第17章 电动机与发电机章末检测卷
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题4分,共32分)
1.学习了电和磁的知识后,同学们发表议论,下面说法错误的是( D )
A.通电导线周围有磁场
B.通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似
C.其他条件相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强
D.一根导体在磁场中运动,一定能产生感应电流
解析:产生感应电流的条件是“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动”,故D错误,A,B,C正确.
2.(2017菏泽)关于电和磁,下列说法中正确的是( A )
A.电流周围存在着磁场
B.改变通电螺线管中的电流方向,可以改变通电螺线管磁性的强弱
C.导体在磁场中运动就一定会产生感应电流
D.电动机是利用电磁感应原理制成的
解析:奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场,故A选项正确;影响通电螺线管磁性强弱的因素是电流的大小、线圈的匝数;电流的方向影响通电螺线管磁极方向,故B选项错误;当闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,在电路中才会产生感应电流,故C选项错误;电动机的原理是通电线圈在磁场中受到力的作用,故D选项错误.
3.科研人员设计了一种“能量采集船”,在船的两侧装有可触及水面的“工作臂”,“工作臂”的底端装有手掌状的、紧贴水面的浮标.当波浪使浮标上下浮动时,工作臂就前后移动,获得电能储存起来.下列电器设备与“能量采集船”能量采集原理相同的是( D )
A.电动机 B.电磁铁
C.电风扇 D.发电机
解析:电动机消耗电能,电能转化为机械能;电磁铁是利用电流的磁效应来工作的,消耗电能;电风扇转动,将电能转化为机械能;发电机发电产生电能,将机械能转化为电能.
4.如图是课本中的几个实验,演示磁场对通电导体有力作用的是( A )
解析:A说明磁场对通电导体有力的作用;B是闭合电路的一部分导体切割磁感线可以产生感应电流,是电磁感应现象;C是奥斯特实验,证明通电导线周围存在磁场,是电生磁现象;D中当转动风扇扇叶时,由于线圈切割磁感线,从而产生了感应电流,小灯泡发光,是电磁感应
现象.
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5.(2017海淀区一模)如图所示,中国科技馆的“探索与发现A厅”中有一个“电磁感应摆”,甲、乙两线圈分别被悬挂在两个蹄形磁体的磁场中,两线圈通过导线连接在一起并构成一个闭合的回路,用手使甲线圈在磁场中摆动时,乙线圈也会随之摆动起来.关于此现象,下列说法正确的是( C )
A.甲线圈摆动的过程中电能转化为机械能
B.根据乙线圈摆动的原理可以制成发电机
C.乙线圈能发生摆动是因为通电导体在磁场中受力
D.甲线圈相当于用电器,乙线圈相当于电源
解析:由题意知,甲线圈摆动的过程做切割磁感线运动,闭合的回路中有感应电流产生,所以是机械能转化为电能,故A错误;乙线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力,是电动机的原理,故B错误;乙线圈能发生摆动是因为通电导体在磁场中受力,故C正确;由前面分析可知,甲线圈中产生了感应电流,则甲线圈相当于电源,乙线圈相当于用电器,故D错误.
6.(2016遵义)物理知识在生活中应用非常广泛,下列事例都是利用电磁感应原理工作的是( A )
①来回摇晃手摇式手电筒,使磁体在线圈中运动,小灯泡就能发光
②对着动圈式话筒说话,声音带动线圈在磁场中运动,产生变化的
电流
③将带有磁条的银行卡在poss机中的线圈中刷一下,poss机便通过产生的电流读出银行卡的信息
④动圈式扬声器的线圈中通过变化的电流时,线圈在磁场力的作用下,带动纸盆振动发出声音
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
解析:电磁感应原理是闭合电路的一部分导体切割磁感线,产生感应电流,机械能转化为电能.①中来回摇晃手摇式手电筒,切割磁感线,产生感应电流,机械能转化为电能,与电磁感应原理相同;②对着动圈式话筒说话,声音带动线圈在磁场中运动,切割磁感线,产生感应电流,机械能转化为电能,与电磁感应原理相同;③将带有磁条的银行卡在poss机的线圈中刷一下,切割磁感线,产生感应电流,机械能转化为电能,与电磁感应原理相同;④动圈式扬声器的线圈中通过变化的电流时,线圈受力振动,电能转化为机械能,与电动机的原理相同.故选A.
7.(2016株洲)(多选题)将两个电流表(主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来,如图所示.当拨动G1的指针时,观察到G2的指针也会随之摆动,下列说法正确的是( BD )
A.G1利用了电流的磁效应
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B.G1利用电磁感应产生了电流
C.G2的指针摆动幅度一定大于G1
D.G2是因为通电导线在磁场中受力而摆动
解析:据题意可知,电流表主要部件是永久磁铁和带有指针的线圈,G1和G2用导线连接起来.当拨动G1的指针时,相当于G1中的线圈做切割磁感线运动,电路中会产生感应电流;由于两个电表构成了闭合电路,故电流会通过G2表中的线圈,而该线圈处于磁场中,由于通电导线在磁场中受力的作用,所以G2的指针也会偏转;故G1利用了电磁感应而产生电流,故A错误,B正确;由于导线有电阻,感应电流通过导线时因发热会损失掉一部分电能,故G2的指针摆动幅度一定小于G1,故C错误;据前面分析可知,G2是因为通电导线在磁场中受力而摆动,故D正确.
8.(2017德州)如图为实验室常用电流表内部构造图.多匝金属线圈悬置在磁体的两极间,线圈与一根指针相连.当线圈中有电流通过时,它受力转动带动指针偏转,便可显示出电流的大小.与这一过程工作原理相同的是( C )
解析:由电流表内部结构图可知当有电流通过时,指针偏转,与电动机的原理一样.A,D两选项都是电生磁,不符合题意;B是磁生电,即电磁感应的原理图,不符合题意;C是通电导体在磁场中受力运动,是电动机的原理图.
二、填空题(每空3分,共18分)
9.电动自行车已经成为人们出行时的主要代步工具,电动自行车的核心部件电动机是根据 通电线圈在磁场中受力转动 原理制成的,在给电动车充电时,电能转化为 化学 能储存在蓄电池内.电动车的调速把手实际上是一个 滑动变阻器 ,可以改变通过电动机的电流,从而改变电动机转速.
解析:电动自行车的核心部件电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动原理制成的,在给电动车充电时,电能转化为化学能储存在蓄电池内.电动车的调速把手相当于一个滑动变阻器.
10. 如图所示的闭合电路中,铜棒ab静止,当蹄形磁体竖直向上运动时,灵敏电流计的指针 不会 (选填“会”或“不会”)偏转;让铜棒ab向右缓慢运动时,灵敏电流计的指针偏转的角度较小;快速运动时,指针偏转的角度较大.这说明感应电流的大小与 导体切割磁感线的速度 有关, 动圈式话筒 (选填“动圈式话筒”或“动圈式扬声器”)是应用电磁感应原理制成的.
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解析:蹄形磁体竖直向上运动时,铜棒ab相对于磁体竖直向下运动,运动方向与磁体的磁场方向平行,没有做切割磁感线运动,所以灵敏电流表的指针不会偏转;两次铜棒ab切割磁感线的速度不同,对应灵敏电流表的指针偏转的角度也不同,即产生的感应电流的大小不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关;动圈式话筒工作原理是电磁感应现象,动圈式扬声器工作原理是利用通电导体在磁场中受力运动.
三、作图题(共8分)
11. 如图(甲)是表示闭合电路的部分导体在磁场中向左运动时产生的感应电流是垂直纸面向外的,据此请在图(乙)的A,B,C,D四个图中画出导体运动的方向或感应电流的方向(表示电流方向垂直于纸面向外,表示电流方向垂直于纸面向里).
解析:感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关,以图(甲)为参考,A与(甲)相比,感应电流方向没变,但磁场方向变了,导体的运动方向应与(甲)相反;B与(甲)相比,磁场方向没变,但感应电流方向变了,因此运动方向应与(甲)相反;C与(甲)相比,磁场方向和感应电流方向都相反,使得导体运动方向与(甲)相同;D与(甲)相比,磁场方向没变,运动方向变了,因此感应电流方向与(甲)相反.
答案:如图所示
四、实验探究题(12题8分,13题20分,共28分)
12.如图(甲)所示为猴子荡秋千的游戏装置,闭合开关后,猴子就会绕上方的横梁往复振荡.其内部电路基本结构如图(乙)所示(实现往复振荡的电路图未画出).
(1)开关闭合后,螺线管中产生磁场,其上端是 S 极.
(2)要让猴子动起来,下列设计和原理中,错误或不合理的是 B .
A.应用了电流的磁效应
B.应用了电磁感应的原理
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C.应用了电动机的原理
D.螺线管安装在底盘内,直导线安装在猴子的座位内
解析:(1)利用右手螺旋定则判断通电螺线管磁场方向,用右手握螺线管,让四指弯向与螺线管的电流方向相同,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极,故图中通电螺线管的下端是N极,上端是S极.
(2)直导线安装在猴子的座位内,电路接通后,通电螺线管对通电直导线有力的作用(即电流的磁效应),猴子受力运动起来,应用了电动机的工作原理,所以A,C,D都正确.电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中就会产生电流,跟题设不符,B错误.
13.(2017金乡县一模)某同学利用如图所示装置探究“感应电流产生的条件”:
(1)如图,a,b两接线柱间应接入 小量程电流表(灵敏电流计) .
(2)下列各种操作中,能使闭合回路产生电流的是 B (选填字母)
A.让导体在磁场中静止,换用不同强度的蹄形磁体
B.保持导体静止,使蹄形磁体水平向左运动
C.让导体在磁场中做竖直向上或竖直向下的运动
(3)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是 机械 能转化为电能.
(4)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明
显.请提出一条改进措施: 将导体换成多匝线圈或换磁性更强的
磁体等 .
(5)探究完上述实验后,该同学在a,b两接线柱间换成 电源 就可以探究“磁场对电流的作用”的实验,接通电路后,导体向右运动,如要使其向左运动,可以 改变电流方向或对调磁极 .
五、综合题(共14分)
14.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.
材料二:1825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,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.
材料三:1831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)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,小磁针发生明显偏转的是 (甲) [选填“(甲)”或“(乙)”].
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(2)科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究,是基于 磁能生电 的科学猜想.
(3)科拉顿的实验中, 已经 (选填“已经”或“没有”)满足产生感应电流的条件.要使他能观察到电流表指针偏转,你提出的一种改进方法是 将电流表等器材置于同一房间内 .
解析:(1)直线电流产生的磁场是一个一个同心圆,用右手握住导线,大拇指的方向即电流的方向,四指弯曲的方向即直线电流周围的磁场方向,(甲)中小磁针能偏转,而(乙)中小磁针的指向与直导线周围的地磁场方向一致,不发生明显偏转;(2)电能生磁,科学家出于逆向思维考虑,磁能生电.(3)产生感应电流的条件为闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动.科拉顿的实验已符合产生感应电流的条件,只不过感应电流不是持续的,要能观察到,要将电流表等器材放在同一房间中.
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