(2013·福州中考)小波小组在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中,设计了如图甲所示电路。实验时,
(1)可通过观察 判断通电螺线管的磁极。
(2)如图乙所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态,观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似。
(3)小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中,他将开关S从1换到2上时,调节变阻器的滑片P,再次观察电流表示数及吸引的回形针数目,此时调节滑动变阻器是为了 ,来研究 的关系。
本题考查通电螺线管周围磁场性质实验。
(1)通电导线周围有磁场,在磁体的外部,磁感线从磁体的N极出来回到S极,磁场中某点的方向跟该点小磁针静止时的N极的指向相同(与S极指向相反),因此通过小磁针的N极或S极的指向可以判断通电螺线管的磁极。(2)经观察,通电螺线管外部磁场跟条形磁体磁场相似。(3)实验中将开关S从1换到2上,改变了线圈的匝数,是为了研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系;同时应控制电流大小与前次实验相同,此时调节滑动变阻器就是为了控制两次实验的电流大小不变。
答案:(1)小磁针静止时N极(或S极)的指向
(2)条形磁体
(3)控制两次实验的电流大小不变 通电螺线管磁场强弱与线圈匝数
在物理学中,用磁感应强度(用字母B表示,国际单位是特斯拉,符号是T)表示磁场的强弱,磁感应强度B越大,磁场越强。磁感线能形象、直观地描述磁场,磁感线越密,磁场越强。
(1)图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知,该磁极为
极,若在1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图乙
中的 。
(2)如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化,则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图丙所示。根据图线可知,磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点,是因为 。
(3)利用该磁敏电阻R的特性曲线可以测量图甲磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小明设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路,所提供的实验器材如图丁所示,其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后,测得的数据如表所示,该磁敏电阻的测量值为 Ω。
1 | 2 | 3 | |
U/V | 1.50 | 3.00 | 4.50 |
I/mA | 3.00 | 6.00 | 9.00 |
③根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知,1处的磁感应强度为 T。
④在实验过程中,仅将磁敏电阻从1处移至2处,其他条件不变,那么电流表的示数 ,电压表的示数 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(1)由图知磁感线从右端发出,故右端为N极,小磁针N极应指向磁感线的方向,即N极向右,A符合条件。
(2)由图可以看出,磁场增强时,磁敏电阻的阻值增大;没有磁场时,磁敏电阻的阻值也不为零,故图像不过原点。
(3)①让滑动变阻器控制电流,滑动变阻器串联在电路中。
②由R=得:R==500Ω。
③由图像可看出电阻是500Ω时,磁感应强度为1.0 T。
④将电阻由1移到2时,磁感应强度变小,磁敏电阻阻值变小,则电路中电流增大,即电流表的示数增大。电压表示数减小。
答案:(1)N A
(2)增大 放入磁场前,磁敏电阻的阻值不为零
(3)①如图所示
②500 ③1.0 ④增大 减小
(2013·扬州中考)如图甲是我国某地区风力发电的外景,风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。
(1)风力发电利用的是风能,风能是清洁的、 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能,通常用密度小,硬度
(选填“大”或“小”)的复合材料制成;叶片形状像飞机的机翼,若叶片位置和风向如图乙所示,由于叶片两面空气流速不同产生压强差,而受到向
(选填“上”或“下”)的力使风叶旋转。
(3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机,利用
原理,实现机械能转化为电能。
(4)(多选)某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示,由图像得到的下列信息,正确的有哪些 。
A.只要有风,机组就能产生电能
B.风速过大,机组不会产生电能
C.风速越大,机组产生的电功率一定越大
D.风速在一定范围内,机组产生的电功率可能不变
(5)下表给出了在不同风速下某风机获得的能量:
平均风速/(m·s-1) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1 s内获得的能量/×104J | 1 | 8 | 27 | 64 |
①对表格进行分析,你发现该风机1 s内获得的能量与风速的定量关系是
(用文字叙述);
②当风速为5 m/s时,这台风机工作1 s所产生的电能可供1只“220 V 100 W”电灯正常工作10 s,求风机发电的效率。
(1)风能在短时间内可以在自然界得到补充,故是可再生能源。
(2)质量轻、强度高、耐磨损,即选择密度小、硬度大的材料;由乙图图像可知相同时间流经上方的路程长,所以上边空气流速快,压强小,产生向上的升力。
(3)发电机的原理是电磁感应。
(4)由图像可知,当风速达到v1时开始产生电能,风速达到v2时,产生的电能保持平稳,当风速达到v3时,保护系统启动,停止发电,以防巨大的风速对风车造成损害。
(5)由表格数据分析可知当风速为1∶2∶3∶4时,获得的能量比为13∶23∶33∶43
获得的能量与风速的三次方成正比,机械效率为消耗的电能与产生的风能的比值
W有=Pt=100 W×10 s=1 000 J
W总=10 000 J
机械效率η===10%
答案:(1)可再生 (2)大 上
(3)电磁感应 (4)B、D
(5)①风机获得的能量与风速的三次方成正比(或风机获得的能量与风速的三次方比值是定值)
②10%
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