12.7 电磁感应 发动机

第十二章 磁现象
七、电磁感应 发电机
当堂消化诊测
1．在如图16-3-1所示的实验装置中，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间，铜棒的两端通过导线连接到电流表上．当ab做切割磁感线运动时，能观察到电流表的指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（ ）
A．电熨斗 B．电动机
C．电磁继电器 D．发电机
2．关于感应电流产生的条件，下列说法中正确的是 （ ）
A．一段导体在磁场里做切割磁感线运动
B．闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动
C．闭合电路的一部分导体在磁场里逆着磁感线运动
D．闭合电路的一部分导体在磁场里顺着磁感线运动
3．直流发电机工作时，能量的转化情况是 （ ）
A．电能转化为化学能 B．化学能转化为电能
C．机械能转化为电能 D．电能转化为机械能
4．为探究感应电流产生的条件，小华同学设计了实验，让闭合电路的一部分导体在磁场中运动（如图16-3-2所示），其中不能产生感应电流的是 （　　）
5．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是 （ ）
A．导体在磁场中运动一定会产生感应电流
B．导体中感应电流的方向，只跟导体的运动方向有关
C．导体中感应电流的方向，只跟磁感线的方向有关
D．在电磁感应现象中，机械能转化为电能
6．英国科学家法拉第经十年不懈探索，于1831年发现：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生电流．这种现象被称为_____________ 现象，利用这种现象发明了_______机，使人类大规模使用电能成为现实．
7.利用如图16-3-3所示的实验装置，可将机械能转化为________能，根据这一原理人类研制成了_________机．
超越自我
8．如图16-3-4 所示，是小明同学探究“怎样产生感应电流”的实验装置．其中ab是一根铜棒，通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上．实验时发现，无论怎样水平移动金属棒，电流计指针都没有明显偏转(仪器、接触都完好)．请从两个方面提出改进措施，以使指针偏转明显：
① ；
② ．
课后巩固训练
一、选择题
1．如图16-3-5所示，abcd是一个“U”型金属导轨，pq是一根金属棒，可以在金属导轨上滑动．金属导轨处于一个蹄形磁铁中，一重物通过定滑轮的细绳与金属棒相连，整个装置置于水平桌面上并处于静止状态．当重物开始下落且pq在磁场内运动的过程中（ ）
A．回路中有电流，此过程电能转化为机械能
B．回路中无电流，此过程电能转化为机械能
C．回路中有电流，此过程机械能转化为电能
D．回路中无电流，此过程机械能转化为电能
2．（应用题）三峡工程是世界上最大的水利电力工程，建成的三峡水电站利用大型发电机组发电，所使用的大型发电机组是( )
A． 利用电流的磁效应制成的，将电能转化为机械能
B．利用电磁感应现象制成的，将机械能转化为电能
C．利用通电导线在磁场中受力的作用制成的，将电能转化为机械能
D．利用电流的热效应制成的，将电能转化为水的内能
3．在图16-3-6所示的四个实验装置中，能说明发电机工作原理的是（ ）
图16-3-6
4．（易错题）关于电磁感应现象，下面叙述中正确的是 （ ）
A．当闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时，就能产生感应电流
B．任何导体在磁场中运动，都能产生感应电流
C．当闭合电路中的一部分导体在磁场中沿磁感线方向运动时，就能产生感应电流
D．当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就能产生感应电流
5．下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的磁性强弱与电流方向、电流大小和匝数都有关
B．法拉第最先发现电磁感应现象，电动机就是根据电磁感应现象制成的
C．通电导体在磁场中的受力方向与导体中的电流方向和磁场方向有关
D．在电磁感应现象中，电能转化为机械能
二、填空题
6．（易错题）依据图16-3-7甲所示的现象为原理可以制成 机，依据图16-3-7乙所示的现象为原理可以制成 机．
7．如图16-3-8所示，当闭合开关，导体AB在磁场中做　　　　　运动时，电流表指针会发生摆动，说明电路中有电流产生．此时，在这个实验电路中，_____　　　　_____相当于电源，在此过程中能量的转化情况是_______　__________．
8．（应用题）如图16-3-9所示是一种环保型手电筒，这种手电筒不用化学电池作为电源．使用时只要将它来回摇晃，就能发光，并且来回摇晃得越快，手电筒发光越强．这种手电筒所产生的电能是根据 ____ 现象获得的，其能量转化是 ___ 能转化成电能．
三、实验题
9．（实验探究题）某同学猜想，在电磁感应现象中，感应电流的大小与以下因素有关：（1）磁场的强弱；（2）导体切割磁感线的速度；（3）切割磁感线的导体的长度．为了验证猜想，该同学首先用图16-3-10（甲）的装置做实验，然后将导体棒ab换成一个与ab棒电阻近似相等的由一根导线绕成的多匝线圈做同样的实验，其他条件及做法不变，如图16-3-10（乙）所示，你认为他做的这两次对比实验，是为了探究感应电流的大小与上述哪种因素的关系？
图16-3-10
10．（开放题）如图16-3-11所示是研究电磁感应现象的装置．实验时，将开关闭合，保持导体ab不动，检流计的指针不偏转；让导体ab在两磁极间左右水平运动，检流计的指针发生偏转．除了上述现象外，你在利用这套装置做实验时，还可以观察到了哪些现象？至少写出两个．
⑴　　　　　　　　 ；⑵　　　　　　　　　　 ．
11.（评估题）（ l）小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关，也可能与金属棒的运动方向有关．
她设计了如下实验，装置如图16-3-12所示．
①使金属棒向右运动，看到电流表指针向左偏；
②把磁铁南、北极上下对调，金属棒变为向左运动，看到电流表指针仍向左偏．根据以上现象，小芳得出感应电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论．
你认为小芳的结论正确吗？若认为正确请说明理由． 若有错，分析小芳得出错误结论的原因．
答案及点拨
当堂消化诊测
1.D
2．B 点拨：解答本题的关键是理解产生感应电流的条件：一是电路必须闭合；二是部分导体做切割磁感线运动．
3．C
4.Ｄ 点拨：判断闭合电路的一部分导体在磁场中运动是否能产生感应电流，关键是看导体是否做切割磁感线运动．其中切割既包括导体的运动方向和磁感线方向垂直的正切割，也包括导体的运动方向与磁感线方向成一定角度的斜切割．当导体运动方向和磁感线平行时，导体不能切割磁感线，也不会产生感应电流．
5．D 点拨：要产生感应电流，必须是闭合电路一部分导体，做切割磁感线运动，因此A项错；感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关，故B、C项错；在电磁感应现象中，机械能转化为电能，故D项正确．
6.电磁感应；发电
7.电；发电
8.换用强磁铁；将ab换为多根导线
课后巩固训练
一、1．C 点拨 ：adpq是一个闭合电路，金属棒pq是闭合电路的部分导体， 当pq在磁场内运动的过程中 切割磁感线，产生感应电流，此过程机械能转化为电能，故C项正确．
2．B 点拨：发电机的工作原理是电磁感应现象，发电机在工作过程中将发电机转子的机械能转化为电能．
3．A
4．D 点拨：本题很容易误选A和C，产生这种错误的原因是对产生感应电流的条件理解不够准确．只有当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动而不是沿着磁感线运动时，才能产生感生电流．
5．C 点拨：电磁铁是应用电流周围存在磁场，电磁铁的磁性强弱与电流大小和匝数都有关，而与电流方向无关，故A项错；法拉第最先发现电磁感应现象，发电机是根据电磁感应现象制成的，而不是电动机，故B项错；通电导体在磁场中的受力方向与导体中的电流方向和磁场方向有关，故C项正确；在电磁感应现象中，机械能转化为电能，故D项错．本题考查了知识综合运用能力．
二、6.发电 ；电动 点拨：本题容易将电动机和发电机的原理混淆．发电机的原理图，外电路没有电源，而有用电器或电流表，是根据电磁感应原理工作的，是将机械能转化为电能；电动机的原理图，外电路含有电源，是根据通电线圈在磁场中受力的作用的原理工作的，是将电能转化为机械能．
7．切割磁感线 ；导体AB ；机械能转化为电能
8．电磁感应 ；机械 点拨：从图中可以看出，该手电筒的主要构造是磁铁和线圈，当来回摇晃手电筒时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流，这是电磁感应现象．并且摇晃得越快，线圈运动越快，产生的感应电流越大．在这一过程中，消耗了机械能，得到了电能，故其能量转化是机械能转化为电能．
9．探究感应电流的大小与切割磁感线的导体的长度的关系，或探究第（3）种因素．
点拨：将导体棒换成多匝线圈是增大了导体的长度，故本题是探究感应电流的大小与切割磁感线的导体的长度的关系．
10．本题可能的答案，如：⑴导体ab向左或向右水平运动时，检流计指针的偏转方向相反；⑵导体ab斜向上或斜向下运动时，检流计的指针发生偏转；⑶导体ab竖直上下运动时，检流计的指针不偏转；⑷保持导体ab不动，磁体左右运动，检流计的指针偏转；⑸将开关断开，无论ab怎样运动，检流计指针不偏转．
11．解：小芳的结论不正确．因为影响感应电流的因素不是一个．如果两个或两个以上的因素影响某一物理量时，就应该使用控制变量法．为了准确地找出电流方向与磁场方向的关系，就应该保持导体的运动方向不变，只改变磁场方向，然后根据电流方向的变化找出它们之间的关系；为了准确地找出电流方向与导体的运动方向的关系，就应该保持磁场方向不变，只改变导体的运动方向，然后根据电流方向的变化找出它们之间的关系．
图16-3-1
图16-3-2
图16-3-4
图16-3-3
图16-3-5
图16-3-7
磁铁
线圈
图16-3-9
图16-3-8
图16-3-11
图16-3-12