人教版九年级全一册20.5磁生电（含答案）

人教版九年级全一册 20.5 磁生电
一、单选题
1．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．
2．在初中物理教科书中，我们已经认识了不少科学家，他们在物理学的发展过程中作出了杰出的贡献。下面列举了四位科学家和他们的重要成果，其中错误的是（　　）
A．安培：研究并总结出电流跟电压和电阻的关系
B．法拉第：重要贡献是磁生电，即电磁感应现象的发现
C．奥斯特：发现了电流的周围存在磁场
D．焦耳：通过实验研究出电流热效应规律
3．将导体ab、开关和灵敏电流表用导线连接，导体ab放置在磁极间，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．开关断开，磁体不动，ab快速运动，指针偏转
B．开关闭合，磁体不动，ab竖直上下运动，指针偏转
C．开关闭合，磁体不动，ab水平向左快速移动，指针不偏转
D．磁体磁极对调，磁体静止后，开关闭合，ab水平向右快速运动，指针偏转
4．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
5．如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在蹄形磁铁中央，ab两端连接着导线。在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究。下列说法中正确的是（　　）
A．接入灵敏电流计可探究电磁感应现象，与动圈式话筒原理相同
B．接入灵敏电流计可探究通电导体在磁场中受力，与动圈式扬声器原理相同
C．接入电源可探究电磁感应现象，与电动机原理相同
D．接入电源可探究通电导体在磁场中是否受力的作用，与发电机原理相同
6．如图所示的用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．动圈式话筒 B．电风扇
C．
电熨斗 D．扬声器
7．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
8．如图所示是电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。下列四幅图中与此电流表工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
9．如图是一款“运动手环”，其主要部分是一段内置有一小块磁铁的密闭的空心塑料管，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，线圈中便会产生电流，液晶上就会显示出运动的步数。下列四幅图中能说明其工作原理的实验装置是（　　）
A． B． C． D．
10．勤思考、爱交流的小琴对电磁的知识进行了总结，并与小文进行交流。小文认为小琴的结论有的正确、有的错误。小琴总结的下列结论中正确的是（　　）
A．导体中的负电荷在做定向移动时不一定产生磁场
B．改变磁场的方向，通电导线在磁场中的受力方向就发生改变
C．闭合回路的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．指南针之所以指南北，是因为受到地磁场的原因
二、填空题
11．发电机是利用_____的原理发电，我国家庭电路的电压是_____V。
12．蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图所示，现将该导体竖直向上快速移动（沿图示箭头方向），电路中___________ （选填“有”或“无”）感应电流产生。
13．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：______。
14．如图所示的装置可以用来研究_________(填“电动机”或“发电机”)的工作原理。
将图中的电源换成电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中_____(填“有”或“没有”)感应电流通过，导体ab的机械能转化为________能。
15．在九年级物理的学习当中，学习到了很多物理学家，请你写出一个物理学家，并写出他的重要贡献，物理学家：________，其贡献是：__________。
三、综合题
16．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,2012年12月,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”( Gravity Light),顾名思义,它靠重力发电,在灯身上挂着的一重物,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为21世纪最伟大的发明
现在，重力灯迎来了第三代“重力LED灯GL02”,其亮度相当于一个12瓦的日光灯(如图甲),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,如图乙),重力灯的内部结构如图丙所示,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,只要将沙包再提离至原来位置,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LFD灯的照明时间取决于安装的高度,正常情况下,实于1.8米的高度,可以维持约20分钟的照明,当然你实装高度的越高,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）重力灯工作过中主要的能量转化形式是：将______能转化成______能再转化成光能．
（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 10mALED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：________
17．人工心脏泵
血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环．如图甲是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动，活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启．
手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示，使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度．
研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力与血液的流速成正比．当血管横截面积为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表所示．
n 1.00 0.90 0.80 0.75 0.60
v/m s-1 0.180 0.200 0.225 0.240 0.300
（1）甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向 ______ （选填“左”或“右”）运动，血液从 _____ （选填“S1流出”或“S2流入”）．
（2）图乙电磁血流计中若仅调换两磁极的位置，则流过仪表电流的方向将 ________ （选填“不变”或“相反”），若某次测得血流速度为0.2m/s，血流量为10﹣4m3/s，则对应血管的横截面积为 ________ m2．
（3）若某人心脏主动脉血管的横截面积为正常值的0.7倍时，血管内血液匀速流动的速度应为 ________ m/s．
（4）当心脏主动脉血管的横截面积变化时，其内血液匀速流动，推动血液流动的功率P与下列哪一选项成正比？答 _______ ．
A．n B．n2 C． D．
18．电动机是一种使用广泛的动力机械。从能量转换的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉了。
(1)如果某电动机线圈的电阻为，电动机工作时两端的电压为，通过电动机的电流为，请推导此电动机电能转化为机械能的效率；
(2)如果有一个直流电动机，把它接入电压为0．3V的电路中时，电动机不转，测得通过电动机的电流是0．6A，若把它接入电压为3V的电路中，电动机正常工作，工作电流是2A。若电动机在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）
19．阅读短文，回答文后的问题。
电磁血流计
如图甲是用来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积）的电磁血流计，其示意图如图乙所示。使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，血液在血管中流动时a、b间就会有电压，电流通过仪表从而显示出血流速度和血流量。
某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n（病人心脏血管横截面积与正常人心脏血管横截面积的比值）的关系。测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表：
n 1.00 0.90 0.80 0.75 0.60
0.180 0.200 0.225 0.240 0.300
研究表明：当血液匀速通过血管时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即，为常数。血管横截面积越小，血液流速越大，受到的阻力越大，心脏的负担越重。
（1）下列设备与电磁血流计的工作原理相同的是( )
A．电动机 B．发电机 C．汽油机 D．柴油机
（2）某次测得血流速度为，血流量为，则对应血管的横截面积为______。
（3）若某病人心脏主动脉血管的横截面积为正常人的0.5倍时，血管内血液匀速流动的速度应为______。
（4）心脏主动脉血管的横截面积变化时，心脏推动血液流动的功率随的变化而变化。若当时，心脏推动血液流动的功率为，则心脏推动血液流动的功率______（选填“”、“”、“”或“”）。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
A．欧姆研究并总结出电流跟电压和电阻的关系，得出欧姆定律，故A错误，符合题意；
B．在奥斯特发现电生磁的基础上，法拉第发现了磁生电，即电磁感应现象，故B正确，不符合题意；
C．奥斯特最早发现了电与磁之间的联系，即电流的磁效应，故C正确，不符合题意；
D．焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，得出焦耳定律，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．D
【详解】
A.开关断开，磁体不动，ab快速运动，因为电路不是闭合的，指针不偏转，故A错误；
B.开关闭合，磁体不动，ab竖直上下运动，由于磁感线从N极指向S极，为竖直方向，导体不切割磁感线，所以不会产生感应电流，指针不偏转，故B错误；
C.开关闭合，磁体不动，ab水平向左快速移动，导体切割磁感线，所以会产生感应电流，指针偏转，故C错误；
D.磁体磁极对调，磁体静止后，开关闭合，ab水平向右快速运动，导体切割磁感线，所以会产生感应电流，指针偏转，故D正确。
故选D。
4．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。
5．A
【详解】
AB．在虚线框中接入电流表时，电路中无电源，闭合电路中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，可以探究电磁感应现象，与发电机的原理相同，动圈式话筒也是根据电磁感应现象制成的，而扬声器是利用电流的磁效应工作的，故A正确、B错误；
CD．在虚线框中接入电源时，通电导体在磁场中会受到力的作用，可以探究磁场对电流的作用，与电动机的原理相同，故CD错误。
故选A。
6．C
【详解】
A．动圈式话筒将声信号转化为电信号，故原理是电磁感应，故A不符合题意；
B．电风扇的主要工作元件是电动机，其原理是通电导线在磁场中受到力的作用，故B不符合题意；
C．电熨斗是利用电流的热效应，将电能转化为内能，故C符合题意；
D．扬声器是将电信号转化为声信号，故是通电导线在磁场中受到力的作用，故D不符合题意。
故选C。
7．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。
8．C
【详解】
如图所示，电流表内部结构主要包括永久磁体，线圈，通电后线圈可以转动，利用了磁场对通电导体有力的作用的原理。
A．如图有永久磁体没有电源，属于电磁感应原理图，故A不符合题意；
B．如图导体通电后，磁针发生偏转，表明通电导体周围存在磁场，属于电流的磁效应，故B不符合题意；
C．如图，有永久磁体，有电源，通电后导体受力运动，利用了磁场对通电导体有力的作用的原理，故C符合题意；
D．如图，通电后电磁铁能吸引铁钉，表明电磁铁有磁性，属于电流的磁效应，故D不符合题意。
故选C。
9．C
【详解】
根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，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，
A．该实验是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中显示通电螺线管的磁场，其原理是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．由图可知，导体AB在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，是电磁感应现象，故C符合题意；
D．图中是研究通电导体在磁场中受力运动的实验，故D不符合题意。
故选C。
10．D
【详解】
A．导体中的负电荷在做定向移动时会产生电流，电流的周围一定存在磁场，故A错误；
B．若改变磁场的方向时也改变了电流的方向，则通电导线在磁场中的受力方向不会发生改变，故B错误；
C．闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生感应电流，故C错误；
D．地球本身就是个大磁体，指南针之所以指南北，就是因为受到地磁场的原因，故D正确。
故选D。
11． 电磁感应 220
【详解】
[1]根据对发电机知识的了解，可知发电机原理是电磁感应现象。
[2]由书本知识可知，家庭电路的电压是220V。
12．无
【详解】
如图，导体处磁场方向沿竖直方向，导体运动方向竖直向上与磁感线平行，不切割磁感线，无感应电流产生。
13． 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。
14． 电动机 有 电
【详解】
[1]闭合开关，处在磁场中的导体棒ab中有电流通过时，它就会运动起来，表明通电导体在磁场中受到力的作用，该装置可以用来研究电动机的工作原理。
[2][3]将图中的电源换成电流表，使导体ab左右摆动，它此时做切割磁感线运动，闭合电路中会产生感应电流，即导体ab中有感应电流通过，电流表指针发生偏转，该过程消耗机械能，获得电能，将机械能转化为电能。
15． 法拉第 发现电磁感应
【详解】
[1][2]1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，从而发明了发电机；1820年，丹麦的物理学家奥斯特发现了通电导体的周围存在磁场，揭示了电和磁的联系。
16． 电磁感应 机械 电 360 75% 功率小、供电时间短；不能持续供电
【详解】
（1）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）重力灯工作过程中主要的能量转化形式是：将机械能转化为电能，电能转化为光能；
（3）重力所做的功：；利用知，下落时间：；10只3V、10mALED灯消耗的电能：；重力灯的能量转化效率：；
（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．
17． 左 S2流入 相反 5×10﹣4m2 0.257 D
【详解】
第一空．甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，线圈中电流方向正面向上，背面向下，根据安培定则可知，线圈右端为N极，左端为S极．根据磁极间的相互作用规律可知，此时活塞向左运动．
第二空．由图甲可看出，当活塞向左运动时，活塞筒内空间扩大，压强减小，血管内的血液要流进活塞筒．但由于阀门S1只能向外开启、S2只能向内开启，所以阀门S1关闭、S2打开，血液从S2流入．
第三空．图乙中，电极a和b、血管中血液、导线、仪表等构成闭合电路，血液流动时在磁场中做切割磁感线运动，所以电路中会产生微弱电流，从而仪表有示数，该装置原理为电磁感应．因产生的感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关，若仅调换两磁极的位置，血液流动方向不变，改变了磁场方向，则流过仪表电流的方向将相反．
第四空．若某次测得血流速度为0.2m/s，血流量为10﹣4m3/s．设时间为1s，则血液流过的距离为h=0.2m，血液流过的体积为V=10﹣4m3．将血管看作圆柱体，所以对应血管的横截面积为：
S===5×10﹣4 m2．
第五空．由表中数据可知，每组数据的n与v的乘积都为0.18（m/s），则说明v与n成反比例关系．设v=，则k=0.18（m/s）．当血管的横截面积为正常值的0.7倍时，即n=0.7时，血管内血液匀速流动的速度为：
v===0.257m/s．
第六空．因血液匀速通过血管时受到的阻力f与血液的流速v成正比，则设f=k′v．又因血液匀速流动时动力F等于阻力f，且v=，则：
P=Fv=fv= k′v =k′ =，
因k′、k都为定值，则也为定值，所以由P=可知，功率P与成正比．故D正确．
18．(1)见解析；(2)18W
【详解】
(1)证明：电动机消耗的电能
线圈产生的热量
电动机做有用功消耗的电能
电动机的机械能的效率
(2)由欧姆定律可得，电动机线圈的电阻
转子突然被卡住时的电流
此时电动机的发热功率
答：此时电动机的发热功率18W。
19． B 0.36
【详解】
（1）[1]使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，血液在血管中流动时a、b间就会有电压，电流通过仪表从而显示出血流速度和血流量，说明在做切割磁感线运动，有电流产生，电磁感应现象，因此电磁血流计的工作原理与发电机的工作原理相同，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
（2）[2]对应血管的横截面积
S===4×10-4m2
（3）[3]观察表格可知血液匀速流动的速度v与n乘积是一个定值为0.18，所以当横截面积为正常人的0.5倍时
v=m/s=0.36m/s
（4）[4]由表格数据可知，n与v的乘积不变，n与v成反比；由f=kv、P=Fv可得
P=Fv=kvv=kv2
P与v2成正比，而n与v成反比，因此P与n2成反比，当n=1时，P=P0，故
P=P0
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