(共19张PPT)
3 跨学科实践:传感技术
1. 1876年, 发明了电话 无论哪一种电话,通过它们实现通话,都离不开 和 这样的转换和还原装置
2. 在技术上,声 光 热 力等信息都可以转换为 信号 实现这些转换的器件,叫作传感器
贝尔
话筒
听筒
电
1. 最简单的电话是由 和 组成的,其中利用电磁感应原理工作的是
2. 如图所示为动圈式话筒的结构示意图 当你对着话筒
说话或唱歌时,人的声带由于 产生的声音,通过
传播到膜片,使与膜片相连的线圈跟着一起
,线圈在磁场中的这种运动,能产生随声音的变化而变化的
,经放大后,通过扬声器(喇叭)还原成声音 线圈在运动中能量的转化情况是
1
2
3
4
5
话筒
听筒
6
话筒
振动
空气
振动
感应电流
机械能转化为电能
3. 如图所示为扬声器的构造示意图,当线圈中通过变化的电流时,线圈受到 的作用而运动,从而带动与线圈相连的纸盆 ,于是扬声器就发出了声音 扬声器从原理上与 (选填“电动机”或“发电机”)大致相同
磁场力
振动
电动机
1
2
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5
6
4. 下列叙述正确的是 ( )
A. 听筒是将声信号转变成电信号
B. 话筒是将电信号转变成声信号
C. 听筒内部是利用电磁铁来工作的
D. 话筒是利用电磁铁的原理来工作的
C
1
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4
5
6
5. 太阳能热水器工作系统中有一个装置叫控制仪表,这个仪表会向用户提醒太阳能热水器中水位情况和温度情况,你认为其中必须用到的传感器正确的一组选项是 ( )
① 压力传感器;② 温度传感器;③ 光传感器;④ 烟气传感器
A. ①② B. ②③
C. ①④ D. ③④
A
1
2
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4
5
6
6. 如图是利用湿度传感器设计的一种报警系统,电源电压恒定,R1是定值电阻,R2是湿度传感器 当湿度增大时,R2阻值减小;当湿度增大到某一警戒值时,控制开关自动开启,预警系统工作 当环境湿度增大时 ( )
A. 电路中的总电阻变大
B. 电路中的电流变小
C. R1两端的电压变大
D. R2两端的电压不变
C
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5
6
1. 如图,在纸片上撒少许碎纸屑,将线圈的两根引线与电池两极瞬间接触,粘着线圈的纸片会振动起来 该现象与电话的 (选填“话筒”或“听筒”)工作原理相同
1
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12
听筒
2. (2023·黄冈)如图所示为动圈式话筒内部结构图 对着话筒说话时,声带
发出声音,使膜片带动线圈做切割磁感线运动,产生的感应电流进入扬声器,将声音放大,改变了声音的 (选填“音调”或“响度”) 线圈切割磁感线运动的过程中,将 能转化为电能
振动
响度
机械
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3. (2023·重庆A卷)扬声器(喇叭)是可以扩大声音的设备,它的工作原理是通电导体在磁场中受到 的作用而运动,“扩大”是指将声音的
增大
4. (新情境·科技民生)如图是一款“运动手环”,其主要部分是一段内置有一小块磁体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,小磁体在管内反复运动,线圈中便会产生 ,通过传感器实现运动追踪
力
响度
感应电流
1
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3
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12
5. 如图所示的装置中,纸片上粘着线圈,线圈的两端用导线引出,接在能测微小电流的示波器上,线圈放在磁体的磁极附近 当你对着线圈大声说话时,示波器上有波形出现(即产生电流),则下列说法错误的是 ( )
A. 产生的电流是感应电流
B. 此装置能把声信号转变成电信号
C. 若线圈绕中心轴转动,则示波器一定有波形出现
D. 若线圈绕中心轴转动,则示波器一定无波形出现
D
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6. 用遥控器切换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程 下列装置属于这类传感器的是 ( )
A. 红外报警装置
B. 走廊照明灯的声控开关
C. 全自动洗衣机中的压力传感装置
D. 电饭煲中控制加热和保温的温控器
A
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12
7. (2024·内江期末)如图所示为生活 生产中用到的四种设备,其中是利用电磁感应原理来工作的是 ( )
C
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12
8. 某甲醛浓度检测仪,其检测原理如图所示,R0是定值电阻,传感器R的电阻随甲醛浓度的增大而减小 当检测的甲醛浓度变大时 ( )
A. 电压表的示数变大
B. 电流表的示数变小
C. 电流表的示数不变
D. 电压表的示数变小
D
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9. 如图所示为动圈式话筒和扬声器的构造示意图 讲话时的声音使膜片振动,与之相连的线圈也跟着一起振动,线圈中产生随声音变化的电流 变化的电流通过扬声器的线圈,线圈就会在磁场中来回振动,带动纸盆也来回振动发出声音 根据以上叙述思考,下列说法正确的是 ( )
A. 扬声器的线圈振动是因为通电导线在磁场中受到力的作用
B. 动圈式话筒是把电能转化成机械能的一种装置
C. 电扇的工作原理与动圈式话筒的工作原理相同
D. 扬声器的工作原理是法拉第发现的电磁感应现象
A
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10. 图甲是实践小组为食品发酵车间设计的智能温控器电路原理图,电源电压恒为12V,R2为10Ω的定值电阻,R1为温控传感器,其电阻随温度变化的关系图像如图乙所示 下列分析正确的是 ( )
A. 温控电阻R1的电阻值随温度升高而增大
B. 当环境温度升高时,电路消耗的电功率不变
C. 当电压表示数为6V时,环境温度为40℃
D. 当环境温度为20℃时,电压表示数为2V
D
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12
11. (跨学科实践·日常生活)图甲为汽车倒车雷达中的距离报警器简化电路图 电源电压为16V,R0为定值电阻,R1为距离传感器的核心部件(相当于一个电阻值可变的电阻器),其阻值随传感器到障碍物距离的变化关系如图乙所示 当传感器到障碍物的距离为1.5m时,报警器开始报警,此时电路中报警电流为0.2A,则R0的阻值为 Ω
40
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12. 小明设计了一个温控电加热装置,原理如图所示,电压U1=5V,Rt为热敏电阻,其阻值随加热环境温度的升高而增大 电磁铁线圈电阻为10Ω,当导线中的电流大于或等于0.02A时衔铁被吸下,与下触点A接触;当电流小于0.02A时,衔铁松开与B触点接触,U2=220V,R1=44Ω,求:
(1) 该电加热器处于加热挡时的电流
(1) 当环境温度低时,热敏电阻的电阻减小,电路的电
流增大,电磁铁的磁性增强,衔铁被吸下时,衔铁与A
接触,电阻R1被接入电路,电阻较小,处于加热状态,
此时电路中的电流I1===5A
第12题
1
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(2) 衔铁刚被吸下时Rt的阻值
(3) 若该电加热器的保温功率是加热功率的20%,R2的阻值
(2) 衔铁刚被吸下时Rt的阻值Rt=R总-R电磁铁=-R电磁铁
=-10Ω=240Ω
(3) 加热功率P加热=U2I1=220V×5A=1100W;当环境温
度高时,热敏电阻的电阻增大,电路的电流减小,电磁铁
的磁性减弱,衔铁被弹起时,衔铁与B接触,两电阻串联,
处于保温状态,此时的功率是加热时功率的20%,即P保温=20%P加热=20%
×1100W=220W,此时电路的总电阻R===220Ω;R2的阻值R2=
R-R1=220Ω-44Ω=176Ω
第12题
1
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12(共19张PPT)
1 电磁感应现象
1. 1831年,英国物理学家 经过10年的探索,终于发现了利用磁场产生电流的条件和规律,进一步揭示了电与磁的联系
2. 电路的 导体在磁场中做 的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫作电磁感应,所产生的电流叫作感应电流 实验表明,感应电流的方向与 方向和
方向有关
法拉第
闭合
一部分
切割磁感线
导体在磁场中的运动
磁场
3. 从能量角度来看,发电机是机械能转化为 能的装置 实际的发电机,由 (不动部分)和 (转动部分)组成 发电机就是利用 原理工作的
4. 发电机产生的感应电流的 和 在周期性地变化,这样的电流叫作 电流 在交变电流中,电流周期性变化的 与
的比叫作这一交变电流的频率,单位是 我国电网的交流电频率是 Hz
电
定子
转子
电磁感应
大小
方向
交变
次数
所用时间
Hz
50
1. 小明利用如图所示的实验装置探究“感应电流产生的条件”
(1) 小明将一段导体AB用细线悬挂起来,并与灵敏电流计 开
关串联组成闭合电路,将导体AB放在蹄形磁体的磁场中,实验
中通过观察 来判断电路中是否
有感应电流产生
1
2
灵敏电流计的指针是否偏转
第1题
(2) 如表是小明记录的部分实验操作与观察到的现象
分析比较1 2 3中的信息可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做
运动时,导体中就会产生感应电流
次 序 实验操作 灵敏电流计指针偏转情况
1 磁体静止,导体AB竖直向上 向下运动 不偏转
2 磁体静止,导体AB水平向左运动 向右偏转
3 磁体静止,导体AB水平向右运动 向左偏转
切割
磁感线
1
2
(3) 在实验中,若要改变灵敏电流计指针的偏转方向,则可采取的具体措施是 (选填字母)
A. 保持导体运动方向不变,换磁性更强的磁体
B. 保持磁体静止,只改变导体水平运动的方向
C. 保持导体水平运动方向不变,上下调换磁极
D. 上下调换磁极,同时改变导体水平运动方向
(4) 当小明快速晃动处于磁场中的导体AB时,发现感应电流更大,请从能量转化的角度分析原因:
BC
导体的机械能越大,可以转化为越多的电能,感
应电流越大
1
2
2. 发电机的发明使人类大规模用电成为可能,发电机的工作原理是
现象,这一现象是由英国物理学家 首先发现的
电磁
感应
法拉第
1
2
1. 如图所示,在磁场中悬挂一根导体AB,把它的两端跟灵敏电流计连接起来,组成闭合回路
(1) 实验中,用 提供磁场,用 显示电路中有无电流
(2) 下列操作,电路中能产生电流的是 (选填所有符合要求的序号)
① 蹄形磁体和导体AB都静止
② 蹄形磁体静止,导体AB左右运动
③ 导体AB静止,蹄形磁体左右运动
1
2
3
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11
蹄形磁体
灵敏电流计
②③
2. (2023·自贡)如图所示,将一根导线AB放置在蹄形磁体形成的磁场方向竖直向下的磁场区域,导线的两端跟灵敏电流计相连 下列说法正确的是 ( )
A. AB不动,磁体水平向左快速移动,指针会偏转
B. 磁体不动,AB水平向右快速移动,指针不偏转
C. 磁体不动,AB竖直向上快速移动,指针会偏转
D. 磁体不动,AB竖直向下快速移动,指针会偏转
A
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3. 关于电磁感应现象,下列说法中正确的是 ( )
A. 电磁感应现象中机械能转化为电能
B. 感应电流的方向只跟导体运动方向有关
C. 感应电流的方向只跟磁场方向有关
D. 只要导体在磁场中运动,就能够产生感应电流
A
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11
4. 如图所示为交流发电机的工作原理图 下列说法错误的是 ( )
A. 发电机的基本原理是电磁感应
B. 发电机产生的感应电流的大小和方向会周期性变化
C. 发电机在工作过程中机械能转化为电能
D. 法拉第首先发现了电与磁的联系,实现了电能到机械
能的转化
D
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11
5. 如图所示是一新型手电筒 上下快速晃动时,筒内的磁体会上下运动,使筒壁上的线圈内产生感应电流,并为筒内的蓄电池充电 下列说法正确的是 ( )
A. 该装置的工作原理与电动机相同
B. 该装置的工作原理与电磁铁相同
C. 上下快速晃动时机械能转化为电能
D. 为蓄电池充电时化学能转化为电能
C
第5题
1
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6. 如图所示,a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分 它在磁场中按箭头方向运动时,导线a中会产生感应电流且方向相反的两种情况是 ( )
A. ①和② B. ①和③ C. ②和④ D. ③和④
D
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11
7. (2023·广东)如图所示,小明用线圈 条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象,下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是 ( )
A. 线圈不动,磁铁快速向上
B. 线圈不动,磁铁快速向下
C. 磁铁不动,线圈快速向上
D. 线圈和磁铁同时同速向上
D
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8. 如图所示为发电机的工作原理图 下列说法中,正确的是 ( )
A. 线圈转动一周,电流方向改变一次,大小改变两次
B. 线圈转动一周,电流方向改变两次,大小改变两次
C. 线圈转动一周,电流方向改变两次,大小随时间改变
D. 线圈转动一周,电流方向改变四次,大小随时间改变
C
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5
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11
9. (教材P142T2变式)如图所示,把一条长约10m的电线连在一个灵敏电流计的两个接线柱上,形成闭合电路 两名同学沿东西方向相对站立,快速摇动这条电线,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)偏转,你判断的理由是
会
两名同学沿东西方向站立,导线切割磁感线运动
1
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5
6
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11
10. (2023·鄂州)物理小组的同学们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 (选填“上下”“左右”
或“前后”)方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转
(2) 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发生偏转 由此得出结论: 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
(3) 该实验在探究过程中,是将 能转化成电能,生活中的
(选填“电动机”或“发电机”)是根据这一原理制成的
左右
闭合
机械
发电机
1
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11
11. 请你利用如图所示的器材,设计实验方案,验证感应电流的
大小是否与导体运动的速度有关 请写出实验步骤,并设计记
录实验数据的表格
实验步骤:a.
b.
c.
让导体以较慢的速度在磁场中做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转角度
让导体以较快的速度在磁场中做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转角度
让导体以更快的速度在磁场中做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针的偏转角度
1
2
3
4
5
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7
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9
10
11
实验表格:
如表所示
实验次序 1 2 3
导体运动速度 较慢 较快 更快
灵敏电流计指针的偏转角度
1
2
3
4
5
6
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10
11(共17张PPT)
2 磁场对电流的作用
1. 通电导体在磁场中受 的作用,力的方向与 的方向
的方向有关
2. 利用磁场对电流的作用使线圈 ;同时利用 及时改变线圈中的电流方向,从而保持线圈持续 ,这就是直流电动机的工作原理
3. 电动机工作时,将 能转化为 能
力
磁场
电流
转动
换向器
转动
电
机械
1. 如图所示为某兴趣小组的同学做“探究磁场对通电导体作用”的实验装置
(1) 闭合开关前,导体棒ab静止,闭合开关后,导体棒ab向左运动,说明
此过程 能转化为 能
1
2
3
4
5
磁场
对通电导体有力的作用
电
机械
(2) 若要探究通电导体在磁场中受力的方向和磁场方向是否有关,则接下来的操作是
(3) 若同时改变磁场方向和电流方向,则 (选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关
断开开关,仅将图中磁铁的N S极对调,再闭合开关,观察导体
的运动方向
不能
1
2
3
4
5
2. 要改变通电导体在磁场中的受力方向,下列办法中可行的是 ( )
A. 适当改变通过导体的电流的大小
B. 升高或降低电源电压
C. 对调电源两极或对调磁体的两极
D. 同时对调电源两极和对调磁体的两极
C
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2
3
4
5
3. 如图所示为直流电动机模型,下列说法正确的是 ( )
A. 电动机换向器的作用是改变磁场方向
B. 同时改变电流方向和磁场方向,线圈转动方向改变
C. 电源给电动机提供的电流方向是不断改变的
D. 线圈中电流的方向是不断改变的
D
1
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4
5
4. 直流电动机中的线圈每转动一周,线圈中的电流方向 ( )
A. 改变一次 B. 改变两次
C. 改变三次 D. 不改变
5. 下列家用电器中,使用了电动机的是 ( )
A. 日光灯 B. 电饭锅
C. 洗衣机 D. 电热器
B
C
1
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3
4
5
1. 如图所示的装置,是用来研究 (选填“电流的磁效应”或“磁场对通电导线的作用”)的 实验中把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,会观察到导线向右运动;如果把电源正 负极对调后接入电路,闭合开关后会观察到导线ab向 (选填“左”或“右”)运动;如果不对调电源正 负极,但把蹄形磁体上 下磁极调换一下,会观察到导线ab向 (选填“左”或“右”)运动;如果把电源正 负极对调,同时把蹄形磁体上 下磁极也调换,那么会观察到导线ab向
(选填“左”或“右”)运动
1
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5
6
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10
磁场对通电导线的作用
左
左
右
2. 如图是直流电动机的示意图;图中的铜制半环E F和电刷A B组成了
,其作用是线圈刚过 位置时,自动改变电流方向
换向器
平衡
1
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3. 直流电动机中换向器的作用是 ( )
A. 当线圈在磁场内转动时,每转动一周,换向器改变一次线圈中的电流方向
B. 当线圈在磁场中转动时,换向器可随时改变线圈中的电流方向
C. 每当线圈刚转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中的电流方向
D. 没有换向器,直流电动机也可以工作
C
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4. (新情境·社会热点)为实现“碳达峰 碳中和”目标,我国大力支持新能源汽车产业发展,新能源汽车主要由电动机提供动力 下列实验中,与电动机原理相同的是 ( )
C
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5
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5. 探究“通电导体在磁场中的受力方向与哪些因素有关”时,小明做了如图所示的实验,图中AB表示闭合电路中的直导线,导线上的箭头方向表示电流方向,F表示导线的受力方向,N S表示蹄形磁铁的两极 以下是小明通过实验得出的结论:① 甲 乙实验表明,通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关;② 甲 丙实验表明,通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关;③ 乙 丙实验表明,通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向无关 则上述结论中 ( )
A. 只有①正确 B. 只有②正确
C. ①②正确 D. ①③正确
C
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5
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6. (2023·广元)电流表是电学实验中的重要仪器,如图所示为电流表的内部结构简图,将线圈置于两磁极之间,线圈上固定有一指针,有电流通过线圈时,线圈会带动指针一起偏转,线圈中电流越大,指针偏转角度越大,则下列说法与电流表的工作原理相符的是 ( )
A. 通电线圈在磁场中受到了力的作用
B. 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引
C. 与发电机工作原理相同
D. 电流表工作过程中,机械能转化为电能
A
1
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4
5
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10
7. (2025·石家庄栾城校级一模)发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必经之路 下列原理图与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的是 ( )
D
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
8. (2023·安徽)如图所示为某电动机的原理图,EF PQ为螺线管,abcd为电动机的线圈,OO'为转轴 闭合开关,从O点沿转轴观察,线圈顺时针转动,则 ( )
A. 螺线管F端为N极,P端为N极
B. 螺线管F端为S极,P端为S极
C. 若将电源的正 负极对调,则从O点沿转轴
观察,线圈仍顺时针转动
D. 若将电源的正 负极对调,则从O点沿转轴
观察,线圈将逆时针转动
C
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5
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8
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10
9. 电磁炮是一种新型武器,电磁炮利用了通电导体在磁场中会受力运动的原理 如图是它的原理图,其中B端是螺线管的 极,电磁炮发射过程的能量转化与我们学过的 机相同
S
电动
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10. 如图所示,甲 乙两个相同的装置分别由U形磁体 导体棒ab cd和光滑的绝缘支架构成,导体棒ab和cd的两端均与导线连接 闭合开关并向右水平快速移动导体棒ab,发现导体棒cd也会沿着支架水平向右运动,下列分析正确的是 ( )
A. 在上述过程中,甲装置相当于电动机
B. 在上述过程中,乙装置相当于发电机
C. 在上述过程中,甲装置将机械能转化为电能,
乙装置将电能转化为机械能
D. 如果闭合开关,沿竖直方向上下移动导体棒ab,导体棒cd也会随之沿竖直方向上下运动
C
1
2
3
4
5
6
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