2020沪科版九年级物理全册第十八章电能从哪里来第二节科学探究：怎样产生感应电流作业设计

第二节 科学探究：怎样产生感应电流
一、单选题
1.如图所示是一手压电筒，按压手柄，塑料齿轮带动线圈内磁性飞轮高速旋转，使灯泡发光．下列四图中与这一过程的工作原理相同的是（?? ）
A.??????????B.?????????????
C.?????????????D.?
2.如图所示的手电筒内部有一个线圈，线圈内有一可来回运动的条形磁体，按箭头方向摇动时手电筒即可发光．下列实验中，与此手电筒工作原理一致的是（?? ）
A.???????????B.???????????
C.???????????D.?
3.如图所示，磁感线竖直向下，AB棒运动，电流表指针偏转（　　）
A.?AB棒可能是竖直向下运动的???????????B.?AB棒可能是水平向左运动的C.?开关断开，电流表指针也会偏转?????????D.?实验说明电路中有电流不一定需要电源
4.如图所示的环保型手电筒，筒内没有电池，使用时只要来回摇晃手电筒，使永磁体在线圈中来回运动，灯泡就能发光．这种手电筒电源的工作原理是（?? ）
A.?电磁感应现象?????B.?电流的磁效应???
C.?磁极间的相互作用?????D.?通电导体在磁场里受力运动
5.美国和加拿大的科学家最近研制出一种固定在膝盖上的发电装置，这种装置可通过收集人走路时损失的能量发电，其电量足够给10部手机充电．下列能反映其工作原理的实验是（???? ）?
A.?????????B.???????
C.???????D.??
6.电话有许多种，现在人们应用的磁感式电话的话筒主要应用了（　　）
A.?电流的热效应???B.?电流的化学效应? ?C.?电流的磁效应????D.?电磁感应现象
7.下列情况下，能够产生感应电流的是（???）
A.?导体在磁场中运动?????????B.?一段导体在磁场中做切割磁感线运动C.?使闭合的导体全部在磁场中不动???D.?使闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
8.如图所示的手电筒内部有一个线圈，线圈内有一可来回运动的条形磁体，按箭头方向摇动时手电筒即可发光．下列实验中，与手电筒工作原理一致的是（　　）?
A.??? ?B.???
C.????? ?D.??
9.科研人员设计了一种“能量采集船”，如图所示，在船的两侧装有可触及水面的“工作臂”，“工作臂”的底端装有手掌状的、紧贴水面的浮标．当波浪使浮标上下浮动时，工作臂就前后移动，获得电能储存起来．下列电器设备与“能量采集船”能量采集原理相同的是（　　）?
A.?电动机??????B.?电磁铁???????C.?电扇????????D.?发电机
10.利用如图所示实验原理工作的是（?? ）
A.?电动机??????B.?电炉???????C.?发电机?????????D.?电饭煲
11.如图是小明在学习电磁感应现象时．探究产生感应电流的方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向）．下列分析、比较以及结论正确的是（　 　）??????????
A.?比较甲、乙两图．说明感应电流方向与磁场方向无关B.?比较乙、丙两图，说明感应电流方向与导体运动方向有关C.?比较甲、丙两图，说明感应电流方向与磁场方向和导体运动方向均无关D.?由图丁可得出结论：感应电流方向与导体是否运动无关
12.如图所示，磁感线竖直向下，AB棒运动，电流表指针偏转（　　）?
A.?AB棒可能是竖直向下运动的?????????B.?AB棒可能是水平向左运动的C.?开关断开，电流表指针也会偏转???????D.?实验说明电路中有电流不一定需要电源
二、填空题
13.如图是探究产生感应电流的实验装置，通过检流计可以观察电路中的电流及方向．小阳同学用该实验装置进行实验的步骤如下：闭合开关后，首先快速向左移动金属棒AB，发现检流计指针发生了偏转；然后快速向右移动金属棒AB，发现检流计指针偏转方向与第一次偏转方向相反．请你写出小阳同学所探究的问题是________．
14.话筒的作用是：当人对着话筒说话时，声波使话筒里振动膜做相应振动，使金属盒里的　________?　发生忽松忽紧地挤压变化，它的　________?　也就随之发生忽大忽小的变化，这时电路里就产生了强弱按声音振动而变化的　________?　．
15.重庆市某中学初三年级全体师生，在新课标物理教学理念“从生活走向物理，从物理走向社会”的指引下，开展了“摇绳发电”活动，如图所示．教师指导学生用灵敏电流计、导线（代替摇绳）组成闭合电路，当导线（摇绳）切割地磁场磁感线时，观察灵敏电流计指针的偏转情况．这次活动让孩子们亲身探究了电磁感应的奥秘并体验了利用地磁场发电的乐趣．请参照示例写出这次活动所涉及的物理现象和对应的物理知识（不得与示例重复）．示例：物理现象：同学蹬地跳起物理知识：力的作用是相互的作答：物理现象：?________物理知识：?________
16.?如图所示，小东用导体ab、电流表及导线组成了闭合电路，探究“什么情况下磁可以生电”，并将实验中观察到的现象记录在下表中。根据实验记录可知：（1）“闭合电路中，只要导体ab在磁场中运动就有会产生感应电流”的说法是________?的；（选填“正确”或“错误”）（2）实验结论为：闭合电路的一部分导体在磁场中做________?的运动时，导体中就会产生感应电流产生。
17.阅读短文，回答问题．为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积．测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能Ek，作出Ek﹣s图象，如图所示．
××型汽车
总质量（kg）
1200
储能效率（%）
70
耗油量（L/100km）
9
（1）发电机是根据?________原理发电的．发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为??________能．（2）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为　?________?　kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为　??________　J（燃油的密度ρ=0.7×103kg/m3，热值q=4.6×107J/kg）．（3）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以20m/s的速度正常行驶1000m．此过程中，汽车　??________．A．受到的阻力为1.2×104N????????? B．行驶的时间为40sC．牵引力做的功为3.2×108J??????? D．牵引力的功率为16kW（4）由图象可知，表示关闭发电机进行测试的图线是　?________　（选填“①”或“②”），判断的依据是?________??．（5）若汽车正常行驶时的动能Ek0=4×105J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有???________J的动能转化为内能．
三、实验探究题
18.为了探究导体在磁场中怎样运动，才能在电路中产生电流，采用了图中所示的实验装置：
（1）将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，电流计指针不偏转，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针________偏转；断开开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，电流计指针________偏转．（填”会“或”不会“）
（2）将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中竖直上下运动，电流计指针________偏转；让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动，电流计指针________偏转．（填”会“或”不会“）
（3）综合（1）（2）中的实验现象可知，导体在磁场中运动产生电流的条件是：导体必须是________电路的一部分，且一定要做________的运动．
（4）在这个试验中________能转化为了电能．
19.如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置.???
（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做________运动时导体中会产生感应电流.
（2）在此实验过程中，能量转化情况是________.
（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，如图偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明________.
（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动_________，观察两次实验中的________，然后进行分析与判断.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】解：A、如图，通电导体在磁场中受力而运动，这是磁场对电流的作用．不符合题意． B、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流，这种现象是电磁感应现象．符合题意．C、闭合开关电磁铁具有磁性，这是电流的磁效应．不符合题意．D、通电导体周围存在着磁场．不符合题意．故选B．【分析】按压手柄，塑料齿轮带动线圈内磁性飞轮高速旋转，使灯泡发光．这是电磁感应现象，在四个选项中找到应用电磁感应原理的．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：手摇电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光；A、此图反映了通电线圈在磁场中受到力转动，与手摇电筒的制成原理无关，故A错误；B、图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生偏转来体现），这是电磁感应现象，与手摇电筒的制成原理相符合，故B正确．C、奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场．与手摇电筒的制成原理无关，故C错误．D、此图反映了通电螺线管的磁性与线圈匝数的关系，故与手摇电筒的制成原理无关，故D错误．故选B．【分析】（1）手摇电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光．（2）逐个分析下面四个选择项中各个设备的制成原理，将两者对应即可得到答案．
3.【答案】B
【解析】【解答】解：A、AB棒竖直向下运动时，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流，故A不正确；B、AB棒水平向左运动，切割磁感线，能产生感应电流，故B正确；C、开关断开后，电路为断路，不会产生感应电流，故C错误；D、当闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，而该装置就是电源，因此电路有电流一定需要电源，故D错误．故选B．【分析】电磁感应现象：当闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流．由此分析判断即可．
4.【答案】A
【解析】【解答】解：手电筒中没有电池，在晃动手电筒时，手电筒中的永磁体在线圈中运动，运动是相对而言的，相对于永磁体而言，线圈在做切割磁感线运动，线圈中就会产生感应电流，电流通过灯泡时，小灯泡就会发光．故选A．【分析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象．来回摇晃手电筒，使永磁体在线圈中来回运动，线圈做切割磁感线的运动，线圈中就会产生感应电流，小灯泡就会发光．
5.【答案】B
【解析】【解答】A、奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场．与膝盖上的发电装置的制成原理无关．故A错误。B、图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生偏转来体现），这是电磁感应现象，与膝盖上的发电装置的制成原理相符合．故B正确。C、此图反映了通电导体在磁场中受到力的作用，与膝盖上的发电装置的制成原理无关，故C错误。D、此图探究的是电磁铁磁性强弱的影响因素，研究电磁铁磁性强弱与线圈中电流大小有关，与膝盖上的发电装置的制成原理无关．故D错误。故选B。【分析】（1）膝盖上的发电装置是利用电磁感应现象制成的。（2）逐个分析下面四个选择项中各个设备的制成原理，将两者对应即可得到答案。
6.【答案】D
【解析】【解答】解：磁感式电话的话筒是利用电磁感应现象，把声音信号转化为电信号．故选D．【分析】电话的话筒通过声音的振动使线圈在永久磁体的磁场中做切割磁感线振动，而产生随之变化的电流，把声音的信号变为强弱变化的电流．
7.【答案】D
【解析】【分析】根据产生感应电流的条件判断各个选项：（1）导体是闭合电路的一部分；（2）导体做切割磁感线运动．由产生感应电流的两个条件知，只有选项D符合．故选D【点评】本题考查了产生感应电流的条件．
8.【答案】D
【解析】【解答】解：手摇电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光；A、奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场．与手摇电筒的制成原理无关，故A错误．B、此图反映了通电导体在磁场中受到力的作用，与手摇电筒的制成原理无关，故B错误．C、此图反映了通电线圈在磁场中受到力转动，与手摇电筒的制成原理无关，故C错误．D、图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流表指针发生偏转来体现），这是电磁感应现象，与手摇电筒的制成原理相符合，故D正确．故选：D．【分析】（1）手摇电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光．（2）逐个分析下面四个选择项中各个设备的制成原理，将两者对应即可得到答案
9.【答案】D
【解析】【解答】解：A、电动机消耗电能，消耗电能转化为机械能，不符合题意；B、电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，消耗电能，不符合题意；C、电风扇转动，将电能转化为了机械能，不符合题意；D、发电机发电产生电能，属于机械能转化为电能，符合题意．故选D．【分析】机械能转化为电能，应该是消耗机械能产生电能的现象．像ACD都是消耗电能的现象，肯定不符合题意．
10.【答案】C
【解析】【解答】解：由图可知：该实验中无电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，即是电磁感应现象，是发电机原理图．故ABD不符合题意．故选C．【分析】发电机原理是电磁感应现象，即闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，即发电机的原理图中没电源，有电源的实验装置图是电动机的原理图．
11.【答案】B
【解析】【解答】解：A、图甲和图乙中，磁场方向不相同，导体运动方向相同，电流方向不变，即可以得到磁场方向和感应电流方向有关，故A错误；B、图乙和图丙中，磁场方向相同，不同的是导体运动方向，可以说明感应电流的方向与导体运动方向有关，故B正确；C、图甲和图丙中，磁场方向和导体运动方向都不相同，无法研究两者与感应电流的关系，故C错误；D、图丙中，只向上运动，做法过于片面，无法得到感应电流和导体是否运动之间的联系，故D错误；故选B．【分析】此题的实验中，涉及到感应电流方向、磁场方向、导体运动方向三个变量，若要研究他们之间的关系，就要用到控制变量法，那么就应该从四个图中的“变”与“不变”入手分析．在研究多因素（或变量）的问题时，通常要采用控制变量法，即：每次只改变其中的一个量，而控制其他的量不变，从而将研究多因素的问题转化为研究多个单因素的问题．在使用控制变量法时，一定要把握住哪些量在“改变”，而哪些量没有变化．
12.【答案】B
【解析】【解答】解：A、AB棒竖直向下运动时，运动方向与磁感线方向平行，所以不会切割磁感线，不会产生感应电流，故A不正确；B、AB棒水平向左运动，切割磁感线，能产生感应电流，故B正确；C、开关断开后，电路为断路，不会产生感应电流，故C错误；D、当闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，而该装置就是电源，因此电路有电流一定需要电源，故D错误．故选B．【分析】电磁感应现象：当闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流．由此分析判断即可．
二、填空题
13.【答案】感应电流的方向与导体的运动方向是否有关．
【解析】【解答】解：如图是研究电磁感应现象的实验装置，通过检流计可以观察电路中的电流及方向；磁场方向不变，先快速向左移动金属棒AB，发现检流计指针发生了偏转，表明有感应电流产生，然后快速向右移动金属棒AB，发现检流计的指针发生了不同方向的偏转，表明感应电流方向发生改变；故探究的问题是感应电流的方向与导体的运动方向是否有关．故答案为：感应电流的方向与导体的运动方向是否有关．【分析】由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生电流的现象，是一种电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流；感应电流的方向和磁场方向和导体运动的方向有关；根据小阳同学的两次实验现象得出他所探究的问题．
14.【答案】碳粒；电阻；电流
【解析】【解答】解：当人对着话筒说话时，声波使话筒里振动膜做相应振动，使金属盒里的碳粒发生忽松忽紧地挤压变化，它的电阻也就随之发生忽大忽小的变化，这时电路里就产生了强弱按声音振动而变化的电流．故本题答案为：碳粒，电阻，电流．【分析】要解答本题需掌握：话筒把声音转化为变化的电流的原理．
15.【答案】同学摇绳；力可改变物体的运动状态
【解析】【解答】从力学、电磁学和能量等方面入手，确定研究对象，分析相应的物理规律．物理现象或物体对应的物理知识如下表：
编号
现象和物体
相关的物理知识
示例
同学蹬地跳起
力的作用是相互的
1
同学摇绳
力可改变物体的运动状态
2
同学落地
重力可改变物体的运动状态
3
灵敏电流计指针的偏转
有感应电流产生
4
摇绳切割地磁场获得电流
机械能转化为电能
5
跳到空中的同学
动能减少重力势能增加
6
站在地面的同学
重力和支持力平衡
故答案为：同学摇绳；力可改变物体的运动状态．
16.【答案】?错误；切割磁感线．
【解析】【解答】根据表中所给实验记录可以得知：（1））“闭合电路中，只要导体ab在磁场中运动就有会产生感应电流”的说法是错误的；（2）实验结论为：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流．【分析】产生感应电流的条件．
17.【答案】电磁感应；内；6.3；2.898×108；D；①；从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是①；1.2×105
【解析】【解答】（1）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运动时，导体中就会产生感应电流．发电机就是利用这一原理来工作的．在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，电流通过线圈时要产生热量，还有部分能量转化为内能．（2）∵V=9L=9dm3=0.009m3， ρ=0.7×103kg/m3∴消耗燃油的质量为：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.009m3=6.3kg；而q=4.6×107J/kg，∴燃油完全燃烧产生的热量为：Q放=mq=6.3kg×4.6×107J/kg=2.898×108J．（3）汽车在大小为800N的牵引力作用下，以20m/s的速度正常行驶1000m．∴A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，因此牵引力为800N，阻力也为800N．说法错误，不符合题意．B、行驶的时间为：。说法不正确，不符合题意。C、牵引力做的功为：W=Fs=800N×1000m=8×105J．说法错误，不符合题意．D、牵引力的功率为：。说法正确，符合题意。故选D。?（4）从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是①．（5）∵储能效率70%，∴动能转化为内能的效率为：η=1﹣70%=30%，而Ek0=4×105J，∴W内=Ek0η=4×105J×30%=1.2×105J．故答案为：（1）电磁感应；内；?（2）6.3；2.898×108；（3）D；（4）①；从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是①；（5）1.2×105．【分析】（1）发电机是利用了电磁感应原理，即磁生电，发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，电流通过线圈时要产生热量．（2）耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积，知道燃油的密度，可利用公式m=ρV计算质量，又知道燃油的热值，可利用公式Q=mq计算燃料燃烧放出的热量．（3）A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，从而可以判断阻力的大小．B、知道路程和速度，可利用公式t=计算时间．C、已知牵引力和移动的距离，可利用公式W=FS计算牵引力做的功．D、知道牵引力做的功和时间，可利用公式P=计算牵引力的功率．（4）从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是①．（5）知道汽车的储能效率，从而可以计算出动能转化为内能的效率，再利用公式W内=Ek0η计算内能的多少．
三、实验探究题
18.【答案】（1）会；不会（2）不会；会（3）闭合；切割磁感线（4）机械
【解析】【解答】解；（1）将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，没有切割磁感线，电流计指针不偏转；让导体在蹄形磁体中左右运动，导体切割磁感线，有感应电流产生，电流计指针会偏转；断开开关，让导体在蹄形磁体中左右运动，虽然导体切割磁感线，但由于开关断开，电路没有电流，电流计指针不会偏转；（2）将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中，闭合开关，让导体在蹄形磁体中竖直上下运动，导体没有切割磁感线，没有感应电流产生，电流计指针不会偏转；闭合开关，让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动，导体做切割磁感线运动，有感应电流产生，电流计指针会偏转；（3）综合（1）（2）中的实验现象可知，导体在磁场中运动产生电流的条件是：导体必须是闭合电路的一部分，且一定要做切割磁感线的运动；（4）此实验中消耗了机械能，获得了电能，是将机械能转化为电能的过程．故答案为：（1）会；不会；（2）不会；会；（3）闭合；切割磁感线；（4）机械．【分析】（1）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，这种电流叫感应电流，这一现象叫电磁感应现象；（2）产生感应电流的条件：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动；（3）电磁感应是机械能转化为电能．
19.【答案】（1）切割磁感线（2）机械能转化为电能（3）感应电流方向与导体运动方向有关（4）较快；电流表指针偏转大小
【解析】【解答】（1）实验现象说明：闭合电路中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.（2）在此实验过程中，由于导体做切割磁感线运动才产生了感应电流，能量转化情况是机械能转化为电能.（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，如图偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明感应电流方向与导体运动方向有关? .（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，所以他验证猜想的过程应该是改变导体运动速度，让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次实验中的电流表指针偏转大小，然后进行分析与判断.【分析】（1）产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体；在磁场中做切割磁感线运动；（2）发生电磁感应现象时，消耗机械能，获得为电能；（3）产生的感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线的方向均有关；（4）探究“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”时，要改变导体切割磁感线的速度.