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  4. 电磁感应现象电磁感应的应用(动圈式话筒、发电机)直流电动机物体内能的改变方法(做功、热传递)动滑轮及其工作特点

如图所示,图中实验现象揭示的物理原理或规律与应用技术相对应,其中不正确的一组是()A.B.C.D.

一、题文

如图所示,图中实验现象揭示的物理原理或规律与应用技术相对应,其中不正确的一组是(  )
A.

B.

C.

D.

考点提示:电磁感应现象,电磁感应的应用(动圈式话筒、发电机),直流电动机,物体内能的改变方法(做功、热传递),动滑轮及其工作特点

二、答案

A、气体对外做功,内能转化为机械能,内燃机是利用了这一原理;故两者能够对应,与题意不符.
B、图中是电磁感应现象,是机械能转化为电能,电动车是利用了电动机的原理;故两者不能够对应,与题意符合.
C、杯中的水没有掉下来是由于大气压的作用.塑料吸盘紧紧地吸在墙上也是由于大气压的作用造成的.故两者能够对应,与题意不符.
D、利用动滑轮能省力,起重机是利用滑轮组能省力的原理工作的,故两者能够对应,与题意不符.
故选B.

三、考点梳理

知名教师分析,《如图所示,图中实验现象揭示的物理原理或规律与应用技术相对应,其中不正确的一组是()A.B.C.D.》这道题主要考你对 电磁感应现象电磁感应的应用(动圈式话筒、发电机)直流电动机物体内能的改变方法(做功、热传递)动滑轮及其工作特点 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:电磁感应现象,电磁感应的应用(动圈式话筒、发电机),直流电动机,物体内能的改变方法(做功、热传递),动滑轮及其工作特点

考点名称:电磁感应现象
  • 电磁感应:
    定义闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象,电磁感应中产生的电流称为感应电流
    产生感应电流的条件一是“闭合电路的一部分导体”(这句话包括两层意思:①电路应该是闭合的,而不是断开的,即组成电路的各元件连接成一个电流的通路; ②要有一部分导体做切割磁感线运动,也就是说切割磁感线的导体一定是闭合电路的一部分);二是“做切割磁感线运动”,所谓切割磁感线,类似于切菜,可以是垂直切割,也可以是斜着切割,但导体运动方向不能与磁感线方向平行,可能是导体运动,也可能是磁场运动
    与感应电流方向有关的因素在电磁感应现象中,感应电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向和磁感线方向有关,若改变导体运动方向与原运动方向相反,或将磁感线方向改为与原方向相反,则感应电流方向将与原方向相反;若导体运动方向和磁感线方向都变为和原来相反,则感应电流的方向不变
    能量转化机械能转化为电能
    应用发电机、动圈式话筒、变压器等
  •  控制变量法研究“电磁感应”现象:
        通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关,在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时,我们都用到了控制变量思想。

    例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体,通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。

    (1)本实验中,如果____,我们就认为有感应电流产生。
    (2)闭合开关后,若导体不动,磁铁左右水平运动,电路____感应电流(选填“有”或“无”)。
    (3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”,小李猜想:“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置,帮助小李设计实验来验证她的猜想,你设计的实验做法是:__________

    解析:(1)有微弱的电流通过灵敏电流计,其指针就会摆动。
    (2)由图知,导体不动,磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动,会产生感应电流。
    (3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下,只改变导体切割磁感线运动的速度,然后观察电流计指针的偏转程度。

    答案:(1)灵敏电流计的指针偏转  (2)有 (3)闭合开关,保持其他条件不变,只改变导体切割磁感线运动的速度,观察灵敏电流计的指针偏转程度

  • 电磁感应部分涉及三个方面的知识:
         一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
        楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。

    二是电路及力学知识。
          主要讨论电能在电路中传输、分配,并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。

    三是右手定则。
         右手平展,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中,若磁力线垂直进入手心(当磁感线为直线时,相当于手心面向N极),大拇指指向导线运动方向,则四指所指方向为导线中感应电流的方向。电磁学中,右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆,并与左手定则区分,可以记忆成:左力右电(即左手定则判断力的方向,右手定则判断电流的方向)。或者左力右感、左生力右通电。

考点名称:电磁感应的应用(动圈式话筒、发电机)
  • 发电机:
    1.工作原理:如图所示,交流发电机的发电过程就是闭合线圈在磁场中转动,利用电磁感应现象产生感应电流的,所以其发电原理是电磁感应。

    2.能量转化:在发电过程中,发电机把机械能转化为电能。

    麦克风(话筒) :
    1.  定义:麦克风也叫话筒,它也是一种将振动转换成变化电流的装置。

    2.  工作原理:声音是由物体振动产生的,当对着话筒说话时,声音的振动使膜片发生振动,与膜片相连的线圈也随膜片振动的频率而振动,线圈在磁场中运动,能产生感应电流,且电流变化的频率是随声音变化而变化的。即通过电磁感应将声音变成电流。

  • 逆向思维法研究电动机和发电机:
        从问题反方向的角度进行研究,即逆向思维法,它是科学探究的重要方法。电动机和发电机都是由线圈和磁体构成,研究问题时注意认清是通电线圈在磁场中受力转动,还是线圈在磁场中做切割磁感线运动。

    例小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验,用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光,微风电风扇居然变成了“发电机”.关于该实验,下列说法正确的是(   )

    A.电风扇发电的原理是电磁感应
    B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
    C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能
    D.小灯泡发光是把光能转化为电能

    解析:电动机的基本构造与发电机相同,都是由线圈和磁体组成的。当旋转电风扇时,会带动里面的线圈转动,切割磁感线,从而产生电流,这是电磁感应现象,将机械能转化为电能。

    答案:A

  • 变压器与电能的输送:
        变压器的工作原理是电磁感应,它能将输入变压器的交流电压升高(升压变压器),也可以降低(降压变压器)。变压器不能改变直流电的电压。从发电厂发出的电能,先经过变压器把电压升高,把高压电输送到远方的用户附近,再经过变压器把电压降低,供给用户使用。由于输电线有电阻,因而在电能的输送过程中,不可避免地有电能损失。在输送功率一定的情况下,由I=P/U可知,提高输电电压能够减小输电电流,又由Q=I2Rt可知在输电线上的发热损失减少。为了减少电能损失,远距离输电要用高电压。
考点名称:直流电动机
  • 电动机的原理:
    工作原理直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的,它在工作时将电能转化为机械能
    基本构造直流电动机主要由两部分组成,即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子,电动机工作时,转子在定子中飞快地转动。如图所示
    能量转化电能转化为机械能
    换向器 (1)构造:由两个铜制半球环构成
    (2)作用:能自动地改变线圈中的电流方向,使线圈能连续转动
    优点构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,价格便宜、无污染
  • 直流电动机和交流电动机的比较:
    直流电动机交流电动机
    构造相同均由磁体,线圈组成
    不同
    需要换向器(两个半铜环),外电路上有电源

    用两个铜环和电刷连接电路,外电路上无电源
    原理相同均受磁场方向影响
    不同磁场对通电线圈的作用电磁感应现象
    用途相同两者一起帮助人类利用水能、内能、核能等
    不同电能转化为机械能机械能转化为电能
    补充:区别电动机与发电机,要分清是运动产生电,还是通电后运动,从而确定电能与机械能的转化;装置方面一个有电源,一个没有电源,电动机是通电产生运动,所以有电源的是电动机,没电源的是发电机。
  • 直流电动机不转或转速过小的原因:
         安装直流电动机模型时,线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。

    例1正确连接好直流电动机模型的电路后,合上开关,电动机不转,试列出可能产生故障的原因及相应排除故障的方法。
    (1)____,排除故障的办法____;
    (2)____,排除故障的办法____;
    (3)____,排除故障的办法____。

    解析:通电线圈在磁场作用下才能运动,如果磁铁失去磁性,电动机就不会转动。电动机靠换向器改变线圈中电流方向,使线圈连续转动,但若换向器接触不良,则不能使线圈连续转动。线圈通过平衡位置时靠的是惯性,但线圈如果原来是静止在平衡位置的,那么线圈将保持静止的状态。

    答案:(1)磁铁无磁性   更换磁铁(2)线圈处于平衡位置  让线圈转过平衡位置(3)电刷与换向器接触不良 可压紧电刷与换向器

    用控制变量法判断通电导体在磁场中受力情况:
          通电导体在磁场中受力情况的判定常与电动机原理对应结合,通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关:

    例如图所示,导体放入(a)图磁场中的受力方向已经标出,请在(b)图、(c)图上标出它的受力方向。

    解析:通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向都有关系。
    比较图(a)、(b):磁感线方向相同,都是垂直纸面向里,电流方向相反,受磁场力方向也应相反,(a)图向左,则(b)图向右。
    比较图(b)、(c):电流方向相同而磁场方向相反,受到磁场力的方向也应该相反,因(b)图水平向右,所以(c)图应水平向左。

    答案:如图甲、乙

考点名称:物体内能的改变方法(做功、热传递)
  • 改变物体内能的两种方式:
    1.热传递可以改变物体的内能
    (1)热传递:温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
    (2)热传递条件:物体之间存在着温度差。
    (3)热传递方向:能量从高温物体传递到低温物体。
    (4)热传递的结果:高温物体内能减少,低温物体内能增加,持续到物体的温度相同为止。
    注意:
    (1)热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不是传递某种热的物质。
    (2)热传递是把内能由温度高的物体传给温度低的物体,不是由内能多的物体传递给内能少的物体。

    2.做功可以改变物体的内能
    (1)对物体做功,物体的内能会增加。
    (2)物体对外做功,物体的内能会减少。
    说明:做功和热传递是改变物体内能的两种方式;做功是其他形式的能和内能的相互转化,热传递是内能的转移;两种方式对改变物体内能是等效的。
    注意:做功不一定都使物体的内能发生变化。做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
  • 如何区别对物体做功和物体对外做功:
         做功改变物体的内能的实质是能量的转化,即内能的变化是由于内能与机械能之间的相互转化引起的,对物体做功时机械能转化为内能,则内能增加,物体对外做功时内能转化为机械能,则物体内能减小。
        如向下压活塞时,活塞压缩玻璃筒内空气,对筒内空气做了功(图甲)棉花燃烧表明筒内空气的温度升高了,也就是说,筒内空气的内能增加了。在这一过程中,机械能转化为内能将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处就会发热(图乙),表明铁丝弯折处的温度升高.铁丝的内能增大,铁丝内能的增大是由于人对铁丝做了功。
考点名称:动滑轮及其工作特点
  • 定义:
    在使用过程中,轴随物体一起移动的滑轮(“动” 指轴心的位置在移动而不是转动)
  • 动滑轮的工作特点:
    实质
    特点可以省一半的力,但不能改变力的方向
    重物提升的高度h与绳子通过的距离s的关系s=2h

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