
磁体LED灯 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
（1）某学习小组用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如表所示，根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，该小组同学至少要绕制 匝线圈，才能使额定电压为0.54V的LED灯正常发光。
（2）图甲为学习小组制作好的节能夜跑灯的结构图，磁体放在塑料水管中，随着手臂摆切可以移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与LED灯构成闭合电路，请分析：夜跑灯安达到最亮时，应佩带在图乙手臂A、B中的哪个部位，并简述理由： 。
【答案】（1）150
（2）B位置，前后甩臂过程中，磁体由于惯性前后运动，不断切割磁感线，闭合电路产生感应电流
【解析】根据电磁感应原理可知为了夜跑灯达到最亮，磁体切割磁感线的条数越多越好，速度越快越好。应将夜跑灯佩带在乙图手臂B处，前臂B位置主要做水平往返运动，能使强磁铁在水管内往返运动，连续切割磁感线产生感应电流使灯发光，且手臂摆时，B处速度大于A处的速度。
【解答】(1)由表中数据知，为使额定电压为0.54V的LED灯正常发光，线圈匝数至少要150匝；
（2）B位置，前后甩臂过程中，磁体由于惯性前后运动，不断切割磁感线，闭合电路产生感应电流
8．（2023八下·拱墅期末）针对“感应电流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，足够大的蹄形磁休放在水平面上
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 (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 (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 。
【答案】（1）电（2）不同；匀速
（3）PQ向右运动速度越大，灵敏电流表的指针偏转角度越大
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）探究感应电流大小与导体切割磁感线的速度的关系时，需要控制其它条件相同，只改变导体的速度。当导体匀速运动时，产生的感应电流才是稳定的。
（3）产生的感应电流越大，则灵敏电流表的指针偏转角度越大，据此描述实验现象。
【解答】（1）导体磁感线运动时会产生电能，因此：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）根据“导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大”可知：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，则速度越大，那么产生的感应电流越大，因此观察到的现象是：PQ向右运动速度越大，灵敏电流表的指针偏转角度越大。
9．（2023八下·洞头期中）发光二极管(LED)具有单向导电性，如图甲，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光。小科想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如下实验操作：
①条形强磁铁的N极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中(如图乙)，发现A灯发光，B灯不发光；
②再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，发现B灯发光，A灯不发光。
（1）实验中，将两个相同的LED灯反向并联的目的是 。
（2）通过上述实验可以获得的结论是 。
（3）在图乙中，若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关”，在做了上述步骤①后，还应该补做的实验是 。
【答案】（1）便于判断电流的方向（2）感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关
（3）条形强磁铁的 S极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中，观察LED灯的发光情况
【解析】电磁感应：闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，会产生感应电流，产生感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线运动方向有关。
【解答】（1） 发光二极管(LED)具有单向导电，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光，通过LED灯反向并联可以便于判断电流的方向。
（2）将条形强磁铁快速向下插入线圈以及再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，改变了导体切割磁感线的运动方向，因此可以得出的结论是感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。
（3）若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关“，则需要改变磁场方向，因此补做的实验是条形强磁铁的 S极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中，观察LED灯的发光情况。
10．（2023八下·舟山期中）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流计指针摆动的角度不同，提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题：
（1）小芳猜想：感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度有关，导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。你的猜想是：感应电流的大小可能与 有关。
（2）小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验：将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ 沿直线水平向右运动(导体PQ 运动区域的磁场强度相同)。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）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是
【答案】（1）磁场强弱（2）不同；匀速
（3）两次灵敏电流计指针偏转角度不同，且运动速度大的指针偏转角度大
【解析】（1）感应电流需要导体在磁场中运动才能产生，则磁场越强，感应电流可能越大，据此进行猜想；
（2）探究感应电流大小与导体运动速度的关系时，必须控制磁场强弱相同，只改变导体的运动速度。在同一次实验中，如果导体的速度不一致，那么产生电流大小也不稳定，不利于记录现象得到结论。
（3）导体切成磁感线的速度越大，则产生的感应电流越大，据此描述灵敏电流计的指针偏转角度的变化即可。
【解答】（1）我的猜想是：感应电流的大小可能与磁场强弱有关。
（2）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）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是：两次灵敏电流计指针偏转角度不同，且运动速度大的指针偏转角度大。
11．（2023八下·浙江期中）如图所示为科学兴趣小组用来探究“影响感应电流大小的因素”的实验装置，金属圆盘在磁极间不断转动，相当于每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些？
【建立猜想】 猜想1：切割磁感线的速度大小会影响感应电流的大小。
猜想2：磁场强弱会影响感应电流的大小。
（1）猜想3： (根据后面的验证猜想3回答)。
（2）【实验研究】
验证猜想1：当圆盘转速增大时，电流表指针偏转角度增大。
验证猜想2：保持圆盘转速不变，换用 发现电流表指针偏转角度更大。
（3）验证猜想3：保持圆盘转速不变，换用一个半径更大金属圆盘，发现电流表指针偏转角度更大。
【实验结果】根据本实验可知，影响感应电流大小的因素有切割磁感线的速度、磁场强弱和 。
【评价交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动，某同学发现电流表指针在实验中都向一个方向偏转。若想让电流表指针向另一个方向偏转，则可 。
【答案】（1）导线的长度会影响感应电流的大小
（2）磁性更强的磁铁
（3）切割磁感线导线的长度；对调磁极(或改变电源方向)
【解析】（1）根据题目的描述分析哪个因素发生改变即可；
（2）根据猜想2确定需要改变的因素即可；
（3）【实验结果】根据上面的结论分析影响感应电流的大小的因素。
【评价交流】根据影响感应电流方向的因素分析解答。
【解答】（1）根据验证猜想3可知，金属圆盘的直径越大，则导线的长度越大，则猜想3为：导线的长度会影响感应电流的大小。
（2）验证猜想2：保持圆盘转速不变，换用磁性更强的磁铁发现电流表指针偏转角度更大。
（3）【实验结果】根据本实验可知，影响感应电流大小的因素有切割磁感线的速度、磁场强弱和切割磁感线导线的长度。
【评价交流】若想让电流表指针向另一个方向偏转，就要改变磁场方向或改变电流方向，即对调磁极(或改变电源方向)。
12．（2023·浙江期中）某实验小组用如图甲所示的装置探究感应电流产生条件。
（1）某同学闭合开关后进行了如下操作，其中能产生感应电流的是 ____（填写字母）。
A．导体AB不动，让磁体左右运动 B．磁体不动，让导体AB上下运动
（2）根据实验现象，初步得到电路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做 运动。
（3）如果将灵敏电流计换成 ，可进一步研究电动机工作原理。
（4）如图乙是手摇发电机的原理图，当线圈转动到图示位置时，线圈中 （填“有”或“无”）电流。
【答案】（1）A （2）切割磁感线 （3）电源 （4）无
【解析】（1）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；
（2）根据电磁感应的定义解答；
（3）根据电动机工作原理和电磁感应现象的实验过程分析。
（4）分析线圈是否切割磁感线即可。
【解答】（1）A.此时磁场沿竖直方向。导体AB不动，磁体左右运动时，相当于磁体不动，而AB左右移动，则导体切割磁感线，会产生感应电流，故A正确；
B.磁体不动，导体AB上下移动时，运动方向与磁场方向平行，此时不切割磁感线，不会产生感应电流，故B错误。故选A。
（2）根据实验现象，初步得到电路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做切割磁感线运动。
（3）在研究电动机工作原理的实验中，导体中需要有电流经过，即电路中肯定存在电源，因此可将灵敏电流计换成电源。
（4）如图乙是手摇发电机的原理图，当线圈转动到图示位置时，此时线圈的转动方向与磁场方向一致，即不切割磁感线，那么不会产生感应电流。
13．（2022八下·绍兴期中）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，如图所示，小明将蹄形磁体放在水平桌面上，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB，导线AB的两端跟灵敏电流计连接，导线AB和灵敏电流计组成闭合回路。
（1）如图所示，使导线AB竖直上下运动，观察发现灵敏电流计的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）；
（2）如图所示，使导线AB以速度v1水平向右运动，发现灵敏电流计指针向右偏转，观察灵敏电流计指针偏转的角度，接着使导线AB以速度v2（v2＞v1）水平向右运动，则观察到灵敏电流计指针向右偏转角度与前一次相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）小明将灵敏电流计更换成电池组，观察到导线AB向左侧运动，若想改变导线AB的运动方向应 。
A．增大电源电压 B．改变电路中电流方向
C．对调导线AB两端 D．换用磁性更强的蹄形磁体
【答案】（1）不偏转 （2）变大 （3）B
【解析】（1）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。
（2）感应电流的大小与磁场强度和切割磁感线的速度有关，即速度越大，电流越大，自然灵敏电流计的指针偏转角度越大。
（3）根据通电导体在磁场中受力方向的影响因素判断。
【解答】（1）如图所示，磁场沿竖直方向，如果导体AB竖直上下运动，那么运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，因此不会产生感应电流，即灵敏电流计的指针不偏转。
（2）导体AB切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大，即观察到灵敏电流计的指针向右偏转的角度与前一次相比变大。
（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，即若改变导线AB的运动方向应该改变电路中的电流方向或对调磁极，故B正确，而A、C、D错误。故选B。
14．（2023八下·杭州月考）某同学参加课外拓展性活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似（如图甲）。出于好奇，该同学利用图乙所示的装置进行了下面的实验。
[进行实验]去掉A电流计表面的透明面板，用手拨动指针，发现B电流计的指针发生了偏转。
[交流反思]在此实验中，与发电机功能相同的是 （选填“A”或“B”）电流计。
[拓展提升]
①反方向再次拨动A电流计的指针，发现B电流计指针的偏转方向 （选填“改变”、“不变”）；
②该同学多次重复．上述实验后发现B指针偏转角度有时大有时小。查阅资料得知：通电导体在磁场中的受力大小随电流大小的增大而增大；在其他条件相同时，仅让导体切割磁感线的速度增大，产生的感应电流也增大。利用原器材可以让B电流计的指针偏转角度更大的操作是 。
【答案】A；改变；加快A指针的拨动速度（或相同时间内增大指针的拨动幅度）
【解析】【交流反思】发电机的工作原理为电磁感应现象，将机械能转化为电能。
【拓展提升】①感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有管；
②根据“仅让导体切割磁感线的速度增大，产生的感应电流也增大”分析增大B电流计指针偏转角度的方法。
【解答】【交流反思】根据描述可知，拨动A的指针时，B电流计的指针发生偏转，说明有电流产生，应该为A指针的机械能转化为电能，因此与发电机功能相同的是A。
【拓展提升】①反方向再次拨动A电流计的指针，则线圈切割磁感线的方向发生变化，那么产生反应电流的方向发生改变，因此发现B电流计指针的偏转方向改变。
②要让B电流计的指针偏转角度增大，就要增大感应电流，即增大线圈切割磁感线的速度，因此操作为：加快A指针的拨动速度（或相同时间内增大指针的拨动幅度）。
15．（2023八下·杭州月考）学习了电磁感应现象后，小科同学想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abed与灵敏E电流计G相连。(线框abed在铁块E、P上方，如实验过程中线框不扭转)
[猜想与假设]小科做出了如下猜想：
A．感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关；B．感应电流的大小与磁场的强弱有关。
[设计与进行实验]小科探究猜想A的设计思路如下：实验时保持电磁铁磁性强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转格数，实验数据记录如表所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
[分析论证]
（1）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是 。
（2）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时， ，闭合电路中产生的感应电流越大。
（3）小科为验证猜想B，设计思路如下：改变电磁铁的 进行多次实验，每次实验线框竖直向下穿过电磁铁磁场，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。按照小科的这个设计进行实验时，得到的感应电流变化不定，没有规律，原因可能是 。
【答案】（1）易于改变磁体的磁性强弱（2）切割磁感线的速度越大
（3）磁性强弱；没有控制每次移动线框的速度相等
【解析】（1）电磁铁的优点：①通电有磁性，断电无磁性；②改变电流方向可以改变磁极方向；③改变电流大小可以改变磁场强弱；
（2）电流表的指针偏转角度越大，说明产生的感应电流越大，根据表格数据分析即可；
（3）根据控制变量法，结合影响感应电流大小的因素分析解答。
【解答】（1）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：易于改变磁体的磁性强弱。
（2）根据表格数据可知，导体切割磁感线的速度越大，则电流表的指针偏转角度越大，那么得到结论：其他条件都相同时，切割磁感线的速度越大，闭合电路中产生的感应电流越大。
（3）验证猜想B，即探究感应电流大小与磁场强弱的关系时，需要控制切割磁感线的速度相同，而改变电磁铁的磁场强弱。而小科得到的感应电流变化不定，原因可能是：没有控制每次移动线框的速度相等。
16．小科对手机无线充电的原理感到好奇，查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲所示。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流 对此，他设计了如图乙所示实验进行验证，并将实验结果记录在下表中。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流表指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正、负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正、负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
（1）通过实验小科发现，当图乙的Q线圈中有变化的 时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，解释图丙实验中导体ab上下运动时，不产生感应电流的原因： 。（3）小科发现图乙实验中不同情况下灵敏电流表指针偏转方向不同，他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，请判断小科的说法是否正确，并合理选择上表中的两次实验说明理由： 。
【答案】（1）电流
（2）该闭合电路内磁感线数量未发生改变
（3）不正确，比较操作3、6或4、7，电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流表指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关
【解析】（1）灵敏电流表的指针摆动，说明有感应电流产生，闭合开关产生电流，断开开关失去电流，根据实验①②解答；
（2）当导体ab上下运动的时，它的运动方向与磁场方向相同，此时通过闭合电路内的磁感线数量没有如发生改变，据此分析解答；
（3）控制其它因素相同，只改变Q线圈中电流的方向，观感应电流的方向，即电流表的指针偏转方向是否改变即可。
【解答】（1）根据实验①②可知，开关闭合时有电流，断开时没有电流，灵敏电流计的指针偏转说明产生了感应电流，那么得到结论：当图乙的Q线圈中有变化的电流时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，解释图丙实验中导体ab上下运动时，不产生感应电流的原因：该闭合电路内磁感线数量未发生改变。
（3）我认为小科的说法不正确，理由是：比较操作3、6或4、7，电流方向改变，其他条件不变，改变电源的正负极，即改变Q线圈中电流的方向，而灵敏电流表指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
17．（2022八下·诸暨期末）实验一：小敏多次拨动司南勺柄，每次静止后，发现勺柄(S极)始终指向南方(如图甲)。
实验二：小敏将小磁针放置在水平桌面上(如图乙)，附近没有其他磁体，待小磁针静止后，将连接在电路中的一段直导线放置在小磁针的正上方后不动，然后接通电路并改变电流方向，观察小磁针的偏转情况。
实验三：小敏把线圈B用一根长导线连接形成一个闭合回路，长导线附近放一枚小磁针，待小磁针静止时，将磁铁A迅速插入线圈B中(如图丙)，此时小磁针发生偏转；而将磁铁A放在线圈B中不动时，小磁针恢复到原来指向且静止不动。
（1）实验一中勺柄静止时始终指南是受地磁场作用，你觉得制作司南方形底盘的材料可以是 (选填“铁"、“钴”或“铜")。
（2）实验二中若想观察到小磁针偏转方向随电流方向的改变而改变，直导线应该沿 (选填“东西”或“南北”)方向放置在小磁针正上方。
（3）请分析实验三中磁铁A插入线圈B时，小磁针发生偏转的原因：
【答案】（1）铜
（2）南北
（3）由于磁铁A插入线圈B，使得在闭合回路中线圈B切割磁感线，形成感应电流； 长导线上有电流通过，由于通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转。
【解析】（1）铁磁性材料包括铁、钴、镍等金属，分析底盘是否能够为铁磁性材料即可；
（2）当导线的方向与原来小磁针的方向平行时，小磁针处在电流产生的磁场中受到的磁力最大，偏转最明显；
（3）根据电磁感应发生的条件分析线圈中产生感应电流的原因，再根据通电导体周围磁场的知识分析小磁针受力偏转的原因。
【解答】（1）为了保证司南的勺柄能够在底盘上自由转动，那么底片不能为铁磁性材料，因此制作司南底盘的材料可以是铜。
（2）在正常情况下，小磁针静止时沿南北方向，因此直导线应该沿南北方向放在小磁针的正上方。
（3）实验三中磁铁A插入线圈B时，小磁针发生偏转的原因：由于磁铁A插入线圈B，使得在闭合回路中线圈B切割磁感线，形成感应电流； 长导线上有电流通过，由于通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转。
18．（2022八下·嘉兴期末）早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过 判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是 。
【答案】（1）小磁针是否发生偏转
（2）避免磁铁的磁场对小磁针偏转的影响
（3）因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
【解析】（1）当导线中有电流经过时，导线周围会产生磁场，从而使小磁针的指向发生改变。
（2）如果小磁针和条形磁铁离的太近，那么小磁针的偏转会受到条形磁铁的作用，从而对实验产生影响；
（3）条形磁铁进入螺线管时，它切割磁感线的时间很短，因此产生的电流的时间也很短，而法拉第从一个房间跑到另一个房间时间较长，据此分析看不到磁针偏转的原因。
【解答】（1）科拉顿试图通过小磁针是否发生偏转判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是：避免磁铁的磁场对小磁针偏转的（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是：因为感应电流只是在线圈切割磁感线时产生（或感应电流只在电磁铁插入线圈的瞬间产生)，当科拉顿跑回到另一房间时，小磁针偏转后又回到了原位置，所以他没有看到小磁针偏转。
19．（2023八下·路桥期末）学校开展项目化学习挑战赛-为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲，LED灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光)等。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。
[方案设计]乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
[产品制作]小柯用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表，小柯设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
【答案】电磁感应；当磁场强度、切割磁感线速度相同时，感应电压大小与线圈匝数成正比
【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，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的；
（2）LED具有单向导电性。
【解答】
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用电磁感应原理；
[产品制作]小柯用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如表所示。根据表中数据分析可得出结论：当磁场强度、切割磁感线速度相同时，感应电压大小与线圈匝数成正比。确定而数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时用臂使一盏工作电压为1.8v的LED灯发光；
[项目评价]根据发光二极管的单向导电性，将两个LED灯并联起来，正负极接法不同，设计如下：
。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第5节 磁生电
考点一、电磁感应现象
（一）探究产生电磁感应现象的条件和规律
用灵敏电流表来检测电路中是否有电流，A当电路中产生电流时，灵敏电流表指针发生偏转，当电流方向改变时，指针会反向偏转。
实验结论：不论是导线运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。
（二）电磁感应现象
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，产生的电流叫感应电流。
（三）产生感应电流的条件
(1)导体为闭合电路的一部分。(2)导体做切割磁感线运动。
（四）影响感应电流方向的因素
感应电流的方向与导体切割磁感线的方向和磁场方向有关。改变导体切割磁感线方向或磁场方向，感应电流的方向随之改变；若导体切割磁感线方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（五）增大感应电流的方法
一般情况下,(1)增强磁场；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加线圈的匝数；(4)增大导体切割磁感线的速度；(5)让导体切割磁感线运动的方向与磁感线方向垂直等，都会使感应电流增大。
（六）能量转化
在电磁感应现象中，用力移动导体，消耗了机械能，在闭合电路中产生了电能，这就实现了机械能向电能的转化。
典例1：（2023八下·嘉兴期末）在探究“感应电流的大小与哪些因素有关"的活动中，同学们提出了以下猜想：
①可能与切割磁感线的导体数量有关；②可能与导体切割磁感线的速度有关；③可能与切割磁感线的导体长度有关。
（1）为了验证猜想，同学们先用图甲的装置做实验，然后将两根导体并接在ab两点间做同样的实验(如图乙)，该实验可验证上述猜想中的 。(填编号)
（2）为了得到明显的实验现象，导体要 (选填“水平”、“上下”或“斜向”)运动。
变式1：（2023八下·鄞州期末）如图是小宁在宁波火车站”刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别小宁的身份。下列四幅图中能反映其工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
变式2：（2023八下·永嘉期中）某科学实验兴趣小组为了探究“什么情况下磁可以产生电”的实验，装置如下图，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）在本实验中，有无感应电流产生，是通过 反映出来的。
（2）小王同学想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关？”这一问题，他猜想“可能跟导体切割磁感线运动的快慢和磁场强弱有关。”请你根据如图所示的实验装置，帮助他设计实验方案来验证。设计实验：
变式3：（2023八下·吴兴期中） 如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置
（1）实验中，图甲AB棒的材料可以是 （选填“塑料”、“铝”）；
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 ；
（3）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 的关系；
（4）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
（5）小明做了如图乙所示的装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右移动，发现导体棒cd也随之运动起来，cd运动的原因是 。
考点二、交流发电机
（一）原理：电磁感应原理。
（二）工作过程
(1)如图1所示，ab向左运动，cd向右运动，运动方向与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(2)如图2所示，ab向下运动，cd向上运动，运动方向与磁场方向垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向为d→c→b→a。外部电流方向从B电刷到A电刷。
(3)如图3所示，ab和cd边的运动方向与图甲中相反，与磁场方向平行(不切割磁感线),线圈中没有电流。
(4)如图4所示，ab和cd边的运动方向与图乙中相反，与磁场方向垂直(切割磁感线),线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为a→b→c→d。外部电流方向从A电刷到B电刷。
（三）能量转化：机械能转化为电能。
（四）线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。
（五）交流电与直流电
(1)交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
(2)直流电：方向不变的电流叫直流电。
(3)我国生产和生活中使用的交流电的周期是0.02秒，频率是50赫兹。在1秒内电流方向改变100次。
(4)发电机线圈中产生的电流始终是交流电，如果外电路中使用的是两个铜质圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜质的半环，则外电路中的电流是直流电(半环的作用相当于换向器)。
典例1：（2023八下·杭州期末）如图所示，是 （电动机或发电机）的工作原理图，放在水平方向磁场中的矩形线圈沿逆时针方向转动，当线圈转到如图位置时 。
变式1：（2023八下·杭州月考）如图所示，×表示磁场方向垂直纸面向里，金属棒MN在水平导轨abcd上无摩擦向右滑动时，金属棒MN中电流方向为：从N流向M。则下列说法不正确的是（ ）
A．增大MN的速度，通过R的电流会变大
B．MN左、右运动时，切割了磁感线
C．若MN向左滑动，电阻R中电流方向为从c流向a
D．该图反映了电动机原理
变式2：（2023八下·滨江期末）如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
（1）本实验中，如果 ，我们就认为有感应电流产生。
（2）闭合开关后，假设导线不动，磁铁左右水平运动，电路 感应电流(选填“有”或“无”)。
（3）闭合开关后，假设磁铁不动，导体向纸面里外方向运动，电路 感应电流(选填“有”或“无”)。
变式3：（2023八下·拱墅期末）小乐在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图甲所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小乐将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转：换用一个线圈匝数更多的螺线管重复实验，此时她想验证的是猜想 （填写编号）。
（2）小乐保持线圈匝数和切割磁感线速度相同，改变磁场的强弱，进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数；发现磁场越强，灵敏电流计指针偏转的格数越大。由此可得出的结论是： 。
（3）经进一步探究，小乐还发现：线圈匝数越多，线圈切割磁感线的速度越快，产生的感应电流也越大。小乐把装置中的电表换成电流传感器（能将各时刻的电流数据传输到计算机，在电脑屏幕上同步显示出I-t图像）。已知小乐将条形磁铁的N极以1厘米/秒的速度穿过螺线管时，得到如图中虚线所示的曲线，在该图中用实线画出以2厘米/秒的速度让同一条形磁铁的N极穿过同一螺线管时的大致图像。
1．（2021八下·黄岩期中）首先发现电磁感应现象的科学家是（ ）
A．奥斯特 B．法拉第 C．汤姆生 D．安培
2．如图所示是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中 （ ）
A．利用了电磁感应现象
B．利用了通电导体在磁场中受力运动的原理
C．利用了电流的磁效应
D．产生了直流电
3．（2023八下·仙居期末）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应，继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2023八下·武义期末）如图所示，在光滑的水平面上固定一螺线管，螺线管与灵敏电流表组成闭合回路。有一轻质小车，车上放一条形磁铁，车可以在水平面左右运动，开关闭合，在小车靠近或远离螺线管的过程中（ ）
A．小车只有朝右运动螺线管才有电流
B．小车左右运动螺线管都有电流
C．小车运动越快电流表指针偏转越小
D．小车运动方向改变电流表指针偏转方向不变
5．（2023八下·拱墅期末）如图所示，金属棒AB、CD水平放置在蹄形磁体的磁场中，两个蹄形磁体的N极和S极标识都没了。当小乐拉动AB向右移动时，发现CD会向左运动。以下说法错误的是（ ）
A．在铜、铁两种金属中，应该选用铜来制作AB和CD
B．此探究实验中，装置甲的工作原理是电流的磁效应
C．若AB不动，向左移动甲中的磁体，CD会向左运动
D．若调换装置乙中磁体的上下磁极，拉动AB向左移动，CD会向左运动
6．（2023八下·镇海期末）起点为宁波市镇海区威海路，终点为杭州市江干区下沙枢纽的杭甬高速段，将成为国内首条高科技智慧公路，建设远期目标是实现车辆移动式无线充电（如图甲）。图乙是电动汽车无线充电的原理简化图，当路面内的充电线圈接通供电电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当电动汽车在公路上的时候，车载线圈中会产生感应电流，实现无线充电。
（1）车载线圈中产生电流是利用 现象。
（2）当充电线圈中某一时刻的电流从a流入，b流出时，则图中充电线圈内部B点的磁场方向 （填“向上”或“向下”）。
7．（2023八下·柯桥期末）某学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能使LED灯发光。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(额定电压为0.54V)
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
磁体LED灯 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
（1）某学习小组用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如表所示，根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，该小组同学至少要绕制 匝线圈，才能使额定电压为0.54V的LED灯正常发光。
（2）图甲为学习小组制作好的节能夜跑灯的结构图，磁体放在塑料水管中，随着手臂摆切可以移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与LED灯构成闭合电路，请分析：夜跑灯安达到最亮时，应佩带在图乙手臂A、B中的哪个部位，并简述理由： 。
8．（2023八下·拱墅期末）针对“感应电流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，足够大的蹄形磁休放在水平面上
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 (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 (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 。
9．（2023八下·洞头期中）发光二极管(LED)具有单向导电性，如图甲，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光。小科想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如下实验操作：
①条形强磁铁的N极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中(如图乙)，发现A灯发光，B灯不发光；
②再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，发现B灯发光，A灯不发光。
（1）实验中，将两个相同的LED灯反向并联的目的是 。
（2）通过上述实验可以获得的结论是 。
（3）在图乙中，若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关”，在做了上述步骤①后，还应该补做的实验是 。
10．（2023八下·舟山期中）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流计指针摆动的角度不同，提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题：
（1）小芳猜想：感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度有关，导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。你的猜想是：感应电流的大小可能与 有关。
（2）小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验：将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ 沿直线水平向右运动(导体PQ 运动区域的磁场强度相同)。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）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是 -
11．（2023八下·浙江期中）如图所示为科学兴趣小组用来探究“影响感应电流大小的因素”的实验装置，金属圆盘在磁极间不断转动，相当于每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些？
【建立猜想】 猜想1：切割磁感线的速度大小会影响感应电流的大小。
猜想2：磁场强弱会影响感应电流的大小。
（1）猜想3： (根据后面的验证猜想3回答)。
（2）【实验研究】
验证猜想1：当圆盘转速增大时，电流表指针偏转角度增大。
验证猜想2：保持圆盘转速不变，换用 发现电流表指针偏转角度更大。
（3）验证猜想3：保持圆盘转速不变，换用一个半径更大金属圆盘，发现电流表指针偏转角度更大。
【实验结果】根据本实验可知，影响感应电流大小的因素有切割磁感线的速度、磁场强弱和 。
【评价交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动，某同学发现电流表指针在实验中都向一个方向偏转。若想让电流表指针向另一个方向偏转，则可 。
12．（2023·浙江期中）某实验小组用如图甲所示的装置探究感应电流产生条件。
（1）某同学闭合开关后进行了如下操作，其中能产生感应电流的是 ____（填写字母）。
A．导体AB不动，让磁体左右运动 B．磁体不动，让导体AB上下运动
（2）根据实验现象，初步得到电路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做 运动。
（3）如果将灵敏电流计换成 ，可进一步研究电动机工作原理。
（4）如图乙是手摇发电机的原理图，当线圈转动到图示位置时，线圈中 （填“有”或“无”）电流。
13．（2022八下·绍兴期中）在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，如图所示，小明将蹄形磁体放在水平桌面上，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB，导线AB的两端跟灵敏电流计连接，导线AB和灵敏电流计组成闭合回路。
（1）如图所示，使导线AB竖直上下运动，观察发现灵敏电流计的指针 （选填“偏转”或“不偏转”）；
（2）如图所示，使导线AB以速度v1水平向右运动，发现灵敏电流计指针向右偏转，观察灵敏电流计指针偏转的角度，接着使导线AB以速度v2（v2＞v1）水平向右运动，则观察到灵敏电流计指针向右偏转角度与前一次相比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）小明将灵敏电流计更换成电池组，观察到导线AB向左侧运动，若想改变导线AB的运动方向应 。
A．增大电源电压 B．改变电路中电流方向
C．对调导线AB两端 D．换用磁性更强的蹄形磁体
14．（2023八下·杭州月考）某同学参加课外拓展性活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似（如图甲）。出于好奇，该同学利用图乙所示的装置进行了下面的实验。
[进行实验]去掉A电流计表面的透明面板，用手拨动指针，发现B电流计的指针发生了偏转。
[交流反思]在此实验中，与发电机功能相同的是 （选填“A”或“B”）电流计。
[拓展提升]
①反方向再次拨动A电流计的指针，发现B电流计指针的偏转方向 （选填“改变”、“不变”）；
②该同学多次重复．上述实验后发现B指针偏转角度有时大有时小。查阅资料得知：通电导体在磁场中的受力大小随电流大小的增大而增大；在其他条件相同时，仅让导体切割磁感线的速度增大，产生的感应电流也增大。利用原器材可以让B电流计的指针偏转角度更大的操作是 。
15．（2023八下·杭州月考）学习了电磁感应现象后，小科同学想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关、滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abed与灵敏E电流计G相连。(线框abed在铁块E、P上方，如实验过程中线框不扭转)
[猜想与假设]小科做出了如下猜想：
A．感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关；B．感应电流的大小与磁场的强弱有关。
[设计与进行实验]小科探究猜想A的设计思路如下：实验时保持电磁铁磁性强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转格数，实验数据记录如表所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
[分析论证]
（1）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是 。
（2）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时， ，闭合电路中产生的感应电流越大。
（3）小科为验证猜想B，设计思路如下：改变电磁铁的 进行多次实验，每次实验线框竖直向下穿过电磁铁磁场，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。按照小科的这个设计进行实验时，得到的感应电流变化不定，没有规律，原因可能是 。
16．小科对手机无线充电的原理感到好奇，查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲所示。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流 对此，他设计了如图乙所示实验进行验证，并将实验结果记录在下表中。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流表指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正、负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正、负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
（1）通过实验小科发现，当图乙的Q线圈中有变化的 时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，解释图丙实验中导体ab上下运动时，不产生感应电流的原因： 。（3）小科发现图乙实验中不同情况下灵敏电流表指针偏转方向不同，他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，请判断小科的说法是否正确，并合理选择上表中的两次实验说明理由： 。
17．（2022八下·诸暨期末）实验一：小敏多次拨动司南勺柄，每次静止后，发现勺柄(S极)始终指向南方(如图甲)。
实验二：小敏将小磁针放置在水平桌面上(如图乙)，附近没有其他磁体，待小磁针静止后，将连接在电路中的一段直导线放置在小磁针的正上方后不动，然后接通电路并改变电流方向，观察小磁针的偏转情况。
实验三：小敏把线圈B用一根长导线连接形成一个闭合回路，长导线附近放一枚小磁针，待小磁针静止时，将磁铁A迅速插入线圈B中(如图丙)，此时小磁针发生偏转；而将磁铁A放在线圈B中不动时，小磁针恢复到原来指向且静止不动。
（1）实验一中勺柄静止时始终指南是受地磁场作用，你觉得制作司南方形底盘的材料可以是 (选填“铁"、“钴”或“铜")。
（2）实验二中若想观察到小磁针偏转方向随电流方向的改变而改变，直导线应该沿 (选填“东西”或“南北”)方向放置在小磁针正上方。
（3）请分析实验三中磁铁A插入线圈B时，小磁针发生偏转的原因：
18．（2022八下·嘉兴期末）早在1825年法拉第发现磁生电条件之前，瑞士科学家科拉顿也曾探究过磁生电的条件。如图，当科拉顿在B房间把磁铁插入线圈后，急忙跑到A房间观察，但他没有观察到小磁针出现偏转。哪怕他换上磁性更强的磁铁进行相同的操作，还是没有观察到小磁针偏转。
（1）科拉顿试图通过 判断感应电流的产生。
（2）科拉顿没有把小磁针与磁铁放在同一个房间，这样做的目的是 。（3）当科拉顿在B房间把磁性很强的磁铁插入线圈时，闭合电路中已产生较强的电流，但科拉顿依然没有观察到小磁针出现偏转，其原因是 。
19．（2023八下·路桥期末）学校开展项目化学习挑战赛-为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
[提供器材]塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲，LED灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯则不发光)等。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。
[方案设计]乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
[产品制作]小柯用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表，小柯设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
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课后巩固
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