17.3 发电机为什么能发电 ----2024-2025学年沪粤版物理九年级下学期

2024-2025学年粤沪版物理九年级下册同步训练：17.3 发电机为什么能发电 一、选择题 1．如图是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中（　　） A．利用了电磁感应原理 B．利用了通电导体在磁场中受力的原理 C．利用了电流的磁效应 D．产生了直流电 2．在科学晚会上，小明所在的科技小组展示了一个“隔板推物”的节目，其原理如图所示。甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两线圈通过导线连接构成一个闭合电路。用手推动甲线圈摆动时，乙线圈会随之摆动。对于这个过程，下列说法正确的是（　　） A．甲线圈相当于电源，乙线圈相当于用电器 B．推动甲线圈摆动时电能转化为机械能 C．乙线圈随之摆动时机械能转化为电能 D．乙线圈摆动的原理是电磁感应现象 3．磁卡的应用已经十分广泛，刷卡开锁就是一种应用，开锁时将带有磁条的卡靠近感应器，检测头的线圈中就会产生变化的电流，读取解锁信息。图中能反映刷卡读取信息原理的是（　　） A． B． C． D． 二、填空题 4．通电线圈附近的小磁针静止时N极指向如图所示，则电源A端为　 　 极；利用通电线圈在磁场中受力转动可制成　 　 （选填“发电机”或“电动机”）。若两轮电动车下坡时将电源输出关闭，就变成了“发电机”，它的工作原理是　 　 。该车自身重力为600N，每个车轮与地面的接触面积为0.01m2，车胎能承受的最大压强为2×105 Pa，求该车的最大载重量是　 　 N。 5．如图所示，有一种“能量收集船”通过破浪推动船体内侧的“工作臂”带动船内线圈切割磁感线，从而获得电能，并储存起来，该：“能量收集船”的发电原理是　 　现像，将　 　能转化为电能． 6．英国物理学家　 　发现了著名的电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，在导体中产生　 　的现象｡ 7．如图所示，若使导体ab在磁场中做切割磁感线运动，灵敏电流表指针便发生偏转，这是　 　现象，根据这一原理制成了　 　机。 8．如图所示，导线在磁场中做切割磁感线的运动时，导线中就会产生电流，该现象说明　 　（选填“磁能生电”或“电能生磁”），法拉第根据该实验揭示的原理发明了　 　。 三、实验探究题 9．请按要求完成下列各实验： （1）在如图甲所示的电路中，当开关闭合时，发现导体棒沿着水平金属轨道向左运动，这个现象说明　 　。 （2）如图乙所示，使金属棒快速水平向右运动，发现灵敏电流计的指针向左偏转，这表明电路中产生了电流，其物理原理是　 　现象。 （3）如图丙是电吉他主要部件的基本结构图，当接通电源，拨动金属弦产生振动时，与电磁铁，磁场互动产生电信号。其工作原理与图　 　所示的电路相同。 （4）请在图丙中标出此时螺线管中的电流方向。 10．发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究． （1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中　 　(填“有”或“无”)电流产生． （2）小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流表指针发生了偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可产生电流．”但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动．”为验证猜想，它们继续探究，并把观察到的现象记录如下： 序号 磁体摆放方向 ab运动方向 电流计指针偏转情况 1 N极在上 竖直上下运动 不偏转 2 水平向左运动 向右偏转 3 水平向右运动 向左偏转 4 N极在下 竖直上下运动 不偏转 5 水平向左运动 向左偏转 6 水平向右运动 向右偏转 分析现象后，同学们一致认为小芳的观点是　 　(填“正确”或“错误”)的，比较第2、3次实验现象发现，产生的电流的方向跟　 　有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟　 　有关． （3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在　 　中做　 　运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理学家　 　发现． 11．发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究。 （1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中　 　(填“有”或“无”)电流产生。 （2）小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流计指针发生了偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可以产生电流．”但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动．”为验证猜想，他们继续探究，并把观察到的现象记录如表。 分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是　 　(填“正确”或“错误”)的，比较第2、3次实验现象发现，产生的电流的方向跟　 　有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟　 　有关。 （3）在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流计的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在　 　中做　 　运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理学家　 　发现。 （4）该过程中的能量转化方式为　 　转化为　 　。 12．如图所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。闭合开关后，铜棒ab、灵敏电流计和开关组成闭合电路。 （1）若使铜棒ab沿竖直方向运动，则灵敏电流计的指针　 　（选填“会”或“不会”）发生偏转； （2）要使灵敏电流计的指针发生偏转，可行的操作是　 　（写出一种即可）； （3）要使灵敏电流计指针偏转的方向发生改变，可以采取的两种方法：①　 　；②　 　； （4）电路中感应电流的大小除了与铜棒运动的快慢有关外，还与　 　有关。 13． （1）在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图甲电路。 小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节滑动变阻器是为了　 　，来研究通电螺线管磁场强弱与　 　的关系； （2）为了探究“感应电流产生的条件”，小明将铁架台、导体AB、小量程电流表、蹄形磁体、开关和若干导线按图乙连接。 ①断开开关，无论怎么移动导体AB，电流表指针都不偏转；闭合开关，他左右移动导体AB，发现指针发生了摆动，又上下移动导体AB时，指针基本不偏转。由此可得出了感应电流的产生条件为：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动； ②实验中，小明在电路闭合时将导体AB向右移动一段距离后松开手，发现导体AB左右摆动，此时小量程电流表的指针　 　（左右摆动/偏向一边/静止不动）。导体AB摆动过程中，如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦，导体AB的机械能将　 　（变大/变小/不变）； ③把电流表换成电池组，闭合开关，发现导体AB向左运动，若要使导体AB向右运动可以　 　（提供一种方法）。根据这一原理可以制成　 　（发电机/电动机）。 14．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中： （1）请在图甲中标出经过A点的磁感线的方向。 （2）如图乙所示，将闭合电路中的导线ab放在蹄形磁体的磁场中，导线ab左右运动时，电流表指针 　 　。这一现象在生活中的应用有 　 　。 （3）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持 　 　的方向不变。 （4）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图丙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是　 　。 四、科普阅读题 15．无链条电动自行车，被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它相比传统自行车具有很多优点如：省力、耐用、安静、灵便、结构简单等，因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。如图所示为一种在售的无链条电动自行车。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。因此使骑行者骑得更省力，同时能减少对环境的污染。为了保证电动车的续航能力，该车采用了能量密度大的锂电池，其能量密度达160Wh/kg。能量密度为存储能量与电池质量的比值。 整车 整车质量 40kg 最大车速 26km/h 最大噪声 <30dB 锂电池 电压 36V 容量 10Ah 电动机 额定功率 180W （1）脚踩踏板获得的能量转变为电能，与其工作原理相同的是____； A． B． C． D． （2）电动车行驶时极为安静，这是从　 　（选填“声源处”或“传播途中”）减弱噪声，与汽车相比，电动车启动较快的原因之一是因为其质量小，具有的　 　较小； （3）图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为　 　J，锂电池的质量为　 　kg。 （4）测试时若质量为60kg的骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，在平直路面上可连续匀速行驶2.7×104m，已知行驶时的阻力为车对地面压力的0.04倍，电动机的效率为　 　。若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续匀速行驶3.6×104m，则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为　 　（g取10N/kg）。 （5）如图为充电器过热保护的模拟控制电路。R1是滑动变阻器，R2是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。当R1两端电压U1增大到一定值时，控制电路将切断充电电路，实现对充电器的保护。电源电压设定为10V，当R1接入电路的阻值为6Ω时，R2的电功率为4W，此时加热电路恰好被切断。若预设的充电器的温度相对较低，则控制电压U1是　 　V。 16．阅读材料，回答问题。 人工心脏泵 血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。 如图甲是该装置的示意图，线圈AB固定在用某种金属材料制成的活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动．活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启．手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示．使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度。 （1）甲图中，当线圈中的电流从B流向A时，活塞向　 　（选填“左”或“右”）运动； （2）线圈AB所固定的活塞柄适宜用下列哪种金属材料制作（　　） A．铜 B．铁 C．银 D．铝合金 （3）电磁血流计的原理与　 　（选填“电动机”或“发电机”）的原理相似； （4）若某次测得血液匀速流动的速度为0.2m/s，血流量为10-4m3/s，则对应血管的横截面积为　 　m2。 五、综合题 17．阅读短文，回答问题： 电磁流量计 电磁流量计是利用法拉第电磁感应原理制成的用来检测导电液体流量（液体在单位时间内通过某横截面的体积）和流速的仪表。 如图甲是用来检测血流速度和血流量的电磁流量计，又称电磁血流计。其原理如图乙所示，使用时，将血管放置于两磁极之间，金属电极A、B与血管壁接触，仪表与电极A、B相连。血液在血管中流动时，A、B间就会有电压，电流通过仪表从而显示出血流速度和流量。 某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n（病人心脏血管横截面积与正常人心脏血管横截面积的比值）的关系。测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表： n 1.00 0.90 0.80 0.75 0.60 v（m/s） 0.180 0.200 0.225 0.240 0.300 研究表明，当血液在管内匀速流动时，受到的阻力f与血液的流速v成正比，即f=kv，k为常数，血管横截面积越小，血液流速越大，受到的阻力越大，心脏的负担就越重。 （1）利用电磁流量计　 　（选填“可以”或“不可以”）测量某食用油管道中油的流量； （2）电磁流量计上的仪表是由　 　改装的（选填“电压表”或“电流表”）；电磁血流计的工作原理与　 　（选填“电动机”、“发电机”或“电磁铁”）的工作原理相同； （3）测得某液体的流速为0.2m/s，流量为10﹣4m3/s，则管子的横截面积为　 　m2； （4）根据表中数据可知，当n=0.5时，v=　 　 m/s； （5）心脏主动脉血管的横截面积变化时，心脏推动血液流动的功率P随n的变化而变化。若当n=1时，心脏推动血液流动的功率P=P0，则当n=0.5时，心脏推动血液流动的功率P=　 　P0。 答案解析部分 1．【答案】A 2．【答案】A 3．【答案】C 4．【答案】负；电动机；电磁感应现象；3400 5．【答案】电磁感应；机械 6．【答案】法拉第；电流 7．【答案】电磁感应；发电机 8．【答案】磁能生电；发电机 9．【答案】（1）通电导体在磁场中受力运动 （2）电磁感应 （3）乙 （4） 10．【答案】（1）无 （2）错误；导体运动方向；磁极方向 （3）磁场；切割磁感线；法拉第 11．【答案】（1）无 （2）正确；导体的运动方向；磁场方向 （3）磁场；切割磁感线；法拉第 （4）机械能；电能 12．【答案】（1）不会 （2）铜棒ab左右运动（铜棒ab斜向上或斜向下运动，磁体左右运动等） （3）改变磁场方向；改变铜棒ab的运动方向 （4）磁场强弱 13．【答案】（1）控制电流大小不变；线圈匝数 （2）切割磁感线；左右摆动；变小；图乙中，将电流表换成电池组，闭合开关，则通电导体AB在磁场中受到作用力而运动，其受到的作用力与电流方向和磁场方向有关，想改变AB的运动方向，可改变电流方向，即将电源的正负极对调，或改变磁场方向，将磁体的两极对调。；电动机 14．【答案】（1）在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出回到S极，根据蹄形磁体的上端N极，下端为S，所以可以确定磁感线的方向是向下的，如图所示； （2）偏转；发电机 （3）磁场 （4）滑动变阻器 15．【答案】（1）A （2）声源处；惯性 （3）1.296×106；2.25 （4）83.3%；1∶3 （5）4 16．【答案】（1）右 （2）B （3）发电机 （4）0.0005 17．【答案】（1）不可以 （2）电流表；发电机 （3）5×10-4 （4）0.36 （5）4 1 学科网（北京）股份有限公司 $$