物理人教版第5节 磁生电课后作业题
展开一、什么情况下磁能生电
1.电磁感应现象:如果把磁感线想象成一根根实实在在的线,把导线想象成一把刀。表达产生电流的条件就容易多了。闭合电路的 导体在磁场中做 运动时就会产生电流。产生的电流叫做 ,这种现象叫做 。
【答案】一部分,切割磁感线,感应电流,电磁感应现象。
【详解】闭合电路中的部分导体在磁场中,做切割磁感线运动时,就会产生电流。产生的电流叫感应电流,这种现象叫电磁感应现象。
2.影响感应电流大小的因素:切割磁感线的 和 的强弱程度。
【答案】速度,磁场。
【详解】影响感应电流大小的因素是切割速度和磁场强度。所以在研究磁场强度与感应电流大小的关系时,需要保持导体运动速度和方向不变,研究切割速度对感应电流大小的影响时,需要保持磁场强度和运动方向不变,只改变导体运动速度。
3. 如图,在探究磁生电实验中,下列做法能使电流表指针发生偏转的是( )
A.断开开关,导体AB竖直上下运动 B.断开开关,导体AB水平左右运动
C.闭合开关,导体AB竖直上下运动 D.闭合开关,导体AB水平左右运动
【答案】D
【详解】电磁感应实验中,闭合电路的部分导体做切割磁感线运动,电路中有感应电流,能使电流表指针发生偏转;
AB.断开开关,不能构成闭合电路,导体AB无论怎样运动都不能产生感应电流,故AB不符题意;
C.闭合开关,导体AB竖直上下运动,不切割磁感线,不能产生感应电流,故C不符题意;
D.闭合开关,导体AB水平左右运动,切割磁感线,能产生感应电流,故D符合题意。
故选D。
4.探究产生感应电流条件的实验步骤如图中的甲、乙、丙所示:
(1)实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流;
(2)比较 两图可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合;闭合开关,当蹄形磁体或导体做下列的运动,可以产生感应电流的是 (填写选项中的字母)。
A.导体不动,蹄形磁体做左右运动
B.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中上下运动
C.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中左右运动
D.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动
【答案】(1)电流表指针的偏转情况;(2)甲丙,ACD。
【详解】(1)实验中,通过观察电流表指针的偏转情况来判断电路中是否有感应电流,若电流表指针发生偏转,说明电流中由感应电流产生;反之,没有感应电流产生。
(2)甲丙两图中,导线切割磁感线的方向不变,甲图有闭合开关,电流表指针由发生偏转,则电路中由产生感应电流;丙图没有闭合开关,电流表没有发生偏转,电路中没有感应电流产生,比较甲丙两图可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合。闭合开关:
A.导体不动,蹄形磁体做左右运动,闭合电路的部分导体由切割磁感线,电路中会产生感应电流,故A符合题意;
B.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中上下运动,闭合电路的部分导体没有切割磁感线,电路中没有感应电流产生,故B不符合题意;
C.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中左右运动,闭合电路的部分导体由切割磁感线,电路中会产生感应电流,故C符合题意;
D.蹄形磁体不动,导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,闭合电路的部分导体由切割磁感线,电路中会产生感应电流,故D符合题意。
故选ACD。
二、发电机
5.发电机原理:发电机的原理是 。发电机的主要构造: (磁铁)、 (线圈)、滑环和电刷。大型发电机一般采用 不动, 旋转的方式发电,为了得到较强的磁场,要用 代替永磁体。
【答案】电磁感应,定子,转子,线圈,磁极,电磁铁。
【详解】电磁感应原理制成了发电机。发电机由定子和转子、滑环、电刷组成。
大型发电设备,为了获取更大的电能,一般采用线圈不动,磁极旋转的方式。因为磁场强度关系到电流强弱,所以一般采用电磁铁代替永磁体。
6.交流电:方向和大小周期性变化的电流叫做 ,简称交流;交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的_______;我国电网以交流供电,频率为 Hz。
【答案】交变电流,次数,50。
【详解】大小、方向周期性变化的电流叫交变电流,简称交流电。交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电,频率为50Hz。
7.如图所示手摇发电机模型,快速摇动手柄,使线圈在磁场中做切割 运动,电路中就会产生电流,这种现象叫作 现象,这个过程中 能转化为电能。
【答案】磁感线,电磁感应,机械能。
【详解】快速摇动手柄,使闭合电路中的线圈在磁场中做切割磁感线运动,电路中就会产生电流,这种现象叫作电磁感应现象,这种电流叫感应电流,这个过程中线圈的机械能转化为电能。
8. 如图所示L为带动线圈转动的摇把,图中指针表示可来回摆动的电流表,关于此装置,下列说法正确的是( )
A.这是电动机的工作原理图 B.这是发电机的工作原理图
C.该装置将电能转化为机械能 D.通过电流表的电流是直流电
【答案】B
【详解】AB.带动线圈转动的摇把,电流表的指针来回摆动,说明电路中产生电流,此图是发电机的原理图,故B正确,A错误;
C.该装置,消耗机械能,产生电能,将机械能转化为电能,故C错误;
D.带动线圈转动的摇把,电流表的指针来回摆动,说明电流的方向不断改变,通过电流表的电流是交流电,故D错误。
故选B。
9.科学家经过长期研究,发现了电和磁有密切关系,其中最重要的两项研究如图所示,下列判断中不正确的是( )
A.甲图所揭示的原理可制成电动机
B.乙图是用来研究电磁感应现象的
C.甲图中电路闭合,能将机械能转化为电能
D.乙图中电路闭合,导体ab左右运动电路中有感应电流
【答案】C
【解析】A.甲图是导体因通过电流而运动,是电动机的原理,故A正确,不符合题意;
B.乙图是因导体运动而产生电流,是研究电磁感应现象的,故B正确,不符合题意;
C.甲图中电路闭合,电路中有电流,则通电导体在磁场中会受力而运动,将电能转化为机械能,故C错误,符合题意;
D.乙图中电路闭合,导体ab左右运动,符合闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的条件,所以电路中有感应电流。故D正确,不符合题意。
故选C。
三、磁记录
10.下列实验与动圈式话筒工作原理对应的是( )
A B C D
【答案】B
【解析】A.动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象,图中探究的是电磁铁磁性大小的因素,是电流的磁效应,故A不符合题意;
B.图中导体在磁场中做切割磁感线的运动,观察电路中是否有电流产生,这是探究电磁感应现象的装置图,故B符合题意;
C.图中通电导体周围存在磁场,会影响附近磁针的转动,这是探究电流的磁效应的装置图,故C不符合题意;
D.图中通电导体在磁场中受力运动,是探究磁场对电流的作用的装置图,故D不符合题意。
故选B。
11.如图为_____的模型,是利用_____的原理工作的,工作中产生的感应电流的 _____都在做周期性变化,这种电流叫做交变电流。
【答案】发电机,电磁感应,大小和方向。
【解析】如图所示可知,电路中无电源,闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动,线圈中就会产生感应电流,这就是电磁感应现象,所以该装置是发电机模型。
根据该模型可知,线圈随时间作周期性旋转,所以发电机产生电流的大小和方向也随时间作周期性变化,这种电流叫做交流电。
12. 如图所示,在蹄形磁体的磁场中放置一根导线,导线的两端跟灵敏电流表连接。下列说法正确的是( )
A.磁体不动,AB水平向右快速移动,指针不偏转
B.AB不动,磁体水平向左快速移动,指针会偏转
C.磁体不动,AB竖直向上运动,指针会偏转
D.磁体不动,AB竖直向下运动,指针会偏转
【答案】B
【详解】A.磁体不动,AB水平向右快速移动,AB做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流表指针会偏转,故A错误;
B.AB不动,磁体水平向左快速移动,AB做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流表指针会偏转,故B正确;
CD.磁体不动,AB竖直向上、向下运动,AB没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流表指针不会偏转,故CD错误。
故选B。
13.如图所示,小成同学利用两块磁铁、一个线圈等材料制作了一台小型发电机,并用两个LED灯(发光二极管左边为正极,右边为负极)进行了如图连接实验探究。
(1)小成接好电路后,以一定的速度连续转动线圈,当线圈转动到如图所示位置时, (选填“AB”或“BC”)段在做切割磁感线运动,在电路中产生了感应电流,这一现象叫 现象;
(2)连续转动线圈,将会看到两LED灯交替发光,说明线圈中产生的电流方向 (选填“不变”或“周期性改变”)。若将一直流电源代替两LED灯接入电路,闭合开关,则线圈 (选填“能”或“不能”)持续转动。
【答案】(1)AB,电磁感应;(2)周期性改变,不能。
【详解】(1)磁感线是由N极出来,回到S极,即磁感线是水平向右的,当线圈转动到如图所示位置时,AB段在切割磁感线。
闭合电路部分导体在磁场中切割磁感线,产生电流的现象叫做电磁感应现象。
(2)LED灯具有单向导电性,实验中看到两LED灯交替发光,说明线圈中产生的电流方向周期性改变。
若将一直流电源代替两LED灯接入电路,闭合开关,就形成了一个直流电动机,因为电流方向和磁场方向均不发生变化,故线圈受力方向不变,所以不能持续转动。
14.小明学习了磁现象的知识后,深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响,怀着极大的兴趣利用如题图所示装置,探究电磁感应现象。
(1)他应在M、N之间接入 ;
(2)闭合开关,让导体棒AB从图示位置上下运动时,电路中 (选填“有”或“没有”)感应电流产生;若导体棒AB不动,左右移动磁铁,电路中 (选填“有”或“没有”)感应电流产生;
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显,在不增加器材的前提下,请提出一条改进措施: ;
(4)从能量的角度分析,产生感应电流的过程就是机械能转化为电能的过程,生活中利用电磁感应原理的实例有 (列举1个)。
(5)小明完成上述实验后,还想探究磁场对通电导体的作用,他只需将M、N两接线柱间的仪器换成 即可。
【答案】(1)灵敏电流计;(2)没有,有;(3)增大导体AB切割磁感线的速度;(4)动圈式话筒;(5)电源.
【详解】(1)为显示电路中有无电流,他应在M、N之间接入灵敏电流计。
(2)闭合开关,让导体棒AB从图示位置上下运动时,因此时导体没有切割磁感线,故感应电路中没有感应电流产生;若导体棒AB不动,左右移动磁铁,相当于磁铁不动,导体棒AB向右向左移动,导体切割切割磁感线,电路中有感应电流产生。
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显,说明产生的感应电流过小,为增大感应电流,在不增加器材的前提下,改进措施:可以增大导体AB切割磁感线的速度。
(4)动圈式话筒:线圈随声音的振动在磁场中做切割磁感运动时产生感应电流,将声信号转化为电信号,工作原理是电磁感应现象。生活中利用电磁感应原理的实例有动圈式话筒。
(5)小明完成上述实验后,还想探究磁场对通电导体的作用,电路中应有电源,故他只需将M、N两接线柱间的仪器换成电源即可。
15.如图所示,小明和小刚利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体AB和若干导线等器材来探究感应电流产生的条件。闭合开关,他们完成操作,将观察到的现象记入表格:
(1)分析①、②两次实验现象,小明说:“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时,电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准确,因为导体AB 运动时,其运动方向也与磁场方向垂直,但无感应电流;
(2)采纳小刚意见后,小明又说:“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”,小刚认为不全面,因为导体AB 运动时,也有感应电流;
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将 能转化为电能;如果将图中的灵敏电流计换成 ,可以探究磁场对电流的作用。
【答案】(1)前后;(2)斜向上/斜向下;(3)机械,电源。
【详解】(1)根据表格中收集现象可以发现,导体AB在蹄形磁体中前后运动时,在磁场中的运动方向与磁场方向垂直时,但这个时候没有感应电流产生,所以小明的说法不正确。
(2)根据表格中收集现象可以发现,导体AB在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动时,此时虽然在切割磁感线,但不是垂直切割,也有感应电流产生,所以小明说:“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时,电路中才会产生感应电流”是不全面的。
(3)闭合电路的一部分导体在磁场切割磁感线运动时,从而产生感应电流,从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是将机械能转化为电能。
要探究磁场对电流的作用,电流中需要有电源,所以可将图中的灵敏电流计换成电源。
16.(2023·山东聊城·统考中考真题)关于如图所示实验,下列说法正确的是( )
A.装置中的AB是轻质塑料棒
B.用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
C.只要开关闭合,灵敏电流计的指针就会偏转
D.根据该实验揭示的原理发明了电动机
【答案】B
【详解】A.塑料棒是绝缘体,不容易导电,不能产生感应电流,实验不能成功,故A错误;
B.金属棒在磁场中以不同的方式运动,观察电流表的指针是否发生偏转,是否会产生感应电流,探究“什么情况下磁可以生电”,故B正确;
C.只闭合开关,金属棒不切割磁感线,不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不会偏转,故C错误;
D.该实验是探究电磁感应现象,根据该实验的原理发明了发电机,故D错误。
故选B。
17.(2023·湖北宜昌·统考中考真题)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
【详解】A.发电机的工作原理是电磁感应,不是利用电流的磁效应,故A错误;
B.发电机消耗机械能获得电能,是将机械能能转化为了电能,故B错误;
C.发电机线圈转得越快,切割磁感线的速度就越大,则产生的感应电流越大,小灯泡越亮,故C正确;
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表,当线圈在磁场中转动做切割磁感线运动时,在前半圈和后半圈,线圈切割磁感线的方向是相反的,则产生的感应电流方向也不断交替改变,故电流表的指针会不断左右交替偏转,故D错误。
故选C。
18.(2023·内蒙古通辽·统考中考真题)现代电动汽车为了节能,都安装了能量回收装置,在汽车刹车时,将机械能转化为电能,为汽车提供后续的能量,下列四个装置中与此原理相同的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由题意可知,汽车刹车时的能量回收装置是利用电磁感原理工作的,其工作时闭合电路中的线圈做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,将机械能转化为电能。
A.将通电导线靠近小磁针后,小磁针会发生偏转,说明电流周围有磁场,是电流的磁效应,故A不符合题意;
B.电铃的主要部件是电磁铁,是利用电流的磁效应工作的,故B不符合题意;
C.对着动圈式话筒说话,声波引起膜片振动,会带动线圈做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,将机械能转化为电能,其原理是电磁感应现象,故C符合题意;
D.动圈式扬声器工作时,通电线圈在磁场中受到力振动,将电能转化为机械能而发声,故D不符合题意。
故选C。
19.(2023·吉林长春·统考中考真题)在“探究什么情况下磁可以生电”实验中,实验装置如图所示:
(1)根据图中磁感线方向判断蹄形磁体的上端是 极;
(2)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)N;(2)切割磁感线,发电机。
【详解】(1)由于磁感线是从N极出发,回到S极,由题图可得,蹄形磁体的上端为N极。
(2)闭合电路中,当导线AB在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流,感应电流流过电流表,使得电流表指针发生偏转。根据能量转化可知,这一过程是将机械能转化为电能,根据这个现象制成了发电机。
20.(2023·湖北鄂州·统考中考真题)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 (填“电动机”或“发电机”)是根据这一原理制成的。
【答案】(1)左右;(2)闭合;(3)机械,发电机。
【详解】(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿左右方向运动时,导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流表指针会发生偏转。
(2)断开开关,不是闭合电路,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,都不会产生感应电流,电流表指针都不发生偏转,由此得出结论: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。
(3)产生感应电流的过程中,消耗了机械能,转化为电能,人们利用电磁感应现象制成了发电机。
序号
导体AB的运动情况
有无感应电流
①
左右运动
有
②
上下运动
无
③
前后运动
无
④
斜向上、斜向下运动
有
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