九年级物理 第十六章 习题

第十六章 电磁转换一、磁体与磁场 学习指导1．磁体表现出三个方面的性质：⑴吸铁性：可以吸引铁质物质（铁、钴、镍）；⑵指向性：将磁体支起来或悬挂起来使其自由转动，当磁体静止时总是一端指南一端指北；⑶磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．利用磁体的这些性质可以帮助我们判断一个物体是否具有磁性．2．磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极，磁极在磁体的两端；磁极分南极（S ）和北极（N ）．①磁体两端磁性最强，中间几乎没有磁性．②可在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南另一个磁极指北，指南的叫南极，指北的叫北极．3．判别条形磁铁极性的两种方法：①用细线系住条形磁铁中间悬挂起来，使其自由转动，静止时指北的一端为N 极，指南的一端为S 极；②用一已知磁极的磁体靠近它，相吸的一端为异名磁极，相斥的一端为同名磁极．4．磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化．只有铁质物质才能被磁化．5．磁体周围的空间存在磁场，磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质．磁场的基本性质是：磁场对放在其中的磁体有力的作用．磁场是有方向的．人们把放在某点的小磁针静止时北极所指的方向称为该点的磁场方向．6．正确认识磁感线：按照实验时放在磁场中铁屑排列的情况，画出一条光滑的曲线，并在曲线上标出箭头；在磁体的外部磁感线是从它的N 极出来回到它的S 极的；磁感线是用来描述磁场的假想的曲线，实际当中并不存在；几种常见的磁体的磁感线如图16.1所示，7．地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，在地球周围的空间存在着磁场，叫地磁场．地磁北极在地理的南极附近，地磁南极在地理的北极附近．地理两极跟地磁两极并不重合，而是稍有偏离．此现象最早是由我国的科学家沈括发现的．典型范例例1．将条形磁铁的一端去靠近某钢棒的一端，发现它们互相吸引，能否据此判断钢棒有磁性？如它们互相排斥，能否判断钢棒有磁性？精析：钢棒和条形磁铁相互吸引有两种情况：钢棒没有磁性但条形磁铁有磁性；条形磁铁有磁性，钢棒也有磁性，恰好靠近的是异名磁极．如果排斥则可判断钢棒有磁性，因为没有磁性不会相互排斥的．全解：磁铁一端靠近钢棒的一端，如果相互吸引，不能判断钢棒有磁性；如果排斥则能确定钢棒有磁性．同名磁极异名磁极 条形磁体图16.1点评：熟悉磁体的性质和磁极间的相互作用，全方位地看待问题．培养自己综合分析问题的能力．例2．在一个圆纸盒里放着一个条形磁铁，在盒子周围放置一些小磁针（小磁针涂黑端为Ｎ极），这些小磁针静止时的指向如图16.2甲所示，则图16.2乙中能正确反映盒中条形磁铁放置情况的是（ ）精析：条形磁体外部的磁感线是从N 极出来回到S 极，同时静止在磁场中的小磁针N极的指向即为该点磁感线切线的方向．将图中小磁针N 极用线条连接起来可得到磁感线的分布，从而判断出盒中条形磁铁的情况．全解：A ．点评：要善于把实验现象和问题联系起来．从形象、直观的实验现象过渡到抽象的问题，在学习中逐步培养这种知识迁移的能力． 思考与练习一、填空题1．磁体上存在两个 的部分叫磁极．将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫 ，指北的磁极叫 ．2．当两个磁极靠近时，它们表现出来的作用规律是 ．3．磁场是磁体周围的一种能传递 的特殊物质．我们把小磁针在磁场中静止时 极所指的方向，规定为该点的磁场方向．4．用磁感线可以形象地描述磁场的方向和磁场的强弱分布．磁感线越密的地方磁场越 ，磁感线越疏的地方磁场越 ．5．地球本身就是一个巨大的磁体．水平放置、能自由转动的小磁针之所以在地球表面指向南北，就是因为受到 的影响．最早发现地磁两极与地理两极并不重合的科学家是我国宋代的 ．二、选择题6．一条形磁铁不慎从中间断为两段，则两段的磁性是（ ）A ．两段都没吸磁性B ．一段只有N 极，一段只有S 极C ．每段都有N 、S 极D ．以上三种情况都有可能7．在地球表面的某位置，发现能自由转动的小磁针静止时沿竖直方向，且S 极向下，则该位置在（ ）A ．地球北极附近B ．地球南极附近C ．地球赤道附近D ．无法确定8．缓慢转动指南针的罗盘时，罗盘内的小磁针（ ）A ．将随罗盘一起转动B ．不随罗盘一起转动，几乎仍在原来位置不动C ．将转动得比罗盘快些D ．将转动得比罗盘慢些A BC D 甲 乙 图16.29．关于磁感线的描述，下列说法中正确的是（ ）A ．磁感线在磁场中是客观存在的，只不过眼睛看不见罢了B ．磁感线是一种假想的曲线C ．磁感线是一系列曲线，不可能是直线D ．有磁感线的地方不一定有磁场10．钢条AB 的A 端靠近小磁针的北极，它们相互吸引；钢条B 端靠近小磁针南极，它们也相互吸引，则（ ）A ．钢条一定有磁性，且A 端为北极B ．钢条一定有磁性，且A 端为南极C ．钢条一定无磁性D ．钢条可能有磁性，也可能无磁性三、简答题11．两根外形完全相同的钢棒，已知其中一根有磁性，另一根没有磁性，如果不用其它器具，怎样才能知道哪一根有磁性，哪一根没有磁性？二、电流的磁场 学习指导1．电流的磁场⑴奥斯特实验：通电直导线周围存在着磁场，磁场的方向跟电流的方向有关．⑵通电螺线管的磁场：通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场十分相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，极性跟电流方向有关，可用安培定则来判断——用右手握住螺线管，让四指弯曲指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的北极．2．研究电磁铁⑴电磁铁：将螺线管紧密地套在铁芯上就构成了电磁铁．⑵电磁铁是根据通电螺线管插入铁芯磁性增强的特性制成的．其磁性增强是因为，铁芯被磁化后也相当于一个磁体，它的磁场跟通电螺线管中磁场相叠加而增强．因此电磁铁中插入螺线管的必须是铁质物质，而不能是其它的导体．⑶电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关：①线圈匝数一定，电流越大，磁性越强；②结构相同的电磁铁，电流一定，线圈匝数越多，磁性越强．⑷电磁铁的优点：①磁性有无可以通过通、断电来控制；②磁性强弱可以由电流大小来控制；③极性可以由变换电流方向来控制．3．电磁继电器⑴电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成，其实质是利用电磁铁来控制工作电路的开关．⑵电磁继电器是利用低电压、弱电流的电路的通断来间接地控制高电压、强电流的电路的装置． 典型范例例1．一通电螺线管如图16.3甲所示，如在其附近A 、B 两点放上小磁针，请标出小磁针静止时N 极的指向．精析：标出小磁针的N 极指向，首先要搞清通电螺线管的两端极性，而要达到这一目的，就必须用安培定则．用安培定则就必须搞清螺线管中电流方向．全解：解答如16.3乙．图16.3· B 甲乙图16.4点评：知道小磁针静止时跟通电螺线管靠近的应该是异名磁极，熟悉安培定则是解决此类问题的关键．例2．如图16.4所示，为使滑动变阻器的滑片P 向右移动时，通电螺线管对条形磁铁的斥力变大，则电源和变阻器接人电路的方式可以是（ ）A ．G 接F ，E 接B ，D 接HB ．G 接F ，E 接A ，D 接HC ．G 接E ，F 接B ，D 接HD ．G 接E ，F 接A ，D 接H 精析：题目要求通电螺线管与条形磁铁之间是互相排斥的关系，则通电螺线管左端应为S 极，必须保证电流从接线柱H 流入螺线管，因此，G 应该接F ．同时，滑片P 向右滑动时，要求排斥力变大，则电源的E 必须接滑动变阻器的B 接线柱．全解：A ．点评：此题综合了磁极间的相互作用、安培定则、电磁铁、滑动变阻器等知识，是一道综合度较高的题目，但我们只要对问题分析准确，完全可以各个击破．例3．如图16.5所示是小明设计的温度自动报警器原理图．在水银温度计里封入一段金属丝，当在正常工作的温度范围内时，绿灯亮；当温度升高达到金属丝下端所指示的温度时，红灯亮，发出报警信号.请按照题意要求，在图中连接好电路．精析：当外界温度在正常工作的温度范围内时，电磁铁没有磁性，弹簧发挥作用，将衔铁拉向上，接通绿灯．当外界温度达到金属丝下端所指示的温度时，温度计内水银面上升将控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下动作，同时带动触点向下，接通红灯，发出报警信号．全解：如图16.6所示．点评：电磁继电器电路可以分为控制电路和工作电路．每个电路基本上都包含了电路的必要组成部分（电源、开关、导线、用电器）．只是在不同的实例中，控制电路的开关发生了一些变化，比如此题是以温度计作为自动控制开关的．触点也可以看作是一个单刀双掷开关．思考与练习一、填空、作图题1．在一次课外活动中，小红和小刚设计了如图16.7甲所示的实验，当他们闭合开关S后， 发现小磁针发生了偏转，这说明_________________的周围存在着磁场．接着小红又想用该电路判断电源的正负极．经过讨论，小刚找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁连在电路中，当再次闭合开关S 后，小磁针静止时N 极的指向如图乙所示．据此他们判断出电源的_______端是正极（选填”a 或“b ”）．图16.5图16.62．电磁铁就是 ，它的优点在于：可用 控制磁性的有无；可用 控制磁性的强弱；可用 控制磁极的极性．3．根据图16.8中通电螺线管的N 、S 极，标出螺线管上导线中的电流方向．4．图16.9中的两个通电螺线管相互排斥，在图中补全与此事实相符的电路图．二、选择题5．要使通电螺线管的磁性减弱，可以采用的方法是（ ）A ．不改变螺线管绕的匝数，将通过螺线管的电流变大B ．不改变螺线管绕的匝数，利用滑动变阻器使通过螺线管的电流变小C ．增加螺线管的匝数D ．改变电流的方向，再插入一只铁芯6．图16.10所示的是一个通电螺线管，c 、d 分别为小磁针的磁极，下列结论正确的是（ ） A ．电源a 端为正极时，d 端为南极B ．电源a 端为正极时，c 端为南极C ．电源b 端为正极时，c 端为南极D ．电源b 端为正极时，d 端为北极 7．如图16.11所示，电磁铁P 和Q 通电后（ ）A ．P 的右端是N 极，Q 的右端是S 极，相互吸引B ．P 的右端是S 极，Q 的右端是N 极，相互吸引C ．P 的右端是N 极，Q 的右端是S 极，相互排斥D ．P 的右端是S 极，Q 的右端是N 极，相互排斥 8．如图16.12能正确反应出螺线管极性与电流方向关系的是（ ）9．下列装置中，没有用到电磁铁的是（ ）A ．电磁起重机B ．电磁继电器C ．电铃D ．电热毯三、简答题10．有一只正、负极标志分不清的蓄电池，你能想出几种方法正确地判断出它的正、c d图16.10 Q 图16.11 P 图16.7图16.8 图16.9 图16.12负极？三、磁场对电流的作用 电动机 学习要求1. 通过实验，知道磁场对通电导体有力的作用．2．通过实验探究，认识到使通电线圈转动起来的原因．3．通过分析，了解换向器在使通电线圈持续转动时所起的作用．4．通过自制小电动机及对换向器作用的分析，知道电动机在工作时的能量转化，体验战胜困难，获得成功的喜悦． 学习指导1．在学习磁场对电流的作用时要从观察实验入手．观察时注意两个问题：⑴在磁场中，通电直导线如何放置才能受到力的作用？⑵通电直导线在磁场中受力的方向，跟哪些 因素有关？2．磁场对通电线圈的作用．⑴把一个通电的矩形线圈入磁场中，其受力运动的原理：将矩形线圈看做由四段直导线组成，其中两段直导线与磁感线平行，所以不受力；另两段直导线中电流方向相反，受磁场力的方向也相反，且不在同一直线上，所以线圈将发生转动．⑵当线圈转到与磁感线垂直位置时，线圈受平衡力作用．3．直流电动机是利用通电线圈在磁场中会发生转动的原理制成的；每当线圈依靠自身惯性越过平衡位置，换向器能自动地改变线圈中电流方向． 典型范例例1．如图16.13所示，“○”表示垂直纸面的一根导体，这是闭合电路的一部分，“·”表示导体中电流垂直纸面向外，“×”表示导体中电流垂直纸面向里．箭头表示导体运动方向．请你根据a 图中的信息，在b 、c 、d 图中画出导体运动方向．精析：通电导体在磁场中受力运动，运动方向跟电流方向和磁场方向有关．当只改电流方向或磁场方向时其运动方向就会发生改变．如果同时改变电流方向和磁场方向，其运动方向不会发生改变．全解：如图点评：要善于从图像中收集信息，善于运用“比较”的方法处理问题．对于“通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向之间的关系”不需要深究．思考与练习一、填空题图 16.13 图 16.141．要改变通电导体在磁场中的受力方向，可以改变方向或改变方向．直流电动机就是利用改变的方法使线圈持续转动的．2．图16.15是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置图．线圈能够转动的原因是，在实验中为了使线圈能持续转动，采取的办法是；要想使线圈的转动方向与原来的相反，采用或者的方法．二、选择题3．电动机是一种高效率，低污染的动力设备，广泛地应用在日常生活和生产实践中．下列家用电器中应用了电动机的是（）A．洗衣机B．电饭锅C．电热水壶D．电热毯4．电动机在日常生活和工农业生产中的应用十分广泛，关于电动机，下列说法错误．．的是（）A．电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的B．直流电动机中的换向器能使通电线圈持续转动C．电动机是把电能转化成机械能的装置D．电动机是把机械能转化成电能的装置三、简答题5．我国大力发展铁路交通事业，2006年7月1日我国开通了世界上海拔最高、线路最长的高原电气化铁路——青藏铁路．你能说出电力机车和内燃机车相比有哪些优点吗？学习指导1．直流电动机能持续转动的原因是在线圈上加了一个换向器；主要由磁极（定子）、线圈、换向器、电刷等构成；其优点是：开动和停止方便，构造简单，占地较小，效率较高，对环境污染较小；从能量转化角度来看是将电能转化为机械能的装置．思考与练习一、填空题1．在“安装直流电动机模型”的实验中，⑴连入滑动变阻器的目的是通过调节滑动变阻器来改变电路中电流的，从面改变电动机线圈的转动；⑵在实验中，若把磁铁的两极对调一下，将观察到的现象是：电动机线圈的发生改变．二、选择题2．一个能自由转动的矩形线圈悬挂在磁场里，通电后线圈不动，这是因为（）A．线圈平面跟磁场的磁感线平行B．线圈平面跟磁场的磁感线成45°角C．线圈平面处于平衡位置D．线圈中的电流方向接反了3．直流电动机的线圈运转时，电动机上加换向器，它的作用是（）A．自动改变线圈的转动方向B．自动改变线圈的电流方向C．同时改变线圈里的电流方向和磁场方向D．自动改变磁场方向4．在安装直流电动机模型的实验中，安装完毕后闭合开关，线圈沿顺时针方向转动，要想使线圈沿逆时针方向转动，正确的做法是（）A．减少一节电池B．调换磁性更强的磁铁C．把电源正、负极和磁铁南、北极同时对调D．把电源正、负极对调或磁铁南、北极对调三、简答题5．某个电动机模型不能运转了．发生故障的原因可能是磁铁没有磁性或者是换向器和电刷接触不良，试说明你是怎样对这些故障进行检查的？五、电磁感应 发电机 学习指导1．学会逆向思维．既然电能生磁，那么，磁能否生电呢？逆向思维能帮助我们提出问题．提出问题是发现问题的先导，是创造发明的萌芽．所以在学习物理的过程中要学会逆向思维．2．电磁感应现象⑴对产生感应电流的条件的理解，应注意以下几个关键词：“闭合”、“一部分导体”和“切割”；⑵感应电流的方向与磁感线方向和导体切割磁感线的运动方向有关；⑶电磁感应现象中，机械能转化为电能．3．比较磁场对电流的作用和电磁感应现象可帮助同学们理解、记忆．典型范例例1．如图16.16所示，闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，用“○”表示导体横截面，箭头表示导体运动方向，其中不能产生．．．．感应电流的是（ ） 精析：本题为电磁感应问题，分析这个题目，要从电磁感应产生电流的条件入手．只有“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动”时，才会产生感应电流，题目中A 、C 、D 三图中的导线运动方向刚好能切割磁感线，能产生感应电流，而B 图中导线运动方向与磁感线方向平行，没有切割磁感线，故不能产生感应电流．全解： B ．点评：间想像能力的培养．活动与探究改装发电机找一电动机模型，将原来的电池换为小灯泡或发光二极管．在转轴上绕上线，用力拉线使转轴转动起来．观察小灯泡或发光二极管能否发光．尝试解释其中的道理．思考与练习一、填空题1．如图16.17所示，在磁场中悬挂一根导体ab ，把它的两端跟电流表连接起来．合上图16.16开关，让导体ab 在磁场中左右运动，会观察到电流表的指针 ，这种现象叫 现象．在这种现象中 能转化为 能．2．6月5日是世界环境日，2006年中国的主题是“生态安全与环境友好型社会”．化学电池对生态与环境的影响日趋严重．如图16.18是一种安装在自行车上的照明灯，它在某些发达国家被大量使用．这种灯不用化学电池，是通过车轮的转动来带动小型交流发电机发电使灯泡发光的．发电机的工作原理是_____________，发电机工作时发生的能量转化是 ．二、选择题3．如图16.19所示，在将磁铁插入铜质漆包线绕制的线圈的过程中，电流表的指针会摆动．这个现象所反映的物理原理，在下列电气设备中得到应用的是（ ）A ．电磁起重机B ．发电机C ．电动机D ．电磁继电器4．在探究产生感应电流的实验中，某同学按照图16.20中的4种情况让闭合电路的一段导体AB 在磁场中沿箭头所示方向运动，其中能够产生感应电流的是（ ）5．小明利用如图16.17所示实验装置探究电磁感应现象，他把装置中的直铜线ab 通过导线接在量程为3A 的电流表的两接线柱上，当让ab 迅速向右运动时，并未发现电流表指针明显偏转．你认为最可能的原因是（ ）A ．感应电流太小，无法使指针明显偏转B ．铜线ab 太细，换用铜棒进行实验便能使指针明显偏转C ．ab 运动方向不对，应将ab 改为向左运动D ．ab 运动方向不对，应将ab 改为上下运动6．关于电和磁，以下说法正确的是（ ）A ．闭合导体在磁场中运动就会产生感应电流B ．一段导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生感应电流C ．通电导体在磁场中受力方向既平行于电流方向，又平行于磁场方向D ．通电导体在磁场中受力方向既垂直于电流方向，又垂直于磁场方向7．如图16.21所示将小电动机与小灯泡按如图所示的电路连接，在小电动机转轴上绕线，然后用力拉线，使电动机转动．在电动机转动过程中，小灯饱发光，该现象中（ ）①电产生了磁，使电动机转动 ②滋产生了电，使小灯泡发光图16.19 图16.17③电动机是电源 ④转速越快，灯饱越亮A ．①②③B ．①③④C ．①②④D ．②③④三、简答题8．发电机的线圈平面和磁感线垂直时，线圈中有没有感应电流产生？为什么？本章检测一、填空题（每空2分，共34分）1．1820年丹麦的科学家 首先发现了电流周围存在磁场，1831年英国科学家 发现了电磁感应现象，这两个重要现象的发现，揭示了 和 之间不可分割的联系．2．如图16.22所示，将一根钢棒靠近用线悬挂着的螺线管时，螺线管向左摆动，此现象说明这根钢棒 （填“具有”或“不具有”）磁性，钢棒右端为 极．3．如图16.23所示，小明在做“探究磁极间的作用”的实验时，将分别载有一根条形磁铁的两辆小车同时释放后，发现小车向相反方向运动，最后静止．此现象说明：同名磁极 ；磁极间作用力的大小随磁极间距离的增大而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．还能说明的物理知识有 ．4．如图16.24所示是动圈式麦克风的结构示意图．当你对着它说话或唱歌时，人声带由于 而产生的声音，通过 传播到膜片，使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动，线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的 ，线圈在运动中能量的转化情况是 ．5．在如图16.25所示的实验装置中，玻璃球内的导线是分开的，小磁针处于静止状态．当用酒精灯把玻璃球加热到红炽状态时，发现小磁针发生了偏转；根据以上现象可知，当把玻璃球加热到红炽状态时，玻璃变成了_____体，此时小磁针的______极将向螺线管偏转；小磁针和螺线管间的相互作用是通过________发生的．玻璃球内能的改变是通过________的方法实现的．二、选择题（每题3分，共45分）6．我国首列磁悬浮列车已于2002年12月31日在上海开始试运行．在轨道上，列车悬浮起来行驶，它的最大速度可达450km/h ．以下说法正确的是（ ）A ．列车是靠空气浮力悬浮的B ．列车是靠异名磁极间斥力悬浮的C . 列车是靠同种电荷间斥力悬浮的D . 列车能获得高速，主要是由于悬浮而大大减小了摩擦阻力7．如图16.26所示，当变阻器的滑片P 缓慢向左移动时， 图16.26 图16.22 图16.23 图16.24 图16.25则（ ）A ．悬挂磁铁的弹簧伸长B ．悬挂磁铁的弹簧缩短C ．悬挂磁铁的弹簧长度不变D ．悬挂磁铁的弹簧可能伸长，也可能缩短8．指南针是我国的四大发明之一，它之所以能够指南北是因为（ ）A ．异种电荷相吸B ．有吸引铁的性质C ．被地磁场磁化了D ．受地磁场的作用9．关于磁感线，正确的说法是（ ）A ．用磁感线可以形象地表示磁场的方向和它的强弱分布B ．磁感线是磁场中真实存在的线C ．磁铁外部的磁感线是从磁铁的南极出来，回到它的北极D ．在磁场中，画出一条条曲线，这些曲线就叫磁感线10．图16.27是温度自动报警器的原理图，它运用了许多物理知识．以下说法中不正确的是（ ）A ．温度计中的水银是导体B ．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的C ．报警器中的电磁铁运用了电流的热效应D ．电磁继电器是一种电路开关11．下列电器中，根据电磁感应现象制成的是（ ）A ．电磁铁B ．电磁继电器C ．发电机D ．电动机12．直流电动机中，换向器的作用是（ ）A ．改变线圈中电流的方向B ．改变线圈转动方向C ．使线圈受力不变D ．改变磁感应线的方向13．要改变通电导体在磁场中的受力方向，下列方法中可行的是（ ）A ．增大通电导体中的电流B ．只改变通电导体中的电流方向C ．减小通电导体两端的电压D ．同时改变导体中的电流方向和磁场方向14．一根条形磁铁如图16.28所示，左端为S 极，右端为N 极．下列表示从S 极到N 极磁性强弱变化情况的图象中正确的是（ ）A ．B ．C ．D ． 图16.2815．如图16.29所示，在微型电扇的插头处接一只发光二极管，用手旋转叶片，发现二极管发光．上述实验现象说明了（ ）A ．磁能生电B ．磁场对电流有力的作用C ．电流的磁效应D ．电流的热效应图16.29。