(共22张PPT)
8.2 磁场对电流的作用
知识点一 磁场对通电导线的作用
1.通电导体在磁场中受 力 的作用。
2.磁场对通电导体作用力的方向与 磁场方向 和 电流方向 有关。
3.能量转化: 电 能转化为 机械 能。
用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用,给铝棒AB通电,观察到AB向右运动,要使AB通电后向左运动,下列做法中可行的是 ( C )
A.仅换用磁性更强的磁体
B.仅增加AB中的电流强度
C.仅将磁体的N、S极对调
D.仅将铝棒AB换成铜棒
(2023·荆州)发展新能源汽车是我国应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。荆州市公交公司今年投入了一批新能源纯电动空调车,下列各图中能说明其动力装置工作原理的是 ( B )
知识点二 电动机
1.直流电动机
(1)构造:主要由能够转动的转子、固定不动的定子、换向器、电刷等组成。
(2)工作原理:利用 磁场对电流的作用 使线圈转动,同时利用 换向器 及时改变线圈中的电流方向,从而保持线圈持续转动。
(3)能量转化: 电 能转化为 机械 能。
(4)换向器的作用:每当线圈刚转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中的电流方向,使线圈连续转动。
2.电动机的应用
(1)电动机的优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、污染小。
(2)电动机应用广泛,电风扇、洗衣机、电冰箱、电动玩具等都应用了电动机。
线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时,导线ab所受磁场力的方向 ( B )
A.相反,是由于磁场方向相反了
B.相反,是由于通过ab的电流方向相反了
C.相同,是由于磁场方向、通过ab的电流方向都改变了
D.相同,是由于磁场方向、通过ab的电流方向都没改变
1.下列用电器使用了电动机的是 ( A )
A.电风扇 B.电水壶
C.台灯 D.手电筒
2.(2023·内江)下列装置与电动机的原理相同的是( D )
3.(2023·内蒙古)图甲中“福建舰”配备了电磁弹射车。当弹射车内的导体通过强大的电流时,战斗机就受到强大的电磁力而向前弹射飞出,如图乙所示。下列实验与电磁弹射车工作原理相同的是
( B )
4.如图所示,当闭合开关的瞬间,导体棒AB水平向右运动;若同时对调电源与磁体的两极,再次闭合开关时,导体棒AB的运动方向是 ( A )
A.水平向右 B.水平向左
C.竖直向上 D.竖直向下
5.如图所示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,可随线圈一起转动,两半环中间断开,彼此绝缘;A和B是电刷,它们分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路,在图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,则
( D )
A.线圈在图示位置时,ab边受到磁场的作用力向下
B.线圈由图示位置转过180°时,电流沿dcba流过线圈
C.线圈由图示位置转过180°时,dc边受到磁场的作用力向下
D.线圈由图示位置转过180°时,ab边受到磁场的作用力向下
6.(双选)某同学在家庭实验室里,将甲、乙图中的装置连接成了如图所示的通路,其中两个相同的铜线圈处于磁场中。用外力使甲图中的线圈在磁场中摆动,下列说法正确的是
( AD )
A.乙图中的线圈有电流通过,也会随着运动起来
B.乙图类似于发电机,其工作原理是电磁感应
C.甲图类似于电动机,其工作原理是磁场对电流有力的作用
D.图甲中的线圈在运动过程中将机械能转化为电能
7.如图是直流电动机的工作原理图,铜半环C、D叫做 换向器 ,其作用是当线圈因惯性转过平衡位置时,立即改变 线圈中电流的方向 ,从而改变线圈的受力方向,使线圈在磁场中连续转动。
8.夏天,教室里的电风扇工作时,主要将电能转化为 机械 能,电风扇的核心部件是电动机,电动机的工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 。
9.如图是某灵敏电流表的内部结构示意图,线圈在磁场中,指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时,线圈会转动,原因是 通电线圈在磁场中受力的作用 ;若改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向将 改变 (选填“改变”或“不改变”)。
10.如图甲是小雪自制的小风扇,使用时发现小风扇转动,但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验,探究其原因。
(1)闭合开关,给铜棒ab通电,发现铜棒ab向右运动,这表明铜棒ab在磁场中受到 力 的作用。
(2)保持磁场方向不变,将电源正、负极对调后接入电路,闭合开关,发现铜棒ab向左运动,这表明 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 。
(3)保持电流方向不变,将磁体的两极对调,闭合开关,发现铜棒ab向右运动,这表明 通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向有关 。
(4)根据实验,要改变小风扇转动方向,小雪应该 改变电流方向 。
(5)请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器: 电吹风 。(共14张PPT)
8.3 电话和传感器
知识点一 声信息与电信息
1.1876年, 贝尔 发明了电话。
2.电话的基本原理:
(1)话筒(麦克风)把声音信息转换成电流信息。
(2)听筒及扬声器(喇叭)把电流信息还原成声音信息。
可见,麦克风的工作原理是 电磁感应 ;扬声器的工作原理是 通电导体在磁场中受力运动 。
关于电话的话筒和听筒,下列说法正确的是 ( C )
A.听筒是将声音信息转变为电流信息
B.话筒是将电流信息转变为声音信息
C.听筒工作时将电能转化为机械能
D.话筒的作用是把声音直接传到对方的听筒
知识点二 传感器
将其他信息转换成 电 信息的器件,叫做传感器。
A.热敏电阻可以作为温度传感器的敏感元件
B.对气压的监测可以利用压力传感器
C.光敏传感器通过将电信号转化为光信号实现太阳帆板对阳光的自动跟踪
D.红外测距传感器通过将电磁波信号转化为电信号实现对距离的监测
在中国空间站中,多种传感器担负着对舱内气压监测、温度监控、交会对接的距离监测、太阳帆板自动迎对日光等任务。下列有关传感器的说法中错误的是 ( C )
1.1876年发明电话的科学家是 ( B )
A.爱迪生 B.贝尔 C.奥斯特 D.法拉第
2.下列实验与动圈式话筒工作原理对应的是( B )
3.随着自动化的发展,传感器的种类越来越多,在高科技领域和日常生活中均有广泛的应用。下列用品与传感器相对应的是 ( D )
A.冰箱——光传感器
B.城市道路上的路灯——红外传感器
C.抽油烟机——声音传感器
D.电子秤——压力传感器
4.(双选)楼道照明电路中安装的“光控-声控开关”既方便居民生活又节能。当楼道的光线较亮时,电路始终是断开的,无论声音强弱如何,灯都不会亮;当楼道的光线较暗时,电路的通断完全由声音的强弱来控制——声音强度高于设定数值时,灯亮,过一段时间自动熄灭。由此判断,这种控制开关中安装的传感器类型有( AC )
A.声音传感器 B.力传感器
C.光传感器 D.乙醇传感器
5.扬声器与 电动机 (选填“发电机”或“电动机”)的工作原理相同, 不是 (选填“是”或“不是”)根据电磁感应现象制成的。由于通过线圈的电流是 变化 的电流,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。
6.(2023·黄冈)如图是动圈式话筒内部结构图。对着话筒说话时,声带 振动 发出声音,使膜片带动线圈做切割磁感线运动,产生的感应电流进入扬声器,将声音放大,改变了声音的 响度 (选填“音调”或“响度”)。线圈切割磁感线运动的过程中,将 机械 能转化为电能。
7.如图所示为电话机原理图,当人对着话筒说话时,如果滑动变阻器的滑片向右移动,则听筒电磁铁的磁性将 变强 (选填“变强”“变弱”或“不变”),通过导体AB的电流方向为 从A到B (选填“从A到B”或“从B到A”)。
8.传感器在自动控制、信息处理技术中承担着信息采集与转换作用,如光敏电阻将光信号转换为电信号,热敏电阻将热信号转换为电信号。如图所示是大型电子地磅的电路图,它是利用弹簧长度的变化使接入电路的滑动变阻器的阻值变化,将 力 信号转换为 电 信号。
9.如图甲是由热敏电阻R1作为传感器的简单自动报警电路图,通过热敏电阻来“感知”温度的变化,当温度达到设定值时可以实现报警功能。热敏电阻的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。图中a、b为两个固定的金属片,d为可左右弯曲的铁片(温度未达到设定值时在弹簧作用下与b接触)。
为了能达到或超过设定温度时发送报警信息,开关c应该接在 a (选填“a”或“b”)处;若使报警的设定温度降低些,应将P点向 右 (选填“左”或“右”)端移动。(共32张PPT)
章末复习与评价
一、单项选择题
1.(2023·淄博)如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。下列说法正确的是
( D )
A.闭合开关,导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
B.闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
C.利用该实验原理可以制成电动机
D.将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
2.图中的a表示垂直于纸面的一段导线,它是闭合电路的一部分,当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时,不会产生感应电流的是 ( D )
3.如图为直流电动机的工作原理图,下列分析正确的是
( A )
A.改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
B.电动机通电后不转,一定是电路断路
C.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
D.线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
4.(2023·雅安)如图是一种环保型手电筒,来回摇晃它,使里面的铜线圈在磁铁上来回运动,就能使灯泡发光。选项中能说明这种手电筒工作原理的是 ( C )
5.(2023·临沂)2023年5月18日,第七届世界智能大会在天津拉开帷幕,我国自主研发的电力组塔机器人展示了自主攀爬越障等一系列施工作业。机器人灵活的动作均是由电动机带动的,下列实验,能说明电动机工作原理的是( C )
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合要求)
6.下列有关传感器的叙述,正确的是( BD )
A.交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器,是靠吹气的压力来工作
B.红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作
C.红外线传感器就是温度传感器
D.传感器是将非电学量转换成电学量的一种元件
7.小张学习了“电与磁”知识后,设计了如图所示的装置:用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是
A.当左右移动cd时,ab不会运动
B.当左右移动ab时,cd会运动
C.当上下移动右侧磁体时,ab会运动
D.当左右移动cd时,右侧装置工作原理与电动机原理相同
( B )
8.如图甲所示是一种自行车上的装置,车前端的灯泡与该装置内部线圈相连,自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动,小轮带动内部的磁铁转动,灯泡便发光照明,图乙是其结构示意图。下列分析正确的是
( BC )
A.该装置是一种电动机
B.该装置将机械能转化为电能
C.增大车轮转速,灯泡亮度变大
D.车轮与小轮间应尽量光滑
三、填空题
9.要改变通电导线在磁场中的受力方向,可以通过改变电流方向或改变 磁场 方向来实现;发电机的出现是人类历史上一次重大革命,发电机是利用 电磁感应 现象制成的。
10.(2023·成都)小明利用如图所示装置探究“导体在磁场中产生电流的条件”,他通过观察灵敏电流表的 指针是否偏转 来判断是否产生了感应电流。经过多次尝试,他发现,当闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时,导体中就会产生感应电流。
11.如图所示,在扬声器的线圈两端连接干电池,扬声器 不会 持续发声,线圈 会 持续受到磁场的作用力。(均选填“会”或“不会”)
12.如图是一款能发电的魔方充电器。转动魔方时,它能发电,其原理是 电磁感应 (选填“电磁感应”或“磁场对电流的作用”)。魔方还能通过USB端口给移动设备充电,给移动设备充电时,魔方相当于电路中的 电源 (选填“电源”或“用电器”)。
13.如图所示是小华用漆包线和磁体制作的一台发电机,制作时用刀片将线圈两端的漆全部刮掉,作为转动轴,用纸做一个小风车固定在转轴上,将转轴放在支架上,如图所示,将发电机与小量程电流表相连,转动小风车,电流表指针左右偏转,电路中电流的方向 改变 (选填“改变”或“不变”),此过程中发电机将 机械 能转化为电能。若将小量程电流表换成电池,线圈 不能 (选填“能”或“不能”)持续转动。
14.如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时,音圈带动音膜 左右往复 (选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动。音圈之所以运动,是由于磁场对 通电导体 有力的作用,此现象中能量转化情况是 电能转化为机械能 。
四、计算题
15.某同学组装了一台直流电动机模型,他将电动机模型接入如图所示的电路中,已知电源电压U=6 V,并保持不变,接通电路后,电动机没转动时,电流表的示数为2 A;电动机正常转动时,电流表的示数为0.5 A,已知电动机能量转化如图乙所示,求:
(1)电动机正常转动时,电路的总功率P;
解:(1)电动机正常转动时,电路的总功率:
P=UI=6 V×0.5 A=3 W
(2)电动机正常转动1 min消耗的电能W和线圈产生的热量Q;
(2)电动机正常转动1 min消耗的电能:
W=UIt=6 V×0.5 A×60 s=180 J
电动机线圈的电阻:R===3 Ω
线圈产生的热量:
Q=I2Rt=(0.5 A)2×3 Ω×60 s=45 J
(3)电动机将电能转化成机械能的效率η。
(3)电动机输出的机械能:
W'=W-Q=180 J-45 J=135 J
电动机将电能转化成机械能的效率:
η=×100%=×100%=75%
五、实验与探究题
16.(2023·鄂州)物理小组的同学们利用如图所示的实验装置,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 左右 (选填“上下”“左右”或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转。
(2)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针都不发生偏转。由此得出结论: 闭合 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就产生感应电流。
(3)该实验在探究过程中,是将 机械 能转化成电能,生活中的 发电机 (选填“电动机”或“发电机”)是根据这一原理制成的。
17.如图甲是“通电导线在磁场中受力”的实验示意图,小谦同学实际探究时,在电路上连接了一个滑动变阻器(如图乙所示),实验记录如下表。
实验序号 磁场 方向 ab中电流方向 ab运动
方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
(1)小谦在电路中接入滑动变阻器的作用是 保护电路 。
(2)比较实验2和3,说明通电导线在磁场中受力方向与 磁场方向 有关;比较实验 2、4 ,说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
(3)小谦通过观察导线运动方向,来判断导线在磁场中受力方向,用到的科学方法是 转换法 。
(4)小谦想在图甲的基础上对实验进行改造,来探究影响感应电流方向的因素,为了观察到明显的实验现象,他要把图甲中的电源换成图丙中的 灵敏电流表 。
1.【科学推理】人类最早的磁化技术出现在我国宋代,古人依靠 地磁场 制作了能指南北的指南鱼。磁石的一个特性是当加热到一定温度时,原来的磁性就会消失,使磁性消失的温度叫“居里点”。不同材料制成磁体的“居里点”是不同的。请你展开想象,假如地球温度达到其“居里点”,可能会发生的现象是 指南鱼失灵(合理即可) ,理由是 地磁场消失,与指南鱼之间的作用力消失 。
2.【跨学科实践】电磁选矿机的磁性来源于电,使用起来非常方便。电磁选矿机中的线圈在通电之后就会产生磁力,形成磁场,通过调节线圈的匝数或者电流的大小就可以调节磁力大小。电磁选矿机在多种行业都大受欢迎,除了为金属矿和非金属矿石去除杂质、提高矿石品质以外,还可以为化工、建材等行业进行除铁作业。
(1)电磁选矿机工作过程中,强磁性颗粒和弱磁性颗粒受到的 磁力 大小不同,所以被卸下时抛离的路径也不同, 强 (选填“强”或“弱”)磁性颗粒抛离的时候靠近滚筒。
(2)电磁选矿机除了使用方便外,还具有的优点是 通过通断电来控制,安全性好(合理即可) 。(写出一条即可)(共25张PPT)
8.1 电磁感应现象
知识点一 法拉第的发现
1.英国物理学家 法拉第 最先发现利用磁场产生电流的条件和规律。
2.闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线运动 时,导体中会产生电流,这种现象叫做 电磁感应 ,所产生的电流叫做 感应电流 。
3.产生感应电流的条件:①电路必须是闭合的;②电路中的一部分导体做切割磁感线运动。两个条件必须同时具备。
4.感应电流的方向与 磁场方向 和 导体的运动方向 有关。
5.能量转化: 机械 能转化为 电 能。
注:“切割磁感线运动”是指导体与磁场的相对运动中,导体的运动方向与磁感线不平行。
小明利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 左右 (选填“上下”或“左右”)方向运动时,灵敏电流表指针会发生偏转。
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,灵敏电流表指针 不会 (选填“会”或“不会”)发生偏转。
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,灵敏电流表指针都不发生偏转。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时,电路中就产生感应电流。
(4)小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体棒运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是: 保持导体棒运动速度不变,改变磁场强弱,观察灵敏电流表指针的偏转角度 。
同步变式拓展
1.图中a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分,当它在磁场中按箭头方向运动时,不能产生感应电流的情况是 ( D )
2.(2023·攀枝花改编)我国高铁采用了能量回收制动方式:列车到站前停止动力供电,继续向前运行,内部线圈随车轮转动,切割磁感线产生感应电流,把机械能转化为电能进行回收。以下与其工作原理相同的是( C )
知识点二 发电机
1.发电机是依据 电磁感应 原理制成的,发电机工作时,将 机械 能转化为 电 能。
2.发电机是由 定子 (不动部分)和 转子 (转动部分)两部分组成的。
3.交流电: 大小 和 方向 都发生周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。
4.频率:在交变电流中,电流周期性变化的次数与所用时间的 比 叫做这一交变电流的频率,单位是 赫兹(Hz) 。我国电网的交流电频率是 50 Hz。
如图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
( B )
1.手机无线充电技术是通过电磁感应原理来实现充电的,该原理的发现者是 ( D )
A.奥斯特 B.欧姆
C.焦耳 D.法拉第
2.(2023·哈尔滨改编)如图所示,有关磁与电的实验和应用,能体现发电机工作原理的是( B )
3.(2023·自贡)如图所示,将一根导线AB放置在蹄形磁体形成的磁场方向竖直向下的磁场区域,导线的两端跟灵敏电流表相连。下列说法正确的是
( A )
A.AB不动,磁体水平向左快速移动,指针会偏转
B.磁体不动,AB水平向右快速移动,指针不偏转
C.磁体不动,AB竖直向上快速移动,指针会偏转
D.磁体不动,AB竖直向下快速移动,指针会偏转
4.如图所示的手压式手电筒,通过按压手柄,电筒内线圈做切割磁感线运动,能使电筒发光。这种发电利用了( B )
A.尖端放电 B.电磁感应
C.摩擦起电 D.电流热效应
5.(2023·乐山改编)考生进入考场前监考老师会用如图所示的手持式金属探测器进行检查。当探测器靠近金属物品时,在金属物品中产生感应电流,由此导致探测器发出警报,选项图片中与其工作原理相同的是
( D )
6.(双选)某同学探究“什么情况下磁可以生电”的实验,ab是一根铜丝,通过导线接在量程为0~3 A电流表的两接线柱上,当把ab迅速向右运动时,发现电流表指针向右偏转,为使电流表指针向左偏转,可以( CD )
A.加大ab棒运动速度
B.换用更粗的铜棒
C.把ab改为向左运动
D.调换磁铁的南北极
7.我国高铁在节能技术上采用了再生制动方式:动车到站前先停止供电,由于惯性,动车会继续向前运行,电机线圈随车轮转动并在磁场中切割 磁感线 产生感应电流,将 机械 能转化为电能,自动输入电网。
8.如图是发电机模型,它是根据 电磁感应 原理制成的。小风车在风的吹动下,带动线圈转动,产生的感应电流使灵敏电流表指针在中央零刻度线两侧左右摆动,说明电路中产生的是 交流 (选填“直流”或“交流”)电。
9.(2023·无锡)某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示,当踩踏地板时,固定在地板下方的磁铁往复运动,使固定在地面上的弹簧线圈做 切割 磁感线运动,闭合电路中产生 感应电流 ,小灯泡发光。
9.(2023·无锡)某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示,当踩踏地板时,固定在地板下方的磁铁往复运动,使固定在地面上的弹簧线圈做 切割 磁感线运动,闭合电路中产生 感应电流 ,小灯泡发光。
10.某校九年级一班物理兴趣小组的同学,学习了磁现象的知识后,深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响,怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。利用图甲所示的装置,让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动,观察电流表指针的偏转情况,记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时,指针向左偏转;从右侧接线柱流入时,指针向右偏转。
实验次数 导体棒 移动情况 电流表指针
偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
根据表中记录的实验信息,完成下列问题:
(1)由第1、2两次实验可知,导体棒AB平行于磁感线运动,闭合回路中 不会 (选填“会”或“不会”)产生感应电流。
(2)由第3、4两次实验可知,导体棒AB中感应电流的方向与 导体运动 的方向有关。如果固定导体棒AB,水平向右移动磁铁,电流表的指针向 右 偏转。
(3)本实验的设计不完整,不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整,应 调换磁体的方向 。
(4)小明将电流表换成完好的小灯泡,再做第3、4两次实验时小灯泡不亮,最可能的原因是 产生的感应电流太小 。
(5)发电机的原理与本实验的原理一样,图乙为发电机的示意图,图中时刻线框水平,箭头为线框旋转的方向,此时ab边中的电流方向 由a到b (选填“由a到b”或“由b到a”)。
