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第十六章电磁转换 学情评估卷
时间：80分钟 满分：100分
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共24分)
1. 在物理学的发展过程中，下列科学家都做出了杰出贡献。其中首先发现了电与磁之间联系的是(　　)
A. 法拉第 B. 奥斯特 C. 安培 D. 沈括
2. 关于磁现象，下列说法正确的是(　　)
A. 磁场是一种真实存在的物质
B. 磁感线是磁体周围真实存在的曲线
C. 条形磁体周围各处的磁性强弱均相同
D. 磁场方向由放入其中的小磁针决定
3. 人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，如图甲所示，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图乙是它静止时的指向。下列判断不正确的是(　　)
A. 鱼形铁能被磁体吸引
B. 指南鱼鱼头应标注“N”
C. 指南鱼周围存在磁感线
D. 指南鱼的腹部磁性最弱
4. 春晚节目《秧BOT》中机器人能转动手绢，这其实是机器人手部某装置通电后转动完成的。下列图中与其工作原理相同的是(　　)
5. 如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是(　　)
A. 调换电源的正、负极
B. 增大电源电压
C. 向右移动滑动变阻器滑片
D. 向左移动滑动变阻器滑片
6. 如图所示，磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。任意两块磁力片的塑料边靠近均相互吸引，其主要原因在于每条塑料边内有一可旋转的圆柱形磁体，下列关于该磁体的磁极分布合理的是(　　)
7. 如图所示，放在U形磁体两极间的铝盘下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。以下说法正确的是(　　)
A. 铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
B. 将U形磁体磁极对调后，铝盘转动方向不变
C. 将电源正负极对调后接入电路，铝盘转动方向改变
D. 移动滑动变阻器的滑片P，铝盘的转动方向改变
8. 海鲜保存常要求温度低于－18℃。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和受控电路的电源电压均为3 V保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，图乙为热敏电阻R随温度变化的关系图像。冷库温度等于或高于－18℃时，受控电路报警。下列说法不正确的是(　　)
A. 冷库温度为－18℃时，控制电路的电功率为0. 09 W
B. 受控电路报警时，衔铁被吸下，铃响灯不亮
C. 若降低控制电路中的电源电压，将导致冷库报警温度低于－18℃
D. 控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为N极，且冷库温度越高，电磁铁磁性越强
二、填空题(每空2分，共30分)
9. 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C的开关闭合时，内部的发射线圈产生变化的磁场，灯泡被隔空点亮，这个过程与________(选填“电动机”或“发电机”)的工作原理相同。磁悬浮LED灯与家中正在播放节目的电视机之间是________的。(6分)
10. 如图为核磁共振仪简单原理电路图，使用时，需要注入液氮以降低内部超导线圈的温度，减小超导线圈的________，从而增大________，进而________(选填“增大”或“减小”)磁场，所以禁止携带金属物品进入检查室。(6分)
11. 指南针是我国四大发明之一，指南针由于受到______的作用而能指向南北。有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，如图，则形成圆形电流的方向与地球自转方向________(选填“相同”或“相反”)，物理学中规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带________(选填“正”或“负”)电。(6分)
12. 小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后(有电流通过灯丝，灯泡就会发光)，能够使线圈连续转动的是_______的做法，灯泡会时亮时灭的是_______的做法。(均选填“小明”或“小华”) (4分)
13. 学习了电磁转换知识后，小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁体，组装成一个简易电动机，简化图如图所示，同时放手后可观察到导线框 abcd以干电池为轴转动起来，导线框转动起来的原理是__________ ___________________，若要改变导线框转动的方向，可以_________________ ____________________，若要改变导线框转动的速度，可以________________ ________________，导线框转动的能量由________能转化而来。(8分)
三、解答题(每空2分，每图2分，共46分)
14. 图中画出了两个磁极间的磁感线。请在图中括号里分别标出磁体和小磁针的磁极。(2分)
15. 如图所示，请根据小磁针静止时N极的指向，标出M点的磁感线方向，并在括号内标出电源的“＋”或“－”极。(2分)
16. 在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，同学们连接了如图所示的装置，实验记录如表所示。(8分)
实验序号 开关 导体AB运动情况 灵敏电流计的指针偏转情况
1 闭合 静止 不偏转
2 闭合 上下运动 不偏转
3 闭合 左右运动 偏转
4 断开 左右运动 不偏转
(1)实验中，AB棒的材料可能是________(选填“铁”“铜”或“陶瓷”)。
(2) 分析实验2和3的现象，小翔认为产生感应电流的条件之一是电路中的部分导体必须左右运动，请你设计一种操作方法让导体上下运动也能产生感应电流：_______________________________________________。
(3)对比实验3和4可知，产生感应电流的条件之一是______________________。
(4) 在“摇绳发电”的活动中，同学需沿________(选填“东西”或“南北”)方向站立并摇绳，才更容易产生感应电流。
17. 某实验小组利用图甲中的实验装置探究“通电螺线管外部磁场的特点”。(8分)
(1)在玻璃板面上均匀地撒满铁屑，闭合开关并轻敲板面，观察到铁屑的分布情况如图甲所示。由此可知通电螺线管外部磁场分布与________磁体周围磁场的分布情况相似。
(2)为了研究磁场的方向，在螺线管周围放一些小磁针，小磁针静止后的指向如图乙所示。断开开关，对调电源的正负极后，再重新闭合开关，最终小磁针静止时的指向如图丙所示，对比图乙和图丙可知通电螺线管周围的磁场方向与________有关。
(3)另一个小组的同学实验时发现闭合开关并轻敲玻璃板后，铁屑几乎没有什么变化，其可能原因是_________________________________(写一条即可)。
(4) 实验小组的一位同学提出：在学完通电直导线周围的磁场后，他把通电台灯(60 W)的导线与小磁针平行放置，结果发现小磁针并未发生偏转。同学们对此有两种不同的观点：
A. 台灯线内有两根导线，且电流方向相反，产生的磁性相互抵消。
B. 台灯线内的电流太小，产生的磁场太弱，不足以让小磁针偏转。
带着疑问，老师让同学们用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(15 Ω)重新做这个实验，结果发现小磁针偏转了。由此说明________(选填“A”或“B”)观点是错误的。
18. 电梯为居民出入带来很大的便利，小岩查阅资料了解到，出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由受控电路和控制电路组成，受控电路电源电压恒为220 V，控制电路电源电压恒为6 V，保护电阻R1的阻值为100 Ω，电阻式压力传感器(力敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化的关系如图乙所示。控制电路中的开关S1始终闭合，当电磁铁线圈中的电流达到20 mA时，衔铁被吸合，受控电路中电动机断电，报警电铃响，实现超载停机并发出提醒。电磁铁线圈的阻值忽略不计。(g取10 N/kg)(8分)
(1)电梯的自动报警电铃应接在________(选填“CD”或“EF”)之间，电磁铁通电时，上端为________极。
(2)若电动机的额定功率为440 W，求正常工作时通过它的电流。
(3)当该电梯厢内乘客的总质量为1 100 kg时，通过计算说明电梯是否超载。
(4)求力敏电阻R2电功率的最大值。
19. 在跨学科实践课上，某小组开展了“空气质量检测仪”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请完成下列内容。(18分)
【项目任务】制作一个简易空气质量检测仪。
【项目导引】资料显示空气质量等级是按照空气质量指数K划分的，如表一所示。
表一
空气质量指数K 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300
空气质量等级 优 良 轻度污染 中度污染 重度污染 严重污染
从学校科技实验员处借得一个气敏电阻R，通过说明书获悉，其电阻值R随空气质量指数K变化的关系如表二所示。
表二
空气质量指数K 50 100 150 200 250 300
气敏电阻的阻值R/Ω 100 50 30 20 15 10
(1)每当启动空气重度污染橙色预警时，中小学、幼儿园等将减少或停止户外活动，空气污染___________(选填“属于”或“不属于”)分子运动。
(2)请在图甲中描点作出气敏电阻的阻值R与空气质量指数K的关系图线。
小组经过一番讨论和研究，设计了如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电阻R0＝20 Ω，电源电压U恒为6 V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电流表示数为0. 15 A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电阻不计。
【项目实施】
(1)如图乙，闭合开关S，电磁继电器中电磁铁M的上端为________(选填“N”或“S”)极。当净化系统工作时，弹簧对P点作用力的方向是向________(选填“上”或“下”)。
(2)如图乙，闭合开关S，当空气质量指数K值升高时，电流表的示数________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
①当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压为______V。
②当电路报警时，则此时对应的空气质量等级为_______________________。
【评价反思】 若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K略低于“方案设计”中数值时电路就报警，请提出两种合理化建议： ①___________________________；②___________________________。
答案
一、选择题
1. B　2. A　3. C　4. B　5. A　6. B　7. C　8. C
二、填空题
9. 吸引；发电机；并联　
10. 电阻；电流；增大
11. 地磁场；相反；负　
12. 小华；小华
13. 通电导线框在磁场中受到力的作用；对调磁体的N、S极(或改变导线框中电流的方向)；换电压更大的电池；电
三、解答题
14. 如图所示
15. 如图所示
16. (1)铜　(2)将磁体两极水平放置 (3)电路闭合(通路)　(4)东西
17. (1)条形　(2)电流方向　(3)产生的磁场太弱(合理即可)　 (4)B
18. (1)EF；N
解：(2)由图甲和题意可知，电动机正常工作时两端电压为220 V
由P＝UI可得，电动机正常工作时通过的电流
I1＝＝＝2 A
(3)当控制电路中的电流I2＝20 mA＝0. 02 A时
由I＝可得，控制电路中的总电阻
R总＝＝＝300 Ω
由图甲可知，R1、R2串联，则
R2＝R总－R1＝300 Ω－100 Ω＝200 Ω
由图乙可知，当R2＝200 Ω时，压力F＝9×103 N
当该电梯厢内乘客的总质量为1 100 kg时
乘客对电梯厢的压力
F′＝G＝mg＝1 100 kg×10 N/kg＝1. 1×104 N
由于F′＞F，所以电梯超载
(4)由P＝UI可得，力敏电阻R2的功率P2＝(U2－IR1)I＝(6 V－I×100 Ω)I＝－100 Ω·I2＋6 V·I＝－100 Ω(I－0. 03 A)2＋0. 09 W
当I＝0. 03 A时，R2的功率达到最大值
由题意可知，电路中的最大电流I′＝20 mA＝0. 02 A，此时最接近使R2电功率达到最大值的电流
故I′＝0. 02 A时，R2的功率最大，为P2＝(U2－I′R1)I′＝(6 V－0. 02 A×100 Ω)×0. 02 A＝0. 08 W
19. 【项目导引】(1)不属于　(2)如图所示
【项目实施】(1)N；下　(2)增大　①1　②中度污染
【评价反思】①更换比定值电阻R0阻值更小的电阻　
②增大电源电压(合理即可)
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