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思维特训五电与磁拓展2最新教学文档
思维特训(五) 电与磁拓展
(2)
死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。
但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。
其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。
相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。
|典|例|分|析|
教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。
如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
磁场对电流的作用
语文课本中的文章都是精选的比较优秀的文章,还有不少名家名篇。
如果有选择循序渐进地让学生背诵一些优秀篇目、精彩段落,对提高学生的水平会大有裨益。
现在,不少语文教师在分析课文时,把文章解体的支离破碎,总在文章的技巧方面下功夫。
结果教师费劲,学生头疼。
分析完之后,学生收效甚微,没过几天便忘的一干二净。
造成这种事倍功半的尴尬局面的关键就是对文章读的不熟。
常言道“书读百遍,其义自见”,如果有目的、有计划地引导学生反复阅读课文,或细读、默读、跳读,或听读、范读、轮读、分角色朗读,学生便可以在读中自然领悟文章的思想内容和写作技巧,可以在读中自然加强语感,增强语言的感受力。
久而久之,这种思想内容、写作技巧和语感就会自然渗透到学生的语言意识之中,就会在写作中自觉不自觉地加以运用、创造和发展。
例1 科学家发现两根平行导线通电后有如图5-TX-1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
唐宋或更早之前,针对“经学”“律学”“算学”和“书学”各科目,其相应传授者称为“博士”,这与当今“博士”含义已经相去甚远。
而对那些特别讲授“武事”或讲解“经籍”者,又称“讲师”。
“教授”和“助教”均原为学官称谓。
前者始于宋,乃“宗学”“律学”“医学”“武学”等科目的讲授者;而后者则于西晋武帝时代即已设立了,主要协助国子、博士培养生徒。
“助教”在古代不仅要作入流的学问,其教书育人的职责也十分明晰。
唐代国子学、太学等所设之“助教”一席,也是当朝打眼的学官。
至明清两代,只设国子监(国子学)一科的“助教”,其身价不谓显赫,也称得上朝廷要员。
至此,无论是“博士”“讲师”,还是“教授”“助教”,其今日教师应具有的基本概念都具有了。
图5-TX-1
单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。
让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。
这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。
(1)由图可知两平行通电导线之间有力的作用。
当通入的电流方向相同时,导线相互______;当通入的电流方向相反时,导线相互______。
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是:
用右手握导线,大拇指指向电流的方向,则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向(如图5-TX-2所示)。
根据这个方法,请你判断图甲中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面________(选填“向里”或“向外”)。
图5-TX-2
(3)图5-TX-1所示现象的产生原因:
通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有力的作用,当导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,导线b受力方向随之改变。
由此可知:
与磁体之间的相互作用一样,电流之间的相互作用也是通过______来实现的。
[解析]
(1)由图可知,当通入的电流方向相同时,导线靠拢,说明两导线相互吸引;当通入的电流方向相反时,导线远离,说明两导线相互排斥。
(2)用右手握导线,大拇指指向电流方向(向上),则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向,a的左侧磁场方向垂直于纸面向外,b处(a的右侧)磁场方向垂直于纸面向里。
(3)通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有力的作用,与磁体之间的相互作用一样,电流之间的相互作用也是通过磁场来实现的。
[答案]
(1)吸引 排斥
(2)向里 (3)磁场
电磁感应
例2 如图5-TX-3所示,虚线区域内的“×”表示垂直于纸面向里的磁感线,磁场均匀,当矩形线框从位置A向右匀速移动到位置B时,关于矩形线框内感应电流的有无情况,下列说法正确的是( )
图5-TX-3
A.没有感应电流 B.无→有→无
C.有→无→有 D.一直有感应电流
[解析]本题主要考查对产生感应电流条件——“一部分导体在磁场中做切割磁感线运动”的理解。
矩形线框向右运动时,上下两边没有切割磁感线,左右两边切割磁感线。
线框未完全进入磁场时,右边的导线做切割磁感线运动,左边的导线处于磁场外,满足产生感应电流的条件,会有感应电流产生;当线框全部进入磁场向右运动时,不符合产生感应电流的条件,这时没有感应电流产生;当线框右边导线离开磁场时,线框左边导线做切割磁感线运动,满足产生感应电流的条件,会有感应电流产生。
故选C。
[答案]C
|思|维|集|训|
1.2019·山西模拟国产003型航母将采用自行研制的电磁弹射器。
如图5-TX-4所示,电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通以强电流时,即可受到强大的推力。
下列与电磁弹射器工作原理一致的实验是( )
图5-TX-4
图5-TX-5
2.如图5-TX-6所示是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向),下列说法中正确的是( )
图5-TX-6
A.比较图(a)和图(b)可知,感应电流的方向与磁场方向有关
B.比较图(b)和图(c)可知,感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关
C.比较图(a)和图(c)可知,感应电流的方向与磁场方向无关
D.由图(d)可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关
3.如图5-TX-7甲所示,在蹄形磁体的磁场中放置一根与螺线管连接的导体棒ab,当ab棒水平向右运动时,小磁针N极转至右边。
可使图示位置的小磁针N极转至左边的操作是图乙中的( )
图5-TX-7
4.如图5-TX-8所示的四幅图,用箭头方向表示闭合电路的一部分导体在磁场中运动的方向,符号“⊗”表示电流的方向垂直于纸面向里,符号“⊙”表示电流的方向垂直于纸面向外,图中所表示的电磁感应现象,有一幅是错误的,则错误的是( )
图5-TX-8
5.如图5-TX-9所示,同一条形磁体,从静止开始由同一高度下落,分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁,则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小(所有线圈均有电阻,不计空气阻力)( )
图5-TX-9
A.线圈甲B.线圈乙
C.线圈丙D.线圈丁
6.如图5-TX-10所示,两根水平放置的光滑导轨MN和M′N′放置在均匀的磁场内,磁场方向垂直纸面向里,AB、CD是可在导轨上滑动的金属棒,当金属棒AB在外力作用下向右运动时,AB棒中的电流方向由B到A,则CD受到的磁场力方向是( )
图5-TX-10
A.向左B.向右
C.向上D.向下
7.某同学为了同时验证老师课堂上讲过的“电磁感应现象”“通电导线周围存在磁场”,以及“通电导线在磁场中受力运动”几个实验,于是动手制作了如图5-TX-11所示的闭合线路,当他使图中金属杆AB的一部分在磁场中水平向左运动时,电路中会相应地发生哪些物理现象:
(写出3个现象)
图5-TX-11
(1)________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________。
(3)________________________________________________________________________。
8.2019年,日本发生9级大地震,导致福岛第一核电站发生核泄漏事故,引发了严重的核危机,此次核事故被日本原子能安全保安评估为“7级”。
核辐射也称电离辐射,核爆炸和核事故都有核辐射。
身体受到一定量的核辐射会致白细胞下降、致癌、致畸形,甚至导致死亡。
核辐射主要有α、β、γ三种射线,这三种射线射入磁场或电场时,α、β射线会发生偏转,γ射线的方向不发生改变。
这表明________射线是带电的粒子流,________射线是不带电的粒子流。
图5-TX-12
9.如图5-TX-12所示,用两橡皮筋竖直悬挂重2N的金属棒AB,AB处于磁场中,金属棒两端连接着导线(导线对金属棒的作用力忽略不计),当棒中通以由A流向B的电流时,金属棒静止,橡皮筋刚好处于松弛状态;现让电流由B流向A,金属棒仍静止,此时金属棒受到磁场力的方向是________,大小为______N,每根橡皮筋受到的力为________N。
10.在“观察磁场对通电直导线的作用”活动中,小敏按照图5-TX-13所示组装实验器材。
图5-TX-13
(1)为完成该观察活动且实验效果明显,放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒(金属棒为实心且形状、体积相同,ρ铜>ρ铁=ρ钢>ρ铝)( )
A.铁棒B.钢棒
C.铜棒D.铝棒
(2)选择恰当直导线后,将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。
闭合开关,看到直导线EF向右运动。
说明磁场对通电导体有力的作用,__________(选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”)就是根据该原理制成的。
(3)将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)端移动,发现直导线EF向右运动并且摆起的幅度更大,这说明磁场对通电导体作用力的大小与有关。
(4)若要使直导线EF向左运动,可采取的方法为(写出1种):
__________________。
(5)若想用上述器材研究电磁感应现象,闭合开关前,应将电路中的电源换成____________。
11.经过进一步探究,科学家安培发现:
两根平行导线通电后有如图5-TX-14甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
图5-TX-14
(1)由图甲可知,平行通电导线之间有力的作用。
而且,当通入的电流方向相同时,导线相互________。
(2)平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F=
来描述。
其中,I1、I2分别为两根导线中通入的电流,l为导线的长度,r为导线之间的距离,k为比例系数。
某次实验数据如下表所示:
实验次数
l/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
0.8×10-7
2
____
0.2
0.2
0.1
0.4×10-7
3
1.5
0.4
____
0.2
1.8×10-7
请将表格填写完整。
比例系数k=________N/A2。
对于位置固定、长度一定的两根平行导线,如果保持F大小不变,两根导线中的电流大小关系可以用图乙中的图线________来表示。
12.法拉第电磁感应现象是指:
“闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
”小明和芳芳根据课本中的描述进行了进一步探究。
(1)小明同学提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想。
除此以外,你的猜想是:
________________________。
写出验证你的猜想的主要步骤:
你认为两次灵敏电流计指针偏转程度( )
A.(a)较大B.(b)较大
C.一样大D.无法确定
图5-TX-15
(3)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁体来做实验(如图5-TX-15所示),发现灵敏电流计指针发生偏转。
你认为在此实验中产生的感应电流大小跟什么因素有关?
请你进行总结。
(写出两条即可)
①________________________;
②________________________。
(4)在
(2)(3)两个实验中,如何改变感应电流的方向?
请各写出一种方法。
①________________________;
②________________________。
13.小明在做“探究什么情况下磁可以生电”的实验时,设计了如图5-TX-16所示的实验装置,PQ、MN为两平行金属导轨,水平放置,相距L,两导轨右侧连接定值电阻R,金属棒ab垂直放在两导轨上,与导轨接触良好,接触点分别为a、b。
现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内,用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时,在闭合回路中可产生感应电流,当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻,则:
图5-TX-16
(1)当向左拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为________。
(2)当向右拉动金属棒时,金属棒相当于电源给电阻R供电,则此时金属棒的________(选填“a”或“b”)端相当于电源的正极。
(3)小明在做实验时,发现F的大小与PQ和MN间距离L、电阻R大小、金属棒运动速度和磁场大小等有关,在保持其他条件不变的情况下,分别改变L、R得到如下表所示的实验数据,请根据以下实验数据及你已有的数学、物理知识,写出F与L、R的关系式:
F=________________。
F/N
0.1
0.4
0.9
L/m
0.2
0.4
0.6
F/N
0.8
0.4
0.2
R/Ω
0.1
0.2
0.4
14.用12V的电源为微型电动机供电的电路如图5-TX-17甲所示。
当单刀双掷开关S1、S2均向上闭合时,电动机开始转动,电流I随时间t变化的图象如图乙所示。
当电流稳定时,电动机正常工作。
已知电动机转动时欧姆定律不适用,忽略温度对电阻的影响,试解答下列问题。
图5-TX-17
(1)当单刀双掷开关S1、S2________闭合时可实现电动机的反转。
(2)当电动机正常工作时,电动机的电功率为________W。
(3)求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。
15.阅读短文,回答后面的问题。
如图5-TX-18所示是电磁炉的原理示意图。
炉子的内部有一个金属线圈,当电流通过线圈时,会产生磁场,这个磁场的大小和方向是不断变化的,这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流,由于锅底有电阻,感应电流又会在锅底产生热效应,这些热量便能起到加热食物的作用。
图5-TX-18
电磁炉的特点:
电磁炉的效率比一般的炉子都高,热效率高达90%;炉面无明火,无烟,无废气;电磁炉火力强劲,安全可靠。
因为电磁炉是以电磁感应产生电流,利用电流的热效应产生热量,所以不是所有的锅或器具都适用。
适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅(壶)、平底铁锅;不适用的有陶瓷锅(壶)、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅(壶)、铜锅(壶)等。
(1)电磁炉上的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是什么?
(2)在锅和电磁炉中间放一张报纸,电磁炉还能起到加热作用吗?
为什么?
详解详析
1.B [解析]由题意可知,电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通以强电流时,即可受到强大的推力,由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
所以B符合题意。
2.A [解析]图(a)和图(b)中,导体运动方向不变,磁场方向改变,感应电流的方向改变,说明感应电流的方向和磁场的方向有关,A符合题意。
图(b)和图(c)中,磁场方向和导体运动的方向同时改变,感应电流的方向不变,没有控制变量,B不符合题意。
图(a)和图(c)中,磁场方向不变,导体运动方向改变,感应电流的方向改变,说明感应电流的方向跟导体运动的方向有关,C不符合题意。
图(d)中电路未闭合,没有感应电流产生,D不符合题意。
3.A [解析]A选项,ab棒水平向左运动切割磁感线,蹄形磁体的磁场方向不变,导体棒运动方向相反,产生的感应电流方向反向,螺线管产生的磁场方向反向,小磁针N极转至左边,故A正确。
B选项,ab棒竖直向下运动,不切割磁感线,不产生感应电流,小磁针不偏转,故B错误。
C选项,ab棒竖直向上运动,不切割磁感线,不产生感应电流,小磁针不偏转,故C错误。
D选项,蹄形磁体的磁场方向反向,导体棒ab的运动方向反向,导体棒切割磁感线产生的电流方向不变,小磁针的偏转方向不变,小磁针N极仍然转至右边,故D错误。
4.C [解析]从A、B两图中可以看出,磁场方向不同,导体的运动方向相反,电流方向相同,故A、B两图可能都正确;
从A、C两图中可以看出,磁场方向相同,导体的运动方向相同,则电流方向应相同,故A、C两图必有一个错误;
从B、D两图中可以看出,磁场方向相同,导体的运动方向相反,电流方向相反,故B、D两图可能都正确。
综上所述,错误的只能是C。
5.C [解析]条形磁体在下落过程中穿过闭合线圈时,线圈会切割磁感线,线圈中会产生感应电流,该过程是电磁感应现象。
注意:
线圈要为金属线圈,且是闭合的。
如果不闭合,则只会在两端产生感应电动势。
6.B [解析]当金属棒AB在外力作用下向右运动时,棒中电流方向由B到A,可得金属棒CD中的电流方向为由C到D。
由左手定则可知金属棒CD的受力方向向右。
7.
(1)铁块受吸引向下移动
(2)线圈abcd在磁场中转动 (3)小磁针发生偏转
[解析]本图包含了四个重要的电磁实验:
电磁感应、电磁铁、奥斯特实验、电动机原理实验。
金属杆AB的一部分在磁场中水平向左运动时,会产生感应电流,电流的磁效应使电磁铁吸引铁块,导线EF下方的小磁针因通电导线产生的磁场而偏转,通电线圈abcd在磁场中受力转动。
8.α、β γ [解析]α、β、γ三种射线射入磁场或电场时,α、β射线会发生偏转,说明α、β射线是带电的粒子流,与磁场或电场发生吸引或排斥作用;γ射线的方向不发生改变,即与磁场或电场不发生作用,说明γ射线是不带电的粒子流。
9.竖直向下 2 2 [解析]当棒中通以由A流向B的电流时,金属棒静止,橡皮筋刚好处于松弛状态,说明金属棒AB受到了一个竖直向上的磁场力,由于金属棒静止,故金属棒受到的向上的磁场力等于重力,即F磁=2N。
当棒中通以由B流向A的电流时,根据影响磁场力方向和大小的因素可知,磁场力的大小不变,方向发生改变,即此时磁场力的方向为竖直向下。
此时金属棒AB受到了四个力的作用:
向下的重力、向下的磁场力和两根橡皮筋向上的拉力;根据力的平衡条件可知,金属棒受到竖直向上的拉力等于竖直向下的重力与磁场力之和,故每根橡皮筋受到的力:
F=
×(2N+2N)=2N。
10.
(1)D
(2)电动机 (3)右 电流的大小
(4)改变电流方向(把蹄形磁体的磁极对调)
(5)灵敏电流计
[解析]
(1)为了使实验效果明显,选择的金属棒应该是非铁磁性物质,并且密度较小,则应选择铝棒,故选D。
(2)闭合开关,看到直导线EF向右运动,说明磁场对通电导体有力的作用,电动机就是根据该原理制成的。
(3)将滑动变阻器的滑片向右端移动,变阻器连入电路的电阻变小,通过导体的电流变大,直导线EF向右运动摆起的幅度更大,这说明磁场对通电导体作用力的大小与电流大小有关。
(4)要使直导线EF向左运动,可以改变磁场方向,也可以改变导体中电流的方向。
(5)研究电磁感应现象时,利用灵敏电流计显示是否有电流产生,因此应将电路中的电源换成灵敏电流计。
11.
(1)吸引
(2)0.5 0.3 2×10-7 b
[解析]
(1)由图甲可知:
左边的平行通电导线在通入方向相同的电流时,它们之间的距离变小,表明它们相互吸引。
(2)由安培定律F=
可得:
k=
;
由表格中第1次实验的数据代入可得:
k=
=
=2×10-7N/A2。
第2次实验中,l2=
=
=0.5m。
第3次实验中,I2″=
=
=0.3A。
对于位置固定、长度一定的两根平行导线,如果保持F大小不变,则I1I2=
为定值,所以两根导线中的电流大小关系是成反比的,图象中的图线b符合题意。
12.
(1)感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的快慢有关 主要步骤:
A.如图所示,让导体ab以较小的速度在磁场中向右运动,观察灵敏电流计的指针偏转角度。
B.让导体ab在同一磁场中以较大的速度在磁场中向右运动,观察灵敏电流计的指针偏转角度。
C.比较两次灵敏电流计指针偏转角度的大小,即可知道感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关。
(2)A (3)①磁体磁性强弱 ②磁体运动的快慢 (4)①改变切割方向(或改变磁场方向)
②对调磁极(或改变磁体的运动方向)
[解析]
(1)感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的,在已经对磁场方面作出猜想的前提下,就要从运动这方面作出猜想:
感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的快慢有关。
(2)因为多匝线圈在磁场中运动时,相当于多根导线同时切割磁感线,即相当于多个电源串联,则电路中电流较大,故选A。
(3)我们知道,闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动可以产生感应电流,即导体和磁场发生了相对运动;本题中磁场运动,可以认为导线相对于磁场发生了运动,故也可以产生感应电流;感应电流的大小与磁场的强弱、磁体运动的变慢以及线圈的匝数等有关。
(4)感应电流的方向与切割磁感线的运动方向及磁场方向有关,故二者都可以通过改变磁场方向或运动方向来改变电流方向。
13.
(1)b→a
(2)b (3)
[解析]
(1)由题意知,当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b;则当向左拉动金属棒时,金属棒运动的方向改变,通过金属棒的电流方向改变,为b→a。
(2)当向右拉动金属棒时,通过金属棒的电流方向为a→b,在金属棒的外部,电流的方向是b→a,因为在电源外部,电流从电源的正极流向负极,所以b端相当于电源的正极。
(3)①分析F、L数据之间的关系如下:
当L1=0.2m时,F1=0.1N,F1和L1之间的关系:
0.1N=
×0.22N;
当L2=0.4m时,F2=0.4N,F2和L2之间的关系:
0.4N=
×0.42N;
当L3=0.6m时,F3=0.9N,F3和L3之间的关系:
0.9N=
×0.62N。
所以,F、L之间的关系为:
F=
×L2N。
②分析F、R数据之间的关系如下:
当R1=0.1Ω时,F1=0.8N,F1和R1之间的关系:
0.8N=
N;
当R2=0.2Ω时,F2=0.4N,F2和R2之间的关系:
0.4N=
N;
当R3=0.4Ω时,F3=0.2N,F3和R3之间的关系:
0.2N=
N。
所以,F、R之间的关系为:
F=
N。
根据①②可总结出F、R、L之间的关系:
F=
,
把F=0.4N,L=0.4m,R=0.2Ω带入上式可得出k=0.5。
所以F、R、L之间的关系为F=
。
14.
(1)同时向下
(2)4.8
(3)由图乙可知电动机刚开始转动时的电流为I′=1.2A,
由欧姆定律得,电动机的电阻:
R=
=
=10Ω;
电动机正常工作时,P热=I2R=(0.4A)2×10Ω=1.6W,P输出=P-P热=4.8W-1.6W=3.2W。
[解析]
(1)根据开关的控制作用可以看出,单刀双掷开关S1、S2均向下闭合时流入电动机的电流方向改变,则可实现电动机的反转。
(2)由图乙可知电动机正常工作时的电流为I=0.4A,则P=UI=12V×0.4A=