专题16 电磁转换(原卷版)

专题16电磁转换（原卷版）
一．实验探究题（共20小题）
1．某同学用如图所示的装置研究电磁感应。

（1）实验中，AB棒的材料可能是（选填“塑料”或“铝”）；
（2）如图甲所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体AB从图示位置向上运动，电路中（选填“无”或“有”）感应电流；
（3）如图乙所示，保持线圈不动，使蹄形磁体快速向左运动，电流表指针（选填“不会”或“会”）偏转；
（4）通过实验我们发现：感应电流方向不仅与导体运动方向有关，还有与有关；
（5）利用电磁感应原理工作的装置有（填序号“①电铃”“②扬声器”“③电磁起重机”或“④动圈式话筒”）；
（6）若将此装置中灵敏电流计换成，可进一步探究电动机的工作原理。

2．小明用如图装置探究“通电螺线管外部磁场的方向”，图中小磁针黑色部分为小磁针的N极。

（1）闭合开关后，记录小磁针的方向，这个方向就是该点的磁场方向，由图可知，通电螺线管外部磁场分布与磁体相似。

（2）断开开关，每个小磁针的S极指向（选填“相同”或“不同”）。

只对调图中电源正负极后，再闭合开关，螺线管的左端为极。

3．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定。

（1）图中螺线管的A端是极。

（2）螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。

现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是极。

（3）地球周围存在的磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向（相同/相反），物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带（正/负）电。

4．小明利用如图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）实验中，通过观察来判断电路中是否有感应电流。

（2）闭合开关，磁铁不动，导体棒沿左右方向运动时，电路中有感应电流；若导体棒不动，左右移动磁铁，电路中（选填“有”或“无”）感应电流。

（3）小明进一步猜想，感应电流的大小可能与导体运动速度有关。

为了探究感应电流的大小与导体运动速度是否有关，他应进行的操作是。

5．物理兴趣小组用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。

（1）实验中，ab棒的材料可能是（选填“铜棒”或“塑料棒”）；
（2）闭合开关，若磁体不动，ab棒沿（选填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转；保持导体ab棒的运动方向不变，将蹄形磁体N、S极的位置对调，灵敏电流计指针偏转方向也会改变，这说明：感应电流的方向与的方向有关；
（3）这个实验演示的是（选填“电动机”或“发电机”）的工作原理。

6．小强在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，连接了如图所示的装置。

（1）实验中是通过观察来判断电路中是否有感应电流的。

（2）小强将实验中观察到的现象记录在下表中。

分析下表可以得出产生感应电流的条件是：做运动时，电路中就会产生感应电流。

次数开关磁场方向导体AB的运动方向电流表的指针
1 断开上N下S 向右运动不偏转
2 断开上N下S 向左运动不偏转
3 闭合上N下S 向右运动向左偏转
4 闭合上N下S 向左运动向右偏转
5 闭合上N下S 向上运动不偏转
6 闭合上S下N 向下运动不偏转
7 闭合上S下N 向右运动向右偏转
8 闭合上S下N 向左运动向左偏转
（3）通过比较实验次数可知：在导体切割磁感线运动方向不变时，感应电流的方向与磁场方向有关。

（4）此实验原理可用来制造（选填“电动机”或“发电机”）。

7．小熊用光敏电阻设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图甲所示。

（电源电压不变，照明灯“220V 40W”字样，电磁继电器线圈的电阻不计）
（1）导线（选填“A”或“B”）连接家庭电路中的火线。

（2）小熊的设计要求是：智能家居照明灯在天暗时自动点亮，天亮时自动熄灭，那么他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而。

（3）保持光照强度不变，闭合开关后，P由a端向b端移动过程中，电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示。

滑片P移动过程中，电磁铁的磁性，此时光敏电阻的阻值为Ω。

（4）若保持滑片P在b端，照明灯L每天正常工作5小时，光照强度同第（3）小题一样，则控制电路部分在这5小时内消耗的电能为J。

8．小明设计了一个自动控制抽水的装置。

如图所示，在空水箱底部竖直放置一重10N的空心长方体，长方体上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。

压敏电阻R的阻值随压力F的变化规律如表格所示。

控制电路电源电压U ＝6V，电磁铁线圈电阻忽略不计。

当控制电路的电流I＜40mA时，工作电路工作，功率为200W的水泵给储水箱注水，当控制电路的电流I≥40mA时，电磁铁将衔铁吸下，工作电路断开，水泵停止给储水箱注水。

压力F/N 80 90 100 110
电阻R/Ω120 100 80 60
（1）控制电路中的电磁铁上端为极。

（2）要使长方体所受浮力为100N时水泵恰能自动停止工作，滑动变阻器R1连入电路的电阻是Ω。

（3）如果控制电路的电压略低于6V，要想使水泵仍在长方体所受浮力为100N时恰能自动停止工作，则需要将滑动变阻器R1的滑片适当向移动。

（4）此水泵的抽水效率是75%，它将150kg的水提高了6m，用时s。

（g取10N/kg）
9．阴雨天，空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证旅客上下动车时的安全，需在车门旁开启警示灯。

如图甲所示是某同学为动车设计的模拟电路。

电路中电源的电压为12V，警示灯的规格为“12V 12W”，电磁铁线圈电阻忽略不计，警示灯电阻保持不变。

当空气湿度达到一定程度时，警示灯发光；湿度越大，警示灯越亮，为了提高警示效果，警示灯还能不断闪烁。

（1）根据设计要求，应选择图乙中的（选填“R1”或“R2”）湿敏电阻，湿敏电阻应接在图甲电路中的（选填“A”或“B”）位置。

（2）闭合开关，电磁铁中有电流通过时，其上端是极。

（3）当空气湿度为80%时，衔铁会被吸下，警示灯在闪烁的过程中，较暗时的实际功率是W。

（4）若想让该警示灯在空气湿度低于设定值的情况下就开始闪烁，那么可以采取采取的方法有（请写出一种即可）。

10．探究电生磁：
（1）根据甲图装置及现象可知：电流的磁场方向与方向有关；
（2）根据乙图装置及现象可知：电源的左端是极；
（3）根据丙图装置及现象可知：电磁铁磁性的强弱跟有关；
（4）要使丙图中乙电磁铁的磁性增强，可以。

11．有关磁的小实验：
（1）放在桌面上的小磁针，静止时总是指向南北，这是受到的作用；
（2）如图甲所示，当导线中通过电流时，它下方静止的磁针发生了偏转。

说明通电导体周围存在；世界上最早发现这一现象的是丹麦物理学家。

（3）如图乙在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，在螺线管周围摆放了一些小磁针，改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的有关。

（4）请在乙图上标出通电螺线管的N极。

12．按照如图所示的实验装置探究“磁场对通电直导线的作用”。

（1）连接好电路，开关未闭合时无论如何调节滑动变阻器的滑片，导体棒ab不动；闭合开关并将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，看到导体棒ab向右运动，上述实验现象说明磁场对有力的作用，（选填“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。

（2）将滑动变阻器的滑片向右端移动一定距离，发现导体棒ab向右运动的现象缓慢而不明显，这说明此现象中产生力的大小与有关。

（3）若要使导体棒ab向左运动，可采取的方法：。

（写出一种即可）
（4）若想用上述器材研究发电机的工作原理，闭合开关前，应将电路中的电源换成（选填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导体棒ab左右切割磁感线运动，观察实验现象。

13．在“探究电磁铁磁性强弱影响因素”的实验中，小科用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并连接电路，如图所示。

电磁铁有四个接线柱，相邻两个接线柱间的线圈均为100匝（线圈电阻不可忽略）。

电磁铁下端与铁块P.上端的距离记为d，通过铁架台可以实现距离的调节。

以下是他的实验步骤：
①断开开关S，将滑动变阻器的滑片置于最右端。

用已调零的电子测力计测出铁块P对测
力计的压力F0＝0.9N，并记录；
②闭合开关S，通过调节滑动变阻器、接线柱、铁架台，完成实验并在如表中记录电子测
力计的示数。

请回答下列问题：
实验次
1 2 3 4 5 6 7 8
数
I/A 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.2 0.4 匝数200 200 200 200 200 100 300 400
1 2 3 2 2 2 2 4
距离
d/cm
F/N 0.54 0.81 0.86 0.72 0.63 0.81 0.63 ？
（1）该实验中如何判断电磁铁磁性的强弱.
（2）在研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验中，若改变线圈匝数时，将导线由1、
2接线柱换到1、3接线柱后，接下来的操作是。

（3）分析实验数据，推测表格中第8次实验时电子测力计的示数为N。

14．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。

（1）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数（选填“增加”或“减少”），说明电流越，电磁铁磁性越强；
（2）由图示可知，（选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，，电磁铁磁性越强；
（3）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是；
（4）本实验中用到了多种研究方法：
①如研究电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关时，就应控制电流相等，下列实验的研究方
法和这种方法不同的是
A．研究电流大小和电压、电阻的关系
B．研究影响电阻大小的因素
C．用电流表测量串联电路中的电流
②本实验中还用到了其他研究方法，如电磁铁的磁性强弱用什么来显示，下列实验的研
究方法和这种方法不同的是
A．在测量小灯泡的功率时，用电压和电流之积来表示电功率
B．研究电热和哪些因素有关的实验中，用液柱的高度差来表示电热多少
C．研究动能大小和哪些因素有关的实验中，用小木块被推开的远近，来表示动能的大小（5）本实验进行了多次实验，多次实验的目的和下列实验多次实验的目的相同的是A．伏安法测量定值电阻的阻值
B．探究并联电路电流规律
C．测量小石块的密度
15．研究电动机的工作过程。

（1）电动机的工作原理是磁场对有力的作用。

甲图中，线圈左右两边框ab、cd 的受力方向相反，其原因是。

（2）乙图中的线圈所在的位置（选填“是”或“不是”）平衡位置，图中C、D 组成的装置叫，它的作用是在线圈（选填“刚转到”、“即将转到”
或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。

（3）①小明将丙图中直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，结果电动机却不能转动，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动。

模型刚开始不转的原因可能是
A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B．电源电压太低
C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小
②调换器件（填器件名称）的放置可方便改变电动机的转动方向。

16．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。

该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。

压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。

当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。

已知控制电路的电源电压U ＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。

请你解答下列问题：
（1）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。

（2）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。

若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为Ω。

（3）若将滑动变阻器R2的阻值调小，则货架能承受的最大压力将（选填“增大”，“减小”或“不变”）。

17．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小琴同学用漆包线（表面涂有绝缘漆导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，图甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情
况。

（1）实验是通过观察电磁铁来知道电磁铁磁性的强弱；像这样，用易观测的物理现象或物理量来认识或显示不易观测的物理现象或物理量是物理学常用的一种研究方法，这一方法叫做。

（2）当开关闭合后，甲图中N极在磁体（选填“A”或“B”）端；若让B铁钉再多吸一些大头针，滑动变阻器的滑片应向端移动。

（选填“左”或“右”）（3）比较两图可知：匝数相同时，电流越大，磁性越强；
（4）由图丁可知：当电流一定时，，磁性越强。

18．如图所示，是某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图。

（1）当闭合开关S时，小磁针将向（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。

（2）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察来确定。

（3）如表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈）50匝50匝50匝100匝 100匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14
①比较实验1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁
线圈中的电流，磁性越强；
②比较实验1和4（或“2和5”或“3和6”），可得出的结论是电磁铁线圈中的电流一
定时，线圈匝数越多，磁性。

（4）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此的猜想：；
②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法：。

19．如图所示是小明“探究导体在磁场中运动时产生感应电流”的实验装置。

（1）小明在实验探究中，没有产生感应电流。

请你帮他找出其中的可能原因：（写出一条即可）。

（2）在实验过程中，小明应观察记录磁体周围的磁场方向、金属棒ab在磁场中的方向、以及对应导体棒运动时灵敏电流表的指针方向。

（3）保持金属棒ab不动，闭合开关，实验观察到：当水平向左抽出U形磁铁时，灵敏电流表的指针（偏转/不偏转）。

（4）小明同学又进行了对感应电流大小的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱、导体切割磁感线的长度和速度有关”的猜想。

①写出验证“与导体切割磁感线的速度有关”猜想的重要步骤。

②写出实验可能观察到的现象和对应的结论：。

20．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
（1）小星设计的电路如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关，螺线管连接，螺线管旁放置一个小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有通过，小磁针会发生偏转。

（2）小星闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱？他换用了一个灵敏电流表代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流表指针发生偏转，表明ab中产生电流，实验的情况如图乙所示。

A、观察并分析①②③现象可知：导体静止时，产生感应电流；导体沿着磁感线
方向运动时，不能产生感应电流；导体切割磁感应线运动时，产生感应电流。

（均选填“能”或“不能”）。

B、观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是。

（3）对比图甲和图乙两次实验后，小星认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是。