第八章電磁相互作用及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)總結(jié)及練習(xí)

第八章電磁相互作用及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)總結(jié)及練習(xí)第八章電磁相互作用及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)一：電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電現(xiàn)象，即磁場(chǎng)也能產(chǎn)生電流。這一發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變壓器的發(fā)展，使得電能的大規(guī)模生產(chǎn)、傳輸和利用成為現(xiàn)實(shí)，人類社會(huì)進(jìn)入了電氣化時(shí)代。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這種電流被稱為感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。影響感應(yīng)電流方向的因素包括導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和磁場(chǎng)的方向。我們可以使用右手定則來判斷感應(yīng)電流的方向。知識(shí)點(diǎn)二：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子可以是線圈或磁體。每轉(zhuǎn)動(dòng)一周為1個(gè)周期，每個(gè)周期電流的方向變化2次。交變電流是大小和方向發(fā)生周期性變化的電流，而直流電則不具備這種特性。頻率（f）是單位時(shí)間內(nèi)（1s）電流周期性變化的次數(shù)，單位為赫茲（Hz）。在我國(guó)，交流電的頻率為50Hz，周期為0.02s。知識(shí)點(diǎn)三：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，這種現(xiàn)象中電能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向與電流的方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。我們可以使用左手定則來判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向。知識(shí)點(diǎn)四：電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是一種利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，其能量轉(zhuǎn)化方式是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)的平衡位置是指線圈與磁感線的垂直位置，此時(shí)線圈受力平衡。7.文天祥的詩句“臣心一片磁針石，不指南方不肯休”表達(dá)了他強(qiáng)烈的愛國(guó)情懷。磁針石的極在地球南極附近，因此詩句中“指南方”應(yīng)該指的是磁針石的極。8.（1）根據(jù)圖甲組裝實(shí)驗(yàn)器材后，當(dāng)直導(dǎo)線通電時(shí)，直導(dǎo)線向左運(yùn)動(dòng)，這表明電流對(duì)通電直導(dǎo)線有作用力；如果只是調(diào)換電源的正負(fù)極接線，通電直導(dǎo)線會(huì)向右運(yùn)動(dòng)，這表明通電導(dǎo)體的受力方向與電流方向有關(guān)。（2）如圖乙所示，這是一個(gè)神奇轉(zhuǎn)框的制作過程。轉(zhuǎn)框的上部中央與電池正極相連，下部緊貼在與電池負(fù)極相連的柱形物兩側(cè)，金屬框就可以繞電池持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，構(gòu)成柱形物的材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性和磁性。二、選擇題1.發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的物理學(xué)家是安培。2.發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的電器設(shè)備。3.電風(fēng)扇是用到電動(dòng)機(jī)的電器。4.該“迪廳”主人在地板中安裝了一種“神奇”裝置，當(dāng)跳舞的人踩踏地板時(shí)，炫光燈就會(huì)亮得越多，也越明亮。這個(gè)“神奇”裝置可能利用的工作原理是摩擦起電現(xiàn)象。5.關(guān)于磁場(chǎng)，正確的說法是磁體周圍的磁感線從磁體N極發(fā)出，回到磁體S極；磁極間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的；磁感線是磁場(chǎng)中真實(shí)存在的曲線；地磁場(chǎng)的N極在地理北極附近，S極在地理南極附近，與地球兩極并不完全重合。6.探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系、探究通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系、探究電功與電壓的關(guān)系都需要控制電流一定，而探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系不需要控制電流一定。7.關(guān)于磁現(xiàn)象，正確的說法是磁感線越密集的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)；發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的；地磁場(chǎng)的N極在地球的北極附近；電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以通過調(diào)節(jié)電流的大小來控制。8.如圖所示的裝置中，當(dāng)閉合開關(guān)、導(dǎo)體ab中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體ab就會(huì)向N方向運(yùn)動(dòng)。關(guān)于這一現(xiàn)象的說法，正確的是導(dǎo)體ab運(yùn)動(dòng)方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。18.這是一種充電鞋的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)人行走時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子會(huì)被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而在線圈中產(chǎn)生電流。這些電流進(jìn)入鞋面上的鋰聚合物電池。這種充電鞋的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。19.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置能夠說明電動(dòng)機(jī)的工作原理。選項(xiàng)ABCD。20.觀察和實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)和研究物理問題的基本方法，也是我們學(xué)習(xí)物理的基本方法。圖中能探究英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象的是選項(xiàng)ABCD。21.如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用來探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是實(shí)驗(yàn)D。22.甲圖的實(shí)驗(yàn)說明磁場(chǎng)能產(chǎn)生電流。乙圖的實(shí)驗(yàn)所揭示的原理可制成發(fā)電機(jī)。丙圖是演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置。丁圖中麥克風(fēng)應(yīng)用了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。23.正確的對(duì)四個(gè)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)是：甲圖實(shí)驗(yàn)演示的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。乙圖實(shí)驗(yàn)可用來演示發(fā)電機(jī)的工作原理。丙圖實(shí)驗(yàn)中通電螺線管的B端是S極。丁圖實(shí)驗(yàn)可用來演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象。24.“校園腳踏式發(fā)電裝置”是利用腳踩踏板帶動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)發(fā)電的。下圖能反映其工作原理。25.如圖所示的手電筒內(nèi)部有一個(gè)線圈，線圈內(nèi)有一可來回運(yùn)動(dòng)的條形磁體，按箭頭方向搖動(dòng)時(shí)手電筒即可發(fā)光。與手電筒工作原理一致的實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)線圈內(nèi)放置一個(gè)可來回運(yùn)動(dòng)的磁體，當(dāng)磁體運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生電流。26.如圖所示，這是發(fā)電機(jī)的工作原理圖。正確的說法是：發(fā)電機(jī)的基本原理是電磁感應(yīng)。選項(xiàng)NS（磁極方向）B。實(shí)驗(yàn)探究題：1.如圖乙所示，根據(jù)小磁針靜止時(shí)的指向，在圖中括號(hào)內(nèi)標(biāo)出電源的正負(fù)極和通電螺線管的磁極。2.阿爾貝·費(fèi)爾和彼得·格林貝爾因發(fā)現(xiàn)巨磁電阻（GMR）效應(yīng)獲得了2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。巨磁電阻的大小與某些因素有關(guān)。如圖所示，通電螺線管的右端是極。當(dāng)閉合開關(guān)S2時(shí)，指示燈不亮。再閉合開關(guān)S1，指示燈發(fā)光。由此可知，巨磁電阻的大小與有關(guān)因素有關(guān)。若滑片P向左移動(dòng)，電磁鐵的磁場(chǎng)增強(qiáng)，觀察到指示燈變得更亮，由此實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：巨磁電阻的大小與外加磁場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)。為100Ω，彈簧勁度系數(shù)為5N/m，滑片P質(zhì)量為10g，重力加速度為10m/s2，水面上升的高度為5cm。1.解釋彈簧彈力與滑片上滑長(zhǎng)度之間的關(guān)系。2.計(jì)算水泵停止注水時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度。3.若將R2改為200Ω，會(huì)對(duì)自動(dòng)蓄水裝置的工作有何影響？為什么？4.若將R1改為30Ω，會(huì)對(duì)自動(dòng)蓄水裝置的工作有何影響？為什么？5.若將滑片P的質(zhì)量增加到20g，會(huì)對(duì)自動(dòng)蓄水裝置的工作有何影響？為什么？6.該自動(dòng)蓄水裝置的原理類似于生活中哪些自動(dòng)控制裝置？請(qǐng)舉例說明。7.如果要將該自動(dòng)蓄水裝置改為手動(dòng)控制，應(yīng)該如何改裝？請(qǐng)畫出改裝后的電路圖。3.如圖所示為一組實(shí)驗(yàn)裝置，用于探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。實(shí)驗(yàn)中，閉合開關(guān)后，導(dǎo)體棒、靈敏電流計(jì)、開關(guān)、導(dǎo)線組成閉合電路。(1)為使靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，需要閉合開關(guān)，使電路形成閉合回路。(2)要改變靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)方向，可以采取兩種方法。方法一是改變磁場(chǎng)方向，方法二是改變導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向。4.小勇利用實(shí)驗(yàn)裝置探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，并記錄了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析得出：當(dāng)電路中的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。比較實(shí)驗(yàn)2和3（或6和7）可知：在磁場(chǎng)方向一定時(shí)，感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。比較實(shí)驗(yàn)3可知：在導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向不變時(shí)，感應(yīng)電流的方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)。這個(gè)現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中有重要應(yīng)用。5.小勇進(jìn)一步探究感應(yīng)電流大小與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系。他設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，保持磁場(chǎng)強(qiáng)度不變，讓導(dǎo)體沿相同方向以相同或不同速度做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，并觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度大小。如果電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度不同，說明感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。6.自動(dòng)蓄水裝置的工作原理是利用彈簧的彈力和水面高度的變化來控制電路中的電流強(qiáng)度，從而控制水泵的運(yùn)行。當(dāng)水面到達(dá)設(shè)定高度時(shí)，電流強(qiáng)度達(dá)到一定值，水泵自動(dòng)停止注水。類似的自動(dòng)控制裝置還有恒溫水壺、恒濕器等。7.如果要將該自動(dòng)蓄水裝置改為手動(dòng)控制，可以將開關(guān)改為手動(dòng)開關(guān)，手動(dòng)控制水泵的開啟和關(guān)閉。改裝后的電路圖如下：水泵接通電源，通過手動(dòng)開關(guān)控制電流通斷，從而控制水泵的運(yùn)行。給定一個(gè)電路，其中有一個(gè)長(zhǎng)度為l的線圈，總電阻為20Ω。當(dāng)線圈中電流I≥0.1A時(shí)，銜鐵被吸下。彈