2026届中考物理一轮复习 电磁学:磁生电 知识点专练(参考答案)
【知识点1】发电机的构造
1、如图所示,卸下家用微型吊扇的插头后,将两根导线分别与灵敏电流计连接起来,用手转动吊扇叶子,灵敏电流计的指针将 (选填“偏转”或“不偏转”),这是___________现象,此时的微型吊扇相当于 (选填“电动机”或“发电机”)。
【答案】偏转 电磁感应 发电机
【解析】电动机和发电机都是由定子和转子组成,即都是由线圈和磁场组成,将两根导线分别与灵敏电流计连接起来,此时其内部的线圈在磁场中转动,由电磁感应可知产生了感应电流,所以灵敏电流计的指针将偏转。
这说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生了感应电流,这是电磁感应现象。
发电机是利用电磁感应现象制成的,所以此时的微型吊扇相当于发电机。
2、如图所示是小华用漆包线和磁体制作的一台发电机,制作时用刀片将线圈两端的漆全部刮掉,作为转动轴,将转轴放在支架上,如图所示,转动小风车,电流表指针左右偏转 (选填“改变”或“不变”),此过程中发电机将 能转化为电能。若将小量程电流表换成电池,线圈 (选填“能”或“不能”)持续转动。
【答案】改变 机械 不能
【解析】将发电机与小量程电流表相连,转动小风车,线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生感应电流,由于线圈转动一圈后,切割磁感线的方向将发生变化,产生的感应电流方向也将发生变化,电流表指针将左右偏转。
发电机工作的过程中线圈在磁场中转动的机械能转化为电能。
若将图中电流表换成电池,则无风吹时,由于通电线圈处在磁场中故而受力转动,但线圈转动至平衡位置因线圈两端的绝缘漆全部刮掉,无法改变线圈中的电流从而不能持续转动下去。
3、位于四川省宁南县与云南省巧家县的白鹤滩水电站是世界第二大水电站。水电站发电机的原理是 (填科学家名字)发现的;如图所示, 图是发电机基本构造示意图。
【答案】法拉第 乙
【解析】法拉第的主要贡献是电磁感应现象;
发电机的工作原理是电磁感应,即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,甲图中有电源,乙图是发电机基本构造示意图。
4、(2023·惠州一模)小明在进行项目式学习制作发电机时,利用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件。
(1)如图甲所示,保持蹄形磁体竖直放置,使导体AB从图示位置向上运动,灵敏电流计的指针________(选填“会”或“不会”)偏转。
(2)图甲所示实验中涉及的能量转化是导体AB的机械能转化为________能。实验中产生电流的原理是___________________________________________________________。
(3)若想使AB的感应电流与原来方向相反,下列操作可行的是________。(选填字母)
A.保持AB运动方向不变,对调磁体的磁极
B.改变导体AB运动方向的同时对调磁体的磁极
(4)如图乙所示,保持线圈不动,使蹄形磁体快速向左运动,电流计指针________(选填“会”或“不会”)偏转。
(5)如图丙为小明制作的手摇发电机,用该发电机给小灯泡供电,想要让小灯泡变亮,可采取的方法是_____________________________________________________________。
【答案】(1)会 (2)电 电磁感应 (3)A (4)会 (5)加快摇动速度
【解析】(1)由题图甲可知,导体AB从图示位置向上运动,闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动,所以电路中就有感应电流;
(2)题图甲所示实验中涉及的能量转化是导体AB的机械能转化为电能;实验中产生电流的原理是电磁感应;
(3)保持AB运动方向不变,对调磁体的磁极,磁场的方向改变、导体运动的方向不变,感应电流的方向改变;AB运动方向和磁体的磁极同时对调,磁场的方向、导体运动的方向同时发生了变化,感应电流方向不变,故选A;
(4)由题图乙可知,线圈不动,蹄形磁铁快速向左运动时,闭合电路的一部分导体也切割磁感线,电路中也有电流,因此电流计指针会偏转;
(5)用手摇发电机给小灯泡供电时,想要让小灯泡变亮,可采取的方法是加快摇动速度。
【知识点2】发电机的原理:电磁感应
1、动车即将进站时关闭电源,在继续行驶的过程中,可带动电机逆向发电,同时储存电能。如图所示,下列实验装置中能说明发电机原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】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运动,进而产生感应电流,即在该过程中消耗机械能,产生电能,故是将机械能转化为电能的过程,因此该过程与发电机的原理相同。
图中是奥斯特实验,说明通电导线周围有磁场,故A不符合题意;
图中是电磁感应实验装置,当导体做切割磁感线运动时,会产生感应电流,故B符合题意;
图中实验是研究通电导线在磁场中受力的作用的装置,故C不符合题意;
图中实验是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验装置,故D不符合题意。
2、如图是一款特殊的自行车,当踩动脚踏板“骑行”时,能够产生电能给手机等设备充电,同时也能达到健身的目的。下列选项中与该自行车发电原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】自行车发电原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中产生感应电流,是电磁感应现象,则与自行车发电原理相同的是发电机原理,
A、图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中产生感应电流,这是电磁感应现象,与电动机的原理不同,故A符合题意;
B、图中是奥斯特实验,说明了电流周围存在磁场,与发电机的原理不同,故B不合题意;
C、图中有电源,通电导体在磁场中受力会发生运动,是电动机的工作原理,故C不合题意;
D、图中是电磁铁,利用了电流的磁效应,与发电机的原理不同,故D不合题意。
3、风能作为一种清洁的新能源,越来越受到世界各国的重视。风力发电已成为我国新能源战略的重要组成部分。下列选项中与风力发电机原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A、如图是奥斯特实验,实验说明电流周围存在磁场,故A错误。
B、如图电铃是利用电流的磁效应来工作的,故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应,故C正确。
D、如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力而运动,是电动机的工作原理,故D错误。
4、学生进入初中学业水平考试考场时,监考教师会使用金属探测仪对学生进行检查,学生如果携带金属制品,探测仪就会产生电流并大声报警,这时监考老师会轻声提醒考生把金属制品放在考场外指定的位置。题中关于用到的物理知识说法正确的是( )
A.人耳听到报警声是声传递能量
B.报警声的频率可能是15Hz
C.喇叭放出的报警声的传播速度大于监考老师提示声的传播速度
D.金属探测仪的工作原理和发电机的相同
【答案】D
【解析】A.人耳听到报警声是声传递信息,故A错误,不符合题意;
B.人耳能听到的振动的频率范围是20~20000Hz,15Hz属于次声波,人耳不能听到,故B错误,不符合题意;
C.喇叭放出的报警声的传播速度等于监考老师提示声的传播速度,故C错误,不符合题意;
D.导体在切割磁感线,故在线圈中会产生电流,故金属探测器采用了电磁感应原理,发电机的工作原理是电磁感应现象,故D正确,符合题意。
5、下列关于电和磁的四幅图中,说法错误的是( )
A.图甲是发电机的原理图
B.图乙可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
C.图丙中电磁起重器是利用电流的磁效应工作的
D.图丁中同时改变电流方向和磁场方向反向,导体运动的方向不发生改变
【答案】B
【解析】A、甲图中导体棒AB在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,故演示了电磁感应现象,利用该原理制成了发电机,故A正确;
B、乙图中,两电磁铁串联,通过的电流相同,但左边线圈匝数少,右边吸引大头针的个数多,是演示电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系,故B错误;
C、图丙中电磁起重器是利用电流的磁效应工作的,故C正确;
D、图中有电源,是演示磁场对电流作用的实验装置,其受力的方向与电流方向、磁场方向有关,若同时改变电流方向和磁场方向,导体运动方向不改变,故D正确。
6、如图所示,对下列图中现象解释不正确的是( )
A.甲图是利用安培定则判断通电螺线管的极性
B.乙图是发电机原理装置图
C.丙图中动圈式话筒是根据电流磁效应原理工作的
D.丁图是电动机原理装置图
【答案】C
【解析】A、图甲是利用安培定则判断通电螺线管的极性,故A正确;
B、图乙是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故B正确;
C、图丙是动圈式话筒,其工作原理是电磁感应现象,故C错误;
D、研究的是通电导体在磁场中受到力的作用,能够反映电动机的工作原理,故D正确。
7、旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是( )
A.①通电导线在磁场受到了力的作用
B.②动圈式话筒
C.③电磁继电器
D.④奥斯特实验
【答案】B
【解析】旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动,产生感应电流,属于电磁感应现象。
①中线圈在磁场中转动,通电导线在磁场受到了力的作用,故A不符合题意;
②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理,故B符合题意;
③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的,故C不符合题意;
④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场,故D不符合题意。
8、(2023 河南)如图是小聪设计的一款小制作,圆筒A中安装有磁铁和可转动的线圈.有风吹过时,扇叶带动线圈转动,可使接入的 LED灯发光.下列设备与小制作的工作原理相同的是 ( )
A.电风扇 B.电熨斗 C.发电机 D.汽油机
【答案】C
9、如图所示,用导线、灵敏电流表组成闭合回路。选项中,用“○”示闭合电路中垂直于纸面方向放置的导线ab的横截面,当导线ab在磁场中沿虚线运动,灵敏电流表指针有明显偏转的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】如图所示,只有D图中导线在做切割磁感线运动,此时灵敏电流表指针会有明显偏转,故A、B、C不符合题意,D符合题意。
10、(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
【答案】D
【解析】题图中线圈和电流计组成了闭合电路,线圈不动,磁铁快速向上运动时,线圈切割了磁感线,产生感应电流,故A不符合题意;线圈不动,磁铁快速向下运动时,线圈切割了磁感线,产生感应电流,故B不符合题意;磁铁不动,线圈快速向上运动,线圈同样切割了磁感线,产生感应电流,故C不符合题意;线圈和磁铁同时同速向上运动,由于相对静止,线圈没有切割磁感线,因而不会产生感应电流,故D符合题意。
11、(2023·汕头模拟)在如图所示的装置中,当导体棒AB水平向右移动,灵敏电流计的指针向左偏转,这是________现象,________(选填“电动机”或“发电机”)就是利用该现象制成的。若导体棒AB不动,磁体水平向右移动,灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
【答案】电磁感应 发电机 向右
【解析】当导体棒AB水平向右移动,做切割磁感线运动,灵敏电流计的指针向左偏转,说明电路中产生了电流,将机械能转化为电能,这种现象叫电磁感应现象,发电机就是利用电磁感应现象制成的。若导体棒AB不动,磁体水平向右移动,由运动的相对性知,导体切割磁感线的运动方向发生变化(向左),产生的感应电流方向发生变化(相反),故灵敏电流计的指针向右偏转。
12、如图所示的塔式太阳能电站,塔顶内储存有固态熔盐。将许多平面镜按照一定的规律排列后,太阳光在平面镜上发生 反射,然后会聚到塔顶,通过 的方式增大塔顶内熔盐的内能;熔盐再与水交换热量后产生水蒸气,带动发电机发电,其中发电机的原理是 。
【答案】镜面;热传递;电磁感应。
【解析】太阳光照射在光滑的平面镜面上,发生镜面反射;反射的光线会聚到塔顶,光照射在熔盐上,使熔盐温度升高,这是通过热传递的方式增大盐的内能;
发电机是利用电磁感应原理工作的。
13、如图所示,一个小型风力发电机上连接着灯泡,吹动扇叶时,与之连接的灯泡发光,该发电过程中将 能转化为电能,发电机中一定 (选填“有”或“没有”)磁体。
【答案】机械;有
【解析】小型风力发电机转动时,通过线圈的转动切割磁感线来产生电能,是将机械能转化为了电能。
电动机的主要构造是由磁体和线圈组成;小型风力发电机转动时,线圈在磁场中做切割磁感线运动,从而产生感应电流,所以小型风力发电机发电的原理是电磁感应。
14、如图中的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合回路的一部分。如果它在四个磁场中水平运动时,哪种情况不会产生感应电流?( )(填写序号)
【答案】②
【解析】a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合回路的一部分,如果它在四个磁场中水平运动时,由图可知,①③④中的导体运动时都会切割磁感线,所以会产生感应电流;只有②没有切割磁感线,所以不会产生感应电流。
15、(1)茶圣陆羽在《茶经》中,形容沸腾的水“势如奔涛”。小明用甲图装置探究水沸腾的特点。在安装甲图装置时,要用酒精灯的外焰加热,应先固定 (选填“a”“b”或“c”)位置,实验过程中某时刻温度计的示数如图甲所示,其温度是 ℃;
(2)如图乙所示,某学习小组“探究凸透镜成像的规律”,已知凸透镜的焦距为10cm,实验过程中,凸透镜位置始终保持不变。安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在同一高度,实验中烛焰在光屏上成清晰的像,如图所示,则像是 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的。生活中的 (选填“照相机”或“投影仪”)是利用这一成像原理制成的;
(3)在“探究什么情况下磁可以生电”实验中,实验装置如丙图所示,让导线AB在磁场中做 运动,观察到电流表指针发生偏转,说明回路中有电流产生,这一过程将机械能转化为电能,根据这个现象制成了 。
【答案】(1)a;96;(2)放大;投影仪;(3)切割磁感线;发电机。
【解析】(1)组装实验器材时应按照自下而上的顺序,酒精灯放置好后,根据外焰的高度确定石棉网的位置,然后放置烧杯,最后温度计的高度要确保温度计的液泡不碰到烧杯底部和侧壁,且液泡完全放入被测物质中,所以应先固定a的位置。
由图甲可知,温度计的分度值是1℃,所以温度计的示数是96℃。
(2)由图乙可知,物距小于像距,根据凸透镜成实像规律,当物距小于像距时,成倒立、放大的实像;投影仪就是利用这一成像原理制成的。
(3)在图丙中,让导体做切割磁感线运动时,电流表指针会发生偏转,说明电路中有电流产生,在这个过程中是机械能转化为电能;发电机就是利用这一原理制成的。
16、阅读短文,回答问题。
智能手机
随着智能手机的日益普及,人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分,目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。部分手机搭配了超级快充功能,采取的方式是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,极大提高了充电功率。
手机无线充电是目前比较新的一门技术,无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电,从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示,交流电流过送电线圈(无线充电板)产生磁场,智能手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。
(1)文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的 倍;
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生 ,无线充电工作原理与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似,该原理是 ;
(3)图丙所示为充电器过热保护的模拟控制电路,电源电压恒定,R1为电阻箱,L为阻值不计的线圈,R2是热敏电阻,其电流与电压的关系如题图丁所示。
①当R2两端的电压为5V时,它的功率是 W;
②若要适当调高保护电路工作的临界温度,可调大R1的阻值,除此之外,还可以采取的方法是 (答出一种即可)。
【答案】(1)5 (2)感应电流 发电机 电磁感应 (3)0.21 减小电源电压或减少线圈匝数
【解析】(1)由题意可知,文中描述的手机快充功能,是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,即电流变大了5倍,根据电功率的公式可知,充电功率变为原来的5倍。
(2)从图乙可以看到,手机在无线充电时,变化的磁场会让手机中的受电线圈产生感应电流,这是磁生电的现象,发电机也是磁生电,则无线充电工作原理与发电机工作原理相似,该原理是电磁感应。
(3)R2是热敏电阻,其电流与电压的关系如题图丁所示,从图丁可以看到,当R2两端的电压为5V时,它的电流为42mA=0.042A,根据电功率公式,可知,它的功率为
它的功率为0.21W。
若要适当调高保护电路工作的临界温度,即电磁铁的磁性稍微弱一点,可调大R1的阻值,则电路的总电阻变大,电路的电流变小。影响电磁铁的磁性强弱的因素有:电流的大小、螺线管线圈匝数和是否有铁芯,则可知道还可以采取的方法:在总电阻不变的情况下,减小电源电压,从而电路的电流也变小,再或者其他条件不变,减少电磁铁线圈匝数,也可以降低电磁铁的磁性强弱。
17、利用图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与 (选填“2”或“3”)接通。其中 (选填“扬声器”或“动圈式话筒”)工作过程与该原理相同。为使观察到的现象更明显,导体ab应选择 (选填“空心铜管”或“实心铜棒”);
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可将滑动变阻器向 (选填“左移”或“右移”)或改用磁场 (选填“更强”或“更弱”)的磁体。
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以 (填字母);
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动;
B.保持磁体不动,导体ab向左运动;
【答案】(1)①3 扬声器 实心铜棒 ②右移 更强 (2) ①不会 ②B
【解析】(1)①该装置是为了探究“通电导体在磁场中受力”,那么电路中要有电流通过,此时电源应接入电路,故应将开关的接线柱1与3接通。
扬声器是将电信号转换为声音信号进行重放的原件,其工作原理是“通电导体(线圈)在磁场中受到力的作用” ,故扬声器的工作过程与该原理相同;动圈式话筒是把声音转变为电信号的装置,动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的,故动圈式话筒的工作过程与该原理不同。
实心铜棒的横截面积比空心铜管的横截面积大,故在相同实验环境下,实心铜棒的电阻比空心铜管的电阻小,根据可知,通过实心铜棒的电流大于通过空心铜管的电流。相同条件下,导体中的电流越大,导体受到的磁场作用力越大,故为使观察到的现象更明显,导体ab应选择实心铜棒。
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可加大通过导体ab的电流,根据可知,此时减小滑动变阻器接入电路的阻值,可使电路电流增大,滑动变阻器滑片应向右移。为使悬挂的导体ab运动速度加快,也可以改用磁场更强的磁体,增大通电导体在磁场中受到的力的作用。
(2)①产生感应电流的条件有两个:一是电路是闭合的;二是有一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。当导体在磁场中静止或平行于磁感线运动时,磁通量没有发生变化,所以无论磁场多强,闭合回路中都无感应电流,故让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,此时电路中无电流产生,灵敏电流计指针也不会发生偏转。
②通电导体的运动方向和磁感线的方向,当其中之一发生改变时,导体内电流的方向会发生改变;若二者同时改变,则导体内电流的方向不会改变。
将磁体的磁极对调,导体ab向左运动,此时磁感线的方向和通电导体的运动方向都发生了改变,导体内电流的方向不会改变,灵敏电流计指针依旧向左偏转,故A不符合题意;
保持磁体不动,导体ab向左运动,即磁感线方向不变,通电导体运动方向改变,此时通电导体内电流发生改变,灵敏电流计指针由原来的向左偏转变成向右偏转,故B符合题意。故选B。
18、阅读短文,回答问题。
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内,这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%,现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整,我国某品牌智能手机使用标称电压3V,容量4400mA h的电池,采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大地方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响,系统的发热程度、环境干忧物,线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率,只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电。
(1)给电池充电的过程中,将 转化为化学能,电池相当于 (选填“用电器”或“电源”);
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(3)如图2所示哪个选项是正确的充电方式并能提高充电的效率 ;
(4)标有“输出11V,6A”字样的充电器给电池充电,设充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,则选用该充电器将上述手机电池从零到充满电需要 min;
(5)利用USB充电电流电压显示计来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压,并绘制如图乙、丙所示图像,若充电的导线的阻值为0.05Ω,前20min导线产生的热量为 。
【答案】(1)电;用电器;(2)发电机;(3)A;(4)15;(5)900J。
【解析】(1)给电池充电的过程中,将电转化为化学能,电池相当于用电器;
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与发电机工作原理相似;发电机也是利用电磁感应现象来工作的。
(3)手机无线充电时只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电,如图2所示正确的充电方式并能提高充电的效率的是A;
(4)充电器的输入功率为:P=U'I'=11V×6A=66W;
电池充满电所能储存的电能W=UIt=3V×4400×10﹣3A×3600s=4.752×104J;
充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,充满电需要的时间,W=Pt′η,t′900s=15min;
(5)图丙可知,在前20min内,0~5min时电流为6A,5~10min电流为4A,10~20min电路中的电流为2A;由图乙可知,前20min内充电电压为6V,
导线产生的热量为:Q=I2Rt=(6A)2×0.05Ω×5×60s+(4A)2×0.05Ω×5×60s+(2A)2×0.05Ω×10×60s=900J。
【知识点3】发电机能量转化
1、如图,两铜线圈用导线相连,磁铁放在线圈1中快速抽出瞬间,观察到线圈2右侧的小磁针偏转情况如图所示。两线圈间导线足够长,忽略磁铁的磁场对小磁针的影响,则磁铁在线圈1中抽出瞬间( )
A.此装置没有电源
B.线圈2的右端是N极
C.磁铁抽出时可以使线圈1产生感应电流
D.此过程将线圈1的电能转化成磁铁的机械能
【答案】C
【解析】磁铁抽出时,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,可以使线圈1产生感应电流,线圈相当于是电源,故A不符合题意,C符合题意;
小磁针的N极向左,根据异名磁极相互吸引可知,线圈2的右端是S极,故B不符合题意;
此过程中产生了电能,是将磁体的机械能转化为线圈1的电能,故D不符合题意。
2、小明先将图甲的电路中的开关闭合,然后再断开开关,发现LED灯L并没有立即熄灭,下列说法正确的是( )
A.电动机的原理图可以用丙图表示
B.电动机工作时主要将电能转化为内能
C.甲图开关断开时灯泡还亮是因为LED的灯丝热量没有散完
D.甲图开关断开后灯泡还亮,是因为此时电动机相当于一个发电机
【答案】D
【解析】A、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用,故用乙图表示,故A错误;
B、电动机是电能转化为机械能,故B错误;
CD、甲图开关断开后灯泡还亮,电动机由于惯性继续运动切割磁感线,为此时电动机相当于一个发电机,给灯泡供电,故D正确,C错误。
3、电动汽车刹车时,汽车电动机“变身”为发电机,将汽车动能转化为电能( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】汽车电动机“变身”为发电机,将汽车动能转化为电能;
A、是电磁感应现象的原理图,是发电机的工作原理,故A正确。
B、是探究电磁铁的磁性与线圈匝数关系的实验装置图,故B错误;
C、是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,故C错误;
D、是通电导线在磁场中受力运动的原理图,是电动机的工作原理,故D错误。
4、国产新型电动汽车具有各种“超能力”。其“动力系统”是由四个独立驱动电机构成的;“能量回收系统”可以将车辆制动时部分能量转化为电能,储存在蓄电池中。下列说法正确的是( )
A.驱动电机与发电机的原理相同
B.四个独立驱动电机是并联的
C.能量回收系统与电动机的原理相同
D.能量回收时,蓄电池相当于电源
【答案】B
【解析】闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流,该过程为电磁感应现象;
AC、“动力系统”是由四个独立驱动电机构成的,其原理是通电导体在磁场中受力的作用,与电动机的原理相同;能量回收系统可以将车辆制动时部分能量转化为电能,其原理是电磁感应,则能量回收系统与发电机的原理相同,故AC错误;
B、四个独立驱动电机可以单独工作,是并联的,故B正确;
D、能量回收时,蓄电池相当于用电器,故D错误。
5、观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光,通过比较我们可以发现( )
A.两个仪器的工作过程中其能量转化是相同的
B.手摇发电机灯泡会闪烁发光说明通过灯泡的电流方向在改变
C.两灯泡中通过的电流都是直流电
D.若用发光二极管替代小灯泡,同样的速度转动手摇发电机时,二极管每分钟闪烁的次数会减少
【答案】D
【解析】A、手摇发电机工作时将机械能转化电能,手电筒小灯泡将电能转化为光能和内能,能量转化不同,故A错误;
B、由于线圈切割磁感线的强度不同,则感应电流的大小不同,灯泡的亮度不同,即灯泡的亮度是时刻发生变化的,所以不能根据灯泡的发光情况判定是交流电,故B错误;
C、手摇发电机灯泡中的电流是交流电,手电筒灯泡中的电流是直流电,故C错误;
D、二极管具有单向导电性,同样的速度转动手摇发电机时,感应电流为交流电,电流的方向会发生变化,二极管每分钟闪烁的次数会减少,故D正确。
6、下列关于电与磁的四个实验的认识,正确的是( )
A.甲实验能说明电流周围存在磁场
B.乙实验中通电螺线管左端是S极
C.丙图中的线圈正处于平衡位置
D.丁实验的原理与电动机的原理相同
【答案】A
【解析】A、通电导线放在小磁针上方时,小磁针会发生偏转,小磁针的运动可以显示磁场的存在,它是研究电流的磁效应的,是奥斯特实验,故A正确;
B、电流从螺线管的右侧流入,从左侧流出,根据安培定则可知,螺线管的左端为N极,故B错误;
C、图中线圈的平面与磁感线的方向相同,不是平衡位置,故C错误;
D、图中没有电池,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图,是发电机的原理图,即是将机械能转化为电能的过程,故D错误。
7、风力发电已成为我国新能源战略的重要组成部分。下列选项中与风力发电机原理相同的( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】风力发电机的工作原理是电磁感应现象;
A、如图是奥斯特实验,实验说明电流周围存在磁场,故A错误。
B、如图电铃是利用电流的磁效应来工作的,故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应,故C正确。
D、如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力而运动,是电动机的工作原理,故D错误。
8、如图所示,接通电源,风扇甲转动,其产生的风带动风扇乙转动,与风扇乙相连的小灯泡发光。下列说法正确的是( )
A.风扇甲转动的原理是电磁感应
B.风扇乙将机械能转化为电能
C.风扇乙相当于电路中的用电器
D.小灯泡发光时,机械能直接转化为光能
【答案】B
【解析】A、甲风扇转动的原理是通电线圈在磁场中受力转动,故A错误;
B、乙风扇转动的原理与发电机原理相同,甲风扇产生的风带动乙风扇转动,在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流,乙相当于发电机,乙风扇将机械能转化为电能,故B正确;
C、乙风扇是发电机,相当于电路中的电源,故C错误;
D、小灯泡发光时,是电能转化为光能,故D错误。
9、白鹤滩水电站是中国第二大水电站,它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是( )
A.水奔涌而下的过程中,动能转化为重力势能
B.水电站附近道路有汽车限重标志,是为了防止汽车对路面压强过大而损坏道路
C.拦河大坝修成上窄下宽,是为了使大坝底部受到水的压强减小
D.水电站的发电机将电能转化为机械能
【答案】B
【解析】A、水奔涌而下的过程中,水的重力势能转化为动能,故A错误;
B、水电站附近道路有汽车限重标志,是为了防止汽车对路面压力过大、压强过大而损坏道路,故B正确;
C、因为液体的压强随深度的增加而增大,所以拦河大坝设计成“上窄下宽”是由于深度越大,液体压强越大,故C错误;
D、水电站的发电机将机械能转化为电能,故D错误。
10、如图甲把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到小灯泡会发光。下列说法正确的是( )
A.发电机是利用电流的磁效应来工作的
B.发电机将电能转化为了机械能
C.线圈转得越快,小灯泡越亮
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表,指针一直偏向右边
【答案】C
【解析】AB、闭合电路的一部分线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,该过程中,发电机是将机械能(动能)转化为电能,故AB错误;
C、转轮转速越快,线圈切割磁感线的速度变快,因此线圈中的电流变大,灯泡亮度越亮,故C正确;
D、发电机产生电流的方向是变化的,将小灯泡换成如图乙的电流表,指针将左右摆动,故D错误。
11、根据如图所示的实验图,在下面的横线处填入相应的内容。
(1)甲图:向上拉动弹簧测力计,玻璃板脱离水面的瞬间弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)乙图:验电器的金属箔张开一定角度,是由于 。
(3)丙图:用电压表测量水果电池的电压,电压表指针向右偏转,可知铜片是“水果电池”的正极。
(4)丁图:以塑料管为连接轴将两个玩具电动机的转轴连接起来,并连接如图所示的电路,开关S闭合后,灯泡发光,
(选填“甲”或“乙”)电机相当于发电机,它的工作原理是 。
【答案】(1)变大;(2)同种电荷相互排斥;(3)铜;(4)甲;电磁感应。
【解析】(1)玻璃板下表面与水面接触,玻璃板下表面的分子与水分子之间的距离变小,当向上拉动弹簧测力计使玻璃板脱离水面的瞬间,水分子和玻璃分子间存在的引力阻碍玻璃板向上运动,所以弹簧测力计既要克服玻璃板的重力,又要克服水分子和玻璃分子间存在的引力,示数会变大。
(2)当带负电荷的物体靠近金属球时,根据异种电荷相互吸引,金属球上的负电荷转移到两片金属箔上,金属球带正电,两片金属箔带负电,由于同种电荷相互排斥,所以金属箔会张开一定角度。
(3)图中电压表指针正常偏转,则连接电压表正接线柱的是电池的正极,即铜片是水果电池的正极。
(4)闭合开关,灯泡发光,乙电机转动,将电能转化为机械能,乙电机相当于电动机;乙电机带动甲电机转动,甲电机能使灯泡发光,说明甲电机将机械能转化为电能,所以甲电机相当于发电机,甲的工作原理是电磁感应。
12、在CES亚洲展会上,有一款自发电智能单车,如图所示,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,发电过程是根据
原理,把 能转化为电能。该智能单车还能通过USB端口给手机充电,此时智能单车在电路中属于
(选填“电源”或“用电器”)。
【答案】电磁感应;机械;电源
【解析】骑行时,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,机械能转化为电能;
智能单车还能通过USB端口给手机充电,智能单车提供电能,相当于电路中的电源。
13、如图甲所示是手摇发电机原理的示意图,图乙中的“〇”表示导线ab在磁场中分别从“1”转动到“4”位置时(运动方向已用箭头标出)的简化图。回答下列问题:
(1)手摇发电机工作时的原理是 。
A.电流的磁效应
B.电磁感应
C.磁场对电流的作用
D.磁化
(2)手摇发电机工作时的能量转化是 能转化为 能。
(3)导线ab在磁场中分别从“1”转动到“4”位置时,能使灯泡发光的是位置 ,不能使灯泡发光的是位置 。
【答案】(1)B;(2)机械;电;(3)2、3、4;1。
【解析】(1)图甲装置中没有电源,是电磁感应原理图,故选:B;
(2)手摇发电机是利用电磁感应原理制成的;手摇发电机工作时把机械能转化为电能;
(3)磁感线从N极出发到S极,“1”转动到“4”位置,能使灯泡发光的是位置2、3、4可切割磁感线,产生感应电流;
位置2时导线ab运动方与磁场方向平行,没有切割磁感线,不会产生感应电流,不能使灯泡发光。
14、课上老师演示了手摇发电机。手摇发电机是运用 现象工作的,工作中的能量转化或转移情况是 。在电动机、扬声器、话筒中与手摇发电机原理相同的是 。
【答案】电磁感应;机械能转化为电能;话筒
【解析】发电机的工作原理是电磁感应现象,发电机工作时将机械能转化为电能,电动机工作时将电能转化为机械能;
扬声器是将电信号转化成声信号,也是电能转化为机械能;话筒是声信号转化为电信号的机器,机械能转化为电能,所以在电动机、扬声器、话筒中与手摇发电机原理相同的是话筒。
15、如图1所示,闭合开关,静止的导体棒ab在轨道上向右运动,说明磁场对 有力的作用。若使导体棒ab将向左运动,可进行的操作是 。在CES亚洲展会上,有一款“未来基因健身车”的自发电智能单车,如图2所示,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,发电过程是将 能转化为电能。
【答案】通电导体 对调N、S极 机械
【解析】当闭合开关时,导体中有电流,这是通电导体在磁场中向右运动,可知受到力的作用,说明磁场对通电导体有力的作用。
通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向,磁场的方向有关,要使导体棒ab将向左运动,可进行的操作是对调N、S极或者改变电路电流的方向。
骑行时,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,机械能转化为电能。
16、阅读材料,回答问题
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标,风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤v≤10m/s,P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。(为方便计算,图丙和图丁数据已作简化处理。)
(1)完成下列风力发电的主要能量转化流程图:① ,② ;
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图乙所示,从正面看,叶片A会 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)当风速为12m/s时,风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量;(q煤=3.0×107J/kg)
(4)当风速为13m/s时,发电机转子1min转400圈,若发电机输出电能1kWh,叶片需要转动 圈;
(5)若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3,则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。
【答案】(1)机械能(或动能) 电能 (2)顺时针 (3)36 (4)4 (5)1084.3
【解析】(1)风吹动叶片转动,将风的风能转化为叶片的机械能(或动能),经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转,带动发电机工作,将机械能转化为电能。
(2)叶片上平下凸,当风流过叶片时,下表面的风速大,压强小,上表面的风速小,压强大,叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。
(3)根据图丙可知,当风速为12m/s时,功率为300kW,根据可得,风力发电机组工作1h输出的电能为
由Q=mq可得,这些电能相当于完全燃烧煤的质量为
(4)若发电机输出电能1kW·h,当风速为13m/s时,功率为300kW,需要的时间为
由于发电机转子1min转400圈,当发电机输出电能1kW·h,发动机需要转的圈数为80圈,又风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈,则叶片转4圈。
(5)根据丁图可知,15∶00-16∶00这段时间风速12~13m/s,由丙图可知,此时间段的功率为300kW,根据W=Pt可知,此段时间产生的电能为
W′=Pt=300kW×1h=300kW·h
14∶00-15∶00和15∶00-16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3,可知14∶00-15∶00这段时间产生的电能为
由于14∶00-14∶30这时间段,风速小于3m/s,由丙图可知,输出功率为0,输出电能为0;由于14∶00-15∶00这段时间产生的电能为100 kW·h,所以14∶30-15∶00这时间段,风速等于10m/s,输出电能为100 kW·h;16∶00~17∶00这段时间,风速大于12m/s,输出的电能为300 kW·h;17∶00~17∶30这段时间,风速为10m/s,输出的电能为100 kW·h;17∶30~18∶00这段时间,风速为7m/s,满足5m/s≤v≤10m/s,由题意可知P与v的三次方成正比,即P=kv3,将速度v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得,W2=34.3kW·h;18∶00~19∶00这段时间,风速小于3m/s,由丙图可知,输出电能为0;19∶00~19∶30这段时间,风速为10m/s,输出的电能为100 kW·h;19∶30~20∶00这段时间,风速大于12m/s,输出的电能为
所以14∶00-20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为
100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h
17、小华在探究电磁现象的实验中,设计了如图所示的实验装置。如图所示,导体棒ab在蹄形磁铁中静止时,小磁针N极指向下(如图甲);导体棒ab向右运动时,小磁针N极指向右(如图乙)。
(1)实验中,为了使实验效果更明显,图中悬挂在细线下的金属棒ab最好选用 。(填字母代号)
A.铁棒
B.玻璃棒
C.铝棒
D.铜棒
(2)当ab棒竖直向上运动时,小磁针N极指向 (选填“上”“下”或“右”);
(3)当ab棒水平向左运动时,棒内电流方向 (选填“由a到b”或“由b到a”),小磁针N极指向 (选填“上”“下”“左”或“右”)。
(4)在此实验过程中,能量转化情况是 ;人们根据此实验原理制成了 (选填“发电机”或“电动机”)。
【答案】(1)C;(2)下;(3)由 b 到 a;左;(4)机械能转化为电能;发电机
【解析】(1)本实验中,玻璃棒是绝缘体,不能用。铁、铝、铜中,虽然铜导电性更强,电阻更小,但因为本身长度较短所以电阻几乎可以忽略。铝密度小,质量小,运动状态容易改变,实验现象更明显,故选C;
(2)已知导体棒ab在蹄形磁铁中静止时,小磁针N极指向下,当ab棒竖直向上运动时,由于没有做切割磁感线的运动,所以不会产生感应电流,螺线管不会产生磁场,故小磁针不会收到力的作用,将会保持原来的状态,即N极指向下;
(3)已知导体棒ab向右运动时,小磁针N极指向右,说明螺线管的右端是N极,再由安培定则,得出螺线管上的电流方向是由上至下,说明ab棒中的电流是由a到b;所以当ab棒水平向左运动时,棒内电流方向是由b到a,此时再由安培定则得出螺线管左端为N极,右端则是S极,所以小磁针的N极指向左;
(4)由于导体棒的运动产生了电,所以能量转化的情况是机械能转化为电能,据此人们发明了发电机。
18、小亮同学在学习了“电和磁”的知识后,用甲乙两个直流电动机设计了如图所示的装置,闭合开关S后甲开始转动,同时用皮带带动乙转动,小灯泡发光。
(1)图1中,将机械能转化为电能的装置是 (选填“甲”或“乙”)。若要电动机反向旋转,方法是: 。
(2)图中ab表示一根导线,与竖直放置的导轨接触,它是电路中的一部分,磁感线分布如图所示,灵敏电流计在磁场外固定不动,甲、乙、丙、丁四幅图中不能产生感应电流的有: 。
(3)如图2所示,电磁铁CD通电时,软磁性(容易磁化和退磁的磁性材料)铁块A静止不动,这是因为电磁铁对A的吸引力 (选填“大于”“等于”或“小于”)A受到的摩擦力,改变电磁铁中的电流方向,A受到电磁铁的力的方向
(选填“改变”或“不变”)。如果把这个电磁铁CD如图所示通电并静止悬挂在地球赤道上方,则电磁铁C端,有指向地理极 (选填“南极”或“北极”)的趋势。
【答案】(1)乙;对调电源的正负极;(2)甲、丙、丁;(3)等于;不变;北极。
【解析】(1)闭合开关S后,电源与甲电动机接通,电流通过甲电动机的线圈,线圈在磁场中受力而转动,将电能转化为机械能;甲电动机带动乙电动机一起转动,乙电动机内部的线圈在磁场中切割磁感线,产生感应电流,小灯泡发光,此时乙电动机相当于发电机,将机械能转化为电能,其工作原理是电磁感应现象。
通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关,如果对调电源的正负极,电流方向改变,磁场方向不变,则甲电动机转动方向改变。
(2)根据电磁感应现象,闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流。甲图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;
乙图,导体运动时做切割磁感线运动,因此会产生感应电流;
丙图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;
丁图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;因此不能产生感应电流的是甲、丙、丁。
故选:甲、丙、丁。
(3)电磁铁通电时,铁块A静止不动,这时铁块A处于平衡状态,受到平衡力的作用,因此电磁铁对A的吸引力等于A受到的摩擦力。
改变电磁铁中的电流方向,电磁铁的磁极发生变化,但都会吸引铁块A,A受到电磁铁的力的方向不变。
由图中电流的方向,根据右手安培定则可知,电磁铁C端是N极,有指向地理北极的趋势。
【知识点4】电流方向、磁场方向和作用力方向关系
1、已知甲图装置是通电螺线管,右侧放有小磁针,通电后小磁针如图所示。乙图装置是条形磁铁。两装置正上方均有一根垂直于纸面的导线,它是闭合电路的一部分。导线均以速度v按箭头方向做切割磁感线运动,下列说法正确的是( )
A.两图中获得的感应电流方向相同
B.两图中获得的感应电流方向相反
C.两图中都不能获得感应电流
D.无法判断
【答案】A
【解析】根据安培定则和小磁针N极的方向,左图中线圈左端为N极;可见两图中磁场方向相同,在磁体上部,磁感线都是从左向右方向,当闭合电路一部分导体向上运动时,切割磁感线,所以会产生感应电流;因为磁场方向和切割磁感线方运动向相同,所以产生感应电流的方向相同。故A正确,BCD错误。
2、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置,下列说法中( )
①闭合开关、导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
②闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
③利用该实验的原理可以制成发电机
④将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
A.只有①②正确
B.只有①③正确
C.只有③④正确
D.只有②④正确
【答案】C
【解析】①②闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故①②错误;
③根据图示可知,电路中无电源,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象,在此过程中机械能转化为电能,根据电磁感应现象制成了发电机,故③正确;
④将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故④正确。
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,闭合开关,下列说法正确的是( )
A.磁铁不动,ab水平向左快速运动,指针不偏转
B.磁铁不动,ab竖直向上快速运动,指针会偏转
C.ab不动,磁铁向左快速运动,指针会偏转
D.ab不动,磁铁向上快速运动,指针会偏转
【答案】C
【解析】A.磁铁不动,ab水平向左快速运动,ab可以切割磁感线,产生感应电流,指针偏转,故A错误;
B.磁铁不动,ab竖直向上快速运动,ab没有切割磁感线,不会产生感应电流,指针不会偏转,故B错误;
C.ab不动,磁铁向左快速运动,ab可以切割磁感线,产生感应电流,指针会偏转,故C正确;
D.ab不动,磁铁向上快速运动,ab没有切割磁感线,不会产生感应电流,指针不会偏转,故D错误。
4、如图所示的四个装置,以下关于它们的说法中正确的是( )
A.图a只要导体AB运动,闭合回路就会产生感应电流
B.图b首先揭开这个奥秘的物理学家是奥斯特
C.图c当滑片向右移动时,两个电磁铁都能吸引更多的大头针
D.图d实验的能量转化是把机械能转化为电能
【答案】B
【解析】A、图a没有电池,验证电磁感应现象的实验,感应电流产生的条件:①闭合电路的一部分导体;②在磁场中做切割磁感线运动,故A错误;
B、图b验证了通电导体周围存在磁场,这是奥斯特的实验,说明了电流的磁效应,故B正确;
C、图c中当滑片向右移动时,电路中的电流减小,两个电磁铁的磁性都会减弱,吸引的大头针会减少,故C错误;
D、图d有电池,验证通电导体在磁场中受力的实验,利用此装置原理制造了电动机,是电能转化为机械能,故D错误。
5、如图所示为“探究感应电流产生条件”的实验装置,下列四幅图中,主要工作原理与该实验结论有关的是( )
A.电饭锅
B.洗衣机
C.电磁起重机
D.风力发电机
【答案】D
【解析】由“探究感应电流产生条件”的实验装置可得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象;
A、电饭锅的主体是发热体,是利用电流的热效应工作的,故A不合题意;
B、洗衣机的主体是电动机,其原理是通电导体在磁场中受力运动,故B不合题意;
C、电磁起重机是利用电流的磁效应工作的,故C不合题意;
D、风力发电机是利用电磁感应原理制成的,将机械能转化为电能,故D符合题意。
6、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。下列说法正确的是( )
A.闭合开关,导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
B.闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
C.利用该实验原理可以制成电动机
D.将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
【答案】D
【解析】AB、闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故AB错误;
C、利用该实验原理可以制成发电机,故C错误;
D、将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故D正确。
7、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。下列说法正确的是( )
A.闭合开关,导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
B.闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
C.利用该实验原理可以制成电动机
D.将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
【答案】D
【解析】AB、闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故AB错误;
C、利用该实验原理可以制成发电机,故C错误;
D、将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故D正确。
8、如图所示的是有关“电和磁”的实验,下列说法中正确的是( )
A.图甲中导体AB在磁场中只有水平方向运动时,电流表指针才会偏转
B.图乙中电流方向和磁场方向同时改变时,导体ab的运动方向不变
C.图丙中扬声器的工作原理与图甲的相同,都是将机械能转化为电能
D.电铃的工作原理是磁场对电流的作用
【答案】B
【解析】A、导体AB在磁场中只要切割磁感线时,电流表指针都会偏转,故A错误;
B、导体受力方向与磁场方向、电流方向有关,若同时改变电流方向和磁场方向,导体ab运动方向不改变,故B正确;
C、扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的,将电能转化为机械能,故C错误;
D、电铃是根据电流的磁效应工作的,故D错误。
9、某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图甲所示。
(1)图甲,LED的是 (选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)图乙,线圈顺时针转动,LED发红光;图丙,线圈也在转动且LED发黄光,则直流电源2的右侧为 (选填“正极”或“负极”),综合图乙和丙可知线圈2是 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3)图丁,导体a与该LED相连,在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,则该过程a中电流方向 (选填“不变”或“变化”),该磁场可能的分布包括图戊中哪些选项? (选填序号①②③)。
【答案】(1)半导体;(2)负极;顺时针;(3)变化:①③。
【解析】(1)LED灯是半导体材料;
(2)由图甲可知,发黄光时,电流是由A到B,所以直流电源2的右侧为电源的负极;
线圈1顺时针转动,二极管发出红光;线圈2的磁感线的方向发生了改变,二极管发出的是黄光,这说明电流的方向也发生了改变;磁场方向、电流方向同时发生了变化,导体受力方向不变,所以线圈2也是顺时针转动;
(3)在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,这说明通过二极管的电流发生了变化,即该过程a中电流方向发生了变化;
电路中能产生感应电流,说明导体做切割磁感线运动,①③的导体都做切割磁感线运动,而②中的导体运动方向与磁感线方向相同,没有切割磁感线,不会产生感应电流,二极管不发光。
10、某同学用如图所示的装置研究电磁感应现象。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 (选填“塑料”或“铜”)。
(2)将导体AB放入蹄形磁体中,闭合开关,保持导体AB不动,使蹄形磁体快速水平向左运动,电流计指针 (选填“不会”或“会”) 发生偏转。
(3)在这个实验中 能转化为了电能。
(4)利用电磁感应原理工作的装置有 。
A.电铃 B.扬声器 C.电磁起重机 D.动圈式话筒
【答案】:(1)铜;(2)会;(3)机械;(4)D。
【解析】(1)在磁场中做切割磁感线运动的必须是导体,所以实验中,AB棒的材料可能是铜;
(2)将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,保持导体AB不动,使蹄形磁体快速水平向左运动,此时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,电流计指针发生偏转;
(3)电磁感应现象实验中机械能转化为了电能;
(4)AC、电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁,利用电流的磁效应,故AC不符合题意;
B、扬声器是把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理,故B不符合题意;
D、动圈式话筒是把声信号转变成电信号的,声信号的振动带动线圈在磁场中振动,产生电流,是电磁感应原理,故D符合题意。
11、(1)如图所示,刻度尺测得物体的长度是 cm,温度计的示数是 ,电能表的读数是 kW h,该电能表允许接入的用电器最大功率是 W;
(2)如图所示是探究杠杆平衡条件实验,若钩码总重为2N,则此时弹簧测力计示数应为 N:当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,要使杠杆仍然在水平位置平衡,测弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)如图所示,一定能使闭合回路产生感应电流的是 。
A.让导体AB在磁场中静止
B.保持导体AB静止,使蹄形磁铁水平向左运动
C.让导体AB在磁场中竖直向上或向下运动
【答案】(1)1.70;91℃;2508.6;4400;(2)3;变大;(3)B。
【解析】(1)图中刻度尺分度值为0.1cm,精确值之后估读一位,左侧对准的刻度是7.00cm,右侧对准的刻度是8.70cm,故长度为L=8.70cm﹣7.00cm=1.70cm;
图中温度计每10℃被分隔成10小格,每1小格为1℃,即温度计的分度值为1℃,图中液面在90℃以上1格,所以温度是91℃。
电能表最后一位是小数位,图中电能表的示数为2508.6kW h。
该电能表正常工作时通过的电流为10A,允许通过的最大电流为20A,该电能表允许接入的用电器最大功率为P=UI=220V×20A=4400W;
(2)假设杠杆上一格为L,由杠杆平衡条件可得2N×3L=F×2L,
解得:F=3N,
当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,动力的力臂变小,阻力与阻力臂不变,由F1l1=F2l2可知,动力将变大。
(3)产生感应电流的条件是:闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
A.让导体AB在磁场中静止,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故A不符合题意;
B.保持导体AB静止,使蹄形磁铁水平向左运动,导体在做切割磁感线运动,可以产生感应电流,故B符合题意;
C.让导体AB在磁场中竖直向上或向下运动,运动方向与磁场方向相平行,没有在做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故C不符合题意。
12、(1)如1图甲所示,铅笔的长度为 cm;天平平衡时,放在天平右盘中的砝码和游码位置如图乙所示,所测物体的质量是 g。
(2)如图丙所示,ab与灵敏电流计组成闭合电路。若导体棒ab不动,快速向右水平移动磁铁,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。
(3)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,小明发现很难使木块做匀速直线运动,于是对实验装置进行改进,如图丁所示,重复实验,发现效果更好。该改进实验中,小明 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板,木块静止时弹簧测力计的示数为 N,木块受到的滑动摩擦力为 N。
【答案】(1)5.55;46.8;(2)有;(3)不需要;2.6;2.6。
【解析】(1)由图甲可知,刻度尺上1cm之间有10个小格,所以刻度尺的分度值为0.1cm=1mm;铅笔左侧与0刻度线对齐,右侧与5.55cm对齐,所以铅笔的长度为L=5.55cm;
由图乙可知,称量标尺的分度值为0.2g,被测物体的质量为m=20g+20g+5g+1.8g=46.8g;
(2)ab与灵敏电流计组成闭合电路,若导体棒ab不动,快速向右水平移动磁铁,导体棒ab切割磁感线,电路中有感应电流产生;
(3)由图丁所示实验可知,拉动木板时木块保持不动,木块处于平衡状态,滑动摩擦力等于测力计的拉力,实验时不需要匀速拉动长木板。
由图丁可知,弹簧测力计的示数为2.6N,由二力平衡可知,木块受到的滑动摩擦力为2.6N。
13、如图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;
(2)小明进行了如图所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 (选填所有符合要求的操作序号);
(3)利用“磁生电”工作的装置有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”)。
【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转;(2)①③④;(3)动圈式话筒
【解析】(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流,这用到了转换法。
(2)①当导体AB水平向右运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
②当导体AB竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流;
③当导体AB斜向上运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
④磁体水平向左运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
⑤磁体竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流;
由此可知,会产生感应电流的是①③④。
(3)电铃、电磁起重机利用电流的磁效应,扬声器利用通电导体在磁场中受力工作的,动圈式话筒利用电磁感应产生电流的。
14、小青想通过如图甲所示的实验装置来探究产生感应电流的条件。
(1)小青可以通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;
(2)闭合开关,小青让导体棒在磁场中运动,其a端的侧视图如图乙所示,四次实验中, (填字母)图中没有感应电流产生;
(3)家庭式卡拉OK系统一般由功放、扬声器、动圈式话筒等组成,其中 是利用电磁感应原理制成的。
【答案】(1)灵敏电流计指针是否偏转;(2)B;(3)动圈式话筒。
【解析】(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流;
(2)闭合开关,让导体棒在磁场中运动,四次实验中,B图中导体棒在磁场中运动方向与磁场方向平行,没有切割磁感线运动,因此B图中没有感应电流产生;
(3)动圈式话筒是声信号转化为电信号的机器,即是利用电磁感应现象的原理制成的。
15、(1)探究“电阻大小与哪些因素有关”的实验装置如图甲所示,实验中分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中a、b、d长度相同,a、b、c粗细相同,b、d粗细不同。选用b、c两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的
有关。选用 (填写导体的代号)两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(2)小明用如图乙所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。实验中通过观察U形管中液面 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验研究的方法叫 法。
(3)用图丙所示的装置研究电磁感应现象,实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生。若将此装置中电流计换成 ,可进一步探究电动机的工作原理。
【答案】(1)长度;b、d;(2)高度差;转换;(3)灵敏电流计的指针是否偏转;电源。
【解析】(1)探究电阻大小跟导体的长度有关时,需要控制材料和横截面积相同,所以需要将b、c两根导线分别接入电路中进行实验;要探究电阻大小跟导体的横截面积有关,需要控制导体的材料和长度相同,横截面积不同;由图可知,导线b、d的长度、材料均相同、粗细不同,因此选用导线b、d分别接入电路中;
(2)小明用如图乙所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”,实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验研究的方法叫转换法;
(3)实验中通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;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。
16、(2023·汕头龙湖区一模)利用如图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与________(选填“2”或“3”)接通。其中________(选填“扬声器”或“动圈式话筒”)工作过程与该原理相同;
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可将滑动变阻器的滑片向______(选填“左移”或“右移”)或改用磁性________(选填“更强”或“更弱”)的磁体。
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针________(选填“会”或“不会”)发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以________(填字母);
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动;
B.保持磁体不动,导体ab向左运动;
③为使灵敏电流计的指针偏转角度更大,可以______________________。(写出一种方法即可)
【答案】(1)①3 扬声器 ②右移 更强 (2)①不会 ②B ③增大导体运动速度(或更换磁性更强的磁体)
【解析】(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,必须要有电源,应将开关的接线柱1与3接通;扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象;
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可以增大电路中的电流,减小滑动变阻器接入电路的电阻,将滑动变阻器的滑片向右移动;也可以改用磁场更强的磁体。
(2)①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动,不切割磁感线,不会产生感应电流,灵敏电流计指针不会发生偏转;
②产生感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关;若保持磁体不动,将导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以将磁体的磁极对调或导体ab向左运动,两者不能同时改变,故B符合题意;
③产生的感应电流的大小与切割磁感线的速度、磁场的强弱有关,所以为使灵敏电流计的指针偏转角度更大,可以换用磁性更强的磁体或可以加快导体的移动速度。
17、为了探究什么情况下磁可以生电,小明按图示将AB棒放在蹄形磁体的磁场中,用导线将AB棒的两端跟灵敏电流计连接。
(1)实验室备有铜棒、橡胶棒和玻璃棒,小明应选用______作为本实验中的AB棒;
(2)实验中记录了AB棒运动情况与灵敏电流计指针偏转情况如下表所示;
①分析可得:闭合电路的一部分导体在磁场中做______运动时,导体中就产生感应电流;
②灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向。根据序号为______的两次实验现象可以提出问题:感应电流的方向是否与导体运动的方向有关?
【答案】(1)铜棒 (2)①切割磁感线 ②4、5
【解析】(1)电路中要形成电流,则须保持通路,所以应选择导体作为AB棒,而铜棒是导体,橡胶棒和玻璃棒是绝缘体,故小明应选择铜棒作为本实验中的AB棒。
(2)①由表中现象可知,当导体棒左右运动切割磁感线时,电路中会产生感应电流,这就是电磁感应现象。
②4、5两次实验导体棒的运动方向相反,结果灵敏电流计的指针偏转方向相反,说明电流的方向相反;故根据序号4、5的两次实验现象可以提出问题:感应电流的方向是否与导体运动的方向有关?
18、小亮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”。
[设计与进行实验]
(1)实验中可以通过灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中______________________,通过灵敏电流计指针的偏转方向来判断________________,通过灵敏电流计指针的偏转角度大小来判断________________。
(2)小亮将导体静止悬挂起来后,闭合开关,灵敏电流计指针不偏转说明电路中________(选填“有”或“没有”)感应电流产生。灵敏电流计指针不偏转的原因是________。
A.电路没有闭合
B.导体没有做切割磁感线运动
C.产生的感应电流太小
[分析论证]
(3)他将实验中观察到的现象记录在下表中。
①比较实验2和3(或5和6)可知:磁场方向一定时,感应电流的方向与______________有关。
②比较实验________可知:导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与磁场方向有关。
③分析实验现象得出:________电路中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。
[交流与评估]
(4)完成实验后小亮认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施_____________________
______________________________________________________________________________。
[拓展设问]
(5)(2023·武汉改编)安检时使用的一种金属探测仪,金属探测仪靠近金属物体时,会产生感应电流,发出报警信号。金属探测仪的工作原理和______________(选填“电磁铁”“电动机”或“动圈式话筒”)相同。电路中产生感应电流的过程中将________能转化为电能。
(6)如果将电流表换成________,可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1)是否产生感应电流 感应电流的方向 感应电流的大小 (2)没有 B (3)①导体运动方向 ②2、5(或3、6) ③闭合 切割磁感线 (4)用多匝线圈替代单根导体棒(加快导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的蹄形磁体) (5)动圈式话筒 机械 (6)电源
【知识点5】话筒
1、如图为动圈式话筒结构示意图。其工作原理是:当对着话筒讲话时,声音使膜片振动,带动与膜片相连的线圈在磁场中振动,随之线圈中产生电流。下列图示的实验中能说明这一工作原理的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依题意得,动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。
图中表示的是奥斯特实验,说明通电导体周围存在磁场,故A不符合题意;
图中表示的是的发电机工作原理图,即闭合电路中的部分导线切割磁感线会产生感应电流,利用的是电磁感应现象,故B符合题意;
图中是电动机的工作原理图,是通电导体在磁场中受力的作用,故C不符合题意;
图中说明同名磁极相排斥,故D不符合题意。
2、唱卡拉OK时经常用到动圈式话筒。对着话筒唱歌时,声音使处于磁场中的线圈振动,从而线圈中产生随声音变化的电流。下列实验能说明动圈式话筒工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】对着话筒唱歌时,声音使处于磁场中的线圈振动,从而线圈中产生随声音变化的电流,是电磁感应现象,是磁生电现象。
此图是磁生电的原理图,是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流,故A符合题意;
是电动机原理,是通过导线在磁场中受到力的作用,故B不符合题意;
是奥斯特实验,电流的磁效应,是电生磁现象,故C不符合题意;
如图所示,是同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,故D不符合题意。
3、下列有关电与磁的说法正确的是( )
A.铁和铝都能够被磁体吸引
B.动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象
C.磁感线是用来形象描述磁场的,是真实存在的
D.同种电荷一定相互排斥,同名磁极可以相互吸引
【答案】B
【解析】A.磁体只能吸引铁、钴、镍等物质组成的物体,不能吸引铝制的物体,故A错误;
B.动圈式话筒是声音让膜片振动,引起在磁场中的线圈振动,从而做切割磁感线的运动,于是产生变化的电流,是利用电磁感应现象工作的,故B正确;
C.磁感线是为了形象描述磁场而画出来的带箭头的曲线,不是真实存在的,故C错误;
D.同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,而同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,故D错误。
4、科学研究是以实验为基础的,下列有关实验的说法中正确的是( )
A.图甲:托里拆利实验首次证明了大气压强的存在
B.图乙:此实验反映的是电磁感应现象,发电机和动圈式话筒都用到了此原理
C.图丙:两个紧压在一起的铅柱没有被重物拉开,说明分子之间存在斥办
D.图丁:此实验能直接验证牛顿第一定律
【答案】B
【解析】A、图甲:托里拆利实验首次测出了大气压强的数值,故A错误;
B、图乙:此实验反映的是电磁感应现象,发电机和动圈式话筒都用到了此原理,故B正确;
C、图丙:两个紧压在一起的铅柱没有被重物拉开,说明分子之间存在引力,故C错误;
D、图丁:此实验不能直接验证牛顿第一定律,牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学推理得出的,故D错误。
5、下列关于电磁现象的说法中,正确的是( )
A.我国科学家沈括首先发现地理的两极与地磁的两极不重合
B.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针北极所指的方向决定的
C.动圈式话筒工作的原理和电动机相同
D.电磁铁的磁性强弱只与线圈中的电流大小有关
【答案】A
【解析】A.我国科学家沈括首先发现磁偏角,即地理的两极与地磁的两极不重合,故A正确;
B.磁场中某点的磁场方向由磁体的南北两极决定的,故B错误;
C.动圈式话筒工作的原理,是电磁感应现象,工作时将声信息转化为电信号,是磁生电现象,故C错误;
D.电磁铁的磁性强弱与线圈中的电流大小和线圈的匝数都有关,故D错误。
6、如图所示的电吉它主要由“拾音器”和“音箱”组成,拾音器上装有磁铁和线圈。拨动钢弦,让其振动,导线中产生不同频率的电流,该电流经放大后通过音箱中的扬声器而发声。下列与“拾音器”工作原理相同的装置是( )
A.发电机 B.电磁铁 C.电磁继电器 D.电动机
【答案】A
【解析】电吉它的拾音吕由磁铁和线圈组成,钢弦被磁化,当拨动钢弦,相当于线圈做切割磁感线运动,在线圈中就会产生对应的音频电流,电吉他是利用电磁感应现象的原理制成的。
A、发电机也是利用电磁感应现象的原理制成的,故A正确;
BC、电磁铁、电磁继电器是利用电流的磁效应原理制成的,故BC错误;
D、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用而转动的原理制成的,故D错误。
7、如图所示的智能交互机器人具有人脸识别、导航等功能,旅客可以通过与机器人进行对话交流从而快速出站或换乘。下列说法正确的是( )
A.机器人的摄像头对光线有发散作用
B.机器人静止时对地面的压力大小大于地面对其的支持力大小
C.对话时机器人将旅客的声音信号转化为电流信号,其原理是电磁感应
D.机器人开启的导航定位功能是通过超声波传递信息的
【答案】C
【解析】A.机器人的摄像头相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,故A错误;
B.静止时对地面的压力与地面对其的支持力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;
C.对话时机器人将旅客的声音信号转化为电流信号,当声波作用于麦克风膜片时,膜片会随之振动。这个振动会改变麦克风内部磁场与线圈之间的相对位置,从而在线圈中产生感应电动势,即电流信号,其原理是电磁感应,故C正确;
D.导航定位功能是通过电磁波传递信息的,故D错误。
8、下列物品,应用电磁感应现象此原理工作的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】电磁起重机的主要部分是电磁铁,电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,故A不符合题意;
动圈式话筒和发电机原理相同,都是根据电磁感应现象工作的,故B符合题意;
电铃的主要部分是电磁铁,电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,故C不符合题意;
动圈式扬声器和电动机原理相同,工作原理是通电导体在磁场中受力而运动,故D不符合题意。
9、如图所示是动圈式话筒构造示意图。对着话筒说话或唱歌时,声音使膜片振动,与膜片相连的线圈在磁场中也跟着一起振动、线圈中产生感应电流。下列实验原理与它相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】动圈式话筒工作原理是电磁感应现象。
此装置是探究磁极间的相互作用的,故A不符合题意;
此装置是说明了磁体周围存在着磁场,故B不符合题意;
此图中没有电源,当部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,即电磁感应现象,故C符合题意;
此装置是探究通电导线在磁场中受力而运动,是电动机的原理,故D不符合题意。
10、学习物理要善于归纳和整理,以下是思思同学整理课本插图的相关物理笔记,以下表述正确的是( )
A.图甲:动圈式话筒的工作原理是电流的磁效应
B.图乙:磁感线总是从北极出来,回到南极
C.图丙:司南静止时勺柄指南是由于受到地磁场的作用
D.图丁:电动机的工作原理是电磁感应现象
【答案】C
【解析】动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象,故A错误;
磁体外部的磁感线是从磁体的北极出来,回到南极,故B错误;
司南利用地磁场对磁体有力的作用指示南北,故C正确;
电动机的工作原理是通电导体在磁场受力运动,故D错误。
11、图甲是物理老师上课时使用的“小蜜蜂”扩音器,图乙是其工作原理图,声信号由麦克风(话筒)转化为电信号,经放大器放大后,再传入扬声器转化为声信号播出。麦克风的工作原理是 现象,扬声器的工作原理与
(选填“发电机”“电动机”或“电铃”)的工作原理相同。
【答案】电磁感应;电动机。
【解析】麦克风的工作原理是电磁感应现象,扬声器的工作原理与电动机的工作原理相同。
12、如图所示,是动圈式话筒构造示意图,人说话时引起膜片振动,带动线圈 磁感线产生变化的感应电流,这个原理是英国物理学家 发现的,它实现了将 能转化为电能。
【答案】切割;法拉第;机械。
【解析】动圈式话筒工作过程是:声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器。由此可知,其工作原理是电磁感应现象,即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。这个原理是英国物理学家法拉第发现的,它实现了将机械能转化为电能。
13、仿照实例,请将下列实例中运用的主要物理知识填写在右侧的横线上。
例:甲:验电器的工作原理——同种电荷相互排斥。
(1)乙:刹车时用力捏车闸—— 。
(2)丙:动圈式话筒—— 。
(3)丁:排水管的U形“反水弯”的使用—— 。
【答案】(1)通过增大压力来增大摩擦;(2)电磁感应现象;(3)连通器。
【解析】(1)刹车时用力捏车闸运用的主要物理知识是通过增大压力来增大摩擦。
(2)动圈式话筒运用的主要物理知识是电磁感应现象。
(3)排水管的U形“反水弯”运用的主要物理知识是连通器。
14、小南通过听老师的讲解了解到中考的各项事宜,说明声音能传递 (选填“信息”或“能量”);老师讲解时使用的动圈式话筒的构造如图,这是根据英国物理学家法拉第发现的 现象制成的。
【答案】信息;电磁感应。
【解析】小南通过听老师的讲解从而了解到中考的各项事宜,即从声音中获取信息,这说明声音能传递信息;
由题意可知:动圈式话筒将声信号转化为电信号,即线圈产生感应电流,这是根据英国物理学家法拉第发现的电磁感应现象制成的。
15、(2022河北)如图甲是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置.
(1)实验时,小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流.
(2)小明进行了如图乙所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 (选填所有符合要求的操作序号).
(3)完成实验后,小明认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施: .
(4)利用“磁生电”工作的装置有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”).
【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转 (2)①③④ (3)换用磁性更强的蹄形磁体 (4)动圈式话筒2026届中考物理一轮复习 电磁学:磁生电 知识点专练(参考答案)
【知识点1】发电机的构造
1、如图所示,卸下家用微型吊扇的插头后,将两根导线分别与灵敏电流计连接起来,用手转动吊扇叶子,灵敏电流计的指针将 (选填“偏转”或“不偏转”),这是___________现象,此时的微型吊扇相当于 (选填“电动机”或“发电机”)。
【答案】偏转 电磁感应 发电机
【解析】电动机和发电机都是由定子和转子组成,即都是由线圈和磁场组成,将两根导线分别与灵敏电流计连接起来,此时其内部的线圈在磁场中转动,由电磁感应可知产生了感应电流,所以灵敏电流计的指针将偏转。
这说明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生了感应电流,这是电磁感应现象。
发电机是利用电磁感应现象制成的,所以此时的微型吊扇相当于发电机。
2、如图所示是小华用漆包线和磁体制作的一台发电机,制作时用刀片将线圈两端的漆全部刮掉,作为转动轴,将转轴放在支架上,如图所示,转动小风车,电流表指针左右偏转 (选填“改变”或“不变”),此过程中发电机将 能转化为电能。若将小量程电流表换成电池,线圈 (选填“能”或“不能”)持续转动。
【答案】改变 机械 不能
【解析】将发电机与小量程电流表相连,转动小风车,线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生感应电流,由于线圈转动一圈后,切割磁感线的方向将发生变化,产生的感应电流方向也将发生变化,电流表指针将左右偏转。
发电机工作的过程中线圈在磁场中转动的机械能转化为电能。
若将图中电流表换成电池,则无风吹时,由于通电线圈处在磁场中故而受力转动,但线圈转动至平衡位置因线圈两端的绝缘漆全部刮掉,无法改变线圈中的电流从而不能持续转动下去。
3、位于四川省宁南县与云南省巧家县的白鹤滩水电站是世界第二大水电站。水电站发电机的原理是 (填科学家名字)发现的;如图所示, 图是发电机基本构造示意图。
【答案】法拉第 乙
【解析】法拉第的主要贡献是电磁感应现象;
发电机的工作原理是电磁感应,即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,甲图中有电源,乙图是发电机基本构造示意图。
4、(2023·惠州一模)小明在进行项目式学习制作发电机时,利用如图甲所示的装置探究感应电流产生的条件。
(1)如图甲所示,保持蹄形磁体竖直放置,使导体AB从图示位置向上运动,灵敏电流计的指针________(选填“会”或“不会”)偏转。
(2)图甲所示实验中涉及的能量转化是导体AB的机械能转化为________能。实验中产生电流的原理是___________________________________________________________。
(3)若想使AB的感应电流与原来方向相反,下列操作可行的是________。(选填字母)
A.保持AB运动方向不变,对调磁体的磁极
B.改变导体AB运动方向的同时对调磁体的磁极
(4)如图乙所示,保持线圈不动,使蹄形磁体快速向左运动,电流计指针________(选填“会”或“不会”)偏转。
(5)如图丙为小明制作的手摇发电机,用该发电机给小灯泡供电,想要让小灯泡变亮,可采取的方法是_____________________________________________________________。
【答案】(1)会 (2)电 电磁感应 (3)A (4)会 (5)加快摇动速度
【解析】(1)由题图甲可知,导体AB从图示位置向上运动,闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动,所以电路中就有感应电流;
(2)题图甲所示实验中涉及的能量转化是导体AB的机械能转化为电能;实验中产生电流的原理是电磁感应;
(3)保持AB运动方向不变,对调磁体的磁极,磁场的方向改变、导体运动的方向不变,感应电流的方向改变;AB运动方向和磁体的磁极同时对调,磁场的方向、导体运动的方向同时发生了变化,感应电流方向不变,故选A;
(4)由题图乙可知,线圈不动,蹄形磁铁快速向左运动时,闭合电路的一部分导体也切割磁感线,电路中也有电流,因此电流计指针会偏转;
(5)用手摇发电机给小灯泡供电时,想要让小灯泡变亮,可采取的方法是加快摇动速度。
【知识点2】发电机的原理:电磁感应
1、动车即将进站时关闭电源,在继续行驶的过程中,可带动电机逆向发电,同时储存电能。如图所示,下列实验装置中能说明发电机原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】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运动,进而产生感应电流,即在该过程中消耗机械能,产生电能,故是将机械能转化为电能的过程,因此该过程与发电机的原理相同。
图中是奥斯特实验,说明通电导线周围有磁场,故A不符合题意;
图中是电磁感应实验装置,当导体做切割磁感线运动时,会产生感应电流,故B符合题意;
图中实验是研究通电导线在磁场中受力的作用的装置,故C不符合题意;
图中实验是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验装置,故D不符合题意。
2、如图是一款特殊的自行车,当踩动脚踏板“骑行”时,能够产生电能给手机等设备充电,同时也能达到健身的目的。下列选项中与该自行车发电原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】自行车发电原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中产生感应电流,是电磁感应现象,则与自行车发电原理相同的是发电机原理,
A、图中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中产生感应电流,这是电磁感应现象,与电动机的原理不同,故A符合题意;
B、图中是奥斯特实验,说明了电流周围存在磁场,与发电机的原理不同,故B不合题意;
C、图中有电源,通电导体在磁场中受力会发生运动,是电动机的工作原理,故C不合题意;
D、图中是电磁铁,利用了电流的磁效应,与发电机的原理不同,故D不合题意。
3、风能作为一种清洁的新能源,越来越受到世界各国的重视。风力发电已成为我国新能源战略的重要组成部分。下列选项中与风力发电机原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A、如图是奥斯特实验,实验说明电流周围存在磁场,故A错误。
B、如图电铃是利用电流的磁效应来工作的,故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应,故C正确。
D、如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力而运动,是电动机的工作原理,故D错误。
4、学生进入初中学业水平考试考场时,监考教师会使用金属探测仪对学生进行检查,学生如果携带金属制品,探测仪就会产生电流并大声报警,这时监考老师会轻声提醒考生把金属制品放在考场外指定的位置。题中关于用到的物理知识说法正确的是( )
A.人耳听到报警声是声传递能量
B.报警声的频率可能是15Hz
C.喇叭放出的报警声的传播速度大于监考老师提示声的传播速度
D.金属探测仪的工作原理和发电机的相同
【答案】D
【解析】A.人耳听到报警声是声传递信息,故A错误,不符合题意;
B.人耳能听到的振动的频率范围是20~20000Hz,15Hz属于次声波,人耳不能听到,故B错误,不符合题意;
C.喇叭放出的报警声的传播速度等于监考老师提示声的传播速度,故C错误,不符合题意;
D.导体在切割磁感线,故在线圈中会产生电流,故金属探测器采用了电磁感应原理,发电机的工作原理是电磁感应现象,故D正确,符合题意。
5、下列关于电和磁的四幅图中,说法错误的是( )
A.图甲是发电机的原理图
B.图乙可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
C.图丙中电磁起重器是利用电流的磁效应工作的
D.图丁中同时改变电流方向和磁场方向反向,导体运动的方向不发生改变
【答案】B
【解析】A、甲图中导体棒AB在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,故演示了电磁感应现象,利用该原理制成了发电机,故A正确;
B、乙图中,两电磁铁串联,通过的电流相同,但左边线圈匝数少,右边吸引大头针的个数多,是演示电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系,故B错误;
C、图丙中电磁起重器是利用电流的磁效应工作的,故C正确;
D、图中有电源,是演示磁场对电流作用的实验装置,其受力的方向与电流方向、磁场方向有关,若同时改变电流方向和磁场方向,导体运动方向不改变,故D正确。
6、如图所示,对下列图中现象解释不正确的是( )
A.甲图是利用安培定则判断通电螺线管的极性
B.乙图是发电机原理装置图
C.丙图中动圈式话筒是根据电流磁效应原理工作的
D.丁图是电动机原理装置图
【答案】C
【解析】A、图甲是利用安培定则判断通电螺线管的极性,故A正确;
B、图乙是电磁感应现象,是发电机的工作原理,故B正确;
C、图丙是动圈式话筒,其工作原理是电磁感应现象,故C错误;
D、研究的是通电导体在磁场中受到力的作用,能够反映电动机的工作原理,故D正确。
7、旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是( )
A.①通电导线在磁场受到了力的作用
B.②动圈式话筒
C.③电磁继电器
D.④奥斯特实验
【答案】B
【解析】旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动,产生感应电流,属于电磁感应现象。
①中线圈在磁场中转动,通电导线在磁场受到了力的作用,故A不符合题意;
②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理,故B符合题意;
③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的,故C不符合题意;
④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场,故D不符合题意。
8、(2023 河南)如图是小聪设计的一款小制作,圆筒A中安装有磁铁和可转动的线圈.有风吹过时,扇叶带动线圈转动,可使接入的 LED灯发光.下列设备与小制作的工作原理相同的是 ( )
A.电风扇 B.电熨斗 C.发电机 D.汽油机
【答案】C
9、如图所示,用导线、灵敏电流表组成闭合回路。选项中,用“○”示闭合电路中垂直于纸面方向放置的导线ab的横截面,当导线ab在磁场中沿虚线运动,灵敏电流表指针有明显偏转的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】如图所示,只有D图中导线在做切割磁感线运动,此时灵敏电流表指针会有明显偏转,故A、B、C不符合题意,D符合题意。
10、(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
【答案】D
【解析】题图中线圈和电流计组成了闭合电路,线圈不动,磁铁快速向上运动时,线圈切割了磁感线,产生感应电流,故A不符合题意;线圈不动,磁铁快速向下运动时,线圈切割了磁感线,产生感应电流,故B不符合题意;磁铁不动,线圈快速向上运动,线圈同样切割了磁感线,产生感应电流,故C不符合题意;线圈和磁铁同时同速向上运动,由于相对静止,线圈没有切割磁感线,因而不会产生感应电流,故D符合题意。
11、(2023·汕头模拟)在如图所示的装置中,当导体棒AB水平向右移动,灵敏电流计的指针向左偏转,这是________现象,________(选填“电动机”或“发电机”)就是利用该现象制成的。若导体棒AB不动,磁体水平向右移动,灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
【答案】电磁感应 发电机 向右
【解析】当导体棒AB水平向右移动,做切割磁感线运动,灵敏电流计的指针向左偏转,说明电路中产生了电流,将机械能转化为电能,这种现象叫电磁感应现象,发电机就是利用电磁感应现象制成的。若导体棒AB不动,磁体水平向右移动,由运动的相对性知,导体切割磁感线的运动方向发生变化(向左),产生的感应电流方向发生变化(相反),故灵敏电流计的指针向右偏转。
12、如图所示的塔式太阳能电站,塔顶内储存有固态熔盐。将许多平面镜按照一定的规律排列后,太阳光在平面镜上发生 反射,然后会聚到塔顶,通过 的方式增大塔顶内熔盐的内能;熔盐再与水交换热量后产生水蒸气,带动发电机发电,其中发电机的原理是 。
【答案】镜面;热传递;电磁感应。
【解析】太阳光照射在光滑的平面镜面上,发生镜面反射;反射的光线会聚到塔顶,光照射在熔盐上,使熔盐温度升高,这是通过热传递的方式增大盐的内能;
发电机是利用电磁感应原理工作的。
13、如图所示,一个小型风力发电机上连接着灯泡,吹动扇叶时,与之连接的灯泡发光,该发电过程中将 能转化为电能,发电机中一定 (选填“有”或“没有”)磁体。
【答案】机械;有
【解析】小型风力发电机转动时,通过线圈的转动切割磁感线来产生电能,是将机械能转化为了电能。
电动机的主要构造是由磁体和线圈组成;小型风力发电机转动时,线圈在磁场中做切割磁感线运动,从而产生感应电流,所以小型风力发电机发电的原理是电磁感应。
14、如图中的a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合回路的一部分。如果它在四个磁场中水平运动时,哪种情况不会产生感应电流?( )(填写序号)
【答案】②
【解析】a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合回路的一部分,如果它在四个磁场中水平运动时,由图可知,①③④中的导体运动时都会切割磁感线,所以会产生感应电流;只有②没有切割磁感线,所以不会产生感应电流。
15、(1)茶圣陆羽在《茶经》中,形容沸腾的水“势如奔涛”。小明用甲图装置探究水沸腾的特点。在安装甲图装置时,要用酒精灯的外焰加热,应先固定 (选填“a”“b”或“c”)位置,实验过程中某时刻温度计的示数如图甲所示,其温度是 ℃;
(2)如图乙所示,某学习小组“探究凸透镜成像的规律”,已知凸透镜的焦距为10cm,实验过程中,凸透镜位置始终保持不变。安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在同一高度,实验中烛焰在光屏上成清晰的像,如图所示,则像是 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的。生活中的 (选填“照相机”或“投影仪”)是利用这一成像原理制成的;
(3)在“探究什么情况下磁可以生电”实验中,实验装置如丙图所示,让导线AB在磁场中做 运动,观察到电流表指针发生偏转,说明回路中有电流产生,这一过程将机械能转化为电能,根据这个现象制成了 。
【答案】(1)a;96;(2)放大;投影仪;(3)切割磁感线;发电机。
【解析】(1)组装实验器材时应按照自下而上的顺序,酒精灯放置好后,根据外焰的高度确定石棉网的位置,然后放置烧杯,最后温度计的高度要确保温度计的液泡不碰到烧杯底部和侧壁,且液泡完全放入被测物质中,所以应先固定a的位置。
由图甲可知,温度计的分度值是1℃,所以温度计的示数是96℃。
(2)由图乙可知,物距小于像距,根据凸透镜成实像规律,当物距小于像距时,成倒立、放大的实像;投影仪就是利用这一成像原理制成的。
(3)在图丙中,让导体做切割磁感线运动时,电流表指针会发生偏转,说明电路中有电流产生,在这个过程中是机械能转化为电能;发电机就是利用这一原理制成的。
16、阅读短文,回答问题。
智能手机
随着智能手机的日益普及,人们通过智能手机可以实现轻松出行、远距离通信、线上支付、网上办公等活动。手机电池作为手机的一个重要部分,目前正朝着大容量、快蓄电、长待机的方向发展。部分手机搭配了超级快充功能,采取的方式是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,极大提高了充电功率。
手机无线充电是目前比较新的一门技术,无线充电就是不借助数据线等导线对手机进行充电,从而增加手机的续航时间。现阶段使用较多的一种无线充电技术的原理如图甲、乙所示,交流电流过送电线圈(无线充电板)产生磁场,智能手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。
(1)文中描述的手机快充功能将充电功率变为原来的 倍;
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生 ,无线充电工作原理与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似,该原理是 ;
(3)图丙所示为充电器过热保护的模拟控制电路,电源电压恒定,R1为电阻箱,L为阻值不计的线圈,R2是热敏电阻,其电流与电压的关系如题图丁所示。
①当R2两端的电压为5V时,它的功率是 W;
②若要适当调高保护电路工作的临界温度,可调大R1的阻值,除此之外,还可以采取的方法是 (答出一种即可)。
【答案】(1)5 (2)感应电流 发电机 电磁感应 (3)0.21 减小电源电压或减少线圈匝数
【解析】(1)由题意可知,文中描述的手机快充功能,是保持充电器的电压不变,将电流从原来的1A变为5A,即电流变大了5倍,根据电功率的公式可知,充电功率变为原来的5倍。
(2)从图乙可以看到,手机在无线充电时,变化的磁场会让手机中的受电线圈产生感应电流,这是磁生电的现象,发电机也是磁生电,则无线充电工作原理与发电机工作原理相似,该原理是电磁感应。
(3)R2是热敏电阻,其电流与电压的关系如题图丁所示,从图丁可以看到,当R2两端的电压为5V时,它的电流为42mA=0.042A,根据电功率公式,可知,它的功率为
它的功率为0.21W。
若要适当调高保护电路工作的临界温度,即电磁铁的磁性稍微弱一点,可调大R1的阻值,则电路的总电阻变大,电路的电流变小。影响电磁铁的磁性强弱的因素有:电流的大小、螺线管线圈匝数和是否有铁芯,则可知道还可以采取的方法:在总电阻不变的情况下,减小电源电压,从而电路的电流也变小,再或者其他条件不变,减少电磁铁线圈匝数,也可以降低电磁铁的磁性强弱。
17、利用图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与 (选填“2”或“3”)接通。其中 (选填“扬声器”或“动圈式话筒”)工作过程与该原理相同。为使观察到的现象更明显,导体ab应选择 (选填“空心铜管”或“实心铜棒”);
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可将滑动变阻器向 (选填“左移”或“右移”)或改用磁场 (选填“更强”或“更弱”)的磁体。
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以 (填字母);
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动;
B.保持磁体不动,导体ab向左运动;
【答案】(1)①3 扬声器 实心铜棒 ②右移 更强 (2) ①不会 ②B
【解析】(1)①该装置是为了探究“通电导体在磁场中受力”,那么电路中要有电流通过,此时电源应接入电路,故应将开关的接线柱1与3接通。
扬声器是将电信号转换为声音信号进行重放的原件,其工作原理是“通电导体(线圈)在磁场中受到力的作用” ,故扬声器的工作过程与该原理相同;动圈式话筒是把声音转变为电信号的装置,动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的,故动圈式话筒的工作过程与该原理不同。
实心铜棒的横截面积比空心铜管的横截面积大,故在相同实验环境下,实心铜棒的电阻比空心铜管的电阻小,根据可知,通过实心铜棒的电流大于通过空心铜管的电流。相同条件下,导体中的电流越大,导体受到的磁场作用力越大,故为使观察到的现象更明显,导体ab应选择实心铜棒。
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可加大通过导体ab的电流,根据可知,此时减小滑动变阻器接入电路的阻值,可使电路电流增大,滑动变阻器滑片应向右移。为使悬挂的导体ab运动速度加快,也可以改用磁场更强的磁体,增大通电导体在磁场中受到的力的作用。
(2)①产生感应电流的条件有两个:一是电路是闭合的;二是有一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。当导体在磁场中静止或平行于磁感线运动时,磁通量没有发生变化,所以无论磁场多强,闭合回路中都无感应电流,故让悬挂的导体ab在图所示位置沿竖直方向上下运动,此时电路中无电流产生,灵敏电流计指针也不会发生偏转。
②通电导体的运动方向和磁感线的方向,当其中之一发生改变时,导体内电流的方向会发生改变;若二者同时改变,则导体内电流的方向不会改变。
将磁体的磁极对调,导体ab向左运动,此时磁感线的方向和通电导体的运动方向都发生了改变,导体内电流的方向不会改变,灵敏电流计指针依旧向左偏转,故A不符合题意;
保持磁体不动,导体ab向左运动,即磁感线方向不变,通电导体运动方向改变,此时通电导体内电流发生改变,灵敏电流计指针由原来的向左偏转变成向右偏转,故B符合题意。故选B。
18、阅读短文,回答问题。
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内,这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%,现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整,我国某品牌智能手机使用标称电压3V,容量4400mA h的电池,采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大地方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响,系统的发热程度、环境干忧物,线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率,只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电。
(1)给电池充电的过程中,将 转化为化学能,电池相当于 (选填“用电器”或“电源”);
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(3)如图2所示哪个选项是正确的充电方式并能提高充电的效率 ;
(4)标有“输出11V,6A”字样的充电器给电池充电,设充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,则选用该充电器将上述手机电池从零到充满电需要 min;
(5)利用USB充电电流电压显示计来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压,并绘制如图乙、丙所示图像,若充电的导线的阻值为0.05Ω,前20min导线产生的热量为 。
【答案】(1)电;用电器;(2)发电机;(3)A;(4)15;(5)900J。
【解析】(1)给电池充电的过程中,将电转化为化学能,电池相当于用电器;
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与发电机工作原理相似;发电机也是利用电磁感应现象来工作的。
(3)手机无线充电时只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电,如图2所示正确的充电方式并能提高充电的效率的是A;
(4)充电器的输入功率为:P=U'I'=11V×6A=66W;
电池充满电所能储存的电能W=UIt=3V×4400×10﹣3A×3600s=4.752×104J;
充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,充满电需要的时间,W=Pt′η,t′900s=15min;
(5)图丙可知,在前20min内,0~5min时电流为6A,5~10min电流为4A,10~20min电路中的电流为2A;由图乙可知,前20min内充电电压为6V,
导线产生的热量为:Q=I2Rt=(6A)2×0.05Ω×5×60s+(4A)2×0.05Ω×5×60s+(2A)2×0.05Ω×10×60s=900J。
【知识点3】发电机能量转化
1、如图,两铜线圈用导线相连,磁铁放在线圈1中快速抽出瞬间,观察到线圈2右侧的小磁针偏转情况如图所示。两线圈间导线足够长,忽略磁铁的磁场对小磁针的影响,则磁铁在线圈1中抽出瞬间( )
A.此装置没有电源
B.线圈2的右端是N极
C.磁铁抽出时可以使线圈1产生感应电流
D.此过程将线圈1的电能转化成磁铁的机械能
【答案】C
【解析】磁铁抽出时,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,可以使线圈1产生感应电流,线圈相当于是电源,故A不符合题意,C符合题意;
小磁针的N极向左,根据异名磁极相互吸引可知,线圈2的右端是S极,故B不符合题意;
此过程中产生了电能,是将磁体的机械能转化为线圈1的电能,故D不符合题意。
2、小明先将图甲的电路中的开关闭合,然后再断开开关,发现LED灯L并没有立即熄灭,下列说法正确的是( )
A.电动机的原理图可以用丙图表示
B.电动机工作时主要将电能转化为内能
C.甲图开关断开时灯泡还亮是因为LED的灯丝热量没有散完
D.甲图开关断开后灯泡还亮,是因为此时电动机相当于一个发电机
【答案】D
【解析】A、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用,故用乙图表示,故A错误;
B、电动机是电能转化为机械能,故B错误;
CD、甲图开关断开后灯泡还亮,电动机由于惯性继续运动切割磁感线,为此时电动机相当于一个发电机,给灯泡供电,故D正确,C错误。
3、电动汽车刹车时,汽车电动机“变身”为发电机,将汽车动能转化为电能( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】汽车电动机“变身”为发电机,将汽车动能转化为电能;
A、是电磁感应现象的原理图,是发电机的工作原理,故A正确。
B、是探究电磁铁的磁性与线圈匝数关系的实验装置图,故B错误;
C、是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场,故C错误;
D、是通电导线在磁场中受力运动的原理图,是电动机的工作原理,故D错误。
4、国产新型电动汽车具有各种“超能力”。其“动力系统”是由四个独立驱动电机构成的;“能量回收系统”可以将车辆制动时部分能量转化为电能,储存在蓄电池中。下列说法正确的是( )
A.驱动电机与发电机的原理相同
B.四个独立驱动电机是并联的
C.能量回收系统与电动机的原理相同
D.能量回收时,蓄电池相当于电源
【答案】B
【解析】闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流,该过程为电磁感应现象;
AC、“动力系统”是由四个独立驱动电机构成的,其原理是通电导体在磁场中受力的作用,与电动机的原理相同;能量回收系统可以将车辆制动时部分能量转化为电能,其原理是电磁感应,则能量回收系统与发电机的原理相同,故AC错误;
B、四个独立驱动电机可以单独工作,是并联的,故B正确;
D、能量回收时,蓄电池相当于用电器,故D错误。
5、观察手摇发电机灯泡的发光与手电筒灯泡的发光,通过比较我们可以发现( )
A.两个仪器的工作过程中其能量转化是相同的
B.手摇发电机灯泡会闪烁发光说明通过灯泡的电流方向在改变
C.两灯泡中通过的电流都是直流电
D.若用发光二极管替代小灯泡,同样的速度转动手摇发电机时,二极管每分钟闪烁的次数会减少
【答案】D
【解析】A、手摇发电机工作时将机械能转化电能,手电筒小灯泡将电能转化为光能和内能,能量转化不同,故A错误;
B、由于线圈切割磁感线的强度不同,则感应电流的大小不同,灯泡的亮度不同,即灯泡的亮度是时刻发生变化的,所以不能根据灯泡的发光情况判定是交流电,故B错误;
C、手摇发电机灯泡中的电流是交流电,手电筒灯泡中的电流是直流电,故C错误;
D、二极管具有单向导电性,同样的速度转动手摇发电机时,感应电流为交流电,电流的方向会发生变化,二极管每分钟闪烁的次数会减少,故D正确。
6、下列关于电与磁的四个实验的认识,正确的是( )
A.甲实验能说明电流周围存在磁场
B.乙实验中通电螺线管左端是S极
C.丙图中的线圈正处于平衡位置
D.丁实验的原理与电动机的原理相同
【答案】A
【解析】A、通电导线放在小磁针上方时,小磁针会发生偏转,小磁针的运动可以显示磁场的存在,它是研究电流的磁效应的,是奥斯特实验,故A正确;
B、电流从螺线管的右侧流入,从左侧流出,根据安培定则可知,螺线管的左端为N极,故B错误;
C、图中线圈的平面与磁感线的方向相同,不是平衡位置,故C错误;
D、图中没有电池,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图,是发电机的原理图,即是将机械能转化为电能的过程,故D错误。
7、风力发电已成为我国新能源战略的重要组成部分。下列选项中与风力发电机原理相同的( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】风力发电机的工作原理是电磁感应现象;
A、如图是奥斯特实验,实验说明电流周围存在磁场,故A错误。
B、如图电铃是利用电流的磁效应来工作的,故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,是电磁感应,故C正确。
D、如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力而运动,是电动机的工作原理,故D错误。
8、如图所示,接通电源,风扇甲转动,其产生的风带动风扇乙转动,与风扇乙相连的小灯泡发光。下列说法正确的是( )
A.风扇甲转动的原理是电磁感应
B.风扇乙将机械能转化为电能
C.风扇乙相当于电路中的用电器
D.小灯泡发光时,机械能直接转化为光能
【答案】B
【解析】A、甲风扇转动的原理是通电线圈在磁场中受力转动,故A错误;
B、乙风扇转动的原理与发电机原理相同,甲风扇产生的风带动乙风扇转动,在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流,乙相当于发电机,乙风扇将机械能转化为电能,故B正确;
C、乙风扇是发电机,相当于电路中的电源,故C错误;
D、小灯泡发光时,是电能转化为光能,故D错误。
9、白鹤滩水电站是中国第二大水电站,它的建设对促进西部开发、实现“西电东送”、促进经济发展等具有重要的意义。下列说法正确的是( )
A.水奔涌而下的过程中,动能转化为重力势能
B.水电站附近道路有汽车限重标志,是为了防止汽车对路面压强过大而损坏道路
C.拦河大坝修成上窄下宽,是为了使大坝底部受到水的压强减小
D.水电站的发电机将电能转化为机械能
【答案】B
【解析】A、水奔涌而下的过程中,水的重力势能转化为动能,故A错误;
B、水电站附近道路有汽车限重标志,是为了防止汽车对路面压力过大、压强过大而损坏道路,故B正确;
C、因为液体的压强随深度的增加而增大,所以拦河大坝设计成“上窄下宽”是由于深度越大,液体压强越大,故C错误;
D、水电站的发电机将机械能转化为电能,故D错误。
10、如图甲把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来,使线圈在磁场中转动,可以看到小灯泡会发光。下列说法正确的是( )
A.发电机是利用电流的磁效应来工作的
B.发电机将电能转化为了机械能
C.线圈转得越快,小灯泡越亮
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表,指针一直偏向右边
【答案】C
【解析】AB、闭合电路的一部分线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,该过程中,发电机是将机械能(动能)转化为电能,故AB错误;
C、转轮转速越快,线圈切割磁感线的速度变快,因此线圈中的电流变大,灯泡亮度越亮,故C正确;
D、发电机产生电流的方向是变化的,将小灯泡换成如图乙的电流表,指针将左右摆动,故D错误。
11、根据如图所示的实验图,在下面的横线处填入相应的内容。
(1)甲图:向上拉动弹簧测力计,玻璃板脱离水面的瞬间弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)乙图:验电器的金属箔张开一定角度,是由于 。
(3)丙图:用电压表测量水果电池的电压,电压表指针向右偏转,可知铜片是“水果电池”的正极。
(4)丁图:以塑料管为连接轴将两个玩具电动机的转轴连接起来,并连接如图所示的电路,开关S闭合后,灯泡发光,
(选填“甲”或“乙”)电机相当于发电机,它的工作原理是 。
【答案】(1)变大;(2)同种电荷相互排斥;(3)铜;(4)甲;电磁感应。
【解析】(1)玻璃板下表面与水面接触,玻璃板下表面的分子与水分子之间的距离变小,当向上拉动弹簧测力计使玻璃板脱离水面的瞬间,水分子和玻璃分子间存在的引力阻碍玻璃板向上运动,所以弹簧测力计既要克服玻璃板的重力,又要克服水分子和玻璃分子间存在的引力,示数会变大。
(2)当带负电荷的物体靠近金属球时,根据异种电荷相互吸引,金属球上的负电荷转移到两片金属箔上,金属球带正电,两片金属箔带负电,由于同种电荷相互排斥,所以金属箔会张开一定角度。
(3)图中电压表指针正常偏转,则连接电压表正接线柱的是电池的正极,即铜片是水果电池的正极。
(4)闭合开关,灯泡发光,乙电机转动,将电能转化为机械能,乙电机相当于电动机;乙电机带动甲电机转动,甲电机能使灯泡发光,说明甲电机将机械能转化为电能,所以甲电机相当于发电机,甲的工作原理是电磁感应。
12、在CES亚洲展会上,有一款自发电智能单车,如图所示,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,发电过程是根据
原理,把 能转化为电能。该智能单车还能通过USB端口给手机充电,此时智能单车在电路中属于
(选填“电源”或“用电器”)。
【答案】电磁感应;机械;电源
【解析】骑行时,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,机械能转化为电能;
智能单车还能通过USB端口给手机充电,智能单车提供电能,相当于电路中的电源。
13、如图甲所示是手摇发电机原理的示意图,图乙中的“〇”表示导线ab在磁场中分别从“1”转动到“4”位置时(运动方向已用箭头标出)的简化图。回答下列问题:
(1)手摇发电机工作时的原理是 。
A.电流的磁效应
B.电磁感应
C.磁场对电流的作用
D.磁化
(2)手摇发电机工作时的能量转化是 能转化为 能。
(3)导线ab在磁场中分别从“1”转动到“4”位置时,能使灯泡发光的是位置 ,不能使灯泡发光的是位置 。
【答案】(1)B;(2)机械;电;(3)2、3、4;1。
【解析】(1)图甲装置中没有电源,是电磁感应原理图,故选:B;
(2)手摇发电机是利用电磁感应原理制成的;手摇发电机工作时把机械能转化为电能;
(3)磁感线从N极出发到S极,“1”转动到“4”位置,能使灯泡发光的是位置2、3、4可切割磁感线,产生感应电流;
位置2时导线ab运动方与磁场方向平行,没有切割磁感线,不会产生感应电流,不能使灯泡发光。
14、课上老师演示了手摇发电机。手摇发电机是运用 现象工作的,工作中的能量转化或转移情况是 。在电动机、扬声器、话筒中与手摇发电机原理相同的是 。
【答案】电磁感应;机械能转化为电能;话筒
【解析】发电机的工作原理是电磁感应现象,发电机工作时将机械能转化为电能,电动机工作时将电能转化为机械能;
扬声器是将电信号转化成声信号,也是电能转化为机械能;话筒是声信号转化为电信号的机器,机械能转化为电能,所以在电动机、扬声器、话筒中与手摇发电机原理相同的是话筒。
15、如图1所示,闭合开关,静止的导体棒ab在轨道上向右运动,说明磁场对 有力的作用。若使导体棒ab将向左运动,可进行的操作是 。在CES亚洲展会上,有一款“未来基因健身车”的自发电智能单车,如图2所示,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,发电过程是将 能转化为电能。
【答案】通电导体 对调N、S极 机械
【解析】当闭合开关时,导体中有电流,这是通电导体在磁场中向右运动,可知受到力的作用,说明磁场对通电导体有力的作用。
通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向,磁场的方向有关,要使导体棒ab将向左运动,可进行的操作是对调N、S极或者改变电路电流的方向。
骑行时,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,机械能转化为电能。
16、阅读材料,回答问题
风力发电
风能是一种清洁的可再生能源,利用风力发电将助力我国实现碳中和目标,风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成,其简化结构如题图甲所示。叶片横截面的设计原理如图乙所示,一面较平,另一面较弯曲。叶片在风的作用下旋转,经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转发电。某风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈。风力发电机组输出功率P与风速v的关系如图丙所示。在的范围内5m/s≤v≤10m/s,P与v的三次方成正比。风力发电机组所在风场某段时间内的风速v与时间t的关系如图丁所示。(为方便计算,图丙和图丁数据已作简化处理。)
(1)完成下列风力发电的主要能量转化流程图:① ,② ;
(2)当风正面垂直吹向静止叶片时,如图乙所示,从正面看,叶片A会 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)当风速为12m/s时,风力发电机组工作1h输出的电能相当于 kg的煤完全燃烧放出的热量;(q煤=3.0×107J/kg)
(4)当风速为13m/s时,发电机转子1min转400圈,若发电机输出电能1kWh,叶片需要转动 圈;
(5)若14∶00~15∶00和15∶00~16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3,则14∶00~20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为 kW·h。
【答案】(1)机械能(或动能) 电能 (2)顺时针 (3)36 (4)4 (5)1084.3
【解析】(1)风吹动叶片转动,将风的风能转化为叶片的机械能(或动能),经过齿轮箱增速后,发电机转子高速旋转,带动发电机工作,将机械能转化为电能。
(2)叶片上平下凸,当风流过叶片时,下表面的风速大,压强小,上表面的风速小,压强大,叶片上下表面压强差的作用下顺时针转动。
(3)根据图丙可知,当风速为12m/s时,功率为300kW,根据可得,风力发电机组工作1h输出的电能为
由Q=mq可得,这些电能相当于完全燃烧煤的质量为
(4)若发电机输出电能1kW·h,当风速为13m/s时,功率为300kW,需要的时间为
由于发电机转子1min转400圈,当发电机输出电能1kW·h,发动机需要转的圈数为80圈,又风力发电机组利用齿轮箱可实现叶片转1圈,发电机转子转20圈,则叶片转4圈。
(5)根据丁图可知,15∶00-16∶00这段时间风速12~13m/s,由丙图可知,此时间段的功率为300kW,根据W=Pt可知,此段时间产生的电能为
W′=Pt=300kW×1h=300kW·h
14∶00-15∶00和15∶00-16∶00两段时间内输出电能之比为1∶3,可知14∶00-15∶00这段时间产生的电能为
由于14∶00-14∶30这时间段,风速小于3m/s,由丙图可知,输出功率为0,输出电能为0;由于14∶00-15∶00这段时间产生的电能为100 kW·h,所以14∶30-15∶00这时间段,风速等于10m/s,输出电能为100 kW·h;16∶00~17∶00这段时间,风速大于12m/s,输出的电能为300 kW·h;17∶00~17∶30这段时间,风速为10m/s,输出的电能为100 kW·h;17∶30~18∶00这段时间,风速为7m/s,满足5m/s≤v≤10m/s,由题意可知P与v的三次方成正比,即P=kv3,将速度v1=10m/s、v2=7m/s分别带入Pt= kv3t可得,W2=34.3kW·h;18∶00~19∶00这段时间,风速小于3m/s,由丙图可知,输出电能为0;19∶00~19∶30这段时间,风速为10m/s,输出的电能为100 kW·h;19∶30~20∶00这段时间,风速大于12m/s,输出的电能为
所以14∶00-20∶00的时间段内风力发电机组的输出电能为
100 kW·h+300 kW·h+300 kW·h+100 kW·h+34.3 kW·h+100 kW·h+150 kW·h=1084.3 kW·h
17、小华在探究电磁现象的实验中,设计了如图所示的实验装置。如图所示,导体棒ab在蹄形磁铁中静止时,小磁针N极指向下(如图甲);导体棒ab向右运动时,小磁针N极指向右(如图乙)。
(1)实验中,为了使实验效果更明显,图中悬挂在细线下的金属棒ab最好选用 。(填字母代号)
A.铁棒
B.玻璃棒
C.铝棒
D.铜棒
(2)当ab棒竖直向上运动时,小磁针N极指向 (选填“上”“下”或“右”);
(3)当ab棒水平向左运动时,棒内电流方向 (选填“由a到b”或“由b到a”),小磁针N极指向 (选填“上”“下”“左”或“右”)。
(4)在此实验过程中,能量转化情况是 ;人们根据此实验原理制成了 (选填“发电机”或“电动机”)。
【答案】(1)C;(2)下;(3)由 b 到 a;左;(4)机械能转化为电能;发电机
【解析】(1)本实验中,玻璃棒是绝缘体,不能用。铁、铝、铜中,虽然铜导电性更强,电阻更小,但因为本身长度较短所以电阻几乎可以忽略。铝密度小,质量小,运动状态容易改变,实验现象更明显,故选C;
(2)已知导体棒ab在蹄形磁铁中静止时,小磁针N极指向下,当ab棒竖直向上运动时,由于没有做切割磁感线的运动,所以不会产生感应电流,螺线管不会产生磁场,故小磁针不会收到力的作用,将会保持原来的状态,即N极指向下;
(3)已知导体棒ab向右运动时,小磁针N极指向右,说明螺线管的右端是N极,再由安培定则,得出螺线管上的电流方向是由上至下,说明ab棒中的电流是由a到b;所以当ab棒水平向左运动时,棒内电流方向是由b到a,此时再由安培定则得出螺线管左端为N极,右端则是S极,所以小磁针的N极指向左;
(4)由于导体棒的运动产生了电,所以能量转化的情况是机械能转化为电能,据此人们发明了发电机。
18、小亮同学在学习了“电和磁”的知识后,用甲乙两个直流电动机设计了如图所示的装置,闭合开关S后甲开始转动,同时用皮带带动乙转动,小灯泡发光。
(1)图1中,将机械能转化为电能的装置是 (选填“甲”或“乙”)。若要电动机反向旋转,方法是: 。
(2)图中ab表示一根导线,与竖直放置的导轨接触,它是电路中的一部分,磁感线分布如图所示,灵敏电流计在磁场外固定不动,甲、乙、丙、丁四幅图中不能产生感应电流的有: 。
(3)如图2所示,电磁铁CD通电时,软磁性(容易磁化和退磁的磁性材料)铁块A静止不动,这是因为电磁铁对A的吸引力 (选填“大于”“等于”或“小于”)A受到的摩擦力,改变电磁铁中的电流方向,A受到电磁铁的力的方向
(选填“改变”或“不变”)。如果把这个电磁铁CD如图所示通电并静止悬挂在地球赤道上方,则电磁铁C端,有指向地理极 (选填“南极”或“北极”)的趋势。
【答案】(1)乙;对调电源的正负极;(2)甲、丙、丁;(3)等于;不变;北极。
【解析】(1)闭合开关S后,电源与甲电动机接通,电流通过甲电动机的线圈,线圈在磁场中受力而转动,将电能转化为机械能;甲电动机带动乙电动机一起转动,乙电动机内部的线圈在磁场中切割磁感线,产生感应电流,小灯泡发光,此时乙电动机相当于发电机,将机械能转化为电能,其工作原理是电磁感应现象。
通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关,如果对调电源的正负极,电流方向改变,磁场方向不变,则甲电动机转动方向改变。
(2)根据电磁感应现象,闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流。甲图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;
乙图,导体运动时做切割磁感线运动,因此会产生感应电流;
丙图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;
丁图,导体运动时不做切割磁感线运动,因此不会产生感应电流;因此不能产生感应电流的是甲、丙、丁。
故选:甲、丙、丁。
(3)电磁铁通电时,铁块A静止不动,这时铁块A处于平衡状态,受到平衡力的作用,因此电磁铁对A的吸引力等于A受到的摩擦力。
改变电磁铁中的电流方向,电磁铁的磁极发生变化,但都会吸引铁块A,A受到电磁铁的力的方向不变。
由图中电流的方向,根据右手安培定则可知,电磁铁C端是N极,有指向地理北极的趋势。
【知识点4】电流方向、磁场方向和作用力方向关系
1、已知甲图装置是通电螺线管,右侧放有小磁针,通电后小磁针如图所示。乙图装置是条形磁铁。两装置正上方均有一根垂直于纸面的导线,它是闭合电路的一部分。导线均以速度v按箭头方向做切割磁感线运动,下列说法正确的是( )
A.两图中获得的感应电流方向相同
B.两图中获得的感应电流方向相反
C.两图中都不能获得感应电流
D.无法判断
【答案】A
【解析】根据安培定则和小磁针N极的方向,左图中线圈左端为N极;可见两图中磁场方向相同,在磁体上部,磁感线都是从左向右方向,当闭合电路一部分导体向上运动时,切割磁感线,所以会产生感应电流;因为磁场方向和切割磁感线方运动向相同,所以产生感应电流的方向相同。故A正确,BCD错误。
2、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置,下列说法中( )
①闭合开关、导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
②闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
③利用该实验的原理可以制成发电机
④将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
A.只有①②正确
B.只有①③正确
C.只有③④正确
D.只有②④正确
【答案】C
【解析】①②闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故①②错误;
③根据图示可知,电路中无电源,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象,在此过程中机械能转化为电能,根据电磁感应现象制成了发电机,故③正确;
④将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故④正确。
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,闭合开关,下列说法正确的是( )
A.磁铁不动,ab水平向左快速运动,指针不偏转
B.磁铁不动,ab竖直向上快速运动,指针会偏转
C.ab不动,磁铁向左快速运动,指针会偏转
D.ab不动,磁铁向上快速运动,指针会偏转
【答案】C
【解析】A.磁铁不动,ab水平向左快速运动,ab可以切割磁感线,产生感应电流,指针偏转,故A错误;
B.磁铁不动,ab竖直向上快速运动,ab没有切割磁感线,不会产生感应电流,指针不会偏转,故B错误;
C.ab不动,磁铁向左快速运动,ab可以切割磁感线,产生感应电流,指针会偏转,故C正确;
D.ab不动,磁铁向上快速运动,ab没有切割磁感线,不会产生感应电流,指针不会偏转,故D错误。
4、如图所示的四个装置,以下关于它们的说法中正确的是( )
A.图a只要导体AB运动,闭合回路就会产生感应电流
B.图b首先揭开这个奥秘的物理学家是奥斯特
C.图c当滑片向右移动时,两个电磁铁都能吸引更多的大头针
D.图d实验的能量转化是把机械能转化为电能
【答案】B
【解析】A、图a没有电池,验证电磁感应现象的实验,感应电流产生的条件:①闭合电路的一部分导体;②在磁场中做切割磁感线运动,故A错误;
B、图b验证了通电导体周围存在磁场,这是奥斯特的实验,说明了电流的磁效应,故B正确;
C、图c中当滑片向右移动时,电路中的电流减小,两个电磁铁的磁性都会减弱,吸引的大头针会减少,故C错误;
D、图d有电池,验证通电导体在磁场中受力的实验,利用此装置原理制造了电动机,是电能转化为机械能,故D错误。
5、如图所示为“探究感应电流产生条件”的实验装置,下列四幅图中,主要工作原理与该实验结论有关的是( )
A.电饭锅
B.洗衣机
C.电磁起重机
D.风力发电机
【答案】D
【解析】由“探究感应电流产生条件”的实验装置可得出结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这是电磁感应现象;
A、电饭锅的主体是发热体,是利用电流的热效应工作的,故A不合题意;
B、洗衣机的主体是电动机,其原理是通电导体在磁场中受力运动,故B不合题意;
C、电磁起重机是利用电流的磁效应工作的,故C不合题意;
D、风力发电机是利用电磁感应原理制成的,将机械能转化为电能,故D符合题意。
6、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。下列说法正确的是( )
A.闭合开关,导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
B.闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
C.利用该实验原理可以制成电动机
D.将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
【答案】D
【解析】AB、闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故AB错误;
C、利用该实验原理可以制成发电机,故C错误;
D、将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故D正确。
7、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。下列说法正确的是( )
A.闭合开关,导体ab在磁场中上下运动会产生感应电流
B.闭合开关,导体ab左右运动过程中电能转化为机械能
C.利用该实验原理可以制成电动机
D.将电流计换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况
【答案】D
【解析】AB、闭合开关,导体ab在磁场中左右运动会产生感应电流;上下运动没有切割磁感线,不会产生电流,产生电流过程中机械能转化为电能,故AB错误;
C、利用该实验原理可以制成发电机,故C错误;
D、将电流表换成电源,可以研究通电导线在磁场中的受力情况,故D正确。
8、如图所示的是有关“电和磁”的实验,下列说法中正确的是( )
A.图甲中导体AB在磁场中只有水平方向运动时,电流表指针才会偏转
B.图乙中电流方向和磁场方向同时改变时,导体ab的运动方向不变
C.图丙中扬声器的工作原理与图甲的相同,都是将机械能转化为电能
D.电铃的工作原理是磁场对电流的作用
【答案】B
【解析】A、导体AB在磁场中只要切割磁感线时,电流表指针都会偏转,故A错误;
B、导体受力方向与磁场方向、电流方向有关,若同时改变电流方向和磁场方向,导体ab运动方向不改变,故B正确;
C、扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的,将电能转化为机械能,故C错误;
D、电铃是根据电流的磁效应工作的,故D错误。
9、某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图甲所示。
(1)图甲,LED的是 (选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)图乙,线圈顺时针转动,LED发红光;图丙,线圈也在转动且LED发黄光,则直流电源2的右侧为 (选填“正极”或“负极”),综合图乙和丙可知线圈2是 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(3)图丁,导体a与该LED相连,在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,则该过程a中电流方向 (选填“不变”或“变化”),该磁场可能的分布包括图戊中哪些选项? (选填序号①②③)。
【答案】(1)半导体;(2)负极;顺时针;(3)变化:①③。
【解析】(1)LED灯是半导体材料;
(2)由图甲可知,发黄光时,电流是由A到B,所以直流电源2的右侧为电源的负极;
线圈1顺时针转动,二极管发出红光;线圈2的磁感线的方向发生了改变,二极管发出的是黄光,这说明电流的方向也发生了改变;磁场方向、电流方向同时发生了变化,导体受力方向不变,所以线圈2也是顺时针转动;
(3)在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,这说明通过二极管的电流发生了变化,即该过程a中电流方向发生了变化;
电路中能产生感应电流,说明导体做切割磁感线运动,①③的导体都做切割磁感线运动,而②中的导体运动方向与磁感线方向相同,没有切割磁感线,不会产生感应电流,二极管不发光。
10、某同学用如图所示的装置研究电磁感应现象。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 (选填“塑料”或“铜”)。
(2)将导体AB放入蹄形磁体中,闭合开关,保持导体AB不动,使蹄形磁体快速水平向左运动,电流计指针 (选填“不会”或“会”) 发生偏转。
(3)在这个实验中 能转化为了电能。
(4)利用电磁感应原理工作的装置有 。
A.电铃 B.扬声器 C.电磁起重机 D.动圈式话筒
【答案】:(1)铜;(2)会;(3)机械;(4)D。
【解析】(1)在磁场中做切割磁感线运动的必须是导体,所以实验中,AB棒的材料可能是铜;
(2)将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,保持导体AB不动,使蹄形磁体快速水平向左运动,此时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,电流计指针发生偏转;
(3)电磁感应现象实验中机械能转化为了电能;
(4)AC、电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁,利用电流的磁效应,故AC不符合题意;
B、扬声器是把电信号转化为声信号,利用通电导体在磁场中受力原理,故B不符合题意;
D、动圈式话筒是把声信号转变成电信号的,声信号的振动带动线圈在磁场中振动,产生电流,是电磁感应原理,故D符合题意。
11、(1)如图所示,刻度尺测得物体的长度是 cm,温度计的示数是 ,电能表的读数是 kW h,该电能表允许接入的用电器最大功率是 W;
(2)如图所示是探究杠杆平衡条件实验,若钩码总重为2N,则此时弹簧测力计示数应为 N:当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,要使杠杆仍然在水平位置平衡,测弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)如图所示,一定能使闭合回路产生感应电流的是 。
A.让导体AB在磁场中静止
B.保持导体AB静止,使蹄形磁铁水平向左运动
C.让导体AB在磁场中竖直向上或向下运动
【答案】(1)1.70;91℃;2508.6;4400;(2)3;变大;(3)B。
【解析】(1)图中刻度尺分度值为0.1cm,精确值之后估读一位,左侧对准的刻度是7.00cm,右侧对准的刻度是8.70cm,故长度为L=8.70cm﹣7.00cm=1.70cm;
图中温度计每10℃被分隔成10小格,每1小格为1℃,即温度计的分度值为1℃,图中液面在90℃以上1格,所以温度是91℃。
电能表最后一位是小数位,图中电能表的示数为2508.6kW h。
该电能表正常工作时通过的电流为10A,允许通过的最大电流为20A,该电能表允许接入的用电器最大功率为P=UI=220V×20A=4400W;
(2)假设杠杆上一格为L,由杠杆平衡条件可得2N×3L=F×2L,
解得:F=3N,
当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,动力的力臂变小,阻力与阻力臂不变,由F1l1=F2l2可知,动力将变大。
(3)产生感应电流的条件是:闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
A.让导体AB在磁场中静止,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故A不符合题意;
B.保持导体AB静止,使蹄形磁铁水平向左运动,导体在做切割磁感线运动,可以产生感应电流,故B符合题意;
C.让导体AB在磁场中竖直向上或向下运动,运动方向与磁场方向相平行,没有在做切割磁感线运动,不会产生感应电流,故C不符合题意。
12、(1)如1图甲所示,铅笔的长度为 cm;天平平衡时,放在天平右盘中的砝码和游码位置如图乙所示,所测物体的质量是 g。
(2)如图丙所示,ab与灵敏电流计组成闭合电路。若导体棒ab不动,快速向右水平移动磁铁,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生。
(3)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,小明发现很难使木块做匀速直线运动,于是对实验装置进行改进,如图丁所示,重复实验,发现效果更好。该改进实验中,小明 (选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板,木块静止时弹簧测力计的示数为 N,木块受到的滑动摩擦力为 N。
【答案】(1)5.55;46.8;(2)有;(3)不需要;2.6;2.6。
【解析】(1)由图甲可知,刻度尺上1cm之间有10个小格,所以刻度尺的分度值为0.1cm=1mm;铅笔左侧与0刻度线对齐,右侧与5.55cm对齐,所以铅笔的长度为L=5.55cm;
由图乙可知,称量标尺的分度值为0.2g,被测物体的质量为m=20g+20g+5g+1.8g=46.8g;
(2)ab与灵敏电流计组成闭合电路,若导体棒ab不动,快速向右水平移动磁铁,导体棒ab切割磁感线,电路中有感应电流产生;
(3)由图丁所示实验可知,拉动木板时木块保持不动,木块处于平衡状态,滑动摩擦力等于测力计的拉力,实验时不需要匀速拉动长木板。
由图丁可知,弹簧测力计的示数为2.6N,由二力平衡可知,木块受到的滑动摩擦力为2.6N。
13、如图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验时,小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;
(2)小明进行了如图所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 (选填所有符合要求的操作序号);
(3)利用“磁生电”工作的装置有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”)。
【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转;(2)①③④;(3)动圈式话筒
【解析】(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流,这用到了转换法。
(2)①当导体AB水平向右运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
②当导体AB竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流;
③当导体AB斜向上运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
④磁体水平向左运动时,会切割磁感线,产生感应电流;
⑤磁体竖直向上运动时,不会切割磁感线,不会产生感应电流;
由此可知,会产生感应电流的是①③④。
(3)电铃、电磁起重机利用电流的磁效应,扬声器利用通电导体在磁场中受力工作的,动圈式话筒利用电磁感应产生电流的。
14、小青想通过如图甲所示的实验装置来探究产生感应电流的条件。
(1)小青可以通过观察 来判断电路中是否产生感应电流;
(2)闭合开关,小青让导体棒在磁场中运动,其a端的侧视图如图乙所示,四次实验中, (填字母)图中没有感应电流产生;
(3)家庭式卡拉OK系统一般由功放、扬声器、动圈式话筒等组成,其中 是利用电磁感应原理制成的。
【答案】(1)灵敏电流计指针是否偏转;(2)B;(3)动圈式话筒。
【解析】(1)实验时,通过观察灵敏电流计的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流;
(2)闭合开关,让导体棒在磁场中运动,四次实验中,B图中导体棒在磁场中运动方向与磁场方向平行,没有切割磁感线运动,因此B图中没有感应电流产生;
(3)动圈式话筒是声信号转化为电信号的机器,即是利用电磁感应现象的原理制成的。
15、(1)探究“电阻大小与哪些因素有关”的实验装置如图甲所示,实验中分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中a、b、d长度相同,a、b、c粗细相同,b、d粗细不同。选用b、c两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的
有关。选用 (填写导体的代号)两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(2)小明用如图乙所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。实验中通过观察U形管中液面 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验研究的方法叫 法。
(3)用图丙所示的装置研究电磁感应现象,实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生。若将此装置中电流计换成 ,可进一步探究电动机的工作原理。
【答案】(1)长度;b、d;(2)高度差;转换;(3)灵敏电流计的指针是否偏转;电源。
【解析】(1)探究电阻大小跟导体的长度有关时,需要控制材料和横截面积相同,所以需要将b、c两根导线分别接入电路中进行实验;要探究电阻大小跟导体的横截面积有关,需要控制导体的材料和长度相同,横截面积不同;由图可知,导线b、d的长度、材料均相同、粗细不同,因此选用导线b、d分别接入电路中;
(2)小明用如图乙所示的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”,实验中通过观察U形管中液面高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验研究的方法叫转换法;
(3)实验中通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;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。
16、(2023·汕头龙湖区一模)利用如图所示的装置进行电与磁的相关实验。
(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,应将开关的接线柱1与________(选填“2”或“3”)接通。其中________(选填“扬声器”或“动圈式话筒”)工作过程与该原理相同;
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可将滑动变阻器的滑片向______(选填“左移”或“右移”)或改用磁性________(选填“更强”或“更弱”)的磁体。
(2)将开关反方向闭合,利用该装置探究“产生感应电流的条件”:
①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动,灵敏电流计指针________(选填“会”或“不会”)发生偏转;
②保持磁体不动,若导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以________(填字母);
A.将磁体的磁极对调,导体ab向左运动;
B.保持磁体不动,导体ab向左运动;
③为使灵敏电流计的指针偏转角度更大,可以______________________。(写出一种方法即可)
【答案】(1)①3 扬声器 ②右移 更强 (2)①不会 ②B ③增大导体运动速度(或更换磁性更强的磁体)
【解析】(1)①若利用该装置探究“通电导体在磁场中受力”,必须要有电源,应将开关的接线柱1与3接通;扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象;
②为使悬挂的导体ab运动速度加快,可以增大电路中的电流,减小滑动变阻器接入电路的电阻,将滑动变阻器的滑片向右移动;也可以改用磁场更强的磁体。
(2)①让悬挂的导体ab在如图所示位置沿竖直方向上下运动,不切割磁感线,不会产生感应电流,灵敏电流计指针不会发生偏转;
②产生感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关;若保持磁体不动,将导体ab水平向右运动,灵敏电流计指针向左偏转;若要使灵敏电流计的指针向右偏转,可以将磁体的磁极对调或导体ab向左运动,两者不能同时改变,故B符合题意;
③产生的感应电流的大小与切割磁感线的速度、磁场的强弱有关,所以为使灵敏电流计的指针偏转角度更大,可以换用磁性更强的磁体或可以加快导体的移动速度。
17、为了探究什么情况下磁可以生电,小明按图示将AB棒放在蹄形磁体的磁场中,用导线将AB棒的两端跟灵敏电流计连接。
(1)实验室备有铜棒、橡胶棒和玻璃棒,小明应选用______作为本实验中的AB棒;
(2)实验中记录了AB棒运动情况与灵敏电流计指针偏转情况如下表所示;
①分析可得:闭合电路的一部分导体在磁场中做______运动时,导体中就产生感应电流;
②灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向。根据序号为______的两次实验现象可以提出问题:感应电流的方向是否与导体运动的方向有关?
【答案】(1)铜棒 (2)①切割磁感线 ②4、5
【解析】(1)电路中要形成电流,则须保持通路,所以应选择导体作为AB棒,而铜棒是导体,橡胶棒和玻璃棒是绝缘体,故小明应选择铜棒作为本实验中的AB棒。
(2)①由表中现象可知,当导体棒左右运动切割磁感线时,电路中会产生感应电流,这就是电磁感应现象。
②4、5两次实验导体棒的运动方向相反,结果灵敏电流计的指针偏转方向相反,说明电流的方向相反;故根据序号4、5的两次实验现象可以提出问题:感应电流的方向是否与导体运动的方向有关?
18、小亮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”。
[设计与进行实验]
(1)实验中可以通过灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中______________________,通过灵敏电流计指针的偏转方向来判断________________,通过灵敏电流计指针的偏转角度大小来判断________________。
(2)小亮将导体静止悬挂起来后,闭合开关,灵敏电流计指针不偏转说明电路中________(选填“有”或“没有”)感应电流产生。灵敏电流计指针不偏转的原因是________。
A.电路没有闭合
B.导体没有做切割磁感线运动
C.产生的感应电流太小
[分析论证]
(3)他将实验中观察到的现象记录在下表中。
①比较实验2和3(或5和6)可知:磁场方向一定时,感应电流的方向与______________有关。
②比较实验________可知:导体切割磁感线运动方向不变时,感应电流的方向与磁场方向有关。
③分析实验现象得出:________电路中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。
[交流与评估]
(4)完成实验后小亮认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施_____________________
______________________________________________________________________________。
[拓展设问]
(5)(2023·武汉改编)安检时使用的一种金属探测仪,金属探测仪靠近金属物体时,会产生感应电流,发出报警信号。金属探测仪的工作原理和______________(选填“电磁铁”“电动机”或“动圈式话筒”)相同。电路中产生感应电流的过程中将________能转化为电能。
(6)如果将电流表换成________,可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1)是否产生感应电流 感应电流的方向 感应电流的大小 (2)没有 B (3)①导体运动方向 ②2、5(或3、6) ③闭合 切割磁感线 (4)用多匝线圈替代单根导体棒(加快导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的蹄形磁体) (5)动圈式话筒 机械 (6)电源
【知识点5】话筒
1、如图为动圈式话筒结构示意图。其工作原理是:当对着话筒讲话时,声音使膜片振动,带动与膜片相连的线圈在磁场中振动,随之线圈中产生电流。下列图示的实验中能说明这一工作原理的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依题意得,动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。
图中表示的是奥斯特实验,说明通电导体周围存在磁场,故A不符合题意;
图中表示的是的发电机工作原理图,即闭合电路中的部分导线切割磁感线会产生感应电流,利用的是电磁感应现象,故B符合题意;
图中是电动机的工作原理图,是通电导体在磁场中受力的作用,故C不符合题意;
图中说明同名磁极相排斥,故D不符合题意。
2、唱卡拉OK时经常用到动圈式话筒。对着话筒唱歌时,声音使处于磁场中的线圈振动,从而线圈中产生随声音变化的电流。下列实验能说明动圈式话筒工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】对着话筒唱歌时,声音使处于磁场中的线圈振动,从而线圈中产生随声音变化的电流,是电磁感应现象,是磁生电现象。
此图是磁生电的原理图,是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流,故A符合题意;
是电动机原理,是通过导线在磁场中受到力的作用,故B不符合题意;
是奥斯特实验,电流的磁效应,是电生磁现象,故C不符合题意;
如图所示,是同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,故D不符合题意。
3、下列有关电与磁的说法正确的是( )
A.铁和铝都能够被磁体吸引
B.动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象
C.磁感线是用来形象描述磁场的,是真实存在的
D.同种电荷一定相互排斥,同名磁极可以相互吸引
【答案】B
【解析】A.磁体只能吸引铁、钴、镍等物质组成的物体,不能吸引铝制的物体,故A错误;
B.动圈式话筒是声音让膜片振动,引起在磁场中的线圈振动,从而做切割磁感线的运动,于是产生变化的电流,是利用电磁感应现象工作的,故B正确;
C.磁感线是为了形象描述磁场而画出来的带箭头的曲线,不是真实存在的,故C错误;
D.同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,而同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,故D错误。
4、科学研究是以实验为基础的,下列有关实验的说法中正确的是( )
A.图甲:托里拆利实验首次证明了大气压强的存在
B.图乙:此实验反映的是电磁感应现象,发电机和动圈式话筒都用到了此原理
C.图丙:两个紧压在一起的铅柱没有被重物拉开,说明分子之间存在斥办
D.图丁:此实验能直接验证牛顿第一定律
【答案】B
【解析】A、图甲:托里拆利实验首次测出了大气压强的数值,故A错误;
B、图乙:此实验反映的是电磁感应现象,发电机和动圈式话筒都用到了此原理,故B正确;
C、图丙:两个紧压在一起的铅柱没有被重物拉开,说明分子之间存在引力,故C错误;
D、图丁:此实验不能直接验证牛顿第一定律,牛顿第一定律是在实验的基础上经过科学推理得出的,故D错误。
5、下列关于电磁现象的说法中,正确的是( )
A.我国科学家沈括首先发现地理的两极与地磁的两极不重合
B.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针北极所指的方向决定的
C.动圈式话筒工作的原理和电动机相同
D.电磁铁的磁性强弱只与线圈中的电流大小有关
【答案】A
【解析】A.我国科学家沈括首先发现磁偏角,即地理的两极与地磁的两极不重合,故A正确;
B.磁场中某点的磁场方向由磁体的南北两极决定的,故B错误;
C.动圈式话筒工作的原理,是电磁感应现象,工作时将声信息转化为电信号,是磁生电现象,故C错误;
D.电磁铁的磁性强弱与线圈中的电流大小和线圈的匝数都有关,故D错误。
6、如图所示的电吉它主要由“拾音器”和“音箱”组成,拾音器上装有磁铁和线圈。拨动钢弦,让其振动,导线中产生不同频率的电流,该电流经放大后通过音箱中的扬声器而发声。下列与“拾音器”工作原理相同的装置是( )
A.发电机 B.电磁铁 C.电磁继电器 D.电动机
【答案】A
【解析】电吉它的拾音吕由磁铁和线圈组成,钢弦被磁化,当拨动钢弦,相当于线圈做切割磁感线运动,在线圈中就会产生对应的音频电流,电吉他是利用电磁感应现象的原理制成的。
A、发电机也是利用电磁感应现象的原理制成的,故A正确;
BC、电磁铁、电磁继电器是利用电流的磁效应原理制成的,故BC错误;
D、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用而转动的原理制成的,故D错误。
7、如图所示的智能交互机器人具有人脸识别、导航等功能,旅客可以通过与机器人进行对话交流从而快速出站或换乘。下列说法正确的是( )
A.机器人的摄像头对光线有发散作用
B.机器人静止时对地面的压力大小大于地面对其的支持力大小
C.对话时机器人将旅客的声音信号转化为电流信号,其原理是电磁感应
D.机器人开启的导航定位功能是通过超声波传递信息的
【答案】C
【解析】A.机器人的摄像头相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,故A错误;
B.静止时对地面的压力与地面对其的支持力是一对相互作用力,大小相等,故B错误;
C.对话时机器人将旅客的声音信号转化为电流信号,当声波作用于麦克风膜片时,膜片会随之振动。这个振动会改变麦克风内部磁场与线圈之间的相对位置,从而在线圈中产生感应电动势,即电流信号,其原理是电磁感应,故C正确;
D.导航定位功能是通过电磁波传递信息的,故D错误。
8、下列物品,应用电磁感应现象此原理工作的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】电磁起重机的主要部分是电磁铁,电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,故A不符合题意;
动圈式话筒和发电机原理相同,都是根据电磁感应现象工作的,故B符合题意;
电铃的主要部分是电磁铁,电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,故C不符合题意;
动圈式扬声器和电动机原理相同,工作原理是通电导体在磁场中受力而运动,故D不符合题意。
9、如图所示是动圈式话筒构造示意图。对着话筒说话或唱歌时,声音使膜片振动,与膜片相连的线圈在磁场中也跟着一起振动、线圈中产生感应电流。下列实验原理与它相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】动圈式话筒工作原理是电磁感应现象。
此装置是探究磁极间的相互作用的,故A不符合题意;
此装置是说明了磁体周围存在着磁场,故B不符合题意;
此图中没有电源,当部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,即电磁感应现象,故C符合题意;
此装置是探究通电导线在磁场中受力而运动,是电动机的原理,故D不符合题意。
10、学习物理要善于归纳和整理,以下是思思同学整理课本插图的相关物理笔记,以下表述正确的是( )
A.图甲:动圈式话筒的工作原理是电流的磁效应
B.图乙:磁感线总是从北极出来,回到南极
C.图丙:司南静止时勺柄指南是由于受到地磁场的作用
D.图丁:电动机的工作原理是电磁感应现象
【答案】C
【解析】动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象,故A错误;
磁体外部的磁感线是从磁体的北极出来,回到南极,故B错误;
司南利用地磁场对磁体有力的作用指示南北,故C正确;
电动机的工作原理是通电导体在磁场受力运动,故D错误。
11、图甲是物理老师上课时使用的“小蜜蜂”扩音器,图乙是其工作原理图,声信号由麦克风(话筒)转化为电信号,经放大器放大后,再传入扬声器转化为声信号播出。麦克风的工作原理是 现象,扬声器的工作原理与
(选填“发电机”“电动机”或“电铃”)的工作原理相同。
【答案】电磁感应;电动机。
【解析】麦克风的工作原理是电磁感应现象,扬声器的工作原理与电动机的工作原理相同。
12、如图所示,是动圈式话筒构造示意图,人说话时引起膜片振动,带动线圈 磁感线产生变化的感应电流,这个原理是英国物理学家 发现的,它实现了将 能转化为电能。
【答案】切割;法拉第;机械。
【解析】动圈式话筒工作过程是:声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器。由此可知,其工作原理是电磁感应现象,即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。这个原理是英国物理学家法拉第发现的,它实现了将机械能转化为电能。
13、仿照实例,请将下列实例中运用的主要物理知识填写在右侧的横线上。
例:甲:验电器的工作原理——同种电荷相互排斥。
(1)乙:刹车时用力捏车闸—— 。
(2)丙:动圈式话筒—— 。
(3)丁:排水管的U形“反水弯”的使用—— 。
【答案】(1)通过增大压力来增大摩擦;(2)电磁感应现象;(3)连通器。
【解析】(1)刹车时用力捏车闸运用的主要物理知识是通过增大压力来增大摩擦。
(2)动圈式话筒运用的主要物理知识是电磁感应现象。
(3)排水管的U形“反水弯”运用的主要物理知识是连通器。
14、小南通过听老师的讲解了解到中考的各项事宜,说明声音能传递 (选填“信息”或“能量”);老师讲解时使用的动圈式话筒的构造如图,这是根据英国物理学家法拉第发现的 现象制成的。
【答案】信息;电磁感应。
【解析】小南通过听老师的讲解从而了解到中考的各项事宜,即从声音中获取信息,这说明声音能传递信息;
由题意可知:动圈式话筒将声信号转化为电信号,即线圈产生感应电流,这是根据英国物理学家法拉第发现的电磁感应现象制成的。
15、(2022河北)如图甲是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置.
(1)实验时,小明通过观察 来判断电路中是否产生感应电流.
(2)小明进行了如图乙所示的5次操作,其中能产生感应电流的是 (选填所有符合要求的操作序号).
(3)完成实验后,小明认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施: .
(4)利用“磁生电”工作的装置有 (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”).
【答案】(1)灵敏电流计的指针是否偏转 (2)①③④ (3)换用磁性更强的蹄形磁体 (4)动圈式话筒