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1.5 磁生电(第1课时) 分层练习
科学观念:通过实践活动知道电磁感应现象和感应电流产生条及影响感应电流方向、大小的因素方向。
科学思维:分析纳感应电流产生条件、影响感应电流方向、大小的因素。
探究实践:通过控制变量法研究影响感应电流大小的因素。
态度责任:体验科学发展给人类生活带来的巨大变化,学会逆向思维;培养热爱科学、崇尚科学的态度,初步具有创造发明的意识。
01 电磁感应现象
1.配戴式计步器的原理是:在一段塑料管中密封一小块磁铁。管外缠绕着线圈,当塑料管运动时,磁铁由于惯性在管中反向运动,线圈中产生感应电流。上述转化为电信号的过程与下列哪个实验原理相同( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】根据题意,当塑料管运动时,磁铁由于惯性在管中反向运动,线圈中产生感应电流,为发电机原理,利用电磁感应现象;
A.图中表示磁体的能够吸引铁的基本性质,故A不符合题意;
B.图中无电源,闭合回路大一部分导体做切割磁感线运动,产生感应电流,属于电磁感应现象,故B符合题意;
C.图中为电磁铁,利用了电流的磁效应,故C不符合题意;
D.图中为奥斯特实验,表示电流的磁效应,故D不符合题意。
故选B。
2.如图所示为探究“磁生电”的实验装置。
(1)闭合开关,让悬挂着的导体棒AB (选填“左右”、“上下”、“沿A向B”或“沿B向A”)运动时,电流计指针会发生偏转;
(2)实验中发现电流表指针偏转不明显,为了使指针偏转明显,请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。装置改进: 操作改进: ;
(3)若要利用上述装置“探究磁场对通电导线的作用”,可以将图中的电流计更换为 。
【答案】 左右 换用磁性更强的磁铁或用线圈代替导体 让导体运动的更快一些 电源
【详解】(1)[1]由图知道,磁感线方向在竖直方向,所以导体AB左右运动才会切割磁感线,电路中才会有感应电流。
(2)[2][3]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等;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)[4]若要利用上述装置“探究磁场对通电导线的作用”,可以将图中的电流计更换为电源,给导体通电,磁场会对导体产生力的作用。
3.用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(2)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中 (填“有”或“无”)感应电流。
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施: 。
(4)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做 磁感线运动时,导体中就会产生 。
【答案】 电流计指针是否偏转 有 将导体ab换成多匝线圈;使用磁性更强的磁铁;增大导体ab切割磁感线的运动速度 切割 感应电流
【详解】(1)[1]实验时,通过观察电流表的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流;
(2)[2]磁铁左右水平运动,以磁铁为参照物,导线就是水平运动的,做的是切割磁感线的运动,所以就会产生感应电流;
(3)[3]我们可以将导体ab换成多匝线圈来增大感应电流,更容易观察;或者使用磁性更强的磁铁;或者增大导体ab切割磁感线的运动速度
(4)[4][5]由实验得出结论:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
4.探究电磁感应现象中感应电流的方向与哪些因素有关时,小丽同学做了如下三组实验,如图所示,如图所示的是探究的实验示意图。
比较甲、乙两图可以得出:感应电流的方向与 有关;
比较甲、丙两图可以得出:感应电流的方向与 有关。
【答案】 导体切割磁感线方向(导体运动方向) 磁场方向
【详解】[1]比较甲乙两图:磁感线的方向相同,且均为从上向下,导体做切割磁感线运动的方向不同,甲向右运动,乙向左运动,而产生的感应电流方向也不相同。利用控制变量法即可判定,即在磁场线方向相同的情况下,感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关。
[2]比较甲、丙两图可知:导体做切割磁感线运动的方向相同,都向右运动,而磁感线的方向不同,甲从上向下,乙是从下向上,而产生的感应电流方向也不相同。由此即可判定:在导体运动方向相同时,感应电流的方向与磁感线方向有关。
5.如图是科学兴趣小组用来探究影响感应电流大小的因素的实验装置,金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的,金属圆盘在磁极间不断转动,相当于每根导线都在做切割磁感线运,从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些?
【建立猜想】
猜想1:切割磁感线的速度大小能影响感应电流大小
猜想2:磁场强弱能影响感应电流的大小
猜想3: 。
【实验研究】
(1)验证猜想1:当圆盘转速增大时,电流表指针偏转增大。
(2)验证猜想2:保持圆盘转速不变,换用 ,发现电流表指针偏转更大
(3)验证猜想3:保持圆盘转速不变,换用一个半径更大的金属圆盘,发现电流表指针偏转更大。
【实验结果】根据本实验可知,影响感应电流大小的因素有 。
【评价与交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动,某同学发现电流表指针在实验中都向一转。若想让电流表指针向另一方向偏转,则需要 。
【答案】 切割导体的长度能影响感应电流大小 磁性更强的磁铁 圆盘转速、磁场强弱和切割导体长度 金属圆盘顺时针转动
【详解】[1]结合题意知道,感应电流的大小与金属圆盘的半径有关,圆盘相当于一个做切割磁感线的导线,圆盘变大,说明导线变长,所以,猜想3:导线的长度会影响感应电流的大小。
(2)[2]由于猜想2:磁场强弱能影响感应电流的大小,所以,保持圆盘转速不变,应该换用磁性更强的磁铁,电流表指针偏转。
【实验结果】[3]由验证猜想1、2、3知道,,影响感应电流大小的因素有:圆盘转速、磁场强弱和切割导体长度,因为它们的变化都会引起感应电流的变化。
【评价与交流】[4]由实验中金属圆盘均逆时针转动时电流表指针都向一个方向偏转知道,若想让电流表指针向另一个方向偏转,则需要金属圆盘顺时针转动。
1.A
【详解】当按压门铃压板时,压板后面的弹簧会带动磁体运动,从而在线圈中产生电流,这是电磁感应现象,此过程将机械能转化为电能。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.B
【详解】当探测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,故在金属中会产生电流,故探测器应是采用了电磁感应原理。
A项为探究电流的周围存在磁场的实验,不符合题意;
B项为探究电磁感应现象的实验,符合题意;
C项为电流的磁效应实验,不符合题意;
D项为探究通电导体在磁场中受力的实验,不符合题意。
3.B
【详解】由题意可知是装置A的工作原理是利用电磁感应现象的原理工作的,故B正确,ACD错误。
故选B。
4.D
【详解】减速的过程中能够实现“能量回收”,为电池充电,为电磁感应现象,即闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.A
【详解】声波使振膜左右振动,连接在振膜上的线圈也随之一起振动,线圈做切割永磁体的磁感线运动会产生电流,这是电磁感应现象;线圈来回振动时,切割磁感线的方向会发生变化,产生的感应电流的方向也会发生改变,产生的是交流电,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.B
【详解】A.若取走磁铁,金属弦无法磁化,电吉他将不能正常工作,故A正确,不符合题意;
B.因铜质弦不能被磁化,所以弦振动时,线圈中不能产生感应电流,故B错误,符合题意;
C.弦振动过程中,线圈切割磁感线的速度在不断变化,所以线圈中的电流大小不断变化,故C正确,不符合题意;
D.弦振动过程中,线圈在磁场中运动方向不断变化,所以电流方向不断变化,故D正确,不符合题意。
故选B。
7.A
【详解】A.图a中有电池,是电动机原理,即通电导线在磁场中受力的作用,故A正确;
B.图b中没有电池,是电磁感应现象实验,故B错误;
C.图c中验证了通电导体周围存在磁场,说明了电流的磁效应,故C错误;
C.图d中电流大小一定,验证了磁性强弱与线圈匝关系,故D错误。
故选A。
8.B
【详解】AB.由题可知,波动G1指针时,相当于G1中的线圈做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流,由于两个点表构成闭合电路,故电流会通过G2中的线圈,而该线圈在磁场中,故G2指针也会偏转,所以G1是利用电磁感应产生电流,故A错误,B正确;
C.由于导线有电阻,电流通过导线时会损失掉一部分电能,故G2的指针摆动幅度一定小于G1,故C错误;
D.G2是因为通电指针才发生偏转的,消耗电能,将电能转化为机械能,在电路中相当于用电器,故D错误。
故选B。
9.C
【详解】A.当拉动EF使其沿导轨在磁场区域内向右运动时,EF切割磁感线,电路中有感应电流产生,电流表有示数,故A正确,不符合题意;
B.通电导线周围存在磁场,因此小磁针会发生偏转,故B正确,不符合题意;
C.通电导体在磁场中受到力的作用,但由于GH不在磁场区域,因此铜棒GH不会移动,故C错误,符合题意;
D.铜棒EF运动时消耗了机械能,产生了感应电流,得到了电能,此过程中机械能转化为电能,故D正确,不符合题意。
故选C。
10.D
【分析】当通电导体在磁场中通电时,会受到磁场的作用,将电能转换成机械能,导体相当于用电器。
当导体所在的回路在切割磁场的时候,导体会产生感应电压,回路中会产生感应电流,此时导体相当于电源,并机械能转化成电能。
甲图:闭合开关后,通过电流的金属棒在磁场中受力运动;
乙图:闭合开关后,磁场中的金属棒做切割磁感线运动,电流计的指针摆动,这是电磁感应现象。
【详解】A.甲实验是电动机的原理,乙实验是发电机的原理,故A错误;
B.甲实验中电能转化为机械能,乙实验中机械能转化为电能,故B错误;
C.实验时,甲实验中导体ab相当于电路中用电器,乙实验中导体ab相当于电路中的电源,故C错误;
D.甲实验是探究磁场对通电导体的作用的实验装置,乙实验是探究磁生电的实验装置,故D正确。
故选D
11. 电磁感应 机械 磁铁
【详解】[1][2][3]闭合线圈中的一部分导体切割磁感线能产生感应电流,所以此题中发电的原理是电磁感应,实现了机械能向电能的转化,而线圈是固定的,所以相对移动的肯定是磁体。
12. 电磁感应 向左
【详解】(1)[1]闭合回路中,ab段在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流,这是电磁感应原理的应用。
(2)[2]由于当线圈ab段向左运动时,会产生电流,同时ab段会受到向右的阻力F;当线圈ab段向右运动时,产生的电流方向与线圈ab段向左运动产生的电流方向相反,ab段会受到磁场的作用力也相反,故所受阻力方向向左。
13. B 闭合电路中得一部分导体 对调磁体的N、S极或改变磁感线的方向
【详解】(1)[1]灵敏电流计得指针发生偏转,说明有感应电流产生,说明导体做切割磁感线运动,故B符合题意。
(2)[2]甲开关断开,乙开关闭合,说明产生感应电流的条件之一。
(3)[3]使指针反向偏转,即产生的感应电流方向变的相反,可采取的操作为:①对调磁体的N、S极;②使导体切割磁感线运动的方向变的相反。
14. 灵敏电流表指针是否发生偏转 AD 见解析
【详解】(1)[1]实验中,通过观察灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流存在,指针偏转表明电路中有感应电流,否则电路中没有感应电流。
(2)[2]根据产生感应电流的条件可知:要产生感应电流,导体必须是闭合电路的一部分,同时必须做切割磁感线运动,故AD正确,BC错误;
(3)[3]为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,根据控制变量法应该保持导体运动快慢相同,改变磁场强弱,即用磁性不同(大小不同)的两块磁铁,让导体棒分别以相同的速度向相同的方向切割磁感线,观察灵敏电流表指针偏转角度的大小。
15. 发生 产生感应电流 不发生 未产生感应电流 闭合回路一部分导体做切割磁感线运动
【详解】(1)[1][2]甲图中导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,因此电流计指针发生偏转。
(2)[3][4]乙图中,导体运动的方向与磁感线平行,未做切割磁感线运动,未产生感应电流,因此电流计不发生偏转。
(3)[5]综合上述分析可知,产生感应电流的条件是:闭合回路一部分导体做切割磁感线运动。
16. 导体ab 向左偏转 见解析
【详解】(1)[1]甲图中将磁铁从螺线管中向右插入或向左拔出,线圈切割磁感线,会产生感应电流;乙图中导体ab切割磁感线,会产生感应电流;甲中的线圈与乙图中的导体ab在实验中起相同的作用。
(2)[2]将条形磁体向右插入线圈中时,观察到灵敏电流计的指针向右偏转,将条形磁体从线圈中向左拔出时,观察到灵敏电流计向左偏转,将磁铁从螺线管中向右插入、向左拔出,磁场的方向不变,导体做切割运动的方向改变,感应电流的方向发生改变,说明感应电流方向与导体做切割运动的方向有关。
(3)[3]若保持导体ab不动,闭合开关,左右移动磁体,导体会切割磁感线,也能产生感应电流。
17. 电磁感应 4、6 导体切割磁感线运动的速度
【详解】(1)[1]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,将机械能转化为电能,这种现象被称为电磁感应现象。
(2)[2]探究感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向的关系,由控制变量法可知,应控制磁场方向相同,改变导体切割磁感线运动的方向,观察感应电流的方向是否变化,所以应该比较实验4和6(或3和5)。
(3)[3]对比3、4(或5、6)两次实验发现,导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时,灵敏电流汁的指针偏转角度较小;导体AB水平向左(或向右)快速运动时,灵敏电流计的指针偏转角度较大,这说明电路中的电流变大,所以可以看出感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
18.(1)灵敏电流计的指针偏转方向
(2)增强磁场
(3) 磁铁运动的速度 在其它条件相同时,磁铁切割磁感线的速度越大,感应电流越大
【详解】(1)本实验中,通过观察灵敏电流计的指针偏转方向来判断感应电流方向。
(2)增强磁场可以让实验现象更明显。
(3)[1][2]小科通过改变磁铁运动的速度来改变切割磁感线的速度。记录数据如表,可得出的结论是:在其它条件相同时,磁铁切割磁感线的速度越大,感应电流越大。
19. 电流的磁效应 铜不可以被磁化 应选用铁质弦 C
【详解】(1)[1]根据甲图可知,电吉他拾音器中间是磁体,外边是线圈,这是电磁铁,其工作原理是电流的磁效应。
(3)(4)①[2][3]根据(2)可知用铜线充当琴弦,铜不可以被磁化,但是铁可以被磁化,所以选用铜质弦,电吉他不能正常工作,因此应选用铁质弦;
(4)②[4]A.变换手指按压弦的位置,这是改变了音调,故A不符合题意;
B.将磁体磁极进行互换,无法使得电磁铁磁性变强,故B不符合题意;
C.磁性越强,响度越大,所以为了增大吉他的响度,可以增大线圈匝数,故C符合题意。
故选C。
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;
20. 电磁感应 磁场 500 见解析
【详解】[1]设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光是利用电磁感应原理。
[2]磁体是指能够吸引铁、钴、镍等物质的物体,磁体的作用就是提供磁场。
[3]根据表格数据,当线圈匝数增大几倍时,电压也增大几倍,说明电压与线圈匝数成正比,由表格可知200匝线圈的感应电压为0.72V,LED灯的额定电压为1.8V,所以使额定电压为1.8V的LED灯正常发光,至少要绕制线圈匝数为
[4]根据电磁感应原理可知,将夜跑灯佩带在乙图手臂处,前臂位置主要做水平往返运动,手臂甩动越快,夜跑灯工作原理是电磁感应,线圈切割磁感线的速度越快,产生的感应电流越大,夜跑灯更亮,因此佩戴手腕处较亮。
21.(1)不会
(2) 导体切割磁感线的方向 右
(3)BCD
【详解】(1)由第1、2两次实验可知,导体棒AB竖直向上或竖直向下平行于磁感线运动时,灵敏电流计指针不偏转,说明闭合回路中不会产生感应电流。
(2)[1]由第3、4两次实验可知,导体棒AB切割磁感线运动的方向改变时,导体棒AB中感应电流的方向也发生了改变,说明导体棒AB中感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向有关。
[2]如果固定 导体棒AB,水平向右移动磁铁,此时相当于导体棒AB水平向左运动,由表格中的信息可知,灵敏电流计的指针将向右偏转。
(3)I、II、Ⅲ、IV表示运动中的不同位置,箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则导体会产生感应电流的位置有BCD,因为II、II、IV这三个位置导体都可以切割磁感线,I位置导体不切割磁感线,不会产生感应电流,故BCD符合题意,A不符合题意。
故选BCD。
22. B 甲 两根导线将会相互排斥 将电流表等器材置于同一房间 加快导体切割磁感线的速度
【详解】(1)[1]实验时,为了使得实验现象明显,导线必须平行于小磁针放置,器材安装遵循由下到上的顺序,故奥斯特实验的合理顺序是②放置小磁针、③摆放导线、①闭合开关,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(2)[2]当通电导线与小磁针平行时,电流产生磁场的方向与导线垂直,磁针朝向与磁场方向不一致,磁场对小磁针的作用力大,小磁针明显偏转,故选甲。
(3)[3]电流产生的磁场方向是由电流的方向决定的,当一个通电导体中电流的方向改变时,它产生的磁场方向也会发生改变;而磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,另一个通电导体中电流的方向不变,但磁场的方向变化了,它受到的磁场力的方向就会改变,所以改变其中一根导线的电流方向,产生的实验现象是两根导线将会相互排斥。
(4)[4]由所给材料可知在科拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
(5)[5]感应电流的大小跟导体切割磁感线的快慢和磁场强弱有关,要使他能观察到电流表指针明显偏转,可加快导体切割磁感线的速度。
23. 左 导体ab上下运动时,磁感线数量不发生变化,所以不会产生感应电流 比较3和5或者4和6可知,Q线圈中的电流方向改变,其他条件不变,灵敏电流计指针偏转方向不改变,说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
【详解】(1)[1]实验过程中,为使电流变大,根据欧姆定律可知,电路中电阻的要变小,滑动变阻器滑片应向左移动。
(2)[2] 图丙中的导体ab上下运动时,不切割磁感线,磁感线数量不发生变化,所以不会产生感应电流。
(3)[3]小应的说法不正确,理由是:比较3和5或者4和6可知,Q线圈中的电流方向改变,其他条件不变,灵敏电流计指针偏转方向不改变,说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
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1.5 磁生电(第1课时) 分层练习
科学观念:通过实践活动知道电磁感应现象和感应电流产生条及影响感应电流方向、大小的因素方向。
科学思维:分析纳感应电流产生条件、影响感应电流方向、大小的因素。
探究实践:通过控制变量法研究影响感应电流大小的因素。
态度责任:体验科学发展给人类生活带来的巨大变化,学会逆向思维;培养热爱科学、崇尚科学的态度,初步具有创造发明的意识。
01 电磁感应现象
1.配戴式计步器的原理是:在一段塑料管中密封一小块磁铁。管外缠绕着线圈,当塑料管运动时,磁铁由于惯性在管中反向运动,线圈中产生感应电流。上述转化为电信号的过程与下列哪个实验原理相同( )
A. B. C. D.
2.如图所示为探究“磁生电”的实验装置。
(1)闭合开关,让悬挂着的导体棒AB (选填“左右”、“上下”、“沿A向B”或“沿B向A”)运动时,电流计指针会发生偏转;
(2)实验中发现电流表指针偏转不明显,为了使指针偏转明显,请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。装置改进: 操作改进: ;
(3)若要利用上述装置“探究磁场对通电导线的作用”,可以将图中的电流计更换为 。
3.用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流。
(2)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中 (填“有”或“无”)感应电流。
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施: 。
(4)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做 磁感线运动时,导体中就会产生 。
4.探究电磁感应现象中感应电流的方向与哪些因素有关时,小丽同学做了如下三组实验,如图所示,如图所示的是探究的实验示意图。
(1)比较甲、乙两图可以得出:感应电流的方向与 有关;
(2)比较甲、丙两图可以得出:感应电流的方向与 有关。
5.如图是科学兴趣小组用来探究影响感应电流大小的因素的实验装置,金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的,金属圆盘在磁极间不断转动,相当于每根导线都在做切割磁感线运,从而产生持续的电流。
【提出问题】影响感应电流大小的因素有哪些?
【建立猜想】
猜想1:切割磁感线的速度大小能影响感应电流大小
猜想2:磁场强弱能影响感应电流的大小
猜想3: 。
【实验研究】
(1)验证猜想1:当圆盘转速增大时,电流表指针偏转增大。
(2)验证猜想2:保持圆盘转速不变,换用 ,发现电流表指针偏转更大
(3)验证猜想3:保持圆盘转速不变,换用一个半径更大的金属圆盘,发现电流表指针偏转更大。
【实验结果】根据本实验可知,影响感应电流大小的因素有 。
【评价与交流】上述实验中金属圆盘均逆时针转动,某同学发现电流表指针在实验中都向一转。若想让电流表指针向另一方向偏转,则需要 。
1.市面上有一款不需要电池的自发电门铃,如图所示。当按压门铃压板时,压板后面的弹簧会带动磁体运动,发声元件便可以发出声音。这种门铃发电的原理是( )
A.电磁感应现象
B.电流的磁效应
C.磁极间的相互作用
D.通电导体在磁场中受力运动
2.如图是机场安检人员用金属探测器检查的情景,当探测线圈靠近金属物体时,金属物体就会产生感应电流,下列选项能反映金属探测器工作原理的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示的小制作中,装置A中有磁铁和可转动的线圈,当有风吹向风扇时扇叶转动,引起灯泡发光。装置A的工作原理是( )
A.通电线圈周围存在磁场 B.电磁感应
C.通电线圈能在磁场中转动 D.磁极间相互作用
4.某品牌的电动车,在减速的过程中能够实现“能量回收”,为电池充电。下列选项中能模拟“能量回收”原理的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示是动圈式话筒的部分结构,声波使振膜左右振动,连接在振膜上的线圈也随之一起振动,切割永磁体的磁感线产生电流,此过程中( )
A.利用了电磁感应现象
B.利用了通电导体在磁场中受力运动的原理
C.利用了电流的磁效应
D.利用了同名磁极相互排斥
6.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,下列说法不正确的有( )
A.取走磁体,电吉他将不能正常工作
B.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
C.弦振动过程中,线圈中的电流大小不断变化
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
7.如图所示的四个装置,以下关于演示其物理现象描述正确的是( )
A.图a可用来演示通电导线在磁场中受力的作用
B.图b可用来演示磁场对通电导线的作用
C.图c可用来演示发电机的原理
D.图d可用来演示电磁铁中电流大小与磁性强弱的关系
8.如图所示将两个灵敏电流计(主要部件是永磁体和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来,当拨动G1的指针时,观察到G2的指针也会随之摆动,下列说法正确的是( )
A.G1利用了电流的磁效应
B.拨动G1利用电磁感应产生了电流
C.G2的指针摆动幅度一定大于G1
D.G2在电路中相当于电源的作用
9.如图所示,相互平行的金属导轨AB和CD固定在水平面上,虚线区内存在磁场,图中的“×”表示磁感线方向垂直于纸面向内。现将铜棒EF和GH垂直放在导轨上,当拉动EP使其沿导轨在磁场区域内向右运动时,下列说法中,不正确的是( )
A.电流表有示数 B.小磁针会发生偏转
C.铜棒GH会移动 D.铜棒EF运动时机械能转化为电能
10.小林对如图所示的甲、乙两个探究实验进行比较后有了以下几点认识,其中正确的是( )
A.甲实验是发电机的原理,乙实验是电动机的原理
B.甲实验中机械能转化为电能,乙实验中电能转化为机械能
C.实验时,甲实验中导体ab相当于电路中的电源,乙实验中导体ab相当于电路中的用电器
D.甲实验是探究磁场对通电导体的作用的实验装置,乙实验是探究磁生电的实验装置
11.如图所示是一种“手摇充电式电筒”,握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈;摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动,据此猜测,这种电筒的发电原理是 ,实现了 能向电能的转化。其中那个滑动的物块是 。
12.2022年6月5日,神舟十四号载人飞船与空间站完成自主对接,为减小对接过程中的震动以保证安全,对接机构采用了“电磁阻尼器”,其简化原理如图所示,闭合开关,当线圈ab段向左运动时,会产生电流,同时ab段会受到向右的阻力F,以阻止其震动。
(1)ab段在磁场中运动产生电流是因为 原理;
(2)ab段在磁场中向右运动时,推测其所受阻力方向为 。
13.在研究电磁感应现象的实验中,蹄形磁体水平放置,将导体放入蹄形磁体的磁场中,如图所示。
(1)图甲中闭合开关,要使灵敏电流计的指针发生偏转,导体应 。
A.竖直向上运动 B.水平向右运动 C.保持静止不动
(2)比较图中的甲、乙两图可知,产生感应电流的条件之一是 。
(3)如果要改变图乙中灵敏电流计的指针偏转方向,应该怎样操作? 。
14.小乐利用如图所示的实验装置探究“电磁感应现象”。
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。
(2)让磁场产生电流,必须的操作是 。
A.实验时,开关要闭合,接通电路
B.电路的一部分导体,在磁场中运动
C.整个电路都在磁场中做切割磁感线运动
D.电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动E。导体切割磁感线的速度必须要快
(3)实验中,小乐发现每次灵敏电流表指针摆动的角度不同,提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题。小乐猜想:感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,她应进行的操作是 。
15.探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的实验装置如图所示。实验时,控制磁场方向相同,改变导体的运动方向。
(1)步骤一:导体水平向右运动,如图甲所示,电流计指针 (填“发生”或“不发生”)偏转,这是因为 ;
(2)步骤二:导体竖直向下运动,如图乙所示,电流计指针 (填“发生”或“不发生”)偏转,这是因为 ;
(3)步骤三:导体水平向左运动,如图丙所示,电流计指针偏转,电路中有电流产生。综合上面实验现象,可以得出感应电流产生的条件是 。
16.小乐利用如图所示甲、乙实验装置探究“电磁感应现象”。
(1)甲中的线圈与乙图中的 (填结构名称),在实验中起相同的作用;
(2)根据图甲装置,小乐将条形磁体向右插入线圈中时,观察到灵敏电流计的指针向右偏转,由此可知,电路中有电流产生;将条形磁体从线圈中向左拔出时,观察到灵敏电流计 的现象,可以得出结论:感应电流方向与导体做切割运动的方向有关;
(3)根据图乙装置,小乐闭合开关后,若保持导体ab不动,要产生感应电流,接下来正确的操作是 。
17.如图甲所示,操场上六位学生通过跳大绳(绝缘层内含导线),竟然能使一只小灯泡发光;六位学生产生了好奇心,在老师指导下开展了某电磁学实验(图乙);
(1)闭合开关,灵敏电流计G指针不偏转,说明电路中无感应电流;
(2)经过多次实验,将观察到的现象统计如下表;
(3)①由表可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流;这种现象在科学上称之为 现象;
②对比 两次实验,可得出结论:感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关;
③对比3、4(或5、6)两次实验,可得出结论:感应电流的大小与 有关。
序号 导体AB运动情况 灵敏电流计指针情况
1 上下缓慢运动 不偏转
2 上下快速运动 不偏转
3 水平缓慢向左 向右小幅度偏转
4 水平快速向左 向右大幅度偏转
5 水平缓慢向右 向左小幅度偏转
6 水平快速向右 向左大幅度偏转
18.小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系,将铜线制成的两个相同螺线形线圈(螺线管),分别与相同的灵敏电流计连接,一个N极向上,一个N极向下,均放在离线圈上端高度20cm处,由静止自由掉落通过线圈,实验操作如图甲、图乙所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
(1)本实验中,我们通过观察 来判断感应电流方向。
(2)实验过程中,小科按图甲、乙所示的方法进行操作,发现实验现象不太明显。为使现象更明显,请你对实验装置提出一条改进的措施: 。
(3)小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系,他通过改变 来改变切割磁感线的速度。记录数据如表,可得出的结论是: 。
19.某校开展“自制电吉他”为主题的项目式学习,通过查阅资料后,小组成员知道电吉他的发音是通过电磁拾音装置(拾音器)连接扬声器来实现的,其中金属弦是钢芯合金线。拾音器的基本结构如图甲所示。
(1)【原理】电吉他拾音器的工作原理是 ;
(2)【制作】小金发现原配的琴弦(金属弦)不见了,于是用铜线充当琴弦自制电吉他如图乙;
(3)【评价】如下是“自制电吉他”项目的评价量表,小组成员对照量表评价后,将可行性维度评为待改进,请分析自制电吉他不能发声的理由 ;
评价维度 优秀 待改进
科学性 实验原理正确 实验原理有误
经济性 材料容易获取 材料获取较难
可行性 自制吉他能发声 自制吉他不能发声
(4)【优化】①为使可行性维度达到优秀,可行的措施有 ;
②为了增大吉他的响度,可以采取的措施有 。
A.变换手指按压弦的位置 B.将磁体磁极进行互换 C.增大线圈匝数
20.某校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯;
【项目原理】利用跑步时人带动磁铁在水管内来回运动,从而产生感应电流,使节能夜跑LED灯发光,其原理是 ;
【方案设计】图甲是某同学设计的节能夜跑灯结构图,线圈缠绕在塑料管外壳并与LED灯构成闭合电路。其中磁铁的作用是为装置提供 (填“磁场”或“磁感线”);
【产品制作】已知用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,则感应电压大小和线圈匝数关系如下表所示,在其他条件不变的情况下,至少要绕制 匝线圈,才能使额定电压为1.8V的LED灯正常发光;
线圈匝数(匝) 200 400 600 800 1000
感应电压(V) 0.72 1.44 2.16 2.88 3.6
【检验产品】如图乙所示,某同学在测试夜跑灯时获得以下实验数据。请结合表格以及节能夜跑灯工作原理和跑步甩臂情况解释,将夜跑灯同时佩戴在手腕处和手臂处跑步,为什么佩戴手腕处较亮 。
实验次数 1 2 3 4 5 6
速度/(cm/s) 1 2 3 4 5 6
电流/mA 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 11.8
21.小华用图甲中实验装置探究“怎样产生感应电流”,用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体,让导体AB运动。根据表格信息完成下列问题:
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 ——
2 竖直向下 不偏转 ——
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
(1)由实验次数1、2可知,闭合开关,导体AB竖直运动 (填“会”或“不会”)产生感应电流;
(2)由实验次数3、4可推测,导体产生感应电流的方向与 有关;如果固定导体AB,水平向右移动磁体,灵敏电流计的指针向 偏转;
(3)图乙中的“〇”表示导体AB的横截面(即图甲中沿导体由A往B看),Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置,箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则导体会产生感应电流的位置有____。
A.Ⅰ位置 B.Ⅱ位置 C.Ⅲ位置 D.Ⅳ位置
22.材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二:法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
材料三:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间,如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时跑到另一个房间里观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料四:1831年,英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)在演示奥斯特实验时,如图3中的甲图所示,①闭合开关;②放置小磁针:③摆放导线:正确的实验操作顺序为 ;
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
(2)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时,发现小磁针偏转不明显,可能是按照 (选填“甲”或“乙”)放置;
(3)材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用,若此时改变其中一根导线的电流方向,你预测会产生的实验现象是 ;
(4)科拉顿的实验中,已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转,你提出的一种改进方法是 ;
(5)经过改进后发现现象不明显,他可以如何改进 。
23.小应对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知:充电时充电器内的发射线圈产生磁场,手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电,结构如图甲。学过电磁感应原理的小应提出质疑:手机和充电器在充电过程中都不动,并没有做切割磁感线运动,为何会产生感应电流?对此,他设计了图乙实验进行验证。
(1)闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小应认为,可能是P线圈中的感应电流过小,于是将变阻器滑片向 移。他这样做是基于假设:感应电流大小与磁场强弱有关;
(2)滑片移到预期位置后,仍未观察到指针偏转,但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内,磁感线数量发生改变时,电路中能产生感应电流。请根据上述事实,解释在图丙实验中若导体ab上下运动时,闭合电路中不产生感应电流的原因: 。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时,滑片向左移动 向左
4 开关闭合时,滑片向右移动 向右
5 改变电源正负极,闭合开关,滑片向左移动 向左
6 改变电源正负极,闭合开关,滑片向右移动 向右
(3)小应发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关。于是进行实验并记录现象。小皓认为小应的说法并不正确,表格中的 (填操作序号)这两次实验可成为小皓作出这个判断的理由。
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