中考物理中考二十一电磁转换.docx
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中考物理中考二十一电磁转换
【中考物理】中考二十一、电磁转换
【考点聚焦】本部分知识涉及到的考点有:
1.磁体的基本性质,包含磁体具有吸铁性和指向性。
磁极间相互作用。
2.磁体周围存在磁场和磁场具有方向性。
3.磁感线和地磁场。
4.电流周围存在磁场,通电螺线管的一些基本性质。
5.会用右手螺旋定则确定相应磁体的磁极和通电螺线管的电流方向。
6.电磁铁的工作原理
7.电磁继电器的构造和工作原理。
8.原子和原子核的组成。
【知识结构】
一、简单的磁现象
1.磁性:
(1)磁极:
南极(S)、北极(N)
(2)磁极间同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;(3)磁化和消磁。
2.磁场:
(1)磁场的基本性质和方向;
(2)磁感线;(3)地磁场的方向。
二、电磁联系
1.电流的磁场:
(1)奥斯特实验;
(2)通电螺线管的磁场:
①右手螺旋定则;②电磁铁的构造和应用。
2.电磁感应:
(1)产生感应电流的条件;
(2)影响感应电流方向的因素;(3)应用――发电机
3.磁场对电流的作用:
(1)磁场对通电直导线的作用;
(2)磁场对通电线圈的作用――电动机:
①原理;②组成。
直流电动机和交流发电机的区别
直流电动机
交流发电机
原理
通电线圈在磁场里转动
电磁感应现象
构造
与电刷接触的是换向器
与电刷接触的是两个铜环
能量转化
电能机械能
机械能电能
在电路中的作用
用电器
电源
【对应训练】
1.任何磁体总是同时具有、两个磁极,它们是磁体上磁性最的部分,磁极间的相互作用规律是。
2.用一根钢棒的一端靠近小磁针的北极,结果磁针向钢棒靠近,由此可以判定〔〕
A.钢棒原来一定有磁性,且靠近磁针的一端是北极
B.钢棒原来一定有磁性,且靠近磁针的一端是南极
C.钢棒原来一定没有磁性
D.钢棒原来不一定有磁性
3.如图4所示在条形磁铁周围放有甲、乙、丙、丁四个可以自由旋转的小磁针,当它们静止时,磁针的N极指向错误的〔〕
A.甲小磁针B.乙小磁针C.丙小磁针D.丁小磁针
4.地球本身是一个巨大的。
它的周围存在着磁场,叫做。
磁针指向南北就是因为受到了的作用,地磁北极在附近,地磁南极在附近,地理两极和地磁两极并不完全重合,世界上最早准确记述这一现象的是我国代的。
5.在图5中,螺线管的一端悬挂一只小磁针,当开关接通后,小磁针将〔〕
A.只发生转动,N极转向螺线管
B.只发生转动,S极转向螺线管
C.发生转动,S极转向螺线管,同时又被螺线管吸引
D.发生转动,N极转向螺线管,同时又被螺线管排斥
6.如图6所示,通电螺线管附近有甲、乙、丙、丁四个小磁针,在图中标出它们的N极。
7.如图7所示。
软铁棒m用橡皮筋悬吊着置于电磁铁的上方,当合上开关S的瞬间会发生什么现象?
为什么?
若增大通入螺线管的电流时又会发生什么现象?
为什么?
8.关于电磁感应现象,下列说法正确的是〔〕
A.一段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
B.导体切割磁感线产生感应电流的方向,跟导体运动方向和磁感线方向无关
C.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,机械能转化为电能
D.以上说法都是错误的
9.如图8所示,a表示垂直于纸面的一根导体,它是闭合电路的一部分“→v”表示导体的运动方向,“×”表示电流方向垂直纸面面向内,请根据图甲中的电流方向画出其它各图中有感应电流的导体中电流的方向(用“•”表示电流方向垂直纸面向外),没有感应电流产生的说明原因。
10.阅读分析下面一段话,并回答问题。
一天,小明在炉火旁烤火,他突然想到如果将磁铁放在火中烧,会有什么现象呢?
磁性是变强了?
还是变弱了?
“也许是磁性会变强吧?
”小明这样想。
为了验证自己的想法,小明做了一个实验:
将一条形磁铁的一段固定在铁架台上,另一端吸着一些小磁针,在用酒精灯给磁铁加热,一段时间后,当磁铁被烧红后,小明发现小铁钉纷纷落下,现在小明知道该怎样保护磁铁了。
请你回答下列问题:
(1)阅读上述短文后,你可以得出什么结论?
(2)根据这一现象,你认为生活中要保持磁体的磁性不消弱,应注意什么?
(3)刚才你和小明在学习研究这一问题时,整个过程运用了怎样的学习程序?
11.如图9所示中所提供的元件,以笔画线为导线,设计一个可以改变磁性强弱的电磁铁,并要求滑片P向右运动时电磁铁的磁性增强;
(2)若要求滑片P向左移动时磁性增强,只能改动电路中的一根虚线上的一根接头,应怎么改?
电磁转换(参考答案)
1.南(S)、北(N)强同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引2.D3.C4.磁体地磁场地磁场地理南极地理北极宋沈括5.D6.略7.电流周围产生磁场,软铁棒被吸引,电流增大时,磁性加强,软铁棒被拉下的距离加大。
8.C9.乙:
向外丙:
无电流,因未切割磁感线;丁:
向内10.
(1)在高温烧灼下,磁体将失去磁性
(2)注意不要让磁体靠近高温热源
(2)提出问题→合理猜想→实验验证→得出结论→实际应用。
11.略
二、电磁学综合题
2.(3)根据
(1)知当人体身高越高时,R2接入电路中的电阻越大,电路中的总电阻越大,根据P=
知电路的总功率越小,测量仪消耗电能越慢。
(2019·江苏中考模拟)如图甲所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人。
机器人通过电动机旋转产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;其防滑轮皮采用凸凹材质制成;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘及轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波或红外线来侦测障碍物。
当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电。
表一为某扫地机器人的部分参数。
电池容量指放电电流与放电总时间的乘积。
额定工作电压
12V
额定功率
30W
电池容量
2500mAh
工作噪音
<50dB
净重
4kg
最大集尘量
1kg
表一:
机器人中吸尘电机的吸入功率是衡量其优劣的重要参数,测得某吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如表二。
真空度指主机内部气压与外界的气压差。
风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积。
吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率。
表二:
真空度(Pa)
400
450
500
550
600
风量(m3/s)
0.025
0.02
0.017
0.015
0.013
吸入功率(W)
10
9
8.5
7.8
(1)机器人工作时,主机内部的气压_____(选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压而产生吸力。
若该机器人向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其发射超声波时与障碍物间的距离为_____cm.(设超声波在空气中的传播速度为340m/s)
(2)该机器人正常工作时的电流为_____A;充满电后至下一次自动充电前能够连续正常工作的最长时间为_____min。
(3)由表二数据可知,当风量为0.015m3/s时,若吸尘电机的输入功率为25W,此时其效率为_____%;上述风量下,10min内通过吸尘电机排出的空气质量为_____kg.(取ρ空气=1.3kg/m3)
(4)光敏电阻是制作灰尘传感器的常用元件。
图乙为某机器人中吸尘电机内部的光敏电阻的控制电路,两端总电压U0恒定(U0<12V),RG为光敏电阻,其阻值随空气透光程度的变化而变化,R0为定值电阻。
当光敏电阻分别为6Ω和18Ω时,电压表的示数分别为4.5V和2.25V,则R0=_____Ω。
(5)若机器人1秒钟消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
已知集尘盒空置时,机器人匀速运动时受到的摩擦阻力为16N,查阅资料显示摩擦力与压力成正比,则达到最大集尘量时机器人运动的速度为多少?
(写出必要计算步骤)(____)
【答案】小于172.5483311.76达到最大集尘量时机器人运动的速度为0.6m/s。
【解析】
【详解】
(1)由流体压强与流速的关系:
流速越大的位置压强越小可知,
机器人在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,在外界大气压的作用下将灰尘、杂物吸入集尘盒,
故主机内部的气压小于大气压而产生吸力;
由v=
得,
超声波从发射到收到回波所通过的总路程:
s总=vt=340m/s×0.001s=0.34m,
则其发射超声波时与障碍物间的距离:
s=
=
=0.17m=17cm,
(2)由P=UI得,机器人正常工作时的电流:
I=
=
=2.5A,
充满电后的电池容量Q1=2500mAh,下一次自动充电前的电池容量:
Q2=ηQ1=20%×2500mAh=500mAh,
消耗的电池容量:
Q=Q1﹣Q2=2500mAh﹣500mAh=2000mAh,
正常工作时的电流:
I=2.5A=2500mA,
由I=
得,连续正常工作的最长时间:
t=
=
=0.8h=48min;
(3)由表格中数据可知,吸入功率等于真空度与风量的乘积,
当风量为0.015m3/s时,吸尘电机吸入功率:
P吸入=550Pa×0.015m3/s=8.25W,
电动机的效率:
η电机=
×100%=
×100%=33%,
当风量为0.015m3/s时,t=10min=600s,
通过吸尘电机提出的空气体积:
V=0.015m3/s×600s=9m3,
由ρ=
得,通过吸尘电机提出的空气质量:
m=ρ空气V=1.3kg/m3×9m3=11.7kg;
(4)由电路图可知,光敏电阻RG和定值电阻R0串联,电压表测定值电阻R0两端的电压,
当光敏电阻RG1=6Ω时,电压表的示数U1=4.5V,光敏电阻两端的电压U=U0﹣U1,
此时电路中的电流:
I1=
=
,即
=
…①
当光敏电阻RG2=18Ω时,电压表的示数U1=3V,光敏电阻两端的电压U′=U0﹣U2,
此时电路中的电流:
I2=
=
,即
=
…②
联立①②可解得:
U0=9V,R0=6Ω,
(5)吸尘器压力等于其重力。
由题,摩擦力与压力成正比。
=
=
,
达到最大最大集尘量时的摩擦力f2为:
=
,
解得:
f2=20N,
消耗的电能中有40%用于克服摩擦力做功。
所以40%P=Fv=f2v,
3.
。
(2019·广东中考模拟)如题1图所示电路,电源电压恒定。
闭合开关,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1的I﹣U关系图象如图所示,求:
(1)R2的最大阻值;
(2)滑动变阻器的滑片位于中点时,V2的示数;
(3)在图2中画出滑片从最右端滑到最左端过程中A与V2示数的I﹣U关系图象。
【答案】
(1)40Ω;
(2)9V;(3)见解答。
【解析】
【详解】
由电路图可知,R1、R2串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路中的电流,已知R1的I﹣U关系图象如图2所示。
(1)当滑片P位于最左端时,只有R1工作,电路中的电流最大,由图象可知最大电流I1=0.9A,此时R1的电压为18V,则电源电压:
U=U1=18V,R1的阻值:
;由图知,当滑片P位于最右端时,R1与R2的最大阻值串联,电路中电流最小为I2=0.3A,此时R1的电压为6V,则R2两端电压为:
U2=U﹣U1′=18V﹣6V=12V,由欧姆定律可得,R2的最大阻值:
;
(2)当滑片处于中点时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω,则串联电路的总电阻:
R串=R1+R2′=20Ω+20Ω=40Ω,此时电路中的电流为:
,此时R2两端的电压:
=0.45A×20Ω=9V,即V2表的示数为9V;
(3)当滑片在最左端时V2的示数为0,此时电流最大0.9A,根据题
(1)中的计算可知,滑片在最右端时V2的示数为12V,此时电流是0.3A,当滑动变阻器R2的滑片P从最右端滑到最左端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路电流减小,电流表示数减小,由
可知,定值电阻R1两端电压减小,由串联电路的电压规律可知,滑动变阻器的电压U2减小,因U1线性变化,则U2也是线性变化的,在坐标系中描出(0V,0.9A)、(12V,0.3A)两个点,用直线连接即可,则滑片从最右端滑到最左端过程中A与V2示数的I﹣U关系图象如下:
4.
(2019·福建中考模拟)医生对病人进行脑部手术时,需要将体温降至合适的温度。
准备手术之前,病人的心肺功能开始由心肺机取代。
(1)心肺机的一个功能是用“电动泵”替代心脏博动,推动血液循环,原理如图所示。
将线圈ab缠绕并固定在活塞一端,利用其与固定磁铁之间的相对运动,带动电动泵中的活塞,使血液定向流动;阀门K1、K2都只能单向开启,反向则封闭管路。
当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为_____(选填“N”或“S”)极,活塞将向右运动,“动力泵”处于_____(选填“抽血”或“送血”)状态。
(2)心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换,通过血液循环调节体温。
经监测,病人体温由17℃上升至正常体温37℃历时1h。
在这段时间内,假设人体所需热量完全由热交换器提供,且不计人体散热,试求人体需从“热交换器”吸收的热量_______。
(设病人质量为60kg,人体比热容与水相当为c=4.2×103J/(kg•℃))
(3)正常人在静息状态下,每分钟人体心脏能以1.6×105Pa的平均压强将体积6000mL的血液压出心脏,送往人体各部位。
求此状态下“电动泵”替代心脏推动血液循环的输出功率________。
【答案】N送血5.04×106J16W
【解析】
【详解】
(1)当线圈中的电流从a流向b时,由安培定则可知,线圈的左端为N极,与磁铁N极相排斥,活塞在排斥力的作用下将向右运动;此时阀门K1打开,K2关闭,“动力泵”处于送血状态。
(2)人体吸收的热量:
Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×60kg×(37℃﹣17℃)=5.04×106J,
(3)心脏每分钟做的功:
W=FL=pSL=pV=1.6×105Pa×6000×10﹣6m3=960J,
5.(5)电动汽车和与以燃烧汽油为动力的汽车相比,不使用化石燃料,节省了石油能源,清洁无污染,电动机噪音比汽油机小。
(2019·云南中考模拟)小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”,如图是原理示意图,其中的托盘用来放置被测物体,OBA是可绕O点转动的杠杆,R1是压力传感器(其电阻值会随所受压力大小变化而变化,变化关系如下表),R0为定值电阻,V为显示重力大小的仪表(实质是一个量程为0﹣3V的电压表).已知OB:
OA=1:
2,R0=100Ω,电源电压恒为3V(忽略托盘、杠杆及压杆的重力)
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
电阻R1/Ω
300
250
200
150
100
50
0
(1)托盘上没放物体时,压力传感器R1的电阻值是_____Ω。
(2)当托盘上放被测物体时,电压表的示数如图所示,则此时压力传感器R1上的电压是多少_____?
(3)第
(2)题中被测物体的重力是多少_____?
【答案】3001V500N
【解析】
【详解】
(1)由表格可知,当压力为0时,压力传感器的电阻为300;
(2)电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,则示数U0=2V;由串联电路的电压规律可得压力传感器R1上的电压:
U1=U﹣U0=3V﹣2V=1V;
(3)由串联电路电流的特点可得通过电路的电流I1=I0=
=0.02A;
6.(3)磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。
只是把电动机的“转子”布置在列车上,将电动机的“定子”铺设在轨道上。
通过“转子”,“定子”间的相互作用,将电能转化为前进的动能。
当电动机的“定子”通电时,通过电磁感应就可以推动“转子”转动。
当向轨道这个“定子”输电时,通过磁场对通电导体作用,列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。
(2019·江苏中考模拟)某兴趣小组模拟冬季温房自动化加热和保温的电路,如图所示光控开关S因光照改变会自动通断,该电路具有白天保温、晚上加热的特点。
R1、R2为电热丝,a、b间电压U=24V,R1=72Ω,晚上电路的发热功率为12W。
(1)保温时S应处于_____(选填“闭合”或“断开”)状态;
(2)求R2的阻值;______
(3)求S断开时R1、R2所产生的热量之比。
________
【答案】断开;48Ω3:
2
【解析】
【详解】
(1)由电路图可知,开关S断开时,R1与R2串联,电路中的总电阻最大,
电源的电压一定,由P=
可知,电路的总功率最小,电路处于保温状态;
(2)由电路图可知,开关S闭合时,电路为R2的简单电路,电路的总电阻最小,总功率最大,处于加热状态,
由P=
得电路中R2的阻值:
R2=
=
=48Ω;
(3)开关S断开时,R1与R2串联,
由串联电路的电流特点知,I=I1=I2,
在串联电路中两电阻的工作时间相同,
由焦耳定律可得,R1、R2所产生的热量:
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