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第一章 电和磁 实验探究专题
参考答案及解析
1．小金同学想探究磁体对回形针的吸引力的太小是否与放入它们之间物体的种类有关，设计了如图甲所示的装置，他保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的回形针个数，多次实验后将数据记录在下表中。
磁体与纸片之间放入的物体 不放物体 铁板 镍板 铝板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3
（1）分析数据可知，吸引回形针数量越少，说期该材料对吸引力的影响　较大　。
（2）铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是　铝不能被磁化　。
（3）他们在纸片上分别放入形状和厚度相同、面积不同的铁板。目的是要探究　屏蔽效果与磁体面积的关系　。
（4）其实小金同学所研究的现象叫“磁屏障”，如图乙所示，一个放在磁场中的铁质球壳（截面有一定厚度），外面磁场的绝大部分沿铁质球壳壁“通过”，只有极少部分会进入球内空间，从此现象想到，为使精密仪器不受外面的影响，可以将仪器放在什么地方？答：　可以放在铁盒子中　。
【解答】解：（1）分析数据可以得出，在其它条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量较少，说明铁板和镍板对吸引力的影响较大，即对磁性屏蔽效果明显；
（2）铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是铝不是磁性物质，不能被磁化。
（3）要研究屏蔽效果与磁体面积的关系，必须保持铁板的形状、厚度一定，改变面积大小，观察回形针被吸起的数目多少；
（4）为使精密仪器不受外面磁场的影响，可以将仪器放在没有磁场“通过”的地方；因空气的“磁阻”大，所以可以放在铁盒子中；
故答案为：（1）较大；（2）铝不能被磁化；（3）屏蔽效果与磁体面积的关系；（4）可以放在铁盒子中。
2．小桐同学参加了学校研究性学习小组开展的“探究磁体磁性强弱是否与温度有关的课题。
[作出假设]假设一：温度越高，磁体的磁性越强；
假设二：温度越高，磁体的磁性越弱；
假设三：磁体的磁性随温度升高变化不大。
[设计实验]小柯将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸看一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示。
（1）加热段时间后出现 　小铁钉纷纷落下　，则假设二成立。
（2）根据这一结论，小柯大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱，无法吸引弹簧开关，弹簧开关 　向下　（选填“向下”或“向上”）恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。
（3）同组的小明同学却认为小柯设计的温度报警器有不足之处，请指出 　难以设定具体的报警温度　。
【解答】解：（1）加热一段时间后磁铁的温度升高，如果假设二成立，应该是小铁钉受到的磁力减弱，小铁钉纷纷落下；
（2）如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警；
（3）由图可知，乙图设计难以设定具体的报警温度。
故答案为：（1）小铁钉纷纷落下；（2）向下；（3）难以设定具体的报警温度。
3．某科学兴趣小组的同学用小磁针、条形磁铁等按图a、图b的方法，探究了条形磁铁周围的磁场及方向，接着他们又用相同的方法，探究通电螺线管周围的磁场及方向，实验操作及现象如图c、图d、图e所示。
（1）分析比较图c、图d可以得出的初步结论是 　通电螺线管的周围存在磁场　。
（2）分析比较图d和图e的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是 　电流周围磁场的方向和电流的方向有关　。
（3）分析比较图b和图d可以得出的初步结论是 　通电螺线管周围的磁场形状与条形磁体周围的磁场形状相似　。
【解答】解：（1）在图c中，开关断开，电磁针不发生偏转，而在图d中，开关闭合，小磁针的指向发生了偏转，因此比较两图可以说明通电螺线管的周围存在磁场。
（2）在d与e中，根据电源的正负极可知，电流方向不同，小磁针的指向不同，说明磁场方向不同，由此说明电流周围磁场的方向和电流的方向有关。
（3）在b、d两图中，通电螺线管周围小磁针的指向情况与条形磁体周围小磁针的指向情况相同，由此可知通电螺线管的周围的磁场分布与条形磁体的相类似。
故答案为：（1）通电螺线管的周围存在磁场；（2）电流周围磁场的方向和电流的方向有关；（3）通电螺线管周围的磁场形状与条形磁体周围的磁场形状相似。
4．某兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布（例如图甲，左侧为N极，右侧为S极）。
猜想2：磁极呈轴向分布（例如图乙，上面为N极，下面为S极）。
猜想3：磁极呈里外分布（例如图丙，外侧为N极，内侧为S极）。
为了验证其他猜想，他们进行了如下实验：
（1）用细棉线将环形磁体水平悬挂起来（如图丁所示），结果观察到磁体在任意位置都能保持静止，这说明猜想 　1　（填“1”“2”或“3”）是错误的。
（2）为进一步确定这种环形磁铁磁极的分布情况，小李进行了以下实验：取两个完全相同的环形磁铁，将它们沿中心轴线互相靠近（如图戊），发现它们相互排斥。接着将其中一个环形磁铁翻转，结果它们相互吸引，则验证了猜想 　2　是正确的（填“1”“2”或“3”）。
（3）若将这两个完全相同，重均为G的环形磁铁a、b串在木制支架上，静止时如图己所示（不考虑环形磁铁与木杆间的摩擦力），则磁铁a对底座的压力 　C　。
A．等于G B．小于2G C．等于2G D．大于2G
（4）若再放上一个完全相同的磁铁c（b、c间也排斥），则相邻两个磁铁间的距离Lab　小于　Lbc（填“大于”“等于”或“小于”）。
【解答】解：（1）当按图丁的放置方法悬挂起来时，若猜想1是正确的，则环形磁体不会静止在任何位置，只会停留在一个方向：N极在北面，S极在南面，故猜想1是错误的；
（2）当按图戊的方法用细棉线将环形磁体竖直悬挂起来，如果猜想3正确，由于地磁场的作用，不会在任何位置保持静止，结果观察到磁体在特定位置能保持静止，这说明猜想3是错误的，2是正确的。
（3）设磁铁a对底座的压力为F1；a对b的排斥力为F2，对于磁铁b，受到重力和磁铁a的排斥力F2，根据平衡条件可得F2＝G，
以b和a整体为研究对象，因为磁铁a对底座的压力F1与底座对a和b的支持力是一对相互作用力，所以磁铁a对底座的压力等于它们的总重力，即F1＝2G，
故选C。
（4）若再放上一个完全相同的磁铁c（b、c间也排斥），此时b磁铁受到3个力的作用，如图所示：
b磁铁静止时，由力的平衡条件可得Fa对b＝G+Fc对b，所以Fa对b＞Fc对b，即a对b的排斥力更大，说明a、b间的距离更小，则相邻两个磁铁间的距离Lab小于Lbc。
故答案为：（1）1；（2）2；（4）C；（5）小于。
5．[探究名称]温度对磁体的磁性强弱有无影响？
[提出问题]小明在家用如图所示的电热水壶烧开水时，发现壶中的水烧开后，开关按钮会自动跳起断电。开关为什么能自动跳起呢？带着这个问题，小明上网查阅了有关资料。得知这是一个磁吸开关，给水加热前开关按钮被磁体吸住。当水烧开时，磁体的磁性减弱，开关跳起。
[提出猜想]小明猜想，温度对磁体的磁性有影响，而且温度越高，磁体的磁性越 　弱　。
[设计实验]为了验证以上猜想是否正确，小明进行了如下实验：
①用一块强磁体的一个磁极，分别在三根同样的铁钉上，从钉头向下的同一方向划过100次，使铁钉 　磁化　；
②把铁钉A放入塑料薄膜袋内，将其放入一堆铁屑中，慢慢提起塑料袋，将其放在一张白纸上。从袋中取出铁钉，把落在纸上的铁屑收集起来，用天平称出铁屑的质量m1；
③把铁钉B放入盛有开水的烧杯中，一段时间后，取出铁钉重复步骤②，用天平称出铁屑的质量m2；
④把铁钉C放入盛有冰水的烧杯中，一段时间后，取出铁钉重复步骤②，用天平称出铁屑的质量m3；
⑤比较m1、m2、m3的大小关系，可知温度对磁性强弱有无影响.
[交流与评估]本次探究活动中应用了控制变量法，其中改变的因素为 　温度　，控制不变的因素主要有：　磁体材料　、　质量　（写出两个因素）。
【解答】解：提出猜想：因为查资料得知：当水烧开时，磁铁的磁性减弱，开关跳起。所以小明猜想，温度对磁铁的磁性有影响，而且温度越大，磁性越弱；
①因为后面要用铁钉去吸铁钉，所以首先要对铁钉进行磁化；
交流与评估：本次探究活动中应用了控制变量法，通过温度改变，磁体材料、质量等其它条件不变，记录实验数据并分析，才能证明温度的影响是什么。
故答案为：弱；磁化；温度；磁体材料；质量。
6．在项目化学习中，小科用条形磁体，大号缝衣针，硬卡纸，橡皮，大头针制作简易指南针，同时针对制作指南针的科学性设计了评价表，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，将缝衣针沿条形磁体的S﹣N方向摩擦10余次，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：观察简易指南针静止时的指向，判断其是否具有指南北的性质。
步骤Ⅳ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持平衡 能指示南北方向，不能保持平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）被磁化后的缝衣针的南北极怎样确定 　将条形磁铁S极靠近图中缝衣针针尖，缝衣针尖被排斥，则缝衣针针尖的磁极为S极，针尾为N极；缝衣针尖被吸引，则缝衣针针尖的磁极为N极，针尾为S极　（写出一种简易的推断方法）。
（2）在步骤Ⅲ中，怎样判断你制作的简易指南针是否具有指示南北的性质 　将自制的指南针多次转动，静止时指示的方向与地图确定的方向进行比较　？
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：　调整指南针的重心位置　。
【解答】解：（1）将条形磁铁S极靠近图中缝衣针针尖，缝衣针尖被排斥，则缝衣针针尖的磁极为S极，针尾为N极；缝衣针尖被吸引，则缝衣针针尖的磁极为N极，针尾为S极；
（2）将自制的指南针多次转动，静止时指示的方向与地图确定的方向进行比较，可知简易指南针是否指示南北；
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，可以调整指南针的重心位置。
故答案为：（1）将条形磁铁S极靠近图中缝衣针针尖，缝衣针尖被排斥，则缝衣针针尖的磁极为S极，针尾为N极；缝衣针尖被吸引，则缝衣针针尖的磁极为N极，针尾为S极；
（2）将自制的指南针多次转动，静止时指示的方向与地图确定的方向进行比较；
（3）调整指南针的重心位置。
7．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强：磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 　乙　（选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示，根据图线可知磁敏电阻的阻值和磁感应强度B的定性关系是 　磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大　。
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。
1 2 3
U/V 1.5 3.0 4.50
I/mA 3 6 9.00
②正确接线后，测得的数据如表所示。
③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 　1　T。
【解答】解：（1）1处的磁场方向水平向右，小磁针N极应指向磁感线的方向，即N极向左，乙符合条件；
（2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；
（3）由I可知，电阻：R500Ω；
由图象中可看出电阻是500Ω时，磁感线强度为1T。
故答案为：（1）乙；（2）磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；（3）1。
8．常用的电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关K四部分组成。霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置。它产生的电压L随磁场的增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变，使U0发生变化。
控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，并以此来控制开关K的通断。如图甲所示，当U1小于U0时，Uk＝1V，开关K闭合；当U1大于U0时，Uk＝0，开关K断开。正常行驶时，电动自行车U1的大小随时间发生周期性变化，如图乙所示，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约10000次。U0不同，每次开关K闭合与断开时间的比值就不同，电动机的转速与每次K闭合或断开时间的比值相对应。
（1）控制电压Uk＝1V时，电动机中 　有　（填“有”或“无”）电流通过。
（2）如图丙所示，将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近。在此过程中，霍尔传感器产生电压的变化情况是 　先减小后增大　。
（3）U1的变化周期T约为 　B　。（填字母）
A.6×10﹣6 B.6×10﹣3 C.6×10﹣ 2D.6×10﹣1
【解答】解：（1）由材料可知UK＝0，K断开，则UK＝1V时，开关K闭合，即电动机工作，有电流通过。
（2）已知条形磁铁的磁性是两端最强，中间弱；则霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近过程中，根据磁场的磁性是由强变弱，然后由弱变强，所以根据U0随磁场增强而增大的特点可知霍尔传感器产生电压U0变化是先减小后增大。
（3）已知控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约一万次，则变化周期T6×10﹣3s，故选B。
故答案为：（1）有；（2）先减小后增大；（3）B。
9．阅读关于“巨磁电阻效应”材料，并回答下列问题：
1988年阿尔贝 费尔和彼得 格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现，并非任意两种不同金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才能产生“巨磁电阻效应”。进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻。科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图所示。
1994年，IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
（1）以下两种金属组成的三层复合膜能发生“巨磁电阻效应”的是 　B　。
A.铝、银 B.铁、铜 C.铜、锌 D.钴、镍
（2）据图可知，对铁、铬组成的复合膜，当膜层的厚度是1.7nm时，这种复合膜的电阻将 　 　（选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。
（3）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0　小　（选填“大”或“小”）得多。
【解答】解：（1）由题意知，组成层膜的两种金属有一种是易磁化的金属铁钴镍中的其中一种，另一种是不易被磁化的，故选B；
（2）由图知：当d＝1.7nm时，远小于1，即在施加磁场前后，复合膜的阻值变化较大，符合“巨磁电阻效应”，即此时复合膜具有“巨磁电阻效应”。
（3）由图知：当复合膜发生“巨磁电阻效应”时，远小于1，即：R＜R0，因此电阻R要比R0小的多。
故答案为：（1）B；（2）具有；（3）小。
10．在科学上，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为 　N　极；
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻，某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图乙所示。根据图线可知，该磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 　增大　（选填“增大”或“减小”）；
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量磁场中各处的磁感应强度。
实验数据 1 2 3
U/V 1.50 3.00 4.50
I/mA 3.00 6.00 9.00
①将该磁敏电阻R放置在图甲磁场中的位置1处，小吴设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，并连接成如图丙所示的实验电路，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。
②正确接线后，测得的数据如表所示。根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线（图乙）可知，位置1处的磁感应强度为 　1.0　T。
【解答】解：
（1）由图甲可知，磁感线从下端发出，故该磁极为N极；
（2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大。
（3）②由I可得，该磁敏电阻的测量值为：R500Ω；
由图丙可知，当R＝500Ω时，磁感应强度为1.0T。
故答案为：（1）N；（2）增大；（3）②1.0。
11．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。
12．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图1所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2。
（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为　60　mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐　增大　。
（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如表。请计算x＝5cm时，B＝　0.40　T．
x/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 46
B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 　0.40　 0.20
（3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而　增大　，离电磁铁越远，磁感应强度越　小　。
【解答】解：（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R＝100Ω，故此时电路中的电流是：I0.06A＝60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；
（2）x＝5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R200Ω，故对应磁场的强度是0.40T；
（3）综合以上实验数据，分析（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小；
故答案为：（1）60；增大；（2）0.40；（3）增大；小。
13．1820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。
14．1901年挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河。为了认识电磁炮的一些特性，小科制作了一个电磁炮模型，螺线管通电后，撞针迅速前移，推动炮弹射出炮管。
（1）小科要增强电磁炮中螺线管磁场，下列方法可行的是 　AC　；
A.增加螺线管的线圈匝数 B.改变线圈中的电流方向 C.增大通过螺线管的电流
（2）图中撞针最可能选用的材质是 　B　。
A.塑料 B.铁 C.铜 D.铝
（3）小科测得的一项实验数据（取多次实验的平均值）如表。
实验次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
撞针质量（克） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
射程（米） 0.48 0.54 0.81 0.46 0.41
小科得出了“当其他条件相同的情况下，撞针质量为0.3克时电磁炮的射程最远”的结论。
小明觉得这个结论还不可靠，建议再取不同质量的撞针进行实验。你认为选择撞针质量范围在 　0.2～0.4　克之间进行进一步实验比较合理。
【解答】解：（1）由题意可知，要想增强电磁炮弹中螺线管磁场，可以增加螺线管的线圈的匝数或增强螺线管线圈中电流，故应选：AC；
（2）撞针在通电螺线管中被磁化，受磁力作用前移，推动炮弹射出炮管，所以应选择磁性材料铁制作撞针，故选：B；
（3）为使探究结论完善一些，应多次实验找规律；影响炮弹射程的因素还有许多，需要进行多测实验进行探究，分析表中数据可知，撞针的质量在0.2g～0.4g之间电磁弹的射程较远，故应选择质量为0.2g～0.4g撞针来试验比较合理。
故答案为：（1）AC；（2）B；（3）0.2～0.4。
15．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。
16．材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
材料三：1825年，瑞土物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料四：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
（1）在演示奥斯特实验时，如图3中的甲图所示，
①闭合开关； ②放置小磁针； ③摆放导线；
正确的实验操作顺序为 　B　；
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
（2）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是 　甲　（选填“甲”或“乙”）。
（3）材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用，若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是 　两根导线将会相互排斥　。
（4）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于 　磁生电　的科学猜想。
（5）科拉顿的实验中，　已经　（选填“已经”或“没有”）满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转，你提出的一种改进方法是 　将电流表等器材置于同一房间　。
【解答】解：（1）实验时，为了使得实验现象明显，导线必须平行于小磁针放置，器材安装遵循由下到上的顺序，故奥斯特实验的合理顺序是②放置小磁针、③摆放导线、①闭合开关，故选：B；
（2）当通电导线与小磁针平行时，电流产生磁场的方向与导线垂直，磁针朝向与磁场方向不一致，磁场对小磁针的作用力大，小磁针明显偏转，故选甲；
（3）电流产生的磁场方向是由电流的方向决定的，当一个通电导体中电流的方向改变时，它产生的磁场方向也会发生改变；而磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，另一个通电导体中电流的方向不变，但磁场的方向变化了，它受到的磁场力的方向就会改变，所以改变其中一根导线的电流方向，产生的实验现象是两根导线将会相互排斥；
（4）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电的科学猜想；
（5）由所给材料可知在科拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
故答案为：（1）B；（2）甲；（3）两根导线将会相互排斥；（4）磁生电；（5）已经；将电流表等器材置于同一房间。
17．奥斯特实验：（丹麦物理学家奥斯特）如图是奥斯特实验示意图。
（1）比较（a）与（b）可得出的实验结论是 　电流可以产生磁场　。比较（a）与（c）得出的实验结论是：　磁场的方向与电流方向有关　。
（2）直线电流的磁场：直线电流产生的磁场中，磁感线是以导线为圆心排列的一层一层的同心圆。小菲同学在课后进行了以下探究：问题：通电圆环（如图丙）内部的磁场如何分布呢？
猜想：可能也符合右手螺旋定则。
实验：她连接如图丁所示的电路（外部电路未画出）。
现象：位于圆环中心的小磁针N极垂直纸面向里转动。
根据小菲同学的探究过程，回答下列问题：
（3）通电圆环内部的磁场分布是否符合右手螺旋定则？　是　（选填“是”或“否”）。
（4）如图戊所示，小菲同学把地球看成一个通电圆环，她认为赤道这一通电圆环的电流方向为 　由东向西　（选填“由西向东”或“由东向西”）。
（5）在小菲同学第（4）步的思考过程中，体现了哪些学习科学的思想和方法？　BD　。
A.控制变量法 B.转换法 C.等效替代法 D.逆向思维法
【解答】解：（1）由图可知，（a）图中的小磁针发生了偏转，说明通电导体产生了磁场；而同样放置的（b）图中，没有电流，小磁针没有发生偏转，说明（b）图中没有磁场，故说明只有电流周围可以产生磁场；比较（a）、（c）可知，两图中的小磁针的偏转方向发生了变化，故说明电流方向不同，而磁场的方向也发生变化，即磁场的方向与电流方向有关；
（2）由图可知，通电直导线的周围磁场为以导线为圆心的一层层的同心圆；通电直导线的磁场可以由安培定则进行判断：用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向即为磁场的方向；
（3）伸出右手，大拇指指向电流方向，四指的指向为磁场的方向，因此通电圆环内部的磁场分布符合右手定则；
（4）地球外部的磁场是由南向北，而内部的磁场是由北向南，根据右手定则可知，赤道这一通电圆环的电流方向为由东向西；
（5）小菲同学在该探究实验中，将地磁场转换为电流周围磁场来进行探究，体现了转换法的应用；同时根据磁场来确定电流方向体现了逆向思维法的应用。
故答案为：（1）电流可以产生磁场；磁场的方向与电流方向有关；（3）是；（4）由东向西；（5）BD。
18．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。
19．1820年，奥斯特用铂丝连接伏打堆（相当于电源）的两端，铂丝水平沿南北方向放置，下方放置一个被玻璃罩封闭的小磁针。闭合电路后，小磁针发生了轻微的偏转，如图甲所示。他做出以下猜想：
猜想一：可能是因为电流使导线产生了热，加热玻璃罩内的空气，引起了对流，从而导致小磁针的偏转。
猜想二：可能是因为 　电流产生了磁场　，从而导致小磁针的偏转。
奥斯特通过实验很快就否定了猜想一，又做了乙、丙两组实验。
（1）请把猜想二补充完整：
（2）奥斯特通过在玻璃罩和上方的导线之间加入金箔、玻璃等介质，排除空气对流的影响，他仍观察到 　小磁针偏转　的现象，从而否定猜想一。
（3）结合实验与所学知识，丙组中小磁针将 　A　（选填字母）。
A.顺时针偏转，偏转角度比甲组更大 B.顺时针偏转，偏转角度比甲组更小
C.逆时针偏转，偏转角度比甲组更大 D.逆时针偏转，偏转角度比甲组更小
【解答】解：（1）可能是因为电流产生了磁场，从而导致小磁针的偏转。
（2）要否定猜想1，要通过在玻璃罩和上方的导线之间加入金箔、玻璃等介质，排除空气对流，通过导体中有电流时磁针仍偏转，得出对流可导致磁针的偏转是错误的；
（3）图丙与图甲比较可知，丙图中粗铂丝电阻较小，电路中的电源相同，所以丙图中电流较大，所以小磁针偏转角度较大；丙图与甲图中的铂丝中的电流方向相反，所以产生的磁场方向相反，因此小磁针的偏转方向相反，所以丙组中小磁针将顺时针偏转，偏转角度变大，故选A；
故答案为：（1）电流产生了磁场；（2）小磁针偏转；（3）A。
20．某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇（如图甲所示）。Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化（如图乙所示）。（电磁铁线圈电阻忽略不计）。
【工作原理】开关S1闭合，当开关S连接bc，接通控制电路，若室温达到30℃电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转。
【产品制作】根据电路图的工作原理，若开关S1闭合，当开关S连接ab，温控模式 　否　（选填“能”或“否”）实现。
【产品测试】温控模式下，当控制电路的电流为10mA～100mA时，风扇均可处于运转状态。
【产品评价】项目小组制定了项目成果评价表，如表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对【指标2】来评价该作品的达成情况的等级是良好，你认为的评价理由是 　工作电路中，随着铜片旋转，三个电阻是依次接入的，因此风速可调，但电流只能跳跃式变化而不能连续变化。　。
等级/指标内容 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且连续变化 风速是可调的但不连续变化 风速不可调
【产品迭代】某同学提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的选代升级，以下方案中可行的是 　ABD　。
A.在控制电路中接一个滑动变阻器 B.电磁铁选用匝数可变的线圈
C.改变工作电路中变阻器的阻值 D.将控制电路的电源改成电压可调的电源
【解答】解：
【产品制作】：当开关S1闭合，开关S连接ab时，控制电路处于断开状态，此时温度变化虽然可以使S2阻值发生变化，但是电路中无电流，因此衔铁不会被吸引，动触头不会上移而接通工作电路，故温控模式无法实现。
【产品评价】工作电路中，随着半圆弧形铜片逆时针旋转，电路中R1R2R3是被依次接入，因此是不连续地改变电路中的电流从而改变电动机转速，来改变风速。如果想要风速连续可调，应该在工作电路中串联一个滑动变阻器来使得风速连续变化。因此风速可调但不连续，指标2评价为良好。
【产品迭代】若需要改变临界温度，则需要对控制电路进行改造，可以串接一个滑动变阻器，可以使得电源电压可调，可以使得线圈匝数可调，可以让动触头连接位置可调等等。但改造工作电路无法改变临界温度。故选ABD。
故答案为：
【产品制作】：否；
【产品评价】：工作电路中，随着铜片旋转，三个电阻是依次接入的，因此风速可调，但电流只能跳跃式变化而不能连续变化；
【产品迭代】：ABD。
21．学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作烟雾报警器的项目化学习。
【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接收电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接收电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化成报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6V
报警电流：≥250mA
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。其中，光敏电阻的阻值大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压U恒为6V，滑动变阻器规格为“2A 50Ω”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻Rx的阻值大小随光照强度变化的图象应为 　D　。
A.B.C.D.
【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200mA时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值RP＝15Ω（线圈电阻不计）。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求（即报警电流＞250mA），应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多少？
【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中可行的是 　ABD　。
A.更换阻值较小的保护电阻
B.增大电源电压
C.增大线圈和衔铁之间的距离
D.增加线圈匝数
E.增大滑动变阻器的阻值
【解答】解：
（1）根据图乙可知，当烟雾增大时，接受电路接收到的光强度越弱，衔铁被吸下来，接通报警器所在的电路而报警。此时电磁铁的磁场增强，电流增大，而总电阻减小，也就是光敏电阻的阻值减小，反之，当接受电路接收到的光强度越强时，电磁铁的磁场减弱，电流变小，而总电阻增大，也就是光敏电阻的阻值会增大，故选：D。
（2）由图乙可知，控制电路中光敏电阻Rx与滑动变阻器串联；
由题知，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值Rp＝16Ω，
由欧姆定律可知，此时电路的总电阻为：R30Ω，
根据串联电路的电阻特点可知报警时光敏电阻的阻值：Rx＝R﹣Rp＝30Ω﹣16Ω＝14Ω；
当通过线圈的电流为250mA时，电路的总电阻为：R′24Ω，
报警时光敏电阻的阻值不变，则此时滑动变阻器连入电路的阻值应为：RP′＝R′﹣Rx＝24Ω﹣14Ω＝10Ω。
（3）A、更换阻值较小的保护电阻，在吸合电流不变的情况下，此时的气敏电阻的阻值变大，使得电路在烟雾浓度更小的情况下闭合电路，故A符合题意；
B、为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变，根据R总＝R1+R2可知，此时总电阻增大，根据U＝IR可知，此时需要增大电源电压，故B符合题意；
C、增大线圈和衔铁之间的距离时，根据杠杆的平衡原理可知，此时磁力的力臂减小，为了吸合需要更大的磁场，故C不符合题意；
D、总电阻增大时，通过电磁铁的电流减小。为了保持电磁铁的磁场强度不变，可以换用线圈匝数更多的电磁铁，故D符合题意；
E、为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。当电源电压不变时，需要控制总电阻不变。根据R总＝R1+R2可知，增大滑动变阻器的阻值，会使通过电磁铁的电流减小，不能达到目的，故E不符合题意；
故选：ABD。
故答案为：（1）D；（2）应调节滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω；（3）ABD。
22．某学习小组开展“制作烟雾报警器”项目化学习活动。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项Ⅱ任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：当环境中的烟雾浓度升高，光照强度小于3cd时，立刻报警鸣叫。
【器材选择】电磁继电器（当控制电路中的电流达到250mA时，衔铁被吸合，线圈电阻不计）、控制电压U1 （6伏）、滑动变阻器R（规格为“2安 50欧”）、光敏电阻Rx （阻值随光照强度的变化如图丙所示）、报警器、开关、导线等。
（1）【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻Rx对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。为了实现任务要求，应将报警器接入图乙中的 　B　处（选填“A”或“B”）。
（2）【项Ⅱ调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通光照强度为6cd时，报警器就报警了，求出此时滑动变阻器接入电路的阻值。为了符合制作要求（即光照强度小于3cd时报警），应如何调节滑动变阻器？（写出计算过程）
（3）【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中正确的是 　AB　。
A.增大电源电压 B.增加线圈匝数 C.增大线圈和衔铁之间的距离 D.向右移动滑动变阻器滑片
【解答】解：（1）由题意可知，当光照强度小于3cd时，报警器鸣叫，即此时电路中的电流应达到250mA，故应将报警器与电磁继电器串联，即报警器应接入图乙中的B处；
（2）由图像可知，当光照强度为6cd时，光敏电阻的阻值为3Ω，由题意得，当控制电路中的电流达到250mA时，衔铁被吸合，所以当I＝250mA＝0.25A时，由欧姆定律可得，电路中的总电阻为：
R总24Ω，则由串联电路电阻关系可得，此时接入电路的滑动变阻器的阻值为：Rp＝R总﹣3Ω＝24Ω﹣3Ω＝21Ω；为了符合制作要求（即光照强度小于3cd时报警），应增大电路中的电流，即减小滑动变阻器接入电路中的电阻，故应向左移动滑动变阻器；
（3）当烟雾较少时，光敏电阻的阻值增大，控制电路中的总电阻增大，为了使衔铁被吸合，电流要达到250mA，
A、为了保持电流不变，根据R总＝Rx+Rp可知，此时总电阻变大，再根据U＝IR可知，此时需要增大电源电压，故A正确；
B、总电阻增大，若电源电压不变，通过电磁铁的电流减小，为了保持电磁铁的磁场强度不变，使衔铁吸合，可以增加线圈匝数，故B正确；
C、增大线圈和衔铁之间的距离，根据杠杆平衡原理可知，此时磁力的力臂减小，为了吸合需要更大的磁场，故C错误；
D、若电源电压不变，向右移动滑动变阻器滑片，电路中的总电阻增大，电流减小，控制电路中的电流达不到250mA，衔铁无法吸合，故D错误。
故选：AB。
故答案为：（1）B；
（2）此时滑动变阻器接入电路的阻值为21Ω；向左移动滑动变阻器；
（3）AB。
23．小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
（1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”：　B　（选填“A”或“B”）。
（2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？
（3）【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由：　不可行，添加系统停止工作时，压敏电阻不再改变，电流达不到吸合电流，封装系统无法工作。　。
【解答】解：（1）当食盐重力较小时，压敏电阻较大，电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，不能吸引衔铁，则A通电而工作，是添加系统，当食盐重力足够大，电磁铁吸引衔铁，A电路断开，B电路通电，则B是封装系统；
（2）控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流I＝20mA＝0.02A，
电路的总电阻为R总300Ω，
根据串联电路的知，压敏电阻R＝R总﹣R0＝300Ω﹣20Ω＝280Ω；
根据表格中数据，食盐和托盘的重力G＝F＝9N；
则食盐和托盘的质量m0.9kg；
则食盐的质量为m'＝0.9kg﹣0.5kg＝0.4kg；
（3）适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以增强电磁铁的磁性，当电流较小时就可以停止添加实验，但压力不再改变，控制电路的电流不再改变，B永远无法工作，不能完成封装工作。
答：（1）B；
（2）该电路可自动封装的食盐质量为0.4kg；
（3）不可行，添加系统停止工作时，压敏电阻不再改变，电流达不到吸合电流，封装系统无法工作。
24．项目化学习小组设计了一个孵化器的恒温装置。图甲为热敏电阻R、滑动变阻器R1（规格“1安，30欧”）和继电器等组成的恒温箱的简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻忽略不计。当线圈中电流大于或等于0.05安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R﹣t图像。分析回答：
（1）恒温箱的加热器应接在 　AB　（填“AB”或“CD”）端。
（2）孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为40℃，则滑动变阻器R1接入电路的电阻为多大？
（3）不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，通过改变滑动变阻器R1的阻值来调节恒温箱设定的温度。当滑动变阻器R1规格为“1安，30欧”时，请结合评价量表，判断该恒温装置调节功能等级并写出判断依据。 　调节功能等级为合格；只能调低于40℃　。
评价指标 功能等级
恒温箱的温度调节 优秀 合格 不合格
既可调高于40℃也可调低于40℃ 只能调高于40℃或调低于40℃ 不能调节
【解答】解：（1）根据图乙可知，热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，则控制电路中的电流随之增大，当控制电路中的电流大于等于设定的电流时，衔铁被吸引闭合，电键K接通CD所在的电路，反之，接通AB所在的电路。则当温度较低时，电键K接通AB所在的电路，当温度较高时，电键K接通CD所在的电路，所以恒温箱的加热器应接在AB端；
（2）由图乙可知，恒温箱的温度设定为40℃时，热敏电阻R的阻值为90Ω，
由欧姆定律得，控制电路的总电阻为：R总120Ω，
由串联电路的电阻规律得，此时滑动变阻器R1的阻值为：R1＝R总﹣R＝120Ω﹣90Ω＝30Ω；
（3）调节功能等级为合格。因为当电磁继电器吸引衔铁闭合时，控制电路总电阻120欧不变，由于滑动变阻器阻值调节范围为0～30欧，热敏电阻R的阻值变化范围为120欧～90欧，由图乙知温度小于 40℃因此恒温箱的温度只能调低于40℃。
故答案为：（1）AB；（2）滑动变阻器R1接入电路的电阻为30Ω；（3）调节功能等级为合格；只能调低于40℃。
25．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。
（1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 　磁体　（选填“磁体”或“铁块”）。
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 　K1关闭，K2打开　。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 　BC　（选填序号）。
A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置
（4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。 　夏季；气温高，氧气的溶解度降低　。
【解答】解：（1）增氧泵依靠吸引和排斥来上下运动，而铁块一定是被吸引，为使增氧泵正常工作，固体A应选用磁体，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，内部压强增大，K1关闭，K2打开。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，应增大空气与水的接触面积，导管b的下端加装一个多孔装置，增加导管b伸入水面以下的长度上升时不断与水接触，可以增大接触面积，增加气室的高度不能增大气泡与水的接触面积，故选BC。
（4）根据夏季鱼容易缺氧死亡分析，夏季需要增氧，因为气温高，氧气的溶解度降低。
故答案为：（1）磁体；（2）K1关闭，K2打开；（3）BC；（4）夏季；气温高，氧气的溶解度降低。
26．小宇同学参加了学校“研究性学习小组”，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。
（1）从小宇的实验可得出的初步结论是　高温可消磁　。
（2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁　磁性减弱　无法　吸引　（填：“排斥”或“吸引”）弹簧开关，从而使电铃报警。
（3）同组的同学却认为小宇设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计好。请你比较两种温度报警器，指出小宇设计中的不足之处　难以设定报警的具体温度　。
【解答】解：（1）如图甲所示，开始上磁体的右端吸引了很多的铁钉，说明磁体的磁性很强，加热一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下，说明磁体没有磁性了。实验表明温度影响磁体的磁性，温度越高，磁性越弱，高温下可以消磁。
（2）如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。
（3）丙图中，温度升高时，温度计的水银柱上升，当上升到设定温度位置时，水银柱与温度计上方的导体接通，线圈通电，电磁铁产生磁性，吸引右侧的开关，右侧电路被接通，电铃响；温度下降到设定温度以下时，水银柱与温度计上方的导体断开，线圈不通电，电磁铁磁性消失，不能再吸引右侧的开关，右侧电路被断开，电铃不响。通过对比乙丙实验设计可知，乙图设计难以设定具体的报警温度。
故答案为：（1）高温可消磁；（2）磁性减弱；吸引；（3）难以设定报警的具体温度。
27．小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请回答：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将 　减小　。
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将 　增强　，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为600N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 　80　Ω。
【解答】解：（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将减小。
（2）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，电路如图（甲）所示；
。
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强；
当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，此时控制电路中的总电阻为：；
根据题图（乙）可知，此时压敏电阻的阻值R1＝120Ω，所以此时滑动变阻器接入电路的最大阻值至少为：
R2＝R﹣R1＝200Ω﹣120Ω＝80Ω。
答：（1）减小；（2）如图（甲）所示：；（3）增强；80。
28．小嘉从网上购买了一个手摇式自发电手电筒，晃动手电筒，就能点亮LED小灯。为研究产生感应电流的条件，小嘉进行如下探究。
【提出问题】产生感应电流与导体运动有什么关系？
【实验方案】设计如图方案，将导体AB置于蹄形磁铁中，让导体做各种运动，实验结果如下表：
序号 磁场方向 导体移动方向 灵敏电流计指针偏转方向
1 N极在上 竖直上下运动 不偏转
2 水平向左运动 向左偏转
3 水平向右运动 向右偏转
4 N极在下 竖直上下运动 不偏转
5 水平向左运动 向右偏转
6 水平向右运动 向左偏转
【分析论证】（1）实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流，而水平左右运动时会产生电流，从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动，而本质上是导体在做 　切割磁感线　运动。
（2）分析表中内容可知，影响感应电流方向的因素有 　磁场方向和导体切割磁感线运动方向　。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度，发现LED小灯更亮。据此，可建立的猜想是 　感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关　。
【解答】解：（1）从图中看出磁场方向竖直向下，实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流，而水平左右运动时会产生电流，从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动，而本质上是导体在做切割磁感线运动。
（2）分析表中内容可知，对比2、3知，感应电流方向与运动方向有关，对比2、5，感应电流方向与磁场方向有关，则影响感应电流方向的因素有磁场方向和导体切割磁感线运动方向。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度，导体切割磁感线运动的速度加快，发现LED小灯更亮，说明电流变大，据此，可建立的猜想是感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关。
故答案为：（1）切割磁感线；（2）磁场方向和导体切割磁感线运动方向；感应电流大小可能与导体切割磁感线的速度有关。
29．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 —
2 竖直向下 不偏转 —
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动 　不会　（填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向 　右　偏转。
（3）图乙中的“〇”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是 　A　。
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是 　C　。
A.无电流 B.电流方向由a向b C.电流方向由b向a
【解答】解：（1）竖直向下，由实验次数1、2可知，闭合开关，灵敏电流计指针不偏转，说明没有电流产生，故导体AB竖直运动不会产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，根据运动的相对性，相当于导体向左运动，故灵敏电流计的指针向右偏转。
（3）磁体外部磁感线的方向从N极到S极，则灵敏电流计的指针不偏转的位置是导体运动方向平行于磁感线，即图中Ⅰ位置，故选A。
（4）磁体外部磁感线的方向从N极到S极，将丙图顺时针旋转90度，与甲图类似，ab向左运动，故此时电流方向外部是从a到b，导体中是从b到a。
故答案为：（1）不会；（2）右；（3）A；（4）C。
30．小滨在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小滨将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转；换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验，此时他想验证的是猜想 　①　（填编号）。
（2）要使产生的感应电流的方向发生变化，可以采取的方法有 　改变磁极的方向　。
（3）小滨得出结论：在线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，感应电流越大，则他进行的操作以及观察到的实验现象是 　换用更强的磁体，观察灵敏电流计的示数是否变大　。
【解答】解：（1）小滨将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转；换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验，此时他想验证的是猜想①。
（2）要使产生的感应电流的方向发生变化，可以采取的方法有改变磁极的方向。
（3）小滨得出结论：在线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，感应电流越大，则他进行的操作以及观察到的实验现象是换用更强的磁体，观察灵敏电流计的示数是否变大。
故答案为：（1）①；（2）改变磁极的方向；（3）换用更强的磁体，观察灵敏电流计的示数是否变大。
31．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灯则不发光）等。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光。
[方案设计]乙图为小明设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
[产品制作]小明用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 　切割速度相同的条件下，感应电压大小与线圈匝数成正比　。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]
节能夜跑灯设计制作评价量表（节选）
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 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
根据评价表，小明设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
【解答】解：根据表中数据分析可得出结论：切割速度相同的条件下，感应电压大小与线圈匝数成正比。
根据发光二极管的单向导电性，将两个LED灯并联起来，正负极接法不同，设计如下：
故答案为：切割速度相同的条件下，感应电压大小与线圈匝数成正比；见解析。
32．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流计指针摆动的角度不同。猜测感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度有关，导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。
（1）小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验1：将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ沿直线水平向右运动（导体PQ运动区域的磁场强度相同）。让导体PQ先后以 　不同　（选填“相同”或“不同”）的速度匀速水平向右运动；观察每次电流计指针摆动的角度。
（2）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是 　两次灵敏电流计指针偏转的角度不同，且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大　。
（3）在实验过程中，小芳还发现当导体PQ运动到磁场边缘时，电流表指针偏转角度会逐渐变小至0刻度，不便于感应电流大小的测量。于是将导体换成一个金属圆盘如图乙。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，请说明转动过程中此装置为什么能产生持续且稳定的电流？　圆盘匀速转动过程中，一直有导线持续且匀速切割磁感线　。
【解答】解：（1）让导体PQ先后以不同的度匀速水平向右运动；观察每次电流计指针摆动的角度。
（2）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是：两次灵敏电流计指针偏转的角度不同，且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大。
（3）将导体换成一个金属圆盘如图乙。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，圆盘匀速转动过程中，一直有导线持续且匀速切割磁感线。
故答案为：（1）不同；（2）两次灵敏电流计指针偏转的角度不同，且运动速度快的导体所连接的电流计指针偏转角度大；（3）圆盘匀速转动过程中，一直有导线持续且匀速切割磁感线。
33．电磁感应现象产生的电压大小与线圈匝数、切割磁感线速度和磁场强度有关。小实为探究感应电压大小与线圈匝数的关系，将100匝线圈紧密缠绕在玻璃管外侧中部，接入开关和电压表，如图甲。闭合开关，将磁体从玻璃管顶端静止释放。换用不同匝数的线圈，将磁体从相同高度静止释放，实验结果如图乙。（磁体与玻璃管间的阻力忽略不计）
（1）每次实验均控制磁体从相同高度静止释放的目的是 　使切割磁感线速度相同　。
（2）分析实验结果，得出的初步结论是 　磁场的强弱、线圈运动速度都相同时，线圈匝数多少越多，电磁感应现象产生的电压大小越大　。
（3）断开开关后释放磁体，其下落速度比开关闭合时更快。分析造成这一现象的原因是 　不计摩擦，闭合开关后释放磁体，磁体的重力势能转化为动能和电部；断开开关后释放磁体，磁体的重力势能全部转化为动能　。
【解答】解：（1）每次实验均控制磁体从相同高度静止释放的目的是使切割磁感线速度相同；
（2）由图乙可知，磁场的强弱、线圈运动速度都相同时，线圈匝数多少越多，电磁感应现象产生的电压大小越大；
（3）不计摩擦，闭合开关后释放磁体，磁体的重力势能转化为动能和电部；断开开关后释放磁体，磁体的重力势能全部转化为动能，因此其下落速度比开关闭合时更快。
故答案为：（1）使切割磁感线速度相同；（2）磁场的强弱、线圈运动速度都相同时，线圈匝数多少越多，电磁感应现象产生的电压大小越大；（3）不计摩擦，闭合开关后释放磁体，磁体的重力势能转化为动能和电部；断开开关后释放磁体，磁体的重力势能全部转化为动能。
34．电磁炉作为一种现代炊具已经越来越多的出现在大众的厨房中，电磁炉应用的是电磁感应原理。小希对电磁炉的内部构造进行拆解，其内部结构可简化为图a所示。在电磁炉中有一个大的导线线圈，工作流程图如下：
没有做切割磁感线运动也会产生电流吗？小希设计了实验寻找电流产生的证据。当前市面上的电磁炉都会自带“无锅保护”或者“空锅保护”功能，当电磁炉上没有器皿或者器皿内部为空的情况下，电磁炉则会自动停止发射交变磁场。他将装水的锅放于电磁炉上，自行缠绕线圈（至少为50匝）并接上发光视觉效果好的LED灯（如图b），图c为其电路简图。小希将线圈放置在电磁炉的正上方，实验现象如图d。
（1）在小希的实验中，他找到电流产生的证据是什么？
（2）根据题中信息和所学知识，判断下列几种锅可以放在电磁炉上加热的是 　A　。
A.铁锅 B.铝锅 C.陶瓷锅
（3）小希在请教老师后了解到：当通过闭合电路围成的平面内的磁感线数量改变时，闭合电路中就能产生感应电流。那么感应电流的大小和什么因素有关？他借助数字化电磁感应装置进行实验，改变通过平面内磁感线数量的变化速率，借助传感器记录感应电流大小，并将结果记录如下：
磁感线数量变化速率 感应电流
保持最小值不变 0
均匀增大（速度1v） 约0.51
均匀增大（速度1.5v） 约0.71
均匀增大/（速度2v） 约1
保持最大值不变 0
均匀减少/（速度1v） 约0.51
均匀减少（速度1.5v） 约0.71
均匀减少（速度2v） 约1
保持最小值不变 0
分析上表实验数据，可以得出结论：　磁感线数量变化速率越快，产生的感应电流越大　。
【解答】解：（1）自行缠绕线圈（至少为50匝）并接上发光视觉效果好的LED灯（如图b），图c为其电路简图。小希将线圈放置在电磁炉的正上方，实验现象如图d，通过灯泡发光知道产生了感应电流；
（2）变化的磁场引起磁性锅底产生涡旋电流，因而锅底必须是磁性材料的，则必须选择铁锅；
（3）根据表格数据，磁感线数量最大或最小不变时，不产生感应电流，磁感线数量变化速率越快，产生的感应电流越大。
故答案为：（1）找到电流产生的证据是LED灯发光；（2）A；（3）磁感线数量变化速率越快，产生的感应电流越大。
35．小科对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
（1）通过实验小科发现当Q线圈有变化的　电流　时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，解释课本实验中导体ab上下运动时不产生感应电流的原因（图丙）　该闭合电路内磁感线数量未发生改变　。
（3）小科发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。请判断小科的说法是否正确，并合理选择上表格中的两次实验说明理由　不正确，比较3、6或4、7可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关　。
【解答】解：
（1）通过分析表中信息可知，小科发现当Q线圈有变化的电流时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，课本实验中导体ab上下运动时不产生感应电流的原因（图丙）是该闭合电路内磁感线数量未发生改变。
（3）小科的说法不正确，理由是：比较3、6或4、7可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
故答案为：（1）电流；
（2）该闭合电路内磁感线数量未发生改变；
（3）不正确，比较3、6或4、7可知，Q线圈中的电流方向改变，其他条件不变，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关。
36．小金用如图甲所示的装置，探究“磁场对通电导体的作用力”。小金将滑动变阻器的滑片移到合适位置，闭合开关，发现金属导体ab向左运动。
（1）为验证导体受力方向与磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，小金应进行的操作是 　将磁体N、S极对调　。
（2）上述现象都说明磁场对通电导体有力的作用，　电动机　（选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）微型电扇通电工作时，它是电动机。如图乙所示，小金在微型电扇的插头处连接小灯泡，因手快速拨动风扇叶片时，小灯泡发光。微型电扇能产生电流是利用了 　电磁感应　的原理。
【解答】解：（1）为验证导体受力方向与磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，电流的方向不变，选用改变磁场的方向，所以小金应进行的操作是将磁体N、S极对调；
（2）磁场对通电导体有力的作用，这是电动机的工作原理；
（3）电扇的内部有磁铁和线圈，当微型电扇的插头处连接小灯泡，快速拨动风扇叶片时，线圈做切割磁感线运动，故能产生感应电流；此时微型电扇如同一台发电机，其原理就是电磁感应。
故答案为：（1）将磁体N、S极对调；（2）电动机；（3）电磁感应。
37．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 　改变通过电动机电流的方向　。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？　变慢　。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。请结合评价量表，分析该模型的“指标二”所处的评价等级 　合格　（“优秀”、“合格”、“待改进”），并说明理由 　由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格　。
【解答】解：（1）由图乙可知，开关S与“1”连接时，电流从电动机的上方流入，开关S与“2”连接时，电流从电动机的下方流入，即切换开关S后，通过电动机电流的方向发生改变，因此电动机转向改变的原因是改变通过电动机电流的方向；
（2）他图乙可知，将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知，此时通过电动机的电流变小，电动机的转速变慢；
（3）由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格。
故答案为：（1）改变通过电动机电流的方向；（2）变慢；（3）合格；由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格。
38．如图甲所示是探究“磁场对电流的作用”的实验电路。
（1）开关闭合后，线圈 　能　（选填“能”或“不能”）转动，但 　不能　（选填“能”或“不能”）持续转动。为解决这一问题，小轩利用漆包线绕制的多匝线圈设计了如图乙所示的实验装置，他在刮去线圈两端的绝缘漆时注意到，轴的一端漆皮要 　全部刮去　，另一端漆皮只刮去 　半周　。
（2）小轩发现该线圈不转动，原因可能是 　线圈处于平衡位置　（写出一条即可）。
（3）排除故障后电动机正常转动，小轩想改变线圈的转向，可采取的措施有 　改变电流方向（或改变磁场方向）　（写出一条即可）。
【解答】解：（1）分析图甲能看出，这里没有换向器，所以通电后，线圈能转动，但不能连续的转动；在该实验中，为了防止线圈只能转动半圈的情况，将轴的一端漆皮要全部刮去，另一端漆皮只刮去一半，这样可以让线圈一半有动力，另一半靠惯性继续转动。
（2）若开关闭合，电动机的转动不灵活，原因可能是电动机轴因为生锈而被卡住；线路接触不良，电路中无电流；电源电压过低，使得电路中电流太小；磁铁磁性太弱，磁场对通电线圈的力太小；线圈处于平衡位置，线圈中无电流，线圈不受力的作用等。
（3）由于通电导线在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以开关闭合后线圈转动，改变线圈转动方向的措施是：改变电流的方向或改变磁场的方向。
故答案为：（1）能；不能；全部刮去；半周；
（2）线圈处于平衡位置；
（3）改变电流方向（或改变磁场方向）。
39．小实利用如图甲所示装置，研究通电导体在磁场中受力大小与电流大小的关系。他将一根导体接入电路。闭合开关后，导体会受到竖直方向的力，记录相关数据，并计算导体在磁场中所受力F的大小，改变电流大小，重复实验，并绘制出图乙。
（1）实验中增大电流大小的操作是 　滑动变阻器的滑片向右移　；
（2）本实验中为了得到导体在磁场中受到力的大小，需要记录的数据有 　弹簧测力计示数和导体的重力大小　；
（3）根据图乙得出的结论是：　在磁场大小不变时，通电导体在磁场中受力大小与电流大小成正比　。
【解答】解：（1）实验电路中电源电压一定，滑动变阻器的滑片向右移，电路中的总电阻变小，电流会增大；
（2）导体在竖直方向受到拉力、重力以及磁场力的作用，实验中为了得到导体在磁场中受到力的大小，需要记录的数据有弹簧测力计示数和导体的重力大小；
（3）据图乙的实验数据可知，导体的材料、长度一定，通过导体的电流变为原来的几倍，导体受到磁场的作用力就变为原来的几倍，可得出在磁场大小不变时，通电导体在磁场中受力大小与电流大小成正比。
故答案为：（1）滑动变阻器的滑片向右移；（2）弹簧测力计示数和导体的重力大小；（3）在磁场大小不变时，通电导体在磁场中受力大小与电流大小成正比。
40．根据安全用电要求，现代家庭中用空气断路器（俗称“空气开关”）来代替闸刀开关和保险丝。新建楼房的电路中除了安装防止电流过大的断路器外，还必须安装漏电保护断路器（俗称“漏电保护器”），它们通常安装在供电箱中。
（1）空气断路器如图甲所示，若要在厨房电路安装一个断路器，则应将断路器安装在这一电路的 　火　（填“火”或“零”）线上。
（2）家用漏电保护断路器如图甲所示，它们是在用电器发生漏电故障或人为操作失误而触电时实施保护的设备，正常情况下，住户家中没有电流流向地面，即图乙中I3为零，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等。如果电路中某处发生漏电（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面），即图中的I3不为零，就会造成I1和I2不相等，当I1和I2的差异达到一定值，漏电保护断路器便会迅速自动切断电路。排除漏电故障后，重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全，漏电保护断路器上设置了试验按钮，需要每月试按一次，如果试验按钮按下漏电保护器无动作，说明漏电保护器需要更换。
①漏电保护断路器实质上就是一个 　开关　（选填“电源”、“用电器”或“开关”）。
②如果电路中发生漏电，漏电电流为I3，则I1、I2、I3大小关系的表达式为 　I1＝I2+I3　。
③站在地面上的人体不小心接触了火线，如图丙所示，此时人体的总电阻为5500Ω，电路中安装了规格为如图丁所示的漏电保护断路器，试通过计算说明该漏电保护断路器能否及时断开电路 　漏电电流I30.04A＝40mA＞30mA，该漏电保护器能及时断开电路　。
【解答】解：（1）为了安全，当开关断开时，应使用电器与火线断开，因此空气开关要装在火线上；
（2）①漏电保护断路器实质上就是一个开关；
②由图乙可知，火线中的电流一部分通过零线，一部分流向大地，即三电流之间的关系：I1＝I2+I3；
③站在地面上的人体不小心接触了火线时，此时漏电电流I30.04A＝40mA＞30mA，该漏电保护器能及时断开电路。
故答案为：（1）火；（2）①开关；②I1＝I2+I3；③漏电电流I30.04A＝40mA＞30mA，该漏电保护器能及时断开电路。
41．断路器因方便、安全，被广泛使用。
（1）如图1所示为断路器的工作原理图，当电流过大时，它的工作顺序是 　B　（填字母）。
①簧锁装置脱开；②接触点断开；③电流过大，双金属片发热就多；④双金属片弯曲，触动簧锁装置。
A.③④②① B.③④①② C.③①④② D.③②④①
（2）一般固体受热时，在各个方向上的长度都会膨大，在冷却时都会缩小。物体在某一方向上长度的膨胀称为线膨胀。下表是科技小组的同学探究影响物体线膨胀因素的实验记录，请根据实验记录回答：
实验序号 材料 升高的温度（℃） 原长（m） 伸长量（mm）
1 黄铜 10 1.00000 0.19
2 黄铜 10 2.00000 0.38
3 康铜 10 1.00000 0.15
4 康铜 30 1.00000 0.65
5 铝 10 2.00000 0.46
6 铝 30 1.00000 0.69
①从3、4两组实验记录可以看出物体的伸长量与 　升高的温度　有关。
②如图2所示的电热设备中有一个由黄铜片与康铜片双金属合在一起的温控开关，温度升高时，双金属片向上弯曲，使电路断开，根据上面的实验记录确定双金属片上下层的材料分别是 　康铜和黄铜　（填“黄铜和康铜”或“康铜和黄铜”）。
【解答】解：（1）图示为断路器的工作原理图，当电流过大时，工作过程③电流过大，双金属片发热就多，④双金属片弯曲，触动簧锁装置；①簧锁装置脱开，导致②接触点断开，故这群的顺序是③④①②，故选：B；
（2））①从3、4两组实验记录可以看出：材料、原长相同，升高的温度不相同，伸长量不相同，故物体的伸长量还与升高的温度有关；
②当温度升高，金属片变长，要想双金属片向上弯曲，就必须让下面的金属片线膨胀比上面的金属片线膨胀大，才能达到目的。
从表中1、3两组实验数据可知，康铜的线膨胀较小，故双金属片与簧锁装置靠近的一边是康铜，另一侧是黄铜。
故答案为：（1）B；（2）①升高的温度； ②康铜和黄铜。
42．在“保险丝熔断与哪些因素有关”的探究活动中，同学们猜想：保险丝的熔断可能与保险丝的材料、熔点、粗细、长度、电路中的电流大小、通电时间等因素有关。接着，他们分小组合作进行实验探究。实验器材有：电池、导线、开关、电流表、滑动变阻器、保险丝等。
（1）某组设计了如图所示电路图进行实验探究，表一为同种材料、不同规格的保险丝，他们从表中选择保险丝a、c、e，每次从中任选其中两种分别接入电路中AB，CD两处进行实验比较。他们探究的问题是 　保险丝的熔断可能与保险丝的粗细的有关　。
规格\代号 a b c d e f
长度l/cm 3 4 3 4 3 4
截面直径d/mm 0.20 0.20 0.29 0.29 0.40 0.40
（2）实验中发现：由于保险丝较细，不易观察到保险丝何时熔断，同时，大家也想知道各型号保险丝的熔断电流大约是多少．于是，对电路进行了改造，完善了设计实验方案．请你在答题卡虚线框中画出改进后的实验电路图，并简要写出实验方法。
（3）下表为同种材料的保险丝的部分参数：
截面直径d/mm 额定电流I额/A 熔断电流I熔/A
0.35 1.25 2.5
0.36 1.35 2.7
0.40 1.50 3.0
0.46 1.85 3.7
0.52 2.00 4.0
请你分析上述表格中数据特点，归纳出其中的规律（写出1条）：　保险丝的熔断电流是额定电流的2倍　。
【解答】解：（1）从表中看出保险丝a、c、e特点是长度相同“，直径不相同，所以选保险丝a、c、e可以探究的问题是：保险丝熔断可能与保险丝粗细的有关；
（2）改进后的实验电路图如图所示：把不同保险丝接如电路，调节滑动变阻器，使电流变大，直至保险丝熔断，记下熔断时的电流值进行比较，即在电路中增加一个电流表，如下图所示：
（3）从表格中可以得出：保险丝的熔断电流是额定电流的2倍；
故答案为：（1）保险丝的熔断可能与保险丝的粗细的有关；（2）见上图；（3）保险丝的熔断电流是额定电流的2倍。
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第一章 电和磁 实验探究专题
1.小金同学想探究磁体对回形针的吸引力的太小是否与放入它们之间物体的种类有关，设计了如图甲所示的装置，他保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的回形针个数，多次实验后将数据记录在下表中。
磁体与纸片之间放入的物体 不放物体 铁板 镍板 铝板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3
（1）分析数据可知，吸引回形针数量越少，说期该材料对吸引力的影响　 　。
（2）铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是　 　。
（3）他们在纸片上分别放入形状和厚度相同、面积不同的铁板。目的是要探究　 　。
（4）其实小金同学所研究的现象叫“磁屏障”，如图乙所示，一个放在磁场中的铁质球壳（截面有一定厚度），外面磁场的绝大部分沿铁质球壳壁“通过”，只有极少部分会进入球内空间，从此现象想到，为使精密仪器不受外面的影响，可以将仪器放在什么地方？答：　 　。
2．小桐同学参加了学校研究性学习小组开展的“探究磁体磁性强弱是否与温度有关的课题。
[作出假设]假设一：温度越高，磁体的磁性越强；
假设二：温度越高，磁体的磁性越弱；
假设三：磁体的磁性随温度升高变化不大。
[设计实验]小柯将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸看一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示。
（1）加热段时间后出现 　 　，则假设二成立。
（2）根据这一结论，小柯大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱，无法吸引弹簧开关，弹簧开关 　 　（选填“向下”或“向上”）恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警。
（3）同组的小明同学却认为小柯设计的温度报警器有不足之处，请指出 　 　。
3．某兴趣小组同学用小磁针、条形磁铁等按图a、图b的方法，探究了条形磁铁周围的磁场及方向，接着他们又用相同的方法，探究通电螺线管周围的磁场及方向，实验操作及现象如图c、图d、图e所示。
（1）分析比较图c、图d可以得出的初步结论是 　 　。
（2）分析比较图d和图e的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是 　 　。
（3）分析比较图b和图d可以得出的初步结论是 　 　。
4．某兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布（例如图甲，左侧为N极，右侧为S极）。
猜想2：磁极呈轴向分布（例如图乙，上面为N极，下面为S极）。
猜想3：磁极呈里外分布（例如图丙，外侧为N极，内侧为S极）。
为了验证其他猜想，他们进行了如下实验：
（1）用细棉线将环形磁体水平悬挂起来（如图丁所示），结果观察到磁体在任意位置都能保持静止，这说明猜想 　 　（填“1”“2”或“3”）是错误的。
（2）为进一步确定这种环形磁铁磁极的分布情况，小李进行了以下实验：取两个完全相同的环形磁铁，将它们沿中心轴线互相靠近（如图戊），发现它们相互排斥。接着将其中一个环形磁铁翻转，结果它们相互吸引，则验证了猜想 　 　是正确的（填“1”“2”或“3”）。
（3）若将这两个完全相同，重均为G的环形磁铁a、b串在木制支架上，静止时如图己所示（不考虑环形磁铁与木杆间的摩擦力），则磁铁a对底座的压力 　 　。
A．等于G B．小于2G C．等于2G D．大于2G
（4）若再放上一个完全相同的磁铁c（b、c间也排斥），则相邻两个磁铁间的距离Lab　 　Lbc（填“大于”“等于”或“小于”）。
5．【探究名称】温度对磁体的磁性强弱有无影响？
【提出问题】小明在家用如图所示的电热水壶烧开水时，发现壶中的水烧开后，开关按钮会自动跳起断电。开关为什么能自动跳起呢？带着这个问题，小明上网查阅了有关资料。得知这是一个磁吸开关，给水加热前开关按钮被磁体吸住。当水烧开时，磁体的磁性减弱，开关跳起。
【提出猜想【小明猜想，温度对磁体的磁性有影响，而且温度越高，磁体的磁性越 　 　。
【设计实验】为了验证以上猜想是否正确，小明进行了如下实验：
①用一块强磁体的一个磁极，分别在三根同样的铁钉上，从钉头向下的同一方向划过100次，使铁钉
　 　；
②把铁钉A放入塑料薄膜袋内，将其放入一堆铁屑中，慢慢提起塑料袋，将其放在一张白纸上。从袋中取出铁钉，把落在纸上的铁屑收集起来，用天平称出铁屑的质量m1；
③把铁钉B放入盛有开水的烧杯中，一段时间后，取出铁钉重复步骤②，用天平称出铁屑的质量m2；
④把铁钉C放入盛有冰水的烧杯中，一段时间后，取出铁钉重复步骤②，用天平称出铁屑的质量m3；
⑤比较m1、m2、m3的大小关系，可知温度对磁性强弱有无影响.
【交流与评估】本次探究活动中应用了控制变量法，其中改变的因素为 　 　，控制不变的因素主要有：　 　、　 　（写出两个因素）。
6．在项目化学习中，小科用条形磁体，大号缝衣针，硬卡纸，橡皮，大头针制作简易指南针，同时针对制作指南针的科学性设计了评价表，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，将缝衣针沿条形磁体的S﹣N方向摩擦10余次，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：观察简易指南针静止时的指向，判断其是否具有指南北的性质。
步骤Ⅳ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持平衡 能指示南北方向，不能保持平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）被磁化后的缝衣针的南北极怎样确定 　 　（写出一种简易的推断方法）。
（2）在步骤Ⅲ中，怎样判断你制作的简易指南针是否具有指示南北的性质 　 　？
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：
　 　。
7．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强：磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 　 　（选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示，根据图线可知磁敏电阻的阻值和磁感应强度B的定性关系是 　 　。
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。
1 2 3
U/V 1.5 3.0 4.50
I/mA 3 6 9.00
②正确接线后，测得的数据如表所示。
③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 　 　T。
8．常用的电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关K四部分组成。霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置。它产生的电压L随磁场的增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变，使U0发生变化。
控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，并以此来控制开关K的通断。如图甲所示，当U1小于U0时，Uk＝1V，开关K闭合；当U1大于U0时，Uk＝0，开关K断开。正常行驶时，电动自行车U1的大小随时间发生周期性变化，如图乙所示，控制器输出的UK使开关交替通断，每分钟约10000次。U0不同，每次开关K闭合与断开时间的比值就不同，电动机的转速与每次K闭合或断开时间的比值相对应。
（1）控制电压Uk＝1V时，电动机中 　 　（填“有”或“无”）电流通过。
（2）如图丙所示，将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近。在此过程中，霍尔传感器产生电压的变化情况是 　 　。
（3）U1的变化周期T约为 　 　。（填字母）
A.6×10﹣6 B.6×10﹣3 C.6×10﹣ 2D.6×10﹣1
9．阅读关于“巨磁电阻效应”材料，并回答下列问题：
1988年阿尔贝 费尔和彼得 格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现，并非任意两种不同金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才能产生“巨磁电阻效应”。进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻。科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图所示。
1994年，IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
（1）以下两种金属组成的三层复合膜能发生“巨磁电阻效应”的是 　 　。
A.铝、银 B.铁、铜 C.铜、锌 D.钴、镍
（2）据图可知，对铁、铬组成的复合膜，当膜层的厚度是1.7nm时，这种复合膜的电阻将 　 　（选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。
（3）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0　 　（选填“大”或“小”）得多。
10．在科学上，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为 　 　极；
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻，某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图乙所示。根据图线可知，该磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 　
　（选填“增大”或“减小”）；
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量磁场中各处的磁感应强度。
实验数据 1 2 3
U/V 1.50 3.00 4.50
I/mA 3.00 6.00 9.00
①将该磁敏电阻R放置在图甲磁场中的位置1处，小吴设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，并连接成如图丙所示的实验电路，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。
②正确接线后，测得的数据如表所示。根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线（图乙）可知，位置1处的磁感应强度为 　 　T。
11．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）。
12．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是“T”。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图1所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2。
（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，电流表的示数为　 　mA．闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐　 　。
（2）闭合S1和S2，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻R，测出R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如表。请计算x＝5cm时，B＝　 　T．
x/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 46
B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 　 　 0.20
（3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而　 　，离电磁铁越远，磁感应强度越　 　。
13．1820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。
14．1901年挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河。为了认识电磁炮的一些特性，小科制作了一个电磁炮模型，螺线管通电后，撞针迅速前移，推动炮弹射出炮管。
（1）小科要增强电磁炮中螺线管磁场，下列方法可行的是 　 　；
A.增加螺线管的线圈匝数 B.改变线圈中的电流方向 C.增大通过螺线管的电流
（2）图中撞针最可能选用的材质是 　 　。
A.塑料 B.铁 C.铜 D.铝
（3）小科测得的一项实验数据（取多次实验的平均值）如表。
实验次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
撞针质量（克） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
射程（米） 0.48 0.54 0.81 0.46 0.41
小科得出了“当其他条件相同的情况下，撞针质量为0.3克时电磁炮的射程最远”的结论。小明觉得这个结论还不可靠，建议再取不同质量的撞针进行实验。你认为选择撞针质量范围在 　 　克之间进行进一步实验比较合理。
15．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。
16．材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图1所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。
材料三：1825年，瑞土物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图2。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他都没有发现电流表指针发生偏转。
材料四：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。
（1）在演示奥斯特实验时，如图3中的甲图所示，
①闭合开关； ②放置小磁针； ③摆放导线；
正确的实验操作顺序为 　 　；
A.①②③ B.②③① C.②①③ D.③②①
（2）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是 　 　（选填“甲”或“乙”）。
（3）材料二图1中的实验表明平行通电导线之间有力的作用，若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是 　 　。
（4）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于 　 　的科学猜想。
（5）科拉顿的实验中，　 　（选填“已经”或“没有”）满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转，你提出的一种改进方法是 　 　。
17．奥斯特实验：（丹麦物理学家奥斯特）如图是奥斯特实验示意图。
（1）比较（a）与（b）可得出的实验结论是 　 　。比较（a）与（c）得出的实验结论
是：　 　。
（2）直线电流的磁场：直线电流产生的磁场中，磁感线是以导线为圆心排列的一层一层的同心圆。小菲同学在课后进行了以下探究：问题：通电圆环（如图丙）内部的磁场如何分布呢？
猜想：可能也符合右手螺旋定则。
实验：她连接如图丁所示的电路（外部电路未画出）。
现象：位于圆环中心的小磁针N极垂直纸面向里转动。
根据小菲同学的探究过程，回答下列问题：
（3）通电圆环内部的磁场分布是否符合右手螺旋定则？　 　（选填“是”或“否”）。
（4）如图戊所示，小菲同学把地球看成一个通电圆环，她认为赤道这一通电圆环的电流方向为 　 　（选填“由西向东”或“由东向西”）。
（5）在小菲同学第（4）步的思考过程中，体现了哪些学习科学的思想和方法？　BD　。
A.控制变量法 B.转换法 C.等效替代法 D.逆向思维法
18．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
19．1820年，奥斯特用铂丝连接伏打堆（相当于电源）的两端，铂丝水平沿南北方向放置，下方放置一个被玻璃罩封闭的小磁针。闭合电路后，小磁针发生了轻微的偏转，如图甲所示。他做出以下猜想：
猜想一：可能是因为电流使导线产生了热，加热玻璃罩内的空气，引起了对流，从而导致小磁针的偏转。
猜想二：可能是因为 　 　，从而导致小磁针的偏转。
奥斯特通过实验很快就否定了猜想一，又做了乙、丙两组实验。
（1）请把猜想二补充完整：
（2）奥斯特通过在玻璃罩和上方的导线之间加入金箔、玻璃等介质，排除空气对流的影响，他仍观察到 　 　的现象，从而否定猜想一。
（3）结合实验与所学知识，丙组中小磁针将 　 　（选填字母）。
A.顺时针偏转，偏转角度比甲组更大 B.顺时针偏转，偏转角度比甲组更小
C.逆时针偏转，偏转角度比甲组更大 D.逆时针偏转，偏转角度比甲组更小
20．某项目学习小组计划设计一款可温控电风扇（如图甲所示）。Rx为热敏电阻，其阻值随温度的变化（如图乙所示）。（电磁铁线圈电阻忽略不计）。
【工作原理】开关S1闭合，当开关S连接bc，接通控制电路，若室温达到30℃电磁继电器吸引衔铁，动触头上弹，工作电路接通，电风扇运转；当室温低于22℃，电磁继电器断开衔铁，动触头弹回，工作电路断开，电风扇停止运转。
【产品制作】根据电路图的工作原理，若开关S1闭合，当开关S连接ab，温控模式 　 　（选填“能”或“否”）实现。
【产品测试】温控模式下，当控制电路的电流为10mA～100mA时，风扇均可处于运转状态。
【产品评价】项目小组制定了项目成果评价表，如表是部分指标的评价内容。请依据以下项目评价表，首先针对【指标2】来评价该作品的达成情况的等级是良好，你认为的评价理由是
　 　。
等级/指标内容 优秀 良好 待改进
指标1 能否温度控制或人工控制电风扇的启动或关闭 既能温度控制，又能人工控制 能温度控制，但不能人工控制 不能温度控制，但能人工控制
指标2 电风扇的风速是否可调 风速是可调且连续变化 风速是可调的但不连续变化 风速不可调
【产品迭代】某同学提出对方案进行适当的升级改造，欲使电风扇运转的临界温度可根据使用者的需求进行个性化调节。为达成该设计的选代升级，以下方案中可行的是 　 　。
A.在控制电路中接一个滑动变阻器 B.电磁铁选用匝数可变的线圈
C.改变工作电路中变阻器的阻值 D.将控制电路的电源改成电压可调的电源
21．学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作烟雾报警器的项目化学习。
【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接收电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接收电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化成报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6V
报警电流：≥250mA
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。其中，光敏电阻的阻值大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压U恒为6V，滑动变阻器规格为“2A 50Ω”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻Rx的阻值大小随光照强度变化的图象应为 　 　。
A.B.C.D.
【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200mA时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值RP＝15Ω（线圈电阻不计）。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求（即报警电流＞250mA），应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多少？
【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中可行的是 　 　。
A.更换阻值较小的保护电阻 B.增大电源电压 C.增大线圈和衔铁之间的距离
D.增加线圈匝数 E.增大滑动变阻器的阻值
22．某学习小组开展“制作烟雾报警器”项目化学习活动。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成（如图甲所示）。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项Ⅱ任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：当环境中的烟雾浓度升高，光照强度小于3cd时，立刻报警鸣叫。
【器材选择】电磁继电器（当控制电路中的电流达到250mA时，衔铁被吸合，线圈电阻不计）、控制电压U1 （6伏）、滑动变阻器R（规格为“2安 50欧”）、光敏电阻Rx （阻值随光照强度的变化如图丙所示）、报警器、开关、导线等。
（1）【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻Rx对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示。为了实现任务要求，应将报警器接入图乙中的 　 　处（选填“A”或“B”）。
（2）【项Ⅱ调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通光照强度为6cd时，报警器就报警了，求出此时滑动变阻器接入电路的阻值。为了符合制作要求（即光照强度小于3cd时报警），应如何调节滑动变阻器？（写出计算过程）
（3）【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），该组同学提出以下几种方法，其中正确的是 　 　。
A.增大电源电压 B.增加线圈匝数 C.增大线圈和衔铁之间的距离 D.向右移动滑动变阻器滑片
23．小龙利用电磁继电器设计了食盐“自动封装电路”（如图），两个完全相同的电磁继电器（电磁铁分别为 L1 和 L2），电磁铁的电阻和袋子质量忽略不计，托盘质量为0.5千克，R0 为保护电阻，R为力敏电阻，其阻值与压力的关系如下表所示。
R/Ω 145 165 210 280 380 500
压力/N 15 13 11 9 7 5
【工作原理】通过电磁铁分别控制“食盐添加系统”（通电时可向袋子内添加食盐）和“封装系统”（通电时可完成袋口的密封），当袋中的食盐达到一定的质量时封装。
（1）【产品制作】根据电路的工作原理，则图中A和B，哪一个是“封装系统”：　B　（选填“A”
或“B”）。
（2）【装置测试】控制电路的电源电压U为6V，R0为20欧，电磁铁的吸合电流为：20毫安，则该电路可自动封装的食盐质量为多少？
（3）【迭代升级】小港觉得可以对电路进行适当升级改造，适当增加控制“食盐添加系统”的电磁铁线圈匝数，可以实现先停止添加食盐再完成封装。请判断小港的升级是否可行，并说明理由：　 　。
24．项目化学习小组设计了一个孵化器的恒温装置。图甲为热敏电阻R、滑动变阻器R1（规格“1安，30欧”）和继电器等组成的恒温箱的简单温控电路。为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温加热箱的电源，继电器线圈的电阻忽略不计。当线圈中电流大于或等于0.05安时，继电器的衔铁被吸合，图乙为热敏电阻的R﹣t图像。分析回答：
（1）恒温箱的加热器应接在 　 　（填“AB”或“CD”）端。
（2）孵化小鸡时，恒温箱的温度设定为40℃，则滑动变阻器R1接入电路的电阻为多大？
（3）不同孵化时期所需要的孵化温度略有不同，通过改变滑动变阻器R1的阻值来调节恒温箱设定的温度。当滑动变阻器R1规格为“1安，30欧”时，请结合评价量表，判断该恒温装置调节功能等级并写出判断依据。 　 　。
评价指标 功能等级
恒温箱的 温度调节 优秀 合格 不合格
既可调高于40℃ 也可调低于40℃ 只能调高于40℃ 或调低于40℃ 不能调节
25．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。
（1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用 　 　（选填“磁体”或“铁块”）。
（2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，K1、K2的开闭情况为 　 　。
（3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是 　 　（选填序号）。
A.增加气室的高度 B.增加导管b伸入水面以下的长度 C.导管b的下端加装一个多孔装置
（4）养鱼时，冬季与夏季，哪个季节更需要增氧泵？判断并说明理由。 　 　。
26．小宇同学参加了学校“研究性学习小组”，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。
（1）从小宇的实验可得出的初步结论是　 　。
（2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁　 　无法　 　（填：“排斥”或“吸引”）弹簧开关，从而使电铃报警。
（3）同组的同学却认为小宇设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计好。请你比较两种温度报警器，指出小宇设计中的不足之处　 　。
27．小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请回答：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将 　 　。
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将 　 　，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为600N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 　 　Ω。
28．小嘉从网上购买了一个手摇式自发电手电筒，晃动手电筒，就能点亮LED小灯。为研究产生感应电流的条件，小嘉进行如下探究。
【提出问题】产生感应电流与导体运动有什么关系？
【实验方案】设计如图方案，将导体AB置于蹄形磁铁中，让导体做各种运动，实验结果如下表：
序号 磁场方向 导体移动方向 灵敏电流计指针偏转方向
1 N极在上 竖直上下运动 不偏转
2 水平向左运动 向左偏转
3 水平向右运动 向右偏转
4 N极在下 竖直上下运动 不偏转
5 水平向左运动 向右偏转
6 水平向右运动 向左偏转
【分析论证】
（1）实验中当导体竖直上下运动时并没有产生电流，而水平左右运动时会产生电流，从表面上看产生电流的条件是导体要做水平运动，而本质上是导体在做 　 　运动。
（2）分析表中内容可知，影响感应电流方向的因素有 　 　。
【反思拓展】加快晃动手电筒的速度，发现LED小灯更亮。据此，可建立的猜想是 　 　。
29．某同学用图甲中实验装置探究“产生电磁感应现象的条件和规律”，用到了铁架台、蹄形磁体、灵敏电流计、开关、直导体AB和若干根导线等器材。实验中固定磁体，让导体AB运动。实验记录如下表所示。
实验次数 导体运动情况 灵敏电流计指针偏转情况 灵敏电流计电流方向
1 竖直向上 不偏转 —
2 竖直向下 不偏转 —
3 水平向左 向右偏转 电流从右侧接线柱流入
4 水平向右 向左偏转 电流从左侧接线柱流入
（1）由实验次数1、2可知，闭合开关，导体AB竖直运动 　 　（填“会”或“不会”）产生感应电流。
（2）由实验次数3、4可推测，如果固定导体AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向　 　偏转。
（3）图乙中的“〇”表示导体AB的横截面（即图甲中沿导体由A往B看），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示运动中的不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向。则灵敏电流计的指针不偏转的位置是 　 　。
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
（4）图丙为发电机的示意图，其原理与图甲所示原理相同。图中时刻线圈水平，箭头为线圈旋转方向，根据上面表格中的信息可知此时ab边中的电流情况是 　 　。
A.无电流 B.电流方向由a向b C.电流方向由b向a
30．小滨在探究“感应电流大小与哪些因素有关”的实验中，连接了如图所示的实验装置，并提出了以下猜想：
①可能与线圈匝数有关。
②可能与磁场的强弱有关。
③可能与切割磁感线的速度有关。
（1）小滨将磁铁匀速向下插入螺线管，观察到电表指针偏转；换用一个线圈匝数更多的螺线管重复试验，此时他想验证的是猜想 　 　（填编号）。
（2）要使产生的感应电流的方向发生变化，可以采取的方法有 　 　。
（3）小滨得出结论：在线圈匝数和切割磁感线速度相同时，磁场越强，感应电流越大，则他进行的操作以及观察到的实验现象是 　 　。
31．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灯则不发光）等。
[项目要求]设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光。
[方案设计]乙图为小明设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。
线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝
感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V
[产品制作]小明用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如丙所示。根据表中数据分析可得出结论 　 　。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。
[项目评价]节能夜跑灯设计制作评价量表（节选）
评价指标 5分 3分 1分 自评
夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图且设计合理 有设计图但设计不合理
产品性能 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
根据评价表，小明设计的夜跑灯发光情况一项评分为1分，请在图示虚线框内改进设计图使该指标达到5分。
32．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，小芳发现每次电流计指针摆动的角度不同。猜测感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度有关，导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。
（1）小芳为了验证自己的猜想，利用如图装置进行实验1：将足够大的蹄形磁体放在水平面上，驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd使导体PQ沿直线水平向右运动（导体PQ运动区域的磁场强度相同）。让导体PQ先后以 　 　（选填“相同”或“不同”）的速度匀速水平向右运动；观察每次电流计指针摆动的角度。
（2）若小芳的猜想正确，则观察到的现象是 　 　。
（3）在实验过程中，小芳还发现当导体PQ运动到磁场边缘时，电流表指针偏转角度会逐渐变小至0刻度，不便于感应电流大小的测量。于是将导体换成一个金属圆盘如图乙。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，请说明转动过程中此装置为什么能产生持续且稳定的电流？　 　。
33．电磁感应现象产生的电压大小与线圈匝数、切割磁感线速度和磁场强度有关。小实为探究感应电压大小与线圈匝数的关系，将100匝线圈紧密缠绕在玻璃管外侧中部，接入开关和电压表，如图甲。闭合开关，将磁体从玻璃管顶端静止释放。换用不同匝数的线圈，将磁体从相同高度静止释放，实验结果如图乙。（磁体与玻璃管间的阻力忽略不计）
（1）每次实验均控制磁体从相同高度静止释放的目的是 　 　。
（2）分析实验结果，得出的初步结论是 　 　。
（3）断开开关后释放磁体，其下落速度比开关闭合时更快。分析造成这一现象的原因是 　 　。
34．电磁炉作为一种现代炊具已经越来越多的出现在大众的厨房中，电磁炉应用的是电磁感应原理。小希对电磁炉的内部构造进行拆解，其内部结构可简化为图a所示。在电磁炉中有一个大的导线线圈，工作流程图如下：
没有做切割磁感线运动也会产生电流吗？小希设计了实验寻找电流产生的证据。当前市面上的电磁炉都会自带“无锅保护”或者“空锅保护”功能，当电磁炉上没有器皿或者器皿内部为空的情况下，电磁炉则会自动停止发射交变磁场。他将装水的锅放于电磁炉上，自行缠绕线圈（至少为50匝）并接上发光视觉效果好的LED灯（如图b），图c为其电路简图。小希将线圈放置在电磁炉的正上方，实验现象如图d。
（1）在小希的实验中，他找到电流产生的证据是什么？
（2）根据题中信息和所学知识，判断下列几种锅可以放在电磁炉上加热的是 　 　。
A.铁锅 B.铝锅 C.陶瓷锅
（3）小希在请教老师后了解到：当通过闭合电路围成的平面内的磁感线数量改变时，闭合电路中就能产生感应电流。那么感应电流的大小和什么因素有关？他借助数字化电磁感应装置进行实验，改变通过平面内磁感线数量的变化速率，借助传感器记录感应电流大小，并将结果记录如下：
磁感线数量变化速率 感应电流
保持最小值不变 0
均匀增大（速度1v） 约0.51
均匀增大（速度1.5v） 约0.71
均匀增大/（速度2v） 约1
保持最大值不变 0
均匀减少/（速度1v） 约0.51
均匀减少（速度1.5v） 约0.71
均匀减少（速度2v） 约1
保持最小值不变 0
分析上表实验数据，可以得出结论：　 　。
35．小科对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线圈产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过电磁感应原理的小科提出质疑：手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
（1）通过实验小科发现当Q线圈有变化的　 　时，P线圈中就会产生感应电流。
（2）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，解释课本实验中导体ab上下运动时不产生感应电流的原因（图丙）
　 　。
（3）小科发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象。请判断小科的说法是否正确，并合理选择上表格中的两次实验说明理由
　 　。
36．小金用如图甲所示的装置，探究“磁场对通电导体的作用力”。小金将滑动变阻器的滑片移到合适位置，闭合开关，发现金属导体ab向左运动。
（1）为验证导体受力方向与磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，小金应进行的操作是 　 　。
（2）上述现象都说明磁场对通电导体有力的作用，　 　（选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）微型电扇通电工作时，它是电动机。如图乙所示，小金在微型电扇的插头处连接小灯泡，因手快速拨动风扇叶片时，小灯泡发光。微型电扇能产生电流是利用了 　 　的原理。
37．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 　 　。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？　 　。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。请结合评价量表，分析该模型的“指标二”所处的评价等级 　 　（“优秀”、“合格”、“待改进”），并说明理由 　 　。
38．如图甲所示是探究“磁场对电流的作用”的实验电路。
（1）开关闭合后，线圈 　 　（选填“能”或“不能”）转动，但 　 　（选填“能”或“不能”）持续转动。为解决这一问题，小轩利用漆包线绕制的多匝线圈设计了如图乙所示的实验装置，他在刮去线圈两端的绝缘漆时注意到，轴的一端漆皮要 　 　，另一端漆皮只刮去 　 　。
（2）小轩发现该线圈不转动，原因可能是 　 　（写出一条即可）。
（3）排除故障后电动机正常转动，小轩想改变线圈的转向，可采取的措施有 　 　（写出一条即可）。
39．小实利用如图甲所示装置，研究通电导体在磁场中受力大小与电流大小的关系。他将一根导体接入电路。闭合开关后，导体会受到竖直方向的力，记录相关数据，并计算导体在磁场中所受力F的大小，改变电流大小，重复实验，并绘制出图乙。
（1）实验中增大电流大小的操作是 　 　；
（2）本实验中为了得到导体在磁场中受到力的大小，需要记录的数据有 　 　；
（3）根据图乙得出的结论是：　 　。
40．根据安全用电要求，现代家庭中用空气断路器（俗称“空气开关”）来代替闸刀开关和保险丝。新建楼房的电路中除了安装防止电流过大的断路器外，还必须安装漏电保护断路器（俗称“漏电保护器”），它们通常安装在供电箱中。
（1）空气断路器如图甲所示，若要在厨房电路安装一个断路器，则应将断路器安装在这一电路的 　火　（填“火”或“零”）线上。
（2）家用漏电保护断路器如图甲所示，它们是在用电器发生漏电故障或人为操作失误而触电时实施保护的设备，正常情况下，住户家中没有电流流向地面，即图乙中I3为零，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等。如果电路中某处发生漏电（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面），即图中的I3不为零，就会造成I1和I2不相等，当I1和I2的差异达到一定值，漏电保护断路器便会迅速自动切断电路。排除漏电故障后，重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全，漏电保护断路器上设置了试验按钮，需要每月试按一次，如果试验按钮按下漏电保护器无动作，说明漏电保护器需要更换。
①漏电保护断路器实质上就是一个 　 　（选填“电源”、“用电器”或“开关”）。
②如果电路中发生漏电，漏电电流为I3，则I1、I2、I3大小关系的表达式为 　 　。
③站在地面上的人体不小心接触了火线，如图丙所示，此时人体的总电阻为5500Ω，电路中安装了规格为如图丁所示的漏电保护断路器，试通过计算说明该漏电保护断路器能否及时断开电路 　 　。
41．断路器因方便、安全，被广泛使用。
（1）如图1所示为断路器的工作原理图，当电流过大时，它的工作顺序是 　B　（填字母）。
①簧锁装置脱开；②接触点断开；③电流过大，双金属片发热就多；④双金属片弯曲，触动簧锁装置。
A.③④②① B.③④①② C.③①④② D.③②④①
（2）一般固体受热时，在各个方向上的长度都会膨大，在冷却时都会缩小。物体在某一方向上长度的膨胀称为线膨胀。下表是科技小组的同学探究影响物体线膨胀因素的实验记录，请根据实验记录回答：
实验序号 材料 升高的温度（℃） 原长（m） 伸长量（mm）
1 黄铜 10 1.00000 0.19
2 黄铜 10 2.00000 0.38
3 康铜 10 1.00000 0.15
4 康铜 30 1.00000 0.65
5 铝 10 2.00000 0.46
6 铝 30 1.00000 0.69
①从3、4两组实验记录可以看出物体的伸长量与 　 　有关。
②如图2所示的电热设备中有一个由黄铜片与康铜片双金属合在一起的温控开关，温度升高时，双金属片向上弯曲，使电路断开，根据上面的实验记录确定双金属片上下层的材料分别是 　 　（填“黄铜和康铜”或“康铜和黄铜”）。
42．在“保险丝熔断与哪些因素有关”的探究活动中，同学们猜想：保险丝的熔断可能与保险丝的材料、熔点、粗细、长度、电路中的电流大小、通电时间等因素有关。接着，他们分小组合作进行实验探究。实验器材有：电池、导线、开关、电流表、滑动变阻器、保险丝等。
（1）某组设计了如图所示电路图进行实验探究，表一为同种材料、不同规格的保险丝，他们从表中选择保险丝a、c、e，每次从中任选其中两种分别接入电路中AB，CD两处进行实验比较。他们探究的问题是 　 　。
规格\代号 a b c d e f
长度l/cm 3 4 3 4 3 4
截面直径d/mm 0.20 0.20 0.29 0.29 0.40 0.40
（2）实验中发现：由于保险丝较细，不易观察到保险丝何时熔断，同时，大家也想知道各型号保险丝的熔断电流大约是多少．于是，对电路进行了改造，完善了设计实验方案．请你在答题卡虚线框中画出改进后的实验电路图，并简要写出实验方法。
（3）下表为同种材料的保险丝的部分参数：
截面直径d/mm 额定电流I额/A 熔断电流I熔/A
0.35 1.25 2.5
0.36 1.35 2.7
0.40 1.50 3.0
0.46 1.85 3.7
0.52 2.00 4.0
请你分析上述表格中数据特点，归纳出其中的规律（写出1条）：　 　。
(
2
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