人教版九年级全一册20.5磁生电 同步练习（有解析）

人教版九年级全一册 20.5 磁生电
一、单选题
1．有一种佩戴在手腕上的“计步器”，其构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁，管外缠绕着线圈。运动时，磁铁在管中反复运动，线圈的输出电流随之不停地变化，显示出运动步数。“计步器”的基本原理与下列哪幅图相同（　　）
A． 电磁起重器
B． 司南
C． 话筒
D． 扬声器
2．如图所示，导体棒AB、CD水平放置在蹄形磁体的磁场中，都垂直于所在位置的磁感线，两个蹄形磁体的N极和S极标识都没有了。拉动AB向左移动时，发现CD向右移动，下列判断正确的是（　　）
A．若拉动AB向右移动，则CD向右移动
B．若拉动AB向右移动，则CD向左移动
C．调换右边磁体上下磁极，拉动AB向左移动，则CD向右移动
D．调换右边磁体上下磁极，拉动AB向右移动，则CD向左移动
3．下列对电磁实验现象相应的解释正确的是（　　）
A．甲图中，闭合开关，小磁针的N极向右偏转
B．乙图中，通过的电流越大的电磁铁，磁性越强
C．丙图中，磁场中的导体会受力运动，该过程机械能转化为电能
D．丁图中，磁铁放在水平面上，导体ab竖直向上运动，电流表指针一定会偏转
4．下列对电磁现象说法正确的是（　　）
A．图甲中的POS刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象，将电能转化为机械能
B．图乙中水位达到物块A时绿灯亮报警
C．图丙通电导体框在磁场中发生转动，原理是磁场对通电导体的作用
D．图丁中同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体的运动方向
5．下列4个实验所揭示的原理能直接推动发电机发明的是（　　）
A． B． C． D．
6．电动机是很多家用电器的核心部件，下列图中能说明电动机工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．下列关于电与磁的四个实验的认识，正确的是（　　）
A．甲实验能说明电流周围存在磁场 B．乙实验中通电螺线管左端是S极
C．丙图中的线圈正处于平衡位置 D．丁实验的原理与电动机的原理相同
8．如图是一种高压电工专用安全帽，帽内装有线圈和静电报警器。当高压电产生的磁场大于一定值时，线圈中产生的电流使报警器发出警报。如图下列与安全帽的工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
9．旅客过安检时，工作人员会使用金属探测仪对旅客进行检查，旅客如果携带金属制品，探测仪就会产生电流并报警。以下器件中工作原理与此相同的是（　　）
A． B．
C． D．
10．如图所示，学校的饭卡的内部其实是一组线圈与一个信息芯片相连，卡中没有电池。当饭卡接触感应器时，线圈给芯片供电使芯片工作，下列说法正确的是（　　）
A．线圈就是一个电磁铁
B．线圈相当于用电器
C．线圈工作原理与电动机原理类似
D．线圈工作原理属于电磁感应
二、填空题
11．如图所示，是一款“运动手环”，其主要部分是一段内置一小块磁铁的密闭空心塑料管，管外缠绕着线圈。戴着这种手环走路时，塑料管跟着手一起运动，磁铁则在管内反复运动，线圈中便会产生感应电流，此过程利用了______现象，这一原理是科学家______发现的，并发明了________（选填“电动机”或“发电机”）。
12．如图所示为闭合电路，将右边磁体快速向右移动，观察到左边磁场中的导体ab将______；原因是将右边磁体快速向右移动时闭合电路中会产生______。
13．如图所示，当导体ab在磁场中左右运动时，灵敏电流计指针会发生左右摆动。这个现象是科学家 ______于1831年发现的，利用此现象可以制成 ______（选填“电动机”或“发电机”）。
14．实际生活中的大型发电机由于电压很高，电流很强，一般都采用______不动，______旋转的方式来发电，而且磁场是用电磁铁代替的。
15．如图所示是振荡浮子式波浪发电机原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转用______原理产生电流，将______能转化为电能。
三、综合题
16．阅读短文，回答问题。
风力发电
风电技术就是利用风能发电的技术，风能是可再生环保能源，所以开发风电技术是当今诸多国家的发展主要战略，见图甲。
见图乙，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，并通过增速机将旋转的速度提高，从而带动风机内的发电机发电。发电机所发的电通过电缆输送到升压变压器提升电压后，由高压输电线路输送给用户。风电是清洁能源，每生产1度电，就可相应节约0.4千克标准煤，同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.997kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。
回答下列问题：
（1）风力发电是将风能转化为_______能的一种技术，风机中的发电机是利用_______原理进行发电的；
（2）华锐风电科技集团研发的SL6000风力发电机组，最大发电功率为6×106W；此风力发电机组满功率工作5h，可生产_______J的电能，相当于_______kg热值为3×107J/kg的煤完全燃烧释放的热能；可向大气减少排放_______kg的二氧化碳；
（3）远距离输电，若输送电能的功率为P、输电电压为U、输电线路总电阻为R，则输电线路的因发热而造成的电能损失功率P损=_______。
17．将下列各电器设备与其原理对应起来：
发电机—_____，电熨斗—______，电磁铁—_____，电动机—_____．（填序号）
①电流热效应 ②通电导体在磁场中受力 ③电磁感应现象 ④电流磁效应
18．电动汽车是环保的交通工具，行驶时蓄电池给电动机供电，电动汽车的主要部分参数如表所示。如图甲，在测试过程中，司机和一名陪同人员上车。司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶30km。电池剩余容量为，陪同人员负责记录测试数据，已知司机和陪同人员的总质量为 140kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6%。（g取 10N/kg）
空车质量 1360kg
轮胎与地面总接触面积 400cm2
蓄电池最大容量 68kW·h
最高车速 120km/h
最大功率 90kW
最大续航里程 180km
（1）为了节能，车靠近目的地前可采用再生制动的方法：在车速逐渐减到60km/h 的过程中，不采用机械刹车，由于电动汽车继续行驶，带动电机逆向发电，将电能存储在蓄电池内，此时电机的工作原理是：______；
（2）汽车刹车原理图如图乙所示，连着剥车踏板的金属杆可视为一根能绕O点转动的______（选填省力、等臂或费力）杠杆；
（3）在此测试过程中，电动汽车匀速行驶 30km，牵引力做的功为______J。该电动汽车将电能转化为机械能的效率为______%；
（4）如图丙是小明设计的车速提醒电路，R为定值电阻，Rv的阻值随车速的变化而改变、当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速。图丁是的阻值与车速关系的图像。图戌是车速从0加速到100km/h过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图像。则：
①图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值是多少Ω______？
②当车速达到75km/h时，此时电压表的示数为多V______？
19．我国第一高楼“上海中心大厦”的建筑高度是632米，为了避免台风来临时大厦上部剧烈晃动，大厦上部第125层安装了总质量上千吨的阻尼器系统，如图甲所示。
阻尼器系统的钢索悬挂在大厦顶端，阻尼器类似一个质量巨大的金属摆，其简化模型如图乙所示。台风来临迫使大厦晃动，触发阻尼器产生与大厦晃动方向相反的摆动（如图丙所示）。阻尼器不停的往复摆动，使大厦上部晃动逐渐减弱，这样就不断吸收大厦晃动的能量。
请回答下列问题
（1）若阻尼器所在楼层距大厦底层高580m，乘坐高速电梯从底层到125层用时58s，则这一过程电梯的平均速度是多少
（2）若阻尼器系统的质量是106kg，则它受到的重力是多少 （取g=10N/kg）
（3）图丙中，大厦刚开始向左晃动时，内部的阻尼器为什么会相对向右摆动
（4）阻尼器吸收的能量不断增加，从安全角度考虑，设计时应使其摆动到最低点时速度不能过大，若在阻尼器下方加装铜质闭合线圈，结合电磁感应知识，你认为还缺少的器件是什么 请从能量转化的角度写出这一新增装置能减小摆动速度的原因。
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
由题意可知，计步器在工作时，磁铁在管中反复运动，线圈的输出电流随之不停地变化，显示出运动步数，其工作原理是电磁感应。
A．电磁起重器利用了电流的磁效应原理，故A不符合题意；
B．司南是利用了磁体受地磁场作用指向南北的原理，故B不符合题意；
C．话筒利用了电磁感应原理，故C符合题意；
D．扬声器利用了通电线圈在磁场中受力的原理，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．图中，蹄形磁体的磁场方向不变，因为拉动AB向左移动时，发现CD向右移动，若拉动AB水平向右运动切割磁感线，此时产生的感应电流反向，导体棒运动方向相反，则CD向左移动，故A错误，B正确；
CD．如果蹄形磁体的磁场方向与原来的方向相反，导体棒切割磁感线产生的感应电流方向就与原来的感应电流的方向相反，若拉动AB向左移动，则CD向左移动，若拉动AB向右移动，则CD向右移动，故CD错误。
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．闭合开关，根据安培定则可知，螺线管的右端为N极，左端为S极，根据同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针的N极向右偏转，故A正确；
B．根据图可知，该电路为串联电路，通过两个电磁铁的电流是相同的，线圈匝数越多，吸引的大头针越多，磁性越强，故B错误；
C．通电导体在磁场中会受力运动，是将电能转化为机械能，故C错误；
D．要使电路中产生感应电流，闭合回路的一部分导体必须做切割磁感线运动，磁铁放在水平面.上，导体ab竖直向上运动，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，故D错误。
故选 A。
4．C
【解析】
【详解】
A．图甲中的POS刷卡机读出信息的原理是电磁感应现象，磁卡移动式切割磁感线，线圈中产生感应电流，将机械能转化为电能，故A错误；
B．图乙中水位达到物块A时，线圈所在的电路被接通，电磁铁将衔片吸下，下面的红灯被接通，红灯亮报警，故B错误；
C．图丙通电导体框在磁场中受到力的作用，可使线圈发生转动，原理是磁场对通电导体的作用，故C正确；
D．图丁只改变电流方向或只改变磁场方向，可以改变导体的运动方向，二者同时改变，导体的运动方向不变，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【详解】
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，是电磁感应现象，根据电磁感应制成了发电机．
A、图A，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动，是磁场对电流的作用实验，是电动机的原理，故A不符合题意；
B、图B闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这是电磁感应现象，据此可以制成发电机，故B符合题意；
C、图C是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场，故C不符合题意；
D、图D是研究电磁铁的磁性强弱与电流大小关系的实验，故D不符合题意．
故选B．
【点睛】
注意分清楚研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个实验，两个实验从图看很相似，容易混淆，区分的方法是，有电源的是研究磁场对通电导线作用力的实验，有灵敏电流计的是研究电磁感应的实验．
6．D
【解析】
【详解】
A．电动机的原理是通电导体在磁场中受到力的作用。A图没有电源，是电磁感应现象，与电动机无关，故A不符合题意；
B．B是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，与电动机无关，故B不符合题意；
C．C说明通电导体周围存在磁场，故C不符合题意；
D．D中有电源，通电导体受到了力的作用，故D符合题意。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
A．通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，小磁针的运动可以显示磁场的存在，它是研究电流的磁效应的，是奥斯特实验，故A正确；
B．由图可知，电流由螺线管的右端流入，左端流出，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向左，即螺线管的左端为N极，故B错误；
C．该装置中线圈切割磁感线能产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理，但线圈位置在图示中受到非平衡力的作用（两个切割磁感线的导体受到方向相反的力），不是平衡位置，故C错误；
D．该图没有电池，验证闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象实验图，与发电机的原理相同，而电动机的原理是通电导线在磁场中受到力的作用，故D错误。
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
由题意可知，当高压电产生的磁场大于一定值时，线圈中产生的电流使报警器发出警报，所以其工作原理为电磁感应现象；
A．图中有电源，闭合开关后，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，故A不符合题意；
B．图中没有电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，故B符合题意；
C．图示是探究影响电磁铁磁性强弱的实验，运用了电流的磁效应，故C不符合题意；
D．图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故D不符合题意。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
当线圈靠近金属制品时，在金属物体中产生电流，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，故在线圈中会产生电流，故探测器采用了电磁感应原理。
A．此图中没有电源，ab切割磁感线运动，会产生感应电流，为探究电磁感应现象的实验，故A符合题意；
B．此图为探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，故B不符合题意；
C．此图中有电源，金属棒通过电流时会运动，探究通电导体在磁场中受力的实验，故C不符合题意；
D．此图为奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故D不符合题意。
故选A。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
当饭卡接触感应器时，线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈中有感应电流产生，线圈给芯片供电使芯片工作，这是电磁感应现象，线圈相当于电源，故D正确，ABC错误。
故选D。
11． 电磁感应 法拉第 发电机
【解析】
【详解】
[1][2]根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中运动，线圈切割磁感线而产生电流，因此，运动手环的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化为电能，这一原理是科学家法拉第发现的。
[3]根据这个电磁感应现象，产生电流的现象，发明了发电机。
12． 受力运动 感应电流
【解析】
【详解】
[1][2]左右两个导体及导线形成一个闭合电路。右边磁体快速向右移动时，切割磁感线，在闭合的电路中产生了感应电流，导体ab中有电流通过时，磁场对ab产生磁力作用，使ab受力运动。
13． 法拉第 发电机
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]当导体ab在磁场中左右运动时，灵敏电流计指针会发生左右摆动，属于电磁感应现象，是科学家法拉第发现的，发电机就是根据这一原理制成的。
14． 线圈 磁极
【解析】
略
15． 电磁感应 机械
【解析】
【详解】
[1][2]根据题意知道，波浪发电机是根据电磁感应原理发电的，且利用波浪发电时，是将机械能（水能）转化为电能。
16． 电 电磁感应现象 1.08×1011 3600 2.991×104
【解析】
【详解】
（1）[1][2]风力发电的工作过程是将风能转化为叶片的动能，再通过发电机将叶片的动能转化为电能，其原理是电磁感应现象。
（2）[3]由题意可知，最大发电功率为，此风力发电机组满功率工作的时间为
根据电功公式可知，可产生的电能为
可产生的电能为1.08×1011J。
[4]由[3]解析可知，可产生的电能为1.08×1011J，这些电能大小等于这些煤完全燃烧释放的热能，即
再由热值公式，可知，这些煤的质量为
这些煤的质量为3600kg。
[5]由题意可知，每生产1度电，减少污染排放0.997kg二氧化碳，产生的电能为
则可减少污染排放二氧化碳的质量为
可向大气减少排放二氧化碳的质量为2.991×104kg。
（3）[6]输送电能的功率为P、输电电压为U，则电路中的电流为，输电线路总电阻为R，则输电线路因发热而造成的电能损失功率为
输电线路的因发热而造成的电能损失功率为。
17． ③ ① ④ ②
【解析】
【详解】
发电机，即通过运动产生电流，故是利用电磁感应现象制成的；当有电流通过电熨斗时会产生大量的热，故电熨斗是利用电流的热效应的原理制成的；电磁铁即是利用电流的磁效应的原理制成的；电动机，即通电能动，故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的．
故答案为③；①；④；②．
18． 电磁感应 省力 75% 10Ω 9.6V
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]不采用机械刹车，由于电动汽车继续行驶，带动电机逆向发电，此时机械能转化为电能，说明该电机的工作原理是电磁感应原理。
（2）[2]由图乙可知，O为支点，由O点分别向动力的作用线和阻力的作用线作垂线段，则OB为动力臂，OA为阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，如下图所示：
（3）[3]司机和陪同人员的总质量为 140kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6%，牵引力等于阻力，则牵引力
在此测试过程中，电动汽车匀速行驶 30km，牵引力做的功为
[4]蓄电池的最大容量68kW·h，电池剩余容量为，则消耗的电能
该电动汽车将电能转化为机械能的效率为
（4）[5] 图丙的电路中，R与串联，电压表测的电压， 由图戌可知，电流为时，的功率为； 根据P=UI可得，电压表的示数
电流为时，的功率为，此时电压表的示数
根据串联电路的规律和欧姆定律，由电源电压不变列方程可得
即
10V+0.2A×R=9V+0.3A×R
解得R=10Ω，电源电压U=12V； 由图丁知，速度越小，Rv的阻值越小，电流越大，故当电流为0.6A时对应的速度为0， 则车速为0时，图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值
[6]当车速为100km/h，电流最小为0.2A， 此时的阻值
图丁图像补充后
根据数学相似三角形的知识有
当车速达到75km/h时，的电阻为：，由电阻的串联和欧姆定律可得此时电压表的示数为
19．（1）10m/s；（2）107N；（3）见解析；（4）磁铁；见解析
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）电梯的平均速度
这一过程电梯的平均速度是10m/s。
（2）阻尼器系统的重力
G=mg=106kg×10N/kg=107N
即阻尼器系统受到的重力是107N。
（3）大厦刚开始向左晃动时，阻尼器由于惯性要保持原来的运动状态，因此会相对大厦向右摆动。
（4）闭合线圈切割磁感线，将机械能转化为电能，机械能减小，因此需将闭合线圈置于磁场中，故还需磁铁。
闭合线圈切割磁感线，将机械能转化为电能，机械能减小，即动能减小，质量一定时，阻尼器速度减小。
答：（1）这一过程电梯的平均速度是10m/s；
（2）阻尼器系统受到的重力是107N；
（3）详见解析；
（4）还缺少的器件是磁铁；详见解析。