第四章《磁生电》第四节第五节知识点分析易错题目分析和强化训练.docx
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第四章《磁生电》第四节第五节知识点分析易错题目分析和强化训练
第四章《电和磁》（第4～5节）知识解读
一、电动机
磁场对通电导体和线圈的作用
1.通电导体在磁场中会受到力的作用
1所受到力的方向与电流方向和磁场（磁感线）方向有关，当电流方向或磁场方向中有一个改变时，所受力的方向将改变，当两者同时改变时，受力方向将不变；
2所受到力的大小与电流大小和磁场强度有关。
2.通电线圈在磁场中会发生转动
1由于通电线圈对边电流方向相反，所以受力方向相反，当此两个力与线圈不在同一个平面内时，线圈将会转动；
2当线圈平面与磁场方向垂直时，对边受力方向与线圈在同一个平面内，此时线圈将不会发生转动，线圈处于平衡位置；
3通电线圈在磁场中转到平衡位置时，会在平衡位置附近来回摆动，最后静止在平衡位置，这是因为线圈转过平衡位置时，受到力的方向与运动方向相反，从而将线圈拉回到平衡位置。
3.通电导体在磁场中的运动和通电线圈在磁场中的转动都是将电能转化为机械能。
直流电动机
1.换向器
1作用：
使线圈在利用惯性转过平衡位置的时候，线圈中的电流方向发生改变，线圈受力方向与线圈的运动方向保持一致，从而使线圈能一直转动下去；
2构造：
由两个铜制半环制成。
2.直流电动机（使用直流电源的电动机）
1构造：
由定子与转子构成，定子是电动机中固定的部分，转子是电动机中转动的部分；
2原理：
利用通电线圈在磁场中转动的原理制成；
3能量转化形式：
将电能转化为机械能。
3.交流电动机（使用交流电源的电动机）：
构造、原理和能量转化形式与直流电动机相同。
二、磁生电
电磁感应
1.1831年英国物理学家法拉第发现了磁生电—电磁感应现象；
2.电磁感应：
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现象，产生的电流叫感应电流。
3.产生感应电流的条件：
1必须是闭合电路（只有闭合电路才可能有电流），否则切割磁感线时只能产生感应电压；
2必须是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如果整个电路都在磁场中运动，则可能不会产生感应电流；
3闭合电路的部分导体必须是做切割磁感线运动才会产生感应电流，所谓切割磁感线运动是指导体的运动方向与磁感线方向不平行（不必垂直），此时导体的运动就是切割磁感线运动。
4.产生的感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关，所以做实验时如果导体来回运动，我们就会看到电流表的指针左右摆动。
5.产生的感应电流的大小与磁场强度、导体切割磁感线的速度和导体的数量（有时是线圈的匝数）有关。
6.电磁感应现象中能量的转化形式是将机械能转化为电能。
交流发电机
1.发电机的工作原理：
电磁感应。
2.发电机的能量转化形式：
机械能转化为电能。
3.发电机的构造：
转子和定子，转子即为发电机中转动的部分，定子是不转动的部分。
4.线圈在磁场中转动一周的过程中，当线圈平面与磁场方向垂直（此时线圈上下两边的运动方向与磁场方向平行）时，线圈中没有电流产生，且线圈转动一周，电流方向改变两次。
5.实际使用的大型发电机中的转子不是线圈（线圈是由多匝铜线绕制而成，因此很重），而是电磁铁。
大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电的。
交流电与直流电
1.交流电：
周期性改变方向的电流叫交流电。
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，是因为我国的交流发电机的转子每秒钟转动50圈，每转一圈的时间是0.02秒。
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制圆环，则外电路中的电流是交流电，如果是两个铜制的半环，则外电路中的电流是直流电（半环的作用相当于换向器）。
发电机与电动机的区别
发电机
电动机
原理
电磁感应
通电线圈在磁场中转动
能量转化形式
机械能转化为电能
电能转化为机械能
构造
定子和转子
定子和转子
是否需要电源
不需要
需要
线圈中的电流
交流电
交流电
外电路中的电流
用圆环的是交流电，用半圆环的是直流电
直流电动机的是直流电，交流电动机的是交流电
点击《电动机》
例1在物理学中，用
表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。
如图所示，甲图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，乙图所示的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（）
分析：
通电导体在磁场中受力的方向取决于导体中的电流方向和磁感线方向。
将甲图逆时针旋转90°可得A图，故A图通电导体受到的磁场方向向下；B图相对甲图来说，磁场方向改变，电流方向不变，受力方向应该变为与原来相反，所以B图中导体的受力方向水平向右；C图相对于甲图来说，电流方向和磁场方向都改变，故受力方向不变，磁场力仍水平向左；D图相对于甲图，磁场方向不变，电流方向改变，所以导体受力方向也与甲图相反，即D图中的导体受力方向水平向右。
答案：
C
例2如图所示的实验中，闭合开关后，导体棒ab向右运动，这说明____________对通电导体有力的作用；若要使ab棒向左运动，你的方法是_______________________。
分析：
闭合开关后，导体ab中有了电流，导体棒的运动说明了磁场对电流有力的作用，通过课堂演示实验可知，通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，若只改变两个因素中的一个因素，则通电导体的受力方向就改变，若同时改变两个因素则受力方向不变。
答案：
磁场改变电流的方向或者改变磁场的方向
例3要改变直流电动机的转动方向，可采用的措施是：
（ ）
A.增大或减小线圈中的电流强度
B.增强或减弱电动机里的磁场
C.改变线圈中的电流方向，或对调磁铁的磁极
D.改变线圈中的电流方向，同时对调磁铁的磁极
分析：
电动机的原理是磁场对电流的作用，而作用力的方向的方向与导体中电流的方向和磁场方向两个因素有关，两个因素中只改变一个因素，作用力的方向就会与原来的方向相反，同时改变两个因素，则作用力方向不变，因此正确选项为C。
例4如图所示是课本中的几个实验．演示磁场对通电导体有力的作用的是（）
分析：
A图演示的是通电螺线管周围存在磁场，B图中电风扇转动，小灯泡发光，是将机械能转化为电能，而磁场对通电导体的作用是将电能转化为机械能；C图演示的是电流周围存在磁场（奥斯特实验），D图演示的是磁场对通电导体有力的作用。
答案：
D
例5如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施可行的是（）
A.将蹄形磁体的N、S极对调
B.换用磁性强一些的蹄形磁体
C.换用能提供较大电流的直流电源
D.使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
分析：
金属棒没有运动，说明金属棒受到的磁场力太小或者是金属棒与导轨之间的摩擦力太大，而通电导体在磁场中受到的力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关，要增大通电导体在磁场中受到的力，应该增强磁场强度或者增大导体中的电流，因此可换用磁性强一些的蹄形磁体，或换用能提供较大电流的直流电源；摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，要减小金属棒与导轨之间的摩擦力，可减小对导轨的压力，使用轻质金属棒。
答案：
BCD。
《磁生电》的疑难解析
例1图6是小明同学为了探究闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，产生感应电流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，结论正确的是（）
A．比较图a和b，说明感应电流方向与磁场方向有关
B．比较图b和c，说明感应电流方向与导体运动方向有关
C．比较图a和c，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d可得出结论：
感应电流方向与导体是否运动无关
分析：
通过a、b两图比较可以看出，导体的运动方向相同，而磁场的方向相反，电流表的指针偏转方向相反，说明感应电流的方向与磁场方向有关；图b与图c中磁场方向相同，而导体的运动方向相反，电流表指针方向相反，说明感应电流的方向与导体运动的方向有关；图a与图c中磁场与导体运动方向均不同，故不能判断；图d中，导体没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流，因此应选A、B。
答案：
AB
例2如图所示的四个演示实验中，能够说明发电机原理的是（）
分析：
发电机的原理是电磁感应现象，是将机械能转化为电能，A是奥斯特实验验证了通电直导线周围产生磁场，而B和D是磁场对电流的作用，只有C是将机械能转化为电能，是发电机的原理。
答案：
C
例3如图所示是探究电磁感应现象的实验装置，装置中的直铜线ab通过导线接在灵敏电流计的两接线柱上，当让ab迅速向上运动时，电流表指针__________（选填“偏转”或“不偏转”）；实验时开关应该__________，实验结果表明____________________。
分析：
当ab迅速向上运动时，导体不切割磁感线，导体中不产生感应电流，电流表指针不偏转；将ab改为向左运动时，导体切割磁感线运动，导体中产生感应电流，电流表指针发生偏转；实验时开关应该闭合，从实验结果可以看出，当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。
答案：
不偏转闭合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
例4如图所示，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
分析：
在电磁感应现象中：
①使导体切割磁感线的速度增大；②使导体切割磁感线的速度与磁感线方向垂直；③加强永磁体的强度；④增加切割导体的条数；⑤增大切割导体的有效长度等等，都会增大产生的感应电流。
题中“无论怎样水平移动金属棒，电流计指针都没有明显偏转”排除了①②⑤的可能因素。
答案：
换用强磁铁将ab换为多根导线
例5如图所示，闭合开关，通电螺线管的上端为极，将滑动变阻器滑片向右滑动，弹簧将（选填“伸长”或“缩短”）。
如果用电流表替代虚线框内仪器，然后将条形磁体迅速插入线圈中，与之相连的电流表的指针会发生偏转，这是现象。
分析：
本题结合动态电路分析考查通电螺线管，为常见题型。
解题时由电流方向结合螺线管绕线方式判定其上端为N极，故对其上方磁体为引力，电磁铁磁性强弱与电流大小有关，当滑片向右滑时，导致接入电路阻值增加，电流变小，电磁铁磁性减弱，对上方磁体引力减小故弹簧缩短。
而后者因为电流表指针偏转可判定有电流通过，即为电磁感应现象。
答案：
N缩短电磁感应
直流电动机实验故障分析
在装配直流电动机模型实验中，常见的故障是装好通电后电动机不转动，主要原因有以下几点：
一、电流不通
1.电刷与铜制半环接触不好；
2.开关处接触不良或开关没闭合；
3.电源处接触不良；
4.滑动变阻器的滑片没放在电阻丝上。
二、摩擦太大
1.线圈与半圆形金属环（极靴片）之间接触；
2.线圈轴与插孔之间的摩擦太大，或者线圈轴被卡住。
三、电流太小
1.电源电压太低；
2.使用的滑动变阻器的阻值太大。
四、仪器装置位置不正确
1.线圈的位置处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以；
2.如果使用的是如图所示的电动机模型，永磁体的N极和S极可能竖直放置，只要将永磁体的N极和S极水平放置。
即时训练
1、1831年，英国著名物理学家 发现了电磁感应现象，导致了 的发明，从而开辟了人类电的时代。
2、__________________________这种现象叫做电磁感应，_____________叫做感应电流。
3、如果电路不是闭合的，即使导体在磁场里做切割磁力线运动也不会产生______________，只在导体的两端产生______________。
4、在“磁场对通电导线的作用”中发现：
通电导体在磁场中所受到力的方向与和有关。
如果改变其中的一个量，受力方向将；如果两个量的方法同时改变，则受力方向将。
（改变或不变）。
5、在电磁感应现象中_____________能转化为____________能。
6、换向器的作用是：
改变线圈中的，从而改变导体在磁场中的
，使线圈在磁场中能连续转动。
7、我国照明电路所用交流电的周期秒，频率赫兹，每秒钟电流方向改变是次。
用一台手摇发电机给一个灯泡供电，线圈转得越快，灯泡越，能量从能转化为能。
8、实际使用的大型交流发电机结构与模型有所不同，但仍是由和两部分组成。
一般采用不动旋转的方式来发电。
9、直流电动机的原理是______________________而发生转动，转动的快慢可以由__________________来控制。
10、某同学探究“什么情况下磁可以生电”的实验装置如图。
ab是一根直铜丝，通过导线接在量程为3A电流表的两接线柱上，电流表指针指零。
当把ab迅速向右运动时，并未发现电流表指针明显偏转。
你认为最可能的原因是（）
A、感应电流太小，无法使指针明显偏转
B、铜丝太细，换用铜棒便能使指针明显偏转
C、应把ab改为向左运动
D、应把ab改为上下运动
11、下图是“线圈不能连续转动”的三幅实验图，下列表达不正确的是（）
A、三图中，导线ab、cd所受的磁力方向不同
B、乙图中，线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性
C、如果通电较长时间，线圈abcd最终会停止在乙图所示的位置
D、只要开关始终闭合，线圈abcd一定会在乙图的平衡位置中左右摆动
12、关于交流发电机中的电流,下列正确的说法是（ ）
A、线圈中产生的电流是直流电,而供给外部电路的电流是交流电;
B、线圈中产生的电流是直流电,而供给外部电路的电流是直流电;
C、线圈中产生的电流是交流电,而供给外部电路的电流是直流电;
D、线圈中产生的电流是交流电,而供给外部电路的电流仍是交流电。
13、有几位同学在探究线圈转动的实验中，有以下几种说法，你认为正确的是（）
A、线圈转过平衡位置后，靠惯性继续转动
B、线圈转过平衡位置后，靠改变磁场方向继续转动
C、线圈转过平衡位置后，靠电刷改变电流方向继续转动
D、线圈转过平衡位置后，靠换向器改变电流方向继续转动
14、下列电器对应的工作原理正确的是（ ）
A、发电机——电流磁效应B、电动机——磁场对通电线圈的作用
C、电磁铁——电磁感应D、电磁继电器——电流的热效应
15、如图所示这一实验装置可用来研究。
小月还想进一步探究通电导线受力方向与电流方向的关系，她具体的做法是
；
为了探究通电导线受力方向与磁场方向的关系，她还应该如何做？
。
从这一系列实验中我们可以得出什么结论？
（写明两点）
。
《即时训练》的参考答案
1、法拉第发电机2、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产生的电流3、感应电流感应电压4、磁场方向电流方向改变不变5、电机械6、电流方向受力方向7、0.0250100亮机械电8、转子定子线圈磁极9、磁场对通电导线的作用磁场强弱（或电流大小）10、A11、D12、D13、D14、B15、通电导体在磁场中的受力情况（或磁场对电流的作用）保持磁场方向不变，改变电流的方向，观察导线的运动方向；保持电流的方向不变，改变磁场的方向，观察导线的运动方向；通电导体在磁场中会受到力的作用，其受力方向与磁场方向及磁感线方向有关。
《电与磁》（第4～5节）同步学业水平测试题
时间90分钟满分100分姓名成绩
A卷教材基础题针对性测试
一．我会选择（每小题2分，共28分）
1.英国物理学家法拉弟发现（）
A、电流通过导体，导体会发热；
B、通电导线周围存在磁场；
C、电磁感应现象；
D、通电导体在磁场里会受到力的作用
2．要想使一台直流电动机模型的转速减小一些，下列方法不能达到目的的是（）
A减小线圈中的电流大小B将磁铁的两极对调一下
C更换电源，使电源的电压降低D增加滑动变阻器接入电路的电阻
3．关于产生感应电流的条件，下列说法中正确的是（ ）
A.任何导体在磁场中运动，都能产生感应电流
B.一段导体在磁场中运动时，就能产生感应电流
C.当闭合电路的部分导体沿磁感线运动时，就能产生感应电流
D.当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，就能产生感应电流
4．关于交流发电机的原理，下列说法正确的是（ ）
A．利用通电线圈在磁场里转动B．利用换向器把直流电变为交流电
C．利用通电导体在磁场里受力而运动D．利用电磁感应现象
5．如图所示是研究电磁现象的四个实验装置，其中说明电动机原理的是（）
6．如图中a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中运动方向如图所示。
导体中不能产生感应电流的是：
（ ）
ABCD
7．图为研究磁场对通电导线作用的实验装置，当接通电源，有电流由a至b通过导线ab时，它将受到磁场力作用而向左运动，则：
（）
A．当磁场方向相反时，ab将向右运动，电能转化为机械能
B．当电流方向相反时，ab将向右运动，机械能转化为电能
C．当电流和磁场方向同时改变时，ab将向右运动，电能转化为机械能
D．当电流和磁场方向同时改变时，ab将向左运动，机械能转化为电能
8．一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电机不转，用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，则该电动机模型开始时不转的原因可能是（）
A．线圈内部断路B．电刷与换向器接触不良
C．磁铁的磁性不强，或线圈中电流不够大D．线圈正好处于平衡位置
9．小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。
关于该实验，下列说法正确的是（）
A．电风扇发电的原理是电磁感应
B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D．小灯泡发光是把光能转化为电能
10．在交流发电机中，将线圈中产生的交流电供给外电路是利用：
（ ）
A.滑环 B.电刷C.换向器 D.滑环和电刷
11.关于直流电动机和发电机的几种说法中，正确的是（）
A、电动机是把机械能转化为电能的装置；
B、电动机是利用通电线圈在磁场中转动的原理工作的；
C、发电机是把电能转化为机械能的装置；
D、电动机是利用电磁感应原理工作的；
图9
12.如图所示,下列实验仪器工作时，把机械能转化为电能的是（）
13．在图所示的实验装置图中，能够说明电磁感应现象的是（）
14．在如图所示的实验装置中，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
二、我会填空（每空3分，共26分）
15．科学的发展推动了技术的进步，科学家的发明与创造推动了人类文明的进程。
正是由于法拉第发现了现象，才有了今天的电气化时代。
16.如图是研究磁场对电流作用的实验装置，当闭合开关后，导体AB就会运动起来，这现象说明：
___________________________________________；人们根据这一原理制成了____________机。
17.上题中当闭合开关后，若导体AB向左运动
（1）如果仅将两磁极对调位置，导线AB将向运动
（2）如果磁极位置不变仅改变AB中的电流方向，导线AB将向运动
（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线AB将向运动
18．如右图所示，在磁场中悬挂一根导体，把它的两端通过开关跟电流表连接起来。
依次进行如下实验，在空白里填写“偏转”或“不偏转”。
（1）导体不动，闭合开关，电流表指针＿＿＿＿。
（2）换用强磁体，使磁场强度大大增强，仍保持导体不动，闭合开关，电流表指针＿＿＿＿＿。
（3）闭合开关，使导体在磁场中沿竖直方向上下运动，电流表的指针＿＿＿＿。
19.如图所示的发电机工作原理图中，放在水平方向磁场中的矩形线圈逆时针方向转动，当转动到甲、丙两图位置时，由于ab、cd边运动方向______磁感线，因而电路中______，当转到乙、丁两图的位置时，由于ab、cd边切割磁感线的方向______，因而外电路中的电流方向______。
B卷综合应用创新题提升测试
一、我会选择（每空3分，共12分）
1．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
2．一束带负电的电子流经过一暗盒附近，运动轨迹发生偏转，如图所示。
则暗盒中可能存在的物体为：
（）
①磁铁②铅块③带正电荷的物体
④带负电荷的物体
A．①③ B，②③C．②④D．只可能是③
3．下列四个研究电和磁关系的实验中，其中研究“磁生电”的是（）
4．如图所示,在磁场中悬挂一根直导线,导线的两端分别连接在电流表的两个接线柱上,组成一个闭合电路.当导线沿着图示方向运动时,有两个运动方向能使电流表的指针偏转,这两个运动方向是（）
A．向右或向左B．向上或向下
C．向左或向上D．向右或向下
二、我会填空（每空3分，共18分）
5．有一种环保型手电筒，筒内没有电池。
使用时，只要来回摇晃手电筒，使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间穿过线圈来回运动，灯泡就能发光。
这种手电筒能发电是依
据原理。
要使灯泡亮度增大，可采用的方法是（写出一种即可）。
6.小科对电磁炉很感兴趣，在老师的指导下进行了如下实验：
①查找资料后知道家用电磁炉内部有一个很大的线圈；②用导线连接指示灯的两个接线柱后，指示灯不发光；而把它放置于电磁炉上，启动电磁炉，指示灯能发光，如图所示。
由于通电的电磁炉周围存在着磁场，它具有的能量在一定条件下会转化为能，使指示灯发光。
由此可猜测，电磁炉周围存在的磁场是（填“变化”或“不变化”）的。
7．如下图所示，当闭合开关，导体在磁场中做 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_______ __________。
三、我会探究（8分）
8．老师在课堂上演示了电磁感应实验后，小杨同学有了新的想法：
如果线圈不动，磁体相对于线圈运动是否也会产生电流?
于是他找来线圈、条形磁铁、灵敏电流计和一些导线开始探究。
当他把条形磁铁插入线圈的瞬间，电流表指针发生了偏转（如图7所示），实验成功了!
小杨又想：
在这个实验中，感应电流的大小与哪些因素有关呢?
请你针对小杨的问题提出一个猜想，并设计实验验证你的猜想。
猜想：
实验设计：
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