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第十六章 电磁转换 综合素质评价
一、选择题(每小题3分，共30分。每小题只有一个选项正确)
1. 趋磁细菌体内可以合成纳米级、链状排列的磁小体，可用于生产磁性靶向药物或抗体，制造生物传感器等。为合成磁小体，趋磁细菌需要从海洋中汲取金属元素(　　)
A．Fe B．Al C．Na D．Cu
2．如图所示是一款由磁吸头和充电线组成的新型充电线。使用时将磁吸头插入手机，当充电线头靠近磁吸头时，会自动吸附在一起对手机进行充电。下列有关分析正确的是(　　)
A．磁吸头内的磁体只有一个磁极
B．充电线头内肯定有磁性材料或磁体
C．磁吸头内的磁体周围存在磁感线
D．自动吸附利用了同名磁极相互吸引
3．小德学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体(图甲)周围的磁场分布情况，做了如图乙、丙所示的实验，其中图乙是小磁针(黑色为N极)静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。下列选项中能正确用磁感线描述以上实验现象的是(　　)
4．安检时，当金属探测仪靠近金属物体，会产生感应电流，发出警示信号。下列图中与其工作原理相同的实验装置是(　　)
5．小德自制了“漂浮式指南针”(如图)。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”，其中铜片作电源正极，锌片作负极。下列选项中关于通电螺线管A端的磁极及其所指的地理方位判断正确的是(　　)
A．N极、北方 B．N极、南方
C．S极、北方 D．S极、南方
6．图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路中的一部分，当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是(　　)
7．如图所示的实验：向环形塑料凹槽内注满水银，然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路，再在圆环中央放置一块圆柱形磁体。闭合开关，凹槽内的水银会逆时针流动起来。下列说法中不正确的是(　　)
A．水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用
B．若只对调电源正、负极，水银将顺时针流动
C．该过程中将机械能转化为电能
D．若将串联的蓄电池再增加一节，水银的流动速度将变快
8．同学们用手摇发电机让小灯泡发光，发现摇得快小灯泡就亮；反之，小灯泡就暗。根据这一现象，下列科学问题中最有探究价值且易于探究的是(　　)
A．与发电机相连的灯泡亮度为什么有时亮有时暗
B．与发电机相连的灯泡的亮度与哪些因素有关系
C．发电机产生感应电流的大小与哪些因素有关系
D．发电机产生感应电流的大小与转子转速有何关系
9．如图所示，将四个完全相同的环形磁体a、b、c、d套在塑料支架的光滑杆上。静止时磁体a、b、c悬浮在空中，d压在塑料支架底板上。若每个磁体所受的重力均为G，磁体a的上表面是N极。则(　　)
A．磁体b的上表面是N极 B．磁体c的上表面是S极
C．磁体d对底板的压力是G D．磁体d对底板的压力是4G
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\26春SK-J20.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../26春SK-J20.tif" \* MERGEFORMAT (第9题)
　　　 INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\26春SK-J21.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../26春SK-J21.tif" \* MERGEFORMAT (第10题)
10．如图是汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的升高而减小。下列说法正确的是(　　)
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向上移
D．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值低
二、填空题(每空2分，共18分)11.小德用如图甲所示的天然磁石仿制指南针，该磁石的D端为________极。他将该磁石的D端磨成勺柄，打磨成勺状指南针(即“司南”)，再用细线将其悬挂，如图乙所示，静止时，勺柄指向地理位置的________(填“南方”或“北方”)。
12．如图为磁悬浮LED灯，灯座A内有电磁铁，灯头B内有磁体和接收线圈，此时灯泡悬浮在空中是由于异名磁极相互________；当底座的开关闭合时，内部的发射线圈产生交变磁场，灯泡被隔空点亮，这个过程与________(填“电动机”或“发电机”)的工作原理相同。
13．平行放置的两极板分别带有正、负电荷，一个粒子(不计重力)沿两极板中央穿过时，发生了如图甲所示的偏转现象，由此可判断该粒子________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)；某同学绕制了一个蹄形电磁铁，通电后电磁铁上方的小磁针的指向如图乙所示，由此可判断导线________(填“a”或“b”)端与电源的正极相连。
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\26春SK-J23.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../26春SK-J23.tif" \* MERGEFORMAT (第13题)
　　 INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\AD560.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../AD560.tif" \* MERGEFORMAT (第14题)
14．如图是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃量较少时，光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃量达到一定值时，由于尘埃对光的反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，光敏电阻的阻值________，电路中的电流增大，电磁铁的磁性________，在衔铁的作用下，装置开启自动除尘模式。若图中a、b一个是除尘器，一个是指示灯，则________是除尘器。
三、作图题(15题3分，16题3分，共6分)
15. 如图所示的条形磁体，请根据图中磁感线的方向标出条形磁体的N、S极，并在图中A点处画出一枚小磁针静止时的指向，并标出小磁针的N极。
16．磁流体是一种新型材料，其周围如果存在磁场，就会“模拟”出磁感线的形状。如图所示，水杯中放有磁流体，左侧为电磁铁A，右侧为永磁体B，闭合开关后的情景如图(图中画出了一条磁感线)。已知A左端为N极，请在括号内标出电源左端的极性(填“＋”或“－”)、B右端的磁极(填“N”或“S”)，并标出图中磁感线的方向。
四、实验探究题(17题12分，18题8分，19题8分，共28分)
17.(1)如图甲所示，将小铁钉靠近条形磁体N极，小铁钉被吸引获得________性。此时，小铁钉相当于一个________，钉尖是________极。如图乙所示，给条形磁体加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁体的磁性可能与______有关。
(2)用一个磁性很强的磁体球靠近一块铝板，铝板________(填“能”或“不能”)被吸引。如图丙所示，把磁体球做成单摆悬挂起来，使其来回摆动，将铝板放到单摆的下方，当磁体球靠近铝板时，摆动速度明显变小，并且很快停止摆动。磁体球在铝板上方摆动，相当于铝板在磁场中运动，可能会产生____________。
18．学校科技节某创客社团尝试制作磁悬浮旋转徽章。其核心部件是一个用漆包线手工绕制的矩形线圈。然后将两端的漆包线做一定的处理后，把线圈放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并悬置于电磁铁形成的磁场中(如图所示)。
INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\26春SK-J24.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../26春SK-J24.tif" \* MERGEFORMAT
(1)为了线圈能够持续不断地转动，需要将两端的线圈作一定的处理，下列方法可行的是________(填字母)。
A．两端的漆均全部刮去
B．一端全部刮去，另一端刮去一半
C．一端全部刮去，另一端保留
(2)闭合开关，线圈可以转动，其原理是_________________________________。
(3)若闭合开关，线圈不能转动，原因可能是________(填字母，可多选)。
A．电磁铁磁性太弱 B．线圈处于平衡位置
C．通过线圈的电流太大 D．线圈与支架间的摩擦力太大
(4)采用(1)中方法后，若在开关右侧串联一个小灯泡，开关闭合后线圈正常转动，则小灯泡的发光情况是________(填“闪烁发光”或“持续发光”)。
19. INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\16979\\Desktop\\新考法项目化h.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../新考法项目化h.tif" \* MERGEFORMAT 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灯不发光)等。
【方案设计】图乙为小德设计的节能夜跑灯结构图，当磁体在塑料水管中来回移动时，塑料水管外与线圈相连的LED灯发光。
【产品制作】小德根据图乙制作出节能夜跑灯。
【项目评价】节能夜跑灯产品性能评价表：
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)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)如图丙，为使节能夜跑灯跑步时自动发光，将其佩戴在________(填“A”或“B”)位置比较合适，请简述理由_________________________________________
________________________________________________________________。
(3)根据评价表，小德设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分。请在图丁所示虚线框内画出改进后的设计图，使该指标评分达到5分。
五、综合应用题(18分，写出必要的文字说明及解题过程)
20. 变频空调的变频压缩机可以根据环境温度自动调整工作时间和功率。某变频空调电路原理示意图如图甲所示，其中控制电路的电源电压U1＝12 V，Rs为调控电阻，可通过遥控调节其阻值大小，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示，L为磁控开关，当热敏电阻Rt的阻值发生变化时，通过磁控开关线圈的电流随之发生变化，当电流大于或等于0.02 A时，磁控开关L的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的变频压缩机开始工作。工作电路电压U2＝220 V，R0为保护电阻，磁控开关L的线圈电阻不计。求：
　
(1)压缩机工作过程中内部的电动机主要把电能转化成________能；当S闭合，电流大于或等于0.02 A时，磁控开关L的两个磁性弹片的前端为________名磁极。
(2)由图乙可知，热敏电阻Rt的阻值随着温度的升高而变________；若房间内部的温度为22.5 ℃，此时热敏电阻Rt的阻值为________Ω。
(3)通过遥控将Rs的阻值调小时，设定温度变________；家用空调最高设定温度通常为30 ℃，则调控电阻Rs的阻值不能超过________Ω。
(4)由于变频作用，某段时间内工作电路的总功率随时间变化的图像如图丙所示，已知保护电阻R0＝2 Ω，则10 min内R0消耗的电能是多少？
答案
一、
答案速查 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A B B A D D C D D C
10. C 【点拨】当CO浓度升高时，气敏电阻R1的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知控制电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强；当CO浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，所以电铃应接在B和D之间，故AB错误；在CO浓度更低时，气敏电阻R1阻值更大，因衔铁被吸下时的最小电流不变，由欧姆定律和串联电路的电阻规律可知I＝，在电源电压不变时，应减小滑动变阻器R2的阻值，所以应将R2的滑片向上移，故C正确；用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律可知，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，结合题意可知报警时CO最小浓度比设定值高，故D错误。故选C。
二、11.S；南方　12.吸引；发电机　13.带负电；a
14．减小；增强；b
三、15.如图所示
16．如图所示
四、17.(1)磁；磁体(或小磁针)；S(或南)；温度
(2)不能；感应电流(合理即可)
18．(1)B　(2)通电导体在磁场中受到力的作用
(3)ABD　(4)闪烁发光
【点拨】(4)当采用一端全部刮去，另一端刮去一半的处理方式时，线圈在一个半周内有电流通过，小灯泡发光；另一个半周内没有电流通过，小灯泡不发光，所以小灯泡是闪烁发光的。
19．(1)电磁感应
(2)B；跑步时，B位置的动作幅度比A位置更大，更易使强磁体在水管内往返运动，连续切割磁感线使灯发光
(3)如图所示
【点拨】(3)根据LED灯的单向导电性，将两个LED灯并联起来，正、负极接法不同，就能使该指标评分达到5分。
五、20.【解】(1)机械；异　(2)小；100　(3)低；550
(4)由P＝UI得，变频空调工作电流I1＝＝＝5 A，I2＝＝＝2 A；10 min内，保护电阻R0消耗的电能W＝Q＝Q1＋Q2＝I12R0t1＋I22R0t2＝(5 A)2×2 Ω×4×60 s＋(2 A)2×2 Ω×(10－4)×60 s＝14 880 J。
【点拨】(1)压缩机在工作过程中主要把电能转化成机械能；当S闭合，电流大于或等于0.02 A时，磁控开关L的两个磁性弹片相互吸合，根据磁极间的相互作用规律可知，L的两个磁性弹片的前端为异名磁极。(2)由图乙可知，热敏电阻Rt的阻值随着温度的升高而变小；若房间内部的温度为22.5 ℃，此时热敏电阻Rt的阻值为100 Ω。(3)当Rs的阻值调小时，控制电路总电阻减小，由于控制电路电源电压不变，工作电路开始工作的电流不变，根据欧姆定律知，工作电路开始工作时控制电路的总电阻不变，故Rt所需阻值变大，由图乙可知，设定温度变低；当I＝0.02 A时，压缩机开始工作，此时控制电路的总电阻R＝Rt′＋Rs＝＝＝600 Ω；30 ℃时热敏电阻的阻值为50 Ω，所以调控电阻Rs的最大阻值Rs＝R－Rt′＝600 Ω－50 Ω＝550 Ω。

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