摘要:
**基本信息**
聚焦八年级下册科学电磁学核心知识点,通过基础理解、综合应用、拓展探究三层设计,实现从概念巩固到实际问题解决的进阶,适配新授课知识内化与能力提升需求。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础理解|电磁感应、通电导体在磁场中受力等单一知识点|选择题(1-10)、填空题(11-17)巩固科学观念,强化概念辨析|
|综合应用|实验设计、数据分析与原理应用|实验探究题(18-20)结合控制变量法,培养科学思维与推理论证能力|
|拓展探究|实际情境问题解决与创新设计|解答题(21-24)通过夜跑灯、电磁秋千等项目化任务,提升探究实践与态度责任|
内容正文:
八年级下册科学第三章3-4节重难点题型提升训练
1. 选择题
1.如图所示,两根绝缘细线悬挂着的导体ab,放在U形磁铁中央,ab两端连接着导线。在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究。下列说法中正确的是( )
A.接入电流表可探究电磁感应现象,与发电机原理相同
B.接入电流表可探究通电导体在磁场中受力,与发电机原理相同
C.接入电源可探究电磁感应现象,与电动机原理相同
D.接入电源可探究通电导体在磁场中受力,与发电机原理相同
2.如图所示,给甲、乙两图中的矩形线圈通电,则下列说法中正确的是( )
A.甲中线圈转动,乙中线圈不转动
B.乙中线圈转动,甲中线圈不转动
C.甲、乙中的线圈都会转动
D.甲、乙中的线圈都不会转动
3.小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况,小明将线圈两端的漆全部刮掉,小华只将一端的漆全刮掉,另一端刮掉一半,闭合开关后(有电流通过灯丝,灯就发光),他们看到的现象分别是( )
A.小明看到线圈连续转动,灯时亮时灭
B.小华看到线圈连续转动,灯连续发光
C.小华看到线圈左右摆动,灯时亮时灭
D.小明看到线圈左右摆动,灯连续发光
4.手机是一种现代生活中常用的通信工具。一般的手机都设有利用振动提示人们"来电"的
装置。有一种手机提示"来电"是用一个微型电动机带动转轴上的叶片转动,当叶片转动时,电动机也就跟着振动起来,从而又带动手机振动。下列几种厚度相同且质量分布均匀的叶片中,能够实现上述振动功能的是( )
5.图示为某电动机的原理图,EF、PQ为螺线管,abcd为电动机的线圈,为转轴。闭合开关,从O点沿转轴观察,线圈顺时针转动,则( )
A.螺线管F端为N极,P端为N极
B.螺线管F端为S极、P端为S极
C.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察、线圈仍顺时针转动
D.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察,线圈将逆时针转动
6.科学中,常用""表示电流的方向垂直于纸面向里,用""表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示为直导体在磁场中受到一个既与电流方向垂直,又与磁感线方向垂直的水平向左的磁力F。下列选项中,通电导体b受到的磁力方向水平向左的是( )
7.如图所示,放在U形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中,闭合开关S,铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是( )
A.为防止漏电,应选择绝缘的液体
B.铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
C.将电源的正负极对调后,铝盘的转动方向不变
D.向右移动滑动变阻器的滑片P,铝盘转速变慢
8.如图所示为发电机工作原理,下列有关说法正确的是()
A.当发电机工作时,电流始终从电刷A流向电刷B
B.该过程中电能转化为机械能
C.当线圈不动,碰极转动时,不会有感应电流产生
D.发电机线圈每转过一圈,电流的方向改变两次
9.如图所示的实验装置,线圈A 和滑动变阻器、开关、电池组成电路;线圈B 和演示电流表组成闭合电路,下列说法中正确的是( )
A.闭合开关,把线圈A向上抽出时,电流表指针会偏转,A所在电路是发电机
B.闭合开关,把线圈A分别向上抽出和向下插入时,电流表指针偏转的方向相同
C.闭合开关,保持线圈A 向上抽出,对调电池正负极,电流表指针偏转方向会改变
D.闭合开关,线圈A 向上抽出时,电流表偏转角度和抽出快慢无关
10.关于交流发电机,下列说法正确的是( )
①当线圈平面转至与磁感线垂直位置时,感应电流为零
②当线圈平面转过与磁感线平行位置时,感应电流方向改变
③当线圈平面转至与磁感线平行位置时,感应电流为零
④当线圈平面转过与磁感线垂直位置时,感应电流方向改变
A.①③ B.②③ C.①④ D.①②④
2. 填空题
11.发光二极管简称LED,具有单向导电性,即只允许电流从二极管的正极流入,负极流出。如图所示,使磁铁在线圈中左右移动,此时会看见两只发光二极管轮流发光。请回答:
(1)该装置发光根据的是 原理。
(2)相对只用一只发光二极管,用两只的优点是 。
12.如图所示,将较长软电线的两端与灵敏电流表的两接线柱连接起来,两位同学手持电线像摇跳绳一样在空中摇动电线,使电线切割地磁场的磁感线。若灵敏电流表的指针发生偏转,则可以断定两同学站立在地面上的 (填“东西”或“南北”)方向,这个实验的原理是 。
13.蛇年春晚《秧BOT》节目中的机器人配备了直流无刷电动机进行驱动,其内部结构如图所示,中间的永磁体可绕中心自由转动,三个螺线圈互成120度夹角固定在电动机外壳内部,它们通电可以产生磁场。
(1)该直流无刷电动机的工作原理是
(2)直流无刷电动机内部还配备了一个霍尔传感器,能对转子磁吸位置进行实时监测,并将位置信息传递给相关控制器,让其中的两个螺线圈通电,并控制电流方向,以达到持续转动。若现在该电动机正在顺时针转动,则通电方案正确的是( )。
14.科学小组同学通过实验研究磁场对通电导体的作用。
(1) 小科同学连接图甲电路,当开关闭合后发现导体向右运动。老苦将电源正负极上的导线互换位置,改变电流方向。则闭合开关后,导体会向 运动。
(2) 小舟同学改进了实验设计,连接图乙电路,将一段金属直导体放在压力传感器上,置于一定强度的磁场中,闭合开关,记录下不同电流强度时压力传感器的示数,数据如下表所示。本实验想验证的假设是:
(3) 由表格数据可知,小舟选用的金属直导体重为 N。若只将该实验中的N、S极互换位置,其余不变,则当电流为0.4A时,压力传感器的示数是 N。
15.把超强磁铁分别吸附在干电池的正、负极两端,制成电磁动力"小车",并将它放入铜质螺线管中,如图甲所示,"小车"就能沿着螺线管运动,其示意图如图乙所示。
(1)在图乙中画出螺线管中的电流方向。
(2)实验中发现,必须将"小车"全部推入螺线管,"小车"才能运动,"小车"运动的原因是____
_______________________________________________________________________________
(3)进一步探究发现,"小车"运动的方向与电池正、负极位置和超强磁铁的极性有关。将如图乙所示装配的"小车"放入螺线管,则小车的运动方向是_____________
(4)要使"小车"运动速度增大,请提出一种方法:______________________
16.小明利用电磁铁、小磁铁、指针和刻度盘制成多量程电流表,结构示意图如图所示,其中A、B、C为接线柱,当电流通过电磁铁时,指针绕O点顺时针偏转;电路断开时,指针指0刻度线。
(1)若选择A、C为该电流表的接线柱,则应选择 为“+”接线柱,才能使电流表正常工作。
(2)若将电磁铁适当靠近小磁铁,则该电流表
A.零刻度将向右移动 B.指针将发生反偏
C.精确度将提高 D.量程将增大
(3)分析该电流表的结构示意图,判断该电流表量程最大时所选的接线柱是 。
17.如图甲所示为直流电动机模型(主要部件见文字说明),如图乙所示为自制简易电动机模型。
(1)绕制线圈的铜丝外表有漆层,必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质金属支架上的部位)进行刮漆处理。按一定方法刮漆的目的主要有两个:一是使线圈能够________________,二是让这一部位的功能相当于图甲中的________________(填图甲中某一部件的名称).
(2)如果整个制作没有问题,但接上电源后线圈不动,那么此时应做哪些尝试?(说出两点)
①______________________________________②__________________________________
(3)若还想设计一个能调节电动机转速的实验装置,则还需要的主要器材是请在图丙虚线框内画出实验电路图(电动机用符号""表示).
3. 实验探究题
18.小双想探究感应电流的大小与什么因素有关,他设计了如图所示的装置进行实验。铁块上绕有导线,线框与灵敏电流表(G表示)相连(线框高度大于铁块高度,实验过程中线框不旋转)。
(1)当开关闭合时,电磁铁的A端是 极。
(2)让线框分别从h1和h2(h2>h1)竖直下落并穿入磁极A、B之间,G表指针对应的转角度分别为θ1和θ2(θ1大于θ2),这样做的目的是为了探究感应电流的大小与 有关。
(3)把变阻器滑片移至左端,线框从h1的高度下落,G表指针的偏转角为θ3,观察到θ3 θ1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
19.为探明电和磁之间的关系,科学家们做了很多实验。
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:法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
材料三:1825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相连的房间,如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内,同时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。
材料四:1831年,英国物理学家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,从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
(1)在演示奥斯特实验时,如图3中的甲图所示,①闭合开关;②放置小磁针:③摆放导线:正确的实验操作顺序为( );
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
(2)进行奥斯特实验时,在静止的小磁针上方,分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时,发现小磁针偏转不明显,可能是按照________(选填“甲”或“乙”)放置;
(3)材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用,若此时改变其中一根导线的电流方向,你预测会产生的实验现象是________;
(4)在科拉顿的实验中,他为什么没有发现电流表指针发生偏转________。
20.我国“福建舰”采用电磁弹射技术(如图甲),其核心原理是通电导体在磁场中受到力的作用。小东设计如图乙装置探究通电导体在磁场中的受力情况,实验数据如下表所示。
序号
电流表示数/A
压力传感器示数/N
直铜棒受到的磁场力/N
1
0
4.0
0
2
0.1
4.4
0.4
3
0.2
4.8
0.8
4
0.3
5.2
1.2
结合图表回答:
(1)本实验探究的问题是通电导体在磁场中受到磁场力的大小与 的关系。
(2)实验中直铜棒受磁场力的方向为 (填“竖直向上”或“竖直向下”)。
(3)电磁弹射相比蒸汽弹射(如图丙),具有哪些优势?____(可多选)。
A.电流调节响应快,加速更均匀
B.可控性高,便于实现不同重量的弹射需求
C.能量转换效率高,无蒸汽泄露等损耗问题
(4)为验证结论的普遍性,需补充实验,可更换 (写出一点即可),进行多次实验并测量。
4. 解答题
21.学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。
【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“﹣”极流入时,LED灯不发光)等。
【方案设计】乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图,当磁体在水管中来回移动时,塑料水管外与线圈相连的LED灯发光。
【产品制作】小柯用磁性相同的磁体,以正常跑步时甩臂的速度切割磁感线。
【项目评价】节能夜跑灯产品性能评价量表(节选)标
标评价指标
5分
3分
1分
发光情况
两盏LED灯交替发光
两盏LED灯发光
一盏LED灯发光
使用情况
日常跑步甩臂发光
快于日常跑步甩臂发光
手中摇动发光
(1)节能夜跑灯将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光,这是利用 原理。
(2)如图丙,为使节能夜跑灯跑步时自动发光,将其佩戴在 (选填“A”或“B”)位置比较合适,请简述理由 。
(3)根据评价表,小科设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分。请在图丁所示虚线框内画出改进后的设计图,使该指标达到5分 。
22.(1)如图甲所示为一电磁秋千,当开关闭合后,秋千能往复摆动。图乙是小明设计的电磁秋千原理图。磁控开关内部装有干簧管,其由两个薄铁片和玻璃管组成。铁片的接触情况会随磁场的有无发生改变,如图丙所示。请结合材料说出铝棒能往复摆动的原因____________。
(2)新能源电动汽车已普及,当踩下踏板(油门)时,电车的电机转动,电车启动,电机转动的原理是___________________。现在的电车都有能量回收,当放开踏板(油门),能把车的部分机械能转化为电能,重新给蓄电池充电。某科学兴趣小组模拟设计了三种能量回收方案(部分图)。从理论上说,你认为可行是_________。
A.导线安装在轮圈上 B.导线安装在辐条上
C.导线安装在后叉上
23.发光二极管(LED灯)具有单向导电性,如图甲,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“﹣”极流入时,LED灯不发光。小敏想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”,于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中,与线圈构成闭合电路,并进行了如下实验操作。
组别
磁体方向
磁体运动方向
观察现象
乙
S上N下
向下运动
A灯发光,B灯不发光
丙
N上S下
向下运动
A灯不发光,B灯发光
(1)实验中,将两个相同的LED灯反向并联的目的是 。
(2)通过上述实验可以获得的结论是 。
(3)在图乙中,若想要证明“感应电流的方向与导体切割磁感线方向有关”,在做了上述操作后,还应该补做的实验操作是 。
24.小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后,进一步查阅资料,了解到当电流与磁场方向垂直时,磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。他设计了如图所示的装置,实验步骤如下:
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上,将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上,并让导体棒处于蹄形磁铁的中央位置:
②电源正、负极分别接a、b,给导体两端加电压U1,闭合电路,观察悬线偏转的角度α1:
③给导体两端加电压U2,且U2>U1,闭合电路,观察悬线偏转的角度α2:
④比较α1、α2的大小。
(1)根据上述实验步骤,小明想要探究的问题是__________;
(2)请写出改变上述实验中导体棒运动方向的实验操作:__________;
(3)小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关,于是他更换了另一根较长的导体棒去实验。你认为这种方法是否合理,请简要说明理由:__________。
参考答案
1. A
2. A
3. D
4. C
5. C
6. C
7. D
8. D
9. C
10. C
11.(1)电磁感应
(2)用两只,磁铁不管向左还是向右移动,都可以看到有一只二极管发光
12.东西;电磁感应
13.(1)通电线圈在磁场中受力运动
(2) C
14.(1)左
(2)在磁场强度一定时,磁场对通电导体的作用力大小与电流大小是否有关
(3)0.30 0.10
15.(1)如图所示。
(2)磁体接触的一段螺线管产生的磁场与干电池两极上吸附的磁体的磁场发生相互作用
(3)向左 (4)增强磁体的磁性(或使螺线管的绕线更密集以增加与磁体接触的那一段螺线管匝数,或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场)
16. (1)C (2) C (3) BC
17.(1)导电(接触良好) 换向器 (2)①将线圈拨转一定角度 ②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体) (3)滑动变阻器 如图所示。
18.(1)S;(2)导体切割磁感线的速度;(3)大于。
19.(1)B;(2)乙;(3)两根导线将会相互排斥;(4)将电流表等器材置于同一房间。
20.(1)电流大小
(2)竖直向下
(3)A;B;C
(4)不同的金属导体(不同长度、不同材料、不同形状的导体)或磁性强弱不同的磁体
21.(1)电磁感应;(2)磁场;(3)500;(4)夜跑灯工作原理是电磁感应,手臂甩动越快,线圈切割磁感线的速度就越快,产生的感应电流越大。
(1)设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光是利用电磁感应原理。
(2)根据电磁感应原理可知为了正常使用应将夜跑灯佩带在图中手臂B处,前臂B位置主要做水平往返运动,能使强磁铁在水管内往返运动,连续切割磁感线产生感应电流使灯发光。
(3)根据发光二极管的单向导电性,将两个LED灯并联起来,正负极接法不同,设计如下:
(4)
22.(1)闭合开关以后,通电螺线管产生磁场,磁控开关闭合,此时铝棒中有电流通过,根据通电导体在磁场中受力的作用可知,铝棒摆动起来,远离磁场,磁控开关断开,此时铝棒中无电流通过,不受磁场力的作用,在重力作用下运动至磁场中,磁控开关再次闭合,铝棒重复之前的运动过程,所以电磁秋千往复摆动。
(2) 通电线圈在磁场中受力转动 BC
23.(1)便于判断感应电流方向;(2)感应电流的方向与磁场的方向有关;(3)将条形磁体N极朝下,将条形磁体向上运动,观察LED灯发光情况。
24.(1)根据题意,实验中改变导体内部电流的大小,观察悬线偏转的角度,得到磁场对通电导体作用力的大小不同,因此探究的是磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流强度的关系。
(2)通电导体在磁场中受到力的作用与电流的方向与磁场的方向有关,因此可以改变电源的正负接线柱与a、b的接线,或将U形磁铁倒一下位置,改变磁场的方向。
(3)]在实验中,如果导体棒的长度改变了,则其电阻也会随之改变,电路中的电流会发生变化,这样不符合控制变量法的要 求,因此这样改变自变量的方法是不可行的。
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