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电与磁综合题型
1．如图所示的电路是利用光敏电阻特性设计的电路，能够实现夜晚变暗时路灯自动亮起，白天变亮时路灯自动熄灭。下列有关说法正确的是(　　)
A．当控制电路断开时，电磁铁仍有磁性
B．光敏电阻阻值随光照强度的增强而增大
C．为了让路灯更早亮起，可将滑片适当向右移
D．工作电路A 端应与家庭电路的零线相连
【答案】C
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）电磁铁磁性：电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性。当控制电路断开时，电路中无电流，电磁铁失去磁性。
（2）光敏电阻特性：光敏电阻阻值随光照强度变化而变化，通常光照强度越强，阻值越小；光照强度越弱，阻值越大。
（3）滑动变阻器与电路控制：在控制电路中，滑动变阻器与光敏电阻串联。滑片移动会改变电路电阻，从而影响电流和电磁铁磁性。要让路灯更早亮起，即要在光照稍强时路灯就亮，需减小控制电路电阻。
（4）家庭电路连接安全原则：在家庭电路中，为保证安全，开关应接在火线和用电器之间，所以工作电路中 A 端应接火线，B 端接零线。
【解答】A、当控制电路断开时，电磁铁无磁性，该选项错误。
B、光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小，该选项错误。
C、将滑片适当向右移，滑动变阻器接入电路电阻减小，能使控制电路在光照稍强时电流就足够大，让电磁铁磁性增强吸引衔铁，路灯更早亮起，该选项正确。
D、工作电路 A 端应与家庭电路的火线相连，该选项错误。
故答案为：C。
2．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向左滑动。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
【答案】A
【知识点】右手螺旋定则
【解析】【分析】本题根据力的合成考查了右手螺旋定则、滑动变阻器的使用及欧姆定律的使用，对学生能力要求较高。已知电流方向则由右手螺旋定则可知螺线管A的磁极；当滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知螺线管中磁性的变化；则由力的合成可知小铁球所受的浮力的变化，然后可知烧杯中水面的变化。
【解答】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）；当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则由欧姆定律可知电路中电流增大，则螺线管中的磁性增强，故小铁球所受磁力增大；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，因磁力增大，故浮力也将增大，所以烧杯中水面上升。故A正确。
故选A
3．如图所示是一种磁性门锁的工作原理示意图：闭合开关，电磁铁吸引插销，门打开；断开开关，在弹簧的作用下，插销重新插入门锁插槽，门锁上。下列有关磁性门锁的说法错误的是（　　）
A．制作插销的材料可以选择铁
B．电磁铁的原理是电磁感应现象
C．门锁插槽需要定期抹油以减小摩擦
D．需定期更换电池，避免打不开门
【答案】B
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】（1）磁性材料：铁、钴、镍等属于磁性材料，能被电磁铁吸引，可用于制作能被电磁铁吸引的部件。
（2）电磁铁原理：是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场，而电磁感应现象是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流。
（3）减小摩擦的方法：在接触面涂抹油等润滑剂，可使接触面分离，从而减小摩擦。
（4）电源对电路的影响：磁性门锁靠电池供电，电池电量不足会导致电磁铁磁性减弱，影响门锁正常工作。
【解答】A、铁是磁性材料，能被电磁铁吸引，可用来制作插销，故正确。
B、电磁铁是利用电流的磁效应工作，不是电磁感应现象，故错误。
C、在门锁插槽定期抹油，可使接触面光滑，减小摩擦，故正确。
D、电池电量不足会使电磁铁磁性减弱，无法正常吸引插销，需定期更换电池，故正确。
故答案为：B。
4．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
【答案】B
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据安培定则判定电磁铁的极性。
（2）根据电磁继电器的原理进行分析。
（3）电路元件逐个顺次连接的方式叫串联，电路元件并列连接的方式叫并联。
（4）影响电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。
【解答】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。
5．如图为磁悬浮花盆。通电后，底座产生磁场，花盆就能悬浮在空中。这是因为（）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用；重力及其方向；磁极间的相互作用
【解析】【分析】根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引进行判断。
【解答】花盆悬浮，受力平衡，受到竖直向下的重力和竖直向上的磁力，可知花盆和底座之间相互排斥，则花盆和底座属于同名磁极。
故答案为：C。
6．我国生产的混合动力汽车是由一台内燃机和一台电机组成(如图所示)，该电机既可以当电动机，又可以充当发电机。
（1）内燃机工作向车轮输送能量的同时也给蓄电池充电，此过程将内能转化为机械能，多余的能量以　 　能储存。
（2）电机充当发电机时，它的发电原理是____。
A．通电导体在磁场中受力运动
B．电流周围存在磁场
C．电磁感应
（3）某种混合动力汽车总质量为1200千克，车胎与地面接触总面积为1000平方厘米。汽车对地面的压强为　 　帕。
【答案】（1）化学
（2）C
（3）120000
【知识点】压强的大小及其计算；电磁感应；能量的转化与守恒定律
【解析】【分析】（1）给电池充电，电池相当于用电器，将能量以化学能的形式储存起来。
（2）产生感应电流的条件：闭合回路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
（3）在水平地面上，车对水平地面的压力等于车的重力。
【解答】（1）给电池充电，是将多余的能量以化学能的形式储存在电池中。
（2）发电机的原理是电磁感应。通电导体在磁场中受力运动是电动机的原理。
故答案为：C。
（3）汽车对地面的压强。
7．2024年12月27日，中国海军076两栖攻击舰首舰在上海下水，命名为四川舰，它是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。
（1）电磁弹射器的弹射装置处于强磁场中，当其中的导体有强电流通过时，舰载机受到弹射装置所提供强大的推力而快速起飞。舰载机受到的弹力方向与磁场方向以及　 　方向有关；
（2）舰载机弹射飞出时由于质量基本不变，　 　，因此动能增大；
（3）四川舰采用了21兆瓦燃气轮机和6兆瓦柴油机的混合动力系统。采用柴油作为燃料，其原因是柴油具有较大的____。
A．密度 B．沸点 C．热值
【答案】（1）电流
（2）速度增大
（3）C
【知识点】磁场对通电导线的作用；动能的影响因素；燃料的热值
【解析】【分析】（1）通电导体在磁场中受到力的作用，原理是电动机的原理相同。
（2）动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大。
（3）热值指的是单位质量的物质完全燃烧放出的热量。
【解答】（1）电磁弹射器的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与磁场方向和电流方向有关。
（2）动能与质量和速度有关，质量不变，速度变大，动能变大。
（3）燃油具有较大的热值，在燃烧等质量的燃料时，放出的热量更多。
故答案为：C。
8．许多商场安装了一种“聪明”的电梯，载人时电梯运行的速度快，不载人时电梯运行的速度慢。该电梯的结构如图甲所示，简易控制电路如图乙所示，R是压力传感器。
（1）电梯运行时，以扶梯踏板为参照物，扶手带是　 　的。
（2）压力传感器R 的阻值随压力的增大而　 　。
（3）如果站在电梯上的人数减少，电梯的机械效率将　 　。
【答案】（1）静止
（2）减小
（3）变小
【知识点】参照物及其选择；欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】（1）根据参照物的知识分析解答；
（2）根据“ 载人时电梯运行的速度快 ”分析此时电流变化，根据欧姆定律分析压力传感器的阻值变化即可；
（3）根据分析判断。
【解答】（1） 电梯运行时，以扶梯踏板为参照物，扶手带的位置保持不变，因此扶手带是静止的；
（2） 载人时电梯运行的速度快， 说明此时电流变大。根据可知，压敏电阻的阻值减小。
（3） 如果站在电梯上的人数减少， 那么克服人体重力做的有用功减小。根据可知，电梯的机械效率将变小。
9．福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生　 　，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有　 　而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达　 　瓦。
【答案】（1）力的作用；惯性
（2）4×107
【知识点】惯性；磁场对通电导线的作用；功率计算公式的应用
【解析】【分析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，原理是将电能转化为机械能；惯性的概念：物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；功率是指单位时间内所做的功，表示物体做功的快慢；
【解答】（1） 该装置将电能转化为机械能，原理是通电导体在磁场中受力运动；惯性的概念是物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；所以该模型中通电后磁场对弹射车产生力的作用， 从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有惯性；而保持原来的运动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。 ，
（2）P=W/t= 1.2×108焦 /3s=4×107w；
故答案为：（1）力的作用，惯性（2） 4×107
10．“地漏”是连接排水管道与室内地面的接口，如图甲、乙、丙所示是不同类型的地漏。请分析回答：
（1）图甲是常用的家庭存水式地漏，存水杯中的水能阻止下水道异味上逸，但也会造成地漏表面及排水管道内滋生细菌，细菌的生殖方式属于无性生殖中的　 　，因此其繁殖速度极快；为了抑制细菌生长，可定期使用含次氯酸钠(NaClO)的消毒剂对地漏进行消毒，次氯酸钠中氯元素的化合价为　 　价。
（2）图乙是磁悬浮地漏，当密封盖上方无水时，在磁体B作用下，磁体A将密封盖顶起，这是利用了　 　的原理工作的。
（3）图丙是黄铜材质的翻板式地漏的实物图，黄铜是铜锌合金，其中锌含量影响黄铜性能(如下表)。为了探究制作地漏所用黄铜的类型，小科取制作地漏的黄铜废料进行了实验检测：取样品20g，逐滴加入质量分数为9.8%的稀硫酸，当加入稀硫酸的质量为100g时，不再有气体产生。通过计算并结合下表判断制作该地漏的黄铜属于哪种类型
黄铜类型 单相α黄铜 α+β双相黄铜 β相较多黄铜
锌的质量分数 ≦20% 20~36% ≧36%
加工性能 塑性好，适合冷加工 强度高，适合热加工 硬度高，塑性低
（4）图丁是黄铜材质的翻板式地漏的结构示意图。整个翻板结构(包括配重和底盖)的总质量为40g，整个翻板结构的重力作用线通过A 点，水对底盖压力的作用点可以等效在底盖C点，其中 OD 长度为 1cm，OA 长度为0.5cm。底盖向下张开时，水对底盖的压力至少为　 　N。
【答案】（1）分裂；+1
（2）同名磁极相互排斥
（3）解：设20g样品中锌的质量为x
98 65
100g×9.8% x
解得： x=6.5g
在20~36%之间， 属于α+β双相黄铜
（4）0.2
【知识点】细菌的主要特点；磁极间的相互作用；杠杆的平衡条件；元素化合价的规则与计算；根据化学反应方程式的计算
【解析】【分析】（1）细菌与其他生物细胞的区别是细菌没有成形的细胞核，属于原核生物。细菌通过分裂繁殖，不需要经过两性细胞的结合，属于无性生殖。
（2）根据同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引和题中现象进行判断。
（3）铜是不活泼金属，不与稀硫酸反应，锌是活泼金属，能与稀硫酸反应产生硫酸锌和氢气，根据方程式进行计算。
（4）根据杠杆平衡条件进行计算，力臂指的是支点到力的作用线之间的距离。
【解答】（1）细菌属于单细胞生物，通过分裂繁殖。
钠元素的化合价为+1价，氧元素的化合价为-2价，则氯元素的化合价为，解得x=+1。
（2）B将A 向上顶起，说明AB 之间相互排斥，可知原理是同名磁极相互排斥。
（4）支点为O点，由杠杆平衡条件可知，代入数据可得，解得F=0.2N。
11．如图是项目化学习小组为农场的储水箱设计的自动抽水控制系统。已知：工作电路电压 U1恒为220V，控制电路电压U2恒为12V；压敏电阻R2安装在水箱下部，其阻值随压力F的增大而减小，部分数据如下表；电磁铁线圈阻值不计，当电流达到40mA时，衔铁恰好被吸下； 水箱重50kg， 容积为0.85m3。计算：
压力F/N 6000 7000 8000 9000 10000
压敏电阻R2阻值/Ω 240 230 220 210 200
（1）水箱装满水时控制水泵的电动机M恰能自动停止工作，则R1的阻值应选多少欧
（2）若水箱距水源的高度为4m，需要在100s内将水箱注满，则选择的电动机抽水功率至少为多少瓦
【答案】（1），F=G水+G箱=m水g+m箱g=(1000kg/m3×0.85m3+50kg)×10N/ kg=9000N；根据图乙可知， 当F=9000N时，
（2）
【知识点】重力的大小；电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电磁铁的构造和原理；功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）水箱装满水，衔铁被吸下，此时电路中电流为0.04A，根据欧姆定律计算电路中电阻，根据压力大小结合表中数据获取压敏电阻的阻值，最后根据串联电路总电阻等于各用电器电阻之和计算定值电阻的阻值。
（2）根据计算功率大小。
12． 恒温水箱可用于加热化学药品及生物用品恒温培养等，学校科技小组设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路。工作电路中的电热器上标有“220V2200W”的字样。控制电路中电源电压U=36V；热敏电阻R1作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化如图乙所示；R1为滑动变阻器。当电磁继电器线圈(线圈电阻不计)中的电流小于或等于90mA 时，衔铁被释放；当电流大于或等于100mA时，衔铁被吸合。
（1）电磁继电器的工作原理是____。
A．通电导体周围存在磁场
B．通电导体在磁场中受到力的作用
C．电磁感应现象
（2）若电热器连续正常工作300s，此过程中产生的热量为　 　J。
（3）若水箱中水的初始温度低于20℃，R1=280Ω，则同时闭合S和S1后，可使水箱内温度控制在什么范围 (列式计算)
【答案】（1）A
（2）660000
（3）当电流I1等于0.09A之前，衔铁被释放，电热器工作，使水箱内温度升高，电阻 R阻值减小。
当I1=0.09A时， 由 可得：
，对应温度为20℃
当I1=0.1A时，衔铁被吸合，电热器停止加热，温度降低，R1阻值增大，直到电流达 衔铁才被释放，R0再次加热。
当 时， 由 可得：
对应温度为25℃
所以温度范围为： 20℃≤t≤25℃
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）电磁继电器工作原理：电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，即通电导体周围存在磁场，当控制电路中有电流通过时，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，从而实现对工作电路的控制 。
（2）电功与热量计算：对于纯电阻电路，电功W=Pt，电流通过纯电阻电路产生的热量Q=W 。
（3）欧姆定律及电路分析：欧姆定律。在控制电路中，电源电压不变，通过电磁继电器线圈的电流大小取决于电路总电阻，根据电流的临界值可计算出热敏电阻的阻值，再结合其阻值 - 温度图像确定温度范围。
【解答】（1）电磁继电器是利用通电导体周围存在磁场这一原理工作的。当控制电路通电时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；断电时，电磁铁无磁性，衔铁在弹簧作用下被释放。所以答案选 A。
（2）计算电热器正常工作300s产生的热量已知电热器的功率P=2200W，工作时间t=300s。
因为电热器是纯电阻用电器，电流通过它所做的功全部用来产生热量，
根据Q=W=Pt，可得Q=2200W×300s=660000J 。
13．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器（如图甲），他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了电路图（如图乙所示），实现自动化控制。闭合开关S、后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为　 　极，图丙中的光敏电阻　 　（填“①”或“②”）符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能。
干手器参数
额定电压 220伏
电动机额定功率 50瓦
加热功率 950瓦
工作时间 18秒
【答案】（1）N；①
（2）解：此时的总功率P总=P动+P热；
干手器一周消耗的电能。
答：干手器一周消耗的总电能为。
【知识点】欧姆定律及其应用；通电螺线管的极性和电流方向的判断；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据安培定则判断磁极，根据欧姆定律分析结合电磁铁的磁性与电流大小有关分析；
（2）首先将加热功率和电机功率相加得到吹热风时的总功率，再根据W=Pt计算电能。
【解答】 （1）①根据图乙可知，电流从上方流入，线圈中的电流指向右侧，由安培定则可知，电磁铁的上端为S极；
②干手器感应到手伸入时，光强减小，此时感应开关闭合，说明电流变大，则电阻减小，因此①符合他的设计要求。
14．冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，我是某校学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。
表一：评价量规
评价维度 评价等级
优秀 良好 待改进
升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃
节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA
图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U=6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2=100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
表二：热敏电阻阻值随温度的变化
温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为多少，请计算说明。
（2）请计算体重为50kg的小舟坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。
（3）在实验过程中，该小组同学发Ra坏了，于是找了另一个压敏点电阻Rc，其阻值随压力变化如图乙所示。小舟经过分析认为不合适，这样会比较费电。请你通过分析说明理由。（提示：加热状态下比保温状态更费电）
【答案】（1）当触点开关断开时，两个电阻串联，而触点开关闭合，R1被短路，串联总电阻比任何一个电阻大，根据知，当触点开关闭合时是加热挡，而触点开关断开时是保温挡；
工作电路的电压为220V，根据在保温挡时工作电路电流不大于50mA=0.05A
由得，此时总电阻
根据串联电阻的电阻特点知，R1的最小阻值R1=R总-R2=4400Ω-100Ω=4300Ω
（2）体重为50kg的小明坐在马桶上时，压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
根据乙图知，此时Ra=50Ω，控制电路电源电压U=6V，在电流小于20mA=0.02A时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。此时温度最高，则总电阻
根据串联电阻的电阻特点知，Rb的最大阻值Rb=R总'-Ra=300Ω-50Ω=250Ω
根据表格中数据知，此时温度为40℃；当电磁继电器在电流大于40mA=0.04A时，衔铁被吸合，此时温度最低，则总电阻
根据串联电阻的电阻特点知，Rb的最小阻值Rb'=R总''-Ra=150Ω-50Ω=100Ω
根据表格中数据知，此时温度为32℃，马桶圈的温度调控范围是32℃~40℃。
（3）Ra坏了，于是找到了另一个压敏电阻Rc替换，当没有人坐时压敏电阻的阻值较小为100Ω，当电磁继电器在电流大于40mA=0.04A时，衔铁被吸合，开始加热，则总电阻
当热敏电阻的阻值小于150Ω-50Ω=100Ω
即环境温度小于25℃时，即使没有人用马桶，马桶也会自动加热，浪费电能。
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律计算总电阻，串联电路总电阻等于各用电器电阻之和。
（2）根据电磁继电器吸引衔铁的电流范围分别计算电阻的取值范围，由表二确定温度范围。
（3）根据C电阻的阻值计算没有使用马桶时热敏电阻的阻值，根据表中数据判断温度，若温度过低，或导致无人使用时也会加热，则会造成电能的浪费。
15．项目学习小组利用如图甲电路将电流表改装成一个“数字显示”温度计(如图丙)，其中 R1为热敏电阻，其电阻随温度变化如图乙所示。其制作过程如下：
步骤一：将图甲中滑动变阻器的滑片P移到b端，闭合S1、S2，移动滑片P使电流表满偏，此时滑动变阻器的阻值标注为 Rp，之后保持滑片P位置不再移动；
步骤二：断开S1、S2，向容器中加入适量沸水(标准大气压下)，只闭合S1并记录电流值，接着观察温度计，记录示数每下降5℃时温度t和对应的电流I；
步骤三：根据记录的t和I，重新绘制电流表的表盘，改装成温度表。
（1）当温度降低时，热敏电阻的阻值将　 　。
（2）已知电源电压为30V，选用的电流表量程为0~0.6A，求水温52℃对应电流表表盘的电流示数。(写出计算过程)
（3）当容器中水温为100℃和80℃时，在图丙中标出的两个温度的刻度间距记为△L1；同理，将20℃和40℃对应温度的刻度间距记为△L2。请比较△L1和△L2的大小关系：　 　。
【答案】（1）增大
（2）当温度为52℃时， 电阻，
（3）
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）根据图乙进行分析可得出热敏电阻阻值变化与温度的关系。
（2）根据欧姆定律计算滑动变阻器的阻值电阻，串联电路电源电压除以总电阻等于电流。
（3）根据图乙可知，温度变化量一定时，电阻变化量不同，电阻变化量大时，电流变化量大，则刻度间距离变化量大。
【解答】（1）由图乙可知，温度降低，热敏电阻的阻值增大。
（3）由图乙可知，在水温为100℃和80℃时，热敏电阻的温度变化量减小，而在20℃和40℃时，热敏电阻的阻值变化值较大，由欧姆定律可知，电压一定时，电阻变化量大，电流变化值大，表盘是由电流表改装而成的，可知电阻变化量大时，刻度之间的距离大，故。
巩固练习
1．关于电与磁，下列说法错误的是（　　）
A．图甲中说明电能生磁，被称作电磁感应现象
B．图乙是发电机的原理图，即通电导体在磁场中会受到力的作用
C．图丙在生活中的应用是电动机，电动机的原理是电流的磁效应现象
D．图丁闭合开关后， 吸起大头针的数目不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关
【答案】A,B,C
【知识点】通电直导线周围的磁场；直流电动机的构造原理与工作过程；发电机的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
2．物理是以实验为基础的自然科学课程，有关电与磁的实验（如下图所示），下列分析正确的是（　　）
A．甲图中，闭合开关，磁针发生偏转的方向与电流方向无关
B．乙图中，根据安培定则分析，电源左端为正极
C．丙图中实验说明电磁铁的磁性大小与电流大小有关
D．利用丁图中实验原理制成了发电机
【答案】B
【知识点】通电直导线周围的磁场；磁场对通电导线的作用；通电螺线管的极性和电流方向的判断；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
3．有关电与磁的知识，下列说法错误的是（　　）
A．甲图可以验证电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
B．乙图中的电磁继电器实质是利用电磁铁控制工作电路通断的开关
C．丙图中麦克风的工作原理是电磁感应现象
D．丁图为扬声器，工作时将机械能转化为电能，与电动机的原理相同
【答案】D
【知识点】动圈式话筒的构造和原理
4．科技小组的同学为疏菜大棚设计了一个自动喷雾系统，其简化电路图如图16甲所示。喷雾系统用于调节空气相对湿度，控制电路中的电源电压为且保持不变，定值电阻的阻值为，为装在探头上的湿敏电阻，其阻值随相对湿度（空气中含有水蒸气的百分比，单位为%）变化的图像如图16乙所示。当控制电路中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到时，衔铁被释放。
（1）开关闭合，电磁铁的上端为　 　极；随着蔬菜大棚内空气相对湿度减小，控制电路的电流　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）求蔬菜大棚里的相对湿度最大值及相对湿度最大值时定值电阻的电功率。
（3）若要增大蔬菜大棚里的相对湿度最大值，下列措施可行的是____（填选项）。
A．减小控制电路中的电源电压
B．增大定值电阻的阻值
C．将另一定值电阻与定值电阻并联
D．减少电磁铁线圈的匝数
【答案】（1）N；变小
（2）解：当控制电路中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合，喷雾系统停止工作，此时蔬菜大棚里的相对湿度最大。此时电路中的总电阻：
此时湿敏电阻的阻值：
由图乙可知，此时蔬菜大棚的相对湿度为70%。
定值电阻的功率：
（3）A；B；D
【知识点】电功率；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】（1）电路中的控制电流不变，若减小控制电路中的电源电压U，则总电阻变小，定值电阻的阻值不变，湿敏电阻的阻值变小。
（2）减少电磁铁线圈的匝数，则磁性减弱，而将衔铁吸下来的力不变，故控制电路中的电流增大，电源电压不变。
5．在一次课外活动中，小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表：请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：
观察对象 有关记录 研究活动
电磁炉的铭牌 ； ①用电磁炉加热一壶水； （水的质量，初温） ②关闭家里其它用电器，只将该电磁炉接入电路烧水，观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得水的温度为。
电能表的铭牌 220V　10（40）A 50Hz　
（1）水所吸收的热量
（2）电磁炉的实际功率；
（3）电磁炉烧水的效率。
【答案】（1）
（2）0.9kW
（3）62.2%
【知识点】比热容；热机的效率；电能表参数的理解；电功率的计算
6．如图是科技小组设计的具有防干烧功能的饮水机装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热电路电源电压恒为，。控制电路电源电压恒为，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体的底面积为、高。科技小组对饮水机模型进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至距浮体底部处时，电磁铁线圈中的电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为时，防干烧功能启动。（形硬杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计，，取
（1）求加热电路工作时的电流；
（2）求饮水机防干烧功能启动时底部受到水的压强；
（3）为了防止防干烧功能太早启动，请提出一种可行的方法（如更换电源、电阻、电磁继电器弹簧等）并说明理由。
【答案】（1）
（2）
（3）适当减小阻值
【知识点】液体压强计算公式的应用；阿基米德原理；欧姆定律及其应用；电磁继电器的组成、原理和特点
7．人们对自我保护越来越关注。下表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻RX的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与　 　（选填“A”或“B”）相连；
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
【答案】（1）B
（2）解：根据足浴盆的相关参数，可知的功率：，
利用可得的阻值：；
（3）解：当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，可以求得控制电路的总电阻：，
由图乙可知，此时，
可得此时滑动变阻器的电阻阻值：；
（4）减小滑动变阻器的阻值。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】 1）工作电路处于加热状态时，电路中电阻较小，所以电磁继电器衔铁的触点应该与 B点连接
2） 根据题可知的功率：，根据计算的阻值；
3） 当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，根据欧姆定律求得控制电路的总电阻，由图乙可知，此时，根据求解滑动变阻器的电阻阻值
4）根据P=U2/R可知，提高保温功率的方法有减小滑动变阻器的阻值或者提高电源电压可以提高 升高足浴盆保温温度
8．北京时间10月17日16时35分，G1137次动车组列车从印尼雅加达哈利姆车站开出，雅加达至万隆高速铁路正式开通运营，全线采用中国技术、中国标准，标志着中印尼共建“一带一路”成效显著，中国高铁走出国门，走向世界！某中国高铁列车的控制和工作原理可简化为如图b所示的电路图。已知该高铁列车和乘客总质量约500t，控制电路电源电压为6V，工作电路电压为25kV，电流为400A。
（1）当控制电路电流达到0.4A，电磁铁的磁性才能将衔铁吸下，工作电路开始工作，求R0最大值；
（2）该高铁列车从A地匀速直线运动到远在175km外的B地，仅花费时间30min，则高铁的平均速度达到多少？
（3）根据中国工程院原院士徐和谊的研究组织的成果，动力系统耗费的电能占据高铁耗费总电能的70%。假设在（2）情境中，某高铁列车受到的空气阻力f约占总阻力的80%，和高铁列车速度的平方成正比，即f=kv2（f的单位为N，速度v的单位为m/s），求系数k（结果保留1位小数）
【答案】（1）解：控制电路电源电压为6V，当控制电路电流达到0.4A，电磁铁的磁性才能将衔铁吸下，R0最大值
（2）解：高铁的平均速度
（3）解：高铁耗费总电能
动力系统耗费的电能
总阻力
高铁列车受到的空气阻力
高铁的速度
系数k为
【知识点】速度公式及其应用；欧姆定律及其应用；电功的计算
【解析】【分析】（1）根据，计算电阻大小；
（2）利用，计算速度；
（3）根据W=UIt，计算消耗的电能，结合电动机效率，利用W'=Wη，计算电动机消耗的能量；利用W=Fs，计算力的大小；结合速度和阻力关系，计算阻力系数。
（1）控制电路电源电压为6V，当控制电路电流达到0.4A，电磁铁的磁性才能将衔铁吸下，R0最大值
（2）高铁的平均速度
（3）高铁耗费总电能
动力系统耗费的电能
总阻力
高铁列车受到的空气阻力
高铁的速度
系数k为
9．如图甲所示，5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功，开启世界首次月球背面采样返回之旅。
（1）地球和月球之间的距离约为38万千米，嫦娥六号探测器经过约 250 小时奔月飞行到达月球附近，此过程中它的平均速度约为多少km/h；
（2）如图乙所示，展开太阳翼的玉兔二号在月球表面上的“工作照”通过电磁波送回地球（已知电磁波在真空和大气层中的速度约为3×108m/s），“工作照”从月球传回地球需要的时间为几秒？（结果保留一位小数）
【答案】（1）解：此过程中它的平均速度约为。
（2）解：工作照从月球传回地球需要的时间为。
【知识点】速度公式及其应用
【解析】【分析】（1） 地球和月球之间的距离约为38万千米，嫦娥六号探测器经过约 250 小时奔月飞行到达月球附近 ，根据速度公式计算该过程中它的平均速度。
（2） 磁波在真空和大气层中的速度约为3×108m/s ， 地球和月球之间的距离约为38万千米 根据速度公式计算“工作照”从月球传回地球需要的时间。
（1）此过程中它的平均速度约为
（2）“工作照”从月球传回地球需要的时间为
10．“天宫”空间站“天和”核心舱发射入轨后，运行在距地表约400km的圆形轨道上，每90min绕地球一圈。
（1）空间站与地球之间用电磁波传递信息，电磁波速度与光速相同。如果空间站与北京相距510km，空间站将信息传给北京需要多少时间？
（2）地球的直径约为12700km，空间站运行轨道周长约多长？（取π=3）
（3）核心舱的正常飞行时，速度大约是多少km/s？
【答案】（1）解：光的传播速度v=3×105km/s，
由 可知，
信息以光速从空间站传回北京需要的时间
答：信息以光速从空间站传回北京需要的时间为1.7×10-3s；
（2）解：空间站运行的圆形轨道直径为d=12700km+400km×2=13500km
空间站运行的圆形轨道周长为L=πd=3×13500km=40500km
答：地球的直径约为12700km，空间站运行轨道周长约40500km；
（3）解：核心舱正常飞行时的速度
答：核心舱正常飞行时，速度大约是7.5km/s。
【知识点】速度公式及其应用
【解析】【分析】（1）根据公式，可求出时间；
（2）根据公式 L=πd，可求出周长；
（3）根据公式，可求出速度。
11．小明购物时，发现收银台上有自动传送带会把商品自动送到收银员手中扫码结账，如图1所示。他发现传送带的末端两侧挡板上有两个相对的小孔，当物体送到两个小孔的中间时，传送带就会停止运动，取走物体后，传送带又会重新运动。小明设计了一个“自动传送带”，如图2所示，传送带由工作电路中的电动机带动，A、B是传送带末端两侧挡板上的小孔，A孔处有一激光源S，控制电路中的光敏电阻R2刚好位于B孔处。当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，从而使电动机停止工作，传送带停止运动。已知保护电阻R1阻值固定，控制电路的电源电压为10V，电磁铁线圈的电阻不计。
（1）如图2所示，当有商品传送到B孔时，由于光在均匀空气中沿 　 　传播，B孔几乎接收不到光线，会导致电磁铁的磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机开关断开，传送带停止运动。
（2）图2中电磁继电器的衔铁在工作时相当于一个 　 　（选填一种简单机械的名称），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，当衔铁恰好可以被电磁铁吸下来时，吸引力大小为4.5N，则此时弹簧对P的拉力大小为 　 　N。（衔铁为轻质材料制作，不计O点摩擦）
（3）传送带静止时，保护电阻R1的电功率为0.2W，若在0～10s的时间内有两个物体依次到达A、B之间，电压表的示数随时间变化规律如图3所示，求：
①保护电阻R1＝　 　Ω。
②这0～10s控制电路消耗的电能为 　 　J。
【答案】（1）直线；减弱
（2）杠杆；13.5
（3）5；104
【知识点】杠杆的平衡条件；欧姆定律及其应用；电功的计算
【解析】【解答】（1）如图2所示，当有商品传送到B孔时，由于光在均匀空气中沿直线传播。
B孔受不到光照，则光敏电阻R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，通过电磁铁的电流减小，则电磁铁的磁性减弱。
（2）根据图2可知，当电磁铁有磁场时，将衔铁吸下来，此时O点固定不动，因此相当于杠杆。
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：
FP OP=F OQ；
4.5N×0.3m=F×0.1m；
解得：F=13.5N；
（3）①由图1知，R1与R2串联，电压表测R1两端电压：
当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，由光敏电阻的阻值R1随光照强度的增大而减小可知，此时R1的阻值变大，由电阻的串联，电路的总电阻变大，由欧姆定律，控制电路的电流减小（由欧姆定律U=IR，电压表示数变小），电磁铁磁性减弱，在弹簧拉力的作用下，衔铁向上运动，工作电路断开，从而使电动机停止工作，传送带停止运动，此时保护电阻R1的电功率为0.2W，
由图2可知，3s～5s和8s～10s间有物体通过，每次通过时间为2s，对应的电压1V，
即有物体通过时，R1两端的电压：U1=1V，光敏电阻R2两端的电压：U2=U-U1=10V-1V=9V，
此时电路的电流：
则R1的阻值：，
②由图2可知，当无物体通过时电压表示数为8V，即：U1′=8V，
光敏电阻R2两端的电压：U'2=U-U'1=10V-8V=2V，
此时电路的电流：；
在0～10s的时间内，有物体通过时电路消耗的电能：W1=UI1t1=10V×0.2A×2×2s=8J；
在0～10s的时间内，无物体通过的时间：t2=t-t1=10s-4s=6s，
电路消耗的电能：W2=UI2t2=10V×1.6A×6s=96J，
在0～10s的时间内电路消耗的电能：W=W1+W2=8J+96J=104J。
【分析】（1）根据光在均匀空气中沿直线传播解答。根据光照强度的变化确定光敏电阻的阻值变化，从而确定通过电磁铁的电流变化，弄清电磁铁的磁场强弱变化。
（2）绕固定点转动的硬棒是杠杆；根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算；
（3）①由图1知，R1与R2串联，电压表测R1两端电压：
当物体送到A、B之间时，根据已知条件和串联电阻的规律及欧姆定律和影响电电磁铁磁性强弱的因素分析电动机停止工作的原理，由图2可知电压表示数，根据P=UI求出R1的电流，由欧姆定律求出R1；
②由图2可知，当无物体通过时电压表示数为8V，得出此时电路的电流；
在0～10s的时间内，根据W=UIt求出有物体通过时电路消耗的电能和无物体通过时电路消耗的电能，从而得出在0～10s的时间内电路消耗的电能。
12． 图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100 时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80 时，对应的加热温度设定为多少？
【答案】（1）解：需要吸收的热量
答：需要吸收的热量为900J；
（2）解：工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联，R1的电流为
指示灯支路电流为
指示灯支路消耗的功率
答：指示灯支路消耗的功率为11W；
（3）解：如图乙所示，R2、R3串联在电路中，当温度达到150℃时，如图丙，R2阻值为30Ω，此时总电阻为
此时电流为I'，衔铁向上弹起，当R3调为80Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I'，则总电阻为130Ω：
R2阻值为
查图丙可得，加热温度设定为200℃。
答：加热温度设定为200℃。
【知识点】温度、热量与内能的关系；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据计算即可。
（2）首先求出R1的电流大小，然后根据并联电路电流特点得出支路电流大小，随后根据P=UI求出支路消耗的功率。
（3）分析出串联关系后得出电路总电阻，根据图丙得出电阻阻值与温度的关系，从而得出加热温度。
13． 喜欢创造发明的小榕设计了一个自动控温的保温箱，其工作原理电路图如图所示。电源电压恒为12V，控制电路中电磁铁线圈电阻忽略不计，定值电阻，加热电路中电阻。为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如表所示。闭合开关S后，当箱内温度达时，衔铁被吸下，电阻R停止工作；当箱内温度低于. 时，电磁铁磁性减弱，在弹簧作用下，A、B两触点接触，电阻R又开始工作。求：
热敏电阻
（1）电阻R工作100S产生的热量是多少J？
（2）电磁铁吸住滑块的最小电流是多少A？
（3）若将电流表改成温度表，其刻度是否均匀，请通过分析计算说明理由。
【答案】（1）解：根据电路图可知，电阻R工作时， 和 串联后，再与R并联接入电路中，R两端的电压为电源电压，R消耗的电能全部用来产生热量，所以电阻R工作100S产生的热量为： ；
答：电阻R工作100S产生的热量为7200J。
（2）解：根据题意可知，当箱内温度低于 时，A、B两触点接触，根据表格中的数据可知，此时 的阻值为 ；
该支路的总电阻为： ；
电磁铁吸住滑块的最小电流为： ；
答：电磁铁吸住滑块的最小电流为 。
（3）解：根据欧姆定律可知，电流表的示数为： .
电源电压不变， 的阻值是变化的，电流与总电阻成反比，所以将电流表改成温度表，其刻度是不均匀的。
答：表盘上温度值的刻度不均匀，电流与电阻不成正比。
【知识点】电功与热量的综合计算；电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】 (1)电阻R工作时， R0和 R1串联后，再与R并联接入电路中，R两端的电压为电源电压，R消耗的电能全部用来产生热量，所以根据公式可以求出电阻R工作100S产生的热量。
（2）根据题意可知，当箱内温度低于 26℃ 时，A、B两触点接触，根据表格中的数据可知，此时 R1的阻值为 160Ω ，可以求出总电阻，总电阻求出来后即可求出电流。
（3）电流表的示数为： 子女高电压除以总电阻，电源电压不变， R1 的阻值是变化的，电流与总电阻成反比，所以将电流表改成温度表，其刻度是不均匀的。
14．小州为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝和、定值电阻、热敏电阻、电源和开关等，其电路如图1所示。左边控制电路中，阻值随温度变化的情况如表格所示。当温度时，线圈电流，电磁铁将衔铁吸下，触点K、B接触，处于低温档，功率为40W；当温度时，线圈电流，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，处于高温档，功率是220W。
t/℃ 35 40 45 50 55 60 65
125 95 70 50 35 25 20
（1）工作电路电压为220V，求水温为45℃时和的阻值；
（2）某次测试过程中，小州在杯中加入部分30℃的水，闭合开关和，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的过程用了2min，求此过程工作电路消耗的电能；
（3）电磁铁线圈电阻忽略不计，求控制电路的电源电压；
（4）小州想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃，请你帮助小州在图2虚线框中画上适合的元件（可在两个保温区间进行切换），将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程）
【答案】（1）解：触点K、A接触时，处于高温档，计算电阻为：
触点K、B接触时，处于低温档，计算电阻为：
（2）解：闭合开关和，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，工作电路处于高温挡，消耗的电能为
（3）解：控制电路电源电压为
将温度为45℃、55℃时的电流值、热敏电阻阻值分别代入，构建二元一次方程组，解得
（4）
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（4）水温达到65℃时，控制电路中电流达到0.16A，自动将工作电路高温挡转为低温挡。此时控制电路总电阻为，查表得知，热敏电阻阻值为20Ω，则电路中串联的电阻阻值为；将电阻与并联，两个支路中各有一个开关控制，可以在两个保温区间进行切换。电路图为
【分析】（1）根据，计算用电器的电阻大小；
（2）根据W=Pt，计算用电器消耗的电能；
（3）根据电源电压一定，利用U=IR，在不同电路中，计算电源电压的大小；
（4）根据控制电流，利用，计算电阻，结合热敏电阻和温度关系，判断电阻大小，电阻并联，可以互不影响，控制电路的工作。
（1）触点K、A接触时，处于高温档，有
触点K、B接触时，处于低温档，有
（2）在杯中加入部分30℃的水（温度），闭合开关和，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，此段过程中工作电路处于高温挡，消耗的电能为
（3）控制电路电源电压为
将温度为45℃、55℃时的电流值、热敏电阻阻值分别代入，构建二元一次方程组，解得。
（4）即水温达到65℃时，控制电路中电流达到0.16A，自动将工作电路高温挡转为低温挡。此时控制电路总电阻为
查表得知此时热敏电阻阻值为20Ω，则电路中串联的电阻阻值为
故将电阻与并联，两个支路中各有一个开关控制，可以在两个保温区间进行切换。电路图为
15．如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为的水，水壶和电磁炉的部分参数如表所示。当时气压为一个标准大气压，，求：
水壶 电磁炉烧水挡
净重： 额定电压：
容量： 额定功率：
（1）壶中水的质量；
（2）当水刚好烧开时，水吸收的热量；
（3）电磁炉正常工作，若加热效率为，水刚好烧开所需的时间。
【答案】（1）解： 水的体积，
由可知，水的质量：；
答：壶中水的质量为；
（2）解： 一个标准大气压下，水的沸点是，
水吸收的热量：；
答：当水刚好烧开时，水吸收的热量为；
（3）解： 由可知，电磁炉消耗的电能：，
由可知，水刚好烧开所用的时间：。
答：电磁炉正常工作，若加热效率为，水刚好烧开所需的时间为。
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；热机的效率
【解析】【分析】1）根据密度公式 计算水的质量
2）根据热量公式 ： 计算 水刚好烧开时，水吸收的热量
3）根据效率公式η=Q吸/W计算电能，根据电能公式W=Pt计算水烧开的时间
16．
（1）汽车启动原理图如图所示，汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转(相当于接通电路)。下列有关说法错误的是____ 。
A．此时通电螺线管产生磁性
B．通电螺线管E端的磁极为S极
C．汽车钥匙是绝缘体
D．通电螺线管两端电压与电动机两端电压不同
（2）如图所示是某宾馆走廊廊灯的自动控制电路，走廊入口上方安装有反射式光电传感器，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，定值电阻R两端的电压　 　，同时电磁铁磁性　 　，工作电路接通，灯泡发光，图中电磁铁的上端是　 　极。
【答案】（1）C
（2）增大；增强；S
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）A、当接通电路时，通电螺线管产生磁场，具有磁性，故A正确；
B、当接通电路时，通电螺线管电流从上端流入，下端流出，利用安培定则可以判断E端为S极，F端为N极，故B正确：
C、将钥匙插入钥匙孔并旋转，相当于接通电路，应该是导体，不是绝缘体，故C错误；
D、由图可知通电线圈电压由一个电源提供，而电动机的电压由两个电源串联提供，因此两者电压不同，故D正确；
（2）电路图中，光敏电阻R与定值电阻R串联，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R阻值减小，分的电压减小，电路电流变大，电磁继电器磁性增强，衔铁被吸下灯泡发光；电源左端是正极，电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则，大拇指指向下端，为N极，则上端是S极。
【分析】（1）通电导体周围存在磁场，根据电流方向，结合安培定则判断电磁铁的极性；插入钥匙孔并旋转，相当于接通电路，是导体；
（2）在串联电路中，电阻减小，分压变小，其他位置分压变大；电路中电阻减小，电流变大，磁性变强；根据安培定则，判断电磁铁的磁极位置。
17．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图所示，利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，实验表明　 　。
（2）如图甲所示，将直导线绕成螺线管形状，将其安装在有机玻璃板上，连入电路。硬纸板上均匀地撒满铁屑，螺线管周围放置若干枚小磁针。
①闭合开关，轻敲玻璃板，观察到铁屑的分布规律，同时观察到小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在　 　。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似。此时，如果移走小磁针，该结论　 　（选填“仍成立”或“不成立”）；
②小磁针的作用是指示该点的磁场　 　。观察图乙小磁针的指向，可知螺线管的右端是　 　（选填“N”或“S”）极。接下来将电源的正负极对调，这是为了进一步判断通电螺线管的极性与　 　的关系。
（3）在螺线管中插入软铁棒，可以制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是________。
A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 D．电铃
【答案】（1）通电导线周围存在磁场
（2）磁场；条形；仍成立；方向；N；电流方向
（3）C
【知识点】通电直导线周围的磁场；通电螺线管的磁场；电磁铁的其他应用
18．探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”如图所示，甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量空气。
（1）要探究电热与电阻的关系，应选用　 　两个装置，并将它们　 　（选填“串联”或“并联”）接到电路中进行实验。通电一段时间后发现电阻大的装置中型管液面高度差变化大，说明其产生的热量　 　，由此得出结论：在通电时间和　 　相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量　 　。
（2）将乙、丙两个装置串联接到电路中进行实验，可探究电热与　 　的关系。实验中发现通电时间相同时，　 　装置型管中液面高度差的变化大。
（3）实验中通过观察型管中液面高度差的变化反映电流通过导体产生热量的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是_____。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用吸引铁钉数量判断电磁铁磁性强弱
C．研究磁场时，引入“磁感线”
【答案】（1）甲、乙；串联；多；电流；多
（2）电流；乙
（3）B
【知识点】电流的热效应；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】（1）① 要探究电热与电阻的关系， 需要控制电流相同只改变电阻，因串联电路各处的电流相等，故应选用甲、乙两个装置，并将它们串联接到电路中进行实验。
②通电一段时间后发现电阻大的装置中型管液面高度差变化大，说明其产生的热量多，由此得出结论：在通电时间和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量多。
（2）①将乙、丙两个装置串联接到电路中进行实验，二者的电阻相同，乙在干路上电流大，丙在支路上电流小，故可以研究电流产生的热量与电流的关系。
②根据Q=I2Rt，实验中发现通电时间相同时（乙、丙中电阻丝阻值大小相同），因通过乙中电阻丝的电流大，产生热量多，故乙装置型管中液面高度差的变化大。
（3）实验中通过观察型管中液面高度差的变化反映电流通过导体产生热量的多少，采用了转换法。
A．探究电流与电压、电阻的关系时，采用了控制变量法，故A不符合题意；
B．用吸引铁钉数量判断电磁铁磁性强弱，采用了转换法，故B符合题意；
C．研究磁场时，引入“磁感线”采用了模型法，故C不符合题意。
故选B。
【分析】（1）①电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。要探究电热与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小；
②电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法。
（2）①根据图片分析影响电流产生热量的哪个因素发生改变即可；
②根据Q=I2Rt分析哪个电阻产生的热量多，则对应一侧U形管的液面高度差更大。
（3）根据描述分析各个实验中使用的物理研究方法即可。
（1）[1][2]电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。要探究电热与电阻的关系，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，因串联电路各处的电流相等，故应选用甲、乙两个装置，并将它们串联接到电路中进行实验。
[3][4]电流通过导体产生热量的多少不易直接观察，透明容器中密封着等量的空气，电阻丝产生热量越多，气体膨胀程度越大，故可通过U形管液面的高度差来反映电阻丝产生的热量多少，采用了转换法，通电一段时间后发现电阻大的装置中型管液面高度差变化大，说明其产生的热量多，由此得出结论：在通电时间和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量多。
（2）[1]将乙、丙两个装置串联接到电路中进行实验，丙装置中两电阻并联后再与乙装置中的电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过乙容器中电阻的电流大于通过丙中容器中电阻的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系。
[2]根据Q=I2Rt，实验中发现通电时间相同时（乙、丙中电阻丝阻值大小相同），因通过乙中电阻丝的电流大，产生热量多，故乙装置型管中液面高度差的变化大。
（3）实验中通过观察型管中液面高度差的变化反映电流通过导体产生热量的多少，采用了转换法。
A．探究电流与电压、电阻的关系时，采用了控制变量法，故A不符合题意；
B．用吸引铁钉数量判断电磁铁磁性强弱，采用了转换法，故B符合题意；
C．研究磁场时，引入“磁感线”采用了模型法，故C不符合题意。
故选B。
19．小明利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（1）实验中，通过观察　 　来判断电路中是否有感应电流产生；
（2）通过___________（选填字母）的操作可以在电路中产生感应电流；
A．磁体不动，导体AB上下运动
B．导体AB不动，磁体左右运动
C．以上两种方法都可以
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，为使实验现象更明显，可选择___________（选填字母）；
A．改变磁场方向
B．把灵敏电流计换成电流表
C．换用磁性更强的磁铁
（4）当导体AB向右运动时，导体AB　 　（填“受到”或“不受”）磁场对它的力的作用；
（5）生活中利用该原理的例子有　 　（选填“电动机”或“发电机”）；
（6）小明将灵敏电流计更换成带有开关的电池组，闭合开关后观察到导体棒向左侧摆动，若想改变导体棒摆动方向应___________（选填字母）。
A．改变磁场方向
B．增大电源电压
C．增大磁场强度
D．同时改变磁场方向和电路中的电流方向
【答案】（1）灵敏电流计的指针是否偏转
（2）B
（3）C
（4）受到
（5）发电机
（6）A
【知识点】产生感应电流的条件；探究电磁感应现象的实验
【解析】【解答】探究产生感应电流的条件时，
（1）实验时，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转，判断电路中是否有感应电流产生。
（2）AC、磁体不动，导体AB上下运动，导体不切割磁感线，不会产生感应电流，故AC错误；
B、导体AB不动，磁体左右运动，导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，故B正确。
故选B。
（3）感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线运动的速度有关，换用更强的磁铁，可以增大电流，而改变磁场方向只能改变电流方向，灵敏电流计换为电流表，指针偏转不明显，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
（4）由于通电导体在磁场中会受到力的作用，当导体AB向右运动时，会受到磁场对它的力的作用。
（5）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，是电磁感应现象；发电机是利用电磁感应现象制成的。
（6）当灵敏电流计换位电池组时，导体通电，在磁场中受力向左运动，是电流在磁场中受力的作用，受力方向和电流方向、磁场方向有关，若改变受力方向，应改变电流方向或磁场方向，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【分析】（1）导体切割磁感线，产生感应电流，通过灵敏电流计的指针偏转，反映是否有电流产生；
（2）产生感应电流的条件是：电路闭合，一部分导体能切割磁感线，电路中有电流产生；
（3）电磁感应现象中，产生的感应电流越大， 则磁场强度越大，或切割磁感线的速度越大，电流越大；
（4）磁场对通电导体有力的作用，即导体在磁场中受力；
（5）利用了电磁感应现象，制成了发电机；
（6）感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关，改变其中一个因素，电流方向改变。
（1）电流是看不到的，实验中应用转换法，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生。
（2）AC.磁体不动，导体AB上下运动，此时导体不切割磁感线，不会产生感应电流，故AC错误；
B.导体AB不动，磁体左右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，故B正确。
故选B。
（3）感应电流的大小与磁场的强弱和导体切割磁感线运动的速度有关，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
（4）由于通电导体在磁场中会受到力的作用，所以，当导体AB向右运动时，会受到磁场对它的力的作用。
（5）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象；发电机是利用电磁感应现象制成的。
（6）感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向有关，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
20．小明学习“电和磁”的相关知识时，完成了下列两组实验。
（1）在探究电流与磁场的关系实验中：如图甲，闭合开关的瞬间，观察到小磁针会偏转，该实验说明　 　；
（2）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似。若只改变螺线管中的电流方向，铁屑分布情况　 　（选填“会”或“不会”）改变；
（3）下列选项中与以上原理相同的是________。（填字母）
A．电磁继电器 B．动圈式话筒 C．扬声器
（4）用如图丙所示的装置研究电磁感应：保持导体AB不动，使蹄形磁体快速向上运动，电流表指针　 　（选填“不会”或“会”）偏转；
（5）通过实验我们还发现：感应电流方向不仅与导体运动方向有关，还与　 　有关；
（6）利用电磁感应原理工作的装置有________。（填字母）
A．电铃 B．扬声器 C．电磁起重机 D．动圈式话筒
【答案】（1）通电导体周围存在磁场
（2）条形；不会
（3）A
（4）会
（5）磁场方向
（6）D
【知识点】通电直导线周围的磁场；通电螺线管的磁场；产生感应电流的条件；动圈式话筒的构造和原理
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电与磁综合题型
1．如图所示的电路是利用光敏电阻特性设计的电路，能够实现夜晚变暗时路灯自动亮起，白天变亮时路灯自动熄灭。下列有关说法正确的是(　　)
A．当控制电路断开时，电磁铁仍有磁性
B．光敏电阻阻值随光照强度的增强而增大
C．为了让路灯更早亮起，可将滑片适当向右移
D．工作电路A 端应与家庭电路的零线相连
2．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向左滑动。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
3．如图所示是一种磁性门锁的工作原理示意图：闭合开关，电磁铁吸引插销，门打开；断开开关，在弹簧的作用下，插销重新插入门锁插槽，门锁上。下列有关磁性门锁的说法错误的是（　　）
A．制作插销的材料可以选择铁
B．电磁铁的原理是电磁感应现象
C．门锁插槽需要定期抹油以减小摩擦
D．需定期更换电池，避免打不开门
4．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
5．如图为磁悬浮花盆。通电后，底座产生磁场，花盆就能悬浮在空中。这是因为（）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
6．我国生产的混合动力汽车是由一台内燃机和一台电机组成(如图所示)，该电机既可以当电动机，又可以充当发电机。
（1）内燃机工作向车轮输送能量的同时也给蓄电池充电，此过程将内能转化为机械能，多余的能量以　 　能储存。
（2）电机充当发电机时，它的发电原理是____。
A．通电导体在磁场中受力运动
B．电流周围存在磁场
C．电磁感应
（3）某种混合动力汽车总质量为1200千克，车胎与地面接触总面积为1000平方厘米。汽车对地面的压强为　 　帕。
7．2024年12月27日，中国海军076两栖攻击舰首舰在上海下水，命名为四川舰，它是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。
（1）电磁弹射器的弹射装置处于强磁场中，当其中的导体有强电流通过时，舰载机受到弹射装置所提供强大的推力而快速起飞。舰载机受到的弹力方向与磁场方向以及　 　方向有关；
（2）舰载机弹射飞出时由于质量基本不变，　 　，因此动能增大；
（3）四川舰采用了21兆瓦燃气轮机和6兆瓦柴油机的混合动力系统。采用柴油作为燃料，其原因是柴油具有较大的____。
A．密度 B．沸点 C．热值
8．许多商场安装了一种“聪明”的电梯，载人时电梯运行的速度快，不载人时电梯运行的速度慢。该电梯的结构如图甲所示，简易控制电路如图乙所示，R是压力传感器。
（1）电梯运行时，以扶梯踏板为参照物，扶手带是　 　的。
（2）压力传感器R 的阻值随压力的增大而　 　。
（3）如果站在电梯上的人数减少，电梯的机械效率将　 　。
9．福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生　 　，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有　 　而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达　 　瓦。
10．“地漏”是连接排水管道与室内地面的接口，如图甲、乙、丙所示是不同类型的地漏。请分析回答：
（1）图甲是常用的家庭存水式地漏，存水杯中的水能阻止下水道异味上逸，但也会造成地漏表面及排水管道内滋生细菌，细菌的生殖方式属于无性生殖中的　 　，因此其繁殖速度极快；为了抑制细菌生长，可定期使用含次氯酸钠(NaClO)的消毒剂对地漏进行消毒，次氯酸钠中氯元素的化合价为　 　价。
（2）图乙是磁悬浮地漏，当密封盖上方无水时，在磁体B作用下，磁体A将密封盖顶起，这是利用了　 　的原理工作的。
（3）图丙是黄铜材质的翻板式地漏的实物图，黄铜是铜锌合金，其中锌含量影响黄铜性能(如下表)。为了探究制作地漏所用黄铜的类型，小科取制作地漏的黄铜废料进行了实验检测：取样品20g，逐滴加入质量分数为9.8%的稀硫酸，当加入稀硫酸的质量为100g时，不再有气体产生。通过计算并结合下表判断制作该地漏的黄铜属于哪种类型
黄铜类型 单相α黄铜 α+β双相黄铜 β相较多黄铜
锌的质量分数 ≦20% 20~36% ≧36%
加工性能 塑性好，适合冷加工 强度高，适合热加工 硬度高，塑性低
（4）图丁是黄铜材质的翻板式地漏的结构示意图。整个翻板结构(包括配重和底盖)的总质量为40g，整个翻板结构的重力作用线通过A 点，水对底盖压力的作用点可以等效在底盖C点，其中 OD 长度为 1cm，OA 长度为0.5cm。底盖向下张开时，水对底盖的压力至少为　 　N。
11．如图是项目化学习小组为农场的储水箱设计的自动抽水控制系统。已知：工作电路电压 U1恒为220V，控制电路电压U2恒为12V；压敏电阻R2安装在水箱下部，其阻值随压力F的增大而减小，部分数据如下表；电磁铁线圈阻值不计，当电流达到40mA时，衔铁恰好被吸下； 水箱重50kg， 容积为0.85m3。计算：
压力F/N 6000 7000 8000 9000 10000
压敏电阻R2阻值/Ω 240 230 220 210 200
（1）水箱装满水时控制水泵的电动机M恰能自动停止工作，则R1的阻值应选多少欧
（2）若水箱距水源的高度为4m，需要在100s内将水箱注满，则选择的电动机抽水功率至少为多少瓦
12． 恒温水箱可用于加热化学药品及生物用品恒温培养等，学校科技小组设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路。工作电路中的电热器上标有“220V2200W”的字样。控制电路中电源电压U=36V；热敏电阻R1作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化如图乙所示；R1为滑动变阻器。当电磁继电器线圈(线圈电阻不计)中的电流小于或等于90mA 时，衔铁被释放；当电流大于或等于100mA时，衔铁被吸合。
（1）电磁继电器的工作原理是____。
A．通电导体周围存在磁场
B．通电导体在磁场中受到力的作用
C．电磁感应现象
（2）若电热器连续正常工作300s，此过程中产生的热量为　 　J。
（3）若水箱中水的初始温度低于20℃，R1=280Ω，则同时闭合S和S1后，可使水箱内温度控制在什么范围 (列式计算)
13．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器（如图甲），他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了电路图（如图乙所示），实现自动化控制。闭合开关S、后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为　 　极，图丙中的光敏电阻　 　（填“①”或“②”）符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能。
干手器参数
额定电压 220伏
电动机额定功率 50瓦
加热功率 950瓦
工作时间 18秒
14．冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，我是某校学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。
表一：评价量规
评价维度 评价等级
优秀 良好 待改进
升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃
节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA
图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U=6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2=100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
表二：热敏电阻阻值随温度的变化
温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为多少，请计算说明。
（2）请计算体重为50kg的小舟坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。
（3）在实验过程中，该小组同学发Ra坏了，于是找了另一个压敏点电阻Rc，其阻值随压力变化如图乙所示。小舟经过分析认为不合适，这样会比较费电。请你通过分析说明理由。（提示：加热状态下比保温状态更费电）
15．项目学习小组利用如图甲电路将电流表改装成一个“数字显示”温度计(如图丙)，其中 R1为热敏电阻，其电阻随温度变化如图乙所示。其制作过程如下：
步骤一：将图甲中滑动变阻器的滑片P移到b端，闭合S1、S2，移动滑片P使电流表满偏，此时滑动变阻器的阻值标注为 Rp，之后保持滑片P位置不再移动；
步骤二：断开S1、S2，向容器中加入适量沸水(标准大气压下)，只闭合S1并记录电流值，接着观察温度计，记录示数每下降5℃时温度t和对应的电流I；
步骤三：根据记录的t和I，重新绘制电流表的表盘，改装成温度表。
（1）当温度降低时，热敏电阻的阻值将　 　。
（2）已知电源电压为30V，选用的电流表量程为0~0.6A，求水温52℃对应电流表表盘的电流示数。(写出计算过程)
（3）当容器中水温为100℃和80℃时，在图丙中标出的两个温度的刻度间距记为△L1；同理，将20℃和40℃对应温度的刻度间距记为△L2。请比较△L1和△L2的大小关系：　 　。
巩固练习
1．关于电与磁，下列说法错误的是（　　）
A．图甲中说明电能生磁，被称作电磁感应现象
B．图乙是发电机的原理图，即通电导体在磁场中会受到力的作用
C．图丙在生活中的应用是电动机，电动机的原理是电流的磁效应现象
D．图丁闭合开关后， 吸起大头针的数目不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关
2．物理是以实验为基础的自然科学课程，有关电与磁的实验（如下图所示），下列分析正确的是（　　）
A．甲图中，闭合开关，磁针发生偏转的方向与电流方向无关
B．乙图中，根据安培定则分析，电源左端为正极
C．丙图中实验说明电磁铁的磁性大小与电流大小有关
D．利用丁图中实验原理制成了发电机
3．有关电与磁的知识，下列说法错误的是（　　）
A．甲图可以验证电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
B．乙图中的电磁继电器实质是利用电磁铁控制工作电路通断的开关
C．丙图中麦克风的工作原理是电磁感应现象
D．丁图为扬声器，工作时将机械能转化为电能，与电动机的原理相同
4．科技小组的同学为疏菜大棚设计了一个自动喷雾系统，其简化电路图如图16甲所示。喷雾系统用于调节空气相对湿度，控制电路中的电源电压为且保持不变，定值电阻的阻值为，为装在探头上的湿敏电阻，其阻值随相对湿度（空气中含有水蒸气的百分比，单位为%）变化的图像如图16乙所示。当控制电路中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到时，衔铁被释放。
（1）开关闭合，电磁铁的上端为　 　极；随着蔬菜大棚内空气相对湿度减小，控制电路的电流　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）求蔬菜大棚里的相对湿度最大值及相对湿度最大值时定值电阻的电功率。
（3）若要增大蔬菜大棚里的相对湿度最大值，下列措施可行的是____（填选项）。
A．减小控制电路中的电源电压
B．增大定值电阻的阻值
C．将另一定值电阻与定值电阻并联
D．减少电磁铁线圈的匝数
5．在一次课外活动中，小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表：请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：
观察对象 有关记录 研究活动
电磁炉的铭牌 ； ①用电磁炉加热一壶水； （水的质量，初温） ②关闭家里其它用电器，只将该电磁炉接入电路烧水，观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得水的温度为。
电能表的铭牌 220V　10（40）A 50Hz　
（1）水所吸收的热量
（2）电磁炉的实际功率；
（3）电磁炉烧水的效率。
6．如图是科技小组设计的具有防干烧功能的饮水机装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热电路电源电压恒为，。控制电路电源电压恒为，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体的底面积为、高。科技小组对饮水机模型进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至距浮体底部处时，电磁铁线圈中的电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当电磁铁线圈中的电流为时，防干烧功能启动。（形硬杆的质量和电磁铁线圈的电阻忽略不计，，取
（1）求加热电路工作时的电流；
（2）求饮水机防干烧功能启动时底部受到水的压强；
（3）为了防止防干烧功能太早启动，请提出一种可行的方法（如更换电源、电阻、电磁继电器弹簧等）并说明理由。
7．人们对自我保护越来越关注。下表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻RX的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与　 　（选填“A”或“B”）相连；
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
8．北京时间10月17日16时35分，G1137次动车组列车从印尼雅加达哈利姆车站开出，雅加达至万隆高速铁路正式开通运营，全线采用中国技术、中国标准，标志着中印尼共建“一带一路”成效显著，中国高铁走出国门，走向世界！某中国高铁列车的控制和工作原理可简化为如图b所示的电路图。已知该高铁列车和乘客总质量约500t，控制电路电源电压为6V，工作电路电压为25kV，电流为400A。
（1）当控制电路电流达到0.4A，电磁铁的磁性才能将衔铁吸下，工作电路开始工作，求R0最大值；
（2）该高铁列车从A地匀速直线运动到远在175km外的B地，仅花费时间30min，则高铁的平均速度达到多少？
（3）根据中国工程院原院士徐和谊的研究组织的成果，动力系统耗费的电能占据高铁耗费总电能的70%。假设在（2）情境中，某高铁列车受到的空气阻力f约占总阻力的80%，和高铁列车速度的平方成正比，即f=kv2（f的单位为N，速度v的单位为m/s），求系数k（结果保留1位小数）
9．如图甲所示，5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功，开启世界首次月球背面采样返回之旅。
（1）地球和月球之间的距离约为38万千米，嫦娥六号探测器经过约 250 小时奔月飞行到达月球附近，此过程中它的平均速度约为多少km/h；
（2）如图乙所示，展开太阳翼的玉兔二号在月球表面上的“工作照”通过电磁波送回地球（已知电磁波在真空和大气层中的速度约为3×108m/s），“工作照”从月球传回地球需要的时间为几秒？（结果保留一位小数）
10．“天宫”空间站“天和”核心舱发射入轨后，运行在距地表约400km的圆形轨道上，每90min绕地球一圈。
（1）空间站与地球之间用电磁波传递信息，电磁波速度与光速相同。如果空间站与北京相距510km，空间站将信息传给北京需要多少时间？
（2）地球的直径约为12700km，空间站运行轨道周长约多长？（取π=3）
（3）核心舱的正常飞行时，速度大约是多少km/s？
11．小明购物时，发现收银台上有自动传送带会把商品自动送到收银员手中扫码结账，如图1所示。他发现传送带的末端两侧挡板上有两个相对的小孔，当物体送到两个小孔的中间时，传送带就会停止运动，取走物体后，传送带又会重新运动。小明设计了一个“自动传送带”，如图2所示，传送带由工作电路中的电动机带动，A、B是传送带末端两侧挡板上的小孔，A孔处有一激光源S，控制电路中的光敏电阻R2刚好位于B孔处。当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，从而使电动机停止工作，传送带停止运动。已知保护电阻R1阻值固定，控制电路的电源电压为10V，电磁铁线圈的电阻不计。
（1）如图2所示，当有商品传送到B孔时，由于光在均匀空气中沿 　 　传播，B孔几乎接收不到光线，会导致电磁铁的磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机开关断开，传送带停止运动。
（2）图2中电磁继电器的衔铁在工作时相当于一个 　 　（选填一种简单机械的名称），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，当衔铁恰好可以被电磁铁吸下来时，吸引力大小为4.5N，则此时弹簧对P的拉力大小为 　 　N。（衔铁为轻质材料制作，不计O点摩擦）
（3）传送带静止时，保护电阻R1的电功率为0.2W，若在0～10s的时间内有两个物体依次到达A、B之间，电压表的示数随时间变化规律如图3所示，求：
①保护电阻R1＝　 　Ω。
②这0～10s控制电路消耗的电能为 　 　J。
12． 图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10-3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100 时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80 时，对应的加热温度设定为多少？
13． 喜欢创造发明的小榕设计了一个自动控温的保温箱，其工作原理电路图如图所示。电源电压恒为12V，控制电路中电磁铁线圈电阻忽略不计，定值电阻，加热电路中电阻。为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如表所示。闭合开关S后，当箱内温度达时，衔铁被吸下，电阻R停止工作；当箱内温度低于. 时，电磁铁磁性减弱，在弹簧作用下，A、B两触点接触，电阻R又开始工作。求：
热敏电阻
（1）电阻R工作100S产生的热量是多少J？
（2）电磁铁吸住滑块的最小电流是多少A？
（3）若将电流表改成温度表，其刻度是否均匀，请通过分析计算说明理由。
14．小州为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝和、定值电阻、热敏电阻、电源和开关等，其电路如图1所示。左边控制电路中，阻值随温度变化的情况如表格所示。当温度时，线圈电流，电磁铁将衔铁吸下，触点K、B接触，处于低温档，功率为40W；当温度时，线圈电流，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，处于高温档，功率是220W。
t/℃ 35 40 45 50 55 60 65
125 95 70 50 35 25 20
（1）工作电路电压为220V，求水温为45℃时和的阻值；
（2）某次测试过程中，小州在杯中加入部分30℃的水，闭合开关和，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的过程用了2min，求此过程工作电路消耗的电能；
（3）电磁铁线圈电阻忽略不计，求控制电路的电源电压；
（4）小州想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃，请你帮助小州在图2虚线框中画上适合的元件（可在两个保温区间进行切换），将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程）
15．如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为的水，水壶和电磁炉的部分参数如表所示。当时气压为一个标准大气压，，求：
水壶 电磁炉烧水挡
净重： 额定电压：
容量： 额定功率：
（1）壶中水的质量；
（2）当水刚好烧开时，水吸收的热量；
（3）电磁炉正常工作，若加热效率为，水刚好烧开所需的时间。
16．（1）汽车启动原理图如图所示，汽车启动时，需将钥匙插入钥匙孔并旋转(相当于接通电路)。下列有关说法错误的是____ 。
A．此时通电螺线管产生磁性
B．通电螺线管E端的磁极为S极
C．汽车钥匙是绝缘体
D．通电螺线管两端电压与电动机两端电压不同
（2）如图所示是某宾馆走廊廊灯的自动控制电路，走廊入口上方安装有反射式光电传感器，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，定值电阻R两端的电压　 　，同时电磁铁磁性　 　，工作电路接通，灯泡发光，图中电磁铁的上端是　 　极。
17．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。
（1）如图所示，利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，实验表明　 　。
（2）如图甲所示，将直导线绕成螺线管形状，将其安装在有机玻璃板上，连入电路。硬纸板上均匀地撒满铁屑，螺线管周围放置若干枚小磁针。
①闭合开关，轻敲玻璃板，观察到铁屑的分布规律，同时观察到小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在　 　。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似。此时，如果移走小磁针，该结论　 　（选填“仍成立”或“不成立”）；
②小磁针的作用是指示该点的磁场　 　。观察图乙小磁针的指向，可知螺线管的右端是　 　（选填“N”或“S”）极。接下来将电源的正负极对调，这是为了进一步判断通电螺线管的极性与　 　的关系。
（3）在螺线管中插入软铁棒，可以制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是________。
A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 D．电铃
18．探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”如图所示，甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量空气。
（1）要探究电热与电阻的关系，应选用　 　两个装置，并将它们　 　（选填“串联”或“并联”）接到电路中进行实验。通电一段时间后发现电阻大的装置中型管液面高度差变化大，说明其产生的热量　 　，由此得出结论：在通电时间和　 　相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量　 　。
（2）将乙、丙两个装置串联接到电路中进行实验，可探究电热与　 　的关系。实验中发现通电时间相同时，　 　装置型管中液面高度差的变化大。
（3）实验中通过观察型管中液面高度差的变化反映电流通过导体产生热量的多少，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例采用研究方法与此相同的是_____。
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．用吸引铁钉数量判断电磁铁磁性强弱
C．研究磁场时，引入“磁感线”
19．小明利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（1）实验中，通过观察　 　来判断电路中是否有感应电流产生；
（2）通过___________（选填字母）的操作可以在电路中产生感应电流；
A．磁体不动，导体AB上下运动
B．导体AB不动，磁体左右运动
C．以上两种方法都可以
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，为使实验现象更明显，可选择___________（选填字母）；
A．改变磁场方向
B．把灵敏电流计换成电流表
C．换用磁性更强的磁铁
（4）当导体AB向右运动时，导体AB　 　（填“受到”或“不受”）磁场对它的力的作用；
（5）生活中利用该原理的例子有　 　（选填“电动机”或“发电机”）；
（6）小明将灵敏电流计更换成带有开关的电池组，闭合开关后观察到导体棒向左侧摆动，若想改变导体棒摆动方向应___________（选填字母）。
A．改变磁场方向
B．增大电源电压
C．增大磁场强度
D．同时改变磁场方向和电路中的电流方向
20．小明学习“电和磁”的相关知识时，完成了下列两组实验。
（1）在探究电流与磁场的关系实验中：如图甲，闭合开关的瞬间，观察到小磁针会偏转，该实验说明　 　；
（2）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示。铁屑的分布情况与　 　磁体周围铁屑的分布情况相似。若只改变螺线管中的电流方向，铁屑分布情况　 　（选填“会”或“不会”）改变；
（3）下列选项中与以上原理相同的是________。（填字母）
A．电磁继电器 B．动圈式话筒 C．扬声器
（4）用如图丙所示的装置研究电磁感应：保持导体AB不动，使蹄形磁体快速向上运动，电流表指针　 　（选填“不会”或“会”）偏转；
（5）通过实验我们还发现：感应电流方向不仅与导体运动方向有关，还与　 　有关；
（6）利用电磁感应原理工作的装置有________。（填字母）
A．电铃 B．扬声器 C．电磁起重机 D．动圈式话筒
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