29.如图所示的直流电动机模型,把线圈两端导线的漆按图中 方法刮去,通电后线圈能否连续转动? ▲ .如果通过线圈的电流变大,线圈的转动速度将变 ▲ .如 果改变线圈中的电流方向,线圈的转动方向将 ▲ . 【答案】能 大 改变 【解析】把线圈两端导线的漆按图中方法刮去,通电后线圈转到平衡位置时,即停止转动,因而不能连续转 动;电流变大,线圈转速将变大;改变线圈中电流的方向,线圈的转动方向将改变。 11. (2018 辽宁省鞍山市,第 22 题,3 分) 【答案】通电导体在磁场中受到力的作用 电磁感应 发电机(或动圈式话筒) 【解析】线圈中通入电流,纸盆就会发出声音,这是利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理;图乙中, 当导体棒AB做切割磁感线的运动时,电路中就会产生感应电流,是探究电磁感应现象的,用此原理,人们发 明了发电机。 12. (2018 海南,12,4)如图所示的实验装置中,当导体棒 ab 运动时(选填“上下”或“左右”), 灵敏电流计的指针会发生偏转。人们利用该实验原理发明了 (选填“电动机”或“发电机”)。 【答案】左右;发电机 【思路分析】闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流,这就是电磁感应现象; 利用这一原理制成了发电机。 【解题过程】解:闭合开关后,使导体棒 ab 左右运动,可以切割磁感线,因此会有感应电流产生,此时电流 表指针能发生偏转。如果上下运动与磁感线方向平行,不能切割磁感线,电路中不会产生感应电流。这种现 象就是电磁感应现象,利用它人们发明了发电机。 故答案为:左右;发电机。 13. (2018 山东济宁,16,2)如图是小易设计的一个新指南针,其中的两处错误是: (1) (2) 【答案】(1)使用交流电,线圈不能静止下来;(2)会造成电源短路 【思路分析】通电线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似;大小和方向都随时间作周期性变化的电流,叫交 流电;短路是指用导线将电源两极直接连接的电路。 【解题过程】解: 通电线圈后产生磁性,其外部磁场与条形磁铁相似也有南北极,当它可以自由转动时在地磁场作用下静止能 指南指北。 (1)图中用线圈接在照明电路中,由于照明电路是交流电,其电流方向不断的发生变化,所以线圈的南北极 也会不断的发生变化,则线圈在水中不能静止; (2)线圈直接连接在照明电路中,相当于将电源短路了,会由于电流过大使照明电路的保险丝熔断或空气开 关跳闸。 故答案为:(1)使用交流电,线圈不能静止下来;(2)会造成电源短路。 14. (2018 山东省滨州市,16 题,2 分)利用两种或两种以上能源的汽车称为混合动力型汽车,如图所示 为“并联混合动力型汽车”的原理图,这种汽车在制动减速时,电动机的飞轮与汽车轮子摩擦,电动机 作为发电机使用,所动能转化成了____能,实现了对电池的充电,混膈动力型汽车节约了汽油,减少了 尾气排放,是节约能源的一种可行的办法。 【答案】电 【解析】发电机消耗动能获得电能,故答案为电能。 15.(2018 四川省自贡市,题号 22,分值 2)英国物理学家_____经过 10 年的不解探索,终于在 183 1 年发现了电磁感应现象,由此发明了______(选填“电动机”或“发电机”),开创了电气时代的新纪 元。 【答案】法拉第;发电机。 【解析】1831 年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象;由此发明了发电机,开创了电气时代的新纪元。 16.(2018 安徽,7,2 分)实验发现,两条平行放置的直导线,当通以相同的电流时相互吸引(如图),这 是因为电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力,对 a 导线:通电导线 b 产生的磁场对它具有向右的作用力;对 b 导线: 。 【答案】通电导线 a 产生的磁场对它具有向左的作用力。 【解析】由题知,两直导线通以相同的电流时相互吸引; 对 a 导线:通电导线 b 产生的磁场对它具有向右的作用力; 由于物体间力的作用是相互的,对 b 导线:通电导线 a 产生的磁场对它具有向左的作用力。 17.(2018 浙江省金华市,16 题,4 分)小科在实验室发现一枚钢针,为能快速利用小磁针判断:①钢针是 否有磁性,②若有磁性则磁极如何分布,小科画出思维导图。请补充完整: 【答案】(1)相互排斥 (2)钢针没有磁性 【解析】当将钢针的 a 端靠近小磁针的 N 极时,若钢针有磁性,则 a 端可能为 N 极也可能为 S 极。根据磁 极间的相互作用规律可知,a 端为 N 极时与磁针互相排斥,a 端为 S 极时与磁针相互吸引;若钢针无磁性, 由于磁体具有吸铁性,也会与小磁针相互吸引。因此相互排斥钢针有磁性且 a 端为 N 极;相互吸引有两种情 况:一种无磁性,一种有磁性,且 a 端为 S 极。 三、解答题 1. (2018 江苏省扬州市,题号 30,分值 9) 【答案】(1)发电机 (2)太能 (3)电磁波 (4)1.2 (5)81 减小 (6)①在斜坡上铺上一层地 毯,增大接触表面的粗糙程度;②尽可能增加负重,通过增加压力从而增大摩擦力 【解析】(1)将声音的机械运动转化为电流信号的过程,属于电磁感应,这与发电机的原理相同;(2)在阳 光充足的时候,“小 i”可以通过太能能电池将太阳能转化为电能;(3)无线上网服务是通过电磁波来传递信 息;(4)克服书的重力做的功:W=G 书 h=m 书 gh=1944kg×10N/kg×0.5m=9720J;由于充电效率为 90% , 则 消 耗 电 能 : W 电 =W/ η =9720J/90%=10800J , 每 天 应 充 电 时 间 t=W 电 /P=10800J/2.5W=4320s=1.2h;(5)当最大负重 F=G=mg=20kg×10N/kg=200N,由图丙可知压力 传感器的电阻 R=15Ω,则电阻 R0 的阻值至少为:R0=U/I-R=48V/0.5A-15Ω=81Ω;由图丙知压力传感器 的电阻随最大负重的减小而增大,而保护电流不变时,应将电阻箱 R0 的阻值适当减小;(6)为了让“小 i” 能爬坡,应该增大摩擦力,可采用的方法是:①在斜坡上铺上一层地毯,增大接触表面的粗糙程度;②尽可 能增加负重,通过增加压力从而增大摩擦力。 2. (2018 山东省烟台市,22,6 分) 神奇的光伏高速公路 全球首段光伏高速公路 2017 年 12 月 28 日在山东济南通车(图 16). 光伏路面全长 1120 米。路面顶层是 类似毛玻璃的新型材料。摩擦系教高于传统沥青路面,保证轮胎不打滑的同时,还拥有较高的透光率。让阳 光穿透它。使下面的太阳能电池把光能转换成电能。发电装机容量峰值功率为 817.2 千瓦,预计年发电量约 100 万千瓦,参与测试的一名中巴车司机说:“路面的感觉和平常高速一样,刹车距离和正常路面一样。”在 冬季,这段路面还可以将光能转化为热能,消融冰雪,确保行车安全。 报道称,这段光伏路面下还预留了电磁感应线圈,随着电动汽车无线技术的配套,未来可实现电动汽车边 跑边充电。预留的信息化端口还可接入各种信息采集设备,车辆信息、拥堵状况等信息将汇聚成交通大数据, 构建大数据驱动的智慧云控平台,通过智能系统、车辆管控等措施,能更有效提升高速公路的运行效率。 晒晒太阳就能发电,公路变成“充电宝”。自行融化路面积雪....这就是智慧公路的先行案例。 阅读上文,回答下列问题, (1)文章中有个物理量的单位有误,请你指出来并改正。 (2)简要描述“新型材料”的特性。 (3)光伏高速公路的设计应用了哪些物理知识? (回答三点即可) 【思路分析】( 1) 功 率 的 单 位 是 W、 kW; 电 功 、 电 能 的 单 位 是 千 瓦 时 ; ( 2) 根 据 题 中 信 息 从 摩 擦 、 透 光 率 、 能 量 转 化 、 电 磁 感 应 几 方 面 分 析 解 答 ; (3)增大摩擦力的方法:增大压力、增加接触面的粗糙程度; 太阳能电池板可以把光能转化成电能; 电磁感应线圈:机械能转化成电能。 【解题过程】 (1)功率的单位是 W、kW;电功、电能的单位是千瓦时,故题目中的错误“预计年发电量约 100 万 千 瓦 ”, 应 该 为 “ 100 万 千 瓦 时 ”; ( 2) 有 题 中 信 息 知 :“ 新 型 材 料 ” 的 特 性 为 : 摩 擦 力 大 , 保 证 轮 胎 不 打 滑 ; 透光率高使下面的太阳能把光能转换成电能; 还可以将光能转化为热能,消融冰雪,确保行车安全电; 磁感应线圈可实现电动车边跑边充电; ( 3)① 路 面 顶 层 是 类 似 毛 玻 璃 的 新 型 材 料 ,是 在 压 力 一 定 时 ,通 过 增 大 接 触 面 的 粗 糙 程 度 来 增 大车辆行驶时与地面的摩擦力; ②阳光穿透它达到中层的光伏发电组件时,消耗太阳能,产生电能,即将太阳能转化为电 能。 ③太阳能电池板可以把光能转化成电能,若将预留的金属线圈与太阳能电池相连,线圈中 会用电流,电流周围就会产生磁场,当电动汽车内的线圈随汽车运动时,线圈在磁场中做 切割磁感线运动,会在汽车的线圈中产生感应电流,从而实现运动中的无线充电,解决电 动汽车充电难的问题。 3. (2018 浙江省台州市,题号 22,分值 7)将表面有金属镀层的磁铁吸在干电池的负极,将一根硬铜线折 成导线框 abcd 搭在干电池 的正极和磁铁上(如图),导线框 abcd 就会以干电池为轴转动起来。 (1)图中 4 条弧线为磁感线,请在答题纸上标出它们的方向。 (2)如果将磁铁的 N、S 极对调,导线框将 。 (3)通电时间稍长,干电池会明显发热,原因是 。 【答案】(1)如图所示:(2)反转;(3)干电池被短路。 【解析】(1)磁场外部磁感线的方向,都是从北极出发回到南极; 如图所示: (2)通电导体在磁场中会受到力的作用,受力方向与电流方向和磁场方向有关,其中一个因素变化,导体受 力分析改变,若两个同时改变,受力方向不变,故如果将磁铁的 N、S 极对调,线圈的受力方向改变,导线 框将反转; (3)用导线价格电源的正负极相连会造成电源被短路,电流很大,根据 Q=I2Rt,通电时间稍长,干电池会 明显发热。 4. (2018 山东省菏泽市,28,4 分)在不用电池的情况下,要使早冰鞋轮子转动时,轮子里的 LED 灯发光, 请你利用学过的物理知识,设计一个可行性方案.并说明其发光原理, 【思路分析】根据题意,不用电池的情况下,要使早冰鞋轮子转动时,轮子里的 LED 灯发光,即要有电流产 生,联系我们学过的知识,电磁感应现象中能产生电流,据此设计方案。 【解题过程】 根据电磁感应现象产生感应电流的条件:闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。那么设计方案 应使磁铁和线圈一个固定,一个随轮子转动。 所以方案为:在轮子中安装多个线圈,并与 LED 灯连接;在轮子上方的鞋底内安装磁铁,这样当早冰鞋轮子 转动时,线圈切割磁感线运动,产生电流,LED 灯发光。 四、实验探究题 1. (2018 河南省,题号 17,分值 4)小明利用图 11 所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应 电流的条件”。 (1) 磁铁不动,闭合开关,导体棒沿 (选填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发 生偏转。 (2) 导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 (选填“会”或“不会”)发生偏转。 (3) 断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转。 由此小明得出结论:闭合电路得一部分导体在磁场中做 运动时,电路中就产生感应电流。 (4) 小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大 小与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是: 。 【答案】(1)左右;(2)不会;(3)切割磁感应线;(4)控制导体运动速度不变,换用不同磁场强度的磁体,观察电 流表指针偏转幅度的大小。 【解析】(1)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应线运动。当导体棒沿左右方向 运动时做切割磁感应线运动产生感应电流,则电流表会发生偏转;(2)导体棒不动,磁铁上下移动,导体棒不做 切割磁感应线运动,故不产生感应电流,电流表不会发生偏转;(3)由实验现象可知,闭合电路的一部分导体在 磁场中做切割磁感应线运动时,电路中会产生感应电流。(4)探究感应电流大小与磁场强弱是否有关,需要保证 其他条件不变,改变磁场强度;故可通过换用不同磁场强度的磁体,观察电流表指针偏转幅度。 2. (2018 云南省昆明市,第 19 题,9 分) 在探究“电动机为什么会转动”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)如图 13 所示,将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间,未闭合开关前,导体 导体 ,说明磁场对 导体有力的作用。 ,闭合开关后, (3)断开开关,将图中磁铁的 N、S 极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方 向 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。 (4)断开开关,将图中电源的正、负极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方 向 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。 (5)如果同时改变磁场方向和电流方向, 确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关(填“能”或 “不能”)。 【答案】(1)磁场 (2)静止 转动 通电 (3)相反 磁场方向 (4)相反 电流方向 (5)不 能 【解析】(1)通电导体和磁体一样周围也存在着磁场;(2)图中,未闭合开关前,导体中没有电流通过,导 体静止不动;闭合开关后,导体转动,说明磁场对通电导体有力的作用;(3)断开开关,将图中磁铁的 N、 S 极对调,即改变磁场方向,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反,说明通电导 体在磁场中的受力方向与磁场方向有关;(4)断开开关,将图中电源的正、负极对调,即改变电流方向,再 闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方 向有关;(5)如果同时改变磁场方向和电流方向,不能确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。 3. (2018 福建 B 卷,28,4)图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。