第十八章 电能从哪里来 单元练习（含答案）2023-2024学年沪科版九年级全一册物理

第十八章 电能从哪里来
(时间:75分钟　分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.可充电电筒的电池能反复充放电使用,既节约了资源,也保护了环境,电池充电时,电能转化为　　　　　能。
2.如图所示,这是四根高压输电线上的一个装置,利用这个装置把四根导线固定起来。这是通过增大导体的横截面积来　　　　　(选填“增大”或“减小”)电阻从而可以减少输电线上电能的损失。
3.如图所示,这是一种环保型手电筒。这种手电筒不用化学电池作为电源,使用时只要将它来回摇晃,就能发光,并且来回摇晃得越快,手电筒发光越强。这种手电筒能够发电的原理是　　　　　　　　。
4.如图所示,这是　　　　(选填“发电机”或“电动机”)的示意图。
5.如图所示的家庭电路,开关闭合,灯正常发光。断开开关,灯熄灭,这时用测电笔检测A点,氖管不发光,则导线a是　　　　线。
6.我国已成为世界上高铁发展最快、技术最先进的国家之一。在节能技术上,高铁动车组采用了再生制动方式:动车到站前先停止供电,由于惯性,动车会继续向前运行,电机线圈随车轮转动并在磁场中切割磁感线产生　　　　,将机械能转化为电能,自动输入电网。
7.如图所示,这是实验室所用电流表的内部结构示意图。当正确接入电路,有电流通过线圈时,线圈带动指针偏转。如果改变线圈中的电流方向,指针将　　　　　　　　。
8.物理课上,当老师快步走进教室时,同学们惊奇地发现灵敏电流计指针向左偏转,通过学习、讨论揭开了秘密——与灵敏电流计相连的导线线圈隐藏在门框四周,而老师怀里藏着一根条形磁铁,进门时相当于导线做　　　　运动而产生电流。
9.如图所示,无摩擦平行金属导轨固定在一水平面内,一初速度为v的导体棒沿导轨水平向右运动,整个装置处在方向竖直向上的匀强磁场中。在导轨上运动过程中,导体棒的速度　　　　(选填“不变”、“变小”或“变大”)。
10.为了将发电厂的电能输送到远处的用户家中,在两地间架设了两根等长的输电线,两根输电线的总电阻为r。已知位于电厂处的两根输电线间的电压为U,输送电能的功率为P,由于电流通过输电线发热会损失电能,该输电线路输送电能的效率为　　　　　。(输电效率为用户得到的电能与发电厂输出电能的比值)
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.下列说法正确的是 (　　)
A.电源能量来源都是将化学能转化为电能
B.化学电池是一种把化学能转化为电能的装置
C.电动机是根据电磁感应现象制成的,它在工作时将电能转化为机械能
D.用电器工作时,将其他形式的能转化为电能
12.汽车清洗机是产生高压水冲洗车辆表面污垢的机器,其动力设备主要是电动机。下图中能说明电动机工作原理的是 (　　)
13.电磁炮是利用电磁技术制成的一种新型武器,具有速度快、命中率高等特点。其原理是利用磁场对通电导体的作用,下列叙述中与此原理相同的是 (　　)
A.水轮机带动发电机工作为我们提供源源不断的电能
B.奥斯特发现通电导线能使小磁针偏转方向
C.电动机接通电源正常工作
D.工厂使用大型电磁铁完成物品运输任务
14.电风扇是我们生活中的常用电器,工作时它自身的温度会升高,下列有关它的说法正确的是 (　　)
A.工作时,它将机械能转化为电能 B.工作时,它将电能转化为机械能
C.工作时,它的线圈电阻不发热 D.工作时,它能降低温度
15.POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头,如图所示。在使用时,将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下,检测头的线圈中就会产生变化的电流,POS机便可读出磁条上的信息。以下电器中工作原理与此相似的是 (　　)
A.扬声器 B.电磁继电器
C.电铃 D.发电机
16.图中的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。当它在磁场中按箭头方向运动时,能产生感应电流的是 (　　)
17.在央视2套《是真的吗》栏目中,一位网友演示了一把如图所示的“铜丝琴”,他将一根张紧的铜丝两端与扬声器接通,铜丝旁边放置一块磁铁,用手指拨动铜丝,就能使扬声器发声,演奏出优美的乐曲。这个声音是 (　　)
A.振动的铜丝直接发出的
B.空气振动而发出的
C.通电铜丝在磁场中受力振动而发出的
D.振动的铜丝切割磁感线产生感应电流使扬声器发出的
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题6分,共16分)
18.(1)如图甲所示的演示实验,给直导线通电,观察到直导线运动起来。
实验现象说明磁场对通电导线有力的作用,将磁极上下对调,观察直导线的运动情况,这样操作是为了研究　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)如图乙是某兴趣小组制作的神奇转框,框的上部中央与电池正极相连,下部紧贴在与电池负极相连的柱形物两侧,金属框就可以绕电池转动。据此,你认为构成柱形物的材料应具有较好的导电性和　　　　(填物理属性)。
19.学校实验室开放时,同学们对手摇发电机非常感兴趣,他们想:发电机产生的感应电流大小跟哪些因素有关呢 于是他们做了两个猜想并开展了探究,以下是他们所用的发电机(如图)和实验记录表:
　
实验序号 线圈转速 线圈转向 灯泡亮度
1
2
3
(1)根据设计的空白表格可知,他们准备研究发电机产生感应电流的大小与　　　　　　　　是否有关。
(2)该实验是通过观察　　　　　　　　来判断感应电流大小的。
(3)手摇发电机在发电时将　　　　能转化为电能。
20.如图所示,某小组探究导体在磁场中产生感应电流的条件,实验时保持磁体位置不变。
(1)实验中我们通过电流计指针是否偏转来判断电路中是否有　　　　　　　　。
(2)图中甲、乙、丙、丁四个实验中,电流计指针发生偏转的是　　　　,分析比较四个实验现象,可以初步得出产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体,在磁场中做　　　　　　　　运动。
四、计算与推导题(第21小题4分,第22小题8分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.如图所示,弹簧测力计下端用细线悬挂重为3 N的金属框,其正下方有一磁场区域(图中“×”表示垂直于纸面向里的磁感线)。现使金属框从某一高度竖直匀速下降,发现当金属框刚进入磁场到完全进入磁场的过程中(金属框始终匀速),弹簧测力计的示数小于3 N。若将磁感线的方向改为垂直于纸面向外,请判断:重复上述操作,在金属框匀速进入磁场的过程中,弹簧测力计的示数是大于3 N还是小于3 N 并说明你的理由。
22.现在有厂家研制出一种“手机自生电”特制电池,它由固定线圈、可自由转动的小磁铁和充电电池组成。上下左右摇晃手机,小磁铁便在线圈内转动产生电能,充电电池同时将这些电能储存起来,每摇晃一分钟这种手机可通话两分钟。将手机上下摇晃一次,相当于将0.01 kg的重物举高0.2 m,每秒摇晃一次。(g取10 N/kg)
(1)这种装置能自生电的原理是什么
(2)将手机上下摇晃一次,人对手机做了多少功
(3)这种手机通话时的功率为多少
23.如图所示的装置,PQ、MN为两平行金属导线,水平放置,相距L,两导轨右侧连接定值电阻R,一金属棒垂直放在两导轨上,与导轨接触良好,接触点分别为a、b。现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内,有力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时,在闭合回路中可产生感应电流。当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,忽略所有摩擦阻力和除R外的电阻。
(1)当向右拉动金属棒时,金属棒相当于电源给电阻R供电,则此时金属棒的哪一端相当于电源的正极。
(2)拉力F的大小与PQ、MN的间距L、电阻R的大小、金属棒运动速度和磁场强弱有关,在保持其他条件不变的情况下,分别改变L、R得到如表所示的数据。请根据数据写出力F与L、R的关系。
F/N 0.1 0.4 0.9
L/m 0.2 0.4 0.6
　
F/N 0.8 0.4 0.2
R/Ω 0.1 0.2 0.4
　
参考答案
1.化学
2.减小
3.电磁感应
4.发电机
5.火
6.感应电流
7.改变偏转方向
8.切割磁感线
9.变小
10.(1-)×100%
11.B　12.A　13.C　14.B　15.D　16.C　17.D
18.(1)磁场对通电导体作用力的方向与磁场方向是否有关
(2)磁性
评分标准:每空2分,共4分
19.(1)线圈转速和线圈转向
(2)灯泡亮度
(3)机械
评分标准:每空2分,共6分
20.(1)感应电流
(2)丁　切割磁感线
评分标准:每空2分,共6分
21.答:将磁感线的方向改为垂直纸面向外,即和原来相反,此时金属框向下匀速运动时产生的感应电流的方向也和原来相反,由于磁场方向和电流方向同时改变,所以金属框在磁场中所受力的方向不变,因此弹簧测力计的示数仍然小于3 N　(4分)
22.解:(1)电磁感应　(2分)
(2)W=Gh=mgh=0.01 kg×10 N/kg×0.2 m=0.02 J　(3分)
(3)每摇一分钟储存的电能W总=0.02 J/s×60 s=1.2 J
P===0.01 W　(3分)
23.解:(1)当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,在金属棒的外部电流的方向是从b→a。因为在电源外部,电流的方向从电源的正极流向负极,所以b端相当于电源的正极　(3分)
(2)①分析F、L之间关系的数据如下:
当L1=0.2 m时,F1=0.1 N,F1和L1的关系式:0.1 N=×0.22 N
当L2=0.4 m时,F2=0.4 N,F2和L2的关系式:0.4 N=×0.42 N
当L3=0.6 m时,F3=0.9 N,F3和L3的关系式:0.9 N=×0.62 N
所以,F、L之间关系式为F=×L2 N
②分析F、R之间关系的数据如下:
当R1=0.1 Ω时,F1=0.8 N,F1和R1的关系式:0.8 N= N
当R2=0.2 Ω时,F2=0.4 N,F2和R2的关系式:0.4 N= N
当R3=0.4 Ω时,F3=0.2 N,F3和R3的关系式:0.2 N= N
所以,F、R之间关系式为F= N
根据①②可总结出F、R、L之间的关系:F=
把F=0.4 N,L=0.4 m,R=0.2 Ω代入F=可得出k=0.5
所以F、R、L之间的关系:F=　(5分)