初中物理电和磁解答题

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

【考点阿基米德原理的应用；电功与电能的计算

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为 $2\times {10}^7$焦，能以10米 $/$秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为 $90\%$。

（1）电车发电机的工作原理是　　。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米 ${}^2$，求公交车对地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少？

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大？

如图所示，将两个发光二极管极性相反的并联起来，并与手摇交流发电机串联。摇动转轮，使线圈在磁场中转动，则下列说法中正确的是　     　（填字母）

A．发电机的工作原理是电流的磁效应

B．线圈转动时，两个发光二极管会交替发光

C．线圈转动加快，发光二极管会变得更亮

D．线圈转动过程中，电能转化为机械能。

我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为 $50\mathit{kg}$，最高速度为 $25\mathit{km}/h$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。试问：

（1）对蓄电池充电时，电能转化为　 　能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是　　。

（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为 $100W$，充满电需要 $5h$，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？

（3）蓄电池充满电后，其储存电能的 $75\%$用于车克服阻力做功，当质量为 $70\mathit{kg}$的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的 $\frac{1}{40}$，则车最多能行驶多少小时？

（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的　　较大，以减小行车危险。

小明利用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）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：闭合电路的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：　　。

小谦在探究“磁体间相互作用规律”时发现：磁体间的距离不同，作用力大小也不同。他想：磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢？

（1）你的猜想是　                　。

（2）小谦用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量，他通过观察细线与竖直方向的夹角的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是　　法。

（3）小谦分析三次实验现象，得出结论：磁极间距离越近，相互作用力越大。小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁体间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁铁相互　　时，磁体间作用力与距离的关系。

如图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小谦同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，实验记录如下表：

实验序号	磁场方向	$\mathit{ab}$中电流方向	$\mathit{ab}$运动方向
1	向下	无电流	静止不动
2	向下	由 $a$向 $b$	向左运动
3	向上	由 $a$向 $b$	向右运动
4	向下	由 $b$向 $a$	向右运动

（1）用笔画线代替导线，在乙图中将变阻器正确连入电路，小谦在电路中接入滑动变阻器的作用是　 　。

（2）比较实验2和3，说明通电导线在磁场中受力方向与　　有关，比较实验　　，说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。

（3）小谦通过观察导线运动方向，来判断导线在磁场中受力方向，用到的科学方法是　　。

（4）小谦想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他要把图甲中的电源换成图丙中的　　。

如图所示，请根据通电螺线管的 $N$、 $S$极判断磁感线的方向并标在虚线上；判断电源的“ $+$”、“ $-$”极并标明在括号内。

如图所示螺线管通电后右端为 $S$极。请在图中标出静止的小磁针的 $N$极电源的正极并用箭头标出磁感线的方向。

如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块 $B$之后，　　（选填“红”或“绿” $)$灯亮；当绿灯亮时电磁铁　　（选填“有”或“无” $)$磁性。

如图所示，开关闭合时，电磁铁上端为 $N$极，下端为 $S$极，在图中括号内标出控制电路电源的正负极，并将工作电路图连接完整。要求：开关闭合时，电动机转，小灯泡不亮；开关断开时，小灯泡亮，电动机不转。

如图所示的实验装置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体 $\mathit{ab}$。

（1）接通电源，这时会看到导体 $\mathit{ab}$向左运动，这表明　 　；

（2）若只对调磁体的磁极或只改变导体 $\mathit{ab}$中的电流方向，观察到导体 $\mathit{ab}$均向右运动，这表明　　；

（3）如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体 $\mathit{ab}$中的电流方向，会看到导体 $\mathit{ab}$的运动方向跟原来　　（选填“相同”或“相反” $)$。

根据要求画图：

（1）如图甲所示，标出通电螺线管中的电流方向和 $N$、 $S$极；

（2）在图乙中标出右边磁体的磁极和磁场的磁感线方向。

盛夏的晚上，房间很热，小强打开电风扇，感到风吹的非常凉快。根据以上情景结合所学物理知识分析并简要回答下列问题：

（1）风吹到身上感到凉快的原因。

（2）电风扇内的电动机工作的原理。