学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。【项目要求】设计制作节能夜跑灯，将日常跑步时手臂摆动产生的机械能转化为电能使LED灯发光。【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形磁铁、导线、LED灯（正常工作时的电压为1.8V）。

1. 学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。

【项目要求】设计制作节能夜跑灯，将日常跑步时手臂摆动产生的机械能转化为电能使LED灯发光。

【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形磁铁、导线、LED灯（正常工作时的电压为1.8V）。

(1) 在奔跑过程中，线圈和磁铁相当于电路中的。

(2) 小江小组用磁性相同的磁铁，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如下表所示，根据表中数据分析，在其他条件不变的情况下，小江小组至少要绕制匝线圈，才能使该LED灯正常发光。

线圈匝数/匝	50	100	150	200
感应电压/V	0.18	0.36	0.54	0.72

(3) 图甲为小江小组制作好的节能夜跑灯的结构图，线圈缠绕在塑料水管外壳并与LED灯构成闭合电路，磁铁可以在水管内移动。假设跑步过程中手臂均水平摆动，夜跑灯应该放在图乙中手臂的部位，请简述理由：。

图甲图乙

【考点】

电磁感应;

【答案】

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实验探究题普通

1. 科学兴趣小组做了一个有趣的纸盒实验：在水平桌面的右端放有一个封闭纸盒，一辆绑有磁铁的小车从斜面上静止下滑后在水平桌面上向右运动。在靠近纸盒的过程中小车的速度越来越慢，最后停在了A位置，如图所示。小组同学对这一现象展开了讨论：

(1) 小明认为小车速度减小除了受到摩擦力的作用外，可能还受到纸盒的影响。为了证实他的猜想，小明应该如何设置实验？

(2) 小明通过实验发现，纸盒能使小车运动速度减小得更快。那纸盒里有什么呢？小芳提出了以下假设：

假设1：纸盒中有铁块。假设2：纸盒中有磁体。假设3：纸盒中有闭合的线圈。

小强根据已学知识否定了。

(3) 小强打开纸盒，发现里面是一个闭合的线圈。为什么闭合的线圈会使小车的速度减小得更快？带磁铁的小车靠近闭合的线圈时，闭合线圈的部分导体产生，小车的动能转化为线圈的电能，动能减小，速度减小得更快。

实验探究题普通

2. 小双想探究感应电流的大小与什么因素有关，他设计了如图所示的装置进行实验。铁块上绕有导线，线框与灵敏电流表（G表示）相连（线框高度大于铁块高度，实验过程中线框不旋转）。

(1) 当开关闭合时，电磁铁的A端是极。

(2) 让线框分别从h₁和h₂（h₂大于h₁）竖直下落并穿入磁极A、B之间，G表指针对应的转角度分别为θ₁和θ₂（θ₂大于θ₁），这样做的目的是为了探究感应电流的大小与有关。

(3) 把变阻器的滑片移至左端，线框从h₁的高度下落，G表指针的偏转角为θ₃ ，观察到θ₃大于θ₁ ，表明感应电流的大小还与有关。

实验探究题普通

3. 小科对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。（P线圈代表接收线圈，Q线圈代表发射线圈）

(1) 闭合开关后灵敏电流计指针被没有发生偏转。小科认为，可能是P线圈中的电流过小，于是他将滑片向左移。他的这一操作是基于什么猜想？

(2) 他将滑片向左移后，仍未观察到指针偏转，但再断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在该实验中若导体ab上下运动时，则闭合电路中不产生感应电流的原因（图丙）。

实验次数	开关及滑动变阻器状态	灵敏电流计指针偏转方向
1	开关由断开变为闭合	向左
2	开关由闭合变为断开	向右
3	开关闭合时，滑片向左移动	向左
4	开关闭合时，滑片向右移动	向右
5	开关闭合后，滑片不移动	不偏转
6	改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动	向左
7	改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动	向右

(3) 小科发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。请先判断小科的说法是否正确，并合理选择上表格中的两次实验说明理由。

实验探究题普通