滬粵版初中物理九下17.3 《發(fā)動機為什么能發(fā)電》（分層練習）-2023-2024學年九年級下冊物理同步（滬粵版）解析版

17.3發(fā)動機為什么能發(fā)電一、選擇題1．下列是教材中涉及電與磁的探究實驗或實驗結論的情景示意圖。其中實驗原理或結果與電動機工作原理相同的是（）A．奧斯特實驗B．安培定則C．通電導線在磁場中受力D．探究電磁感應現象【答案】C【解析】電動機是根據通電導體在磁場中受到力運動的原理工作的；A．這是奧斯特實驗，表明通電導線周圍存在磁場，故A不符合題意；B．圖中螺線管中電流方向是由左側進入、右側流出，利用安培定則可知通電螺線管的右端為N極，故B不符合題意；C．圖中有電源，通電導體在磁場中受力而運動，是電動機的原理圖，故C符合題意；D．圖中沒有電源，是探究電磁感應現象的實驗，是發(fā)電機的原理圖，故D不符合題意。故選C。2．利用圖所示實驗揭示的原理，可制成（）A．發(fā)電機 B．電動機 C．電磁鐵 D．電磁繼電器【答案】A【解析】分析圖可知，圖中將閉合回路的一部分導線放在磁場中做切割磁感線運動時，電路中會產生感應電流，這就是電磁感應現象，該過程將機械能轉化為電能，人們利用這個原理制成了發(fā)電機，故A符合題意；BCD不符合題意。故選A。3．下列各圖均與電和磁有關，其中分析正確的是（）A．圖甲中小磁針的N極指向地磁北極 B．圖乙能說明電動機的工作原理C．圖丙中P向右滑動能吸引更多鐵釘 D．圖丁是電動機的工作模型【答案】D【解析】A．地理北極的附近是地磁南極，而圖甲中小磁針的N極向上，是指向地磁南極，故A錯誤；B．圖乙中，有靈敏電流計，閉合開關后，移動導體切割磁感線，會有電流流過靈敏電流計，這是產生電流，能說明發(fā)電機的工作原理，故B錯誤；C．從圖丙可以看到，閉合開關后，P向右滑動，變阻器接入電路的電阻會變大，電路的電流會變小，磁性減弱，能吸引的鐵釘會變少，故C錯誤；D．從圖丁可以看到，開關閉合后，線圈有電流流過，線圈會轉動起來，這是電動機的工作模型，故D正確。故選D。4．如圖為一款無線充電式懸浮UFO音箱。使用時底座內的送電線圈產生交變磁場，使音箱內的受電線圈感應到電磁信號，產生感應電流給音箱充電，音箱懸起并開始播放音樂，下面關于這款音箱的表述正確的是（）A．工作時底座的上部和音箱上端一定是同名磁極B．送電線圈通電時產生磁場，說明電流具有磁效應C．受電線圈工作利用的是通電導體在磁場受力轉動D．揚聲器的工作原理與發(fā)電機的工作原理相同【答案】B【解析】A．若底座上部和音箱上端是同名磁極，則音箱的下端與底座上部是異名磁極，會相互吸引，音箱不會懸浮在空中，故A錯誤；B．送電線圈通過一定頻率的交流電，線圈的周圍形成交變的磁場，原理是奧斯特發(fā)現的電流產生磁場，故B正確；C．受電線圈感應發(fā)電線圈的電磁信號從而產生電流給電池充電，是利用電磁感應原理工作的，故C錯誤；D．發(fā)電機的制作原理是電磁感應，而揚聲器的工作原理是磁場對電流有力的作用，故D錯誤。故選B。5．張林同學在物理復習過程中，將書中的科學家及其偉大發(fā)現、相關應用進行了梳理，但是不慎破損了一角，如圖所示。下列可正確填入的科學家是（）A．愛迪生 B．法拉第 C．特斯拉 D．伽利略【答案】B【解析】磁生電即電磁感應現象，最先發(fā)現的是法拉第，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。二、填空題6．小明學習了“電磁感應”后進行了深度學習，通過查閱資料發(fā)現感應電流的方向可以通過“右手定則”來判斷，如圖甲所示：伸出右手，讓磁感線穿入手心，大拇指指向導體運動的方向，則四指指向為感應電流的方向。請你根據上述方法判斷圖乙中導體棒沿豎直導體框下落的過程中電阻R內的電流方向是（選填“由a到b”或“由b到a”），圖中“×”表示垂直導體框向里的磁感線?！敬鸢浮坑蒪到a【解析】圖中“×”表示垂直導體框向里的磁感線，由右手定則可得，四指所指的方向為電流的方向，導體棒中的電流方向由P到Q，運動的導體棒在電路中相當于電源，所以定值電阻R的電流由b到a。7．磁場方向不變時，改變方向，感應電流方向改變；導體運動方向不變，改變方向，感應電流方向也改變；同時改變方向和方向，感應電流方向不變?！敬鸢浮繉w運動磁場導體運動磁場【解析】[1][2][3][4]感應電流方向與磁場方向有關，與導體運動方向有關，磁場方向不變時，改變電流方向，感應電流方向改變；導體運動方向不變時，改變磁場方向，感應電流方向也改變；磁場方向和導體運動方向都改變時，感應電流方向不變。8．認識三種電磁現象：（1）電流的磁場：奧斯特實驗說明了，磁場的方向與電流的方向有關；（2）磁場對電流的作用：磁場對電流產生力的作用，力的方向與電流方向和磁場的方向都有關，應用是電動機，將電能轉化為機械能；（3）電磁感應產生感應電流的條件是：電路是路，有一部分導體在磁場中做運動，這部分導體相當于。感應電流的方向與磁場方向和切割磁感線的運動方向有關。應用時發(fā)電機，將機械能轉化為電能?！敬鸢浮客妼Ь€周圍存在磁場通切割磁感線電源【解析】(1)[1]奧斯特實驗說明了通電導線周圍存在與電流方向有關的磁場。(3)[2][3][4]電路是閉合回路即通路，部分導體在磁場中切割磁感線運動就可以產生感應電流。切割磁感線的那部分導體相當于電源。9．如果把磁感線想象成一根根實實在在的線，把導線想象成一把刀。表達產生電流的條件就容易多了。閉合電路的導體在磁場中做運動時就會產生電流。產生的電流叫做，產生電流的現象叫?！敬鸢浮恳徊糠智懈畲鸥芯€感應電流電磁感應現象【解析】[1][2][3][4]閉合電路中的部分導體在磁場中，做切割磁感線運動時，就會產生電流。產生的電流叫感應電流，產生電流的現象叫電磁感應現象。如果導體在磁場中平行磁感線則不會有電流產生。三、實驗題10．李成利用圖示裝置探究感應電流產生的條件。(1)開關閉合后，將AB棒沿著水平方向向右運動時，觀察到靈敏電流計指針（偏轉/不偏轉）；(2）要使靈敏電流計的指針偏轉方向與（1）中相反，可采取的具體措施是：（寫出一種即可）；(3)實驗還發(fā)現若AB左右運動速度越快，靈敏電流計指針偏轉越明顯，這說明感應電流大小與有關；(4)若將圖中靈敏電流計換成，該裝置還可以用來研究通電導體在磁場中受到力的作用，并據此制成了（發(fā)電機/電動機）。【答案】偏轉AB向左水平移動（磁鐵向右移動）切割速度電源電動機?！窘馕觥?1)[1]開關閉合后，將AB棒沿著水平方向向右運動時，導線做切割磁感線，故電路中有電流，即靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉。(2)[2]感應電流的方向與導體切割磁感線的方向、磁場方向有關，將磁鐵兩極對調或者改變導體運動的方向，產生的電流方向發(fā)生變化，由此可知：靈敏電流計的指針偏轉方向與(1)中相反，可讓導體AB向左運動。(3)[3]導體AB水平向左(或向右)快速運動時，靈敏電流計的指針偏轉角度較大，這說明電路中的電流變大，所以可以看出感應電流的大小與導體的運動快慢有關。(4)[4][5]在圖中將靈敏電流計換成電源，閉合開關，電路中有電流，通電直導線AB在磁場中受力而運動，電動機就是利用該原理制成的。11．（1）如圖A所示是奧斯特實驗圖，從甲、乙可知：通電導線周圍存在；從甲、丙可知；（2）圖B所示是探究現象的實驗裝置，根據這個現象發(fā)明了，實現了機械能向電能的轉化，使人類社會進入了電氣化時代．【答案】磁場磁場方向與電流方向有關電磁感應發(fā)電機【解析】解：（1）①比較甲、乙兩圖可發(fā)現當導線中有電流通過時，小磁針才發(fā)生轉動，而小磁針的轉動是磁場作用的結果，所以是應該是通電導體周圍有磁場。②比較甲、丙兩圖可發(fā)現當導體中電流方向改變后，小磁針的轉動方向改變，而小磁針轉動方向的改變是因磁場方向改變而改變的，所以說磁場方向與電流方向有關。（2）分析上圖不難看出，在該電路中沒有電源，即若閉合開關后，金屬棒ab在磁場中做切割磁感線運動時，此時電流的指針就會發(fā)生偏轉，故這就是電磁感應實驗裝置，發(fā)電機就是利用該原理制成的。四、綜合題12．手機無線充電（如圖甲）就是不借助于數據線等導線對手機進行充電，從而增加手機續(xù)航時間，現階段使用較多的一種無線充電方式其技術的原理如圖乙所示，交流電流流過送電線圈（無線充電板）產生磁場，智能手機（受電線圈）放在無線充電板上就能充電，并將電能儲存到手機的鋰電池內。(1)智能手機放在無線充電板上時，手機中的受電線圈中會產生，無線充電工作原理與（選填“發(fā)電機”或“電動機”）工作原理相似；(2)某品牌手機，鋰電池的容量為4000mAh，輸出電壓為3V，該電池最多可提供的電能。【答案】感應電流（或電流）發(fā)電機（或0.012）【解析】(1)[1][2]手機無線充電的原理是送電線圈通過一定頻率的交流電，線圈的周圍形成交變的磁場，然后在受電線圈中產生一定的感應電流，是電磁感應現象，無線充電工作原理與發(fā)電機工作原理相似。(2)[3]由題知，輸出電壓為，由可得，電池最多可提供的電能為13．如圖所示，使線圈位于兩磁極間（1）通電后，如圖1中ab段導線的電流方向是（選擇“由a到b”、“由b到a”），如圖1中ab段導線受磁場力的方向向上，用箭頭標示出如圖3中ab段導線所受磁場力的方向；（2）線圈轉過如圖2所示位置，用的辦法可使線圈靠磁場力繼續(xù)順時針轉動至少半圈；（3）若把如圖2中的電源換為電阻，快速轉動線圈，電阻發(fā)熱.此過程機械能先轉化為能再轉化為能?！敬鸢浮坑蒩到b改變電流方向電內【解析】(1)由于電流從電源的正極出發(fā)，故此時圖1中ab的電流方向是由a到b；在圖3中，由于電流的方向和磁場的方向均沒有改變，故此時線圈所受力的方向仍不變，即力的方向仍是向上的，故答案見下圖：(2)據圖2能看出，再向下轉動，磁場力會阻礙線圈運動，故此時必須改變線圈中的受力方向，所以可以通過改變線圈中的電流方向使得線圈持續(xù)順時針轉動；(3)若把圖2中的電源換為電阻，快速轉動線圈，此時相當于一個發(fā)電機，即能產生電能，故是將機械能轉化為電能的過程；同時電阻發(fā)熱，這是電流的熱效應，該過程是將電能轉化為內能的過程。【點睛】（1）電動機的原理是：通電導線在磁場中受力的作用，其所受力的方向與電流的方向和磁場的方向有關，即只要改變一個量，其所受力的方向就會改變一次；（2）發(fā)電機的原理是：電磁感應現象，即所產生的感應電流的方向與導體的運動方向和磁場的方向有關。

一、選擇題1．風能作為一種清潔的新能源，越來越受到世界各國的重視。風力發(fā)電已成為我國新能源戰(zhàn)略的重要組成部分。下列選項中與風力發(fā)電機原理相同的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】風力發(fā)電，消耗風能，產生電能，是將風能轉化為電能的過程，所以，原理是電磁感應。A．圖中是奧斯特實驗，小磁針發(fā)針偏轉說明通電導體周圍有磁場，故A不符合題意；B．圖中是利用電磁繼電器進行控制的電路，電磁鐵通電時有磁性，斷電時無磁性，電鈴就是利用電磁鐵的這個特性工作的，故B不符合題意；C．當圖中線圈在磁場中做切割磁感線運動時，燈泡會發(fā)光，這是電磁感應，與發(fā)電機的原理相同，故C符合題意；D．圖中開關閉合后，電路中有電流，通電導體受到磁場力的作用發(fā)生運動，即是電動機的制作原理，故D不符合題意。故選C。2．對下列與電磁現象有關的四幅圖的分析正確的是（）A．圖甲：閉合開關后，通電螺線管右端是S極B．圖乙：利用磁場可以產生電流C．圖丙：只要導體在磁場中運動，就會產生感應電流D．圖丁：該裝置可用來研究發(fā)電機的工作原理【答案】A【解析】A．圖甲閉合開關后，電流從通電螺線管的右側流入，根據安培定則，則通電螺線管左端為N極，故右端是S極，故A正確；B．圖乙為奧斯特實驗，說明利用電流可以產生磁場，故B錯誤；C．圖丙中沒有電源，只有導體在磁場中做切割磁感線運動時，才會產生感應電流，故C錯誤；D．圖丁中有電源，閉合開關，通電導體在磁場中運動，該裝置可用來研究電動機的工作原理，故D錯誤。故選A。3．關于磁現象，下列說法正確的是（）A．圖甲：通電時小磁針發(fā)生明顯偏轉說明通電導體周圍存在地磁場B．圖乙：利用此裝置可說明電磁鐵磁性強弱與線圈匝數有關C．圖丙：利用此裝置可說明發(fā)電機的工作原理D．圖丁：利用此裝置可說明電動機的工作原理【答案】B【解析】A．該圖是奧斯特實驗，說明電流的周圍存在磁場，不是地磁場，故A錯誤；B．圖中兩個電磁鐵串聯，通過的電流相同，線圈匝數不同，吸起大頭針的數目不同，說明電磁鐵磁性強弱與線圈匝數有關，故B正確；C．圖中實驗研究的是通電導體在磁場中受力運動，能說明電動機工作原理，故C錯誤；D．圖中閉合電路中的部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，會產生感應電流，這是電磁感應現象，該實驗說明機械能可以轉化為電能，利用此裝置可說明發(fā)電機的工作原理，故D錯誤。故選B。4．圖所示是探究電磁感應的實驗裝置，關于電磁感應現象，下列說法正確的是（）A．奧斯特發(fā)現了電磁感應現象B．利用電磁感應現象制作了電動機C．導線在磁場中沿不同方向運動，導線中都會有感應電流產生D．如果磁感線和切割磁感線方向都變得相反，導線中感應電流的方向不發(fā)生改變【答案】D【解析】A．法拉第發(fā)現了電磁感應現象，故A錯誤；B．利用電磁感應現象制作了發(fā)電機，故B錯誤；C．導線在磁場中沿與磁感線平行的方向運動，導線中不會有感應電流產生，故C錯誤；D．如果磁感線和切割磁感線方向都變得相反，由右手定則得，導線中感應電流的方向不發(fā)生改變，故D正確。故選D。二、填空題5．有些小朋友玩的旱冰鞋，其內部雖然沒有電池，但旱冰鞋的輪子滾動時，嵌在輪子中的LED燈會發(fā)光。這是因為輪子在滾動的過程中，發(fā)生了電磁感應現象，產生了，LED燈相當于（選填“電源”或“用電器”）。（選填“發(fā)電機”或“電動機”）就是根據電磁感應的原理制成的?！敬鸢浮扛袘娏饔秒娖靼l(fā)電機【解析】[1][2][3]旱冰鞋內部雖然沒有電池,但存在著磁場，旱冰鞋的輪子滾動時做切割磁感線的運動，使得旱冰鞋的內部產生了感應電流，這一現象叫做法拉第電磁感應現象，發(fā)電機就是根據這一原理制成的。而LED燈在發(fā)光的過程中消耗了電能，所以是用電器。6．如圖所示，水平放置的兩光滑金屬導軌與電路連接并置于垂直于導軌向里的勻強磁場（磁場強弱和方向處處相同）中，兩根相同的金屬棒AB、CD與導軌緊密接觸且可自由滑動，導軌足夠長，AB、CD電阻均為R。（1）固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱2，使金屬棒CD水平向右運動，此時金屬棒AB中有從A流向B的電流；若使金屬棒CD水平向左運動，則此時金屬棒AB中（選填“有”或“沒有”）電流；請判斷電流的方向；（選填“從A流向B”或“從B流向A”）（2）固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱3，金屬棒CD受到水平向左的磁場力作用，此時金屬棒AB（選填“有”或“沒有”）受到磁場力；該磁場力的方向（選填“水平向左”或“水平向右”）。如果要改變金屬棒AB中的受力方向，需要的實驗步驟是：?！敬鸢浮坑袕腂流向A有水平向左對換電源正負極或改變磁場方向【解析】（1）[1][2]閉合導體切割磁感線將產生感應電流，固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱2，使金屬棒CD水平向右運動，此時金屬棒AB中有從A流向B的電流，若使金屬棒CD水平向左運動，則切割方向發(fā)生了改變，此時金屬棒中仍有電流，但是電流的方向與之前相反，是從B流向A。（2）[3][4]固定金屬棒AB，把雙向開關接到接線柱3，金屬棒CD受到水平向左的磁場力作用，通電導體在磁場中會受到力的作用，此時金屬棒AB受到磁場力，且兩金屬棒中電流方向相同，金屬棒AB與金屬棒CD受到的力的方向相同，都是水平向左。[5]金屬棒受力的方向與磁場方向和電流方向有關，如果要改變金屬棒AB中的受力方向，可以對換電源正負極或改變磁場方向。7．手搖發(fā)電機的工作原理與圖中的（選填“甲”或“乙”）相同，它在工作時把機械能轉化為能。【答案】甲電【解析】[1][2]發(fā)電機是運用電磁感應原理，讓封閉線圈的一部分切割磁感線，將機械能轉化為電能的裝置，所以電路中沒有電源，故甲是電動機原理圖。8．如圖是手機無線充電的原理簡化圖。當充電器線圈接通電源之后，該線圈就會產生一個磁場，當手機放在充電器上的時候，手機中的線圈就會產生感應電流，實現無線充電。（1）手機線圈中產生電流是利用現象；（2）當充電器線圈中某一時刻的電流方向如圖所示，則圖中B點的磁場方向是（選填“向上”或“向下”）；（3）與傳統方式相比，請你對這種充電方式進行評價：。【答案】電磁感應向上無線充電方便快捷【解析】（1）[1]當手機放在充電器上的時候，手機中的線圈處在充電器線圈的磁場中，會產生感應電流，這是電磁感應現象。（2）[2]根據安培定則，用右手握住充電線圈，使四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向即為磁場方向，故圖中B點的磁場方向是向上的。（3）[3]由于手機無線充電，省去了插拔充電器和手機的過程，不需要導線連接，方便快捷。三、實驗題9．某個LED發(fā)光的顏色與通過其電流方向的關系如圖1（1）該LED在兩次實驗中發(fā)光情況如圖2所示，兩次實驗線圈均在轉動，線圈1順時針轉動，由此可知線圈2轉動（選填“順時針”“逆時針”）。（2）如圖3，導體棒a與該LED相連；在某磁場中，使a垂直于紙面左右往復運動（虛線為運動軌跡），LED交替發(fā)出紅、黃光，則該過程a中電流方向（選填“不變”“變化”），該磁場可能的分布包括圖4中哪些選項？【答案】順時針變化①③④【解析】（1）[1]某個LED發(fā)光的顏色與通過其電流方向的關系如圖1，電流方向不同，LED燈發(fā)光顏色不同，由圖可知，兩次燈光顏色不同，證明線圈中的電流方向不同，而電流方向和磁場方向和線圈轉動方向有關，兩圖中磁場方向不同，故線圈轉動方向相同，這樣會導致電流方向不同。故線圈也順時針轉動。（2）[2]電流方向不同，LED燈發(fā)光顏色不同，LED交替發(fā)出紅、黃光，則該過程a中電流方向變化。[3]由電磁感應現象可知，閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，會產生感應電流，所以①③④符合題意，②不符合題意。故選①③④。10．小明對電流表指針偏轉的原因產生了興趣，他在實驗室找到一只可拆卸的電流表，進行了如下探究。（1）打開外殼，觀察電流表的內部結構，示意圖如圖所示。按照操作規(guī)范將電流表聯接入電路，通電后線圈轉動，帶動指針偏轉；撤去磁體再次通電，指針不動。這說明電流表指針偏轉的原因是通電線圈在中受力轉動，這與的工作原理相同；（2）若讓電流從電流表的“－”接線柱流入，“＋”接線柱流出，指針偏轉方向會與（1）中的偏轉方向，因此使用電流表時不能把接線柱接反；（3）若在電流表“＋”“－”接線柱之間連接一根導線，用手撥動電流表指針，導線中會產生感應電流，這種現象叫做，據此可制成。【答案】串磁場電動機相反電磁感應發(fā)電機【解析】（1）[1][2][3]電流表的內阻比較小，電流表相當于導線，故需要串聯接入電路；通電后線圈轉動，帶動指針偏轉；撤去磁體再次通電，指針不動，說明沒有磁場；指針就不動，說明電流表指針偏轉的原因是通電線圈在磁場中受到了力的作用；通電后，將電能轉化為機械能，與電動機的原理相同，都是通電線圈在磁場中受到了力的作用。（2）[4]當讓電流從電流表的“－”接線柱流入，“＋”接線柱流出，電流的方向相反，指針受到的力的方向也是相反的，故電流表的指針與（1）中的偏轉方向相反。（3）[5][6]若在電流表“＋”“－”接線柱之間連接一根導線，組成了閉合回路，用手撥動電流表指針，會產生感應電流，這一現象叫做電磁感應現象；據此可以制成發(fā)電機，都是將機械能轉化為內能。四、綜合題11．我國第一高樓“上海中心大廈”的建筑高度是632米，為了避免臺風來臨時大廈上部劇烈晃動，大廈上部第125層安裝了總質量上千噸的阻尼器系統，如圖甲所示。阻尼器系統的鋼索懸掛在大廈頂端，阻尼器類似一個質量巨大的金屬擺，其簡化模型如圖乙所示。臺風來臨迫使大廈晃動，觸發(fā)阻尼器產生與大廈晃動方向相反的擺動（如圖丙所示）。阻尼器不停的往復擺動，使大廈上部晃動逐漸減弱，這樣就不斷吸收大廈晃動的能量。請回答下列問題（1）若阻尼器所在樓層距大廈底層高580m，乘坐高速電梯從底層到125層用時58s，則這一過程電梯的平均速度是多少?（2）若阻尼器系統的質量是106kg，則它受到的重力是多少?（取g=10N/kg）（3）圖丙中，大廈剛開始向左晃動時，內部的阻尼器為什么會相對向右擺動