沪科版九年级物理第十八章电能从哪里来课时练习
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)
一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)
1、如图是一个老式手摇式发电机,其发电电压最高可达30V。该发电机的原理可用下面的哪个实验解释( )
A. B.
\C. D.
2、关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.空气开关跳闸可能是电路中用电器总功率过大
B.增加大功率的用电器时,只需换上更粗的保险丝即可
C.安全用电的原则是不靠近低压带电体,不接触高压带电体
D.可以将金属外壳用电器的三线插头改为两线插头接在两孔插座上使用
3、无线充电是一种增加手机续航时间的方式。无线充电的技术用到的原理是受电线圈靠近该磁场时就会产生电流,从而给智能手机充电,用到了下图哪个实验的原理( )
A. B.
C. D.
4、关于下列所示图中,说法正确的有( )
①甲图中通电导线周围存在着磁场,如果将小磁针移走,该磁场将消失
②乙图中现象表明,电流相同时,电磁铁匝数越多,磁性越强
③丙图中闭合开关,保持电流方向不变,对调磁体的N、S极,导体的运动方向不变
④丁图中绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度,说明该棒带正电
⑤戊图中的实验现象是制造发电机的原理。
A.①② B.②⑤ C.①③ D.④⑤
5、下列关于电磁信息的说法中,正确的是( )
A.通电导体在磁场中的受力方向只与电流的方向有关
B.发电机工作时,将机械能转化为电能
C.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,一定能产生感应电流
D.玩具电动车的电动机是利用电磁感应原理工作的
6、对如图所示的实例或实验解释正确的是( )
A.图A中开关、保险丝的连接方式正确
B.图B中使用测电笔时手要接触笔尾的金属部分
C.图C中多个大功率用电器同时使用一个插线板不会有安全隐患
D.图D中人站在绝缘板上,双手同时握住火线和零线不会触电
7、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.
8、下列说法中正确的是( )
A.使用电熨斗时,是将电能转化为内能
B.使用电风扇时,是将机械能转化为电能
C.风力发电机工作时,是将电能转化为机械能
D.给电池充电时,是将化学能转化电能
9、在烧杯中加入盐水,将铜片和锌片放在盐水中,这就是一个电池。将电压表接到铜片和锌片上,其现象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.锌片相当于电源的正极
B.此电池工作时将化学能转化为电能
C.此时的电路处于短路状态
D.在电池的外部电流从锌片流经电压表流向铜片
10、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
第Ⅱ卷(非选择题 70分)
二、填空题(5小题,每小题3分,共计15分)
1、小磁针静止时,指向地理北方的磁极叫___________极,磁极间的相互作用规律是同名磁极相互___________,电磁感应现象是英国物理学家___________发现的。
2、安全用电的原则是:不接触____;不靠近_________。
3、将A、B两个金属片插人柠檬制成“水果电池”,用电压表测量水果电池的电压,如图所示,则该电池的正极是______(选填“A”或“B”);给手机充电的过程,主要是将电能转化为了______能,过了一会儿充电器发烫,这是通过电流______的方式,增大了物体的内能。
4、实验物理学的先驱者_________,通过实验提出力不是维持物体运动的原因,为牛顿运动定律的提出奠定了坚实的基础;英国科学家法拉第最先通过实验发现了_________现象,进一步揭示了电、磁之间的联系。
5、亮亮同学将铜片和锌片插入柠檬制成了一个柠檬电池,如图甲所示。电压表指针偏转情况如图乙,则铜片是______(选填“正极”或“负极”),电池的电压为______V。
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、如图甲所示,是一个照明系统模拟控制电路。已知电源电压U=4.5V,定值电阻R1=5Ω。滑动变阻器R2上标有“25Ω 1A”字样,R3为光敏电阻,函数关系如图乙所示(光照度单位为勒克斯,符号为Lx,白天光照度大于3Lx),当R1两端电压低至0.5V时,控制开关自动启动照明系统(不考虑控制开关对虚线框内电路的影响)。利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0时,照明系统内照明灯自动工作。求:
(1)照明灯开始工作时,通过R1的电流;
(2)要使E0=1.2Lx,则R2接入电路的电阻应调为多大?若环境的光照度降至1.2Lx时能保持5min不变,这段时间内R2消耗的电能;
(3)本系统可调E0的最小值;
(4)为节约电能,有时要求使E0=0.5Lx,在不更换电源、滑动变阻器R2、R3和不改变控制开关自动启动电压的情况下,若R1可更换成其他阻值的定值电阻,则定值电阻R1可更换的阻值范围为多少。
2、目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备,像蓄电池一样也有正、负两极,可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电,让车能够继续正常行驶。在制动过程中,电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电,安全高效环保。
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨,某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦,能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米,能量利用的效率为90%。
(1)电车发电机的工作原理是______。
(2)若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2,求公交车对地面的压强。_____
(3)若公交车在该次运行中受到的阻力恒定,则牵引力大小是多少 _____
(4)若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏,不计电容器输出电能时的能量损耗,则工作电路的电流有多大 _____
3、如图的电路中,电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A2的示数为0.9A。求:
(1)电源电压是多少?
(2)100h电路消耗的总电能是多少?会让标有3000r/kW·h的电能表转多少转?
4、某豆浆机内部简化电路如图所示,R为电热丝,为电动机,其额定功率是220 W,S1为控制电动机工作的自动开关,小明磨制豆浆时,把豆浆机接人220 V电路中工作20 min,其间电动机转动时间共2 min,电动机转动时电路总电流是3 A.求:
(1)电动机转动时通过线圈的电流;
(2)电热丝R的阻值;
(3) 20 min内豆浆机消耗的电能.
5、一座水电站输送的电功率是4800 kW,输电电压是220 kV,若输电线总电阻为0.5 Ω.问:
(1)输电线路损失的电功率是多少?(结果保留整数)
(2)如果改用10 kV的电压输电,输电线路上损失的电功率是多少?
四、实验探究(3小题,每小题5分,共计15分)
1、操究电磁关系如图所示,把甲、乙装置中的导体棒ab、cd组成电路。施加动力使悬挂的导体棒cd沿水平方向,向左运动时,看到导体棒ab在导轨上也向左运动。
(1)此过程中,甲装置的实现的能量转化为______,与______(选填“发动机”或“电动机”)的原理相同。乙装置实现的原理是______;
(2)若使导体棒cd沿水平方向右运动,则导体棒ab将向______运动;
(3)若使导体棒cd沿竖直方向上下运动,则导体棒ab将______。
2、探究产生感应电流条件的实验步骤如图中的甲、乙、丙所示:
(1)以下磁体两极间磁感线的画法中,正确的是_________。
A. B.
C. D.
(2)实验中,通过观察______来判断电路中是否有感应电流;通过______判断电路中感应电流的大小。
(3)比较图中的________两图可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合;闭合开关,当蹄形磁体或导体做下列的运动,可以产生感应电流的是________(填写选项中的字母)。
A. 导体不动,蹄形磁体做左右运动
B. 蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中上下运动
C. 蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中左右运动
D. 蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动
(4)综合其特征,可以得出产生感应电流的条件是闭合电路中的一部分导体必须在磁场中做________运动。
(5)实验过程中,某些同学按图甲方法进行操作时,实验现象不太明显,请你提出一条改进的措施:___________。
3、在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,如图所示,小明将蹄形磁体放在水平桌面上,在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB,导线AB的两端跟灵敏电流计连接,导线AB和灵敏电流计组成闭合回路.
(1)如图所示,使导线AB竖直上下运动,观察发现灵敏电流计的指针______(选填“偏转”或“不偏转”);再使导线AB水平向右运动,发现灵敏电流计指针向右偏转;再让导线AB水平向左运动,发现灵敏电流计向左偏转,这说明感应电流的方向与导体的______有关;
(2)小明得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做______磁感线的运动时,导体中就会产生电流;
(3)小明将灵敏电流计更换成电池组,观察到导线AB向左侧运动,若想改变导线AB的运动方向应______;
A.增大电源电压 B.改变电路中电流方向
C.对调导线AB两端 D.换用磁性更强的蹄形磁体
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
老式手摇式发电机的原理是电磁感应现象;
A.由图可知,闭合电路的一部分导体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,这说明产生的感应电流,这是电磁感应现象,故A符合题意;
B.该图是电流的磁效应,不是发电机的工作原理,故B不符合题意;
C.通电导体ab在磁场中受到力的作用,是电动机的工作原理,故C不符合题意;
D.该图是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验,电磁铁的原理是电流的磁效应,故D不符合题意。
故选A。
2、A
【详解】
A.家庭电路总功率过大或者发生短路时会使电路中电流过大,引起空气开关跳闸,故A正确;
B.增加大功率的用电器时,除了换上足够粗的保险丝外,还要考虑电能表和导线的规格是否满足要求,故B错误;
C.安全用电的原则是不接触低压带电体,不靠近高压带电体,故C错误;
D.三孔插座的第三个孔能将用电器的金属外壳接地,可以起到防止漏电时使人触电的作用,不能将金属外壳用电器的三线插头改为两线插头接在两孔插座上使用,故D错误。
故选A。
3、C
【详解】
由题意知,无线充电是受电线圈靠近磁场时会产生电流,这是电磁感应现象。
A.图示是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,故A不符合题意;
B.图示是通电导体在磁场中受到力的作用,故B不符合题意;
C.图示是闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,是电磁感应现象,故C符合题意;
D.图示是将匝数不同的电磁铁串联在电路中,说明电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关,故D不符合题意。
故选C。
4、B
【详解】
①放在小磁针上方的导线中有电流通过时,小磁针会发生偏转,说明通电导体周围存在磁场;如果将小磁针移走,虽然不能看到磁场的存在,但该磁场仍然客观存在,故①错误;
②两电磁铁串联,通过的电流相等,但两电磁铁线圈的匝数不同,铁钉A吸引大头针较多,表明电流相同时,线圈匝数越多电磁铁磁性越强,故②正确;
③闭合开关,保持电流方向不变,对调磁体的N、S极,磁场方向方向发生了变化,则导体的运动方向改变,故③错误;
④绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度,是因为同种电荷相互排斥,但不能说明该棒带正电,也可能带负电,故④错误;
⑤该图为电磁感应现象的实验,是发电机的制作原理,故⑤正确。
综上所述②⑤正确,B正确。
故选B。
5、B
【详解】
A.通电导体在磁场中的受力方向与导体中的电流方向和磁场方向有关,故A错误;
B.发电机工作时,消耗机械能,得到电能,是将机械能转化为电能,故B正确;
C.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流,故C错误;
D.玩具电动车的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,故D错误。
故选B。
6、B
【详解】
A.开关应接在灯泡和火线间、保险丝应接在火线上,故A错误;
B.使用测电笔时手要接触笔尾的金属部分,这样才能使氖管发光,辨别火线,故B正确;
C.多个大功率用电器同时使用一个插线板,插线板中电流过大,可能引起线路着火,故C错误;
D.人站在绝缘板上,双手同时握住火线和零线,电流从火线经人体流回零线,形成双线触电,故D错误。
故选B。
7、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。
8、A
【详解】
A.使用电熨斗时,是将电能转化为内能,故A正确;
B.电风扇是用电器,使用电风扇时,是将电能转化为机械能,故B错误;
C.风力发电机工作时,是将机械能(或者风能)转化为电能,故C错误;
D.给电池充电时,电池相当于用电器,是将电能转化为化学能,故D错误。
故选A。
9、B
【详解】
AD.由图可知,电压表的选量程为03V;因为与电压表正接线柱相连的为电池的正极,所以铜片是电池的正极,在电池外部电流从铜片经电压表流向锌片,故AD错误;
B.盐水电池和干电池、蓄电池类似,都是将化学能转化为电能的装置,故B正确;
C.由于电压表的电阻特别大,所以该电路不是短路,故C错误。
故选B。
10、D
【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。
二、填空题
1、北极 排斥 法拉第
【详解】
[1]由于地球的周围存在地磁场,所以地球周围的小磁针(指南针)都要受到地磁场的作用而指向南北方向,小磁针静止时,指向地理北方的磁极叫北极。
[2]磁极间相互作用是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
[3]英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象,进一步发明了发电机。
2、低压带电体 高压带电体
【详解】
略
3、B 化学 做功
【详解】
[1]由图可知,金属片B连接的是电压表的“3”接线柱,金属片A连接的是电压表的“-”接线柱,根据电压表的连接原则可知,该电池的正极是B。
[2]给手机充电的过程,手机消耗电能,将获得的电能转化为化学能储存起来,供手机使用。
[3]充电器发烫,这是因为通过充电器的电流做功,将电能转化为内能,使充电器的内能增加,温度升高。
4、伽利略 电磁感应
【详解】
[1]通过实验提出力不是维持物体运动的原因的是伽利略。
[2]法拉第最先通过实验发现了电磁感应现象。
5、正极 0.6
【详解】
[1][2]因为铜片与电压表的正接线柱相连,电压表指针正常偏转,所以铜片为柠檬电池的正极,锌片是柠檬电池的负极;根据图示可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为0.6V。
三、计算题
1、(1)0.1A;(2)15Ω,45J;(3)0.75Lx;(4)7.5~10.625Ω
【详解】
(1)当照明灯开始工作时电路中R1两端的电压为0.5V,则根据欧姆定律可知,通过R1的电流
(2)由乙图可知,R3的阻值与光照度E成反比,它们之间的关系为
所以当E0=1.2Lx时,此时R3的阻值
电路中的总电阻
R2接入电路的电阻
时间5min=300s,则R2消耗的电能
(3)由题意可知,当滑动变阻器接入电路中的阻值为0时,R3阻值最大,则R3的阻值
由于R3和E成反比,所以E0最小值为
(4)由图乙可知,E0=0.5Lx时,光敏电阻R3阻值为60Ω,在不更换电源、滑动变阻器R2、R3和不改变控制开关自动启动电压的情况下,当R2接入电路的电阻为0时,电路中的电流
代入数据得
解得
当R2接入电路的电阻为最大25Ω时,电路中的电流
代入数据得
解得
所以定值电阻R1可更换的阻值范围为7.5~10.625Ω。
答:(1)照明灯开始工作时,通过R1的电流是0.1A;
(2)要使E0=1.2Lx,则R2接入电路的电阻应调为15Ω,若环境的光照度降至1.2Lx时能保持5min不变,这段时间内R2消耗的电能是45J;
(3)本系统可调E0的最小值是0.75Lx;
(4)则定值电阻R1可更换的阻值范围为7.5~10.625Ω。
2、电磁感应 3.75×105Pa 3×103N 111.1A
【解析】
【详解】
(1)电车发电机的工作原理是电磁感应。
(2)公交车对水平地面的压力:F=G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N。对地面的压强:p===3.75×105Pa。
(3)牵引力做功:W=W总η=2×107J×90%=1.8×107J,牵引力:F===3×103N;
(4)工作时间:t===600s,由W=UIt得,工作时电流:I===111.1A。
3、(1)3V;(2),1080转
【详解】
解:(1)电流表A1测量通过电阻R1的电流,根据欧姆定律,电阻R1两端的电压为
电阻R1和R2并联,根据并联电路中电源电压与各支路两端电压相等,可得电源电压等于
(2)根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则干路电流为
100h电路消耗的总电能
能让3000r/kW·h的电能表转
答:(1)电源电压是3V;
(2)100h电路消耗的总电能是,会让标有3000r/kW·h的电能表转1080转。
4、 (1)1A (2)110 Ω (3)5.544×105 J
【解析】
(1)由于电动机的额定电功率为220W,故由公式P=UI可得,
电动机转动时通过线圈的电流I==1A;
(2)由于干路电流为3A,故通过电阻R的电流为3A-1A=2A,故电热丝R的阻值R==110Ω;
(3)豆浆机的整个过程可分为两部分,一是电热丝加热的时间为20min,电动机的工作时间为2min,故消耗的总电能W总=W1+W2=UIRt1+UIMt2=220V×2A×20×60s+220V×1A×2×60s=5.544×105J.
考点:电流、电阻、电能的简单计算.
5、 (1)238 W (2)115.2 kW
【详解】
(1)输电线电压是220kV时,由P=UI可得,输电线路的电流:I==A,
输电线路损失的电功率:P损=I2R=()2×0.5Ω≈238W;(2)如果改用10kV的电压输电,线路中的电流:I′==480A,输电线路上的损失的电功率:P′=(I′)2R=(480A)2×0.5Ω=1.152×105W,
答:(1)输电线路损失的电功率是238W;(2)如果改用10kV的电压输电,输电线路上的损失的电功率是1.152×105W.
【点睛】
(1)知道输送的电功率和输电线的电压,根据P=UI求出输电线路的电流,根据P=I2R求出输电线路损失的电功率;(2)根据P=UI求出改用10kV的电压输电时线路中的电流,根据P=I2R求出输电线路上的损失的电功率.
四、实验探究
1、电能转化为机械能 电动机 电磁感应 右 不动
【详解】
(1)[1][2]施加动力使悬挂的导体棒cd沿水平方向向左运动时,导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,通电的导体棒ab在磁场中受力运动,电能转化为机械能,这是电动机的工作原理;
[3]乙中产生了感应电流,这是电磁感应现象;
(2)[4]若使导体棒cd沿水平方向右运动,需要改变电流的方向,由于感应电流的方向与导体运动方向、磁场方向有关,所以可以使导体棒ab向右运动;
(3)[5]若使导体棒cd沿竖直方向上下运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,则导体棒ab将不动。
2、A 电流表指针是否偏转 电流表指针偏转的幅度 甲和丙 ACD 切割磁感线 换用磁性更强的磁铁
【详解】
(1)[1] A.图中磁体周围的磁感线从磁体的N极出来,回到磁体的S极,故A正确;
B.图中磁体周围的磁感线从磁体的S极出来,回到磁体的N极,故B错误;
C.图中磁体周围的磁感线从磁体的S和N极出来,故C错误;
D.图中磁体周围的磁感线从磁体的N极出来,回到磁体的N极,故D错误。
故选A。
(2)[2][3]电路中有电流时,电流表的指针转动,所以,通过观察电流表的指针是否偏转来确定是否产生了感应电流,又因为电流表指针偏转的幅度与感应电流大小有关,所以,通过观察电流表指针偏转的幅度判断电路中感应电流的大小。
(3)[4]比较甲和丙两图知道,甲电路是闭合电路,电流表的发生偏转,说明电路中产生了感应电流。丙电路是断开的,电流表的指针没有偏转,说明电路中没有产生感应电流。由此可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合的。
[5] A.导体不动,蹄形磁体做左右运动,这相当于磁体静止,导体做切割磁感线运动,导体中有感应电流产生,电流表指针偏转,故A正确;
B.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中上下运动,导体没有做切割磁感线运动,导体中没有感应电流产生,电流计指针不偏转,故B错误;
C.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中左右运动,导体做切割磁感线运动,导体中有感应电流产生,电流计指针偏转,故C正确;
D.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,导体做切割磁感线运动,导体中有感应电流产生,电流计指针偏转,故D正确。
故选ACD。
(4)[6]由以上分析知道,产生感应电流的条件是闭合电路中的一部分导体必须在磁场中做切割磁感线运动。
(5)[7]电流表指针偏转不明显,是电流太弱,从装置上的改进方法:可以换用磁性更强的磁铁、可以换用匝数更多的线圈、可以换用量程更小的小量程电流表);从操作角度改进:可以加快导体的移动速度,即使导体切割磁感线运动的速度更快。
3、不偏转 切割磁感线运动方向 切割 B
【详解】
(1)[1]如图所示,磁感线方向从上向下,当使导线AB竖直上下运动,导线不切割磁感线,灵敏电流计的指针不偏转。
[2]由题可知,磁感线方向不变,将导线AB分别水平向右、向左运动,灵敏电流计指针分别向右、向左偏转,说明感应电流的方向与导体的切割磁感线运动方向。
(2)[3]结合导线AB切割磁感线和不切割磁感线运动时的实验现象,得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流。
(3)[4]小明将灵敏电流计更换成电池组,通电导线在磁场中受力的作用,导线AB向左侧运动,若想改变导线AB的运动方向,可以改变电流方向或改变磁场方向。
A.增大电源电压,将增大导线AB中的电流,不会改变导线AB受力方向,即导线AB的运动方向不变,故A不符合题意;
B.改变电路中电流方向可以改变导线AB受力方向,将改变导线AB的运动方向,故B符合题意;
C.对调导线AB两端 ,不改变电流方向,不会改变导线AB受力方向,即导线AB的运动方向不变,故C不符合题意;
D.换用磁性更强的蹄形磁体,可以增大导线AB所受力,但不会改变导线AB受力方向,即导线AB的运动方向不变,故D不符合题意。
故选B。