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八年级下册科学 核心概念专题集训
专题二 电生磁（教师版）
一、科学概念的理解与拓展
科学概念1　直线电流的磁场
例1．小明利用如图甲装置探究通电导线周围的磁场分布，通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙（图中“ ”表示导线的位置）。下列选项能表示通电导线电流变大后的铁屑分布的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙的同心圆。通电导线电流变大后，仍是同心圆，磁场变强，因而铁屑分布更加密集。
故选：B。
变式1 如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形 回路将
A．不会变形
B．会变形，所围面积增大
C．会变形，所围面积减小
D．会变形，所围总面积不变
【点评】可把星形回路分割成无数段，相对的两段可看作通有反向电流的平行直导线，它们互相排斥，使其所围面积达到最大，最后为一圆。
科学概念2 通电螺线管磁场
例2．为了直观地反映通电螺线管周围磁场分布，可用如图所示的磁感线表示。如果在该通电螺线管内部插入一根铁芯，则下列磁感线中能正确反映其磁场变化的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：在通电螺线管中插入一根铁芯，铁棒被磁化，磁性增强，因此通电螺线管周围的磁感线变密，但磁场方向不变，故ABC错误，D正确。
故选：D。
变式1 如图所示，a是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过通电螺线管螺管a．能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x变化规律的是（　　）
A B C D
【答案】D
【解析】从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称，由图示可知，图象D正确；
变式2 在制造精密电阻时．常常采用双线绕法．即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管 （ ）
A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极
C．左端为S极．右端为N极 D．左端为N极，右端为S极。
【答案】B
探索与实践1 电磁铁的应用
例3．如图所示，盛水烧杯放置在电磁铁的A端上，烧杯中水面上漂浮着一个空心铁球。当电磁铁磁性的强弱发生改变时，烧杯中的空心铁球会上下浮动。现闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向右滑动。针对这种情况，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁A端为S极，烧杯中水面上升
B．电磁铁A端为S极，烧杯中水面下降
C．电磁铁A端为N极，烧杯中水面上升
D．电磁铁A端为N极，烧杯中水面下降
【解答】解：电流由A流向B，则由右手螺旋定则可知螺线管B端为N极，则A端为S极（南极）；
当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律可知电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，故小铁球所受磁力减小；小铁球受重力、磁力及浮力，因小球处于静止状态，故向下的磁力与重力之和应等于向上的浮力，因磁力减小，故浮力也将减小，所以烧杯中水面下降。故B正确。
故选：B。
变式1 医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环．如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．请说明电动泵的工作过程；
答：①当电动泵工作时，血液从阀门 抽进，从阀门 送出．
②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为 极，活塞处于 状态（填“抽血”或“送血”）。
【答案】①K2K1 ②N送血
【解析】
（1）因阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．故血只能由K2流入从K1送出；
（2）由右手螺旋定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞右移，K2关闭，K1打开，处于送血状态．
变式2 将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图（a）所示。当闭合电键时，灯L1即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。
（1）此现象说明当闭合电键时，流过电磁铁的电流变化是 ；当断开电键时，流过电磁铁的电流变化是 。
（2）在图（b）中，当电磁铁中无电流时，铁质弹簧片的可动端与右侧接线柱接通；当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通。试用笔线代替导线，完成电路连线，使电路中的电键闭合后，灯L1、L2会交替发光。
二、同步习题精编
1．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在图中的四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（　　）
A．B． C．D．
【解答】解：地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西。故B正确。
故选：B。
2．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变小，弹簧长度变短
B．电流表示数变大，弹簧长度变短
C．电流表示数变小，弹簧长度变长
D．电流表示数变大，弹簧长度变长
【解答】解：由图知，开关闭合后，电流由螺线管下方流入，则由安培定则可知，螺线管的上端为N极；
因同名磁极相互排斥，两磁铁的同名磁极相对，故相互排斥；
当滑片P从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律可知电路中电流变大（即电流表示数变大），电磁铁的磁性增强，则条形磁铁受到向上的排斥力增大，所以弹簧的长度变短。
故选：B。
3．如图为科学兴趣小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方
C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左
【解答】解：A、铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极，则螺线管中的电流是从右端流入的，根据安培定则可知，通电螺线管的B端为N极，A端为S极，故A错误；
B、静止时通电螺线管由于受到地磁场的作用，B端为N极，指向地理北方，故B错误；
C、电路中电流的方向是从铜片经过螺线管流向锌片；电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电子定向移动的方向是从锌片经螺线管流向铜片，故C错误；
D、在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出发回到磁体的S极的，即C点的磁场方向是向左的，故D正确。
故选：D。
4．用两枚相同的铁钉、滑动变阻器、干电池、开关和导线组成如图所示电路进行实验。闭合开关，观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，多次实验，结果相同。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　）
A．电磁铁极性 B．电流大小
C．电流方向 D．线圈匝数
【解答】解：由图知，A、B两电磁铁串联，所以通过A、B两电磁铁的电流相等；A的线圈匝数明显比B的线圈匝数多，实验观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多，所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。
故选：D。
5．某同学设计了一个利用电磁铁起升道闸杆的模拟装置。当车牌识别成功相当于图中开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引铁柱，道闸杆绕O点顺时针转动，闸杆升起。下列有关说法正确的是（　　）
A．若车牌识别成功，图中电磁铁的上端为N极
B．改变电源正负极，该模拟装置仍能正常工作
C．小灯泡L与滑动变阻器的连接方式为并联
D．滑动变阻器的滑片P向下移动后，栏杆更容易抬起
【解答】解：A、由图知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，故A错误；
B、改变电源正负极，电磁铁中的电流方向改变，电磁铁的磁极改变，但对铁柱的吸引力不变，因此该模拟装置仍能正常工作，故B正确；
C、小灯泡L与滑动变阻器的连接方式为串联，故C错误；
D、滑动变阻器的滑片P向上调整后，阻值变小，电源电压不变，根据I可知，电路的电流变大，电磁铁的磁性增强，栏杆更容易抬起，故D错误。
故选：B。
6．小联同学学习了电和磁的知识后，打算用磁铁、缝衣针等材料制作一个指南针。请完成下面小题。如图所示，将一根直导线架在静止缝衣针的上方，并使直导线与缝衣针平行，接通电路，发现缝衣针偏转。关于该实验说法正确的是（　　）
A．该实验说明电流周围存在磁场
B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第
C．利用该实验原理可以制成发电机
D．改变电流方向，缝衣针偏转方向不变
【解答】解：A、该实验说明电流周围存在磁场，故A正确；
B、最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，故B错误；
C、利用该实验原理可以制成电磁铁，故C错误；
D、改变电流方向，缝衣针偏转方向改变，故D错误。
故选：A。
7．生态鱼缸需要足够的光照，为了补偿光照，小滨设计了如图所示的智能补光电路，光暗时灯L自动补光，自然光较亮时灯L自动熄灭，R1为定值电阻，R2为光敏电阻。已知灯L无法照射到电阻R2，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S，电磁铁上端为S极
B．自然光照强度降低时，电磁铁的磁性减弱
C．R2的阻值随自然光照强度的减弱而增大
D．当自然光照强度增大时，电压表示数变大
【解答】解：由图知，在控制电路中定值电阻R1和光敏电阻R2串联，电压表测量光敏电阻R2两端的电压；
A、由图可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，其下端为N极，故A正确；
B、由于光暗时灯L自动补光，自然光较亮时灯L自动熄灭，则当自然光照强度降低时电磁铁上端的衔铁需要在电磁铁的磁力作用下吸下来，使工作电路闭合，所以，自然光照强度降低时，电磁铁的磁性增强，故B错误；
C、由于自然光照强度降低时，电磁铁的磁性需要增强，即控制电路中电流变大，根据I可知电路中的电阻减小，则R2的阻值减小，所以，R2的阻值随自然光照强度的减弱而减小，故C错误；
D、已知R2的阻值随光照强度的增大而增大，则当光照强度增大时，R2的阻值变大，根据串联分压的规律可知，R2两端的电压变大，即电压表示数变大，故D错误。
故选：AD。
8．如图1是小文所在的项目化小组制作的磁悬浮地球仪，图2是其内部结构图，地球仪内部顶端是一块磁铁，支撑装置顶部内有电磁铁，通电之后将地球仪放在适当位置即可悬浮。请回答下面小题：
以下能实现地球仪悬浮的装置图是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：地球仪利用了同名磁极相互排斥的原理；由安培定则和图示可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端；
则图A中螺线管的下端为N极、上端为S极，符合同名磁极相互排斥的原理，故A正确；
则图B中螺线管的下端为S极、上端为N极，符合同名磁极相互排斥的原理，故B正确；
则图C中螺线管的下端为N极、上端为S极，不符合同名磁极相互排斥的原理，故C错误；
则图D中螺线管的下端为S极、上端为N极，符合同名磁极相互排斥的原理，故D正确。
故选：ABD。
9．如图是一种“电子秤”的结构简图，其中的电磁铁和永磁体之间相互排斥，对秤盘产生向上的力。当秤盘上放置质量不同的物体时，可通过调节滑动变阻器改变电流，从而改变斥力大小，使指针始终指在“a位置”。该电子秤所称量物体质量m跟电路中电流I的关系为m＝kI（k为500克/安）。据此原理，可将电流表改装成“质量显示仪”达到称量质量的目的。电源电压为9伏，线圈电阻为10欧，线圈允许通过的最大电流为0.8安，滑动变阻器规格为“50Ω 2A”，电流表量程为0～0.6安。假设弹簧等元件均能正常工作。下列说法中错误的是（　　）
A．永磁体下端为S极
B．该电子秤的称量范围为75g～400g
C．要增大斥力，应将变阻器滑片P向下移动
D．要增大电子秤称量范围，可以通过增大电路中电流的取值
范围来实现
【解答】解：
A、由图可知，闭合开关后，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知电磁铁的下端是N极，其上端为S极；由题知电磁铁和永磁体之间要产生斥力，根据磁极间的相互作用规律，永磁体的下端应为S极，故A正确；
B、线圈允许通过的最大电流为0.8A，电流表量程为0～0.6A，由串联电路的电流特点可知电路中的最大电流为0.6A，
则当I大＝0.6A时，电子秤所称量物体的最大质量：m大＝kI大＝500g/A×0.6A＝300g，
根据欧姆定律可知，此时电路中的总电阻：R总15Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R滑＝R总﹣R线圈＝15Ω﹣10Ω＝5Ω＜50Ω，即变阻器接入电路的阻值也在滑动变阻器的最大阻值范围之内；
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电路中的电流最小：I小0.15A，
则电子秤所称量物体的最小质量：m小＝kI小＝500g/A×0.15A＝75g；
所以，该电子秤所能称量物体质量的范围为75g～300g，故B错误；
C、根据电磁铁磁性强弱的影响因素可知，要增大斥力，就要增大电路中的电流，而电源电压不变，由欧姆定律可知应该减小滑动变阻器接入电路的阻值，所以应将变阻器滑片P向下移动，故C正确；
D、要增大电子秤的测量范围，根据公式m＝kI可知，可以通过增大电路中电流的取值范围来实现，故D正确；
故选：B。
10．如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。请完成下列问题：
（1）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 　B　（选填“A”或“B”）。
（2）其他条件不变，若增加电磁铁线圈匝数，安全深度 　变小　（选填“变大”或“变小”）。
【解答】解：（1）由题意可知在衔铁被吸引下来之前，电路是力敏电阻Rx的简单电路，因为力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，即深度增大时，电磁铁的磁性增强，电路的电流减小，故力敏电阻Rx的阻值减小，因此力敏电阻Rx的阻值随深度的增大而减小，故选B；
（2）当其他条件不变时，若增加电磁铁线圈匝数，其磁性增强，在较小的深度时，电磁铁就能吸引衔铁，所以安全深度变小。
故答案为：（1）B；（2）变小。
11．根据题意填写对应信息
（1）三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如甲图所示，则A端为 　S　极，D端为 　N　极。
（2）通电螺线管的磁感线方向如乙图所示，图中已标出小磁针静止时的指向和磁感线的方向，则电源的左端为 　负　极，小磁针的左端为 　N　极。
【解答】解：（1）右侧磁体的S极与中间磁体的A端磁极互相排斥，因同名磁极互相排斥，因此中间磁体的A端为S极，B端磁极为N极；左侧磁体的C端磁极与中间磁体的B端互相吸引，因异名磁极互相吸引，因此左侧磁体的C端为S极，D端磁极为N极；
（2）在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此通电螺线管的左端为S极，右端为N极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，因此电源的左端为负极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此小磁针的左端为N极。
故答案为：（1）S；N；（2）负；N。
12．如图所示，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起的。
猜想二：可能是通电后导线周围产生的磁场引起的。
（1）如果实验中小磁针偏转不明显，请提出一条改进的建议：
　增大导线中的电流（或增加干电池的节数、用多根直导线等）　。
（2）为了验证猜想一，下面方案可行的是 　①③　。（可多选）
①改变导线中的电流方向
②将整个装置放在玻璃箱中进行实验
③将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
【解答】解：
（1）小磁针偏转不明显，说明电流的磁场不够强，增强磁场的方法有：增大电流、增加导线数量等等。
（2）①方案中，虽然没有阻断小磁针和导线之间的空气流动，但通过改变导线中的电流方向后发现，小磁针的偏转方向也发生了变化，所以可以验证小磁针的偏转和空气对流是无关的，即可以验证猜想一。
②若将整个实验装置都放在玻璃箱内，小磁针和导线之间的空气仍然可以发生对流，所以不符合要求。
③将小磁针罩在烧杯内，而将导线置于烧杯上方，这样小磁针和导线之间由于烧杯的阻隔，它们之间的空气无法进行对流，若导线通电后，小磁针能够发生偏转，则可以验证猜想一。
故答案为：（1）增大导线中的电流（或增加干电池的节数、用多根直导线等）；（2）①③。
13．如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图，指针会绕着转动轴O转动。
（1）根据右手螺旋定则，通电螺线管的右端为 　N　极。如图演示仪是通过 　指针指示的数值　来反映电磁铁磁性的强弱。
（2）若磁铁左端为S极，将开关S从a换到b点，并调节变阻器的滑片使电流表的示数不变，则刻度盘示数 　增大　。
【解答】解：从图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管右端是N极，左端是S极；
演示仪通过指针指示的数值来反映电磁铁磁性的强弱；
将开关S由a换到b时，调节变阻器的滑片P，保持电流表的示数不变，即电流不变，将开关S由a换到b时，线圈匝数增多，则电磁铁的磁性增强，螺线管的右端为N极对磁铁左端S极的吸引力增大，则刻度盘示数增大。
故答案为：（1）N；（2）指针指示的数值；（3）增大。
14．科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源 　B　端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是 　物体间力的作用是相互的　。
【解答】解：（1）由安培定则可知，小磁针N极向纸外偏转，电路中电流的方向应该是从B，经过开关，回到A，由电流的方向可知，B是电源的正极；
（2）通电导线能使磁针转动，说明通电导体对磁针有力的作用，根据物体间力的作用是相互的，磁针对通电导体也有力的作用，法拉第就是根据这个原理判断的。
故答案为：（1）B；（2）物体间力的作用是相互的。
15．如图甲的无人机灯光秀“燃爆”宁波：近千架无人机齐飞，以夜空为幕，执祝福之笔，欢度2023年元宵，与江边夜景、花市灯会交相辉映，共同点亮了宁波夜空。为了确保无人机的飞行速度不超过最大值280km/h，工程师给无人机的发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如图乙所示。
（1）闭合开关后，电磁铁的上端为 　S　（填“N”或“S”）极。
（2）其中R的阻值随飞行速度变化的图象如图丙所示。若电源电压恒为6V，R0的阻值为10Ω，此电路的最大电流为 　0.3　A。（电磁铁电阻忽略不计）
（3）若要进一步减小最大飞行速度，还可以采取的方法是 　把R0换为阻值更小的电阻或者提高电源电压　。
【解答】解：（1）用右手握电磁铁，让手指弯曲方向与电流方向一致，大姆指指向下端，说明下端为N极，则电磁铁上端为S极。
（2）电路为定值电阻R0、可变电阻R和电磁铁组成的串联电路，电磁铁电阻忽略不计，则由图丙知，电路的最小总电阻：R总最小＝R最小+R0＝10Ω+10Ω＝20Ω，此电路的最大电流为I最大0.3A。
（3）由图丙知，减小飞行速度会使R的阻值增大，根据串联电路电阻规律在总电阻不变的情况下可以把R0换为阻值更小的电阻或者在电流不变的情况下，根据欧姆定律提高电源电压。
故答案为：（1）S；（2）0.3；（3）把R0换为阻值更小的电阻或者提高电源电压。
16．设计人员要开发一款倒悬的酷悬浮发光月球装饰品，如图甲所示。
【材料组装】如图乙，球内装入磁体，灯泡等元件，底座内装入电磁铁等元件；
（1）电源的上端应为 　负　极。
【问题呈现】在试验过程中难以找到发光月球的磁悬浮位置。离底座过远，球会掉落；离底座过近，球直接吸附在底座上。
【原因分析】球离底座过远时，底座中的电磁铁对球内磁体的吸引力小于重力，所以球会掉落。过近则吸引力大于重力，球直接吸附在底座上。
【解决方案】设计人员在电路中加入了开关型霍尔传感器H来检测磁场强弱，并控制电路的通断，经简化的电路图如图丙所示。
（2）当球与底座距离过近，传感器H检测到磁场过强时，传感器H应 　断开　（选填“闭合”或“断开”）电路。
【产品优化】
（3）经调试，成功实现月球悬浮。若需增大悬浮时月球与底座的距离来增强观赏效果，在适当调整传感器H的位置后，对底座电路的处理方式可以是 　减小电路中的电流；减少电磁铁线圈匝数　（写出两种即可）。
【解答】解：（1）悬浮月光球里面的磁体上面是N极，根据异性磁极相互吸引，电磁铁下端为S极，根据安培定则可判断电源上端为负极。
（2）当球与底座距离过近时，说明磁力大于重力，磁场过强，为减小磁性可断开电路。
（3）增大悬浮时月球与底座的距离来增强观赏效果，在适当调整传感器H的位置后，效果还不明显，可进一步减小磁性，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知减小电路中的电流，减少电磁铁的线圈匝数可达到目的。
故本题答案为：（1）负；（2）断开；（3）减小电流中的电流；减少电磁铁线圈匝数。
17．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
（1）在演示奥斯特实验时，如图甲所示，①闭合开关；②放置小磁针观察指向；③摆放一根长直导线；为了减弱地磁场的影响，正确的实验操作顺序为 　B　。
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③①②
（2）由图乙（a）、（b）、（c）可知：电流周围存在磁场，且 　电流的磁场方向与电流的方向有关　。
（3）小曙推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图乙（d）所示，小磁针也会发生偏转。其依据是：　电子的定向移动会形成电流　；（d）中小磁针N极偏转方向和图乙 　c　（填序号）的小磁针偏转方向相同。
【解答】解：（1）为了减弱地磁场的影响，正确的实验操作顺序为B。
（2）由图乙（a）、（b）、（c）可知：电流周围存在磁场，且电流的磁场方向与电流的方向有关。
（3）如图乙（d）所示，小磁针也会发生偏转。其依据是：电子的定向移动会形成电流；
故答案为：（1）B；（2）电流的磁场方向与电流的方向有关；（3）电子的定向移动会形成电流；c。
18．如图为小科制作的电流磁效应演示器。玻璃管中装有适量的水，固定在桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈（1和2之间为150匝，1和3之间为400匝）。按图示连接好电路后，小科开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如表：
实验步骤 实验操作 实验现象
① 线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球没有运动
② 断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球向下运动到线圈附近
③ 断开开关，……，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A 浮球向下运动到线圈附近
请回答以下问题：
（1）根据步骤①②可得出的结论是 　在电流一定时，线圈的匝数越多，通电螺线管的磁性越强　。
（2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，还需要增加步骤③，请你将该操作中的“……”补充完整：　线圈改接1和2　。
（3）小科想要继续探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向的关系，除了将电源“+”“﹣”极对调，还需要将浮球中的铁钉换成 　小磁针　，才能完成实验。
【解答】解：（1）步骤①②两次实验可以看出，在电流一定时，线圈的匝数越多，通电螺线管的磁性越强；（2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，需要控制线圈的匝数不变，因此步骤③中，断开开关，线圈改接1和2，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A，浮球向下运动到线圈附近；
（3）在螺线管旁有两个小磁针，可以通过观察小磁针静止时N极（或S极）的指向来判断通电螺线管的磁极，因此要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，需要将浮球中的铁钉换成小磁针。
故答案为：
（1）在电流一定时，线圈的匝数越多，通电螺线管的磁性越强；
（2）线圈改接1和2；
（3）小磁针。
19．电与磁现象是人类探索自然的一个重要方面，探索是一个循序渐进的过程：
（1）小黄重温奥斯特实验，如甲图所示，正确的实验操作顺序为 　②③①　（填序号）
①闭合开关 ②放置小磁针 ③摆放导线
（2）实验中，当闭合开关时，小黄发现静止的小磁针转动了，认为它一定受到力的作用，他判断的理
由是 　力是改变物体运动状态的原因　，于是小黄得出结论：通电导体周围有磁场。
（3）小妍查阅资料发现导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，于是她大胆地猜测空气的对流运动也会使磁针偏转。为了验证该猜想，下列方案可行的是 　②③　（可能不止一个正确选项）。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
③改变导线中的电流方向
（4）如图，将一枚可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放置一根垂直于小磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，从上往下看 　D　。
A.小磁针将逆时针方向转动
B.小磁针将顺时针方向转动
C.小磁针将不停地摆动
D.小磁针将不动
【解答】解：
（1）为了保证实验的效果，奥斯特实验中，导线摆放方向与小磁针平行，因而先放置小磁针，然后摆放导线，最后闭合开关，故正确的实验操作顺序为②③①；
（2）实验中，当闭合开关时，小黄发现静止的小磁针转动了，小磁针的运动状态改变，根据力是改变物体运动状态的原因，则一定受到力的作用，根据磁场对磁体有力的作用，小黄得出结论：通电导体周围有磁场。
（3）小妍查阅资料发现导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，于是她大胆地猜测空气的对流运动也会使磁针偏转；
①将整个装置都放在玻璃罩内，当导线通电发热时，小磁针和导线之间的空气仍然可以发生对流，所以不符合实验要求；
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验，该方法能避免空气流动对小磁针的影响，所以符合实验要求；
③改变导线中的电流方向，虽然没有阻断小磁针和导线之间的空气流动，但如果是空气对流引起的（都是小磁针上方空气温度较高、其下方空气温度较低），则小磁针只能向一个方向偏转，如果是通电后导线周围产生了磁场引起的，则小磁针的偏转方向会发生变化（比如由逆时针转动变为顺时针转动），所以该方案可以验证该猜想是否正确；
故选：②③；
（4）如图，将一枚可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放置一根垂直于小磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，根据安培定则知，导线下方的磁场方向与小磁针的N方向相同，因而小磁针将不动，故D正，ABC错误；
故选：D。
故答案为：（1）②③①；（2）力是改变物体运动状态的原因；（3）②③；（4）D。
20．随着人们越来越追求高品质的生活，空气净化器逐渐走入家庭。某项目化小组同学研究了空气净化器模型后，为其增设了可根据空气质量指数自动控制风机是否开启以及挡位大小自动调节装置。如下表是根据空气质量指数K划分的空气质量等级。风机增设部分内部工作原理如图1所示，包括工作电路和控制电路两个部分，控制电路中的电源电压U1＝12V，调控电阻R0的阻值大小可调，R为气敏电阻，其阻值随空气质量指数K的变化的图像如图2所示，L为磁控开关，当气敏电阻R的阻值发生变化时，控制电路中的电流随之发生变化，当电流大于或等于100mA时，L的两个由铁制成的弹片相互吸合，工作电路的电动机启动第一档工作模式；当电流增大到一定值时，电磁铁吸引衔铁，触点ab接通，工作电路的电动机启动第二档工作模式。工作电路两端电压为U2，线圈、磁控开关L以及电动机的电阻均不计。
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
（1）闭合开关S时，图1中线圈的左端P相当于条形磁体的 　S　极。
（2）开关闭合后，磁控开关L的两个弹片在一定条件下相互吸合，请你说说它涉及《电与磁》的哪些知识？　电流的磁效应、磁化、磁极间相互作用等　。
（3）若要求控制空气质量等级至少为良，则调控电阻R0的阻值范围是多少？（写出计算过程）
（4）在保证风机工作的情况下，若要在空气质量指数K更低时开启风机第二档工作，则以下调整可以实现的是 　AC　。
A．减小调控电阻R0的阻值
B．适当降低控制电路电源电压
C．增加电磁铁线圈匝数
D．适当增加衔铁和线圈的距离
【解答】解：（1）闭合开关S时，电流从图1中线圈右侧流入，根据安培定则可判断线圈的左端为S极；
（2）开关S闭合后，磁控开关L的两个弹片在电流的作用下被磁化成异名磁极，异名磁极相互吸引，同时说明了通电导体周围存在着磁场，故用到了电流的磁效应、磁化、磁极间相互作用；
（3）空气质量等级至少为良，则空气质量指数最大为100，由图2可知气敏电阻R＝60Ω；已知当电流 I≥100mA＝0.1A 时，两弹片吸合工作电路工作。控制电路总电阻R总120Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R0＝120Ω﹣60Ω＝60Ω调控电阻R0的阻值范围0～60Ω；
（4）由图2可知，空气质量指数K越低，R阻值越大，要开启风机的第二档工作，
A、减小调控电阻R0的阻值，可减小电路的总电阻，从而增大电路中电流，进而增强电磁铁磁性，可以开启第二档工作，故A正确；
B、适当降低控制电路电源电压，电路中总电阻变大，根据欧姆定律，可知电路中电流减小，电磁铁磁性减弱，不能开启第二档工作，故B错误；
C、增加电磁铁线圈匝数，可增大电磁铁磁性，能够开启第二档工作，故C正确；
D、适当增加衔铁和线圈的距离，会减小电磁铁对衔铁的吸引力，不能开启第二档工作，故D错误。
故选：AC。
故答案为：（1）S；
（2）电流的磁效应、磁化、磁极间相互作用等；
（3）由图2可知，当K＝100时，R＝60Ω。已知当电流 I≥100mA＝0.1A 时，两弹片吸合工作电路工作。控制电路总电阻R总120Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R0＝120Ω﹣60Ω＝60Ω调控电阻R0的阻值范围0～60Ω；
（4）AC。
21．研习小组参观“智能温控蔬菜种植大棚”后，尝试设计了“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，控制电路电源电压恒为6V，R1为20Ω的定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为工作电路的加热电阻。
（1）控制电路电磁铁线圈上端的磁极为 　S　（填“N”或“S”）。
（2）若线圈中电流为0.2A时，电磁铁就会吸引衔铁，使工作电路中R3停止加热。此时R2接入电路的有效阻值是多少欧？
（3）甲电路通过移动滑动变阻器滑片，改变电流，从而来实现对工作电路工作状态的控制。为实现“自动温控”，小东用热敏电阻R3替换R2。热敏电阻阻值与温度关系有两类，如图乙。为实现目的，需选择曲线 　②　（填“①”或“②”）所示的热敏电阻。该改进，可实现一定温度下的自动控制。
（4）温度过高和过低都不利于植物生长，再次改进电路，如图丙所示（La和Lb是完全相同的电磁铁），让温度低于15℃时加热系统工作，温度高于30℃时制冷系统工作。若温度高于30℃时制冷系统工作，此时热敏电阻Ra和Rb要满足怎样的大小关系？说说你的理由：　当温度小于30℃时，Rb＜Ra，当温度大于30℃时，Rb＞Ra。因为低于30℃时，加热电路工作，Lb的磁性大于La磁性，通过Lb的电流大于通过La的电流，La和Lb完全相同，两电阻并联电路，由欧姆定律可知Rb＜Ra，当温度大于30℃时，同样道理，Rb＞Ra。　。
【解答】解：（1）由安培定则可知电磁铁线圈上端为S极；
（2）控制电路中的总电阻R总30Ω，
滑动变阻器此时接入的电阻R2＝R总﹣R1＝30Ω﹣20Ω＝10Ω；
（3）图甲中，衔铁吸下，切断加热电路，这时电磁铁线圈中的电流增大，总电阻变小，所以热敏电阻时温度升高电阻变小，故选②；
（4）当温度低于15℃时加热系统工作，此时电磁铁Lb的磁性大于电磁铁La的磁性，通过Lb的电流大于通过La的电流，La和Lb完全相同，Ra和Rb并联根据R，此时Rb比Ra小，当温度高于30℃时，制冷系统工作，La的磁性大于Lb的磁性，同样道理，此时Ra比Rb小，故当温度小于30℃时，Rb＜Ra，当温度大于30℃时，Rb＞Ra。
故本题答案为：（1）S；（2）R2接入电路的有效电阻时10Ω；（3）②；（4）当温度小于30℃时，Rb＜Ra，当温度大于30℃时，Rb＞Ra。因为低于30℃时，加热电路工作，Lb的磁性大于La磁性，通过Lb的电流大于通过La的电流，La和Lb完全相同，两电阻并联电路，由欧姆定律可知Rb＜Ra，当温度大于30℃时，同样道理，Rb＞Ra。
22．智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0＝12欧，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 　N　极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法 　增大电源电压　。
【解答】解：（1）当控制电路开关闭合时，电流从螺线管的上端流入，下端流出，利用右手螺旋定则判断，电磁铁的上端是N极；
由图丙可知，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，当地面灰尘减少时，空气的透光程度增强，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，光敏电阻的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强；
（2）由图乙可知，控制电路中，光敏电阻与定值电阻串联，电压表测量定值电阻两端电压；
电压表示数为6V时，定值电阻R0的电流为：I0.5A；
光敏电阻两端的电压：U′＝U﹣U0＝9V﹣6V＝3V，
光敏电阻的电阻：R6Ω，由图丙可知，当光敏电阻的电阻为6Ω时，光照强度为3.0cd；
（3）根据图丙可知，若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，即当光照强度减弱时，光敏电阻的阻值变大，在R0不变时，由串联分压的规律可知光敏电阻分得的电压变大，若要电动机仍在电压表示数≤6V时开始工作，由串联电路的电压特点可知应增大电源电压。
答：（1）N；当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将增强；
（2）电压表示数为6V时，光照强度为3.0cd；
（3）增大电源电压。
23．在北京冬奥会上1000架无人机的表演引起世界轰动。但无人机常常频发坠机事故。为防止坠机校项目化学习小组将降落伞及安全气囊结合应用在无人机上（图甲），设计成防坠毁装置，以减少意外坠落时造成的损失。该装置工作流程如图乙所示，电路如图丙所示。S1，S2均为自动开关，当发生坠落时，会自动变为闭合状态。Ra和Rb是两个不同型号的力敏电阻，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）
（1）力敏电阻的阻值随高度的变化图像如图丁所示。若飞行过程中，无人机的高度升高，则电磁铁磁性变化为 　增强　。（选填“增强”或“减弱”）
（2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，降落伞打开位置的高度与原来相比 　降低　（选填“升高”、“降低”或“不变”）。
（3）已知两只力敏电阻阻值均随海拔高度的增大而减小，请结合Ra的曲线画出Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线。
【解答】解：（1）由图丁可知，力敏电阻阻值均随高度的增大而减小，在电源电压不变时，电路电流就会增大，电磁铁磁性就会增强；
（2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁La的磁力减弱，降落伞打开位置的高度与原来相比降低；
（3）根据电路图及题意可知，50m以下时仅安全气囊打开，工作电路中应仅有安全气囊处于通路，此时电磁铁La吸引衔铁向左运动，即控制电路中电磁铁La的磁性需强于Lb，说明通过电磁铁La的电流更大，由欧姆定律可知Ra的阻值应小于Rb；
50m以上时降落伞、安全气囊能同时打开，工作电路中应让安全气囊和降落伞弹射装置同时处于通路，此时电磁铁Lb吸引衔铁向右运动，即控制电路中电磁铁Lb的磁性需强于La，说明通过电磁铁Lb的电流更大，由欧姆定律可知Rb的阻值应小于Ra；则Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线如图所示：
故答案为：（1）增强；（2）降低；（3）见解答。
24．某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路.电动气瓶及气囊等（如图1）。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A 60Ω”，力敏电阻Rx的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO2，并设有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图2所示。当开关断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭；当开关闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。
（1）永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断永磁体的左端为 　S　极。
（2）力敏电阻Rx的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自救器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为20米时自动充气。（线圈电阻忽略不计）
深度h（米） 5 10 15 20 25 30
Rx的阻值（欧） 110 70 40 25 16 10
（3）为保证人员安全，“潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图3，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关S1，“潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由：　方案可行，由图3知，只要闭合开关S1，力敏电阻Rx被短路，当滑动变阻器阻值取最大值时，RP＝60Ω，电路电流I'50mA＞30mA，可知无论滑片P在何位置，电路中的电流均大于30mA，气囊会立刻充气能够实现紧急自救　。
【解答】解：（1）根据电磁铁中的电流方向，由安培定则可确定电磁铁右端为S极，开关闭合，电磁铁通电有磁性，当磁性强到一定程度时会推动永磁体向右移，说明电磁铁的右端与永磁体的左端是同名磁极，故永磁体的左端是S极。
（2）气囊充气时，线圈中电流达到30毫安，此时电路中的总电阻R总100Ω。当滑动变阻器阻值取最大值时，RP＝60Ω，力敏电阻Rx＝R总﹣RP＝100Ω﹣60Ω＝40Ω，由表格数据知当潜水深度为15米时，该装置自动充气，不能实现在20m深度时自动充气的目标。
（3）方案可行，由图3知，只要闭合开关S1，力敏电阻Rx被短路，当滑动变阻器阻值取最大值时，RP＝60Ω，电路电流I'50mA＞30mA，可知无论滑片P在何位置，电路中的电流均大于30mA，气囊会立刻充气能够实现紧急自救。
故答案为：（1）S；（2）不能实现在潜水深度为20米时自动充气；（3）方案可行，由图3知，只要闭合开关S1，力敏电阻Rx被短路，当滑动变阻器阻值取最大值时，RP＝60Ω，电路电流I'50mA＞30mA，可知无论滑片P在何位置，电路中的电流均大于30mA，气囊会立刻充气能够实现紧急自救。
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八年级下册科学 核心概念专题集训
专题二 电生磁
一、科学概念的理解与拓展
科学概念1　直线电流的磁场
例1．小明利用如图甲装置探究通电导线周围的磁场分布，通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙（图中“ ”表示导线的位置）。下列选项能表示通电导线电流变大后的铁屑分布的是（　　）
A． B． C． D．
变式1 如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形 回路将
A．不会变形
B．会变形，所围面积增大
C．会变形，所围面积减小
D．会变形，所围总面积不变
科学概念2 通电螺线管磁场
例2．为了直观地反映通电螺线管周围磁场分布，可用如图所示的磁感线表示。如果在该通电螺线管内部插入一根铁芯，则下列磁感线中能正确反映其磁场变化的是（　　）
A． B． C． D．
变式1 如图所示，a是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过通电螺线管螺管a．能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x变化规律的是（　　）
A B C D
变式2 在制造精密电阻时．常常采用双线绕法．即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管 （ ）
A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极
C．左端为S极．右端为N极 D．左端为N极，右端为S极。
探索与实践1 电磁铁的应用
例3．如图所示，盛水烧杯放置在电磁铁的A端上，烧杯中水面上漂浮着一个空心铁球。当电磁铁磁性的强弱发生改变时，烧杯中的空心铁球会上下浮动。现闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P向右滑动。针对这种情况，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁A端为S极，烧杯中水面上升
B．电磁铁A端为S极，烧杯中水面下降
C．电磁铁A端为N极，烧杯中水面上升
D．电磁铁A端为N极，烧杯中水面下降
变式1 医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环．如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．请说明电动泵的工作过程；
答：①当电动泵工作时，血液从阀门 抽进，从阀门 送出．
②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为 极，活塞处于 状态（填“抽血”或“送血”）。
变式2 如图，当电磁铁中无电流时，铁质弹簧片的可动端与右侧接线柱接通；当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通。试用笔线代替导线，完成电路连线，使电路中的电键闭合后，灯L1、L2会交替发光。
二、同步习题精编
1．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在图中的四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（　　）
A．B．C．D．
2．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（　　）
A．电流表示数变小，弹簧长度变短
B．电流表示数变大，弹簧长度变短
C．电流表示数变小，弹簧长度变长
D．电流表示数变大，弹簧长度变长
3．如图为科学兴趣小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　）
A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方
C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左
4．用两枚相同的铁钉、滑动变阻器、干电池、开关和导线组成如图所示电路进行实验。闭合开关，观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，多次实验，结果相同。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　）
A．电磁铁极性 B．电流大小
C．电流方向 D．线圈匝数
5．某同学设计了一个利用电磁铁起升道闸杆的模拟装置。当车牌识别成功相当于图中开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引铁柱，道闸杆绕O点顺时针转动，闸杆升起。下列有关说法正确的是（　　）
A．若车牌识别成功，图中电磁铁的上端为N极
B．改变电源正负极，该模拟装置仍能正常工作
C．小灯泡L与滑动变阻器的连接方式为并联
D．滑动变阻器的滑片P向下移动后，栏杆更容易抬起
6．小联同学学习了电和磁的知识后，打算用磁铁、缝衣针等材料制作一个指南针。请完成下面小题。如图所示，将一根直导线架在静止缝衣针的上方，并使直导线与缝衣针平行，接通电路，发现缝衣针偏转。关于该实验说法正确的是（　　）
A．该实验说明电流周围存在磁场
B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第
C．利用该实验原理可以制成发电机
D．改变电流方向，缝衣针偏转方向不变
7．生态鱼缸需要足够的光照，为了补偿光照，小滨设计了如图所示的智能补光电路，光暗时灯L自动补光，自然光较亮时灯L自动熄灭，R1为定值电阻，R2为光敏电阻。已知灯L无法照射到电阻R2，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S，电磁铁上端为S极
B．自然光照强度降低时，电磁铁的磁性减弱
C．R2的阻值随自然光照强度的减弱而增大
D．当自然光照强度增大时，电压表示数变大
8．如图1是小文所在的项目化小组制作的磁悬浮地球仪，图2是其内部结构图，地球仪内部顶端是一块磁铁，支撑装置顶部内有电磁铁，通电之后将地球仪放在适当位置即可悬浮。请回答下面小题：
以下能实现地球仪悬浮的装置图是（　　）
A． B． C． D．
9．如图是一种“电子秤”的结构简图，其中的电磁铁和永磁体之间相互排斥，对秤盘产生向上的力。当秤盘上放置质量不同的物体时，可通过调节滑动变阻器改变电流，从而改变斥力大小，使指针始终指在“a位置”。该电子秤所称量物体质量m跟电路中电流I的关系为m＝kI（k为500克/安）。据此原理，可将电流表改装成“质量显示仪”达到称量质量的目的。电源电压为9伏，线圈电阻为10欧，线圈允许通过的最大电流为0.8安，滑动变阻器规格为“50Ω 2A”，电流表量程为0～0.6安。假设弹簧等元件均能正常工作。下列说法中错误的是（　　）
A．永磁体下端为S极
B．该电子秤的称量范围为75g～400g
C．要增大斥力，应将变阻器滑片P向下移动
D．要增大电子秤称量范围，可以通过增大电路中电流的取值
范围来实现
10．如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。请完成下列问题：
（1）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 　 　（选填“A”或“B”）。
（2）其他条件不变，若增加电磁铁线圈匝数，安全深度 　 　（选填“变大”或“变小”）。
11．根据题意填写对应信息
（1）三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如甲图所示，则A端为 　 　极，D端为 　 　极。
（2）通电螺线管的磁感线方向如乙图所示，图中已标出小磁针静止时的指向和磁感线的方向，则电源的左端为 　 　极，小磁针的左端为 　 　极。
12．如图所示，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？
猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起的。
猜想二：可能是通电后导线周围产生的磁场引起的。
（1）如果实验中小磁针偏转不明显，请提出一条改进的建议：
　 　。
（2）为了验证猜想一，下面方案可行的是 　 　。（可多选）
①改变导线中的电流方向
②将整个装置放在玻璃箱中进行实验
③将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
13．如图为通电螺线管磁场强弱演示仪的示意图，指针会绕着转动轴O转动。
（1）根据右手螺旋定则，通电螺线管的右端为 　 　极。如图演示仪是通过 　 　来反映电磁铁磁性的强弱。
（2）若磁铁左端为S极，将开关S从a换到b点，并调节变阻器的滑片使电流表的示数不变，则刻度盘示数 　 　。
14．科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源 　 　端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是 　 　。
15．如图甲的无人机灯光秀“燃爆”宁波：近千架无人机齐飞，以夜空为幕，执祝福之笔，欢度2023年元宵，与江边夜景、花市灯会交相辉映，共同点亮了宁波夜空。为了确保无人机的飞行速度不超过最大值280km/h，工程师给无人机的发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如图乙所示。
（1）闭合开关后，电磁铁的上端为 　 　（填“N”或“S”）极。
（2）其中R的阻值随飞行速度变化的图象如图丙所示。若电源电压恒为6V，R0的阻值为10Ω，此电路的最大电流为 　 　A。（电磁铁电阻忽略不计）
（3）若要进一步减小最大飞行速度，还可以采取的方法是 　 　。
16．设计人员要开发一款倒悬的酷悬浮发光月球装饰品，如图甲所示。
【材料组装】如图乙，球内装入磁体，灯泡等元件，底座内装入电磁铁等元件；
（1）电源的上端应为 　 　极。
【问题呈现】在试验过程中难以找到发光月球的磁悬浮位置。离底座过远，球会掉落；离底座过近，球直接吸附在底座上。
【原因分析】球离底座过远时，底座中的电磁铁对球内磁体的吸引力小于重力，所以球会掉落。过近则吸引力大于重力，球直接吸附在底座上。
【解决方案】设计人员在电路中加入了开关型霍尔传感器H来检测磁场强弱，并控制电路的通断，经简化的电路图如图丙所示。
（2）当球与底座距离过近，传感器H检测到磁场过强时，传感器H应 　 　（选填“闭合”或“断开”）电路。
【产品优化】
（3）经调试，成功实现月球悬浮。若需增大悬浮时月球与底座的距离来增强观赏效果，在适当调整传感器H的位置后，对底座电路的处理方式可以是 　 　（写出两种即可）。
17．1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
（1）在演示奥斯特实验时，如图甲所示，①闭合开关；②放置小磁针观察指向；③摆放一根长直导线；为了减弱地磁场的影响，正确的实验操作顺序为 　 　。
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③①②
（2）由图乙（a）、（b）、（c）可知：电流周围存在磁场，且 　 　。
（3）小曙推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图乙（d）所示，小磁针也会发生偏转。其依据是：　 　；（d）中小磁针N极偏转方向和图乙 　 　（填序号）的小磁针偏转方向相同。
18．如图为小科制作的电流磁效应演示器。玻璃管中装有适量的水，固定在桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈（1和2之间为150匝，1和3之间为400匝）。按图示连接好电路后，小科开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如表：
实验步骤 实验操作 实验现象
① 线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球没有运动
② 断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球向下运动到线圈附近
③ 断开开关，……，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A 浮球向下运动到线圈附近
请回答以下问题：
（1）根据步骤①②可得出的结论是 　 　。
（2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，还需要增加步骤③，请你将该操作中的“……”补充完整：　 　。
（3）小科想要继续探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向的关系，除了将电源“+”“﹣”极对调，还需要将浮球中的铁钉换成 　 　，才能完成实验。
19．电与磁现象是人类探索自然的一个重要方面，探索是一个循序渐进的过程：
（1）小黄重温奥斯特实验，如甲图所示，正确的实验操作顺序为 　 　（填序号）
①闭合开关 ②放置小磁针 ③摆放导线
（2）实验中，当闭合开关时，小黄发现静止的小磁针转动了，认为它一定受到力的作用，他判断的理
由是 　 　，于是小黄得出结论：通电导体周围有磁场。
（3）小妍查阅资料发现导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，于是她大胆地猜测空气的对流运动也会使磁针偏转。为了验证该猜想，下列方案可行的是 　 　（可能不止一个正确选项）。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验
②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验
③改变导线中的电流方向
（4）如图，将一枚可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放置一根垂直于小磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，从上往下看 　 　。
A.小磁针将逆时针方向转动
B.小磁针将顺时针方向转动
C.小磁针将不停地摆动
D.小磁针将不动
20．随着人们越来越追求高品质的生活，空气净化器逐渐走入家庭。某项目化小组同学研究了空气净化器模型后，为其增设了可根据空气质量指数自动控制风机是否开启以及挡位大小自动调节装置。如下表是根据空气质量指数K划分的空气质量等级。风机增设部分内部工作原理如图1所示，包括工作电路和控制电路两个部分，控制电路中的电源电压U1＝12V，调控电阻R0的阻值大小可调，R为气敏电阻，其阻值随空气质量指数K的变化的图像如图2所示，L为磁控开关，当气敏电阻R的阻值发生变化时，控制电路中的电流随之发生变化，当电流大于或等于100mA时，L的两个由铁制成的弹片相互吸合，工作电路的电动机启动第一档工作模式；当电流增大到一定值时，电磁铁吸引衔铁，触点ab接通，工作电路的电动机启动第二档工作模式。工作电路两端电压为U2，线圈、磁控开关L以及电动机的电阻均不计。
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
（1）闭合开关S时，图1中线圈的左端P相当于条形磁体的 　 　极。
（2）开关闭合后，磁控开关L的两个弹片在一定条件下相互吸合，请你说说它涉及《电与磁》的哪些知识？　 　。
（3）若要求控制空气质量等级至少为良，则调控电阻R0的阻值范围是多少？（写出计算过程）
（4）在保证风机工作的情况下，若要在空气质量指数K更低时开启风机第二档工作，则以下调整可以实现的是 　 　。
A．减小调控电阻R0的阻值 B．适当降低控制电路电源电压
C．增加电磁铁线圈匝数 D．适当增加衔铁和线圈的距离
21．研习小组参观“智能温控蔬菜种植大棚”后，尝试设计了“自动温控电路”，如图甲所示。电路分控制电路和工作电路两部分，控制电路电源电压恒为6V，R1为20Ω的定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为工作电路的加热电阻。
（1）控制电路电磁铁线圈上端的磁极为 　 　（填“N”或“S”）。
（2）若线圈中电流为0.2A时，电磁铁就会吸引衔铁，使工作电路中R3停止加热。此时R2接入电路的有效阻值是多少欧？
（3）甲电路通过移动滑动变阻器滑片，改变电流，从而来实现对工作电路工作状态的控制。为实现“自动温控”，小东用热敏电阻R3替换R2。热敏电阻阻值与温度关系有两类，如图乙。为实现目的，需选择曲线 　 　（填“①”或“②”）所示的热敏电阻。该改进，可实现一定温度下的自动控制。
（4）温度过高和过低都不利于植物生长，再次改进电路，如图丙所示（La和Lb是完全相同的电磁铁），让温度低于15℃时加热系统工作，温度高于30℃时制冷系统工作。若温度高于30℃时制冷系统工作，此时热敏电阻Ra和Rb要满足怎样的大小关系？说说你的理由：　 　。
22．智能家居已经悄然走入我们的生活，智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其自动扫地的工作原理图，当地面灰尘增多时，空气的透光程度减弱，使照射到光敏电阻上的光照强度减弱，改变电磁铁的磁性，从而实现自动控制。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0＝12欧，R为光敏电阻，其阻值随光照强度E（单位cd）的变化如图丙所示，其中电磁铁线圈的电阻不计。
（1）当控制电路开关闭合时，电磁铁上端的磁极为 　 　极。当地面灰尘减少时，电磁铁的磁性将如何变化？
（2）若电压表示数小于等于6V时，电动机开始工作。求电压表示数为6V时，光照强度为多少？
（3）若想在家里地面灰尘更多时扫地机器人才开始工作，请写出一种改进扫地机器人控制电路的方法
　 　。
23．在北京冬奥会上1000架无人机的表演引起世界轰动。但无人机常常频发坠机事故。为防止坠机校项目化学习小组将降落伞及安全气囊结合应用在无人机上（图甲），设计成防坠毁装置，以减少意外坠落时造成的损失。该装置工作流程如图乙所示，电路如图丙所示。S1，S2均为自动开关，当发生坠落时，会自动变为闭合状态。Ra和Rb是两个不同型号的力敏电阻，La、Lb是两个完全相同的电磁铁。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）
（1）力敏电阻的阻值随高度的变化图像如图丁所示。若飞行过程中，无人机的高度升高，则电磁铁磁性变化为 　 　。（选填“增强”或“减弱”）
（2）如果在Ra所在的支路中再串联一个阻值适当的定值电阻，降落伞打开位置的高度与原来相比
　 　（选填“升高”、“降低”或“不变”）。
（3）已知两只力敏电阻阻值均随海拔高度的增大而减小，请结合Ra的曲线画出Rb阻值随海拔高度变化的大致曲线。
24．某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路.电动气瓶及气囊等（如图1）。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A 60Ω”，力敏电阻Rx的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO2，并设有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图2所示。当开关断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭；当开关闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。
（1）永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断永磁体的左端为 　 　极。
（2）力敏电阻Rx的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自救器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为20米时自动充气。（线圈电阻忽略不计）
深度h（米） 5 10 15 20 25 30
Rx的阻值（欧） 110 70 40 25 16 10
（3）为保证人员安全，“潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图3，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关S1，“潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由：　 　。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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