沪科版九年级物理第十八章电能从哪里来难点解析
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、把铜片和铁片分别插入几个水果,并用导线与发光二极管一起连接起来,二极管便发出了光,其中插入金属片的水果相当于电路中的( )
A.导线 B.电源 C.用电器 D.开关
2、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.
3、如图所示,旋转微型电扇的扇叶能使二极管发光,与此工作原理相同的是( )
A. B.
C. D.
4、科技小组示了一个“隔板推物”的节日,其原理如图所示:甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中,两线圈通过导线连接构成一个闭合电路,用手推动甲线圈摆动时,乙线圈会随之摆动,对于这个过程,下列说法正确的是( )
A.甲线圈相当于电源,乙线圈相当于用电器
B.推动甲线圈摆动时电能转化为机械能
C.乙线圈随之摆动是电磁感应现象
D.甲线圈摆动是因为通电导线在磁场中受力作用
5、电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音,下列说法不正确的是( )
A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
B.取走磁体,电吉他将不能正常工作
C.增加线圈数可以增大线圈中的感应电流
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
6、如图所示,把铜片、铁片插人菠萝中,制成一个水果电池,用电压表测量它的电压。则 ( )
A.菠萝是绝缘体
B.电压表能提供电压
C.水果电池的电压为0.5V
D.铜片是水果电池的正极
7、下列著名科学家与其主要成就对应不正确的是( )
A.欧姆发现了电流与电压、电阻的关系,从而得到欧姆定律
B.奥斯特首先通过实验证实了通电导体周围存在磁场
C.法拉第发现了通电导体在磁场中受到力的作用
D.焦耳最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,从而得到焦耳定律
8、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
9、下列物理知识与相关实例的对应中,不正确的是( )
A.同种电荷相互排斥——验电器 B.电流热效应——电热水壶
C.电流磁效应——电磁铁 D.电磁感应——电动机
10、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
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、如图所示,对手机充电时,手机里的锂电池相当于______(选填“电源”或“用电器”),充电过程中将电能转化为______能。
2、伏特将若干浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复多层,堆成柱状,制作出能产生连续电流的“伏特电堆”为以后的电学研究奠定了坚实的基础“伏特电堆”是将______能转化为电能的装置。为了纪念伏特的贡献,人们将他的名字作为______(填物理量)的单位。
3、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。
4、学完第二十章《电与磁》这一单元后,亮亮同学发现本章有三个重要实验,分别是“电流的磁效应”、“磁场对通电导线的作用”和“电磁感应现象”,为了这些知识,亮亮同学用了表格的形式来整理,请你在空白处帮他补充完整。
实验名称 装置图 发现(结论) 发现者 发明(应用)
电流的磁效应 ①______ 奥斯特 ②______
磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中会受到力的作用。 ③______
电磁感应现象 闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流 ④______ 发电机
5、如图所示,将A、B两种不同的金属片分别插入土豆,制成“土豆电池”。闭合开关S,发光二极管发光,电压表有示数,则金属片______是“土豆电池”的正极,______脚是发光二极管的正极。(填字母)
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、如图所示,是一种家用电熨斗的实物图,该电熨斗金属底板质量0.5kg,预热时使金属底板的温度从20℃升高到熨衣服所需的220℃,电熨斗需要正常工作100s,金属底板的比热容为0.46×103J/(kg ℃).电熨斗发热体放出的热量有92%被金属底板吸收,求:
(1)预热时金属底板吸收的热量是多少J?
(2)电熨斗的额定功率是多少W?
2、一位设计师设计了一种“重力灯”。无论你在地球哪一个角落,无论当地的天气如何,它都可以实现照明。如图甲是这种“重力灯”的结构简化图,当重物下落时拉动绳子,转轴转动时,小灯泡就可以发光。重复以上操作,可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物,该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中,就可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min。(g取10N/kg)
(1)甲图虚线框内一定有___________,它的工作原理是___________;
(2)求重物下落时,重力做功的功率;(__________)
(3)求重物在一次下落过程中,甲图装置能量转化的效率;(__________)
(4)取下灯泡,将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验(设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6V电压);R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻,滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”,电流表选择量程为0~0.6A,电压表选择量程为0~3V;为了保证电路安全,求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。(__________)
3、甲是小红家一台快速电热水壶,铭牌如右表.为了测量它烧水时的实际功率,小红和父亲合作进行了如下实验:关掉家里所有用电器,将该电水壶装了0.6kg、20℃的水,接入家庭电路中,闭合壶的开关,测得壶中的水从20℃上升到100℃所用的时间是4min.同时观察到家中电能表(见图乙)转过的转数正好为90转(r).水的比热容:c=4.2×103J/(kg·℃).请根据相关信息求:
(1)电水壶中水吸收的热量?
(2)电水壶烧水的实际功率?
(3)电水壶加热的效率.
4、晨曦家的电能表上标有3000r/kW h,一次为测量他家每天电视机消耗的电能,他断开其他用电器,只打开电视机,测得15min内的电能表转盘转过了90圈。他统计到他家电视机一天平均工作时间为6h。
(1)晨曦家电视机一天消耗的电能大约是多少____?
(2)若电价是0.42元/度,则一个月(按30天来计算),仅电视机就需支付多少元电费___?
5、一只灯泡接到220V的家庭电路中,10min消耗的电能是2.4×104J,求:
(1)灯泡的电功率是多大?
(2)灯泡中通过的电流是多大?
(3)灯丝的电阻是多大
四、实验探究(3小题,每小题5分,共计15分)
1、小明在研究电磁现象时做了如图所示的两个实验。
(1)下图中能说明动圈式话筒的原理的是图______(选填“甲”或“乙”);
(2)小明在做图乙所示的实验时,闭合开关,观察到导体棒AB向左运动。若将电源的正负极调换位置,观察到的现象以及根据这一现象得出的结论是什么?______
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。
(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
3、小强在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,连接了如图所示的装置。
(1)实验中是通过观察___________来判断电路中是否有感应电流的;
(2)小强将实验中观察到的现象记录在下表中。分析下表可以得出产生感应电流的条件是:_______在磁场中做___________运动时,电路中就会产生感应电流;
次数 开关 磁场方向 导体ab的运动方向 电流表指针的偏转情况
1 断开 上N下S 向右运动 不偏转
2 断开 上N下S 向左运动 不偏转
3 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
4 闭合 上N下S 向左运动 向右偏转
5 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向下运动 不偏转
7 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
8 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
(3)通过比较实验次数3和4(或7和8)可知:在磁场方向一定时,___________。
(4)通过比较实验次数___________可知:在导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与磁场方向有关;要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:方法一是改变磁场方向;方法二是___________。实验中切割磁感线运动的导体棒在电路中的作用相当于___________。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
把铜片和铁片分别插入几个水果,并用导线与发光二极管一起连接起来,插入金属片的水果给二极管提供电能,相当于电路中的电源,故ACD错误,B正确。
故选B。
2、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。
3、D
【详解】
微型电扇中装有电动机,电动机主要是由磁体和线圈组成,用手旋转叶片时,线圈恰好在磁场中做切割磁感线运动,此时会产生电流,发光二极管发光了,该现象是电磁感应现象。
A.图中导体通电后小磁针会偏转,说明通电导体周围有磁场,是奥斯特实验,故A不符合题意。
B.图中是电磁继电器,其主要部件是电磁铁,利用的是电流的磁效应,故B不符合题意;
C.图中通电线圈在磁场中受力转动,是电动机的工作原理,故C不符合题意;
D.图中闭合电路的部分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从电流表指针发生偏转来体现,这是电磁感应现象,故D符合题意。
故选D。
4、A
【详解】
AB.甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中,两线圈通过导线连接构成一个闭合电路。推动甲线圈摆动的过程做切割磁感线运动,闭合的电路中有感应电流产生,是发电机的工作原理,所以甲线圈相当于电源,工作时将机械能转化为电能,故A正确,B错误;
CD.乙线圈中有电流通过时,根据通电导体在磁场中受力运动,将电能转化为机械能,所以乙线圈相当于用电器,甲线圈摆动是因为通电导线是因为收到外力的作用,故CD错误。
故选A。
5、A
【详解】
A.铜不可以被磁化,则选用铜质弦,电吉他不能正常工作,故A错误,符合题意;
B.取走磁体,就没有磁场,振弦不能切割磁感线产生电流,电吉他将不能正常工作,故B正确,不符合题意;
C.增加线圈匝数,可增加电磁感应所产生的电压,在电路的总电阻不变时,可以增大线圈中的感应电流,故C正确,不符合题意;
D.弦振动过程中,磁场方向不变,弦的运动方向会不断变化,则线圈中的电流方向不断变化,故D正确,不符合题意。
故选A。
6、D
【详解】
A.菠萝是电源,所以不是绝缘体而是导体,故A错误;
B.电源给电路提供电压,电压表可以测量电源电压,故B错误;
C.由图知电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,则水果电池的电压为0.1V,故C错误;
D.电源内部电流的方向从电源的负极流向正极,由图知道,与电压表正接线柱相连的为铜片,所以,铜电极为正极,故D正确。
故选D。
7、C
【详解】
A.欧姆对“电流跟电阻和电压之间的关系”进行了深入的研究并得到了正确结论,欧姆定律就是欧姆得出的,故A正确,不符合题意;
B.奥斯特最早发现电流周围存在磁场,故B正确,不符合题意;
C.法拉第发现了电磁感应现象,发电机就是根据这一原理制成的,故C错误,符合题意;
D.焦耳最先精确确定了“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系”,即焦耳定律,故D正确,不符合题意。
故选C。
8、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。
9、D
【详解】
A.验电器的原理就是验电器的金属箔片带了同种电荷互相排斥而张开,故A正确,不符合题意;
B.电热水壶利用电流的热效应在工作时将消耗的电能全部转化为内能,故B正确,不符合题意;
C.电磁铁通电有磁性,断电无磁性,就是利用了电流的磁效应,故C正确,不符合题意;
D.电磁感应是把机械能转化为电能,以它为原理的应用是发电机,故D错误,符合题意。
故选D。
10、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。
二、填空题
1、用电器 化学
【详解】
[1][2]手机电池是由化学原料通过储存电荷形成一个电容装置,手机充电时,手机里的锂电池要消耗电能,相当于用电器,并将电能转化成化学能。
2、化学 电压
【详解】
[1][2]“伏特电堆”能够提供电流,是化学能转化为电能;人们以伏特命名为电压的单位。
3、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。
4、通电导体周围存在磁场 电磁铁 电动机 法拉第
【详解】
[1][2]奥斯特实验证明了通电导体周围存在磁场,这一现象称为电流磁效应,根据这一现象制成了电磁铁。
[3]通电导体在磁场中受到力的作用,电动机就是根据这一原理制成的。
[4]英国物理学家法拉第于1831年发现:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生电流,这一现象称为电磁感应现象,根据这一原理制成了发电机。
5、A D
【详解】
[1]电压表使用时,电流要从正接线柱流入,负接线柱流出,由图中电压表的正负接线柱可知,金属片A与电压表的正接线柱相连,故A为电源的正极。
[2]二极管具有单向导电性,发光时电流从二极管的正极流入,所以D脚为发光二极管的正极。
三、计算题
1、(1)预热时金属底板吸收的热量是4.6×104J;
(2)电熨斗的额定功率是500W.
【详解】
试题分析:(1)由吸热公式可以求出金属板吸收的热量.
(2)先求出电熨斗产生的热量,然后由功率公式求出电熨斗的功率.
(1)金属板吸收的热量Q=cm△t=0.46×103J/(kg ℃)×0.5kg×(220℃﹣20℃)=4.6×104J;
(2)电熨斗做功W===5×104J,
电熨斗的额定功率P===500W;
考点:电功与热量的综合计算
点评:应用热量公式、功率公式即可正确解题,本题难度不大,是一道基础题
2、发电机 电磁感应 2.5W 40% 7~25Ω
【详解】
解:(1)[1][2]转轴转动时,小灯泡就可以发光,即产生了电能,所以甲图虚线框内一定有发电机;发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会在导体中产生感应电流,即它的工作原理是电磁感应原理。
(2)[3]这个质量为25kg的重物,它的重力
它的重力是250N;重物下落高度为2.4m,则这个过程重力做的功
重力做的功是600J;这个过程可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min,也是说重物下落2.4m,消耗的时间是,根据可知,重力做功的功率
重力做功的功率是2.5W。
(3)[4]由[3]解析可知,重力做的功是600J,这是总功;这个过程中可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min,正常发光,则灯的电功率是1W,时间是,那么根据可知,甲图装置所做的有用功
甲图装置能量转化的效率
甲图装置能量转化的效率是40%。
(4)[5]观察题中的条件,R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻,即流过R0的电流最大只能是0.3A;滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”,即流过R1的电流最大只能是1A;电流表选择量程为0~0.6A,即流过电流表的电流最大只能是0.6A;由上述可知,三个电流值:0.3A、1A、0.6A,并且这个是串联电路,电流处处相等,那么电路中最大电流只能是0.3A,根据欧姆定律得
解得,即R1最小阻值为7Ω;
电压表选择量程为0~3V,则电压表的示数最大只能是3V,电压表并联在R1两端,则R1两端的最大电压是3V,根据串联电路的分压原理,电阻越大,分得的电压越大,则这时R1的电阻是最大的,根据可知
解得,即R1最大阻值为25Ω;综上所述,为了保证电路安全,R1接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。
答:(1)甲图虚线框内一定有发电机,它的工作原理是电磁感应;
(2)重物下落时,重力做功的功率是2.5W;
(3)重物在一次下落过程中,甲图装置能量转化的效率是40%;
(4)为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。
3、(1)电水壶中水吸收的热量是2.016×105J;
(2)电水壶烧水的实际功率是900W;
(3)电水壶加热的效率是93%.
【解析】
试题分析:(1)水吸收的热量:
;
(2)消耗的电能;
电水壶烧水的实际功率;
(3)电水壶加热的效率;
考点:电能表参数的理解与电能的求法;热量的计算;电功率的计算.
点评:本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活相连,使学生觉得学了物理有用,注意计算时公式的应用及单位变换要正确.
4、 0.72kW h 9.072元
【解析】(1)已知电能表上标有3000r/kW h,测得15min内的电能表转盘转过了90圈,15min消耗的电能: W=kW h=0.03kW h; 电视机一天平均工作时间为6h消耗的电能:W天=0.03kW h=0.72kW h; (2)一个月30天消耗的电能:W月=30W天=300.72kW h=21.6kW h; 电视机需支付的电费:21.6kW h0.42元/kW h=9.072元。
点睛:3000revs/(kW h)表示的是电路中每消耗1kW h的电能,电能表的转盘转3000r,或者表示电能表每转1r,电路中消耗kW h的电能,求出转盘转15r电路中消耗的电能。
5、(1)40W (2)0.18A (3)1210Ω
【解析】
(1)根据公式P=W/t=2.4×104J/600S=40W
(2)I=P/U=40W/220V=0.18A
(3)R=U2/P=(22OV)2/40W=1210Ω
四、实验探究
1、甲 见详解
【详解】
(1)[1]动圈式话筒就是因为声音的振动使话筒的膜片振动,带动线圈运动而切割磁感线,产生与振动相应的电流,是根据电磁感应原理工作的,图甲没有电源,是电磁感应现象,故选甲。
(2)[2]现象是导体棒AB向右运动,说明通电导体在磁场中受到力的方向与电流方向有关。
2、A 小量程电流表指针是否发生偏转 甲丙 ACD
【详解】
(1)[1]A.磁体外部,磁体周围的磁感线都是从N极出发,回到S极,故A正确;
B.磁体周围的磁感线从S极出发,回到N极,故B错误;
C.磁体周围的磁感线从NS都出发,故C错误;
D.磁体周围的磁感线从N出发回到N极,故D错误。
故选A。
(2)[2]电路中有小量程电流表,通过观察小量程电流表指针是否发生偏转来反映电路中是否有感应电流产生。
(3)[3]甲丙两图,导体在磁场中做切割磁感线运动,甲电路中开关断开,没有感应电流,丙电路中开关闭合,有感应电流,说明产生感应电流,电路必须是闭合电路。
[4]A.导体不动,蹄形磁体做左右运动,导体相对于磁场做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,故A符合题意;
B.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中上下运动,导体在磁场中没有切割磁感线运动,电路中没有感应电流产生,故B不符合题意;
C.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中左右运动,导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,故C符合题意;
D.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,故D符合题意。
故选ACD。
3、灵敏电流计的指针是否发生偏转 闭合电路的一部分导体 切割磁感线运动 感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关 3、7(或4、8) 改变导体切割磁感线运动的方向 电源
【详解】
(1)[1]当电路中产生感应电流时,灵敏电流计会发生偏转,故可通过观察灵敏电流计的指针是否发生偏转来判断电路中是否有感应电流的。
(2)[2][3]观察表格可知,产生感应电流的都是闭合回路,且导体左右移动时产生感应电流,上下移动时不产生感应电流,则可得:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流。
(3)[4]通过比较实验次数3和4(或7和8)可知,在磁场方向一定时,当改变导体棒切割磁感线的方向,感应电流方向发生改变,则可得感应电流的方向与导体切割磁感线运动方向有关。
(4)[5]为探究感应电流的方向与磁场方向的关系,则根据控制变量法可知,应挑选除磁场方向不同,其他条件均相同的实验组进行比对,即3、7(或4、8)。
[6]由实验可知,感应电流的方向与磁场方向以及导体切割磁感线运动的方向有关,则要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:方法一是改变磁场方向;方法二是改变导体切割磁感线运动的方向。
[7]导体棒切割磁感线产生感应电流,则切割磁感线运动的导体棒在电路中的作用相当于电源。