发电机
核心知识梳理
发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。本考点要求知道电磁感应现象及其发现者(法拉第),掌握产生感应电流的条件,理解影响感应电流方向和大小因素,了解交流发电机的基本构造(磁体、线圈、滑环、电刷)及交流电与直流电的区别,能区分发电机与电动机的工作原理。中考中常以选择题、填空题、实验题和简答题形式出现。
1. 电磁感应现象: 英国物理学家法拉第发现的。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。
2. 产生感应电流的条件: ①电路闭合;②部分导体做切割磁感线运动。
3. 影响感应电流方向的因素: 导体运动方向和磁场方向。改变其中任一方向,感应电流方向改变;同时改变两者,感应电流方向不变。
4. 影响感应电流大小的因素: 导体切割磁感线的速度、磁场强弱、线圈匝数。速度越快、磁场越强、匝数越多,感应电流越大。
5. 发电机的工作原理: 电磁感应。能量转化:机械能→电能。
6. 交流发电机: 基本构造:磁体、线圈、滑环、电刷。线圈在磁场中转动时,产生的电流方向周期性变化,叫做交流电。我国交流电频率为50Hz,每秒方向改变100次。
7. 直流发电机: 用换向器代替滑环,输出电流方向不变。
8. 发电机与电动机比较: 发电机(因动而电)——电磁感应;电动机(因电而动)——通电线圈在磁场中受力转动。
专项突破练习
一、选择题(共15题,每题2分,共30分)
1. 发现电磁感应现象的科学家是( )
A. 奥斯特
B. 法拉第
C. 牛顿
D. 安培
2. 关于电磁感应现象,下列说法正确的是( )
A. 只要导体在磁场中运动,就能产生感应电流
B. 只要导体在磁场中做切割磁感线运动,就能产生感应电流
C. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,就能产生感应电流
D. 闭合导体在磁场中运动,就能产生感应电流
3. 下列设备中,利用电磁感应原理工作的是( )
A. 电动机
B. 发电机
C. 电磁铁
D. 电铃
4. 发电机工作时,能量转化情况是( )
A. 电能转化为机械能
B. 机械能转化为电能
C. 电能转化为内能
D. 内能转化为电能
5. 图中的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( )
6. 在探究感应电流产生的条件时,某同学让导体在磁场中运动,观察到电流表指针偏转。下列说法正确的是( )
A. 导体向上运动时,指针偏转
B. 导体水平运动切割磁感线时,指针偏转
C. 导体斜向上运动时,指针不偏转
D. 导体沿磁感线方向运动时,指针偏转
7. 在电磁感应现象中,感应电流的方向与( )有关。
A. 导体运动的速度
B. 磁场的强弱
C. 导体运动的方向
D. 导体的长度
8. 关于交流发电机,下列说法正确的是( )
A. 线圈产生的是直流电
B. 线圈产生的是交流电
C. 线圈中的电流方向不变
D. 滑环的作用是改变电流方向
9. 我国供生产和生活用的交流电的频率是50Hz,下列说法正确的是( )
A. 每秒电流方向改变50次
B. 每秒电流方向改变100次
C. 每秒电流方向改变25次
D. 每秒电流方向改变200次
10. 如图所示能产生感应电流的是( )
11. 要改变感应电流的方向,可以采取的方法是( )
A. 改变导体切割磁感线的速度
B. 改变磁场的强弱
C. 改变导体运动方向或磁场方向
D. 同时改变导体运动方向和磁场方向
12. 在探究电磁感应现象的实验中,下列操作不能产生感应电流的是( )
A. 导体在磁场中水平运动
B. 导体在磁场中斜向上运动
C. 导体在磁场中竖直上下运动
D. 磁铁在导体附近水平运动
13. 关于发电机和电动机,下列说法正确的是( )
A. 发电机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的
B. 电动机是根据电磁感应原理工作的
C. 发电机工作时将机械能转化为电能
D. 电动机工作时将机械能转化为电能
14. 如图是探究电磁感应现象的实验装置,下列操作中能使电流表指针发生偏转的是( )
A. 导体ab静止不动
B. 导体ab竖直向上运动
C. 导体ab水平向左运动
D. 导体ab沿磁感线方向运动
15. 法拉第发现的电磁感应现象的重要应用是制造出( )
A. 电磁铁
B. 发电机
C. 电动机
D. 电热器
二、填空题(每空2分,共20分)
16. 英国物理学家 ______ 发现了电磁感应现象,进一步揭示了电和磁之间的联系。发电机就是根据 ______ 原理制成的。
17. 产生感应电流的条件是:电路必须是 ______ 的,并且一部分导体在磁场中做 ______ 运动。
18. 感应电流的方向与 ______ 方向和 ______ 方向有关。若只改变磁场方向,则感应电流方向 ______;若同时改变导体运动方向和磁场方向,则感应电流方向 ______。
19. 交流发电机主要由 ______ 和 ______ 两部分组成。实际大型发电机一般采用 ______ 不动,______ 旋转的方式发电。
20. 我国交流电的频率是 ______ Hz,即每秒电流方向改变 ______ 次。
三、实验探究题(共10分)
21. (10分)小明用如图所示的实验装置探究产生感应电流的条件,在磁场中悬挂一根导体棒AB,把它的两端跟灵敏电流计连接起来,组成闭合回路。
(1)实验中,用蹄形磁铁提供磁场,用________显示电路中有无电流。
(2)让导体棒AB在磁场中运动,观察电流计指针的偏转情况,记录在表中。
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________(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________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________偏转。
③若导线断路,左右移动导体棒,指针________(选填“会”或“不会”)偏转。
④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________。
(3)由实验可知,________电路的一部分导体在磁场中做________运动时,电路中会产生感应电流。
(4)在此实验过程中,能量转化情况是影:________。
四、计算与简答题(共10分)
22. (4分)一台发电机,输出电压为220V,输出电流为50A,正常工作1h。求:
(1)发电机输出的电功率;
(2)发电机1h输出的电能。
参考答案
一、选择题
1. B 2. C 3. B 4. B 5.D 6. B 7. C 8. B 9. B 10. B
11. C 12. C 13. C 14. C 15. B
二、填空题
16. 法拉第; 电磁感应
17. 闭合; 切割磁感线
18. 导体运动; 磁场; 改变; 不变
19. 转子; 定子; 线圈; 磁极
20. 50; 100
三、实验探究题
21. (1)灵敏电流计;(2)①不会;②导体切割磁感线运动的方向;右;③不会;④对调磁体的两极;(3)闭合;切割磁感线;(4)机械能量转化为电能量
四、计算与简答题
22. 解:(1)P = UI = 220V × 50A = 11000W = 11kW。
(2)W = Pt = 11kW × 1h = 11kW·h = 3.96×10 J。
答:发电机输出功率为11kW,1h输出电能为11kW·h。
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