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第5课 磁生电
分层练习
1.有人发明了一种“发电地板”,发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成,行人或车辆通过时,挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动,使其发电。该发电地板的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:
行人或车辆通过时,挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动,使其发电,这是利用电磁感应现象来发电的;
A、在该实验中,闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动,能产生电流,这是电磁感应现象,故A正确;
B、该图是电磁继电器,利用了电流的磁效应,故B错误;
C、该图是奥斯特实验,说明了通电导体周围存在磁场,故C错误;
D、该图是电动机的原理图,即通电导体在磁场中受力运动,故D错误。
故选:A。
2.目前马拉松比赛采用的计时方式为感应芯片计时,正确佩戴计时芯片的参赛者,通过起点和终点设置的磁场地带时,芯片里的线圈会产生电流,驱动芯片发射信号并被接受,系统实时获取计时信息。以下设备和马拉松计时芯片工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解答】解:马拉松计时芯片工作原理是电磁感应现象。
A、该实验说明同名磁极互相排斥,故A不符合题意;
B、该实验说明通电导体的周围存在磁场,故B不符合题意;
C、该实验说明磁生电,和马拉松计时芯片的原理相同,故C符合题意;
D、该实验说明通电导体在磁场中会受到力的作用,故D不符合题意。
故选:C。
3.风能是一种清洁能源,我国风力发电技术在全世界处于领先位置,以下实验中,能说明风力发电机原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解答】解:风力发电机的工作原理是电磁感应现象;
A、是奥斯特实验,小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场,故A不符合题意;
B、开关闭合后,电路中有电流,通电导体受到磁场力的作用发生运动,即是电动机的制作原理,故B不符合题意;
C、开关闭合后,在外力作用下使导体左右移动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故C符合题意;
D、该装置是利用电流的磁效应的原理,即通电时该线圈会产生磁性,能吸引小铁钉,故D不符合题意。
故选:C。
4.第22届足球世界杯在炎热的卡塔尔进行,所有场地周边都配备有一种“EIPalm凉亭”,如图所示,它装有风力涡轮机,其内部有磁铁,风进入装置带动线圈摆动可提供电。下列实验能解释“EIPalm凉亭”发电原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解答】解:由题意可知,风力涡轮机是利用风力带动线圈切割磁感线,从而产生电流,与发电机原理相同。
A.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动,产生电流,是发电机原理,故A正确;
B.该装置是奥斯特实验,说明电流的周围存在磁场,故B错误;
C.该装置是探究电荷间的相互作用规律,故C错误;
D.该装置探究通电螺线管磁性强弱的影响因素,故D错误。
故选:A。
故选:A。
5.无线充电是一种增加手机续航时间的方式,无线充电的技术原理是:电流流过充电座的“送电线圈”产生变化的磁场,手机中的“受电线圈”靠近该变化磁场时就会产生感应电流,给智能手机充电,如图与“受电线圈”中的工作原理相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解答】解:从题意中可以知道,手机的线圈,能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电,是利用电磁感应原理工作的;
A.图中是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,故A不符合题意;
B.图中是探究影响电磁铁磁性大小的因素的实验,故B不符合题意。
C、图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流,是电磁感应现象,故C符合题意;
D.图中是探究磁场对电流的作用,故D不符合题意。
故选:C。
6.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.
【答案】D
【解答】解:在减速的过程中,汽车电动机“变身”为发电机,将汽车机械能转化为电能实现“能量回收”,利用的是电磁感应的原理;
AC、图中导体ab在磁场中没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故AC错误;
B、图中导体ab在磁场中做切割磁感线运动,但开关没有闭合,不会产生感应电流,故B错误;
D、图中闭合电路的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动,导体ab中会产生感应电流,故D正确。
故选:D。
7.无线电充是一种增加手机续航时间的方式,无线充电的技术原理是:电流流过充电座的“送电线圈”产生磁场,手机中的“受电线圈”靠近该磁场时就会产生感应电流,给智能手机充电,如图所示,“受电线圈”处用到的实验原理与下列图中相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:从题意中知道,手机背面的线圈,能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电,是利用电磁感应原理工作的;
A、图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流,是电磁感应现象,故A符合题意;
B、图中是奥斯特实验,说明通电直导线周围存在磁场,是电流的磁效应,故B不符合题意;
C、图中给导体通电,导体会运动,说明通电导体受到磁场力的作用,故C不符合题意;
D、图中是安培定则的应用,判断通电螺线管的磁极和电流方向的关系,故D不符合题意。
故选:A。
8.在我们的周围空间存在着各种“波”,下列不属于电磁波的是( )
A.声波 B.无线电波 C.可见光 D.紫外线
【答案】A
【解答】解:声波不属于电磁波,故选:A。
9.同学们做实验的装置如图所示,闭合开关,先将导体ab水平用力向右移动,导体cd也随之运动起来。则在以上的实验中下列说法正确的是( )
A.实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象
B.实验装置中的甲装置把电能转化为机械能
C.实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
D.若将导体ab水平用力向左移动,导体cd的运动方向不变
【答案】A
【解答】解:A、闭合电路的导体ab在磁场中做切割磁感线运动,从而产生了感应电流,这是一种电磁感应现象。故A正确。
B、在电磁感应现象中,是将机械能转化为电能。故B错误。
C、导体ab产生的感应电流通过位于磁场中的导体cd时,cd在磁场中受力而运动起来,体现了通电导体在磁场中受力的理论,利用该理论制成了电动机。故C错误。
D、感应电流的方向与导体的运动方向有关,所以导体ab的运动方向改变,ab中的电流方向也改变,即cd中的电流方向发生了改变;通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关,所以cd中电流方向的改变,导致了cd受力的方向也改变,故运动方向发生了改变。故D错误。
故选:A。
10.小联同学观察到学校的楼道里有消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,消防应急灯里两盏灯泡就会正常发光。科学小组查阅相关资料,探究并模拟消防应急灯电路。请完成下面小题。小联发现,电力工作人员会佩戴一种高压电工专用安全帽,帽内装有线圈和静电报警器。当高压电产生的磁场大于一定值时,线圈中产生的电流使报警器发出警报。下列与安全帽的工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解答】解:由题意可知,当高压电产生的磁场大于一定值时,线圈中产生的电流使报警器发出警报,所以其工作原理为电磁感应现象;
A、图示的实验是探究电磁铁磁性强弱因素的实验,故A错误;
B、图示为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,故B错误;
C、图中没有电源,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流,这是电磁感应现象,故C正确;
D、图中有电源,为电动机的工作原理,是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的,故D错误。
故选:C。
11.校项目化学习小组制作了一款节能夜跑灯,在跑步过程中,小灯泡发光,帮助夜跑者照明。夜跑灯的具体制作过程如下:将线圈缠绕在塑料水管外壳上并与小灯泡构成闭合电路,永磁体放在水管中并能自由往返运动。下列实验原理与节能夜跑灯的工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解答】解:节能夜跑灯是利用电磁感应现象制成的。
A、该装置说明通电导体在磁场中会受到力的作用,电动机是利用该原理制成的,故A不符合题意;
B、该装置是探究电磁感应现象的实验装置,发电机是利用该原理制成的,故B符合题意;
C、该装置可以探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系,故C不符合题意;
D、该装置说明通电导体的周围存在磁场,故D不符合题意。
故选:B。
12.如图所示,加拿大研究人员设计发明了一款能够依靠水流来带动涡轮发电的设备。该装置利用的工作原理图是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解答】解:从题意中可知,涡轮发电设备,是利用电磁感应原理进行发电的设备;
A、图中是奥斯特实验,说明通电直导线周围存在磁场,是电流的磁效应,故A不符合题意;
B、图中给导体通电,导体会运动,说明通电导体受到磁场力的作用,故B不符合题意;
C、图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流,是电磁感应现象,故C符合题意;
D、图中给电磁铁通电,会吸引小铁钉,线圈匝数越多,吸引铁钉越多,说明电磁铁磁性大小与线圈匝数有关,是电流的磁效应,故D不符合题意。
故选:C。
13.如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景,当探测线圈靠近金属物体时,在金属物体中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈下面有金属物体了。图中能反映出金属探测器工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:当线圈靠近金属物体时,在金属物体中产生电流,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,故探测器应采用了电磁感应原理;
A选项为探究电流的周围存在磁场的实验;B选项为探究电磁感应现象的实验;C为电流的磁效应实验;D为探究通电导体在磁场中受力的实验;
故选:B。
14.如图所示,在弹簧的下端悬吊一蹄形磁铁,将一只方框形线圈放在磁体的两极之间,螺线管AB与方框线圈相连接。若方框线圈不动。而将蹄形磁铁竖直向下拉一小段距离后再释放,则下列说法中正确的是( )
A.螺线管的A端始终是N极
B.螺线管的B端始终是N极
C.螺线管周围的磁场不断变化
D.螺线管周围没有磁场
【答案】C
【解答】解:将蹄形磁铁竖直向下拉一小段距离后再释放,蹄形磁铁将会上下移动,导致方框线圈切割磁感线产生感应电流,由此可知螺线管周围有磁场,
而蹄形磁铁上下移动的时候,蹄形磁铁周围的磁场是不断变化的,产生感应电流的方向发生改变,因此螺线管两端的磁极也是不断发生变化的,因此不会是螺线管的A端始终是N极,B端始终是N极,故C正确,ABD错误。
故选:C。
15.手机无线充电技术逐步成熟。如图是手机无线充电的示意图,充电底座里的送电线圈接通交流电,从而产生变化的磁场,使手机内的受电线圈中产生一定的电流完成充电。下面的实验原理与图甲中受电线圈相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:手机无线充电技术是利用电磁感应来工作的。
A、该图说明异名磁极相互吸引,与电磁感应原理不同,故A不符合题意;
B、闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这种现象叫电磁感应现象,与无线充电的原理相同,故B符合题意;
C、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关,电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,与电磁感应原理不同,故C不符合题意;
D、图中工作原理是通电导体在磁场中受力运动,与电磁感应原理不同,故D不符合题意。
故选:B。
16.夜间广场上,孩子们喜欢骑着能发光的滑板车追逐、嬉戏。如图所示,当孩子们骑上滑板车时,车轮转动,车轮边缘的LED灯闪闪发光,有关滑板车的说法正确的是( )
A.滑板车工作的原理是通电导体在磁场中受力转动
B.滑板车在滑行的过程中是电能转换成机械能
C.人的重力和地面对滑板车的力是一对相互作用力
D.滑板车滑行能使LED灯发光的原理是电磁感应
【答案】D
【解答】解:A、滑板车工作是由于惯性,故A错误;
B、滑板车在运行时LED灯闪闪发光,将机械能转化为电能,故B错误;
C、人和车受到的重力以及车受到的支持力是一对平衡力,故C错误;
D、滑板车滑行能使LED灯发光的原理是电磁感应,故D正确。
故选:D。
17.近日小米SU﹣7电动汽车一经上市就销售火爆。小米“超级电机”采用了先进的磁场设计和高效的能量转换技术,实现了更高的能量转换效率。与传统电机相比,小米超级电机具有体积更小、重量更轻、响应更快等显著优势,请完成下面小题。
基于对小米SU﹣7电动汽车电机技术的理解,小黄同学对小明的实验装置进行了改进,如图所示,闭合开关,先将导体ab水平向右移动,导体cd也随之运动起来。可知( )
A.实验装置右侧产生的现象在生活中的应用是发电机
B.实验装置左侧运用的原理是电磁感应现象
C.实验装置左侧运用的原理是磁场对电流的作用
D.若将导体ab水平向左移动,导体cd的运动方向不变
【答案】B
【解答】解:A、实验装置右侧是通电导体在磁场中受力,其应用是电动机,将电能转化成了机械能,故A错误;
BC、由题干图可知:闭合开关,将导体ab水平向右移动,此时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,故导体中会有感应电流产生,此时导体ab相当于电源;故实验装置左侧运用的原理是:电磁感应现象,其应用是发电机,将机械能转化成了电能,故B正确、C错误;
D、若将导体ab水平向左移动,感应电流的方向改变,导体cd的运动方向也会改变,故D错误。
故选:B。
18.半程马拉松比赛采用感应芯片计时。正确佩带芯片的参赛者,只要通过起点和终点设置的恒定磁场地带时,芯片里的线圈就会产生电流,激发芯片发送编码信息,系统实时获取计时信息。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:采用感应芯片计时,参赛者须按要求正确佩带计时芯片,当参赛者通过起点、终点设置的磁感应带时,芯片里的线圈切割磁感线运动,因此线圈中就会产生感应电流,从而激发芯片发送编码信息,系统实时获取计时信息;
A、图中是奥斯特实验,说明通电直导线周围存在磁场,是电流的磁效应,故A错误;
B、图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流,是电磁感应现象,故B正确;
C、图中给导体通电,导体会运动,说明通电导体受到磁场力的作用,故C错误;
D、图中给电磁铁通电,电磁铁具有磁性,是电流的磁效应,故D错误。
故选:B。
19.如图所示是一款不需要电池的运动手环,走路时,手环跟着手一起运动,手环内部产生电流使液晶屏显示步数。下列设备中与手环工作原理相同的是( )
A.电磁继电器 B.电风扇
C.发电机 D.电铃
【答案】C
【解答】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、电磁继电器的主要部件是电磁铁,电磁铁的原理是电流的磁效应,故A错误;
B、电风扇的主体是电动机,电动机的原理是通电导体在磁场中受力运动,电能转化为机械能,故B错误;
C、发电机的原理是电磁感应现象,机械能转化为电能,故C正确;
D、电铃的主要元件是电磁铁,电磁铁的原理是电流的磁效应,故D错误。
故选:C。
20.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,下列说法正确的是( )
A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
B.只要有线圈,即使没有磁体,电吉他也能正常工作
C.改变线圈数或改变磁场方向都可以改变线圈中的感应电流大小
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
【答案】D
【解答】解:A、选用铜质弦,铜不能被电磁铁磁化,电吉他不能正常工作,故A错误;
B、只有线圈,没有磁体,电吉他不能正常工作,故B错误;
C、改变线圈数或改变磁场强弱都可以改变线圈中的感应电流大小,故C错误;
D、弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化,故D正确。
故选:D。
21.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。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:由题意可知,刷身份证时会产生感应电流,即由磁产生电,有感应电流产生,所以其工作原理为电磁感应现象;
A、图示为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,故A不符合题意;
B、图中没有电源,为发电机的工作原理,是根据电磁感应现象制成的,故B符合题意;
C、图中有电源,为电动机的工作原理,是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的,故C不符合题意;
D、图示的实验是探究影响电磁铁磁性强弱的因素,运用了电流的磁效应,故D不符合题意。
故选:B。
22.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
【答案】A
【解答】解:A、图a中有电池,验证通电导体在磁场中受力的实验,故A正确;
B、图b中没有电池,验证闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流,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,这是奥斯实验,说明了电流的磁效应,发电机的原理是电磁感应,故C错误;
C、图d中电流大小一定,匝数多的线圈吸引较多的铁钉,验证了磁性强弱与线圈匝关系,故D错误。
故选:A。
23.如图为小王佩戴在手腕上的“计步器”,其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁,管外绕着线圈。运动时,磁铁在管中往复运动,线圈输出不断变化的电流,从而实现计步。如图与“计步器”原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解答】解:根据“计步器”的特点可知,当塑料管运动时,磁铁在管中反复运动,切割线圈而产生电流。因此,计步器的基本原理是电磁感应,产生电流的过程中将机械能转化为电能;
A、图中是奥斯特实验,说明通电导体周围存在磁场,利用电流的磁热效应,故A不符合题意;
B、图中是电磁铁,利用电流的磁效应,故B不符合题意;
C、图中有电源,说明通电导体在磁场中受力作用,故C不符合题意;
D、图中是电磁感应现象,计步器是利用电磁感应现象来工作的,故D符合题意。
故选:D。
24.走路也能发电。如图所示的发电地砖,当人踩踏地板时,地板下方的磁铁往复运动,线圈中输出电流使灯泡发光。下列选项中能 说明这种发电地砖工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解答】解:当人踩踏地板时,地板下方的磁铁往复运动,线圈中输出电流使灯泡发光,这说明电路中产生了感应电流,这是电磁感应现象;
A、图A为奥斯特实验,说明通电导线周围存在着磁场,故A错误;
B、图B为发电机的工作原理,工作原理是电磁感应现象,故B正确;
C、图C为电动机的工作原理,原理是磁场对通电导体有力的作用,故C错误;
D、图D为探究影响电磁铁磁性大小因素的实验,其原理是电流的磁效应,故D错误。
故选:B。
25.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
【解答】解:
根据“计步器”的特点可知,当塑料管运动时,磁铁在管中反向运动,切割线圈而产生电流。因此,计步器的基本原理是电磁感应,产生电流的过程中将机械能转化为电能。
A、图中磁极间的相互作用,与电磁感应无关,故A错误;
B、图中没有电源,开关闭合后,导体ab在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象,故B正确;
C、图中的实验是探究影响电磁铁磁性强弱的因素,故C错误。
D、图为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,是电流的磁效应,故D错误;
故选:B。
26.如图是一种可以无线充电的智能手机,主要原理是当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,而带有金属线圈的智能手机靠近该磁场即可产生电流,实现充电。该过程包含的工作原理有( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.甲、丁
【答案】B
【解答】解:
由题意可知,当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,利用电流的磁效应;带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场,产生电流,实现充电过程,是利用电磁感应现象来工作的;
甲、该图是奥斯特实验,说明电流的周围存在磁场,是电流的磁效应,故甲符合题意;
丁、图中磁铁具有磁性,可以吸引小铁钉,故丁不符合题意;
乙、图中通电导体在磁场中受力而运动,不是电磁感应现象,故乙不符合题意;
丙、该装置中,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,能够产生感应电流,这是电磁感应现象,故丙符合题意。
故选:B。
27.走路也能发电。如图所示的发电地砖,当人踩踏地板时,地板下方的磁铁往复运动,线圈中输出电流使灯泡发光。下列选项中能说明这种发电地砖工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:行人或车辆通过时,挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动,使能发电,这是利用电磁感应现象来发电的;
A、该图是电磁感应原理,即闭合回路中的一部分导体做切割磁感线运动,产生电流的现象,故A符合题意;
B、该图是电动机的原理图,即通电导体在磁场中受力运动,故B不符合题意;
C、该图是探究电磁铁磁性强弱与匝数的关系,故C不符合题意;
D、该图是奥斯特实验,即通电导体周围存在磁场,故D不符合题意。
故选:A。
28.如图所示是生活中常见的刷卡机,当人们将带有磁条的信用卡在刷卡机指定位置刷一下,刷卡机的检测头就会产生感应电流便可读出磁条上的信息。下列选项中与刷卡机读信息原理相同的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解答】解:刷卡机读出信息原理就是电磁感应现象。
A.如图反映的是,电流周围存在着磁场,是电流的磁效应,故A错误;
B.如图电路,当闭合开关时,导体棒中有电流流过,在磁场中受到力的作用而运动,故B错误;
C.当螺线管通电时,在周围产生磁场,这是电流的磁效应,故C错误;
D.如图电路中没有电源,当闭合开关,闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动时,导体中有感应电流产生,这是电磁感应现象。故D正确。
故选:D。
29.如图是一种可以无线充电的智能手机,主要原理是当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,而带有金属线圈的智能手机靠近该磁场即可产生电流,实现充电。该过程包含的工作原理有( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.乙、丁
【答案】D
【解答】解:
由题意可知,当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,利用电流的磁效应;带有金属线圈的智能手机靠近该磁场就能接受磁场,产生电流,实现充电过程,是利用电磁感应现象来工作的;
甲、丙:图中是通电导体在磁场中受力而运动;
乙:该图是奥斯特实验,说明电流的周围存在磁场,是电流的磁效应;
丁:该装置中,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,能够产生感应电流,这是电磁感应现象。
故选:D。
30.将扬声器、电池和电流表等元件连成如图电路。断开S2,反复快速闭合、断开开关S1,扬声器发出咔咔声;断开S1,闭合开关S2,反复轻敲扬声器的纸盆,会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是( )
A.扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B.扬声器发声时,将机械能转化为电能
C.扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D.电流表指针左右摆动,是因为磁场方向发生变化
【答案】C
【解答】解:A、扬声器发声是利用通电导体在磁场中受到力的作用,它的原理与电动机的原理相同,故A错误;
B、扬声器发声时,将电能转化为机械能,故B错误;
C、扬声器发电的原理是利用电磁感应现象来工作的,与动圈式话筒工作的原理相同,故C正确;
D、电流表指针左右摆动,是因为电流方向是变化的,磁场方向不变,故D错误。
故选:C。
31.电吉他中电拾音器的基本结构如图甲所示,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(如图乙),电流经电路放大后传送到音箱发出声音,电流越大声音越响。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.增加线圈匝数可以增大声音的响度
C.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
D.断开电路,线圈两端的感应电流也将消失
【答案】A
【解答】解:A、铜不可以被磁化,则选用铜质弦,电吉他不能正常工作,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A错误;
B、增加线圈匝数可以增大磁场强弱,进而增大声音的响度,故B正确;
C、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,弦振动过程中,线圈中的电流大小不断变化,使弦振动幅度不同发出声音的大小不同,故C正确;
D、通电导线周围有磁场,断开电路,磁场消失,故D正确。
故选:A。
32.电占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
【答案】B
【解答】解:A、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A正确;
B、铜不可以被磁化,则选用铜质弦,电吉他不能正常工作,故B错误;
C、弦振动过程中,线圈中的电流大小不断变化,使弦振动幅度不同发出声音的大小不同,故C正确;
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。
故选:B。
33.发光二极管只允许电流从二极管的正极流入,负极流出。如图所示,将两只二极管与线圈连成并联电路,并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动,此时会看见两只发光二极管轮流发光。
(1)该装置是根据 电磁感应 原理制成的。
(2)有同学认为用一只二极管也可以,为什么要用两只呢?我们可以这样说服他:实验中要用两只二极管,是因为可以方便地研究 感应电流的方向与导体切割磁感线方向 的关系。
【答案】(1)电磁感应;(2)感应电流的方向与导体切割磁感线方向。
【解答】解:(1)磁铁和线圈之间发生了相对运动,线圈做了切割磁感线的运动,就会产生感应电流,使二极管发光;
(2)线圈的运动方向发生改变时,感应电流的方向就会放生改变,从而使不同的发光二极管发光,即用两个二极管可以探究感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向的关系。
故答案为:(1)电磁感应;(2)感应电流的方向与导体切割磁感线方向。
34.如图甲所示,是一种健身球设计的充电器,当人们在转动球的时候就可以给电池充电,这时健身球里面的装置相当于 发电机 (选填“电动机”或“发电机”).它工作时的原理相当于图乙中的 A (选填“A”或“B”)。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:根据在转动球的时候就可以给电池充电,就可知在转动球的时候是可以发电的,故球的内部装置相当于一个发电机,其是将机械能转化成电能的过程,故它是利用电磁感应现象的原理工作的。
据课本知识可知,A图中没有电源,是研究电磁感应现象的装置,所以相当于发电机原理实验;B图中有电源,是研究通电导线在磁场中受力的作用的实验装置。
故答案为:发电机;A。
35.探究利用磁场产生电流的实验中,连接了如图所示的实验装置。
(1)将磁铁快速向下插入螺线管时,观察到电流表原来静止在中间的指针向左偏转,这个现象叫 电磁感应 现象。
(2)磁铁插入螺线管后,用一只手拿着磁铁和螺线管一起向上运动。观察电流表时会发现:电流表指针 静止 (选填:“静止”、“向左偏转”或“向右偏转”)。
(3)在(1)操作的基础上,要进一步探究感应电流方向与磁场方向的关系,做法是: 保持线圈的位置不动,对调磁铁的磁极,然后将磁铁快速向下插入螺线管,观察电流表指针的偏转方向 。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)将磁铁快速向下插入螺线管时,观察到电流表原来静止在中间的指针向左偏转,说明有感应电流产生,这就是电磁感应现象。
(2)磁铁和通电螺线管一起运动,它们之间的位置没有发生变化,因此以螺线管为参照物,磁铁是静止的;此时导体没有做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流,电流表指针是静止的。
(3)要探究感应电流方向与磁场方向的关系,要控制导体运动方向不变,改变磁场方向;在(1)操作的基础上,做法是:保持线圈的位置不动,对调磁铁的磁极,然后将磁铁快速向下插入螺线管,观察电流表指针的偏转方向,比较两次电流表的偏转方向是否相同得出结论。
故答案为:(1)电磁感应;
(2)静止;
(3)保持线圈的位置不动,对调磁铁的磁极,然后将磁铁快速向下插入螺线管,观察电流表指针的偏转方向。
36.小滨做了一个如图所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,在此实验中:
(1)实验装置中的甲部分,应用的原理是 电磁感应 。
(2)某些公交车上安装的“车窗爆破器”的工作原理是:当爆破器用力砸窗时,爆破器线圈中会产生电流,此时的能量转化过程是 机械能转化为电能 。当爆破器中的线圈有电流通过时,爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力,此时与图中装置 乙 (选填“甲”或“乙”)部分原理相同。
(3)若要改变电动机的转动方向,下列方法中可行的是 BC 。
A.同时改变电流方向和磁场方向
B.只改变电流方向
C.只改变磁场方向
D.增强磁场
【答案】(1)电磁感应;(2)机械能转化为电能;乙;(3)BC。
【解答】解:(1)由题干图可知:闭合开关,将导体ab水平向右移动,此时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,导体中会有感应电流产生,这是利用电磁感应现象的原理实现的,此时导体ab相当于电源;
(2)公交车上安装的“车窗爆破器”的工作原理是:当爆破器用力砸窗时,爆破器线圈中会产生电流,此时机械能转化为电能;当爆破器中的线圈有电流通过时,爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力,是利用通电导体在磁场中受到力的作用,故图乙部分与这一过程是相似的;
(3)A、同时改变电流方向和磁场方向,电动机线圈的受力方向不变,电动机的转动方向不变,故A选项错误;
BC、只改变电流方向或只改变磁场方向,电动机线圈的受力方向改变,电动机的转动方向改变,故BC选项正确;
D、电动机的转动方向与磁场的强弱无关,故D选项错误;
故选BC。
故答案为:(1)电磁感应;(2)机械能转化为电能;乙;(3)BC。
37.如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图。一个可绕固定轴转动的铜盘,铜盘的一部分处在U形磁铁中,电刷与铜盘的边缘连接且接触良好,用导线将开关、灵敏电流表串联在铜盘中心O和电刷之间。闭合开关,用力转动手柄使铜盘旋转产生电流。
(1)圆盘发电机工作时将 机械 能转化为电能。
(2)小明发现圆盘发电机工作时,灵敏电流表指针偏转不明显,即产生的感应电流太小,分析可能的原因是 磁铁周围的磁场太弱 。(列举1种)
(3)闭合开关后,当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时,灵敏电流表指针向右偏转。若要改变灵敏电流表指针偏转方向,请提出1条可行的措施: 改变手柄的转动方向 。
【答案】(1)机械;(2)磁铁周围的磁场太弱;(3)改变手柄的转动方向。
【解答】解:(1)发电机工作时机械能转化为电能;
(2)根据常见发电机中产生的感应电流的大小与磁场强弱、线圈运动快慢和线圈匝数有关可推知,圆盘发电机工作时,灵敏电流表指针偏转不明显,即产生的感应电流太小的原因是磁铁周围的磁场太弱(铜盘转速太小、铜盘处于磁场的有效长度太短等);
(3)根据发电机中产生的感应电流的方向与磁场方向、线圈运动方向有关可推知要改变灵敏电流表指针偏转方向,可以改变手柄的转动方向(对调磁铁南北极、将灵敏电流表正负接线柱的导线互换)。
故答案为:(1)机械;(2)磁铁周围的磁场太弱;(3)改变手柄的转动方向。
38.小明利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 左右 (填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发生偏转。
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 不会 (填“会”或“不会”)发生偏转。
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时,电路中就产生感应电流。
【答案】(1)左右;(2)不会;(3)切割磁感线。
【解答】解:(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿左右方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转。
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,灵敏电流计指针不会发生偏转,因为此时导体不切割磁感线。
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,灵敏电流计指针都不会发生偏转,因为电路是断开的。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,这种现象叫做电磁感应。
故答案为:(1)左右;(2)不会;(3)切割磁感线。
39.如图所示,在无线力传感器(可以把它所受力的大小、方向随时间变化的情况,由计算机屏幕显示出来)下端用细线悬挂一个重为2N的金属框,其正下方有一磁场区域(区域中“×”表示磁感线垂直于纸面向里),现使金属框竖直通过磁场过程中始终匀速,当金属框处于A位置时弹簧测力计的示数小于2N,则当金属框处于B位置时,传感器的示数 等于 2N。(填大于、等于或小于),金属框处于C位置时,传感器的示数 小于 2N。(填大于、等于或小于)。
【答案】等于;小于。
【解答】解:电磁感应现象是指闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,当金属框处于A位置时,金属框向下运动时,切割磁感线,产生感应电流,此时弹簧测力计的示数小于2N,说明金属框受到向上的磁场力作用;
当金属框处于B位置时,不能产生感应电流,金属框不会受到磁场力的作用,所以传感器的示数等于2N;
金属框处于C位置时,与金属框在A位置相同,金属框受到向上的磁场力作用,所以传感器的示数小于2N。
故答案为:等于;小于。
40.如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。Ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
(1)本实验中,如果 灵敏电流计的指针偏转 ,我们就认为有感应电流产生。
(2)闭合开关后,假设导线不动,磁铁左右水平运动,电路 有 感应电流〔选填“有”或“无”〕。
(3)闭合开关后,假设磁铁不动,导体向纸面里外方向运动,电路 无 感应电路(选填“有”或“无”)。
【答案】(1)灵敏电流计的指针偏转;
(2)有;
(3)无。
【解答】解:(1)本实验中,如果灵敏电流计的指针偏转,我们就认为有感应电流产生;
(2)闭合开关后,若导体不动,磁铁左右水平运动,由于磁感线沿竖直方向分布,因此导体做切割磁感线运动,此时电路产生感应电流;
(3)闭合开关后,假设磁铁不动,导体向纸面里外方向运动,由于磁感线沿竖直方向分布,因此导体没有做切割磁感线运动,此时电路不产生感应电流。
故答案为:(1)灵敏电流计的指针偏转;
(2)有;
(3)无。
41.如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后,该线圈就会产生一个磁场,当手机放在充电器上的时候,手机中的线圈就会产生感应电流,实现无线充电。
(1)手机线圈中产生电流是利用 电磁感应 现象。
(2)当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示,则图中B点的磁场方向是 向上 (填“向上”或“向下”)。
【答案】(1)电磁感应;(2)向上。
【解答】解:(1)电磁感应现象:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流。所以手机线圈中产生电流是利用电磁感应现象。
(2)电流从上往下看是逆时针转动,利用右手螺旋定则判断B点磁场方向是向上。
故答案为:(1)电磁感应;(2)向上。
42.某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示。当踩踏地板时,固定在地板下方的磁铁往复运动,使固定在地面上的弹簧线圈做 切割磁感线 运动,闭合电路中产生 感应电流 ,小灯泡发光。若其他条件不变,再增加几个小朋友一起跳跃,则小灯泡的亮度 变亮 (填“不变”“变暗”或“变亮”)。
【答案】(1)切割磁感线;(2)(感应)电流;(3)变亮。
【解答】解:当踩踏地板时,固定在地板下方的磁铁往复运动,使固定在地面上的弹簧线圈在磁场中做切割磁感线运动,闭合电路中产生感应电流,小灯泡发光,这是电磁感应现象;若其他条件不变,再增加几个小朋友一起跳跃,切割磁感线的速度加快,产生的电流变大,灯泡变亮。
故答案为:(1)切割磁感线;(2)(感应)电流;(3)变亮。
43.神舟载人飞船与空间站完成自主对接时,为减小对接过程中的震动以保证安全,飞船内置了电磁阻尼器,它由磁铁和线圈构成(如图所示),当线圈水平向左运动时,线圈ab边中会产生电流,同时ab边受到向右的阻力F,以阻止其靠近。
(1)线圈ab做 切割磁感线 运动,可产生感应电流。
(2)若要增大阻力F,可采取的措施有: 增加线圈匝数 (列举1点)。
【答案】(1)切割磁感线;(2)增加线圈匝数。
【解答】解:(1)由图可知,当线圈水平向左运动时,ab切割磁感线,产生感应电流;
(2)若要增大阻力F的大小,可采取的措施有:增加线圈匝数、换用磁性更强的磁体。
故答案为:(1)切割磁感线;(2)增加线圈匝数。
44.如图是一款能发电的魔方充电器,转动魔方时,他根据 电磁感应 (选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”)的原理发电,这个过程机械能转化为电能,产生的电能储存于魔方内。魔方还能通过USB端口给移动设备充电,给移动设备充电时,魔方相当于电路中的 电源 (选填“电源”或“用电器”)。
【答案】电磁感应;电源。
【解答】解:转动魔方时,闭合电路的导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,利用的是电磁感应现象;在发电的过程中,电能转化为机械能;
魔方给移动设备充电时,魔方提供电能,相当于电路中的电源。
故答案为:电磁感应;电源。
45.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 电磁感应 ,实现了 机械 能向电能的转化。其中那个滑动的物块是 磁铁 。
【答案】(1)电磁感应;机械;磁铁。
【解答】解:(1)当导体在磁场中做切割磁感线运动时,电流表的指针发生了偏转,说明电路中有电流产生;这种现象就叫电磁感应现象;因此人们发明制造了发电机,实现了机械能向电能的转化。
(2)握住它上下摇动为了让线圈切割磁感线产生感应电流,故是利用了电磁感应原理;“手摇充电式电筒”消耗了机械能产生了电能;由于线圈是固定的,因此那个滑动的物块是磁铁。
故答案为:(1)电磁感应;机械;磁铁。
46.王建同学将微风电风扇与小灯泡按如图甲所示的电路连接并进行实验。用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光。此时它的工作原理是 电磁感应 .电路可简化为图乙中的 a 图。
【答案】电磁感应;a。
【解答】解:电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动,能量转化是电能转化为机械能;发电机的原理是电磁感应现象,能量转化是机械能转化为电能。
尽管电风扇里装的是电动机,但用手快速拨动风扇叶片时,内部线圈做切割磁感线运动而产生感应电流,所以微风电风扇变成了发电机,此时它的工作原理是电磁感应现象;
观察甲图可知,电路中只有电动机和灯泡,没有电源,故电路图可以简化为乙图中a图。
故答案为:电磁感应;a。
47.小嘉从网上购买了一个手摇式自发电手电筒,晃动手电筒,就能点亮LED小灯。为研究产生感应电流的条件,小嘉进行如下探究。
【提出问题】产生感应电流与导体运动有什么关系?
【实验方案】设计如图方案,将导体AB置于蹄形磁铁中,让导体做各种运动,实验结果如下表:
序号 磁场方向 导体移动方向 灵敏电流计指针偏转方向
1 N极在上 竖直上下运动 不偏转
2 水平向左运动 向左偏转
3 水平向右运动 向右偏转
4 N极在下 竖直上下运动 不偏转
5 水平向左运动 向右偏转
6 水平向右运动 向左偏转
【分析论证】(1)实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流,而水平左右运动时会产生电流,从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动,而本质上是导体在做 切割磁感线 运动。
(2)分析表中内容可知,影响感应电流方向的因素有 磁场方向和导体切割磁感线运动方向 。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度,发现LED小灯更亮。据此,可建立的猜想是 感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关 。
【答案】(1)切割磁感线;(2)磁场方向和导体切割磁感线运动方向;感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关。
【解答】解:(1)从图中看出磁场方向竖直向下,实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流,而水平左右运动时会产生电流,从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动,而本质上是导体在做切割磁感线运动。
(2)分析表中内容可知,对比2、3知,感应电流方向与运动方向有关,对比2、5,感应电流方向与磁场方向有关,则影响感应电流方向的因素有磁场方向和导体切割磁感线运动方向。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度,导体切割磁感线运动的速度加快,发现LED小灯更亮,说明电流变大,据此,可建立的猜想是感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关。
故答案为:(1)切割磁感线;(2)磁场方向和导体切割磁感线运动方向;感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关。
48.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,另取两个相同的磁铁,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 灵敏电流计的指针偏转方向 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: 增强磁场 。
(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 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 。
【答案】(1)灵敏电流计的指针偏转方向;(2)增强磁场;(3)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。
【解答】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)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。
故答案为:(1)灵敏电流计的指针偏转方向;(2)增强磁场;(3)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。
49.如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
(1)实验中,可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断 感应电流的方向 。
(2)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是: 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动 。
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与 磁场方向 的关系。
(4)若将此装置中灵敏电流计换成 电源 ,可进一步探究电动机的工作原理。
【答案】(1)感应电流的方向;(2)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动;(3)磁场方向;(4)电源。
【解答】解:(1)实验中,可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断感应电流的方向。
(2)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。
(4)若将此装置中灵敏电流计换成电源,可进一步探究电动机的工作原理。
故答案为:(1)感应电流的方向;(2)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动;(3)磁场方向;(4)电源。
50.在学校实验室开放时,同学们对手摇发电机(如图1)非常感兴趣,他们想知道:发电机产生电流大小跟哪些因素有关?于是开展了探究,以下是他们所用的发电机和实验记录表:
实验顺序 线圈转速 线圈转向 小灯泡亮度
1
2
3
请回答:
(1)手摇发电机在发电时应用了 电磁感应 原理,发电过程中将 机械 能转化为电能。
(2)实验中,同学们想探究图1的手摇发电机产生感应电流大小是否跟 线圈转速和线圈转向 有关。
(3)同学们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小,像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。下列方法不属于“转换法”的是 C (填序号)。
(4)实验中换用如图2电流表来显示感应电流,摇动发电机时可以看到电流表的指针在 左右摆动 。
【答案】(1)电磁感应;机械;(2)线圈转速和线圈转向(3)C;(4)左右摆动。
【解答】解:(1)手摇发电机在发电时应用了电磁感应原理,发电过程中将机械能转化为电能。
(2)实验中,同学们想探究图1的手摇发电机产生感应电流大小是否跟线圈转速和线圈转向有关。
(3)ABD是利用的转换法,C是利用的模型法,故选:C。
(4)实验中换用如图2电流表来显示感应电流,摇动发电机时线圈中产生的是交流电,可以看到电流表的指针在左右摆动。
故答案为:(1)电磁感应;机械;(2)线圈转速和线圈转向(3)C;(4)左右摆动。
51.某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”,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。实验记录如下表所示。
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 不会 (填“会”或“不会”)产生感应电流。
(2)由实验次数3、4可推测,如果固定导体AB,水平向右移动磁体,灵敏电流计的指针向 右 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。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是 A 。
A.Ⅰ
B.Ⅱ
C.Ⅲ
D.Ⅳ
(4)图丙为发电机的示意图,其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平,箭头为线圈旋转方向,根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是 C 。
A.无电流
B.电流方向由a向b
C.电流方向由b向a
【答案】(1)不会;(2)右;(3)A;(4)C。
【解答】解:(1)竖直向下,由实验次数1、2可知,闭合开关,灵敏电流计指针不偏转,说明没有电流产生,故导体AB竖直运动不会产生感应电流。
(2)由实验次数3、4可推测,如果固定导体AB,水平向右移动磁体,根据运动的相对性,相当于导体向左运动,故灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)磁体外部磁感线的方向从N极到S极,则灵敏电流计的指针不偏转的位置是导体运动方向平行于磁感线,即图中Ⅰ位置,故选A。
(4)磁体外部磁感线的方向从N极到S极,将丙图顺时针旋转90度,与甲图类似,ab向左运动,故此时电流方向外部是从a到b,导体中是从b到a。
故答案为:(1)不会;(2)右;(3)A;(4)C。
52.如图甲所示为发光二极管(LED)及其符号,它具有单向导电性,当电流从“+”极流入时会发光,当电流从“﹣”极流入时不会发光。小乐利用两个相同的发光二极管设计了如图乙所示装置来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”其实验步骤及现象如表所示:
实验步骤 实验现象
① 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧,S极向右快速插入玻璃管 A发光,B不发光
② 将插入玻璃管中的条形磁铁,快速向左拉出 A不发光,B发光
③ 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧, N ,极向右快速插入玻璃管 A不发光,B发光
(1)实验中,将两个相同的发光二极管反向并联的目的是 判断感应电流的方向 。
(2)根据①②可得出:感应电流的方向与 导体切割磁感线的方向 有关。
(3)若根据①③可得出:感应电流的方向与磁场方向有关。补全③的实验步骤。
(4)分析实验结果,通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动会产生 阻碍 (选填“推动”或“阻碍”)作用。
【答案】(1)判断感应电流的方向;(2)感应电流的方向与磁场的方向有关;(3)N;(4)阻碍。
【解答】解:(1)LED灯具有单向导电性,实验中选用LED灯是为了判断感应电流的方向;
(2)由①②可知,条形磁铁先是S极向右快速插入玻璃管,然后快速向左拉出,导体切割磁感线的方向不同,产生的感应电流方向不同,可以得出:感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关;
(3)若想要证明“感应电流的方向与磁场方向有关”,在做了上述操作①后,还应该补做的实验操作是条形磁铁水平放置在玻璃管左侧,N极向右快速插入玻璃管,观察两灯的发光情况;
(4)通电螺线管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反,通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动产生阻碍作用。
故答案为:(1)判断感应电流的方向;(2)感应电流的方向与磁场的方向有关;(3)N;(4)阻碍。
53.小滨在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中,连接了如图所示的实验装置,并提出了以下猜想:
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
(1)小滨将磁铁匀速向下插入螺线管,观察到电表指针偏转;换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验,此时他想验证的是猜想 ① (填编号)。
(2)要使产生的感应电流的方向发生变化,可以采取的方法有 改变磁极的方向 。
(3)小滨得出结论:在线圈匝数和切割磁感线速度相同时,磁场越强,感应电流越大,则他进行的操作以及观察到的实验现象是 换用更强的磁体,观察灵敏电流计的示数是否变大 。
【答案】(1)①;(2)改变磁极的方向;(3)换用更强的磁体,观察灵敏电流计的示数是否变大。
【解答】解:(1)小滨将磁铁匀速向下插入螺线管,观察到电表指针偏转;换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验,此时他想验证的是猜想①。
(2)要使产生的感应电流的方向发生变化,可以采取的方法有改变磁极的方向。
(3)小滨得出结论:在线圈匝数和切割磁感线速度相同时,磁场越强,感应电流越大,则他进行的操作以及观察到的实验现象是换用更强的磁体,观察灵敏电流计的示数是否变大。
故答案为:(1)①;(2)改变磁极的方向;(3)换用更强的磁体,观察灵敏电流计的示数是否变大。
54.小滨同学对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知:充电时,充电板中的交变电流在发射线圈中产生不断变化的磁场,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滨同学提出质疑: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)在正确连接电路后,小滨发现P线圈和Q线圈处于静止状态,当闭合开关瞬间或移动滑片时,灵敏电计表G指针会出现偏转。小滨请教科学老师后得知:当闭合电路所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,则闭合电路中不产生感应电流的原因 导体没有切割磁感线 。
(2)闭合开关瞬间,灵敏电流计G指针偏转角度较小。小滨认为,可能是P线圈中的电流变化过小,于是他将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想? Q线圈周围的磁场越强,P线圈中的感应电流越大 。
【答案】(1)导体没有切割磁感线;(2)Q线圈周围的磁场越强,P线圈中的感应电流越大。
【解答】解:(1)产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动;图丙实验中若导体ab上下运动时,运动方向平行于磁感线,没有切割磁感线,则闭合电路中不产生感应电流的原因是导体没有切割磁感线;
(2)可能是P线圈周围的磁场不够强,也就是Q线圈产生的磁场太弱,而电流周围磁场的强弱与电流大小有关,因而他将滑片向左移以增大通过Q线圈的电流,使Q线圈周围的磁场更强,则他基于的猜想是:Q线圈周围的磁场越强,P线圈中的感应电流越大。
故答案为:(1)导体没有切割磁感线;(2)Q线圈周围的磁场越强,P线圈中的感应电流越大。
55.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 电磁感应 现象。
②对比 4、6或3、5 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 导体切割磁感线运动的速度 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
【答案】(3)①电磁感应; ②4、6(或 3、5);③导体切割磁感线运动的速度。
【解答】解:(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电磁感应现象。
②对比4、6或3、5两次实验,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:感应电流的大小与导体切割磁感线运动的速度有关。
故答案为:(3)①电磁感应;②4、6(或 3、5);③导体切割磁感线运动的速度。
56.在探究“感应电流的大小与哪些因素有关”的活动中,同学们提出了以下猜想:
①可能与切割导线的数量有关;
②可能与切割速度有关;
③可能与切割磁感线的导体长度有关;
……
(1)根据你的实验观察,再提出一个猜想:感应电流的大小可能与 磁场的强弱 有关。
(2)为了验证猜想,同学们先用图甲的装置做实验,然后将两根导体棒并接在ab两点间做同样的实验(如图乙),该实验可验证上述猜想中的 ① 。(填编号)
(3)接着,同学们利用甲图装置继续实验,改变导体棒在磁场中的运动速度,测出每次实验时电流表偏转示数的最大值,实验结果记录如下表:
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
分析表中数据,可得出的结论是:在相同条件下,感应电流会随 导体运动速度的增大而增大 。
(4)在上一步实验的操作中,为了控制好变量,最好使导体沿水平方向直线运动,并且使导体运动区域内的 磁场强弱 保持相同。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:(1)结合实际进行猜想,感应电流的大小可能与磁场的强弱有关、与导体运动的速度有关;
(2)先用图甲的装置做实验(一根导体棒在磁场中做切割磁感线),然后将两根导体棒并接在ab两点间做同样的实验,保持磁场强弱相同,改变导体棒的数量,故该实验可验证猜想①;
(3)从表中数据可以看出,导体切割磁感线的速度越大,产生的感应电流也越大,故可得出结论:在磁场强弱相同时,导体切割磁感线的速度越大,产生的感应电流越大。
(4)根据控制变量法知要探究感应电流与速度的关系 应该控制导体运动区域内的磁场强弱相同,改变导体运动的速度。
故答案为:(1)磁场的强弱;(2)①;(3)在磁场强弱相同时,导体切割磁感线的速度越大,产生的感应电流越大;(4)磁场强弱。
57.学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(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“﹣”极流入时,LED灯则不发光)等。
[项目要求]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。
[方案设计]乙图为小明设计的节能夜跑灯结构图,磁体在水管中可来回移动,线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
[产品制作]小明用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,探究感应电压大小和线圈匝数关系,具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 切割速度相同的条件下,感应电压大小与线圈匝数成正比 。确定匝数后,制作夜跑灯绑在小臂上,跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]
节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表,小明设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分,请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
【答案】切割速度相同的条件下,感应电压大小与线圈匝数成正比;见解析。
【解答】解:根据表中数据分析可得出结论:切割速度相同的条件下,感应电压大小与线圈匝数成正比。
根据发光二极管的单向导电性,将两个LED灯并联起来,正负极接法不同,设计如下:
故答案为:切割速度相同的条件下,感应电压大小与线圈匝数成正比;见解析。
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第5课 磁生电
分层练习
1.有人发明了一种“发电地板”,发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成,行人或车辆通过时,挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动,使其发电。该发电地板的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同( )
A. B.
C. D.
2.目前马拉松比赛采用的计时方式为感应芯片计时,正确佩戴计时芯片的参赛者,通过起点和终点设置的磁场地带时,芯片里的线圈会产生电流,驱动芯片发射信号并被接受,系统实时获取计时信息。以下设备和马拉松计时芯片工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
3.风能是一种清洁能源,我国风力发电技术在全世界处于领先位置,以下实验中,能说明风力发电机原理的是( )
A. B.
C. D.
4.第22届足球世界杯在炎热的卡塔尔进行,所有场地周边都配备有一种“EIPalm凉亭”,如图所示,它装有风力涡轮机,其内部有磁铁,风进入装置带动线圈摆动可提供电。下列实验能解释“EIPalm凉亭”发电原理的是( )
A.
B.
C.
D.
5.无线充电是一种增加手机续航时间的方式,无线充电的技术原理是:电流流过充电座的“送电线圈”产生变化的磁场,手机中的“受电线圈”靠近该变化磁场时就会产生感应电流,给智能手机充电,如图与“受电线圈”中的工作原理相同的是( )
A. B.
C. D.
6.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.
7.无线电充是一种增加手机续航时间的方式,无线充电的技术原理是:电流流过充电座的“送电线圈”产生磁场,手机中的“受电线圈”靠近该磁场时就会产生感应电流,给智能手机充电,如图所示,“受电线圈”处用到的实验原理与下列图中相同的是( )
A. B.
C. D.
8.在我们的周围空间存在着各种“波”,下列不属于电磁波的是( )
A.声波 B.无线电波 C.可见光 D.紫外线
9.同学们做实验的装置如图所示,闭合开关,先将导体ab水平用力向右移动,导体cd也随之运动起来。则在以上的实验中下列说法正确的是( )
A.实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象
B.实验装置中的甲装置把电能转化为机械能
C.实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机
D.若将导体ab水平用力向左移动,导体cd的运动方向不变
10.小联同学观察到学校的楼道里有消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,消防应急灯里两盏灯泡就会正常发光。科学小组查阅相关资料,探究并模拟消防应急灯电路。请完成下面小题。小联发现,电力工作人员会佩戴一种高压电工专用安全帽,帽内装有线圈和静电报警器。当高压电产生的磁场大于一定值时,线圈中产生的电流使报警器发出警报。下列与安全帽的工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
11.校项目化学习小组制作了一款节能夜跑灯,在跑步过程中,小灯泡发光,帮助夜跑者照明。夜跑灯的具体制作过程如下:将线圈缠绕在塑料水管外壳上并与小灯泡构成闭合电路,永磁体放在水管中并能自由往返运动。下列实验原理与节能夜跑灯的工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
12.如图所示,加拿大研究人员设计发明了一款能够依靠水流来带动涡轮发电的设备。该装置利用的工作原理图是( )
A.
B.
C.
D.
13.如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景,当探测线圈靠近金属物体时,在金属物体中就会产生电流,如果能检测出这种变化,就可以判定探测线圈下面有金属物体了。图中能反映出金属探测器工作原理的是( )
A. B.
C. D.
14.如图所示,在弹簧的下端悬吊一蹄形磁铁,将一只方框形线圈放在磁体的两极之间,螺线管AB与方框线圈相连接。若方框线圈不动。而将蹄形磁铁竖直向下拉一小段距离后再释放,则下列说法中正确的是( )
A.螺线管的A端始终是N极
B.螺线管的B端始终是N极
C.螺线管周围的磁场不断变化
D.螺线管周围没有磁场
15.手机无线充电技术逐步成熟。如图是手机无线充电的示意图,充电底座里的送电线圈接通交流电,从而产生变化的磁场,使手机内的受电线圈中产生一定的电流完成充电。下面的实验原理与图甲中受电线圈相同的是( )
A. B.
C. D.
16.夜间广场上,孩子们喜欢骑着能发光的滑板车追逐、嬉戏。如图所示,当孩子们骑上滑板车时,车轮转动,车轮边缘的LED灯闪闪发光,有关滑板车的说法正确的是( )
A.滑板车工作的原理是通电导体在磁场中受力转动
B.滑板车在滑行的过程中是电能转换成机械能
C.人的重力和地面对滑板车的力是一对相互作用力
D.滑板车滑行能使LED灯发光的原理是电磁感应
17.近日小米SU﹣7电动汽车一经上市就销售火爆。小米“超级电机”采用了先进的磁场设计和高效的能量转换技术,实现了更高的能量转换效率。与传统电机相比,小米超级电机具有体积更小、重量更轻、响应更快等显著优势,请完成下面小题。
基于对小米SU﹣7电动汽车电机技术的理解,小黄同学对小明的实验装置进行了改进,如图所示,闭合开关,先将导体ab水平向右移动,导体cd也随之运动起来。可知( )
A.实验装置右侧产生的现象在生活中的应用是发电机
B.实验装置左侧运用的原理是电磁感应现象
C.实验装置左侧运用的原理是磁场对电流的作用
D.若将导体ab水平向左移动,导体cd的运动方向不变
18.半程马拉松比赛采用感应芯片计时。正确佩带芯片的参赛者,只要通过起点和终点设置的恒定磁场地带时,芯片里的线圈就会产生电流,激发芯片发送编码信息,系统实时获取计时信息。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
19.如图所示是一款不需要电池的运动手环,走路时,手环跟着手一起运动,手环内部产生电流使液晶屏显示步数。下列设备中与手环工作原理相同的是( )
A.电磁继电器 B.电风扇
C.发电机 D.电铃
20.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,下列说法正确的是( )
A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作
B.只要有线圈,即使没有磁体,电吉他也能正常工作
C.改变线圈数或改变磁场方向都可以改变线圈中的感应电流大小
D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
21.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。下列四幅图中能反映其工作原理的是( )
A. B.
C. D.
22.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
23.如图为小王佩戴在手腕上的“计步器”,其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁,管外绕着线圈。运动时,磁铁在管中往复运动,线圈输出不断变化的电流,从而实现计步。如图与“计步器”原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
24.走路也能发电。如图所示的发电地砖,当人踩踏地板时,地板下方的磁铁往复运动,线圈中输出电流使灯泡发光。下列选项中能 说明这种发电地砖工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
25.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.
26.如图是一种可以无线充电的智能手机,主要原理是当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,而带有金属线圈的智能手机靠近该磁场即可产生电流,实现充电。该过程包含的工作原理有( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.甲、丁
27.走路也能发电。如图所示的发电地砖,当人踩踏地板时,地板下方的磁铁往复运动,线圈中输出电流使灯泡发光。下列选项中能说明这种发电地砖工作原理的是( )
A. B.
C. D.
28.如图所示是生活中常见的刷卡机,当人们将带有磁条的信用卡在刷卡机指定位置刷一下,刷卡机的检测头就会产生感应电流便可读出磁条上的信息。下列选项中与刷卡机读信息原理相同的是( )
A. B.
C. D.
29.如图是一种可以无线充电的智能手机,主要原理是当充电底座通电时,内部送电金属线圈产生磁场,而带有金属线圈的智能手机靠近该磁场即可产生电流,实现充电。该过程包含的工作原理有( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.乙、丁
30.将扬声器、电池和电流表等元件连成如图电路。断开S2,反复快速闭合、断开开关S1,扬声器发出咔咔声;断开S1,闭合开关S2,反复轻敲扬声器的纸盆,会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是( )
A.扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B.扬声器发声时,将机械能转化为电能
C.扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D.电流表指针左右摆动,是因为磁场方向发生变化
31.电吉他中电拾音器的基本结构如图甲所示,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(如图乙),电流经电路放大后传送到音箱发出声音,电流越大声音越响。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.增加线圈匝数可以增大声音的响度
C.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化
D.断开电路,线圈两端的感应电流也将消失
32.电占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
33.发光二极管只允许电流从二极管的正极流入,负极流出。如图所示,将两只二极管与线圈连成并联电路,并将两只二极管的正负极接成相反情形。使磁铁在线圈中左右移动,此时会看见两只发光二极管轮流发光。
(1)该装置是根据 原理制成的。
(2)有同学认为用一只二极管也可以,为什么要用两只呢?我们可以这样说服他:实验中要用两只二极管,是因为可以方便地研究 的关系。
34.如图甲所示,是一种健身球设计的充电器,当人们在转动球的时候就可以给电池充电,这时健身球里面的装置相当于 (选填“电动机”或“发电机”).它工作时的原理相当于图乙中的 (选填“A”或“B”)。
35.探究利用磁场产生电流的实验中,连接了如图所示的实验装置。
(1)将磁铁快速向下插入螺线管时,观察到电流表原来静止在中间的指针向左偏转,这个现象叫 现象。
(2)磁铁插入螺线管后,用一只手拿着磁铁和螺线管一起向上运动。观察电流表时会发现:电流表指针 (选填:“静止”、“向左偏转”或“向右偏转”)。
(3)在(1)操作的基础上,要进一步探究感应电流方向与磁场方向的关系,做法是: 。
36.小滨做了一个如图所示的装置,闭合开关,用外力使导体棒ab水平向右移动,发现导体棒cd也随之运动起来,在此实验中:
(1)实验装置中的甲部分,应用的原理是 。
(2)某些公交车上安装的“车窗爆破器”的工作原理是:当爆破器用力砸窗时,爆破器线圈中会产生电流,此时的能量转化过程是 。当爆破器中的线圈有电流通过时,爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力,此时与图中装置 (选填“甲”或“乙”)部分原理相同。
(3)若要改变电动机的转动方向,下列方法中可行的是 。
A.同时改变电流方向和磁场方向
B.只改变电流方向
C.只改变磁场方向
D.增强磁场
37.如图是法拉第1831年发明的圆盘发电机工作原理图。一个可绕固定轴转动的铜盘,铜盘的一部分处在U形磁铁中,电刷与铜盘的边缘连接且接触良好,用导线将开关、灵敏电流表串联在铜盘中心O和电刷之间。闭合开关,用力转动手柄使铜盘旋转产生电流。
(1)圆盘发电机工作时将 能转化为电能。
(2)小明发现圆盘发电机工作时,灵敏电流表指针偏转不明显,即产生的感应电流太小,分析可能的原因是 。(列举1种)
(3)闭合开关后,当沿一个方向转动手柄使铜盘匀速旋转时,灵敏电流表指针向右偏转。若要改变灵敏电流表指针偏转方向,请提出1条可行的措施: 。
38.小明利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 (填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发生偏转。
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 (填“会”或“不会”)发生偏转。
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转。由此小明得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中就产生感应电流。
39.如图所示,在无线力传感器(可以把它所受力的大小、方向随时间变化的情况,由计算机屏幕显示出来)下端用细线悬挂一个重为2N的金属框,其正下方有一磁场区域(区域中“×”表示磁感线垂直于纸面向里),现使金属框竖直通过磁场过程中始终匀速,当金属框处于A位置时弹簧测力计的示数小于2N,则当金属框处于B位置时,传感器的示数 2N。(填大于、等于或小于),金属框处于C位置时,传感器的示数 2N。(填大于、等于或小于)。
40.如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。Ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。
(1)本实验中,如果 ,我们就认为有感应电流产生。
(2)闭合开关后,假设导线不动,磁铁左右水平运动,电路 感应电流〔选填“有”或“无”〕。
(3)闭合开关后,假设磁铁不动,导体向纸面里外方向运动,电路 感应电路(选填“有”或“无”)。
41.如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后,该线圈就会产生一个磁场,当手机放在充电器上的时候,手机中的线圈就会产生感应电流,实现无线充电。
(1)手机线圈中产生电流是利用 现象。
(2)当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示,则图中B点的磁场方向是 (填“向上”或“向下”)。
42.某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图所示。当踩踏地板时,固定在地板下方的磁铁往复运动,使固定在地面上的弹簧线圈做 运动,闭合电路中产生 ,小灯泡发光。若其他条件不变,再增加几个小朋友一起跳跃,则小灯泡的亮度 (填“不变”“变暗”或“变亮”)。
43.神舟载人飞船与空间站完成自主对接时,为减小对接过程中的震动以保证安全,飞船内置了电磁阻尼器,它由磁铁和线圈构成(如图所示),当线圈水平向左运动时,线圈ab边中会产生电流,同时ab边受到向右的阻力F,以阻止其靠近。
(1)线圈ab做 运动,可产生感应电流。
(2)若要增大阻力F,可采取的措施有: (列举1点)。
44.如图是一款能发电的魔方充电器,转动魔方时,他根据 (选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”)的原理发电,这个过程机械能转化为电能,产生的电能储存于魔方内。魔方还能通过USB端口给移动设备充电,给移动设备充电时,魔方相当于电路中的 (选填“电源”或“用电器”)。
45.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 。
46.王建同学将微风电风扇与小灯泡按如图甲所示的电路连接并进行实验。用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光。此时它的工作原理是 .电路可简化为图乙中的 图。
47.小嘉从网上购买了一个手摇式自发电手电筒,晃动手电筒,就能点亮LED小灯。为研究产生感应电流的条件,小嘉进行如下探究。
【提出问题】产生感应电流与导体运动有什么关系?
【实验方案】设计如图方案,将导体AB置于蹄形磁铁中,让导体做各种运动,实验结果如下表:
序号 磁场方向 导体移动方向 灵敏电流计指针偏转方向
1 N极在上 竖直上下运动 不偏转
2 水平向左运动 向左偏转
3 水平向右运动 向右偏转
4 N极在下 竖直上下运动 不偏转
5 水平向左运动 向右偏转
6 水平向右运动 向左偏转
【分析论证】(1)实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流,而水平左右运动时会产生电流,从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动,而本质上是导体在做 运动。
(2)分析表中内容可知,影响感应电流方向的因素有 。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度,发现LED小灯更亮。据此,可建立的猜想是 。
48.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,另取两个相同的磁铁,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: 。
49.如图所示是“探究感应电流产生条件”的实验装置。
(1)实验中,可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断 。
(2)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是: 。
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(3)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与 的关系。
(4)若将此装置中灵敏电流计换成 ,可进一步探究电动机的工作原理。
50.在学校实验室开放时,同学们对手摇发电机(如图1)非常感兴趣,他们想知道:发电机产生电流大小跟哪些因素有关?于是开展了探究,以下是他们所用的发电机和实验记录表:
实验顺序 线圈转速 线圈转向 小灯泡亮度
1
2
3
请回答:
(1)手摇发电机在发电时应用了 原理,发电过程中将 能转化为电能。
(2)实验中,同学们想探究图1的手摇发电机产生感应电流大小是否跟 有关。
(3)同学们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小,像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。下列方法不属于“转换法”的是 (填序号)。
(4)实验中换用如图2电流表来显示感应电流,摇动发电机时可以看到电流表的指针在 。
51.某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”,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。实验记录如下表所示。
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,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。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是 。
A.Ⅰ
B.Ⅱ
C.Ⅲ
D.Ⅳ
(4)图丙为发电机的示意图,其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平,箭头为线圈旋转方向,根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是 。
A.无电流
B.电流方向由a向b
C.电流方向由b向a
52.如图甲所示为发光二极管(LED)及其符号,它具有单向导电性,当电流从“+”极流入时会发光,当电流从“﹣”极流入时不会发光。小乐利用两个相同的发光二极管设计了如图乙所示装置来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”其实验步骤及现象如表所示:
实验步骤 实验现象
① 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧,S极向右快速插入玻璃管 A发光,B不发光
② 将插入玻璃管中的条形磁铁,快速向左拉出 A不发光,B发光
③ 条形磁铁水平放置在玻璃管左侧, ,极向右快速插入玻璃管 A不发光,B发光
(1)实验中,将两个相同的发光二极管反向并联的目的是 。
(2)根据①②可得出:感应电流的方向与 有关。
(3)若根据①③可得出:感应电流的方向与磁场方向有关。补全③的实验步骤。
(4)分析实验结果,通电螺线管产生的磁场对条形磁体的运动会产生 (选填“推动”或“阻碍”)作用。
53.小滨在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中,连接了如图所示的实验装置,并提出了以下猜想:
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
(1)小滨将磁铁匀速向下插入螺线管,观察到电表指针偏转;换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验,此时他想验证的是猜想 (填编号)。
(2)要使产生的感应电流的方向发生变化,可以采取的方法有 。
(3)小滨得出结论:在线圈匝数和切割磁感线速度相同时,磁场越强,感应电流越大,则他进行的操作以及观察到的实验现象是 。
54.小滨同学对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知:充电时,充电板中的交变电流在发射线圈中产生不断变化的磁场,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滨同学提出质疑: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)在正确连接电路后,小滨发现P线圈和Q线圈处于静止状态,当闭合开关瞬间或移动滑片时,灵敏电计表G指针会出现偏转。小滨请教科学老师后得知:当闭合电路所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,则闭合电路中不产生感应电流的原因 。
(2)闭合开关瞬间,灵敏电流计G指针偏转角度较小。小滨认为,可能是P线圈中的电流变化过小,于是他将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想? 。
55.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
56.在探究“感应电流的大小与哪些因素有关”的活动中,同学们提出了以下猜想:
①可能与切割导线的数量有关;
②可能与切割速度有关;
③可能与切割磁感线的导体长度有关;
……
(1)根据你的实验观察,再提出一个猜想:感应电流的大小可能与 有关。
(2)为了验证猜想,同学们先用图甲的装置做实验,然后将两根导体棒并接在ab两点间做同样的实验(如图乙),该实验可验证上述猜想中的 。(填编号)
(3)接着,同学们利用甲图装置继续实验,改变导体棒在磁场中的运动速度,测出每次实验时电流表偏转示数的最大值,实验结果记录如下表:
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
分析表中数据,可得出的结论是:在相同条件下,感应电流会随 。
(4)在上一步实验的操作中,为了控制好变量,最好使导体沿水平方向直线运动,并且使导体运动区域内的 保持相同。
57.学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(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“﹣”极流入时,LED灯则不发光)等。
[项目要求]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。
[方案设计]乙图为小明设计的节能夜跑灯结构图,磁体在水管中可来回移动,线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
[产品制作]小明用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,探究感应电压大小和线圈匝数关系,具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 。确定匝数后,制作夜跑灯绑在小臂上,跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]
节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光
使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光
根据评价表,小明设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分,请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
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