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【物理素材】电磁转换【十五】  

2014-07-18 06:17:11|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理素材】电磁转换【十五】

【物理素材】电磁转换【十五】





磁生电




《磁生电》同步测试
江苏省无锡市东林中学 王伟彬






一、选择题

1.发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代。制造发电机所依据的主要物理知识是(    )
A.磁场对电流的作用        B.磁极间的相互作用

C.电磁感应现象            D.电流周围存在着磁场

答案:C

解析:发电机是产生电流的,根据电磁感应原理制成的,磁场对电流的作用,可以制成电动机;电流周围存在磁场是由奥斯特首先发现的。

2.在研究“感应电流产生条件”的实验中,如图所示,可以使电流表指针发生偏转的情况是(    )

电磁转换【十五】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间

A.开关S断开,导线ab竖直向下运动

B.开关S闭合,导线ab竖直向上运动

C.开关S断开,导线ab从纸里向纸外运动

D.开关S闭合,导线ab从纸外向纸里运动

答案:D

解析:本题考查了感应电流产生的条件。为使电流表指针发生偏转,电路中应有感应电流产生,这就需同时满足两个条件:一是电路要闭合;二是一部分导体做切割磁感线运动。电磁感应产生感应电流的条件必须使导体在磁场中切割磁感线运动,导体的运动方向与磁场方向应有一个夹角。

3.在研究感应电流时,要改变感应电流的方向,以下方法正确的是(    )

A.改变导体切割磁感线的方向            B.改变导体切割磁感线的速度

C.改变导体的粗细                      D.改变导体所处磁场的强弱

答案:A

解析:感应电流的方向与磁场方向和切割磁感线的方向有关,只要这两个因素中的一个发生变化,感应电流的方向就会发生变化,如果两个都改变,则感应电流的方向不会发生改变。

4.如图所示,关于甲、乙两图说法中正确的是(    )

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A.图甲是研究电磁感应现象的装置,利用该实验的原理可以制成发电机

B.图乙是研究磁场对电流作用的装置,利用该实验的原理可以制成发电机

C.图甲是研究磁场对电流作用的装置,利用该实验的原理可以制成电动机

D.图乙是研究电磁感应现象的装置,利用该实验的原理可以制成电动机

答案:C

解析:本题中的两张图是电动机和发电机的工作原理图,电动机是利用了磁场对电流的作用,把通电导线放入磁场中,观察导线受力情况;发电机是利用了电磁感应的原理,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会有感应电流,此时运动的导线相当于电路中的电源。甲图中有电源,导线中有电流,放在磁场中会受力运动,所以这是电动机的原理。在乙图中没有电源,导线中原来没有电流,当导线在磁场中做切割磁感线运动时,电路中产生感应电流,此时运动的导线相当于电源,电路中有电流,可以通过检流计来观察电路中是否有电流。

5.关于下列四个实验的认识中,正确的是(  )

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A.实验现象说明电流周围存在磁场

B.通电螺线管右端为S极

C.实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用

D.实验研究的是电磁感应现象

答案:A

解析:本题涉及电与磁的相关现象及知识,要能认识这几个实验研究的内容。A图是奥斯特实验,用于说明电能生磁,电流周围存在磁场;B图是通电螺线管,根据安培定则来判定螺线管的磁极;C图是研究感应电流产生条件的,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,可以通过检流计来反映电路中感应电流的;D图与C图相似,但不同,因为D图中有电池,放在磁场中的导线ab中有电流通过,它是用于说明磁场对通电导线有力的作用。

6.(2013连云港)下列四幅图对应的说法正确的是(    )

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A.图甲:通电导线周围存在磁场,将小磁针移走,磁场消失

B.图乙:电流一定时,电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数有关

C.图丙:改变电流方向并对调N、S极,导体棒摆动方向随之改变

D.图丁:只要导体棒在磁场中运动,就一定会产生感应电流

答案:B

解析:本题中几幅图是课本上的几个演示实验,能说出这些实验目的。甲图中是奥斯特实验,用于说明通电导线周围存在磁场,磁场的有无由电流的有无控制,小磁针只是用于体现通电导线周围磁场的存在。乙图是用于研究影响电磁铁磁性强弱的因素,通过图可以看出两个线圈匝数不同的电磁铁,串联电流相等,匝数越多的吸引大头针的数量越多,说明它的磁性越强。丙图研究磁场对电流的作用,通电导线在磁场中受到力的作用,作用力的方向电流方向和磁场方向有关,只要电流方向和磁场方向中某一方向改变,作用方向会改变,但两者不能同时改变。丁图是用于研究产生感应电流条件的实验,得到的结论是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,导线的运动方向不能与磁场方向平行。

7.与图中动圈式话筒工作原理相同的是(    )

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答案:C

解析:动圈式话筒是利用了电磁感应的原理,当有声音时,引起膜片振动,膜片与线圈相连,使线圈在磁场中切割磁感线运动,产生感应电流,就把变化的声音转化为变化的电流,它的原理与发电机的原理相同。扬声器是利用磁场对电流的作用,强弱变化的电信号使线圈在磁场中受到力的大小不同,线圈振动带动纸盆振动发声,它的原理与电动机相同。电磁起重机是利用了电流的磁效应。

8(2013呼和浩特)下列关于电与磁,判断正确的是(    )

A.用电器工作时就是不断地消耗电源的电荷

B.磁场看不见,但却是客观存在的

C.电动机是根据通电导体在磁场中受力作用的原理制成,并将机械能转化为电能

D.扬声器(喇叭)是把声音信号转换成电信号的一种装置

答案:B

解析:用电器工作时消耗电能,转化为其他形式的能,电源的作用是提供电压,使电荷定向移动形成电流,电流从电源正极经用电器流向负极,形成一个闭合回路,电荷的多少不会发生改变。磁场是客观存在的,可能通过它对外表现的作用来认识磁场。电动机是根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的,它在工作时把电能转化为机械能。扬声器是把变化的电流(电信号)转化为声信号的工具,它与电动机的工作原理相同,动圈式话筒是把声音信号转换成电信号的装置。

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(    )

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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

解析:本实验装置中涉及两个现象,导线ab在磁场中做切割磁感线运动,在电路中会形成感应电流,它相当于电源;产生的感应电流经过导线cd,磁场会对通电导线cd产生力的作用,使导线cd运动。导线ab在此电路中相当于电源,把机械能转化为电能;导线cd在此电路中原理相当于电动机,它是把电能转化为机械能。导线ab运动方向不同,电路中产生感应电流方向不同,导线cd中电流方向不同,在磁场中受力方向不同,运动方向会改变。

二、填空题

10.如图所示,将一根条形磁铁插入线圈时,与之相连的灵敏电流计的指针会发生偏转。在这个闭合电路中,__________相当于电源,这一现象中能量的转化情况是____________________。

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答案:线圈  机械能转化为电能

解析:这也是电磁感应的例子,当磁体运动而线圈静止时,线圈相对于磁体发生运动,并且是切割磁感线,所以会产生感应电流。在电磁感应中,线圈相当于电源,把机械能转化为电能。

11.我们日常生活用的照明电是______________电,其周期为_____________s,频率为__________Hz,电流方向每秒改变_____________次。

答案:交流  0.02  50  100

解析:家庭电路中电是由大型的交流发电机提供的,它的频率是50Hz,即1秒内有50个周期,每个周期的时间为0.02秒,每个周期内电流方向改变2次,即每秒内电流方向改变100次。

12.微型电扇的内部构造如图15所示。在完好的微型电扇的插头处接一只发光二极管,用手旋转叶片,将发现二极管发光,这是                           现象;微型电扇接入电路中能转动,其工作原理是                                      

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答案:电磁感应  通电导体在磁场中受力的作用

解析:发光二极管发光说明有电流通过电路,电风扇是利用通电导体在磁场中受力的作用,如果让线圈在磁场中转动时,就会产生感应电流,使二极管发光。本题能说明电和磁间是有联系的,电动机是利用电能生磁,发电机说明磁能生电,电和磁间可以相互转化。

13.(2013黄冈)电阻制动是高速动车组列车制动方式之一:在列车需要减速或停车时,停止给电机供电,同时将一电阻接入电机。列车失去动力后,由于      ,仍将继续前进,带动电机转动,电阻发热。此过程中,机械能最终转化成       能,电机实际上是            (填“发电机”或“电动机”)。

答案:惯性  内  发电机

解析:列车停止供电,因为列车具有惯性继续向前运动,使线圈在磁场切割磁感线运动,产生了感应电流,原来驱动前进的电动机就成了发电机,在电动机两端接入电阻,就把电能转化为内能。

14如图所示是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图,比较甲、乙两图可以得出感应电流方向与______________________________有关的结论;比较甲、丙两图可以得出感应电流方向与__________________________有关的结论。

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答案:导线切割磁感线的运动方向  磁感线方向

解析:甲、乙、丙三幅图中有不同之处:甲、乙两图中导线切割磁感线的方向相反,电表指针摆动方向也不同,说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运动方向有关;甲、丙两图中磁极放置的方位不同,导线切割磁感线的方向相同,指针摆动方向相反,说明感应电流的方向还与磁场方向有关。感应电流方向与磁场方向和导体的运动方向有关,这两个因素有一个改变,感应电流方向改变,两者同时改变,则电流方向不变。

15下列四幅图是电与磁在实际生活中应用的实例。

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(1)甲图是_____________实验,说明通电导线周围存在_______;

(2)乙图的温度自动报警器,它的主要部件是__________;

(3)丙图的原理可应用于___________;

(4)丁图是一个动圈式话筒,它利用的原理是____________。

答案:(1)奥斯特  磁场  (2)电磁继电器(电磁铁)  (3)电动机  (4)电磁感应

解析:这四幅图是电与磁在实际中的应用,要了解其原理及应用。甲图是奥斯特实验,它建立了电与磁间的联系,说明通电导线周围存在磁场;乙图是电磁继电器的应用,电磁继电器可以利用低电压、弱电流控制高电压、强电流,并且能实现自动控制;丙图是磁场对电流有力的作用,实际中的电动机就是利用此原理;丁图中的动圈式话筒是利用了电磁感应的原理,把变化的声音转化成变化的电流,实际中的发电机就利用了此原理。

三、解答题

16.如图所示,闭合电路中的一部分导体在磁场中运动,用“〇”表示导体横截面,箭头表示导体运动方向,已知A中的感应电流方向,请画出B、C、D中的感应电流方向或导体运动的方向。(电磁转换【十五】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间表示电流垂直于纸面向里,⊙表示电流垂直于纸面向外)

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答案:如图所示。

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解析:根据感应电流的方向与磁场方向和导体的切割磁感线的运动方向有关,只要这两个方向中有一个变化,导体中感应电流方向就会发生变化,如果两个同时变化,则感应电流方向不变。

17.如图所示为探究“磁生电”的实验装置。

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(1)闭合开关,让悬着的导体AB      (选填“左右”、“上下”、“沿A向B”或“沿B向A”)运动时,电流表会发生偏转。

(2)若保持导体AB不动,要产生感应电流,正确的操作是________。

(3)实验中发现电流表指针偏转不明显,为了使指针偏转明显,请你从实验装置和操作上各提一条改进建议。装置改进:___________________操作改进:_____________

答案:(1)左右  (2)左右移动磁铁  (3)换强磁铁(或绕制线圈)  快速移动导体(或磁铁)

解析:本题考查了感应电流产生条件,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。导线的运动不能与磁场方向平行,必须与磁感线有夹角。实验中若导线不动,也可以让磁场运动,可以使磁铁左右运动。感应电流的大小与磁场强弱、切割磁感线运动速度大小有关。

18.(2013浙江)材料一:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。

材料二:1825年,瑞士物理学家科拉顿做了如下实验:他将一个能反映微小变化的电流表,通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路,并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个房间,如图甲。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,然后迅速跑到另一个房间里,观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验,他都没有发现电流表指针发生偏转。

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材料三:1831年,英国物理学家学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!法拉第用闭合电路的一部分导体,在磁场里切割磁感线的时候,发现导体中产生电流,从而实现了剩用磁场获得电流的愿望。

(1)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图乙和丙两种方式放置一根导线。当导线通电时,小磁针发学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!生明显偏转的是_______(选填“乙”或“丙”)。

(2)科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究,是基于_____________________的科学猜想。

(3)科拉顿的学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!实验中,_______(选填“已经”或“没有”)满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转,你提出的一种改进方法是______________________________________。

答案:(1)乙  (2)磁能产生电  (3)已经  将电流表等器材置于同一房间

解析:奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场,但磁场是看不见的,是借助于小磁针来反映磁场存在的,当导线与小磁针平行时,导线的磁场会对小磁针产生力,使小磁针转动,如果导线与小磁针垂直,则导线的磁场可能就不会让磁针转动。科拉顿、法拉第等物理学家都尝试着借助于磁场及运动产生电,所以他们的实验是基于磁能生电的科学猜想。在科拉顿的实验中电流表和线圈在不同的房间,在实验中产生电流也无法及时看到,在观察电流表时,导线已经不再做切割磁感线运动了,无法及时发现现象。

19.(2013包头)在物理学中,用磁感应强度(用字母B表示,国际单位:特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱。磁感应强度B越大,磁场越强。

(1)用某种材料制作的磁敏电阻,其阻值R随磁感应强度B变化的图像如图13甲所示。由图像可知磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而        ,曲线没有过坐标原点,是因为                        

(2)利用该磁敏电阻的RB特性曲线,可测量图13乙磁场中各处的磁感应强度。

将该磁敏电阻R放置在磁场中的1处,利用图13丙所示的实验电路,改变滑动变阻器的阻值得到3组电压及电流的实验数据,如表格所示。则该磁敏电阻的测量值是     Ω,位置1处的磁感应强度为      T。

实验中,仅将磁敏电阻从位置1处移至2处,其他条件不变,那么电流表的示数将会变          ,电压表的示数将会变        

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1

2

3

U/V

1.50

3.00

4.50

I/mA

3.00

6.00

9.00

答案:(1)增大  磁敏电阻放入磁场前电阻不为零  (2)①500  1.0  ②大  小

解析:根据磁敏电阻与磁感应强的变化关系图可知,当磁感应强度增大时,磁敏电阻的阻值也在增大,图线不过原点是因为当磁敏电阻周围没有磁场时,它本身就有100欧的电阻。当磁敏电阻放置在1位置时,测了三次磁敏电阻的阻值,可以算出三次测得的电阻均为500欧,结合甲图可以得出当磁敏电阻为500欧时,磁感应强度为1.0T。检测位置从1到2,远离磁极,磁场变弱,则磁敏电阻的阻值也会变小,检测电路是一个串联电路,电压表测的磁敏电阻两端电压,电阻变小,电路中电流变大,变阻器两端电压变大,磁敏电阻两端电压会减小。





实验:利用直流电动机发电
江苏南京29中致远校区 殷发金






实验目的:

1.了解电动机与发电机的构造。

2.知道发电机是利用了电磁感应的原理,是把机械能转化为电能。

实验原理:

电动机是利用了通电线圈在磁场中受力转动的原理,在构造上是由转子和定子组成,转子是由导线绕制成的线圈,定子是磁体。如果把电动机的两根接线柱接上灯泡,线圈与灯泡就形成了回路,让线圈在磁场中转动时会切割磁感线运动,在线圈中会产生感应电流,使灯泡发光,电动机就变成了发电机。

实验器材:

电源、小电动机、小灯泡(发光二极管)、导线、开关、棉线。

实验步骤:

1.把小电动机接入电路中,闭合开关,观察电动机是否转动,判断电动机是否正常。(如图1)

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图1

2.把电池换成小灯泡,闭合开关,观察灯泡是否发光。(如图2)

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图2

3.将细线绕在电动机的皮带轮上。

4.闭合开关,拉动细线,使电动机快速转动起来,小灯泡就会发光。(如图3)

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图3

操作提示:

电动机的结构组成与发电机相似,从结构上实验是可行的。给线圈通电,线圈会在磁场中受力转动,这就是电动机;如果让线圈在磁场中转动,线圈在磁场中切割磁感线运动,会产生感应电流,这是发电机。

1.在实验中先要确定电动机是否正常,如果用旧电动机可能会有接触不良等现象。

2.实验中小灯泡可以利用发光二极管代替,发光二极管更易发光。

3.细线绕在电动机的皮带轮上用手拉,也可以在细绳的一端挂重物,拉动更稳定。

 












 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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