苏科版九年级下册16.5电磁感应发电机（含答案）

苏科版九年级下册 16.5 电磁感应 发电机
一、单选题
1．如今新能源电动汽车大大地方便了公众的绿色出行。新能源电动汽车的核心部件是电动机，图中能说明电动机工作原理的实验装置是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导体AB，导体的两端跟电流表连接，开关闭合，电路中没有电流。以下操作中，可能使电路中产生电流的是（　　）
A．将接在电流表上的两根线对调
B．让导体在磁场中静止，换用磁性更强的永磁体
C．将磁体沿左右方向运动
D．将导体换成更粗的
3．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．
4．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．
5．图所示是探究电磁感应的实验装置，关于电磁感应现象，下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特发现了电磁感应现象
B．利用电磁感应现象制作了电动机
C．导线在磁场中沿不同方向运动，导线中都会有感应电流产生
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，导线中感应电流的方向不发生改变
6．电磁感应现象是物理学史上的重大发现之一，最早发现这一现象的物理学家是（　　）
A．焦耳 B．安培 C．奥斯特 D．法拉第
7．无线充电装置给人们的生活带来了便利。充电底座通电后其中的送电线圈产生交变磁场，手机受电线圈中产生感应电流，开始向手机充电，以下四图所示的装置与手机受电线圈工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
8．超市的服装贴有磁性标签，未消磁的标签通过超市安检门时，安检门上的线圈会产生电流，触发报警器达到防盗目的。下图中能反映出安检门工作原理的是（　　）
A． B． C． D．
9．2021年5月20日，第五届世界智能大会在天津梅江会展中心隆重开幕，长安智能化汽车UNI——K（如图）充分展现了“中国智造”科技风采，UNI——K不仅可以实现自动刷脸识别车主身份、车内拍抖音、全速自适应巡航等众多功能，其炫酷的转向灯也尽显奢华。关于UNI——K，下列判断正确的是（　　）
A．车内的集成电路由超导材料制成
B．左右转向灯之间是并联连接的
C．拍抖音时，景物通过摄像头成虚像
D．汽车的电动机利用了电磁感应原理
10．腕力球是一种人工动力装置，纯机械不用电池，手提腕力球运动时，使球芯加速旋转同时球内的LED灯会发光，如图。装置工作时能使灯发光的原理与图中的实验原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
11．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
12．如图所示，现代武器中的新型电磁炮是利用电磁技术制成的，具有速度大、命中率高的特点，其原理是磁场对通电导体有力的作用。下图中与此原理相同的是（　　）
A．发电机
B．电磁起重机
C．磁悬浮列车
D．自制电动机
二、填空题
13．物理学的每一次重大发现都会推动社会的进步和发展。1820年丹麦物理学家______发现了通电导体周围存在磁场，据此人们研制出了电磁继电器；1831年英国物理学家法拉第发现______，人类根据这个原理发明了发电机。
14．将两个电流表（主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈）G1和 G2用导线连接起来，如图所示。当拨动 G1的指针时，观察到 G2的指针也会随之摆动，则此过程中 G1的工作原理相当于______（选填“电动机”或“发电机”）。
15．无线充电是一种新型的手机充电技术，如图甲所示。目前较成熟的无线充电技术原理是：电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电，如图乙所示。受电线圈处用到的物理原理是_____，请列举这一原理在生活中的应用_____。
16．如图是洪家渡水电站，针对大坝涉及的物理知识，小聪同学提出了两个问题，请你回答：
（1）问题：水电站中的发电机是利用什么原理制成的？回答：______；
（2）问题：大坝为什么要建得很高？回答：______。
三、综合题
17．归纳式探究：
叶子姐姐在学习了电磁感应以后，想继续探究感应电压的大小跟哪些因素有关，以及有怎样的关系，她通过查阅资料得知，感应电压的大小跟导体的长度、磁感应强度、导体垂直切割磁感线的速度有关，查找了有关书籍，数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
磁感应 强度B/T 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1
导体的长 度L/m 0.2 0.2 0.2 0.4 0.6 0.2 0.2
垂直切割速度v/(m/s) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.4
感应电 压U/V 0.002 0.004 0.006 0.004 0.006 0.004 0.008
（1）感应电压大小的表达式为： ________；其中 ________________（写出数值和单位）.
（2）有一根长度为0.5m的导体，在磁感应强度为1T的磁场中垂直切割磁感线，要在导体两端产生0.8V的电压，需要的切割速度为________m/s .
（3）在感应电压和磁感应强度一定时，垂直切割速度跟导体的长度的关系可用图中的图线________表示.
18．如图甲是我省潮汕地区东奥岛风力发电的外景，风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成．
（1）风机的叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用硬度大，密度______（选填“大”或“小”）的复合材料制成；叶片形状像飞机的机翼，若叶片位置和风向如图乙所示，由于叶片两面空气流速不同，上方的流速较，产生压强差，从而受到向______（选填“上”或“下”）的力使风叶旋转．
（2）风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机，利用___________原理，使机械能转化为电能．
（3）某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示，由图像可知，能使该风力发电机组产生电能的风速范围是___________（用图像中的字母表示）．
（4）下表给出了在不同风速下某风机获得的能量：
平均风速（m/s） 5 10 15 20
1s内获得的能量（×104J） 1 8 27 64
①请你对表格的数据进行分析，你会发现该风机1s内获得的能量与风速的关系是_______；
②风速为5m/s时，这台风机工作1min所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10min，风机发电的效率是为______．
19．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。
( )
20．阅读短文，回答问题：
贫民窟中的黑科技﹣﹣单靠重力工作的电灯
当我们在享受电灯带来的各种便利时，身处在发展中国家贫困地区的人们却在依靠极度危险的煤油灯进行照明．针对发展中国家普遍用不上电的情况，英国伦敦设计师马丁 瑞德福和吉姆 里弗斯发明了一款实用的“重力灯”（GravityLight）．顾名思义，它靠重力发电．在灯身上挂着的一个重物，重物下落时，它会拉动灯中心的一根绳子，从而启动一台发电机．发电机把下落重物产生的能量为灯供电．这和手摇式发电装置的原理一样，只不过重力灯的运动方向更垂直．这种重力灯和苹果手机一起被誉为21世纪最伟大的发明．
现在，重力灯迎来了第二代﹣﹣“重力LED灯GL02”，其亮度相当于一个12瓦的日光灯（如图），使用寿命可以达到200年．“重力LED灯GL02”挂于大约2米高，通过拉几下珠绳把重物吊起，松开后，重物因重力的关系会慢慢下降（每秒大约2mm，如图）．以一系列的齿轮带动一个直流发电机，发电时间约为20分钟．“重力LED灯GL02”采用了全新的保护机制，可以确保超重的物体安全地着陆地面．当沙包落到地面时，只要将沙包再提高至原来位置，又可以继续发电．这样就能拥有绿色、不用电池、无污染、使用“零”成本、源源不断的光线．而且“重力LED灯GL02”机身上有DC插座，还可以为收音机等设备进行供电，其他类似的装置﹣﹣比如电池充电器也能用同样的方式工作．重力LED灯的照明时间取决于安装的高度，正常情况下，安置于1.8米的高度，可以维持约20分钟的照明，当然你安装高度的越高，维持时间越长．
（1）重力灯的主要构件是直流发电机，它的工作原理是_____．
（2）重力灯的内部结构如图所示，使用了滑轮系统，通过向下拉珠绳把重物吊起．重力灯利用滑轮系统的目的是_____．
（3）如果某一次使用重力灯，将质量为20kg的重物吊起到1.8m的高度释放，重物以2mm/s速度匀速竖直下降，整个过程中可使10只并联的标有“3V、10mA”LED灯正常发光．则整个过程中重物的重力做功_____J（g＝10N/kg）；重力灯的能量转化效率为_____．
（4）重力灯是绿色、无污染的清洁照明工具，使用“零”成本．但它也有不足之处，请说出使用重力灯的一点不足：_____．
21．2009年12月26日9时，武汉、长沙、广州三地同时首发中国国产速度可达350km/h“和谐号”高速列车，自此，中国铁路进入高铁时代．“和谐号”动车组列车是利用电动机牵引前进，据报道，现在有一种列车节能新技术﹣﹣再生制动技术，即列车在350km/h以上的速度上实施制动以后，从350km/h降到90km/h完全是靠牵引电动机变成了发电机的运行状态，利用列车的巨大惯性产生电能，达到减速的效果．只有当列车速度降到90km/h以下，才开始实施第二阶段的机械制动．
（1）电动机、发电机是利用什么物理原理制成的？
（2）简述电动机能量的转化过程．
（3）请你简要描述列车在第二阶段机械制动过程中的能量转化过程．
（4）请你解释“利用列车的巨大惯性产生电能”的意思．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．图示是奥斯特实验装置，表明电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图示是探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验装置，故B不符合题意；
C．图示中没有电源，导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这是发电机工作原理实验装置，故C不符合题意；
D．图示是通电导体在磁场中受力运动的实验装置，在此装置中电路中消耗的电能转化为导体的机械能，是电动机工作原理的实验装置，故D符合题意。
故选D。
2．C
【详解】
A．将接在电流表上的两根线对调，闭合电路的一部分导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，故A不符合题意；
B．让导体在磁场中静止，即使换用磁性更强的永磁体，电路中也不会产生电流，故B不符合题意；
C．将导体沿左右方向运动，符合闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动，会有感应电流产生，故C符合题意；
D．换用更粗的导体，而不是去切割磁感线，导体中是不会有感应电流产生的，故D不符合题意。
故选C。
3．D
【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。
4．B
【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。
5．D
【详解】
A．法拉第发现了电磁感应现象，故A错误；
B．利用电磁感应现象制作了发电机，故B错误；
C．导线在磁场中沿与磁感线平行的方向运动，导线中不会有感应电流产生，故C错误；
D．如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反，由右手定则得，导线中感应电流的方向不发生改变，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．焦耳是发现电热的科学家，故A不符合题意；
B．安培是发现电流的科学家，故B不符合题意；
C．奥斯特是发现电流周围有磁场的科学家，故C不符合题意；
D．法拉第是最早发现电磁感应现象的物理学家，故D符合题意。
故选D
7．C
【详解】
根据题意可知，受电线圈工作原理是电磁感应现象。
A．该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B．该装置是探究磁极间的相互作用规律，故B不符合题意；
C．该图中线圈在磁场中做切割磁感线运动，灵敏电流计的指针会发生偏转，说明产生感应电流，这是电磁感应现象。故C符合题意；
D．该图中通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理图，故D不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】
当未消磁的标签经过超市出口处的安检门时，安检门上的线圈会产生感应电流，相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，所以安检门的工作原理是电磁感应现象。
A．该实验是奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故A不符合题意，
B．通电能运动，故是电动机原理，将电能转化为机械能，故B不符合题意；
C．该实验是电磁感应实验，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，将机械能转化为电能，故C符合题意；
D．通电后，电磁铁能吸引大头针，这是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，故D不符合题意。
故选C。
9．B
【详解】
A．车内的集成电路由半导体材料构成，而非由超导体材料构成，故A错误；
B．左右转向灯可以单独工作，故是并联连接，故B正确；
C．拍抖音时，摄像头成的是倒立缩小的实像，故C错误；
D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
腕力球没有电池，手提腕力球运动时，使球芯加速旋转同时球内的LED灯会发光，表明在此过程中产生了电流，所以属于电磁感应现象，即发电机原理。
A．如图通电后指针发生偏转，表明通电导线周围存在磁场，属于电流的磁效应，故A不符合题意；
B．如图是导线在磁场中做切割磁感线的运动时，灵敏电流表指针发生偏转，表明产生了电流，属于电磁感应现象，即发电机原理，故B符合题意；
C．如图给导线通电后，导线受力运动，属于电动机原理图，故C不符合题意；
D．如图是电磁铁的装置，属于电流磁效应的应用，故D不符合题意。
故选B。
11．B
【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。
12．D
【详解】
A．发电机是利用电磁感应现象，将机械能转化为电能，故A不符合题意；
B．电磁起重机是利用电流的磁效应，属于电生磁，故B不符合题意；
C．磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理，让列车与轨道脱离接触，减小摩擦力，故C不符合题意；
D．电动机是通电导体在磁场中受而转动的原理工作的，利用了磁场对通电导体有力的作用，故D符合题意。
故选D。
13． 奥斯特 电磁感应现象
【详解】
[1]奥斯特将通电导体放在小磁针上方时，小磁针发生了偏转，说明通电导体周围存在磁场，据此人们研制出了电磁继电器。
[2]法拉第在奥斯特的启发下，研究了磁场与电流的关系，最终通过十年的努力终于发现了电磁感应现象，发明了发电机，使人类进入了电气时代。
14．发电机
【详解】
两个电流表内部都由磁体和线圈构成，当当拨动 G1 的指针时，其中的线圈在磁场中转动，做切割磁感线运动，产生感应电流，此时G2线圈中有电流通过，线圈受到磁场对它的作用力而转动，所以会观察到 G2 的指针也会随之摆动，所以此过程中 G1 的工作原理相当于发电机。
15． 电磁感应 发电机
【详解】
[1]从题意中可知，手机背面的线圈，能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电，是利用电磁感应原理工作的。
[2]生活中的发电机利用了电磁感应原理。
16． 电磁感应 提高水位，增大水的重力势能
【详解】
（1）[1]发电机是利用电磁感应原理工作的，将机械能转化为电能。
（2）[2]水力发电的原理是将水的重力势能转化为发电机的机械能，最终转化为电能，所以重力势能越大，发电就越多；重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能就越大，所以大坝建得很高是为了提高水位，增大水的重力势能。
17． 1.6 b
【详解】
（1）[1]分析表中几次实验导体两端电压与导体棒长度L，导体棒运动速度v，以及磁感应强度B（表示磁场的强弱）的关系，可发现：导体两端的电压大小等于导体棒长度L、导体棒运动速度v、以及磁感应强度B（表示磁场的强弱）之积，即；
[2]由关系式可得：，然后把表格里的任意一次实验数据往里带即可以得到；
（2）[3] 根据关系式可得：
；
（3）[4] 根据关系式可得：在感应电压U和磁感应强度B一定时，垂直切割速度v跟导体的长度L成反比，所以图像应是b．
18． 小 上 电磁感应 V1～V3 风速越大，获得能量越多 或 风机获得的能量与风速的三次方成正比 10%
【详解】
第一空．风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能，通常用密度小，硬度大的复合材料制成；
第二空．由乙图知，叶片的上面是突出的弧形，下面是平面，空气流过时，上面空气流速大于下面空气流速，上面压强小于下面压强，叶片受到向上的力使风叶旋转．
第三空．风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机发电，把风的机械能转化为电能，这是电磁感应现象．
第四空．由图象可知，风速为V1～V3时有输出功率，所以使该风力发电机组产生电能的风速范围是V1～V3；
第五空．①由表格数据知，风速增大为原来的2倍，风能增大为原来的23倍；风速增大为原来的3倍，风能增大为原来的33倍…，所以风机获得的能量与风速的三次方成正比；
第六空．根据P=可得，有用功：W有用=Pt=100W×10×60s=6×104J；
风速为5m/s时，由表格数据可得总功：W总=P′t′=1×104W×60s=6×105J；
风机发电的效率：η=×100%=×100%=10%．
19． 电源
【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：
20． 电磁感应 省力、改变施力的方向 360 75% 功率小；供电时间短；不能持续供电
【详解】
（1）重力灯的主要构件是直流发电机，它的工作原理是电磁感应．
（2）由图可知，重力灯的内部结构使用了滑轮系统，其目的是省力、改变施力的方向．
（3）将质量为20 kg的重物吊起到1.8 m的高度释放，则整个过程中重物的重力做功W=Gh=mgh=20 kg 10 N/kg 1.8 m=360 J；重物以2 mm/s速度匀速竖直下降1.8 m所需时间：t= ==900s，
“3V、10 mA”LED灯正常发光的功率：
P=UI=3V0.01A=0.03W；10只“3V、10mA”LED灯900 s内消耗的电能：
W电=P总t=0.03W10900 s=270J，重力灯的能量转化效率为:= 100= 100 =75％；
（4）重力灯是绿色、无污染的清洁照明工具，使用“零”成本．由以上分析可知，其缺点是：功率小；供电时间短；不能持续供电．
21．(1)发电机的原理是电磁感应现象；电动机的原理是通电导线在磁场中受力的作用；(2)将电能转化为机械能;(3)将机械能转化为内能；(4)“利用列车的巨大惯性产生电能”是指列车在开始刹车时，车由于惯性，继续保持运动状态，故此时运动列车带动电动机中的线圈转到，从而产生电能
【详解】
(1)发电机的工作原理是电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流．电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理制成的．电动机由转子(线圈)和定子(磁体)两部分组成，当给电动机通电时，通电线圈就会在磁体的磁场中受力而发生转动．(2)电动机，即通电能动，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故该过程是将电能转化为机械能的过程；(3)列车在第二阶段机械制动过程中，列车的质量不变，其速度减小，其动能减小，故其所具有的机械能减小，据摩擦生热知，所以该过程中减小机械能转化成了内能；(4)电动机由转子(线圈)和定子(磁体)两部分组成，当通电后，其内部的通电线圈在磁场中会受到力的作用而转到，同理若线圈在外力的作用下在磁场中做切割磁感线运动，此时就相当于发电机，即能产生电能；故列车在开始刹车时，车由于惯性，继续保持运动状态，故此时运动列车带动电动机中的线圈转动，从而产生电能，这就是“利用列车的巨大惯性产生电能”的原因．
【点睛】
发电机是产生电能的机器，它是利用电磁感应现象的原理制成的；而电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；据电动机工作时消耗了什么形式的能量，同时产生了什么形式的能量，进而能判断该过程中的能量转化；分析机械制动过程中，机车的什么能减小了，什么能增加了，这样就可以判断该过程中能量的转化过程；结合电动机的内部构造，分析列车由于惯性而继续运动成为发电动力的过程即可．
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