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。

【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(如图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“-”极流入时,LED灯则不发光)等。

(1) 【项目要求】

设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光是利用原理。

(2) 【方案设计】乙图为小金设计的节能夜跑灯结构图,磁体在水管中可来回移动,线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。

【产品制作】小金用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,探究感应电压大小和线圈匝数的关系,具体数据如表所示。

线圈匝数

50 匝

100匝

150匝

200 匝

感应电压

0.18 V

0.36 V

0.54 V

0.72 V

根据表中数据分析可得出结论:。确定匝数后,制作夜跑灯绑在小臂上,跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8 V 的LED灯发光。

(3) 【项目评价】

节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)

评价指标

5分

3分

1分

自评

夜跑灯设计图

有设计图且设计合理、结构有标注

有设计图但设计不合理

有设计图且设计合理

 

产品

发光情况

两盏 LED灯交替发光

两盏 LED灯发光

一盏LED灯发光

 

性能

使用情况

日常跑步甩臂发光

快于日常跑步甩臂发光

手中摇动发光

 

根据评价表,小柯设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分,请在答题卡相应位置虚线框内改进设计图使该指标达到5分。

【考点】
电磁感应; 产生电磁感应现象的条件和规律;
【答案】

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实践探究题 普通
能力提升
真题演练
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2. 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。

【提供器材】塑料水管、橡胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、若干个LED灯等(如图甲所示,LED 灯有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED 灯会发光;当电流从“-”极流入时,LED灯不发光,相当于断路)。

【方案设计】乙图为小科设计的节能夜跑灯结构图,当磁体在水管中来回移动时,塑料水管外与线圈相连的LED 灯发光。

【产品制作】小科用磁性相同的磁体,以正常跑步时甩臂的速度切割磁感线,得到感应电压大小和线圈匝数关系如丙所示。

【项目评价】

节能夜跑灯产品性能评价量表 (节选)

评价指标

5分

3 分

1分

发光情况

两盏 LED灯交替发光

两盏LED灯发光

一盏LED灯发光

使用情况

日常跑步甩臂发光

快于日常跑步甩臂发光

手中摇动发光

(1) 设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED 灯发光,这是利用原理;
(2) 如图丁,为使节能夜跑灯跑步时自动发光,将其佩戴在(选填“A”或“B”)位置比较合适,请简述理由
(3) 若LED灯正常发光需要的电压为27V,根据表中数据分析,在其他条件不变的情况下,小科同学至少要绕制匝的线圈;
(4) 根据评价表,小科设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分。请你仅利用题中【提供器材】中所给的材料,在图戊所示虚线框内画出改进后的设计图,使该指标达到5分。
实践探究题 困难
3. 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。

【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯(图甲,LED灯具有单向导电性,当电流从“+”极流入时,LED灯会发光,当电流从“-”极流入时,LED灯则不发光)等。

【项目要求】设计制作节能夜跑灯,将日常跑步产生的机械能转化为电能,使LED灯发光是利用原理;

【方案设计】乙图为小柯设计的节能夜跑灯结构图,磁体在水管中可来回移动,线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。

【产品制作】已知用磁性相同的磁体,以相同的速度切割磁感线,则感应电压大小和线圈匝数关系如下表所示。则在其他条件不变的情况下,至少要绕制匝线圈,才能使感应电压为4.8伏;

线圈匝数

50匝

100匝

150匝

200匝

感应电压

0.3V

0.6V

0.9V

1.2V

【检验产品】如图丙所示,将夜跑灯佩戴在手腕处跑步时,发现佩戴夜跑灯的手臂甩动越快,夜跑灯越亮,请结合节能夜跑灯工作原理和跑步甩臂情况解释原因

【项目评价】

节能夜跑灯设计制作评价量表(节选)

评价指标

5分

3分

1分

自评

夜跑灯设计图

有设计图且设计合理、结构有标注

有设计图且设计合理

有设计图且设计不合理

夜跑灯设计图

产品性能

发光情况

两盏LED灯交替发光

两盏LED灯发光

一盏LED灯发光

发光情况

使用情况

日常跑步甩臂发光

快于日常跑步甩臂发光

手中摇动发光

使用情况

根据评价表,小乐设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分,请在图丁虚线框内改进设计图使该指标达到5分

实践探究题 普通