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？

小明学习了《电磁感应 发电机》一节内容后，他查阅了有关资料，知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流，是因为在电路中产生了电压，为了研究这个电压，他买了一套如图甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为 $1.5m$，当圆柱形强磁体（直径略小于有机玻璃管内径）从有机玻璃管中下落穿过线圈时，与线圈相连的电压显示器可以显示此时的电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验（忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响） $:$

（1）小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管 $A$、 $B$、 $C$处，如图乙所示。他想探究的是电压与　　之间的关系。为了使实验效果对比明显，三个线圈之间的距离应该　　（选填“近一些”或“远一点” $)$；

（2）小明分三次在距管口 $90\mathit{cm}$处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，记录的实验数据如下表：

线圈匝数 $N$	实验次数	电压显示器示数 $U/V$	电压测量值 $U/V$
300	1	2.62	2.51
	2	2.50
	3	2.41
600	1	5.03	5.00
	2	4.84
	3	5.14
900	1	7.68	7.50
	2	7.38
	3	7.45

请根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙坐标纸上描点作图，分析图象可知：　　。

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：　　。

如图所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路。 $L$为“ $220V22W$”的照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭，控制电路中，电源由两节干电池串联而成，电压为 $2.8V$． $R_1$为阻值 $10\Omega$的定值电阻。 $R_2$为光敏电阻，其阻值会随着光强的变化而变化。

（1）①灯 $L$正常工作时，通过它的电流是多少？

②受控电路中导线 $a$端应连接照明电路的火线还是零线？

（2）当电压表示数为 $2.1V$时，光敏电阻的阻值为多大？（电磁铁 $A$的线圈电阻忽略不计）

（3）如果控制电路的电源换成两节新的干电池，照明灯 $L$有没有可能在白天就发光？请说明理由。

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　　。

（1）如图甲是奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，此现象说明了　　；断开开关，小磁针在　　的作用下又恢复到原来的位置，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明了　　。

（2）探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑，通电后　　（填写操作方法）玻璃板，细铁屑的排列如图乙所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与　　周围的磁场分布是相似的，将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时　　 $(N/S)$极的指向就是该点处磁场的方向。

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，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。

根据要求作图

（1）如图甲，画出被踢出的足球在空中飞行时所受重力的示意图。

（2）如图乙，一束光从水中斜射入空气，画出进入空气中折射光线的大致方向。

（3）如图丙，根据通电螺线管外部的磁感线方向，标出图中电源的正极和小磁针静止时的 $N$极

小柯利用实验室的器材开展了下列实验。根据要求回答问题：

（1）如图甲，将液体压强计的金属盒放入水里，并不断改变金属盒在水中的深度，观察U形玻璃管两边液面的高度差。这样做是想研究　　。

（2）如图乙，在直导线下方放置一枚小磁针，当导线中有电流通过时，磁针发生偏转，表明通电导线周围存在磁场；如果导线下方不放小磁针，当导线中有电流通过时，则该通电导线周围　　（选填“存在”或“不存在”）磁场。

（3）如图丙，在测量滑动摩擦力的实验中，水平桌面上的物块，受到2N水平向右的拉力F，做匀速直线运动。当拉力F大小变为4N时，物块受到的摩擦力为　　N。

随着全民健身活动的兴起，有更多的人参加马拉松运动，马拉松已经远远不只是一场比赛，它是你认识自己，认识一座城市，认识这个世界的方式。

因参赛选手很多，无法在同一起跑线出发而计时困难，近年常采用感应芯片计时，参赛者须按要求正确佩带计时芯片，当参赛者通过起点、终点设置的磁感应带时，芯片里的线圈中就会产生　　，从而激发芯片发送编码信息，系统实时获取计时信息。

科学探究中能够准确表达自己的观点，表述探究的问题，过程和结果都很重要，以下是小华和小红对通电螺线管的外部磁场进行探究后的展示与汇报：

①我们想知道通电螺线管的外部是否存在磁场？

②因此设计了如图甲所示的实验；

③闭合开关，发现小磁针发生了偏转；断开开关，小磁针又回到原位；

④此现象说明通电螺线管的周围存在磁场；

⑤那么通电螺线管外部磁场的分布情况如何？

⑥我们在通电螺线管周围的有机玻璃上撒铁屑并轻敲；

⑦铁屑的分布情况如图乙所示

⑧由此可知通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。

根据上述提示与汇报，请你回答以下问题：（填写上面对应的序号）

（1）属于提出问题的有　　；

（2）属于进行操作的有　　；

（3）属于进行观察的有　　；

（4）属于得出结论的有　　。

用如图所示的装置可以探究通电螺线管外部磁场的方向。

（1）选用小磁针是为了　　。

（2）实验过程中，把电池的正负极位置对调，这样操作是为了研究　　和　　是否有关。

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。