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C
C
A
D
B
电磁波
空气
【分析】
首先,我们需要明确核电站获取核能的方式:目前核电站均采用可控核裂变来获取核能,核聚变尚未实现可控利用于大规模发电,因此可先排除选项A、B;接着分析能量转化顺序:核反应堆中核能先转化为水和蒸汽的内能,蒸汽推动汽轮机转动,将内能转化为机械能,最后汽轮机带动发电机发电,将机械能转化为电能,整个过程的能量转化顺序为核能→内能→机械能→电能,据此可确定正确选项。
【解析】
1. 核能获取途径:核电站是利用可控核裂变反应来释放核能的,核聚变目前无法可控应用于发电,因此排除A、B选项;
2. 能量转化顺序:
核反应堆内,核能转化为水和蒸汽的内能;
高温高压蒸汽推动汽轮机转动,内能转化为汽轮机的机械能;
汽轮机带动发电机运转,机械能转化为电能;
综上,能量转化顺序为核能→内能→机械能→电能,对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
可控核裂变、能量转化、核电站发电流程
【点评】
本题考查核电站的核心工作原理,属于基础识记类题目,需要区分核裂变与核聚变的应用场景,同时准确记忆核电站发电过程中的能量转化环节,易混淆点为能量转化的中间环节及核能获取方式,掌握相关基础常识即可轻松解答。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决本题,需分三步分析:
1. 利用安培定则判断螺线管的磁极:明确电流方向,右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指指向即为螺线管的N极;
2. 根据磁极间的相互作用(同名磁极相斥、异名磁极相吸)分析小磁针的转动方向和静止后的指向;
3. 根据滑动变阻器的工作原理,分析滑片移动时电路中电流的变化,进而判断电磁铁磁性的强弱变化。
逐一分析每个选项,排除错误选项,得出正确结论。
【解析】
1. 判断螺线管的磁极:
开关S闭合后,电流从电源正极流出,经开关流入螺线管下端,从上端流出。根据安培定则(右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指指向螺线管的N极),可判断螺线管上端为N极,下端为S极,因此选项A错误。
2. 分析小磁针的转动与静止指向:
螺线管上端为N极,根据磁极间的相互作用,小磁针的S极会向螺线管的N极靠近,因此小磁针将顺时针转动;静止时,小磁针N极指向与该点磁场方向一致,螺线管外部的磁场从N极出发,故螺线管上方的磁场方向向上,小磁针静止后N极向上,因此选项B错误,选项C正确。
3. 分析滑动变阻器对电磁铁磁性的影响:
滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路的电阻丝长度变短,电路总电阻减小,根据欧姆定律,电路中电流增大,电磁铁的磁性与电流大小有关,电流越大磁性越强,因此电磁铁磁性将增强,选项D错误。
综上,正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
安培定则、磁极间的相互作用、电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题是电磁学的综合题,综合考查了安培定则的应用、磁极间的相互作用规律以及电磁铁磁性强弱的影响因素,需要学生熟练掌握电磁学基础知识点,并能综合运用分析问题。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,首先需要明确奥斯特实验的核心原理:通电导体周围存在磁场,即电流的磁效应,电生磁。接下来我们需要逐个分析每个选项的实验原理,对比后找出与奥斯特实验原理一致的装置。
1. 先回忆奥斯特实验的本质:通电导线放在小磁针上方时,小磁针发生偏转,直接证明了电流周围存在磁场。
2. 逐一分析选项:
选项A:装置是通电导线下方的小磁针偏转,这就是奥斯特实验的原型装置,原理是电流的磁效应;
选项B:装置无电源,导体在磁场中运动时电流表指针偏转,属于电磁感应现象,即磁生电,与奥斯特实验的电生磁原理不同;
选项C:是用安培定则判断通电螺线管的磁极,虽基于电流的磁效应,但属于电流磁效应的应用,并非奥斯特实验的基础验证实验;
选项D:装置有电源,通电导体在磁场中受力运动,原理是磁场对通电导体的作用,和奥斯特实验原理不同。
通过对比,只有A选项的原理和奥斯特实验完全匹配。
【解析】
奥斯特实验的核心是电流的磁效应,即通电导体周围存在磁场:
A选项:为奥斯特实验装置,通电后导线周围产生磁场,使小磁针偏转,原理为电流的磁效应,与奥斯特实验原理一致;
B选项:是电磁感应实验,闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流,原理为磁生电,与奥斯特实验的电生磁原理不同;
C选项:是安培定则的应用,用于判断通电螺线管磁极,属于电流磁效应的延伸应用,并非奥斯特实验的基础验证装置;
D选项:是通电导体在磁场中受力运动的实验,原理是磁场对通电导体的作用力,与奥斯特实验原理不同。
【答案】
A
【知识点】
电流的磁效应;电磁感应;磁场对电流的作用
【点评】
本题主要考查电与磁相关实验的原理区分,关键是要准确区分电流的磁效应,即电生磁、电磁感应,即磁生电、磁场对电流的作用这三个核心实验的原理和装置特点,避免混淆实验的本质差异。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题可分三步分析:首先利用安培定则判断电磁铁的磁极;其次分析滑片移动时电磁铁磁性的变化;最后根据指示灯亮度变化,结合欧姆定律判断巨磁电阻的阻值随磁场的变化规律。
1. 用安培定则判断电磁铁磁极,可判断选项A的正误;
2. 滑片左移时,滑动变阻器接入电阻变小,左边电路电流变大,电磁铁磁性增强,据此判断选项B;
3. 指示灯变亮说明右边电路电流变大,电源电压不变,由欧姆定律可知右边总电阻变小,进而推出巨磁电阻阻值变化,结合电磁铁磁场变化,判断选项C、D的正误。
【解析】
1. 判断电磁铁磁极:根据安培定则,右手握住螺线管,四指指向电流的方向(电流从电磁铁左端流入),大拇指指向左端,因此电磁铁左端为N极,右端为S极,故A选项错误。
2. 分析电磁铁磁性变化:滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知,左侧电路中的电流增大;电磁铁的磁性强弱与电流大小有关,在匝数和铁芯不变时,电流越大,磁性越强,因此电磁铁的磁性增强,故B选项错误。
3. 分析巨磁电阻的阻值变化:指示灯明显变亮,说明右侧电路中的电流增大;右侧电源电压不变,根据$R=\frac{U}{I}$可知,右侧电路的总电阻减小;由于指示灯的电阻不变,因此巨磁电阻(GMR)的阻值减小。此时电磁铁磁性增强,磁场变强,说明巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小,故C选项错误,D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
安培定则、电磁铁磁性强弱、欧姆定律应用
【点评】
本题是电磁铁与欧姆定律的综合应用题,结合巨磁电阻效应,考查了学生对电路变化的分析能力,需要将磁场变化与电阻、电流的变化结合起来分析,理清各物理量之间的联系。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确两个框的初始重力势能相同(质量相同、初始高度相同),斜面光滑无摩擦损耗。金属框是导体,下滑经过磁场区域时,闭合回路切割磁感线会产生感应电流,电流通过电阻产生热量,部分重力势能转化为内能散失,最终转化的动能更少;塑料框是绝缘体,不会产生感应电流,重力势能全部转化为动能。因此可判断两者动能大小关系。
【解析】
1. 初始能量分析:金属框和塑料框质量相同,从同一斜面顶端静止滑下,根据$E_p=mgh$,两者初始重力势能$E_p$相同,且斜面光滑,无摩擦力做功。
2. 金属框的能量转化:金属框为导体,通过磁场区域时,闭合的金属框切割磁感线,产生感应电流;根据焦耳定律,电流通过金属框的电阻会产生热量,即一部分重力势能转化为电能,最终转化为内能散失,因此金属框的重力势能只有部分转化为动能$E_1$。
3. 塑料框的能量转化:塑料框是绝缘体,通过磁场区域时,不会产生感应电流,重力势能全部转化为动能$E_2$。
4. 动能比较:由于初始重力势能相同,金属框存在能量损耗,塑料框无额外能量损耗,故$E_1 < E_2$。
【答案】
B
【知识点】
电磁感应现象、能量守恒定律、焦耳定律
【点评】
本题结合电磁感应与能量转化知识,考查对不同材料框下滑过程能量变化的分析,关键是理解导体框在磁场中运动时的电磁感应会导致能量损耗,需区分导体与绝缘体的不同表现。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先思考第一个空:春节联欢晚会的现场画面信号需要远距离传输到全球各地,而电磁波可以在真空中传播,能够实现远距离的无线信号传输,所以这里应填电磁波。
然后思考第二个空:声音的传播需要介质,我们听到电视机里主持人的声音,是声音从电视机扬声器发出后,通过周围的空气这种介质传播到我们耳朵里的,因此这里填空气。
【解析】
1. 现场画面信号属于电磁波范畴,电磁波的传播不需要介质,可在真空中传播,能完成远距离的全球信号传输,因此第一个空填电磁波。
2. 声音的传播依赖介质,我们听到电视机内的声音,是声音通过空气这种介质传入人耳的,所以第二个空填空气。
【答案】
电磁波;空气
【知识点】
电磁波的传播、声音的传播条件
【点评】
本题结合生活中的常见场景,考查电磁波和声音传播的基础知识点,要求学生将物理知识与生活实际相结合,属于基础识记类题目,有助于学生理解物理知识在生活中的应用。
【难度系数】
0.8