專題1.5.2 磁生電-發(fā)電機（解析版）

2020年浙教版八年級下科學(xué)同步學(xué)習(xí)精講精練第1章電與磁1.5-2磁生電——發(fā)電機目錄 1 2 3 4 7交流發(fā)電機1.交流電與直流電(1)交流電：手搖發(fā)電機發(fā)出的是一種大小和方向都發(fā)生周期性變化的電流，這種電流叫交流電。我國供生產(chǎn)、生活用的交流電的周期(每轉(zhuǎn)動一周所需的時間)是0.02秒，頻率(每秒鐘所轉(zhuǎn)過的周數(shù))為50赫茲，即每秒鐘出現(xiàn)50個周期，電流方向改變100次。(2)直流電：方向不隨時間改變的電流叫作直流電。例如從于電池中獲得的電流就是直流電。2.交流發(fā)電機(1)工作原理：發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。(2)基本結(jié)構(gòu)：磁鐵、矩形線圈、圓柱形銅環(huán)、電刷等。(3)工作過程：①如圖甲中線圈的ab邊向左運動，cd邊向右運動，運動方向與磁感線平行，線圈沒有切割磁感線，線圈中沒有電流；②如圖乙中線圈的ab邊向下運動，cd邊向上運動，運動方向與磁感線垂直，線圈切割磁感線，線圈中有電流(d→c→b→a)，外部電路電流方向是A→B；③如圖丙中線圈的ab邊向右運動，cd邊向左運動，運動方向與磁感線平行，線圈沒有切割磁感線，線圈中沒有電流；④如圖丁中線圈的ab邊向上運動，cd邊向下運動，運動方向與磁感線垂直，線圈切割磁感線，線圈中有電流(a→b→c→d)，外部電路電流方向是B→A。(4)交流發(fā)電機中能的轉(zhuǎn)化：機械能轉(zhuǎn)化為電能。(5)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動一周，感應(yīng)電流方向改變兩次。發(fā)電機與電動機的區(qū)別機器直流電動機交流發(fā)電機原理通電線圈在磁場里受力而發(fā)生轉(zhuǎn)動電磁感應(yīng)現(xiàn)象能量的轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機械能機械能轉(zhuǎn)化為電能線圈與電刷目的連接兩個銅半環(huán)(即換向器)兩個銅環(huán)線圈轉(zhuǎn)動的原因通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動線圈在外力作用下轉(zhuǎn)動線圈中電流種類交流電交流電外部電路電流種類直流電交流電線圈中電流來源由電源提供直流電線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電流在電路中的作用用電器電源【例】(濟寧中考)發(fā)電機的工作原理是，能說明直流電動機工作原理的是圖中的圖?！敬鸢浮侩姶鸥袘?yīng)乙【解析】發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的。甲圖中沒有電源，線圈做切割磁感線運動會產(chǎn)生電流，是發(fā)電機的工作原理圖；乙圖中有電源，通電后磁場中的線圈會受力運動，所以乙圖是直流電動機的工作原理圖?！境？?】發(fā)電機原理【例1】(陜西中考)如圖是一模擬風(fēng)力發(fā)電的模型。電動機通電時，風(fēng)扇a高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生風(fēng)力模擬自然風(fēng)，風(fēng)扇b在風(fēng)力作用下帶動發(fā)電機發(fā)電，同時與發(fā)電機相連的小燈泡發(fā)光。下列說法正確的是()。A.電動機轉(zhuǎn)動時把機械能轉(zhuǎn)化為電能B.發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的C.電池電壓降低時，風(fēng)扇a的轉(zhuǎn)速不會改變D.風(fēng)力大小不會影響小燈泡發(fā)光亮度【答案】B【解析】本題考查了能量的轉(zhuǎn)化、發(fā)電機的制作原理、影響感應(yīng)電流大小的因素等，屬于基礎(chǔ)知識。A.電動機轉(zhuǎn)動時把電能轉(zhuǎn)化為機械能，故A錯誤；B.人類利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成了發(fā)電機，故B正確；C.電池電壓降低時，電路中的電流會減小，則風(fēng)扇a的轉(zhuǎn)速減小，故C錯誤；D.風(fēng)力大小發(fā)生變化時，電路中的電流會發(fā)生改變，則小燈泡的亮度也會改變，故D錯誤?！纠?】(株洲中考)如圖為交流發(fā)電機原理圖，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，則()。A.兩磁極間的磁場方向向左B.線圈在磁場中切割磁感線C.通過燈泡的電流方向不變D.線圈一定不受磁場力作用【答案】B【解析】A.在磁體的外部磁感線都是從N極出發(fā)回到S極，故圖中兩磁極間的磁場方向向右，故A錯誤；B、C.發(fā)電機是根據(jù)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理制成的，感應(yīng)電流的方向和磁場方向、導(dǎo)體切割磁感線的方向有關(guān)，由于導(dǎo)體切割磁感線的方向在改變，所產(chǎn)生的電流也會變化，故B正確，C錯誤；D.根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用的原理可知，此時線圈一定會受到力的作用，故D錯誤?！境？?】電磁感應(yīng)的應(yīng)用【例3】（海淀期末）在機場、火車站、博物館等一些需要進行安全檢查的場所，安檢人員利用手持式金屬探測器對旅客或游客進行檢查(如圖所示)。當(dāng)探測器靠近金屬物品時，在金屬物品中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此導(dǎo)致探測器發(fā)出警報，以提示要做進一步的檢查。在我們學(xué)習(xí)過的下列裝置中，與上述探測器能使金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流的原理最為相似的是()。A.電動機B.動圈式揚聲器C.發(fā)電機D.電磁鐵【答案】C【解析】本題主要考查電磁感應(yīng)的應(yīng)用。由題意可知，探測器是將線圈靠近金屬物體時，相當(dāng)于閉合電路的部分導(dǎo)體在切割磁感線，從而產(chǎn)生了電流，則分析各實驗現(xiàn)象可知能產(chǎn)生電流的選項。A.電動機是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用而制成的，故A不符合題意；B.動圈式揚聲器是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用而制成的，故B不符合題意；C.發(fā)電機是利用線圈在磁場中做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流制成的，故C符合題意；D.電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)制成的，故D不符合題意?！疽族e】發(fā)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的。它是一種能把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置?！痉椒记伞侩妱訖C與發(fā)電機原理的區(qū)別：電動機是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力的原理工作的；發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。1.下列關(guān)于交流發(fā)電機的說法中正確的是（）A.發(fā)電機工作時將電能轉(zhuǎn)化為機械能B.發(fā)電機工作時，線圈和外電路中通過的都是直流電C.如果發(fā)電機線圈每秒轉(zhuǎn)50圈，則感應(yīng)電流的方向每秒改變100次D.當(dāng)線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時，不論外部電路是否閉合，線圈中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生【答案】C【解析】本題就發(fā)電機的制作原理和工作原理進行考查.發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，發(fā)電機工作時，線圈內(nèi)的電流一定是交流電.2.(浙江臺州中考)有人發(fā)明了一種“發(fā)電地板”，如圖所示.發(fā)電地板的主要部件由永磁體和線圈組成，行人或車輛通過時，擠壓地板使永磁體和線圈發(fā)生相對運動，便能發(fā)電.該發(fā)電地板的工作原理與下列哪個選項的實驗原理相同（）【答案】B【解析】A圖是奧斯特實驗，即通電導(dǎo)體周圍存在磁場，不合題意；B圖是電磁感應(yīng)原理，即閉合回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，符合題意；C圖是電動機的原理圖，即通電導(dǎo)體在磁場中受力運動，不合題意；D圖是探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，不合題意.故選B.3.關(guān)于直流電動機和發(fā)電機的幾種說法中，不正確的是（）A.電動機是把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B.電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理工作的C.發(fā)電機是把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置D.發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)原理工作的【答案】A【解析】AB、直流電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理來工作的，它是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。故B正確、A錯誤；CD、發(fā)電機是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理制成的，它是把機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。故C、D都正確。4.下列線圈所處位置中有電流的是（）；電流方向開始改變的位置是（）.(填字母序號)A.線圈所在平面與磁場方向垂直；B.線圈所在平面與磁場方向平行；C.線圈所在平面與磁場方向成45°角.【答案】BCA【解析】見本節(jié)知識點掃描。5．如圖所示為發(fā)電機工作原理，下列有關(guān)說法正確的是()A.當(dāng)發(fā)電機工作時，電流始終從電刷A流向電刷BB.當(dāng)磁極不動，線圈反轉(zhuǎn)時，線圈中的電流方向也跟著反向C.當(dāng)線圈不動，磁極轉(zhuǎn)動時，不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.發(fā)電機線圈每轉(zhuǎn)過一圈，電流的方向改變一次【答案】B【解析】由圖可知，該裝置是交流發(fā)電機，工作時線圈內(nèi)和外部電路中的電流都會發(fā)生變化，發(fā)電機線圈每轉(zhuǎn)過一圈，電流的方向改變兩次，A、D錯誤；改變磁場方向或電流方向都會使線圈中電流方向發(fā)生改變，B正確；當(dāng)線圈不動，磁極轉(zhuǎn)動時，線圈切割磁感線，仍會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，C錯誤。6.有一種環(huán)保型手電筒，筒內(nèi)沒有電池.使用時，只要來回?fù)u晃手電筒，使永磁體在手電筒中的兩個橡膠墊之間穿過線圈來回運動，燈泡就能發(fā)光.這種手電筒能發(fā)光是依據(jù)原理.要使燈泡亮度增大，可采用的方法是(寫出一種即可).【答案】電磁感應(yīng)增加線圈匝數(shù)(答案合理即可)【解析】當(dāng)永磁體在線圈中運動時，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，故依據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的。要使燈泡亮度增大，即電流變大，可以加速切割、增加線圈匝數(shù)或更換磁性更強的永磁體。7.電動自行車的“心臟”是電動機，它是利用的原理工作的；關(guān)閉電源，人用力踏腳踏板，電動機就變成了“發(fā)電機”，從而實現(xiàn)了“自充電”，它的發(fā)電原理是，在此過程中轉(zhuǎn)化為.【答案】通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用電磁感應(yīng)機械能電能【解析】電動機是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力的原理工作的；“發(fā)電機”實現(xiàn)“自發(fā)電”的發(fā)電原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在發(fā)電時，它是把機械能轉(zhuǎn)化為電能。8.在學(xué)校實驗室開放時，同學(xué)們對手搖發(fā)電機非常感興趣，他們想：發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流大小跟哪些因素有關(guān)呢?于是他們開展了探究，以下是他們所用的發(fā)電機(如圖)和實驗記錄表：(1)根據(jù)表格可知，他們準(zhǔn)備研究發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小是否與有關(guān).(2)手搖發(fā)電機在發(fā)電時將能轉(zhuǎn)化為電能.(3)他們根據(jù)小燈泡的亮度來判斷電路中感應(yīng)電流的大小，像這種用能直接觀測的量來顯示不易直接觀測的量的方法叫“轉(zhuǎn)換法”.下列方法屬于“轉(zhuǎn)換法”的是(填序號).①根據(jù)磁鐵吸引大頭針的多少來判斷磁性的強弱；②根據(jù)能否進行新陳代謝來區(qū)分生物與非生物；③在研究電阻串聯(lián)時，利用20Ω的電阻代替串聯(lián)的15Ω和5Ω的電阻.(4)判斷電流大小，除了借助小燈泡觀察之外，實驗室常用來測量.【答案】（1）線圈轉(zhuǎn)速和線圈轉(zhuǎn)向（2）機械（3）①（4）電流表【解析】1）由表格信息可知，他們準(zhǔn)備研究發(fā)電機產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小與線圈轉(zhuǎn)速和線圈轉(zhuǎn)向是否有關(guān)，其中感應(yīng)電流的大小可通過燈泡的亮度來反映；（2）手搖發(fā)電機在發(fā)電過程中，消耗機械能而產(chǎn)生電能，是將機械能轉(zhuǎn)化為電能；（3）①根據(jù)小燈泡的亮度來判斷電路中感應(yīng)電流的大小和根據(jù)磁鐵吸引大頭針的多少來判斷磁性的強弱，這兩種方法都是將不容易觀測和不便于測量的物理量轉(zhuǎn)化為容易觀測和測量的物理量，上種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法，故A符合題意；②根據(jù)能否進行新陳代謝來區(qū)分生物與非生物，用到了分類法，故B不符合題意；③在研究電阻串聯(lián)時，利用20Ω的電阻代替串聯(lián)的15Ω和5Ω的電阻，用到了等效替代法，故C不符合題意。故選①。（4）粗略的比較電流大小，可以觀察小燈泡的亮度，要想準(zhǔn)確的比較電流的數(shù)值，即需用電流表來測量。1.當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運動時，導(dǎo)體中（）A.一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.一定沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生C.可能有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.以上說法都不對【答案】C【解析】本題就感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件進行考查.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動.2.如圖所示的四個演示實驗中，能夠說明發(fā)電機原理的是（）【答案】C【解析】發(fā)電機的原理是電磁感應(yīng).A是研究通電導(dǎo)體周圍存在著磁場的實驗；B是研究通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動的實驗；D是研究磁場對電流的作用的實驗.3.如圖是一種充電鞋的結(jié)構(gòu)示意圖.當(dāng)人走動時，會驅(qū)動磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使線圈中產(chǎn)生電流，產(chǎn)生的電流進入鞋面上鋰聚合物電池.這種充電鞋的工作原理是（）A.電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.電流的磁效應(yīng)C.磁極間的相互作用D.通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動【答案】A【解析】充電鞋是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，磁性飛輪高速旋轉(zhuǎn)，使線圈切割磁感線，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電流，給鞋面上的充電電池充電，故A正確；任何通有電流的導(dǎo)線，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應(yīng)，與充電鞋原理無關(guān)，故B錯誤；磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，與充電鞋原理無關(guān)，故C錯誤；通電線圈在磁場中受到力的作用而轉(zhuǎn)動，與充電鞋原理無關(guān)，故D錯誤.4.如圖所示的四個裝置，關(guān)于它們分別用來演示哪個物理現(xiàn)象的描述，正確的是（）A.圖a可用來演示磁場對通電導(dǎo)線的作用B.圖b可用來演示磁場對電流的作用C.圖c可用來演示電荷間的相互作用D.圖d可用來演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象【答案】C【解析】圖a是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，即磁可以生電，故A錯誤；圖b是奧斯特實驗裝置，說明了電流周圍存在磁場，即電流的磁效應(yīng)，故B錯誤；圖c顯示同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引，這是電荷間的相互作用規(guī)律，故C正確；圖d是通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，故D錯誤.故選C.5.(江蘇泰州中考)無線充電技術(shù)應(yīng)用了特斯拉線圈，如圖所示，用一不通電的LED燈靠近正在通電的特斯拉線圈時，LED燈發(fā)光了，燈被點亮的現(xiàn)象可以用我們學(xué)過的哪一知識來解釋（）A.電流的磁效應(yīng)B.磁場對電流的作用C.安培定則D.電磁感應(yīng)【答案】D【解析】用一不通電的LED燈靠近正在通電的特斯拉線圈時，LED燈發(fā)光了，這說明燈泡中產(chǎn)生了電流，故該現(xiàn)象為電磁感應(yīng)現(xiàn)象.6.如圖所示，下列關(guān)于發(fā)電機的說法中正確的是（）A.當(dāng)發(fā)電機工作時，電流始終從電刷A流向電刷BB.當(dāng)磁極不動，線圈反轉(zhuǎn)時，線圈中的電流方向也跟著反向C.當(dāng)線圈不動，磁極轉(zhuǎn)動時，不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.發(fā)電機中線圈每轉(zhuǎn)過一圈，電流的方向改變一次【答案】B【解析】本題是對發(fā)電機結(jié)構(gòu)和工作原理的綜合考查.當(dāng)發(fā)電機工作時，線圈中的電流是交流電，線圈每轉(zhuǎn)一圈電流方向改變兩次.若線圈不動，磁極轉(zhuǎn)動也會切割磁感線而產(chǎn)生電流.7.小明將微型電風(fēng)扇與小燈泡按如圖所示的電路連接并進行實驗，用手快速撥動風(fēng)扇葉片，這時發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，微型電風(fēng)扇居然變成了“發(fā)電機”.關(guān)于該實驗，下列說法正確的是（）A.電風(fēng)扇發(fā)電的原理是電磁感應(yīng)B.電風(fēng)扇發(fā)電的原理是通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用C.電風(fēng)扇發(fā)電過程是把電能轉(zhuǎn)化為機械能D.小燈泡發(fā)光是把光能轉(zhuǎn)化為電能【答案】A【解析】電動機的基本構(gòu)造與發(fā)電機相同，都是由線圈和磁體組成的.當(dāng)旋轉(zhuǎn)電風(fēng)扇葉片時，會帶動里面的線圈轉(zhuǎn)動，切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在這個過程中是將機械能轉(zhuǎn)化為電能.燈泡發(fā)光主要是把電能轉(zhuǎn)化為光能.8.如圖所示，若使導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動，靈敏電流表指針便發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這是現(xiàn)象，根據(jù)這一原理制成了機.【答案】電磁感應(yīng)發(fā)電【解析】由圖可知導(dǎo)體ab是閉合電路中的一部分，所以在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象是電磁感應(yīng)，在此過程中將機械能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)這個原理制成了發(fā)電機.9.當(dāng)你唱卡拉OK時，要用到話筒(麥克風(fēng))，如圖1-5-15甲所示.話筒的種類很多，圖乙是動圈式話筒構(gòu)造示意圖.當(dāng)你對著話筒說話或唱歌時，產(chǎn)生的聲音使膜片振動，與