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第十六讲 电与磁 信息的传递
命题点一
类型一 电磁装置的理解
1.下列图中的实验反映了发电机工作原理的是( )
2.仔细观察下列实验装置，如果导体沿箭头方向运动(没有箭头表示静止)，电路中能产生感应电流的是( )
3.关于下列四个实验的认识中，正确的是( )
4.对下列两幅图的认识正确的是( )
第4题图
A. 图甲中，通电螺线管的右端是S极
B. 图甲中，只调换电源的正负极，通电螺线管的磁场方向不变
C. 图乙中，实验研究的是电磁感应现象
D. 图乙中，只调换磁体的N、S极，电流表指针偏转方向不变
5.对下面四幅图解释正确的是( )
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类型二 电磁现象的原理及应用
6.下列实例中，主要利用“磁场对通电导体有力的作用”这一原理工作的是( )
A. 交流发电机 B. 直流电动机 C. 电磁继电器 D. 电熨斗
7.如图所示为一种温度自动报警器的原理图．图中的水银温度计在制作时，玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连．当温度达到金属丝下端所指的温度时，电流通过电磁铁的线圈产生________，电铃响起，发出报警信号，电磁铁的a端为________极．若将温度计上端的金属丝向下调整，则报警温度将________(选填“升高”或“降低”)．
第7题图
8.小明用自制的模型连接了一个电路，如图甲所示．闭合开关后，线圈在磁场中持续转动，由此判断这是一个________机模型，要改变线圈转动的方向可以通过改变________方向来实现；小明又用模型中的线圈连接了如图乙所示的闭合回路，并在线圈中放了一个磁体．他将线圈沿着竖直方向上下运动时，灵敏电流计的指针发生偏转，这种现象叫____________，在此过程中，________能转化为电能．
第8题图
9. 1821年，世界上第一台电动机雏形由英国物理学家法拉第完成，其工作原理是__________________________________.10年后，法拉第发现了________现象，根据这一现象他又制成了世界上第一台发电机模型．
10.
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如图所示为利用________名磁极相互排斥的原理制成的能够“飘起来的花瓶”．当瓶中的水减少，其重力比磁极间的斥力______时，花瓶向上飘起．
第10题图
11.如图所示是利用电磁起重机处理废弃钢铁材料时的场景．电磁起重机有一个巨大的电磁铁，它是根据____________________________的原理制成．若对吸起的钢铁卸载，可采取的方法是____________．
第11题图
类型三 能量转化
12.如图所示是内置发电系统和一个LED灯的发电足球．踢球时，球体的运动带动线圈在磁场中运动而发电．踢球30 min，LED灯就能照明3 h．该足球发电过程将________能转化为电能，照明过程中LED灯主要将电能转化为________能．
第12题图
13.如图所示，是一种利用健身球设计的充电器，当人们在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于________(选填“电动机”或“发电机”)，这是将________能转化为________能，再转化为化学能储存在电池内．
第13题图
命题点二 电与磁相关作图
14.如图所示，请标出小磁针的N极并在虚线上标出磁感线的方向．
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第14题图
15.在图中标出通电螺线管磁场中静止的小磁针的N极和磁感线a的方向．
第15题图
16.请你用笔画线代替导线将如图所示的电路连接完整，并标出通电螺线管的N极，要求：闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，通电螺线管的磁性增强．
第16题图
17.根据图中小磁针静止时的指向，标出通电螺线管的N极，并画出通电螺线管上线圈的绕法．
第17题图
命题点三 电磁相关实验
18.如图所示线框的底边ab在磁场中做切割磁感线运动时会产生____________．
第18题图
19.如图所示，通过改变________________，可以改变通电导体ab在磁场中的受力方向．
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第19题图
20.图示为“探究感应电流产生的条件”的实验装置，蹄形磁体放置在水平桌面上．闭合开关后：
第20题图
(1)要使电路中有电流，导体ab、开关、灵敏电流计和导线必须构成________电路．
(2)导体ab沿____________方向运动时，电流计指针不偏转．只要导体做切割磁感线的运动，电路中就有________产生．
(3)做切割磁感线运动的导体ab，在电路中的作用相当于________．
(4)若要改变电流计指针偏转的方向，你的做法是________________________________________(说出一种方法即可)．
(5)在此装置中，当导体ab沿水平方向运动时，要使电流计指针偏转幅度变大，你的做法是______________________．
(6)若用导线替代电流计，再给你一个小磁针，利用该装置完成此实验的方案是____________________________________________．
21.磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质．小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针吸引力大小与放入它们之间物体的哪些因素有关．请你参与探究并解决一些问题．
第21题图
(1)如图甲，保持磁体和纸片间的距离一定．在纸片上放入不同物体时，通过比较纸片下面能吸附的回形针数量，显示磁体对回形针吸引力的大小．
回形针的放置有图乙中的a、b两种方法，依据________的原理，回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图乙中________的方法．
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(2)选择正确方法后，他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的回形针个数，多次实验后将数据记录在下表中．
磁体与纸片之间放入的物体
不放物体
铁板
镍板
铝板
陶瓷板
玻璃板
塑料板
吸引回形针数量/个
4
1
1
3
3
3
3
①分析数据，可以得出：在其他条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量__________________，说明铁板和镍板对吸引力的影响________，即对磁性屏蔽效果明显；
②铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是__________________；
③铝是导体，陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同．据此，你提出一个值得探究的问题：____________________________________________________________________________．
(3)他们在纸片上分别放入形状和________相同、面积不同的铁板，发现铁板面积越大，吸住的回形针数量越少．
(4)日常生活中，磁卡常受外界磁场影响出现消磁现象．请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质，写出一种保护磁卡磁性的方法：__________________________________．
命题点四
22.我国西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功发射了两颗北斗导航卫星．关于火箭和导航卫星的说法，下列选项中正确的是( )
A. 火箭升空过程中，燃料燃烧释放的内能全部转化成火箭的机械能
B. 火箭加速上升时只受到重力的作用
C. 导航卫星随火箭升空过程中，相对于火箭是运动的
D. 导航卫星和地面的联系是利用电磁波传递信息
23.对电磁波的认识正确的是( )
A. 电磁波不能在真空中传播
B. 电磁波的传播速度与光速相同，约为3×105 m/s
C. 微波炉的金属外壳可以阻碍电磁波的传播
D. 微波炉使用的电磁波频率为2 450 MHz，其波长约为1.22 m
24.有一款不用充电的新型手机，其核心技术是利用了通话时声波的能量，下列说法错误的是( )
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A. 这种手机具有把声能转化为电能的功能
B. 手机是通过电磁波传递信息的
C. 电磁波的频率越高，它的波长越长
D. 电磁波在空气中的传播速度约为3×108 m/s
第25题图
25.如图所示中，有一款内置微型“GPS”(全球卫星定位系统)的专用鞋．当穿着它离开指定的区域时，鞋中的“GPS”便会自动发送使用者所在位置信息．该信息被卫星接收后再发送到手机．此过程中由________波传递信息，传播速度约为________ m/s.
26.我国“神舟十号”飞船发射成功．飞船与“天宫一号”目标飞行器对接成功后，以“天宫一号”为参照物，飞船是________的．航天员王亚平在“天宫一号”开展我国首次太空授课活动，进行“天地互动”，是利用电磁波传递____________．
答案：
1. D 【解析】图A为奥斯特实验为探究电流的磁效应，A不符合题意；图B为探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验装置图，B不符合题意；图C为电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，为探究磁场对电流的作用实验，C不符合题意；图D电路中无电源为电磁感应实验，是发电机工作原理图，D符合题意．故选D.
2. C 【解析】根据产生感应电流的两个条件可以看出：A选项中，开关没有闭合，电路不通，故不能产生感应电流；B选项中，电路闭合，但导体的运动方向与磁感线的方向平行，不切割磁感线，故不能产生感应电流；C选项中，电路闭合且电路中一部分导体做切割磁感线的运动，符合产生感应电流的条件，故电路中能产生感应电流；D选项中，电路闭合，但导体静止，不切割磁感线，故电路中不能产生感应电流．故选C.
3. A 【解析】
选项
解读
正误
A
此实验是奥斯特实验，说明了通电导体周围存在磁场
√
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B
根据安培定则可判断出螺线管的右端是N极
×
C
ab做切割磁感线运动时会产生感应电流，这是研究电磁感应现象的实验
×
D
开关闭合后导体ab会在磁场中运动，这是研究通电导体在磁场中受力运动的实验
×
4. C 【解析】用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，即右端为N极，故A错误；由安培定则可知：磁感线的方向与电流的方向有关，故调换电源的正负极后，通电螺线管的磁场方向也会改变，故B错误；当导体左右运动时，可以切割磁感线，所以能产生感应电流，使电表指针偏转；故C正确；在电流的磁效应中，产生的电流的方向与导体的运动方向和磁感线方向有关，故调换磁体的N、S极，电表指针偏转方向将发生改变．故选C.
5. B 【解析】本题考查电磁学及其应用．指南针静止时N极指向地磁南极也是地理北极；根据右手螺旋定则可以判断出电磁铁的上端为N极；发电机是利用电磁感应原理制成的，电动机是利用通电线圈在磁场里受力的作用的原理制成的；由D图可知，磁感线的方向满足“S进N出”原则，所以上端是S极．故选B.
6. B 【解析】利用“磁场对通电导体有力的作用”这一原理工作的是电动机，所以B选项符合题意．故选B.
7. 磁性(1分) S(1分) 降低(1分) 【解析】水银是导体，当水银接触到金属丝下端时电路接通，即此时电磁铁线圈中有电流通过，线圈中就会产生磁性(场)；根据图示可知此时线圈中的电流方向在外部是向下的，根据安培定则可以判断电磁铁的a端为S极；将温度计上端的金属丝向下调整，则水银柱上升的高度与之前相比变低，而温度计是根据液体热胀冷缩的规律工作的，此时水银柱膨胀的程度比原来的要小，因此报警温度将降低．
8. 电动(1分) 电流(或磁场)(1分) 电磁感应(1分)
机械(1分)
9. 通电线圈在磁场中受到力的作用(或磁场对电流有力的作用)(1分) 电磁感应(1分) 【解析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；而发电机的原理是电磁感应现象.
10. 同(2分) 小(2分) 【解析】本题考查磁极间的相互作用及运动和力的关系的知识．由题图可以看出，花瓶的底部和花瓶的底座都有磁体，由此可知本题研究的是磁体之间的关系，磁体之间同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引；花瓶在图中的状态下只受到两个力的作用，分别为花瓶和瓶中水的重力，方向竖直向下以及磁极之间的斥力，方向竖直向上，
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当花瓶和瓶中水所受的重力小于斥力时，花瓶就会飘起来．
11. 通电导体(或通电螺线管)周围存在磁场(2分)
切断电源(1分) 【解析】电磁铁是通电螺线管中间加了一个铁芯，电磁起重机就是利用电磁铁工作的，其原理是通电螺线管会产生磁场，而且铁芯可以使这一磁场得以加强，于是它就有了吸引磁性材料的能力．电磁铁通电时有磁性，可以吸引磁性材料，断电时无磁性，所以切断电源，钢铁会自动下落．
12. 机械(或动)(1分) 光(1分)
13. (每空1分，共3分)发电机 机械 电 【解析】本题考查电磁感应现象．健身球充电器通过转动把机械能转化为电能，与发电机原理相同．
14. 如答图所示(2分)
第14题答图
15. 如答图所示(2分)
第15题答图
【解析】由电流方向和线圈的绕线方向以及安培定则可知螺线管的右侧是N极，磁感线是从N极出发回到S极的，所以a的方向是向左的，小磁针在磁场中受磁场力的作用，当小磁针静止时，小磁针的左端是N极．
16. 如答图所示(2分)
第16题答图
【解析】由要求“闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，通电螺线管的磁性增强”可知，当滑片向左移动时，电路中的电流增大，由欧姆定律可知滑动变阻器连入电路的电阻减小，
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所以滑动变阻器下边的接线柱必须接在它的左侧，根据安培定则可以判断通电螺线管上端为N极.
17. 如答图所示(2分)
第17题答图
【解析】本题考查了对安培定则的理解和应用及线圈的绕法．可根据磁体间的相互作用规律，先判断出该螺线管的N、S极，然后再根据电流的方向，利用安培定则判断螺线管的绕法．
18. 感应电流(1分)
19. 电流的方向(或磁场的方向)(1分) 【解析】通电导线在磁场中的受力方向与两个因素有关，一是电流方向，二是磁场方向，改变其中一个因素时，受力方向改变．
20. (1)闭合(1分) (2)磁感线(或竖直)(1分) 感应电流(1分) (3)电源(1分) (4)让导体ab反方向切割磁感线(或将磁体两极位置对调)(1分) (5)使导体切割磁感线的速度变大(1分) (6)将小磁针放置在闭合电路的导线旁，让导体ab做切割磁感线的运动，若小磁针发生偏转，则说明电路中有感应电流 (其他合理说法均可得分)(2分)
【解析】(1)只有闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才有感应电流产生；(2)当ab沿磁感线(竖直)方向运动时，导体运动方向与磁感线方向平行，导体不切割磁感线，电路中没有感应电流，因此电流表指针不偏转；将ab改为向左或向右运动时，ab将切割磁感线，电路中有感应电流产生，电流表的指针偏转；(3)ab切割磁感线时，电路中有感应电流产生，此时ab相当于电路中的电源；(4)影响感应电流方向的因素有：磁感线方向和导体切割磁感线的方向；(5)影响感应电流大小的因素有：导体切割磁感线的运动速度、磁场的强弱；(6)通电导体周围存在着磁场，将小磁针放在导线旁边，若小磁针偏转，说明导体中有电流．
21. (每空1分，共8分)(1)二力平衡 b (2)①较少(或明显减少) 较大(或明显) ②铝不能被磁体吸引(或铝不能被磁化) ③磁体与回形针之间的吸引力大小与放入它们之间物体的导电性是否有关(或磁性屏蔽效果与物体的哪些性质有关等) (3)厚度 (4)磁卡放入含有铁、镍的金属盒中(或放磁卡的钱包中用含有铁、镍的金属网作格挡等)
【解析】(1)从题图中可以了解到，回形针处于静止状态，根据二力平衡条件可以判断，回形针所受到的吸引力等于它的重力，回形针因为被磁化，所以根据异名磁极相互吸引，可选择乙图b这种方法才能正确判断磁体对回形针吸引力的大小；(2)①从表格中可以看出，当中间放入铁板和镍板后，被吸引的回形针数量明显减小，说明铁板和镍板对吸引力的影响明显．②从表中看出铝板对于屏蔽效果不明显，说明铝不能被磁化．③分析表格中的数据和现象，
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可以探究磁体对回形针的引力大小与放入物体的导电性是否有关；(3)要研究屏蔽效果与铁板的面积是否有关，还要控制形状和厚度相同，改变铁板面积；(4)根据以上结论可以得出保护磁卡磁性的应用，即磁卡放入含有铁、镍的金属盒中较好．
22. D 【解析】火箭升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的动能和重力势能，同时还要向外释放一部分能量，故A错误；火箭加速上升时除了受到重力作用外，还受到向上的推力作用及空气阻力，故B错误；导航卫星随火箭升空的过程中，卫星相对于火箭位置不变，即相对静止，故C错误；导航卫星和地面是利用电磁波联系的，故D正确．故选D.
23. C 【解析】本题考查对电磁波的理解和认识．电磁波可以在真空中传播，A错误；电磁波的传播速度和光的传播速度相同，都是3×108 m/s，B错误；据公式c＝λf知，λ＝＝≈0.122 m，D错误．故选C.
24. C 【解析】
选项
解读
正误
A
手机具有将声能转化为电能的功能
√
B
手机依靠电磁波传递信息
√
C
电磁波在传递过程中，在空气中传播的速度不变，因此，电磁波传递的频率越高，波长越短
×
D
电磁波在空气中传播的速度等于光速，约为3×108 m/s
√
25. (每空1分，共2分)电磁 3×108 【解析】卫星定位系统就是利用电磁波来传递信息的，电磁波的传播速度与光的传播速度相同，约为3×108 m/s.
26. (每空1分，共2分)静止 信息(或声音、图像等) 【解析】飞船与“天宫一号”目标飞行器对接成功后，飞船与“天宫一号”的相对位置不发生变化，以“天宫一号”为参照物，飞船是静止的；在进行“天地互动”时是利用电磁波来传递信息．
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