2 . 实验装置如图2.21所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm，观察到的现象：增加线圈与磁体的距离时，电压表的示数越大；增加线圈的匝数，电压表的示数越大。这些现象说明了什么？

4 . 四、电池
电池是能将化学能转化成电能的装置。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。电池也有寿命，例如：储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间，以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期。常用电池的种类很多，通常可分为一次性电池和可充电电池。一次性电池有：碱性干电池1.5V容量2800mAh（以5号电池为例），工作温度-40℃~60℃，有效期3年。可充电电池：锂电池，平常说的锂电池一般是指锂离子电池。单体电压高3.3~4.2V，能量密度高通常为150~200Wh/kg，循环寿命长大于500次，工作温度-20℃~60℃。
1．电池选购和使用，下列哪些建议是需要考虑的（　　）

A．优先选购有“国家免检”、“中国名牌”标志的电池产品和地方名牌电池产品，这些产品质量有保障。

B．根据电器的要求，选择适用的电池类型和规格尺寸，并根据电器耗电的大小和特点，购买适合电器的电池。

C．注意查看电池的包装，应选购包装精致完整的，生产日期和保质期不需要考虑。

D．注意查看电池的外观，有漏液迹象的电池不影响使用。

E．由于电池中的汞对环境有害，为了保护环境，在购买时应尽量选用商标上标有“无汞”字样的电池。

F．一般体积较小的废旧电池不属于可回收垃圾，可以丢弃在干垃圾箱内。

2．（1）用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，则电能转化为化学能的功率为_______，充电器的充电效率为_______。
   
（2）在家中给电池充电时，电力公司是根据下列哪一项收取电费的_______ 。
A.电压       B.电流       C.能量       D.功率
3．充电宝，又称为移动电源，是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，可以随时随地给手机等数码设备充电或待机供电。我国民航总局关于民航旅客携带“充电宝”乘机规定和小兰同学的移动电源的铭牌分别如图（a）、（b）所示，可判断此“充电宝”在输入过程中的最大功率为_______W，小兰_______（选填“能”或“不能”）将它随身携带乘机。
   
4．电动车所需能量由它所携带的蓄电池供给。如图所示为某类电动车与汽油车性能的比较。通常车用电动机的质量是汽油发动机的4倍或5倍。为促进电动车的推广使用，在技术上主要应对电动车的__________、电动机等部件加以改进。给电动车蓄电池充电的能量实际上来自于发电站。一般发电站燃烧燃料所释放出来的能量仅30%转化为电能，在向用户输送及充电过程中又损失了20%，这意味着使用电动车时能量转化的总效率约为________%。
   
5．如图为某手机无线充电情景。充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：________________________________。
   

6 . 交流发电机可分为“旋转电枢式”和“旋转磁极式”两种。通过旋转，使线圈磁通量发生变化，磁通量的变化规律决定了该线圈产生的感应电动势的规律。
（1）如图为旋转电枢式发电机的示意图。两磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B。线圈ABCD的面积为S，匝数为N（图中只画出了其中的一匝线圈），线圈的总电阻为r。线圈绕轴OOʹ匀速转动，角速度为ω。线圈通过滑环和电刷与外电路阻值为R的定值电阻连接。
a.从图示位置开始计时，写出线圈中电流瞬时值的表达式；
b. 求线圈转动过程中电阻R的发热功率。
（2）旋转电枢式发电机的线圈必须经过裸露的滑环和电刷来保持与外电路的连接，电压高时可能发生火花放电，因此发电站常采用“旋转磁极式”发电机。若（1）问中线圈和外电路不变，通过旋转磁极的方式，使线圈的磁通量随时间发生变化，规律为，式中Φ₀为线圈的磁通量的最大值，T为线圈磁通量变化的周期。
a.写出线圈的电动势随时间变化的规律；
b. 线圈磁通量从零增至最大的过程，求通过电阻R的电荷量q。

   

9 . 新型电动汽车在刹车时，可以用发电机来回收能量。假设此发电机原理可抽象为如图所示，两磁极之间的磁场可近似为均匀磁场，磁感应强度大小为B。 绕有n匝导线的线圈为长方形，长、宽分别为a和b，整个线圈都处于磁场中。线圈转轴为两条短边的三分点连线（如图所示），线圈外接有阻值为R的纯电阻负载。忽略线圈电阻，假设电动汽车刹车时受到的地面摩擦力等阻力与发电机线圈转动导致的阻力相比可以忽略，即刹车时失去的动能全部用来发电，电动汽车质量为M。
（1）初始时刻线圈平面与磁场垂直，若线圈转动角速度恒为ω，求电路开路时线圈两端电压随时间的变化；
（2）线圈和电阻回路闭合后，电动汽车在水平面上以某初始速度开始刹车。假设在另一种刹车模式下，刹车开始时线圈平面刚好与磁场垂直，且发电机线圈转动第一圈时角速度为，之后每转动一圈角速度的值为前一圈角速度的一半。若在发电机转完第N圈，且未转完第圈时，电动汽车刹停。求电动汽车初速度的范围。