九年级物理 第二十章 第5节 磁生电 同步练习
一、单选题
1．2023年5月18日，第七届世界智能大会在天津拉开帷幕，我国自主研发的电力组塔机器人展示了自主攀爬越障等一系列施工作业。机器人灵活的动作均是由电动机带动的、下列实验，能说明电动机工作原理的是（ ）
B．
C． D．
2．根据国际能源署（IEA）发布的《2023年全球电动汽车展望》报告，2022年全球电动汽车销量首次突破1000万辆大关。中国占60%，继续蝉联全球第一，如图能说明电动汽车电动机工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
3．国产新型电动汽车具有各种“超能力”：其“动力系统”是由四个独立驱动电机构成的；“能量回收系统”可以将车辆制动时部分能量转化为电能，储存在蓄电池中，下列说法正确的是（ ）
A．驱动电机与发电机的原理相同
B．四个独立驱动电机是并联的
C．能量回收系统与电动机的原理相同
D．能量回收时，蓄电池相当于电源
4．如图，现在常用的动圈式耳机，其构造与扬声器和动圈式话筒类似。用一对导线把两只动圈式耳机连起来，就可以做一部最简单的电话：一只耳机当话筒，另一只当听筒。下列说法中正确的是（ ）
A．在把它当耳机使用时，两个耳机的工作原理都是电磁感应
B．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“话筒”的耳机是磁生电
C．在做自制电话使用时，从能量转化的角度看，当“听筒”的耳机是磁生电
D．这部自制的电话在使用时，必须连接电源
5．物理学研究成果的应用，深刻地影响着人们的生产生活，对社会发展起到巨大的推动作用。下列设备应用法拉第电磁感应现象工作的是（ ）
A．麦克风 B．电热水壶
C．扬声器 D．电磁起重器
6．下列设备工作时应用了电磁感应原理的是（ ）
A． 风力发电机 B． 调光台灯
C． 电风扇 D． 电磁起重机
7．如图所示的现象中，下列说法不正确的是（ ）
A．图甲中，验电器的金属箔片张开，是因为异种电荷相互吸引
B．图乙中，放在通电导线下方的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场
C．图丙中，导体运动时灵敏电流计指针发生偏转，说明利用磁场可以产生电流
D．图丁中，闭合开关后，向右移动滑动变阻器滑片时，电磁铁的磁性会减弱
8．对如图的四个实验装置图的描述，正确的是（ ）
A．图甲中同名磁极相互吸引，这符合磁极间的相互作用规律
B．图乙中导线通电时小磁针发生了偏转，这是电流的磁效应
C．图丙中通电导线在磁场中受力运动，这是发电机的工作原理
D．图丁中导线AB在磁场中运动产生电流，这是电动机的工作原理
二、填空题
9．如图甲所示的司南，静止时它的长柄极指向地理的 方，这是因为受到 的作用。如图乙所示装置的闭合电路，当将条形磁铁向下运动时，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流产生。
10．如图是动圈式话筒内部结构图，对着话筒说话时，声带 发出声音，使膜片带动线圈做切割磁感线运动，产生的感应电流进入扬声器，将声音放大，改变了声音的 （选填“音调”或“响度”）。线圈切割磁感线运动的过程中，将 能转化为电能。
11．法拉第发现“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生感应电流”的现象，能产生这一现象的实验装置是图 （选填“甲”或“乙”）。丙图是电动机的工作原理，该电动机工作时能量转化是 （选填“机械能转化为电能”或“电能转化为机械能”）。
12．如图所示，将一根不可伸缩的绝缘细线上端固定，下端系一小铝球，固定端下方有一垂直纸面向里的均匀磁场（图中用“×”表示的区域）。现将铝球从A点（A点在磁场外）由静止释放，铝球向右摆动到磁场内的B点后摆回，不计摩擦和空气阻力，细线全程张紧。小明认为B点一定低于A点，请写出判断理由： ；铝球 （选填“能”或“不能”）摆回到与B点等高的磁场内的C点。
13．2022年6月5日，神舟十四号载人飞船与空间站完成自主对接，为减小对接过程中的震动以保证安全，飞船内置了电磁阻尼器，它由磁铁和线圈构成（如图所示），当线圈水平向左运动时，线圈的ab边中会产生电流，同时ab边受到向右的阻力F，以阻止其靠近。
（1）线圈ab边中产生电流是因为其发生了 现象；
（2）若要改变阻力F的方向，可采取的措施有： 。（列举1点）
三、简答题
14．随着汽车科技的不断进步，混合动力汽车（简称：混动汽车）逐渐受到人们的青睐，目前广泛使用的混动汽车主要部件有：汽油机、蓄电池、电动机等，它们单独或组合向汽车提供动力。混动汽车有串联式和并联式等种类。串联式混动汽车的工作流程如图甲所示，蓄电池可单独向电动机提供电能驱动汽车；汽油机仅带动发电机发电，产生的电能一部分输入电动机驱动汽车，另一部分还能通过发电机向蓄电池充电。并联式混动汽车的工作流程如图乙所示，汽油机和电动机分属两套独立的工作系统，蓄电池通过电动机能单独驱动汽车，汽油机也能直接给汽车提供动力，两套系统还能同时工作驱动汽车。
（1）若某混动汽车匀速行驶10km用时0.2h，则其速度是多少km/h？
（2）若汽油机完全燃烧2kg汽油，释放的热量是多少J？（）
（3）如图所示是并联式混动汽车内部结构透视图。若系统提供的动力一定，油箱油量或蓄电池电量是否会影响汽车行驶路程的长短？请结合乙图的工作流程，以其中一套工作系统为例，从能量转化的角度结合功的相关知识分析说明；
（4）若两种方式混动汽车的质量相同，相同部件能量转化的效率相同，油电系统同时工作，蓄电池仅处于放电状态且放电情况相同。请对比甲、乙两图的工作流程分析，在汽车整体输出能量相同的情况下，哪种方式混动汽车的效率低？为什么？
15．如图所示，用细线悬挂铝环制成一单摆，悬挂点正下方有一定区域的均匀磁场，“×”表示磁场方向垂直竖直面向里。现将铝环从A点由静止释放，铝环摆动到右侧最高点B，继而摆回。请判断铝环能否摆回到左侧与B点等高的C点？写出你判断的理由。（不计摩擦和空气阻力）
四、作图题
16．如图甲所示，将一个边长为l（l＜h）的正方形金属框，从距地面h高处的匀强磁场上边界处由静止释放（L=2l）。请在图乙中画出金属框从开始运动到落地瞬间的过程中机械能随位置变化的大致图像。（不计空气阻力）
17．如图，阴影区域有垂直于纸面的磁场，一封闭铜质圆形线框用细线悬挂，由左侧静止释放， 线框以 O 点为圆心向下做圆弧运动， 线框刚进入磁场时， 其产生的感应电流方向和受到磁场力的方向如图所示， 请画出线框离开磁场的过程中， 感应电流方向与受磁场力的方向。
五、实验题
18．请完成下列填空。
（1）如图-1，用托盘天平测得一节5号干电池的质量为 g。
（2）如图-2，在“探究影响压力作用效果的因素”实验中，通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。由实验现象可知：当受力面积相同时，压力越 ，压力的作用效果越明显。
（3）如图-3，闭合开关，当部分导线在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏电流计指针发生偏转，电路中产生了感应电流。 （选填“电动机”或“发电机”）的工作原理与该现象原理相同。
19．某幼儿园游乐室里有一块能发电的地板，当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡便会一闪一闪，地板下方铺设的结构如图所示，当踩踏地板时，固定在地板下方的磁铁往复运动、使固定在地面上的弹簧线圈做 。磁感线运动，闭合电路中产生 ，小灯泡发光。
六、计算题
20．一位设计师设计了一种“重力灯”。无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明。如图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min。（g取10N/kg）
（1）甲图虚线框内一定有 ，它的工作原理是 ；
（2）求重物下落时，重力做功的功率；( )
（3）求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率；( )
（4）取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验（设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6V电压）；R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V；为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。( )
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参考答案：
1．C
【详解】A．如图是奥斯特实验，能证明电流周围有磁场，故A不符合题意；
B．如图是探究电磁铁磁性强弱与电流大小有关的实验，故B不符合题意；
C．如图是探究通电导体在磁场中受到力的作用的装置，电动机是根据这个原理工作的，故C符合题意；
D．如图是探究电磁感应现象的装置，是发电机原理，故D不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】A．由图可知磁极间的相互作用规律：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，这是磁现象的利用，故A不符合题意；
B．闭合开关，电磁铁吸引大头针，这是电流的磁效应，故B不符合题意；
C．闭合开关，电路中有电流，通电导体在磁场中受力而运动，这是磁场对电流的作用，是电动机的原理，故C符合题意；
D．图中没有电源，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针会发生偏转，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】A．驱动电机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，发电机原理是电磁感应现象，二者原理不同，故A错误；
B．四个独立驱动电机工作时互不影响，可以独立工作，是并联的，故B正确；
C．能量回收系统是把机械能转化为电能，电动机是把电能转化为机械能，原理不同，故C错误；
D．能量回收时，把部分能量转化为电能，给蓄电池充电，转化为化学能，蓄电池相当于用电器，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】ABC．耳机由话筒和听筒组成，当人们对着当话筒的耳机讲话时，使振动膜压迫碳粒，使盒内碳粒的松紧程度发生变化，即其电阻发生变化，流过碳粒的电流就相应的发生变化，使声音信号转化成强弱变化的电流，即磁生电；碳粒是很早的声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器；由此可知话筒的工作原理是电磁感应现象，机械能转化为电能；听筒中有电磁铁，利用的是通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能；故AC错误，B正确；
D．由于电路中能产生感应电流，所以不需要电源，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】A．麦克风使用时，将声信号转换为电信号，是利用了电磁感应，故A符合题意；
B．电热水壶是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．扬声器是把电信号转换成声信号，利用的是通电导体在磁场中受力的作用，故C不符合题意；
D．电磁起重器是利用电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的原理来工作的，故D不符合题意。
故选A。
6．A
【详解】A．风力发电机是利用电磁感应现象原理制成的，故A符合题意；
B．调光台灯主要是将电能转化成光能，没有应用电磁感应，故B不符合题意；
C．电风扇主要部件是电动机，是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的，故C不符合题意；
D．电磁起重机是利用电流的磁效应来工作的，故D不符合题意。
故选A。
7．A
【详解】A．由电荷间的作用规律可知，图甲中，验电器的金属箔片张开，是因为同种电荷相互排斥，故A错误，符合题意；
B．图乙中，放在通电导线下方的小磁针发生偏转，是因为电流的磁效应，说明电流周围存在磁场，故B正确，不符合题意；
C．图丙中，导体做切割磁感线运动时，灵敏电流计指针发生偏转，是电磁感应现象，说明利用磁场可以产生电流，故C正确，不符合题意；
D．图丁中，闭合开关后，向右移动滑动变阻器滑片时，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性会减弱，故D正确，不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】A．由图甲可知，磁铁推动小磁针转动，是相互排斥的效果，应该是同名磁极相互排斥，故A错误；
B．在图乙中，接通电路时，导线中会有电流，此时发现小磁针发生偏转，即表明有磁场作用便得小磁针受力偏转，故说明通电导线周围存在着磁场，这是电流的磁效应，故B正确；
C．图丙中通电导线在磁场中受力运动，这是电动机的工作原理，故C错误；
D．图丁中导线AB在磁场中运动产生电流，这是发电机机的工作原理，故D错误。
故选B。
9． 南 地磁场 有
【详解】[1][2]地磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用，因为指南针是根据地磁场的原理工作的，地磁的南极在地理的北极附近，而地磁的北极在地理的南极附近，根据异名磁极相互吸引，静止时它的长柄（S极）指向地理的南方。
[3]如图乙所示装置的闭合电路，当将条形磁铁向下运动时，由于线圈相对于磁体是向上运动的，切割了磁感线，电路中有感应电流产生。
10． 振动 响度 机械
【详解】[1][2][3]对着话筒说话时，声带振动产生声音，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈做切割磁感线运动，产生的感应电流进入扬声器，将声音放大，使声音的响度变大，线圈切割磁感线运动的过程中，消耗机械能，产生电能，将机械能转化为电能。
11． 乙 电能转化为机械能
【详解】[1]图甲是奥斯特实验：电流的磁效应，图乙中，导体AB在磁场中做切割磁感线运动时，能产生感应电流，电磁感应现象。所以图乙符合题意。
[2]电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用而转动，是电能转化为机械能的过程。
12． 铝球在进入磁场的过程中发生电磁感应现象，一部分机械能转化成电能 能
【详解】[1]铝球进入磁场过程中，会产生感应电流，球的部分机械能转化为电能，球的机械能变小，因此B点一定低于A点。
[2]球从B点摆回到C点过程中，整个球都在磁场中，不产生感应电流，不计摩擦和空气阻力，球的机械能守恒，因此能摆回到与B点等高的磁场内的C点。
13． 电磁感应 调换磁体的磁极方向
【详解】（1）[1]当线圈水平向左运动时，切割磁感线，产生感应电流，所以线圈ab边中产生电流是因为其发生了电磁感应现象。
（2）[2]当线圈的ab边中有电流时，ab边受到向右的阻力F，由于通电导线在磁场中受力的作用，力的方向与磁场方向和导体中电流方向有关，所以可以通过调换磁极方向，改变阻力F的方向。
14．（1）50km/h；（2）9.2×107J；（3）见解析；（4）见解析
【详解】解：（1）由可知，其速度为
（2）汽油释放的热量为
（3）油箱的油量或蓄电池的电量通过能量转化变为汽车所做的功，油量或电量越多，做的功就越多，通过公式可知，F一定的情况下，W越多，s就越大，所以会影响。
（4）串联式混动汽车的效率低，因为在混动汽车质量相同，转化效率相同情况下，并联式和串联式都有蓄电池到电动机再到提供动力，这一部分转化效率相同，但是串联式在汽油机方面比并联式多了些步骤，它是先到发电机再到电动机再提供动力，而并联式是汽油机直接提供动力，所以串联式在能量转化方面损耗更多，效率较低。
答：（1）若某混动汽车匀速行驶10km用时0.2h，则其速度是多少50km/h；
（2）若汽油机完全燃烧2kg汽油，释放的热量是9.2×107J；
（3）见解析；
（4）见解析。
15．见解析
【详解】铝环能摆回到左侧与B点等高的C点。理由：铝环进入或离开磁场的过程中会切割磁感线，会产生感应电流，但铝环从B摆动到C时，铝环一直在磁场中，没有感应电流产生，没有将铝环的机械能转化为电能，因此铝环的机械能不变，即机械能守恒，能摆回到左侧与B点等高的C点。
16．
【详解】金属框从高处由静止释放时具有重力势能，此时机械能等于重力势能；不计空气阻力，在进入磁场区域之前，即下落高度小于l时，机械能守恒，等于重力势能；当金属框从开始进入磁场区域到完全进入磁场区域之前，即下落高度在l与2l之间时，闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流，将部分机械能转化为电能，故机械能减小，当完全进入磁场区域后，即当下落高度大于2l时，虽仍能切割磁感线产生感应电压，但不能形成电流，故落地前机械能不再减小，因此机械能随位置变化的大致图像如下图：
17．
【详解】线框以 O 点为圆心向下做圆弧运动， 线框刚进入磁场时， 铜质圆形线框右侧部分产生的感应电流方向为沿线框向上，受到磁场力的方向水平向左；线框离开磁场的过程中，铜质圆形线框左侧部分切割磁感线的方向不变，因磁场方向不变，故铜质圆形线框左侧部分中的感应电流也是沿线圈向上；因电流方向不变及磁场方向不变，故铜质圆形线框左侧部分受到的磁场力的方向保持不变，即线框离开磁场的过程中受磁场力的方向水平向左，如下所示：
18． 23.6 凹陷程度 大 发电机
【详解】（1）[1]由图1知，天平标尺分度值0.2g，金手镯的质量为
（2）[2][3]根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果，海绵的凹陷程度越大，说明压力的作用效果越明显，用到的科学实验方法是转换法；当受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。
（3）[4]发电机是利用线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流制成的，是电磁感应现象。
19． 切割磁感线运动 感应电流
【详解】[1][2]由图可知，固定在地板下方的磁铁位于线圈内部，当磁铁上下往复运动时，线圈就会切割磁感线运动，根据电磁感应现象可知，线圈中就会产生感应电流，使小灯泡发光。
20． 发电机 电磁感应 2.5W 40% 7~25Ω
【详解】解：（1）[1][2]转轴转动时，小灯泡就可以发光，即产生了电能，所以甲图虚线框内一定有发电机；发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会在导体中产生感应电流，即它的工作原理是电磁感应原理。
（2）[3]这个质量为25kg的重物，它的重力
它的重力是250N；重物下落高度为2.4m，则这个过程重力做的功
重力做的功是600J；这个过程可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min，也是说重物下落2.4m，消耗的时间是，根据可知，重力做功的功率
重力做功的功率是2.5W。
（3）[4]由[3]解析可知，重力做的功是600J，这是总功；这个过程中可以供一个标有“3.6V 1W”字样的LED灯持续正常发光4min，正常发光，则灯的电功率是1W，时间是，那么根据可知，甲图装置所做的有用功
甲图装置能量转化的效率
甲图装置能量转化的效率是40%。
（4）[5]观察题中的条件，R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻，即流过R0的电流最大只能是0.3A；滑动变阻器R1标有“50Ω 1A”，即流过R1的电流最大只能是1A；电流表选择量程为0~0.6A，即流过电流表的电流最大只能是0.6A；由上述可知，三个电流值：0.3A、1A、0.6A，并且这个是串联电路，电流处处相等，那么电路中最大电流只能是0.3A，根据欧姆定律得
解得，即R1最小阻值为7Ω；
电压表选择量程为0~3V，则电压表的示数最大只能是3V，电压表并联在R1两端，则R1两端的最大电压是3V，根据串联电路的分压原理，电阻越大，分得的电压越大，则这时R1的电阻是最大的，根据可知
解得，即R1最大阻值为25Ω；综上所述，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。
答：（1）甲图虚线框内一定有发电机，它的工作原理是电磁感应；
（2）重物下落时，重力做功的功率是2.5W；
（3）重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率是40%；
（4）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。
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