人教版九年级全一册20.5磁生电 同步练习（含解析）

人教版九年级全一册 20.5 磁生电
一、单选题
1．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．
2．将导体、开关和灵敏电流表用导线连接，导体放置在磁极间，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合，磁铁不动，水平向左快速移动，指针不偏转
B．磁极对调后，开关闭合，水平向右快速运动，指针要偏转
C．开关闭合，竖直上下运动，指针要偏转
D．开关断开，快速运动，指针可能偏转
3．如图为小明给爷爷买的一个环保型手电筒。筒内有一个能滑动的圆柱形磁铁，外圈套着一个线圈。只要将手电筒沿图中箭头方向来回摇动，手电筒的小灯就能发光。下列与此手电筒工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示现象中涉及的物理知识正确的是（　　）
A．如图甲，电流的磁效应是由丹麦物理学家安培第一个发现的
B．如图乙，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用
C．如图丙，导体在磁场中沿任何方向运动，闭合回路中都会产生感应电流
D．如图丁，滑动变阻器的滑片向左滑动，电磁铁的磁性会减弱
5．对如图示的实例或实验解释不正确的是（　　）
A．图A实验说明通电导体在磁场中受到力的作用
B．图B奥斯特实验说明通电导线周围有磁场
C．图C可用来演示电动机的工作原理
D．图D电铃的工作原理利用了电流的磁效应
6．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
7．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
8．下列四幅图中的设备，与动圈式话筒工作原理相同的是（　　）
A．电铃
B．电动平衡车
C．电磁起重机
D．手摇发电机
9．下列说法中正确的是（　　）
A．金属导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场
B．条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的
C．导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流
D．利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向
10．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．
二、填空题
11．高铁列车给人们的出行带来了便利，如图所示。列车车厢内座椅下方的插座方便旅客充电，插座间的连接方式是______联；列车采用了“再生电制动”技术，即在制动时，列车仍会向前运动一段距离，带动发电机发电，发电机的工作原理是______现象。
12．如图甲所示是一款自动清洁地面的扫地机器人，它主要是利用电动机来工作的，其中电动机是利用图______（选填“乙”或“丙”）的原理制成的；人可以利用遥控器操控它的工作状态，遥控器是靠发射______（选填“超声波”、“红外线”或“紫外线”）向机器人发送指令的。
13．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）
14．图甲中，静止在通电螺线管周围的小磁针，其中指向错误的是______。图乙中，接通电源，发现导体ab向左运动，把磁体两极对调放置，发现导体的受力方向向右运动，这个事实说明通电导线在磁场中受力方向与______方向有关；改变导体运动方向的另一个方法是：______。
15．如图甲所示，伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，如图乙所示，磁感线垂直纸面向里，用“×”表示，导体棒ab在磁场中沿金属导轨向右做切割磁感线运动，导体棒cd静止在导轨上，则导体棒cd中的电流方向是从______（选填“c到d”或“d到c”）。
三、综合题
16．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2 mm，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）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：_______________________．
17．阅读短文，回答问题。
混合动力汽车
我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活．混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车低速行驶时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。汽车具有省油、能量利用率高等特点。
测试混合动力汽车燃油能量转化效率可用如下方法：驾驶汽车在平直公路上匀速直线行驶时间t，测量这段时间内汽车消耗燃油质量m，车速v，蓄电池储存的电能由w1增加到了w2。汽车受到的阻力为f，燃油的热值为q，由此可计算出转化效率。
(1)汽车低速行驶时，蓄电池是______（选填“电源”或“用电器”）；
(2)汽车高速行驶时，电机的工作与下列哪一实验原理相同______；
A．B．C．D．
(3)混合动力汽车具有的优点是：______；
(4)混合动力汽车燃油的能量转化效率表达式η=______。
18．阅读短文，回答问题
伟大的发明---单靠重力工作的电灯
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”．它靠重力发电．在灯身上挂着一个重物，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．这和手描式发电装置的原理一样现在，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1），使用寿命可以达到200年．“重力LED灯G02”挂大约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2）．以一系列的齿轮带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、源源不断的光能．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18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_____现象．
（2）重力灯的内部结构如图3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=10Nkg）；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：_____．
19．阅读短文，回答问题．
现代生活中，清洁环保的新能源日益受到欢迎，如图是某家庭安装的风光互补发电系统，该系统是利用太阳能电池板、风力发电机将发出的电能通过风光互补控制器存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，再通过逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，供给用户使用．由于能利用风能和太阳能资源的互补性，因而比单独的风力和太阳能发电更受欢迎．（计算结果若除不尽，则保留小数点后一位）
风力发电机组件 光伏组件 其他元件
风叶面积 3m2 电池板规格 长：2m 宽：3m 蓄电池 电压：12V 容量：500A·h
最小充电风速 2.0m/s
最大限制风速 15.0m/s 最大输出功率 450W
最大输出功率 400W
该风光互补发电系统的组件参数如上表所示，则：
（1）风力发电机组发电的原理是_________，这个过程把____能转化为电能．
（2）若当地太阳辐射的最大强度为300 W/m2，该光伏组件太阳能转化为电能的效率为_____， 在无风的晴天，以最大光照强度计算，要把蓄电池充满电，需要的日照时间是____h．
（3）风速不同时具有的动能也不同，其动能的大小与风速的平方成正比，与空气的质量成正比，比例系数为0.5（即E动=0.5mv2）．若某段时间当地的平均风速为10 m/s，风力发电机组的转化效率为20%，设空气的平均密度为1.3 kg/m3，则该风力发电机组1 min能为蓄电池存贮____J的电能．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．开关闭合，磁铁不动，ab水平向左快速移动，导体ab切割磁感线，产生感应电流，指针偏转，故A错误；
B．磁极对调后，开关闭合，水平向右快速运动，导体ab切割磁感线，产生感应电流，指针偏转，故B正确；
C．开关闭合，竖直上下运动，导体ab没有切割磁感线，不会产生感应电流，指针不偏转，故C错误；
D．开关断开，快速运动，电路是断路，不会产生感应电流，指针不会偏转，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】
A．手摇电筒是利用电磁感应现象制成的，磁铁在线圈中来回运动，使线圈切割磁感线，从而产生了感应电流，使小灯泡发光；而奥斯特实验证明通电导体周围存在磁场。与手摇电筒的制成原理无关，故A错误；
B．此图反映了通电线圈在磁场中受到力转动，与手摇电筒的制成原理无关，故B错误；
C．此图反映了电流的磁效应，通电螺线管通电后具有磁性，与手摇电筒的制成原理无关，故C错误；
D．图中导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生了感应电流（可以从电流计指针发生偏转来体现），这是电磁感应现象，与手摇电筒的制成原理相符合，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．电流的磁效应是由丹麦物理学家奥斯特第一个发现的，故A错误；
B．通电导体在磁场中受力的作用，将线圈置于磁场中，并利用换向器不断改变线圈中电流方向，可以使线圈持续转动，由此制造了电动机，故B正确；
C．闭合回路的部分导体在磁场中需要做切割磁感线运动，这样才能产生感应电流，故C错误；
D．滑动变阻器滑片左滑，电路中电阻减小，电流增大，电磁铁磁性会增强，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A．图A是电动机的原理图，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故A正确，不符合题意；
B．图B是奥斯特实验，导线通电后引起小磁针转动，说明通电导线周围有磁场，故B正确，不符合题意；
C．图C是电磁感应现象，是发电机的工作原理图，故C错误，符合题意；
D．图D电铃是利用电磁铁工作的，其原理利用了电流的磁效应，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．B
【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。
7．C
【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。
8．D
【详解】
动圈式话筒工作原理是电磁感应。
A C．电铃和电磁起重机是根据电流的磁效应制成的，故AC不符合题意；
B．电动平衡车是利用通电导体在磁场中受到力的作用原理工作，故B不符合题意；
D．手摇发电机是利用电磁感应原理制成的，故D符合题意。
故选D。
9．A
【详解】
A．负电荷定向移动时会形成电流，因电流周围存在磁场，所以导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场，故A正确；
B．磁感线是描述磁场的方法，是建立理想模型法，条形磁体的磁场不是由磁感线组成的，故B错误；
C．导体中产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动；导体在磁场中做切割磁感线运动，不一定会产生感应电流，故C错误；
D．利用撒在磁体周围的铁屑只能判断该磁体周围的磁场强弱分布，不能判断磁场方向，故D错误。
故选A。
10．D
【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。
11． 并 电磁感应
【详解】
[1]车厢内座椅下方的各个插座互不影响，是并联的。
[2]列车制动时带动发电机发电，发电机将机械能转化为电能，是利用电磁感应原理工作的。
12． 丙 红外线
【详解】
[1]电动机的工作原理是通电导线在磁场中受力的作用，由图乙可知，是电磁感应现象，是发电机原理，由图丙可知，是研究通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的原理。
[2]红外线具有遥控作用，遥控器是利用红外线来发送指令的。
13． 电磁感应 发电机
【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。
14． ① 磁场 改变电流方向（调换电源两极接线）
【详解】
[1]由安培定则可知，甲图中螺线管左侧为极，右侧为极，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，磁体外部的磁感线是从极回到极，甲图中①错误。
[2]接通电源，发现导体向左运动，导体受到向左的作用力；把磁体两极对调放置，发现导体向右运动，导体受到向右的作用力。这说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关。
[3]改变导体运动方向的方法是改变导体的受力方向，调换磁极方向可以改变导体的受力方向，也可以用改变电流方向的方法来改变导体的受力方向。
15．c到d
【详解】
导体棒ab在磁场中沿金属导轨向右做切割磁感线运动，伸开右手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向，则电流的方向是从b到a，故cd中的电流方向是从c到d。
16． 电磁感应 省力、改变施力的方向 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）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．
17． 电源 B 省油、能量利用率高
【详解】
(1)[1]汽车低速行驶时，蓄电池通过电机向车轮输送能量，是化学能转化为电能，所以蓄电池此时是电源。
(2)[2]汽车高速行驶时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电，机械能转化为电能，再转化为化学能储存起来，电机的工作原理是电磁感应现象，故B图符合题意；A图是电动机的工作原理，不符合题意；C图是证明电流周围存在磁场的奥斯特实验，不符合题意；D图是探究影响电磁铁磁性强弱的实验图，不符合题意；所以选B。
(3)[3]由题干可知混合动力汽车具有省油、能量利用率高等特点。
(4)[4]牵引力做的功为
同时储存起来的能量
燃料燃烧放出的热量
混合动力汽车燃油的能量转化效率表达式
18． 电磁感应 省力且改变拉力的方向 360 75% 悬挂的高度有一定的局限性．
【详解】
（1）重力灯的主要构件是直流发电机，发电机的工作原理是电磁感应现象，即闭合电路中的一部分导体切割磁感线时，电路会产生感应电流；
（2）由图可知，该滑轮系统是有一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，既可以省力，又可以改变拉力的方向；
（3）重力所做的功：W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×1.8m=360J；
下落时间：t==900s；
10只“3V、10mA”LED灯消耗的电能：W电=10×UIt=10×3V×0.01A×900s=270J；
重力灯的能量转化效率：η=×100%＝75%；
（4）使用时把悬挂在绳子末端的重物提至灯的顶端，因此悬挂的高度有一定的局限性．同时，功率小；供电时间短；不能持续供电．
19． 电磁感应 机械 25% 13.3 2.34×104
【详解】
（1）风力发电机组工作时，风吹动发电机旋转，这个过程把机械能转化为电能，发电的原理是电磁感应．
（2）根据表格数据计算太阳能电池板的面积为：
，
若当地太阳辐射的最大强度为300 W/m2，则辐射总功率为：
，
该光伏组件太阳能转化为电能的效率为：
；
蓄电池储存的电能为：
在无风的晴天，以最大光照强度计算，要把蓄电池充满电，需要的日照时间：
；
（3）扇叶面积3m2，平均风速为10 m/s，则1 min流过扇叶的空气体积为：
，
流过扇叶的空气质量为：
风力发电机组的转化效率为20%，根据E动=0.5mv2得，该风力发电机组1 min能为蓄电池存贮的电能为：
．
点睛；求解最后一问时，根据E动=0.5mv2知，应先求出流过扇叶的空气质量，而质量又要先求出体积，所以根据扇叶的面积和空气流速计算出流过的空气体积是关键．
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