内容正文:
第十七章 《电动机与发电机》素养提升训练
思维导图
考 点 突 破
考点1了解电动机的结构
1.下列用电器使用了电动机的是【 】
A.电风扇 C.台灯 B.电水壶 D.手电筒
2.(2023年广西中考题)如图,某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机,“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是【 】
A.电饭锅 B.电风扇 C.手电筒 D.电视机
3. 如图所示是小明在“让电动机转起来”的活动中安装的电动机模型。通过观察电动机模型的结构,认为电动机的主要部件是产生磁场的磁体组成的______和在磁场中受力转动的线圈组成的______。
4.如图所示是自制的简易电动机模型。
(1)绕制线圈的铜线外表有漆皮,必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩支架的部位)进行刮漆处理,刮漆方法是一端漆皮全部刮去,另一端漆皮刮去半周。按这种方法刮漆的目的是_________。
(2)如果整个制作过程没有问题,但接上电源后线圈不动,这时应做哪些尝试_______.
A.使线圈中的电流减小
B.将线圈转动一定角度
C.增大电源电压
D.更换一块磁性更强的磁体
考点2 电动机转动原因的猜想
1.小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁,组装成一个简易电动机。如图所示,放手后可观察到导线框abcd 以干电池为轴转动起来。导线框转动起来的原因是_______________。
2.电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
(1)如图所示是电动机原理图,将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd边受到 ,使线圈转动起来。
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,只要按下倒车开关就能改变线圈中__________ 来实现倒车。
3.在利用如图所示装置“验证电动机转动原因的猜想”的实验中:
(1)我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中,那么通电导体周围也存在_________,磁体会对通电导体产生力的作用吗?
(2)在如图所示的装置中,金属导轨上的金属导体处在蹄形磁铁的两极之间,开关断开时,导体____________;闭合开关,导体_________;移去蹄形磁铁,闭合开关,导体__________。上述现象说明:电动机转动的原因是______________________________。
4.(2020年山东烟台中考题)如图所示,一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd,用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮去,另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上,并按图示连接电路,则电磁铁的上端是 极。闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈会持续转动,这就是简易的 (选填“发电机”或“电动机”),若只将电源的正负极互换,则线圈转动方向会与原来的转动方向 (选填“相同”或“相反”)。
考点3 探究磁场中的通电导体受到的作用力
1.(2024年河南南阳九年级期末考试题)小明用如图所示的装置探究“磁场对通电导体的作用”。
(1)将一根导体棒ab置于蹄形磁铁的两极之间,闭合开关前,导体棒静止不动,闭合开关后,可看到导体棒_______,说明磁场对_________有力的作用。
(2)开关闭合后,改变电流方向,可看到导体棒ab的_________改变,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
(3)小明想探究“通电导体在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,请你帮助他写出具体的操作:___________________________________________________________________。
2.小明利用如图所示的装置做“探究磁场对通电导体的作用”实验。
(1)导体 ab 应选用轻质的_________(选填“铁棒”或“铝棒”);
(2)接通电源,导体ab向右运动,说明磁场对通电导体有________的作用,该过程中______能转化为________能;
(3)将图中磁体的N、S极对调或改变通过导体ab中的电流方向,观察到导体ab 向_____运动,说明通电导体在磁场中受到力的方向与____________、_____________有关;
(4)如果将滑动变阻器的滑片向左移动,闭合开关,发现导体ab不动或运动得很慢,这说明通电导体所受磁场力的大小与_________________有关。
3.(2025年广东中考题)如图所示实验中,闭合开关,导体ab向右运动,下列操作能让导体ab向左运动的是【 】
A. 改变电压大小
B. 改变电流方向
C. 改变电流大小
D. 改变导体ab长度
4.如图所示,把线圈放在磁场里,接通电源,让电流通过,发现线圈发生扭转。对此,下列说法不正确的是【 】
A.通电导体在磁场中受到力的作用
B.通电导体在磁场中的受力方向与电流方向无关
C.电能能够转化为机械能
D.磁场与通电导体中电流产生的磁场发生相互作用
考点4 换向器的作用
1.如图所示的是________(“电动机”或“发电机”)工作原理图;要使线圈持续转动,必须设法使线圈刚转过平衡位置,就自动地改变线圈中的_________________,能够完成这一任务的装置叫做_______。
2.如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是【 】
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的
D.仅改变磁感线的方向不能改变线圈转动的方向
3.电动机是利用 (选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”或“电磁感应现象”)工作的。如图所示,如果要改变电动机的转动方向,可以通过改变线圈内电流的方向来实现,这个装置叫 (填电动机的结构名称)。图中的线圈所在的位置 (选填“是”或“不是”)平衡位置,此时线圈由于 会继续转动,从而越过此位置。
4.(2025年陕西西安中考模拟题)小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3 cm ×2 cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm,用硬金属丝做两个支架,两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上,线圈下放一块强磁体,如图所示。给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会持续转动。
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,为使线圈能够持续转动,刮线的要求是_______。
A.两端全刮掉 B.一端全部刮掉,另一端只刮半周
(2)在线圈转动过程中经过如图甲、乙所示两个位置,图____________的线圈恰好处于平衡位置,此时线圈由于__________不会静止;另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力_________________。如图丙所示的线圈可以持续转动,是因为它加装了___________,能在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向。
考点5 电动机的工作原理
1.(2021年广东广州中考题)如图甲,磁场对导体的力F竖直向上,用Fab、Fcd、Fa′b′、Fc′d′分别表示图乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力,则【 】
A.Fab竖直向下,Fcd竖直向下 B.Fab 竖直向上,Fcd竖直向下
C.Fa′b′竖直向上,Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下,Fc′d′竖直向上
2.研究电动机的工作过程。
(1)电动机的工作原理是___________________________。图甲中,线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反,其原因是______________________。
(2)图乙中线圈所在的位置是_______(选填“是”或“不是”)平衡位置,图中C、D组成的装置叫__________,它的作用是在线圈________(填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动。电动机工作时把电能转化为________。
3.(2022年江苏淮安中考题)如图所示,有轨电车是城市交通现代化的标志,直流电动机是有轨电车的动力心脏,其工作原理是【 】
4.(2025年甘肃兰州中考题)图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器,在温度计里封入一段金属丝,当温度达到金属丝下端所指温度时,扬声器响起,发出报警信号。下列说法错误的是【 】
A. 动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同
B. 温度低于金属丝下端所指温度时,电磁铁断电失去磁性,衔铁被释放,扬声器停止报警
C. 温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关,实现了高温自动化报警
D. 煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体
考点6 认识发电机
1.如图所示是发电机模型,主要是由固定不动的_________和可以转动的_______组成的。
(1)不摇动发电机的手柄,线圈不转动,小灯泡不发光,说明电路中没有__________。
(2)摇动发电机的手柄,线圈在磁场中转动,小灯泡发光,说明电路中产生了__________。
(3)该装置中通过_______________________来检验是否有电流产生。
(4)受到上述实验过程的启发,我们可以猜想:要想产生感应电流,闭合电路中的一部分导体必须______________________________________。
2.实际发电机比发电机模型要复杂得多,但基本部件仍是固定不动的线圈组成的_______和在磁场中转动的磁体组成的___________。它的磁体是转动的电磁铁,线圈嵌在由硅钢片制成的槽中,如图所示。当电磁铁转动时,线圈便会切割磁感线而产生感应电流。发电机是由水轮机、汽轮机或内燃机等带动转子转动的,所产生的感应电流通常都是大小和方向都在不断变化的交变电流(交流电),且电压较高。
3.如图所示的两个模型,其中甲图是电动机的模型,它是根据___________________制成的,工作过程中将电能转化为机械能。乙图是___________的模型,工作过程中将_______能转化为______能。
4.(2023年江苏南京中考题)图甲中,风车转动,电流表指针偏转。图乙四个现象中原理与图甲相同的是【 】
A.图①中,接通电路,小磁针偏转
B.图②中,开关闭合,线圈转动
C.图③中,转动扇叶,二极管发光
D.图④中,磁体对回形针有力的作用
考点7 电磁感应现象
1.(2025年四川南充中考题)在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中,某小组利用电流计、开关、U形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
(1)探究小组将观察到的现象记录在下表中:
开关
闭合
导体棒运动方向
电流表指针偏转情况
开关
断开
导体棒运动方向
电流表指针偏转情况
竖直上下(乙图)
不偏转
竖直上下(乙图)
不偏转
垂直里外(丙图)
不偏转
垂直里外(丙图)
不偏转
水平左右(丁图)
偏转
水平左右(丁图)
不偏转
分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做________________运动;
(2)探究小组观察到磁体不动时,导体棒向右运动指针向右偏转,向左运动指针向左偏转;若导体棒静止不动,磁体向右运动时,观察到电流表指针向_______偏转;
(3)探究小组发现实验中电流表指针偏转角度较小,你有什么方法使指针偏转角度变大?答:_________________________________________________________________ (写出一种即可)。
2.(2025年湖北武汉中考题)某同学利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。下列说法正确的是【 】
A. 换用磁性更强的磁体,保持导线ab和磁体静止,闭合开关,电流表指针偏转
B. 将导线ab换成匝数很多的线圈,保持磁体和线圈静止,闭合开关,电流表指针偏转
C. 保持磁体静止,闭合开关,使导线ab从图中位置竖直向上运动,电流表指针偏转
D. 保持导线ab静止,闭合开关,使磁体从图中位置水平向右运动,电流表指针偏转
3.(2025年北京中考题)某同学用如图所示的装置进行实验,使金属棒ab向左做切割磁感线运动,灵敏电流计指针向右偏转,说明回路中有电流产生,这是_______现象。灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向,若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向,可进行的操作是_______。
4.(2021年广西柳州中考题)小夕用如图甲的装置探究电磁感应现象。
(1)他上下移动单根导线时,观察到灵敏电流计的指针 ;左右移动该导线时,观察到灵敏电流计的指针 。
(2)他通过这个实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做 磁感线的运动时,导体中就会产生电流。
(3)为了进一步验证这个结论,他又用如图乙的装置进行实验,发现将条形磁铁向下插入线圈时,灵敏电流计的指针 ;保持条形磁铁在线圈中不动,向上提起线圈时,灵敏电流计的指针 ,结果符合上述实验结论。
考点8 发电机的工作原理
2..(双选题)如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是【 】
A.线圈转动过程中,机械能转化为电能
B.通过灯泡的电流方向不变
C.通过灯泡的电流大小发生变化
D.线圈中产生电流的原理是电流的磁效应
2.(2023年湖南临湘九年级期末考试题)如图所示,放在磁场中的矩形线圈ABCD,自图示位置(即线圈平面垂直于磁感线的位置)开始绕轴沿逆时针方向匀速转动,下列说法中正确的是【 】
A.线圈在转动过程中,不受磁场力的作用
B.线圈在转动的前半周中,线圈中的电流方向不变
C.线圈在转动过程中,每时每刻都有感应电流产生
D.线圈在转动过程中,AB、BC、CD及AD边都在不停地切割磁感线
3.(2025年四川宜宾中考题)(多选题) 如图,在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,下列说法正确的是【 】
A. 上下移动导线AB,电流表的指针一定会偏转
B. 左右移动导线AB,电流表的指针会发生偏转
C. 动圈式话筒采集声信号时,利用了该实验规律
D. 该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样
4.(2022年浙江绍兴中考题)如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后,该线圈就会产生一个磁场,当手机放在充电器上的时候,手机中的线圈就会产生感应电流,实现无线充电。
(1)手机线圈中产生电流是利用 现象。
(2)当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示,则图中B点的磁场方向是 (选填“向上”或“向下”)。
(3)与传统方式相比,请你对这种充电方式进行评价: 。
素 养 提 升
1.【科学探究】(2025年山东潍坊中考题)(多选题)如图所示,是某兴趣小组自制的简易电动机。一块纽扣强磁铁的上端磁极吸附在一根铁钉的底部,铁钉的尖端竖直地吸在一节干电池的正极上;将导线一端接在电池负极,若另一端接在磁铁上,铁钉和磁铁就会沿图示方向转动。整个实验电路电阻较小,下列分析正确的是【 】
A. 铁钉中电流的方向是从尖端指向底部
B. 铁钉和磁铁转动时,机械能转化为电能
C.电路中电流较大,不能长时间进行实验
D. 若将磁铁的上下磁极调换,铁钉和磁铁仍沿图示方向转动
2.【科学思维】(2025年四川巴中中考题) 麦克风的工作原理是:人说话时,声波引起线圈在磁极附近振动产生与声音变化相应的感应电流,下列装置的工作原理与麦克风的工作原理相同的是【 】
A. B. C. D.
3.【科学思维】(2025年陕西中考题)如图所示,是我国首艘海洋级智能科考船“同济”号,它采用了先进的混合动力系统,该系统能在轮船制动时将动能回收转化为电能储存起来。下列四幅图能反映“同济”号动能回收原理的是【 】
A.B.C.D.
4.【科学思维】(2024年江苏宿迁中考题)2024年5月1日,我国第三艘航空母舰福建舰首次海试。将搭载自主研发的电磁弹射系统,是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是【 】
A B C D
第十七章 《电动机与发电机》素养提升训练
思维导图
考 点 突 破
考点1了解电动机的结构
1.下列用电器使用了电动机的是【 】
A.电风扇 C.台灯 B.电水壶 D.手电筒
【答案】A
【解析】用电器是消耗电能的装置,工作过程中把电能转化为其它形式的能。电风扇使用了电动机,工作时将电能转化为机械能和内能;台灯、手电筒使用了电灯,工作时将电能转化为光能和内能;电水壶使用了电阻器,工作过程中将电能转化为内能。
2.(2023年广西中考题)如图,某兴趣小组利用干电池、铜线框和磁铁制作一个“爱心”电动机,“爱心”能绕电池转动。下列家用电器与“爱心”电动机工作原理相同的是【 】
A.电饭锅 B.电风扇 C.手电筒 D.电视机
【答案】B
【解析】“爱心”电动机工作时将消耗的电能主要转化为机械能,使电动机转动起来。
A.电饭锅是利用电流的热效应来工作的,与电动机原理不同;
B.电风扇的主要部件是电动机,利用通电导体在磁场中受到力的作用来工作的;
C.手电筒工作时将电能转化为光能和内能,利用的是电流的热效应,与电动机原理不同;
D.电视机工作时主要是把电能转化为光能和机械(声)能,与电动机原理不同。
3. 如图所示是小明在“让电动机转起来”的活动中安装的电动机模型。通过观察电动机模型的结构,认为电动机的主要部件是产生磁场的磁体组成的______和在磁场中受力转动的线圈组成的______。
【答案】定子 转子
【解析】图示的电动机模型接到电源上会转动起来。电动机的主要部件是固定不动的用于产生磁场的磁铁(叫作定子)和能够在磁铁的磁场中转动的线圈(叫作转子)。此外还有和线圈两端相连的铜圆环、铜制电刷、支架等。
4.如图所示是自制的简易电动机模型。
(1)绕制线圈的铜线外表有漆皮,必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩支架的部位)进行刮漆处理,刮漆方法是一端漆皮全部刮去,另一端漆皮刮去半周。按这种方法刮漆的目的是_________。
(2)如果整个制作过程没有问题,但接上电源后线圈不动,这时应做哪些尝试_______.
A.使线圈中的电流减小
B.将线圈转动一定角度
C.增大电源电压
D.更换一块磁性更强的磁体
【答案】使线圈能够持续转动 BCD
【解析】(1)将绕制的线圈引出线的两端进行刮漆处理,将线圈一端的漆皮全部刮去,另一端的漆皮刮去半周。按这种方法刮漆的目的是:线圈转动时,半周通电受磁场力的作用转动,另半周靠线圈的惯性转动,这样线圈就能够持续转动。
(2)简易电动机模型接上电源后线圈不动,原因可能是:①线圈处在断电的位置,处置方法是将线圈转动一定角度,观察线圈是否转动;②线圈中电流太小,所受磁场力太小,处置方法是换用电压更高的电源,增大线圈中的电流,观察线圈是否转动;③使用的产生磁场的磁铁磁性太弱,线圈在磁场中受到的力太小,处置方法是④换用磁性更强的磁铁,观察线圈是否转动。
考点2 电动机转动原因的猜想
1.小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁铁,组装成一个简易电动机。如图所示,放手后可观察到导线框abcd 以干电池为轴转动起来。导线框转动起来的原因是_______________。
【答案】通电线圈在磁场中受力转动(或通电导体在磁场中受力运动)
【解析】力可以改变物体的运动状态,导线框转动起来(运动状态发生改变)是因为通电线圈在磁场中受力转动。
2.电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
(1)如图所示是电动机原理图,将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd边受到 ,使线圈转动起来。
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,只要按下倒车开关就能改变线圈中__________ 来实现倒车。
【答案】(1)力的作用 (2)电流的方向
【解析】(1)将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd边在磁场中受到磁场力的作用,ab、cd边的受力方向相反,使得线圈绕轴线转动起来;
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,磁场的方向不变,只要按下倒车开关就能改变线圈中电流的方向,从而改变所受磁场力的方向,来实现倒车。
3.在利用如图所示装置“验证电动机转动原因的猜想”的实验中:
(1)我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中,那么通电导体周围也存在_________,磁体会对通电导体产生力的作用吗?
(2)在如图所示的装置中,金属导轨上的金属导体处在蹄形磁铁的两极之间,开关断开时,导体____________;闭合开关,导体_________;移去蹄形磁铁,闭合开关,导体__________。上述现象说明:电动机转动的原因是______________________________。
【答案】(1)磁场 (2)静止不动 运动 静止不动 通电导体在磁场中受到力的作用
【解析】(1)通电导体周围存在着磁场,磁体之间通过磁场发生相互作用。
(2)在如图所示的实验装置中,开关断开时,处在磁场中的导体没有电流通过,不受磁场力的作用,静止不动;闭合开关,处在磁场中的导体中有电流通过,受到磁场力的作用运动状态改变,由静止变为运动;移去蹄形磁铁,闭合开关,通电导体不会受到磁场力的作用,保持静止不动状态。上述现象说明:电动机转动的原因是通电导体在磁场中受到力的作用。
4.(2020年山东烟台中考题)如图所示,一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd,用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮去,另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上,并按图示连接电路,则电磁铁的上端是 极。闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈会持续转动,这就是简易的 (选填“发电机”或“电动机”),若只将电源的正负极互换,则线圈转动方向会与原来的转动方向 (选填“相同”或“相反”)。
【答案】N 电动机 相同
【解析】由图可知,开关闭合,电流是从电磁铁线圈的上端流入,从下端流出,根据右手螺旋定则可知,电磁铁的上端是N极,下端是S极;用手轻推一下线圈,通电的线圈在磁场中由于受到磁场力的作用会持续转动,这就是简易的电动机;若只将电源的正负极互换,则线圈abcd中的电流方向和电磁铁线圈中的电流方向都发生了改变,线圈abcd所在处的磁场的方向也发生了改变,则线圈abcd受到的磁场力的方向不改变,线圈转动方向会与原来的转动方向相同。
考点3 探究磁场中的通电导体受到的作用力
1.(2024年河南南阳九年级期末考试题)小明用如图所示的装置探究“磁场对通电导体的作用”。
(1)将一根导体棒ab置于蹄形磁铁的两极之间,闭合开关前,导体棒静止不动,闭合开关后,可看到导体棒_______,说明磁场对_________有力的作用。
(2)开关闭合后,改变电流方向,可看到导体棒ab的_________改变,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
(3)小明想探究“通电导体在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,请你帮助他写出具体的操作:___________________________________________________________________。
【答案】(1)运动 通电导体 (2)运动方向 (3)移动滑动变阻器的滑片位置,改变电路中电流的大小,观察导体运动的快慢
【解析】(1)将一根导体棒ab置于蹄形磁铁的两极之间,闭合开关前,电路中没有电流,导体棒静止不动,闭合开关后,电路中有电流,导体棒运动,说明磁场对通电导体有力的作用;
(2)闭合开关后,改变电流方向,磁场的方向不变,可看到导体棒ab的运动方向改变,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关;
(3)探究“通电导体在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,只需要调节滑动变阻器滑片的位置,改变通电导体中的电流大小,观察导体运动的快慢是否改变即可。
2.小明利用如图所示的装置做“探究磁场对通电导体的作用”实验。
(1)导体 ab 应选用轻质的_________(选填“铁棒”或“铝棒”);
(2)接通电源,导体ab向右运动,说明磁场对通电导体有________的作用,该过程中______能转化为________能;
(3)将图中磁体的N、S极对调或改变通过导体ab中的电流方向,观察到导体ab 向_____运动,说明通电导体在磁场中受到力的方向与____________、_____________有关;
(4)如果将滑动变阻器的滑片向左移动,闭合开关,发现导体ab不动或运动得很慢,这说明通电导体所受磁场力的大小与_________________有关。
【答案】(1)铝棒 (2)力 电 机械 (3)左 磁场方向 电流方向 (4)电流大小
【解析】(1)为了确保实验中导体不受磁场的额外影响,应选择非磁性材料。铁棒是磁性材料,而铝棒是非磁性材料,因此应选择铝棒。
(2)力可以改变物体的运动状态,当导体ab通电后在磁场中运动,说明磁场对通电导体有力的作用。在这个过程中,消耗电能,得到导体ab的机械能,因此是将电能转化为机械能。
(3)将磁体的N、S极对调(磁场方向改变)或改变通过导体ab中的电流方向,观察到导体ab向左运动,说明导体ab 受到磁场作用力的方向发生变化,从而说明通电导体在磁场中受到力的方向与磁场方向、电流方向有关。
(4)图示电路中,闭合开关,滑动变阻器滑片向左移动,滑动变阻器连入电路的电阻变大,导致电路中的电流变小,导体ab不动或运动得很慢,可知导体ab所受磁场力的大小发生变化,这说明通电导体所受磁场力的大小与电流大小有关。
3.(2025年广东中考题)如图所示实验中,闭合开关,导体ab向右运动,下列操作能让导体ab向左运动的是【 】
A. 改变电压大小
B. 改变电流方向
C. 改变电流大小
D. 改变导体ab长度
【答案】B
【解析】A.通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和导体中电流的方向有关,只改变磁场方向或只改变电流方向,通电导棒受力方向会发生改变,改变电压大小,只改变电流的大小,不能改变导体的受力方向;
B.磁场的方向不变,改变电流方向,可以改变导体受力的方向,可以使导体ab向左运动;
C.改变电流大小,不能改变电流的方向和磁场的方向,因此不能改变导体受力的方向;
D.改变导体ab长度,不能改变导体中的电流方向和磁场的方向,因此不能改变导体受力的方向。
4.如图所示,把线圈放在磁场里,接通电源,让电流通过,发现线圈发生扭转。对此,下列说法不正确的是【 】
A.通电导体在磁场中受到力的作用
B.通电导体在磁场中的受力方向与电流方向无关
C.电能能够转化为机械能
D.磁场与通电导体中电流产生的磁场发生相互作用
【答案】B
【解析】A、D.由奥斯特实验可知,电流周围存在磁场,把通电线圈放在磁场中,通电线圈的磁场和磁体磁场发生相互作用,通电导体在磁场中受到力的作用;
B.通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向有关;
C.通电线圈在磁场中受到力的作用而转动,通电线圈转动过程中,将消耗的电能转化为机械能。
考点4 换向器的作用
1.如图所示的是________(“电动机”或“发电机”)工作原理图;要使线圈持续转动,必须设法使线圈刚转过平衡位置,就自动地改变线圈中的_________________,能够完成这一任务的装置叫做_______。
【答案】电动机 电流方向 换向器
【解析】图示的是直流电动机工作原理图。电源给在磁场中的线圈供电,通电线圈在磁场中受力转动。通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向有关,当线圈刚转过平衡位置时,如果能及时的改变线圈中的电流方向,则线圈的受力方向就会变得相反,是线圈的受力方向和转动方向相同,线圈就可以绕轴沿着一个方向不停地转动下去,直流电动机是通过换向器来实现的。
2.如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是【 】
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的
D.仅改变磁感线的方向不能改变线圈转动的方向
【答案】C
【解析】A.电动机是根据通电导体在磁场中会受力的原理来工作的;
B.电动机工作过程中,消耗的电能大部分转化为机械能,小部分转化为内能;
C.使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的,换向器在电动机中起着至关重要的作用,它的主要作用是每当线圈转过平衡位置就自动改变线圈中的电流方向,从而确保电动机可以沿一个方向连续转动而不需要经常地停止和启动;
D.线圈转动的方向与电流方向、磁场方向都有关,仅改变磁感线的方向能改变线圈转动的方向。
3.电动机是利用 (选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”或“电磁感应现象”)工作的。如图所示,如果要改变电动机的转动方向,可以通过改变线圈内电流的方向来实现,这个装置叫 (填电动机的结构名称)。图中的线圈所在的位置 (选填“是”或“不是”)平衡位置,此时线圈由于 会继续转动,从而越过此位置。
【答案】磁场对电流的作用 换向器 是 惯性
【解析】电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理制成的;电动机的线圈可以在磁场中持续转动,是因为加装了换向器,该装置能在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向;当线圈转至图中所示位置时,线圈平面和磁场方向垂直,线圈受平衡力处于平衡位置,此时线圈由于具有惯性,会继续运动,从而越过平衡位置。
4.(2025年陕西西安中考模拟题)小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3 cm ×2 cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm,用硬金属丝做两个支架,两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上,线圈下放一块强磁体,如图所示。给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会持续转动。
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,为使线圈能够持续转动,刮线的要求是_______。
A.两端全刮掉 B.一端全部刮掉,另一端只刮半周
(2)在线圈转动过程中经过如图甲、乙所示两个位置,图____________的线圈恰好处于平衡位置,此时线圈由于__________不会静止;另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力_________________。如图丙所示的线圈可以持续转动,是因为它加装了___________,能在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向。
【答案】(1)B (2)乙 惯性 不在同一直线上 换向器
【解析】(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,线圈一端的漆皮全部刮掉,另一端的漆皮刮掉半周。这样刮漆,线圈半周通电受磁场力的作用转动,另半周靠线圈的惯性转动,这样线圈就能够持续转动。
(2)线圈转动过程中经过图甲、乙所示两个位置,图乙中的线圈恰好处于平衡位置,此时线圈由于具有惯性保持原来的运动状态,不会静止;图甲中的线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力没有作用在同一条直线上。图丙所示的线圈可以持续转动,是因为它加装了由两个半铜环和两个电刷组成的换向器,能在线圈刚转过平衡位置时,就自动改变线圈中的电流方向。
考点5 电动机的工作原理
1.(2021年广东广州中考题)如图甲,磁场对导体的力F竖直向上,用Fab、Fcd、Fa′b′、Fc′d′分别表示图乙、丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力,则【 】
A.Fab竖直向下,Fcd竖直向下 B.Fab 竖直向上,Fcd竖直向下
C.Fa′b′竖直向上,Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下,Fc′d′竖直向上
【答案】D
【解析】图甲中,电源左侧为正极、右侧为负极,则导体棒中的电流方向垂直于纸面向里,磁体间的磁场方向从右向左,导体受到磁场力的方向是竖直向上的;
A、B.图乙中,电源正负极与图甲中的相反,闭合开关后,ab中的电流方向垂直于纸面向外(即从b到a),磁体间的磁场方向从右向左,与甲图中的电流方向相反,磁场方向相同,所以ab与图甲中导体受到磁场力的方向相反,即Fab方向竖直向下;由于cd中的电流方向与ab中的电流方向相反,磁场方向相同,则cd的受力方向与ab的受力方向相反,即Fcd竖直向上;
C、D.图丙中,电源正负极与图甲中的相同,闭合开关后,a′b′中的电流方向垂直于纸面向里(即从a′到b′),而磁体间的磁场方向是从左向右,与甲图中的电流方向相同,磁场方向相反,所以a′b′与图甲中导体受到磁场力的方向相反,即Fa′b′竖直向下;由于c′d′中的电流方向与a′b′中的电流方向相反,磁场方向相同,则c′d′的受力方向与a′b′的受力方向相反,即Fc′d′竖直向上。
2.研究电动机的工作过程。
(1)电动机的工作原理是___________________________。图甲中,线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反,其原因是______________________。
(2)图乙中线圈所在的位置是_______(选填“是”或“不是”)平衡位置,图中C、D组成的装置叫__________,它的作用是在线圈________(填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动。电动机工作时把电能转化为________。
【答案】(1)通电线圈在磁场中受力转动 电流方向不同 (2)是 换向器 刚转过 机械能
【解析】(1)电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。图甲中,线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反,其原因是两边所在处磁场方向相同,但通过的电流方向相反。
(2)当线圈转至图乙所在位置时,线圈平面和磁场方向垂直,线圈受平衡力处于平衡位置,此时线圈由于具有惯性,会继续运动,从而越过平衡位置。图中C、D组成的装置叫换向器,它的作用是在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动。电动机工作时把电能转化为机械能。
3.(2022年江苏淮安中考题)如图所示,有轨电车是城市交通现代化的标志,直流电动机是有轨电车的动力心脏,其工作原理是【 】
【答案】A
【解析】电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
A.图示电路中有电源,开关闭合,通电导体在磁场中会受到磁场力运动,是电动机的工作原理;
B.图示电路中有电源,开关闭合,螺线管通电周围产生磁场,小磁针受到磁场力发生偏转,是电流的磁效应;
B.图示电路是研究电磁铁磁性强弱跟电流大小关系的实验电路,研究的是电流磁效应规律;
D.图示的是通电导体周围有磁场,是奥斯特实验,研究的是电流磁效应。
4.(2025年甘肃兰州中考题)图甲是某蔬菜大棚里使用的一种温度自动报警器,在温度计里封入一段金属丝,当温度达到金属丝下端所指温度时,扬声器响起,发出报警信号。下列说法错误的是【 】
A. 动圈式扬声器的工作原理与图乙所示原理相同
B. 温度低于金属丝下端所指温度时,电磁铁断电失去磁性,衔铁被释放,扬声器停止报警
C. 温度计与金属丝相当于控制电磁铁的开关,实现了高温自动化报警
D. 煤油可用作自动报警器温度计中的工作液体
【答案】D
【解析】A.图乙所示装置中,闭合开关,通电导体在磁场中受力运动,将电能转化为机械能,和扬声器的工作原理相同;
B.图甲所示装置中,温度等于或高于金属丝下端所指温度时,电路形成通路,线圈中有电流通过,衔铁被吸住,扬声器电路闭合,扬声器发出声音报警;温度低于金属丝下端所指温度时,电路断路,线圈中没有电流通过,衔铁被释放,扬声器停止发声报警;
C.图甲所示装置中,温度升高时,水银柱上升,与上方金属丝连通,使左侧电磁铁电路形成通路,电磁铁中有电流通过,电磁铁吸引衔铁,使触点开关闭合,右侧扬声器电路接通,扬声器发出报警信号;
D.煤油是绝缘体,不能用煤油温度计来做电磁铁电路的温度控制开关。
考点6 认识发电机
1.如图所示是发电机模型,主要是由固定不动的_________和可以转动的_______组成的。
(1)不摇动发电机的手柄,线圈不转动,小灯泡不发光,说明电路中没有__________。
(2)摇动发电机的手柄,线圈在磁场中转动,小灯泡发光,说明电路中产生了__________。
(3)该装置中通过_______________________来检验是否有电流产生。
(4)受到上述实验过程的启发,我们可以猜想:要想产生感应电流,闭合电路中的一部分导体必须______________________________________。
【答案】磁铁 线圈 (1)电流 (2)电流 (3)灯泡是否发光 (4)在磁场中做切割磁感线运动
【解析】发电机利用电磁感应发电,实际的发电机和图示的发电机模型一样,都是由固定不动的用于产生磁场的磁铁(称为定子)和可以转动的线圈(称为转子)组成。
(1)不摇动发电机的手柄,线圈不转动,小灯泡不发光,说明电路中没有电流产生。
(2)摇动发电机的手柄,线圈在磁场中转动,小灯泡发光,说明电路中产生了感应电流。
(3)该装置中通过接入电路中的灯泡是否发光来检验线圈中是否有电流产生。
(4)受到上述实验过程的启发,我们可以猜想:要想产生感应电流,闭合电路中的一部分导体必须在磁场中做切割磁感线运动。
2.实际发电机比发电机模型要复杂得多,但基本部件仍是固定不动的线圈组成的_______和在磁场中转动的磁体组成的___________。它的磁体是转动的电磁铁,线圈嵌在由硅钢片制成的槽中,如图所示。当电磁铁转动时,线圈便会切割磁感线而产生感应电流。发电机是由水轮机、汽轮机或内燃机等带动转子转动的,所产生的感应电流通常都是大小和方向都在不断变化的交变电流(交流电),且电压较高。
【答案】定子 转子
【解析】实际发电机的基本部件是固定不动的线圈组成的定子和在磁场中转动的磁体组成的转子。它的磁体是转动的电磁铁,线圈嵌在由硅钢片制成的槽中。当电磁铁转动时,线圈便会切割磁感线而产生感应电流。
3.如图所示的两个模型,其中甲图是电动机的模型,它是根据___________________制成的,工作过程中将电能转化为机械能。乙图是___________的模型,工作过程中将_______能转化为______能。
【答案】通电线圈在磁场中受力转动 发电机 机械 电
【解析】图示的两个模型中,甲图所示的模型有电源提供电能,是用电器。因此甲图所示是电动机的模型,工作过程中将消耗的电能转化为机械能。
乙图中接到装置上的是电流表,装置工作时向外提供电能,是发电机模型,工作过程中,将机械能转化为电能。
4.(2023年江苏南京中考题)图甲中,风车转动,电流表指针偏转。图乙四个现象中原理与图甲相同的是【 】
A.图①中,接通电路,小磁针偏转
B.图②中,开关闭合,线圈转动
C.图③中,转动扇叶,二极管发光
D.图④中,磁体对回形针有力的作用
【答案】C
【解析】装置甲中有磁铁和可转动的线圈,当有风吹向风扇时扇叶转动,相当于线圈在磁场中转动切割磁感线,会产生感应电流,电流表指针发生偏转。装置甲是一个简易的风力发电机,说明的是发电机原理。
A.接通电路,小磁针偏转说明通电导体周围存在磁场,说明的是电流的磁效应;
B.开关闭合,线圈转动说明通电导体在磁场中受力的作用,说明的是电动机的原理;
C.转动扇叶,二极管发光,说明线圈在磁场中转动产生了电流,二极管通电发光,说明的是发电机原理:
D.磁体对回形针有力的作用,说明磁体具有磁性,能够吸引铁质物质。
图乙所示四个现象中,原理与图甲所示现象原理相同的是③.
考点7 电磁感应现象
1.(2025年四川南充中考题)在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中,某小组利用电流计、开关、U形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
(1)探究小组将观察到的现象记录在下表中:
开关
闭合
导体棒运动方向
电流表指针偏转情况
开关
断开
导体棒运动方向
电流表指针偏转情况
竖直上下(乙图)
不偏转
竖直上下(乙图)
不偏转
垂直里外(丙图)
不偏转
垂直里外(丙图)
不偏转
水平左右(丁图)
偏转
水平左右(丁图)
不偏转
分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做________________运动;
(2)探究小组观察到磁体不动时,导体棒向右运动指针向右偏转,向左运动指针向左偏转;若导体棒静止不动,磁体向右运动时,观察到电流表指针向_______偏转;
(3)探究小组发现实验中电流表指针偏转角度较小,你有什么方法使指针偏转角度变大?答:_________________________________________________________________ (写出一种即可)。
【答案】(1)切割磁感线 (2)左 (3)增大导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的U形磁铁
【解析】(1)由表中数据可知,当导体棒竖直向下、垂直里外运动时,导体棒没有切割磁感线,电流表指针不偏转,没有产生感应电流;当导体棒水平左右运动时,导体棒切割磁感线,电流表指针偏转,说明此时产生了感应电流,由此可知,开关闭合,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。
(2)导体棒向右运动指针向右偏转,向左运动指针向左偏转,若导体棒静止不动,磁体向右运动时,相当于导体向左切割磁感线,电流表指针向左偏转。
(3)感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线的速度有关,灵敏电流计指针偏转角度较小,要使指针偏转更明显,即增大产生的感应电流,可以增大导体切割磁感线的速度或换用磁性更强的U形磁铁。
2.(2025年湖北武汉中考题)某同学利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。下列说法正确的是【 】
A. 换用磁性更强的磁体,保持导线ab和磁体静止,闭合开关,电流表指针偏转
B. 将导线ab换成匝数很多的线圈,保持磁体和线圈静止,闭合开关,电流表指针偏转
C. 保持磁体静止,闭合开关,使导线ab从图中位置竖直向上运动,电流表指针偏转
D. 保持导线ab静止,闭合开关,使磁体从图中位置水平向右运动,电流表指针偏转
【答案】D
【解析】A.导线ab在磁场中静止,换用磁性更强的蹄形磁体,闭合开关,导体在磁场中没有发生相对运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流表指针不偏转;
B.导线ab在磁场中静止,将导线ab换成匝数很多的线圈,闭合开关,导体在磁场中没有发生相对运动,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流表指针不偏转;
C.保持磁体静止,闭合开关,使导线ab从图中位置竖直向上运动,运动方向与磁场方向平行,导体没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流表指针不发生偏转;
D.保持导线ab静止,闭合开关,使磁体从图中位置水平向右运动,导体ab做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流表指针发生偏转。
3.(2025年北京中考题)某同学用如图所示的装置进行实验,使金属棒ab向左做切割磁感线运动,灵敏电流计指针向右偏转,说明回路中有电流产生,这是_______现象。灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向,若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向,可进行的操作是_______。
【答案】电磁感应 将磁体的磁极对调位置或使金属棒ab向右做切割磁感线运动
【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这就是电磁感应现象。在图示装置中,当金属棒ab向左做切割磁感线运动,灵敏电流计指针向右偏转,说明回路中有电流产生,这是电磁感应现象。
感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动方向有关,所以若要改变上述灵敏电流计指针偏转的方向,可进行的操作是将磁体的磁极对调或使金属棒ab向右做切割磁感线运动。
4.(2021年广西柳州中考题)小夕用如图甲的装置探究电磁感应现象。
(1)他上下移动单根导线时,观察到灵敏电流计的指针 ;左右移动该导线时,观察到灵敏电流计的指针 。
(2)他通过这个实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做 磁感线的运动时,导体中就会产生电流。
(3)为了进一步验证这个结论,他又用如图乙的装置进行实验,发现将条形磁铁向下插入线圈时,灵敏电流计的指针 ;保持条形磁铁在线圈中不动,向上提起线圈时,灵敏电流计的指针 ,结果符合上述实验结论。
【答案】(1)不偏转 偏转 (2)切割 (3)偏转 偏转
【解析】(1)图示装置中,导体沿竖直方向运动(上下移动),运动方向与磁场方向平行,导体不切割磁感线,不会产生感应电流,灵敏电流计指针不发生偏转;导体沿水平方向运动(左右移动),运动方向与磁场方向垂直,导体切割磁感线,会产生感应电流,灵敏电流计指针发生偏转;
(2)通过实验现象得出初步结论:闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流;
(3)要产生感应电流,需要满足两个条件:①电路闭合,②部分导体做切割磁感线运动。在图乙中,导体(线圈)没有运动,但磁体向下运动;或磁体不动,导体(线圈)向上运动,导体(线圈)和产生磁场的磁体发生相对运动,导体都做切割磁感线运动。故有感应电流产生,灵敏电流计的指针会偏转。
考点8 发电机的工作原理
2..(双选题)如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是【 】
A.线圈转动过程中,机械能转化为电能
B.通过灯泡的电流方向不变
C.通过灯泡的电流大小发生变化
D.线圈中产生电流的原理是电流的磁效应
【答案】AC
【解析】A、D.图示装置中,线圈在磁场在转动过程中切割磁感线,电路中会产生感应电流,将消耗的机械能转化为电能。线圈中产生电流的原理是电磁感应原理。
B、C.线圈在磁场在转动过程中,ab边和cd边做切割磁感线运动的方向随时间不断地变化,因此产生的感应电流的大小和方向也在周期性的变化,即线圈在磁场在转动过程中产生的电流是交变电流。
2.(2023年湖南临湘九年级期末考试题)如图所示,放在磁场中的矩形线圈ABCD,自图示位置(即线圈平面垂直于磁感线的位置)开始绕轴沿逆时针方向匀速转动,下列说法中正确的是【 】
A.线圈在转动过程中,不受磁场力的作用
B.线圈在转动的前半周中,线圈中的电流方向不变
C.线圈在转动过程中,每时每刻都有感应电流产生
D.线圈在转动过程中,AB、BC、CD及AD边都在不停地切割磁感线
【答案】B
【解析】A.线圈在磁场中转动会切割磁感线,产生感应电流,电流在磁场中受磁场力的作用;
B.线圈在转动的前半周中,磁场方向不变,切割磁感线的运动方向不变,线圈中产生的电流方向不变;
C.线圈在转动的过程中,当线圈转到线圈平面垂直于磁感线的位置时,运动方向与磁场方向平行,线圈没有切割磁感线,此时没有感应电流产生;
D.线圈在转动的过程中,BC、AD边没有切割磁感线。
3.(2025年四川宜宾中考题)(多选题) 如图,在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,下列说法正确的是【 】
A. 上下移动导线AB,电流表的指针一定会偏转
B. 左右移动导线AB,电流表的指针会发生偏转
C. 动圈式话筒采集声信号时,利用了该实验规律
D. 该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样
【答案】BC
【解析】A、B.导线AB在U型磁体的磁场里,上下移动导线AB,导线运动方向与磁场方向平行,没有切割磁感线,不能产生感应电流,电流表的指针不发生偏转;左右移动导线AB,导线在磁场中做切割磁感线运动,电路中产生感应电流,电流表的指针一定发生偏转。
C.动圈式话筒的工作原理是电磁感应,即话筒内线圈振动做切割磁感线运动产生感应电流。
D.奥斯特实验得出通电导体周围存在磁场,与该实验探究得到的电磁感应规律不同。
4.(2022年浙江绍兴中考题)如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后,该线圈就会产生一个磁场,当手机放在充电器上的时候,手机中的线圈就会产生感应电流,实现无线充电。
(1)手机线圈中产生电流是利用 现象。
(2)当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示,则图中B点的磁场方向是 (选填“向上”或“向下”)。
(3)与传统方式相比,请你对这种充电方式进行评价: 。
【答案】(1)电磁感应 (2)向上 (3)优点:无线充电不需要数据线,避免了多种充电接口,所以充电方便、可以兼容多种充电接口的手机充电、可以一对多进行充电;缺点:充电效率较低、电磁辐射较大。
【解析】(1)闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流。所以手机线圈中产生电流利用的是电磁感应现象。
(2)电流从上往下看是沿逆时针方向流动,利用右手螺旋定则判断,B点处的磁场方向是向上的;
(3)和传统充电相比,无线充电不需要数据线,避免了多种充电接口,所以充电方便、可以兼容多种充电接口的手机充电、可以一对多进行充电;缺点:电磁辐射较大、充电效率低。
素 养 提 升
1.【科学探究】(2025年山东潍坊中考题)(多选题)如图所示,是某兴趣小组自制的简易电动机。一块纽扣强磁铁的上端磁极吸附在一根铁钉的底部,铁钉的尖端竖直地吸在一节干电池的正极上;将导线一端接在电池负极,若另一端接在磁铁上,铁钉和磁铁就会沿图示方向转动。整个实验电路电阻较小,下列分析正确的是【 】
A. 铁钉中电流的方向是从尖端指向底部
B. 铁钉和磁铁转动时,机械能转化为电能
C.电路中电流较大,不能长时间进行实验
D. 若将磁铁的上下磁极调换,铁钉和磁铁仍沿图示方向转动
【答案】AC
【解析】A.规定电流的方向为正电荷定向移动的方向。电路中,在电源外部,电流从电源正极流出,经过用电器后流回到电源负极。图示装置中,铁钉尖端吸在干电池正极上,磁铁吸附在铁钉底部,导线一端接电池负极、另一端接磁铁,所以电流从电池正极流出,经过铁钉尖端,流向铁钉底部,再经过磁铁和导线流回到电池负极,因此铁钉中电流的方向是从尖端指向底部;
B.简易电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,工作过程中是将电能转化为机械能,而不是机械能转化为电能,机械能转化为电能是发电机工作时发生的能量转化;
C.图示的整个实验电路电阻较小,根据欧姆定律,电源电压不变,电路中的电流会较大。长时间通过大电流,会导致电池和导线发热严重,可能损坏电池或使导线绝缘皮烧坏,所以不能长时间进行实验;
D.铁钉和磁铁的转动方向与电流方向和磁场方向有关(通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向都有关)。若将磁铁的上下磁极调换,磁场方向发生改变,而电流方向不变,那么通电的铁钉在磁场中受到的力的方向会发生改变,因此铁钉和磁铁的转动方向会与图示方向相反。
2.【科学思维】(2025年四川巴中中考题) 麦克风的工作原理是:人说话时,声波引起线圈在磁极附近振动产生与声音变化相应的感应电流,下列装置的工作原理与麦克风的工作原理相同的是【 】
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】麦克风的工作原理是法拉第发现的电磁感应现象:闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流。
A.图中原理是通电导线周围存在磁场;
B.图中原理是通电导体在磁场中受力运动;
C.图为电磁铁,原理是通电导线周围存在磁场;
D.图为探究产生感应电流条件的装置图,原理是闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流。
3.【科学思维】(2025年陕西中考题)如图所示,是我国首艘海洋级智能科考船“同济”号,它采用了先进的混合动力系统,该系统能在轮船制动时将动能回收转化为电能储存起来。下列四幅图能反映“同济”号动能回收原理的是【 】
A.B.C.D.
【答案】D
【解析】“同济”号在轮船制动时将动能回收转化为电能储存起来,其原理是电磁感应现象,将机械能转化为电能。
A.图是奥斯特实验,实验表明通电导体周围存在磁场,即电流的磁效应;
B.图中有电源,是通电导体在磁场中受力运动的实验装置,说明的是电动机的原理,将电能转化为机械能;
C.司南的磁勺受到地球磁场的作用而具有指示南北方向的能力,利用的是磁体的磁性;
D.图中没有电源,当磁体在线圈中运动时,灵敏电流计的指针会发生偏转,说明电路中产生了感应电流,这是电磁感应现象,能反映“同济”号动能回收原理。
4.【科学思维】(2024年江苏宿迁中考题)2024年5月1日,我国第三艘航空母舰福建舰首次海试。将搭载自主研发的电磁弹射系统,是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是【 】
A B C D
【答案】B
【解析】A.电磁弹射器是利用通电导体在磁场中受力的原理制成的,而图示的是奥斯特实验,说明电流周围存在磁场;
B.图中装置有电源、闭合开关后形成通路有电流流过,可说明通电导体在磁场中受到力的作用,和电磁弹射器利用的原理相同;
C.该装置是电磁感应的实验装置,表明闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动会产生感应电流,和发电机的原理相同;
D.该装置中电流相等,电磁铁线圈匝数不相同,可用来探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系。
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学科网(北京)股份有限公司
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