人教版九年级全一册20.5磁生电（有解析）

人教版九年级全一册 20.5 磁生电
一、单选题
1．旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是（　　）
　　　　 　　
A．①通电导线在磁场受到了力的作用 B．②动圈式话筒
C．③电磁继电器 D．④奥斯特实验
2．下面有关物理学家和贡献，对应正确的是（　　）
A．阿基米德——运动不需要力来维持
B．安培——电流周围存在磁场
C．托里拆利——大气压的存在
D．法拉第——电磁感应
3．商场和超市出口处的报警器由检测天线、检测门、检测器构成。营业员在结账后，会将贴在商标上具有磁性的软标签消磁。若商品的软标签未经消磁而经过检测通道，检测天线便检测到商品上标签的磁性，从而将机械运动转化为电流，显示在仪表上。由此可见，报警器的原理与下列图中原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
4．甲、乙两个相同的装置分别由U型磁铁、导体棒和支架构成，导体棒ab和cd由导线连接，如图所示，闭合开关并向右移动ab，cd也会随之向右运动，关于此现象，下列判断正确的是（　　）
A．甲装置相当于电动机
B．乙装置相当于发电机
C．向左移动ab，cd仍向右运动
D．甲装置将机械能转化为电能
5．如图所示为科研人员研制的“发电鞋”，鞋的内部安装了磁铁和线圈，当人体带动磁铁运动时，磁铁产生的磁场通过线圈，从而产生感应电流，当人以5km/h的速度行走时，其发电的功率约为0.4W，下列说法正确的是（　　）
A．发电鞋工作时将电能转化为机械能
B．发电鞋是利用电流的磁效应原理工作的
C．发电鞋是利用电磁感应原理工作的
D．在人以5km/h的速度行走1h的过程中，发电鞋可以产生约0.4J的电能
6．下列电器在正常工作过程中，机械能转化为电能的是（　　）
A．电动机 B．发电机 C．电饭锅 D．电烙铁
7．手机无线充电技术是一种新型的充电方式，其原理是电流通过送电线圈产生磁场，手机受电线圈靠近该磁场就会产生电流，如图中，与给手机充电时受电线圈工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
8．如图是一种手持式金属探测器。当它靠近金属物体时，在金属物体中就会产生电流，探测器发出警报。以下选项中也是利用该原理工作的是（　　）
A． 电磁起重机 B． 电铃
C． 动圈式话筒 D． 扬声器
9．电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示，这是乘客通过刷身份证进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。与这一原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
10．图甲是新一代电动自平衡独轮车，图乙四个选项中能表示其工作原理的是（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
11．如图所示，运动手环受到了运动爱好者的喜爱，其核心元件为空心塑料管，管外缠有线圈，管内置有一块小磁铁，戴着手环走路时磁铁会在管内反复运动，线圈会产生电流，系统就会记录下运动步数，液晶屏会显示出来，此过程利用了______原理，把机械能转化为电能。以佩戴手环的手腕为参照物，运动手环是______（选填运动或静止）的。
12．为了防止考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查，如图所示当探测器靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡电流（感应电流），探测器发出警报。这种现象叫做 ___________现象。在生活中利用这个现象相同原理工作的物体还有 ___________。（填名称，只写一种）
13．如图所示的三个装置图a可用来演示______现象，图b的实验名称叫______实验，根据图c的原理，可以制作______。
14．《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的______极。发现电磁感应现象的科学家是______，其中发电机和______（选填“动圈式话筒”或“扬声器”）等是利用电磁感应原理制做的。
15．每一次物理学的重大发现都会影响人类社会的进步和发展，物理学家的贡献功不可没。你知道的物理学家是______，他对物理学做出的主要贡献是______。
三、综合题
16．运用知识解决问题：
（1）如图所示的实验装置图中，属于研究电动机原理的是________ ，这个过程中________ 能转化为________ ，电动机在生活中的应用实例有________ 、________
（2）如图是继电器利用低电压来间接控制高电压电路的一个装置电路．当低压电路的开关S闭合时，电磁铁具有________ ，衔铁被________ ，触点________ ， 使高压工作电路中有电流通过，电动机工作
（3）如图的电路盒面板上有两个灯L1、L2 ， 两个开关S1、S2 ， 一个电压表，一个电流表．在不打开盒子的情况下，为探究盒内电路结构，进行了如下实验：
请根据实验情况在方框内画出盒内电路的电路图．________
（4）如图所示电路中，电源电压12V保持不变，小灯泡L的规格为“6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Ω，电流表的量程为0～3A．
①当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大_______？
②当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少____？整个电路的电功率的变化范围是多少_____？
17．如图甲，使线圈位于两磁极间并接入电路中（方框A 内元件没有画出）。
(1)如果图甲是电动机模型，则方框A内应该接入的元件是______（选填“电源”或“用电器”）。接好元件后，如果图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，请画出此时cd 段导线所受磁场力的方向；
( )
(2)如果在方框A内接上螺线管，旁边放一个小磁针，如图乙。图丙中的“○”是图乙中的ab段导线垂直于纸面的剖面图，这根导线如何运动才能使小磁针发生偏转？请在图丙“○”上用箭头画出它的运动方向。
( )
18．为应对气候变化,我国提出“二氧化碳排放争取2060年前实现碳中和”的目标，大力推动电动汽车发展。电动汽车以其环保、轻便的优势，正逐渐被人们接受。无线充电技术以无线传输电能代替有线传输电能，在电动汽车领域的应用一直备受关注。某地铺设了一条12公里长的无线充电路段，道路下面铺有通电发射线圈，汽车底部配有接收线圈及与其相连的电池，这样可以实现汽车一边行驶一边充电。其装置及原理图如图所示：
（1）在电动汽车无线充电技术中，应用的原理有_______和________；
（2）该类汽车无线充电技术至今未得到广泛推广，其中一个重要原因是充电效率低，仅为50%。若该道路可提供的充电功率为5kW，要给一个电池容量为10kW·h的电动汽车充满电，需要的时间为________。
（3）该电池容量为10kW·h的电动汽车充满电后，在正常道路上以36km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力为1000N。若电能的80%转化为有用的机械能，在数值上等于电机牵引力做的功，则汽车运动的最大距离为_______m。
19．阅读短文，回答文后的问题。
我市运河大桥上的路灯，采用风力发电给蓄电池充电，然后为路灯提供电能，即节能又环保。该路灯系统还利用了光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭、黑夜打开。该路灯系统采用的光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0，照射光较弱（如黑夜）时电阻接近于无穷大。
电磁开关的内部结构如图中虚线框内所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。（励磁就是激发产生的意思。线圈中通过直流电流，沿线圈中心就有磁力线通过，电流越大，磁力线也越多，直到饱和，断开电流，磁力线消失，这就叫励磁。）
(1)风力发电机的工作原理是 ______ 现象。
(2)图中已将蓄电池、光敏电阻R1、保护电阻R2与电磁开关连接，请在下图中将路灯L 连入电路。要求能按题中要求实现路灯的自动控制 ______ 。
(3)已知蓄电池的电压36V，如果励磁线圈的电阻为200Ω，保护电阻R2的阻值范围为 ______ Ω。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
旱冰鞋的四个轮子会发光，原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动，产生感应电流，属于电磁感应现象。
A．①中线圈在磁场中转动，应用通电导线在磁场受到了力的作用，故A不符合题意；
B．②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理，故B符合题意；
C．③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意；
D．④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故D不符合题意。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．伽利略通过理想斜面实验提出了力不是维持物体运动的原因，故A错误；
B．奥斯特首先发现了电流的周围存在磁场，故B错误；
C．托里拆利实验第一次测出了大气压强的数值，故C错误；
D．法拉第发现了电磁感应现象，使人类迈进了使用电的时代，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
根据原题中“从而将机械运动转化为电流，显示在仪表上。”可知，该过程是将机械能转化为电能的过程，利用的是电磁感应现象。
A．该图是奥斯特实验，说明的是通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；
B．该图是验证通电导体在磁场中受力运动情况，该过程是将电能转化为机械能，故B不符合题意；
C．该图验证的是同名磁极相互排斥的规律，故C不符合题意；
D．动圈式话筒是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音颤动，从而带动连在一起的音圈在磁场中作垂直切割磁感线的运动，线圈两端就会产生感应电动势，从而完成声电转换。利用的是电磁感应，故D符合题意。
故选D。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．甲装置中导体棒ab向右运动，切割磁感线产生感应电流，相当于发电机，故A错误；
B．感应电流流过导体棒cd，在磁场作用下，导体棒cd向右运动，乙装置相当于电动机，故B错误；
C．向左移动ab，会切割磁感线产生感应电流，由右手定则得，产生的感应电流方向为b到a。感应电流流过cd，在磁场作用下，cd会运动。由左手定则得，cd向左运动，故C错误；
D．甲装置中导体棒ab向右运动，切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【分析】
电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动时，导体中会有感应电流产生，把机械能转化为电能；据此分析其工作原理和能量转化形式；根据W=Pt计算发电鞋产生的电能。
【详解】
ABC．由题意可知，人在行走时，人体带动磁铁运动，磁铁产生的磁场通过线圈，从而产生感应电流，所以“发电鞋”是利用电磁感应现象制成的；电磁感应现象中，消耗机械能，得到电能，发电鞋工作时将机械能转化为电能，故AB错误，C正确；
D．当人以5km/h的速度行走时，其发电的功率约为0.4W，所以1h产生的电能为
W=Pt=0.4W×3600s=1440J
故D错误。
故选C。
【点睛】
本题主要考查了电磁感应原理的应用和电能的计算，明确“发电鞋”的工作原理是解答此题的关键。
6．B
【解析】
【详解】
A．电动机在工作时，消耗电能使线圈转动，将电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．发电机是利用电磁感应现象工作的，通过线圈转动切割磁感线来获得电能，所以是将机械能转化为电能，故B符合题意；
C．电饭锅工作时，将电能转化为内能，故C不符合题意；
D．电烙铁在工作时，将电能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．图中是奥斯特实验，说明通电直导线周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应。故A不符合题意；
B．图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象；给手机充电时受电线圈靠近磁场就会产生电流，也是利用电磁感应原理工作的。故B符合题意；
C．图中开关闭合后，磁铁中的通电金属杆会运动，说明通电导体受到磁场力的作用。故C不符合题意；
D．图中开关闭合后，小磁针发生偏转，螺线管就有了磁性，说明通电螺线管周围存在磁场。故D不符合题意。
故选B。
8．C
【解析】
【详解】
探测器将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流。
A．电磁起重机是利用电流的磁效应制成的，故A不符合题意；
B．电铃是利用电流的磁效应制成的制成的，故B不符合题意；
C．动圈式话筒是利用线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流制成的，故C符合题意；
D．扬声器是利用通电线圈在磁场中受力的作用而制成的，故D不符合题意。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
由题意知，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其原理为电磁感应现象；
A．由图示可知，该图为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B．由图示可知，有电源，通电导体在磁场中，说明通电导体在磁场中受到力的作用，所以图为电动机的工作原理，故B不符合题意；
C．由图示可知，该实验探究的磁极间的相互作用。故C不符合题意；
D．由图示可知，图中没有电源，闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以是电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
10．D
【解析】
【详解】
电动自平衡独轮车是靠电动机驱动，原理是通电导线在磁场中受力的作用；
A．由图可知，是探究电磁感应原理的实验，故A不符合题意；
B．由图可知，是奥斯特实验，故B不符合题意；
C．由图可知，是探究电磁铁磁性与线圈匝数关系的实验，故C不符合题意；
D．由图可知，是探究通电导线在磁场中受力的实验，故D符合题意。
故选D。
11． 电磁感应 静止
【解析】
【分析】
【详解】
[1]手环在走路时磁铁会在管内反复运动将机械能转化为电能，相当于发电机，其原理是电磁感应现象。
[2]运动时手环相对于手腕的位置没有发生改变，所以是静止的。
12． 电磁感应 发电机
【解析】
【分析】
【详解】
[1]金属探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了感应电流，探测器发出警报，这是利用电磁感应原理制成的。
[2]发电机是根据电磁感应原理工作的。
13． 电磁感应 奥斯特 电动机
【解析】
【详解】
[1]图a中，开关闭合时，若导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象。
[2]图b中，导线中有电流通过时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，叫奥斯特实验。
[3]图c中，给导体通电，再将其放入磁场中，会受到力的作用，可用来演示通电导体在磁场中受力，这是电动机的原理。
14． 南 法拉第 动圈式话筒
【解析】
【详解】
[1][2]柢指南的意思是握柄指向地理的南极。地理的南极是地磁的北极，由异名磁极相互吸引可知，柢是磁体的南极。法拉第最早发现了电磁感应现象。
[3]动圈式话筒是通过膜片的振动使线圈做切割磁感线运动，产生感应电流。因此是利用电磁感应原理制做的。
15． 牛顿 牛顿第一定律
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]牛顿通过发现“苹果落地”而引发思考，在进一步的研究中，牛顿发现了万有引力定律，进而才有了今天的通信卫星；奥斯特发现了电流的磁效应，第一次揭示了电与磁之间的联系；法拉第发现了电磁感应现象，从此进人了电气化时代；贝尔设计并制造出了电话，使得通信技术借助现代科技飞速发展。
16． （2） 电 机械 电风扇 洗衣机 磁性 吸下 接触 12Ω 6Ω 24～36W
【解析】
【详解】
(1)读图可知,图(1)是通电导体在磁场中受力的装置图，符合电动机的原理；在其工作过程中将电能转化为机械能，生活中的电风扇、洗衣机等都是利用了电动机来工作的；(2)电磁继电器的左侧为控制电路，右侧为工作电路，当开关闭合后，电磁铁获得磁性，吸引衔铁向下运动，使触点接触，工作电路接通，电动机工作；(3)依次分析表中的数据与现象可以看出,当单独闭合后,所有元件均不工作,说明它的位置不在干路,只能控制个别元件的工作;当 单独闭合后,所有元件均工作,说明它控制着整个电路的通断;当同时闭合时,灯 不亮,说明它被短路,并通过电压表示数的变化可知,这不是一个并联电路,由此综合得出电路是一个串联电路,控制整个电路,与 并联,电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流．如图所示．
(4)①当开关、都断开时,小灯泡L与 串联，小灯泡L恰能正常发光：
== =12Ω，∵=6V,∴=12V 6V=6V= ,又∵= ∴=12Ω；
②当开关、均闭合时, 与组成并联电路，要使电流表安全使用，电路中的总电流最大为3A.= ==1A,∴ =I =3A 1A=2A,∴= ==6Ω，此时整个电路的电功率P=UI=12V×3A=36W，当接入电路中的阻值为12Ω时,总电阻为R= =6Ω，此时整个电路的电功率P′===24W，∴当开关 、均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于6Ω；整个电路的电功率的变化范围是24 36W.
【点睛】
（1）电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，依据这一点对照各图中的装置进行比较，并分析其能量转化情况；（2）分析电磁继电器的工作情况要找到合适的顺序，依次进行分析，判断其工作的过程；（3）对照表格中的现象，逐一确定各元件所起的作用，必要时做出假设进行分析；（4）要明确当开关S1、S2都断开时，开关S1、S2均闭合时，电路的工作情况如何，再利用欧姆定律、电功率的公式以及串并联电路中的电流、电压等特点进行综合的分析和计算，必要时画出草图帮助分析．
17． 电源
【解析】
【详解】
(1)[1]电动机需要电源，图中缺少电源，所以方框A内应该接入的元件是电源。
[2] ab段导线受磁场力的方向向上，ab段导线通过电流的方向和cd段导线通过电流的方向相反， cd 段导线所受磁场力的方向向下，如图所示：
(3)[3]磁感线的方向由N极指向S极，导线要切割磁感线才能产生感应电流，所以导线可以竖直向下运动，如图所示：
18． 电流的磁效应 电磁感应 4小时 2.88×104
【解析】
【详解】
（1）[1][2]任何通有电流的导线都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应；利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象；在上述电动汽车无线充电技术中，道路下面铺的通电发射线圈应用了电流的磁效应，汽车底部配有接收线圈及与其相连的电池应用了电磁感应。
（2）[3]该种汽车无线充电效率仅为50%，该道路可提供的充电功率为5kW，要给一个电池容量为10kW·h的电动汽车充满电，需要的时间为
（3）[4]该电池容量为10kW·h的电动汽车充满电后，在正常道路上以36km/h的速度匀速行驶时，牵引力大小等于受到的阻力1000N，若电能的80%转化为有用的机械能，则转化出的最大机械能为
汽车运动的最大距离为
19． 电磁感应 160~520
【解析】
【详解】
(1)[1]发电机的工作原理是电磁感应现象。
(2)[2]如图所示：
。
(3)[3]已知励磁线圈中允许通过的最大电流为Im=100mA，电阻为R=200Ω，由欧姆定律得：最大电压为
Um=ImR=0.1A×200Ω=20V
由题得知，励磁线圈电流范围为50mA~100mA，根据欧姆定律得，保护电阻R2的最大值为
最小值为
故保护电阻R2的阻值范围为160~520Ω。
答案第1页，共2页
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