題目列表(包括答案和解析)
第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系,并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請(qǐng)你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路,并說明自動(dòng)注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請(qǐng)說明。
六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請(qǐng)回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長(zhǎng)的關(guān)系,并記錄了實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請(qǐng)你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長(zhǎng) | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長(zhǎng)度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請(qǐng)你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號(hào) | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動(dòng)金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動(dòng)機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動(dòng)的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請(qǐng)你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的模擬電路,并說明自動(dòng)注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動(dòng)注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測(cè)量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請(qǐng)你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請(qǐng)說明。
六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會(huì)使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動(dòng)同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請(qǐng)回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識(shí)?
電動(dòng)機(jī)的三類題
江西 劉詩楓
一、基礎(chǔ)題
例1 在如圖1所示的實(shí)驗(yàn)中,接通電源后,導(dǎo)體因受力的作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng),改變電流方向或磁感線方向,則下列說法不正確的是( )
圖1
A、在上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象里,是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
B、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向跟電流方向有關(guān)
C、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向跟磁感線方向有關(guān)
D、同時(shí)改變電流方向和磁感線方向,通電導(dǎo)體的受力方向不變
解析:本題綜合考查了電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化、決定通電導(dǎo)體受力方向的因素等知識(shí)點(diǎn)。導(dǎo)體通電后運(yùn)動(dòng),消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,而不是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向跟電流方向和磁感線方向都有關(guān),當(dāng)這二者的方向同時(shí)改變時(shí),通電導(dǎo)體的受力方向不變,因此B、C、D都正確。
答案:A
二、新穎題
例2 用磁體去靠近點(diǎn)亮的臺(tái)燈的燈泡,會(huì)觀察到里面的燈絲抖動(dòng)起來,把磁體拿開,抖動(dòng)立即消失。你親自做一下,并與其他同學(xué)交流,找到更合理的答案。
解析:本題聯(lián)系生活情景考查磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,很有新意。因?yàn)闊艚z中有電流通過,磁體靠近時(shí),燈絲會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用,力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向都有關(guān)系。家用照明電路中的電流是交流電,即電流方向不斷改變,所以燈絲所受磁場(chǎng)力的方向也會(huì)不斷變化,這些方向變化的磁場(chǎng)力使鎢絲不停抖動(dòng)。
三、創(chuàng)新題
例3 如圖2所示是小明和小燕同學(xué)制作的直流電動(dòng)機(jī)模型。他們用回形針做成兩個(gè)支架,分別與電池的兩極相連。用漆包線繞成一個(gè)矩形線圈,以線圈引線為軸,并用小刀刮去軸的一端全部漆皮,另一端只刮去上半周漆皮。將線圈放在支架上,磁體放在線圈下。閉合開關(guān)且用手輕推一下線圈,線圈就會(huì)不停地轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
圖2
(1)該直流電動(dòng)機(jī)模型的工作原理是:___________________。
(2)通過改變________方向,可以改變線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
(3)若通電后,小明發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),下面是他想到的可能原因,請(qǐng)你幫他看一看,哪些是可能的?
①接線柱接觸不良;②電池裝反了;③線圈與支架之間的摩擦力太大了;④磁鐵的極性接反了;⑤磁鐵的磁性不夠強(qiáng);⑥電池應(yīng)該換成新的電池。
(4)經(jīng)過處理,通電后,小明發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)只是轉(zhuǎn)了不到一圈就停下來,請(qǐng)你幫他找出原因,如果要使它連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去,可以怎樣改進(jìn)?
解析:本題綜合考查了電動(dòng)機(jī)的原理、改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向的方法以及電動(dòng)機(jī)故障的分析與排除,很有創(chuàng)意,能力要求較高。(1)該直流電動(dòng)機(jī)模型的工作原理是通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng);(2)通電線圈在磁場(chǎng)中受力的方向跟電流方向和磁感線方向都有關(guān),要改變線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,可以改變電流方向或改變磁感線方向,但不能同時(shí)改變兩者的方向,否則線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變;(3)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的可能原因有多,電流不足、磁體磁性太弱、轉(zhuǎn)子受到的阻力太大、電路的接觸不良等都會(huì)使電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng),故可能的原因是①③⑤⑥;(4)電動(dòng)機(jī)停下來不轉(zhuǎn)的原因不是上述的原因引起的,也不是線圈沒有受到力的作用,而是因?yàn)榫匦尉圈的兩條長(zhǎng)邊受到的力大小相等、方向相反,使線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去,這個(gè)位置叫平衡位置。線圈在這個(gè)位置應(yīng)該停止對(duì)線圈供電,讓它借助自身的慣性轉(zhuǎn)過平衡位置。所以在平衡位置時(shí)線圈的一端與支架接觸的漆皮不能刮掉,而與支架接觸的其他位置的漆皮應(yīng)該刮掉。
答案:略
人教版第九章 電與磁 復(fù)習(xí)提綱
一、磁現(xiàn)象
1、磁性:物體能夠吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)叫做磁性。
2、磁體:具有磁性的物體稱為磁體。
3、磁體的性質(zhì):吸鐵性、指向性
4、磁極:磁體上兩端磁性最強(qiáng)的部位叫磁極。任何磁體都有北極(N極)和南極(S極)。
5、磁極間的相互作用規(guī)律:同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。
6、判斷一個(gè)物體是不是磁體的方法:
①根據(jù)吸鐵性;
②根據(jù)指向性;
③根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律;
④根據(jù)磁體兩極磁性最強(qiáng),中間最弱。
7 、磁化:使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程電磁化。
去磁:使具有磁性的物體失去磁性的過程叫去磁。
容易失去磁性的物體叫做軟磁體;不容易失去磁性的物體叫做永磁體或硬磁體。
二、磁場(chǎng)
1、磁場(chǎng):磁體周圍存在的一種看不見、摸不著,能夠使磁針偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)。磁極間的相互作用就是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。
2、磁場(chǎng)方向:放在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)北極所指的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
3、基本性質(zhì):磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用。
4、磁感線:為了形象直觀地描述磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,根據(jù)鐵屑的排列情況,在磁場(chǎng)中畫出的一些帶箭頭的曲線。
注意:
①磁場(chǎng)是真實(shí)存在于磁體周圍的一種物質(zhì);而磁感線是人們?yōu)榱搜芯看艌?chǎng)方便,假想出來的一種模型,它并不真實(shí)存在。
②磁體周圍的磁感線都是從北極出發(fā)回到磁體的南極,在磁體內(nèi)部磁感線從磁體的南極出發(fā)回到北極?梢姶鸥芯是一組閉合的曲線。
③磁感線的疏密可以表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,磁體兩極處磁感線最密,表示磁極處磁場(chǎng)最強(qiáng)。
④磁感線布滿磁體周圍的所有空間并且不相交。磁感線的形狀可以是直的,也可以是彎曲的。
⑤磁感線的方向:磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向與放在該點(diǎn)的小磁針靜止時(shí)北極的指向一致也就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
⑥不同磁體周圍磁感線以及同名磁極間、異名磁極間的磁場(chǎng)分布分別如圖所示。
5、地磁場(chǎng):地球周圍的磁場(chǎng)。地磁的兩極與地理的兩極不重合,它們之間稍有偏離,最早發(fā)現(xiàn)地磁的兩極與地理的兩極不重合的是我國宋代學(xué)者沈括。
三、電生磁
1、電流的磁效應(yīng):
①通電導(dǎo)線的周圍有磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向跟電流方向有關(guān),這就是電流的磁效應(yīng)。
②奧斯特實(shí)驗(yàn):第一個(gè)揭示了電和磁有聯(lián)系的實(shí)驗(yàn),奧斯特在世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了電和磁之間的聯(lián)系。
奧斯特實(shí)驗(yàn)表明:通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng);電流的磁場(chǎng)文秘和電流的方向有關(guān)。
2、通電螺線管的磁場(chǎng):通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁體相似,它也有N、S極,它的N、S極與螺線管上電流的方向有關(guān),可以用安培定則來判斷。
安培定則的內(nèi)容:用右手握住螺線管,讓四指指向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。
判斷方法:
③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。
影響螺線管極性的因素:螺線管的極性和電流的方向與螺線管的纏繞方法有關(guān)。
通電螺線管的外部磁感線由N極到S極,在內(nèi)部由S極到N極。
3、關(guān)于通電螺線管的作圖
關(guān)于通電螺線管的題目有三種類型:第一種是已知電源的正、負(fù)極和繞線方法來判斷螺線管的極性;第二種是已知螺線管的極性和繞線方法來判斷電源的正、負(fù)極;第三種是已知電源的正、負(fù)極和螺線管的極性畫螺線管的繞線情況。解決這三種問題,應(yīng)從以下幾點(diǎn)入手:
①記住常見的幾種磁感線分布情況。
②磁場(chǎng)中的小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向和該點(diǎn)的磁感線方向。
③磁感線是閉合曲線:磁體外部的磁感線都是從磁體的北(N)極出發(fā)回到磁體的南(S)極;在磁體內(nèi)部磁感線從磁體的南極出發(fā)回到北極。
④對(duì)于通電螺線關(guān)健是根據(jù)N、S極或電源的“+”、“-”極判斷出螺線管的電流方向,繞時(shí)的繞線線形狀應(yīng)像“S”或反“S”,螺線管朝向讀者的一側(cè)應(yīng)畫導(dǎo)線,內(nèi)側(cè)不畫導(dǎo)線,最后將導(dǎo)線跟電源連接志閉合電路 。
四、電磁鐵
1、電磁鐵:帶有鐵心的通電螺線管叫做電磁鐵。
2、電磁鐵的工作原理:電磁鐵是內(nèi)部插有鐵心的螺線管,當(dāng)通電螺線管插入鐵心后,由于鐵心被磁化,產(chǎn)生了與原螺線管磁場(chǎng)方向一致的磁場(chǎng),因而它的磁性比原來強(qiáng)得多。電磁鐵就是利用電流的磁效應(yīng)和通電螺線管中插入鐵心生磁性大大增強(qiáng)的原理工作的。
②影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有電流的大小、線圈匝數(shù)、有無鐵心等。線圈匝數(shù)一定時(shí),電流越大,磁性越強(qiáng);結(jié)構(gòu)相同的電磁鐵,電流一定,線圈匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)。有鐵芯時(shí)比無鐵芯磁性強(qiáng)。
電磁鐵 | 永磁體 | ||
相同點(diǎn) | 都有兩極 | ||
不同點(diǎn) | 磁性的有無 | 可由通斷電流來控制 | 不能控制 |
磁極的極性 | 可由電流的方向控制 | 不能控制 | |
磁性的強(qiáng)弱 | 可由電流的大小和線圈的匝數(shù)控制 | 不能控制 | |
應(yīng)用 | 電磁起重機(jī)、電磁選礦機(jī)、電磁繼電器、電鈴、電話、揚(yáng)聲器、全自動(dòng)進(jìn)水排水閥門、感應(yīng)式?jīng)_水器閥門 | 指南針 |
五、電磁繼電器 揚(yáng)聲器
1、電磁繼電器:是利用低電壓、弱電流電路的通斷來間接地控制高電壓、強(qiáng)電流電路的裝置,實(shí)質(zhì)是由電磁鐵控制電路工作的開關(guān)。
構(gòu)造:電磁鐵、銜鐵、彈簧、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)。
電路組成:低壓控制電路;高壓工作電路。
工作原理:電磁鐵通電時(shí)具有磁性吸引銜鐵,使動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)接觸,工作電路閉合,電磁鐵斷電時(shí)失去磁性,彈簧把銜鐵拉起來切斷電路。
2、揚(yáng)聲器:是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)的一種裝置。
構(gòu)造:永磁體、線圈、紙盆。
工作原理:當(dāng)線圈中通過交變電流時(shí),線圈的磁性大小及方向不斷變化,受到永磁體的吸引和排斥來回變化,帶動(dòng)紙盆來回振動(dòng),于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音。
其發(fā)聲原理可表示為:變化的電流—變化的磁場(chǎng)—紙盆的振動(dòng)—聲音。
六、電動(dòng)機(jī)
1、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用:通電導(dǎo)線大磁場(chǎng)中要受到力的作用,力的方向跟電流的方向、磁感線的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向或磁感線的方向變得相反時(shí),通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反。
2、左手定則:張開左手,讓四指與大拇指垂直,讓磁感線垂直穿過掌心,四指指向電流方向,大拇指馬提尼克指的方向就是磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力的方向。
3、通電線圈在磁場(chǎng)中會(huì)受力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
4、電動(dòng)機(jī)
①工作原理:通電線圈在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng),其能量轉(zhuǎn)化過程是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
②種類:直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)
③直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)造:磁體、線圈、換向器、電刷。
④換向器:由兩個(gè)銅制半環(huán)構(gòu)成。
作用:每當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí),自動(dòng)改變線圈中電流方向使線圈能沿著同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
⑤轉(zhuǎn)速:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由電流大小決定。
⑥電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向由電流方向和磁場(chǎng)方向決定。
⑦能量轉(zhuǎn)化:電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
⑧電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn):構(gòu)造簡(jiǎn)單;控制方便;體積小;無污染;效率高。
七、磁生電
1、 電磁感應(yīng)現(xiàn)象:閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。
英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,進(jìn)一步揭示了電與磁之間的聯(lián)系,發(fā)明了發(fā)電機(jī)。
感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向和磁感線方向有關(guān)。
2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:電路必須是閉合的;部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。
3、發(fā)電機(jī):
①制成原理:利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的
②能量的轉(zhuǎn)化:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
③分類:直流發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)
④交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造:轉(zhuǎn)子、定子、2個(gè)銅環(huán)、2個(gè)電刷。
4、交流電和直流電:
①交流電:大小和方向周期性變化的電流。符號(hào)AC。
②直流電:電流方向不變的電流。符號(hào)DC。
5、我國供生產(chǎn)和生活用的是交流電,頻率是50Hz,周期是0.02s,電流在每秒內(nèi)產(chǎn)生的周期性變化的次數(shù)是50次,在1秒內(nèi)電流方向變化100次。
八、電磁現(xiàn)象作圖
1、已知磁體的磁極畫磁感線方向或通電螺線管中電流方向。
2、根據(jù)磁感線方向確定磁極,標(biāo)出通電螺線管的磁極或電流方向。
3、根據(jù)題中或圖中的已知條件,畫出螺線管線圈的繞法。
4、根據(jù)圖中通電螺線管的電流方向,標(biāo)出磁極、磁場(chǎng)中某點(diǎn)的小磁針的極性,以及另一個(gè)通電螺線管的磁極或線圈的繞法。
5、根據(jù)要求完成電磁繼電器線路的連接。
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