C、在外力作用下使导体左右移动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,这是电磁感应现象,是发电机的工作原理,符合题意. 故选C.
12.为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关,聪聪同学使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验,如图所示.则下列说法中正确的是( )
A.要使电磁铁的磁性增强,滑片向右滑动 B.线圈串联是为了研究磁性强弱与电流的关系 C.若将两电磁铁靠近,它们会互相排斥
D.用电磁铁吸引大头针的数目,显示它的磁性强弱 【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素. 【分析】(1)影响电磁铁磁性强弱的因素:电流的大小和线圈的匝数,电流越大、线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强.
(2)串联电路中电流的特点,并注意控制变量法在实验过程中的应用.
(3)安培定则的内容: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.
磁极间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
(4)电磁铁的磁性强弱是通过吸引大头针的多少来体现的,用到了转换法.
【解答】解:A、变阻器的滑片向右滑动,电阻的阻值增大,电路中的电流减小,所以电磁铁的磁性减弱,故A错误.
B、两电磁铁的线圈串联是为了使通过两线圈的电流相等,研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数之间的关系,故B错误.
C、根据安培定则,A的下端为N极,上端为S极,B的上端为N极,下端为S极,所以将两电磁铁靠近,它们会相互吸引,故C错误.
D、在实验中电磁铁的磁性强弱无法直接看出,通过吸引大头针的多少来进行判断,吸引的大头针越多,说明电磁铁的磁性越强,否则越弱,故D正确. 故选D.
13.如图所示的电路中,电源电压U=12V,定值电阻R0=8Ω,R是最大电阻为20Ω的滑动变阻器,当移动滑片使R消耗的电功率为4W时,下列说法正确的是( )
A.R连入电路的电阻可能为16Ω B.R连入电路的电阻可能为4Ω C.R0消耗的功率可能为4W D.R0消耗的功率可能为10W 【考点】欧姆定律的应用;电功率的计算.
【分析】根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率即可求出滑动变阻器接入电路中的电阻,然后求出电路中的电流,进一步求出R0消耗的功率. 【解答】解:因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电路中的电流: I=
=
,
滑动变阻器消耗的电功率: P=I2R=(
)2R=4W,
整理可得:
R2﹣20Ω×R+64Ω2=0,
解得:R=4Ω或R=16Ω,故A、B正确; 电路中的电流可能为: I1=
=
=1A或I2=
=
=0.5A,
R0消耗的功率:
P0=(I1)2R0=(1A)2×8Ω=8W或P0′=(I2)2R0=(0.5A)2×8Ω=2W,故CD错误. 故选AB.
14.在如图所示的电路中,磁敏电阻R的阻值随磁场的增强而明显减小.将螺线管一端靠近磁敏电阻R,闭合开关S1、S2,下列说法正确的是( )
A.螺线管左端为S极,右端为N极
B.当R1的滑片向左滑动时,电压表示数减小 C.当R1的滑片向右滑动时,电流表示数增大 D.在螺线管中插入铁芯,电压表示数减小 【考点】电路的动态分析. 【分析】(1)利用安培定则判断电磁铁的磁极;
(2)先分析滑片向左移动时,变阻器的阻值的变化,然后根据欧姆定律可知电路电流的变化,进一步得出电磁铁磁性强弱的变化,并确定磁敏电阻的变化,然后根据串联电路分压规律可知电压表示数的变化; (3)先分析滑片向右移动时,变阻器的阻值的变化,然后根据欧姆定律可知电路电流的变化,进一步得出电磁铁磁性强弱的变化,并确定磁敏电阻的变化,然后根据欧姆定律可知电流表示数的变化;
(4)先根据在螺线管中插入铁芯后,电磁铁磁性的强弱变化,然后确定磁敏电阻的变化,最后根据串联电路分压规律可知电压表示数的变化. 【解答】解:
A、电流从电磁铁的右端流入,左端流出,利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极,故A错误;
B、当滑片P向左滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,则电路中的电流变大,通电螺线管的磁性增强,因此磁敏电阻的阻值减小;因为串联电路起分压作用,因此磁敏电阻分得的电压变小,故电压表示数变小,故B正确;
C、当滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变大,则电路中的电流变小,通电螺线管的磁性减弱,因此磁敏电阻的阻值变大;由欧姆定律可知电流表示数变小,故C错误;
D、在螺线管中插入铁芯后,螺线管的磁性增强,则磁敏电阻的阻值减小;因为串联电路起分压作用,因此磁敏电阻分得的电压变小,故电压表示数变小,故D正确. 故选BD.
三、作图题(每题2分,共4分)
15.请在图中标出磁感线的方向及小磁针的N极.
【考点】安培定则.
【分析】根据电源的正负极判断电流的流向,再利用安培定则判断螺线管的极性,最后确定小磁针的极性.
【解答】解:如图,电流从螺线管右侧流向左侧,用右手握住螺线管,使四指环绕的方向与电流的方向相同,此时拇指所指的一端就是螺线管的N极,图中螺线管左端为N极,右端为S极.磁感线在螺线管外部总是从N极指向S极,根据异名磁极相互吸引,小磁针靠近螺线管S极的一端为N极,如图所示.
16.将图中的电磁铁连入你设计的电路中(在方框内完成),要求: (1)电路能改变电磁铁磁性的强弱; (2)使小磁针静止时如图.
【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素;安培定则;电路图及元件符号;实物的电路连接.
【分析】要改变电磁铁磁性的强弱,就需要从决定电磁铁磁性强弱的因素电流大小、线圈匝数、有无铁芯这几方面去考虑.由于线圈匝数、铁芯这两个方面已经确定.故只有从电流大小去考虑.
要使小磁针静止在图示位置,就要使电磁铁的左端为N极,右端为S极.然后利用安培定则来确定电流方向.
【解答】解:改变线圈中的电流大小可以改变电磁铁磁性的强弱,因此电路中要有一个滑动变阻器.要使电磁铁的左端为N极,由安培定则可以判定,电流要从电磁铁的左端流入.故设计电路如下:
四、实验探究题(17题4分,18题6分,19题8分,共18分) 17.为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”,小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材,进行如图所示的简易实验. (1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁,并巧妙地通过 吸起大头针的多少 来显示电磁铁磁性的强弱,下面的实验也用这种方法的是 C . A、认识电压时,我们可以用水压来类比 B、用光线来描述光通过的路径
C、把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动 D、用斜面小车研究阻力对物体运动的影响
(2)连接好电路,使变阻器连入电路的阻值较大,闭合开关,观察到如图甲所示的情景:接着,移动变阻器滑片,使其连入电路的阻值变小,观察到图乙所示的情景,比较图甲和乙,可知 甲 图中的电流较小,从而发现,通过电磁铁的电流越 大 (选填“大”或“小”)磁性越强.
【考点】探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验. 【分析】(1)要掌握转换法.知道电磁铁的磁性强弱是通过吸引大头针的多少来体现的;
(2)电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关,根据控制变量法,若要探究磁性强弱与电流大小的关系,需要保持线圈匝数不变. 【解答】解:
(1)电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映,电磁铁吸引的大头针越多,电磁铁磁性越强;此实验运用的是转换法;
把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转化法;
水平面越光滑,小车所受阻力越小,运动距离越远,如果小车不受力,小车将做匀速直线运动;本实验用到了实验推理的研究方法. 故选:C;
(2)乙的滑动变阻器电阻小于甲的电阻,所以乙中通过线圈的电流大于甲中的电流,从图上可以看出,乙吸引的大头针较多,说明乙的磁性较强. 故答案为:
(1)吸起大头针的多少;C; (2)甲;大.
18.如图所示,将一根导体棒ab的两端用细导线与灵敏电流计组成一个闭合电路,并用绝缘细线悬挂起来放在U形磁铁的磁场中.
(1)让导体棒ab水平向左运动时,灵敏电流计指针向右偏转;导体棒ab水平向右运动时,指针向左偏转,说明感应电流的方向与 导体运动方向 有关;
(2)让导体棒ab水平向右缓慢运动时,灵敏电流计的指针向左偏转的角度较小;导体棒ab水平向右快速运动时,灵敏电流计的指针向左偏转的角度较大.说明感应电流的大小与 导体运动速度 有关. (3)让导体棒ab沿竖直方向上下运动时,电路中 无 感应电流产生; (4)下列电器中,应用电磁感应原理制成的是 C .
A.电铃; B.电风扇; C.动圈式话筒; D.动圈式扬声器.
【考点】探究电磁感应现象的实验.
【分析】要解决此题,需要掌握电磁感应现象的概念,知道发电机是根据电磁感应原理制成的,动圈式话筒也是利用的电磁感应现象.
产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动. 同时要知道产生感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关. 【解答】解:(1)从已知条件可以看出,当导体ab的运动方向发生变化时,电流计指针的偏转方向发生变化,即电流的方向发生了改变,所以可以看出感应电流方向与导体的运动方向有关. 故答案为:导体运动方向.
(2)ab切割磁感线的速度慢时,电流计的指针偏转角度较小;当ab快速运动时,电流计的偏转角度变大,这说明电路中的电流变大,所以可以看出感应电流的大小与导体的运动速度有关. 故答案为:导体运动速度.
(3)让导体棒ab沿竖直方向上下运动时,导体的运动方向与磁感线方向平行,不切割磁感线,所以电路中没有感应电流产生. 故答案为:无.
(4)电铃是利用的电磁铁的性质,通电时有磁性,断电时无磁性.
电风扇可以转动,是因为它的主要构造是电动机,电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理制成的. 动圈式话筒就是因为声音的振动使话筒的膜片振动,带动线圈运动而切割磁感线,产生与振动相应的电流,然后再通过扬声器还原成声音.是根据电磁感应原理工作的.
动圈式扬声器是因为线圈中通过变化的电流,从而使它受磁场的力忽大忽小,所以引起膜片的振动,而产生声音,它是利用电流在磁场中受力的原理工作的. 故答案为:C.
19.明明用如图甲所示的实验装置测小灯泡的电功率及其与电阻的关系.
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