專題16 電磁轉換（原卷版）

專題16電磁轉換（原卷版）一．實驗探究題（共20小題）1．某同學用如圖所示的裝置研究電磁感應。（1）實驗中，AB棒的材料可能是（選填“塑料”或“鋁”）；（2）如圖甲所示，保持蹄形磁體豎直放置，使導體AB從圖示位置向上運動，電路中（選填“無”或“有”）感應電流；（3）如圖乙所示，保持線圈不動，使蹄形磁體快速向左運動，電流表指針（選填“不會”或“會”）偏轉；（4）通過實驗我們發(fā)現(xiàn)：感應電流方向不僅與導體運動方向有關，還有與有關；（5）利用電磁感應原理工作的裝置有（填序號“①電鈴”“②揚聲器”“③電磁起重機”或“④動圈式話筒”）；（6）若將此裝置中靈敏電流計換成，可進一步探究電動機的工作原理。2．小明用如圖裝置探究“通電螺線管外部磁場的方向”，圖中小磁針黑色部分為小磁針的N極。（1）閉合開關后，記錄小磁針的方向，這個方向就是該點的磁場方向，由圖可知，通電螺線管外部磁場分布與磁體相似。（2）斷開開關，每個小磁針的S極指向（選填“相同”或“不同”）。只對調圖中電源正負極后，再閉合開關，螺線管的左端為極。3．通電螺線管的外部磁場與條形磁體周圍磁場相似，其磁極可以用安培定則判定。（1）圖中螺線管的A端是極。（2）螺線管實際上就是由多個單匝圓形圈組成，通電螺線管的磁場可以看成由每一個單匝圓形通電線圈的磁場組合而成，因此應用安培定則也可以判斷單匝圓形通電線圈的磁極?，F(xiàn)一單匝圓形通電線圈中的電流方向如圖所示，則其B端是極。（3）地球周圍存在的磁場，有學者認為，地磁場是由于地球帶電自轉形成圓形電流引起的，地球自轉的方向自西向東，則形成圓形電流方向與地球自轉方向（相同/相反），物理學規(guī)定正電荷定向移動方向為電流方向，那么地球帶（正/負）電。4．小明利用如圖所示的實驗裝置探究“導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”。（1）實驗中，通過觀察來判斷電路中是否有感應電流。（2）閉合開關，磁鐵不動，導體棒沿左右方向運動時，電路中有感應電流；若導體棒不動，左右移動磁鐵，電路中（選填“有”或“無”）感應電流。（3）小明進一步猜想，感應電流的大小可能與導體運動速度有關。為了探究感應電流的大小與導體運動速度是否有關，他應進行的操作是。5．物理興趣小組用如圖所示的實驗裝置探究“產生感應電流的條件”。（1）實驗中，ab棒的材料可能是（選填“銅棒”或“塑料棒”）；（2）閉合開關，若磁體不動，ab棒沿（選填“上下”或“左右”）方向運動時，電流表指針會發(fā)生偏轉；保持導體ab棒的運動方向不變，將蹄形磁體N、S極的位置對調，靈敏電流計指針偏轉方向也會改變，這說明：感應電流的方向與的方向有關；（3）這個實驗演示的是（選填“電動機”或“發(fā)電機”）的工作原理。6．小強在“探究什么情況下磁可以生電”的實驗中，連接了如圖所示的裝置。（1）實驗中是通過觀察來判斷電路中是否有感應電流的。（2）小強將實驗中觀察到的現(xiàn)象記錄在下表中。分析下表可以得出產生感應電流的條件是：做運動時，電路中就會產生感應電流。次數(shù)開關磁場方向導體AB的運動方向電流表的指針1斷開上N下S向右運動不偏轉2斷開上N下S向左運動不偏轉3閉合上N下S向右運動向左偏轉4閉合上N下S向左運動向右偏轉5閉合上N下S向上運動不偏轉6閉合上S下N向下運動不偏轉7閉合上S下N向右運動向右偏轉8閉合上S下N向左運動向左偏轉（3）通過比較實驗次數(shù)可知：在導體切割磁感線運動方向不變時，感應電流的方向與磁場方向有關。（4）此實驗原理可用來制造（選填“電動機”或“發(fā)電機”）。7．小熊用光敏電阻設計了一種“智能家居照明燈”電路，如圖甲所示。（電源電壓不變，照明燈“220V40W”字樣，電磁繼電器線圈的電阻不計）（1）導線（選填“A”或“B”）連接家庭電路中的火線。（2）小熊的設計要求是：智能家居照明燈在天暗時自動點亮，天亮時自動熄滅，那么他選擇的光敏電阻阻值大小應隨光照強度的增加而。（3）保持光照強度不變，閉合開關后，P由a端向b端移動過程中，電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)的關系如圖乙所示?；琍移動過程中，電磁鐵的磁性，此時光敏電阻的阻值為Ω。（4）若保持滑片P在b端，照明燈L每天正常工作5小時，光照強度同第（3）小題一樣，則控制電路部分在這5小時內消耗的電能為J。8．小明設計了一個自動控制抽水的裝置。如圖所示，在空水箱底部豎直放置一重10N的空心長方體，長方體上端通過絕緣輕桿與控制電路的壓敏電阻R接觸，此時壓敏電阻受到的壓力為零。壓敏電阻R的阻值隨壓力F的變化規(guī)律如表格所示?？刂齐娐冯娫措妷篣＝6V，電磁鐵線圈電阻忽略不計。當控制電路的電流I＜40mA時，工作電路工作，功率為200W的水泵給儲水箱注水，當控制電路的電流I≥40mA時，電磁鐵將銜鐵吸下，工作電路斷開，水泵停止給儲水箱注水。壓力F/N8090100110電阻R/Ω1201008060（1）控制電路中的電磁鐵上端為極。（2）要使長方體所受浮力為100N時水泵恰能自動停止工作，滑動變阻器R1連入電路的電阻是Ω。（3）如果控制電路的電壓略低于6V，要想使水泵仍在長方體所受浮力為100N時恰能自動停止工作，則需要將滑動變阻器R1的滑片適當向移動。（4）此水泵的抽水效率是75%，它將150kg的水提高了6m，用時s。（g取10N/kg）9．陰雨天，空氣潮濕，能見度低，路面濕滑，為保證旅客上下動車時的安全，需在車門旁開啟警示燈。如圖甲所示是某同學為動車設計的模擬電路。電路中電源的電壓為12V，警示燈的規(guī)格為“12V12W”，電磁鐵線圈電阻忽略不計，警示燈電阻保持不變。當空氣濕度達到一定程度時，警示燈發(fā)光；濕度越大，警示燈越亮，為了提高警示效果，警示燈還能不斷閃爍。（1）根據(jù)設計要求，應選擇圖乙中的（選填“R1”或“R2”）濕敏電阻，濕敏電阻應接在圖甲電路中的（選填“A”或“B”）位置。（2）閉合開關，電磁鐵中有電流通過時，其上端是極。（3）當空氣濕度為80%時，銜鐵會被吸下，警示燈在閃爍的過程中，較暗時的實際功率是W。（4）若想讓該警示燈在空氣濕度低于設定值的情況下就開始閃爍，那么可以采取采取的方法有（請寫出一種即可）。10．探究電生磁：（1）根據(jù)甲圖裝置及現(xiàn)象可知：電流的磁場方向與方向有關；（2）根據(jù)乙圖裝置及現(xiàn)象可知：電源的左端是極；（3）根據(jù)丙圖裝置及現(xiàn)象可知：電磁鐵磁性的強弱跟有關；（4）要使丙圖中乙電磁鐵的磁性增強，可以。11．有關磁的小實驗：（1）放在桌面上的小磁針，靜止時總是指向南北，這是受到的作用；（2）如圖甲所示，當導線中通過電流時，它下方靜止的磁針發(fā)生了偏轉。說明通電導體周圍存在；世界上最早發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的是丹麥物理學家。（3）如圖乙在做“探究通電螺線管外部磁場的方向”的實驗時，在螺線管周圍擺放了一些小磁針，改變螺線管中的電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時北極所指方向與原來相反，由此可知：通電螺線管外部磁場方向與螺線管中的有關。（4）請在乙圖上標出通電螺線管的N極。12．按照如圖所示的實驗裝置探究“磁場對通電直導線的作用”。（1）連接好電路，開關未閉合時無論如何調節(jié)滑動變阻器的滑片，導體棒ab不動；閉合開關并將滑動變阻器的滑片移動到適當位置，看到導體棒ab向右運動，上述實驗現(xiàn)象說明磁場對有力的作用，（選填“電動機”或“電磁鐵”）就是根據(jù)該原理制成的。（2）將滑動變阻器的滑片向右端移動一定距離，發(fā)現(xiàn)導體棒ab向右運動的現(xiàn)象緩慢而不明顯，這說明此現(xiàn)象中產生力的大小與有關。（3）若要使導體棒ab向左運動，可采取的方法：。（寫出一種即可）（4）若想用上述器材研究發(fā)電機的工作原理，閉合開關前，應將電路中的電源換成（選填“小燈泡”“電壓表”或“靈敏電流計”），再閉合開關，讓導體棒ab左右切割磁感線運動，觀察實驗現(xiàn)象。13．在“探究電磁鐵磁性強弱影響因素”的實驗中，小科用絕緣細線將電磁鐵M懸掛在鐵架臺上，并連接電路，如圖所示。電磁鐵有四個接線柱，相鄰兩個接線柱間的線圈均為100匝（線圈電阻不可忽略）。電磁鐵下端與鐵塊P.上端的距離記為d，通過鐵架臺可以實現(xiàn)距離的調節(jié)。以下是他的實驗步驟：①斷開開關S，將滑動變阻器的滑片置于最右端。用已調零的電子測力計測出鐵塊P對測力計的壓力F0＝0.9N，并記錄；②閉合開關S，通過調節(jié)滑動變阻器、接線柱、鐵架臺，完成實驗并在如表中記錄電子測力計的示數(shù)。請回答下列問題：實驗次數(shù)12345678I/A0.10.10.10.20.30.20.20.4匝數(shù)200200200200200100300400距離d/cm12322224F/N0.540.810.860.720.630.810.63？（1）該實驗中如何判斷電磁鐵磁性的強弱.（2）在研究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)關系的實驗中，若改變線圈匝數(shù)時，將導線由1、2接線柱換到1、3接線柱后，接下來的操作是。（3）分析實驗數(shù)據(jù)，推測表格中第8次實驗時電子測力計的示數(shù)為N。14．在探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”實驗中，小明制成簡易電磁鐵甲、乙，并設計了如圖所示的電路。（1）當滑動變阻器滑片向左移動時，電磁鐵甲、乙吸引大頭針的個數(shù)（選填“增加”或“減少”），說明電流越，電磁鐵磁性越強；（2）由圖示可知，（選填“甲”或“乙”）的磁性強，說明電流一定時，，電磁鐵磁性越強；（3）電磁鐵吸引的大頭針下端分散的原因是；（4）本實驗中用到了多種研究方法：①如研究電磁鐵的磁性強弱和線圈匝數(shù)有關時，就應控制電流相等，下列實驗的研究方法和這種方法不同的是A．研究電流大小和電壓、電阻的關系B．研究影響電阻大小的因素C．用電流表測量串聯(lián)電路中的電流②本實驗中還用到了其他研究方法，如電磁鐵的磁性強弱用什么來顯示，下列實驗的研究方法和這種方法不同的是A．在測量小燈泡的功率時，用電壓和電流之積來表示電功率B．研究電熱和哪些因素有關的實驗中，用液柱的高度差來表示電熱多少C．研究動能大小和哪些因素有關的實驗中，用小木塊被推開的遠近，來表示動能的大?。?）本實驗進行了多次實驗，多次實驗的目的和下列實驗多次實驗的目的相同的是A．伏安法測量定值電阻的阻值B．探究并聯(lián)電路電流規(guī)律C．測量小石塊的密度15．研究電動機的工作過程。（1）電動機的工作原理是磁場對有力的作用。甲圖中，線圈左右兩邊框ab、cd的受力方向相反，其原因是。（2）乙圖中的線圈所在的位置（選填“是”或“不是”）平衡位置，圖中C、D組成的裝置叫，它的作用是在線圈（選填“剛轉到”、“即將轉到”或“剛轉過”）平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向，從而使線圈持續(xù)轉動。（3）①小明將丙圖中直流電動機模型接入電路，各部分連接完好，結果電動機卻不能轉動，他用手輕輕地碰了一下線圈后，直流電動機模型開始正常轉動。模型剛開始不轉的原因可能是A．直流電動機的銅半環(huán)與電刷接觸不良B．電源電壓太低C．線圈剛好處于平衡位置D．線圈中的電流太?、谡{換器件（填器件名稱）的放置可方便改變電動機的轉動方向。16．小明設計了一種“自動限重器”，如圖甲所示。該裝置由控制電路和工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機（實質是電動機）、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等。壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關系如圖（乙）所示。當貨架承受的壓力達到限定值，電磁繼電器會自動控制貨物裝載機停止向貨架上擺放物品。已知控制電路的電源電壓U＝6V，電磁繼電器線圈的阻值忽略不計。請你解答下列問題：（1）用筆畫線代替導線將圖（甲）的電路連接完整。（2）隨著控制電路電流的增大，電磁鐵的磁性將，當電磁繼電器線圈中的電流大小為30mA時，銜鐵被吸下。若貨架能承受的最大壓力為800N，則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少為Ω。（3）若將滑動變阻器R2的阻值調小，則貨架能承受的最大壓力將（選填“增大”，“減小”或“不變”）。17．為了探究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關，小琴同學用漆包線（表面涂有絕緣漆導線）在大鐵釘上繞若干匝，制成簡單的電磁鐵，圖甲、乙、丙、丁為實驗中觀察到的四種情況。（1）實驗是通過觀察電磁鐵來知道電磁鐵磁性的強弱；像這樣，用易觀測的物理現(xiàn)象或物理量來認識或顯示不易觀測的物理現(xiàn)象或物理量是物理學常用的一種研究方法，這一方法叫做。（2）當開關閉合后，甲圖中N極在磁體（選填“A”或“B”）端；若讓B鐵釘再多吸一些大頭針，滑動變阻器的滑片應向端移動。（選填“左”或“右”）（3）比較兩圖可知：匝數(shù)相同時，電流越大，磁性越強；（4）由圖丁可知：當電流一定時，，磁性越強。18．如圖所示，是某學習小組同學設計的研究電磁鐵的實驗電路圖。（1）當閉合開關S時，小磁針將向（選填“順時針”或“逆時針”）方向轉動。（2）要改變電磁鐵線圈中的電流大小，可通過來實現(xiàn)；要判斷電磁鐵磁性強弱，可觀察來確定。（3）如表是該組同學所做實驗的記錄：電磁鐵（線圈）50匝50匝50匝100匝100匝100匝實驗次數(shù)123456電流/A0.81.21.50.81.21.5吸引鐵釘?shù)淖疃鄶?shù)目/枚581071114①比較實驗1、2、3（或4、5、6），可得出的結論是電磁鐵的匝數(shù)一定時，通過電磁鐵線圈中的電流，磁性越強；②比較實驗1和4（或“2和5”或“3和6”），可得出的結論是電磁鐵線圈中的電流一定時，線圈匝數(shù)越多，磁性。（4）在與同學們交流討論時，另一組的一個同學提出了一個問題：“當線圈中的電流和匝數(shù)一定時，電磁鐵的磁性強弱會不會還與線圈內的鐵芯大小有關？”①你對此的猜想：；②現(xiàn)有兩根大小不同的鐵芯，利用本題電路說出驗證你猜想的方法：。19．如圖所示是小明“探究導體在磁場中運動時產生感應電流”的實驗裝置。（1）小明在實驗探究中，沒有產生感應電流。請