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第3章　电磁及其应用
第3章　核心素养探究——情境应用(2)
选择题每小题3分，共12分；填空题每空2分。
　探究磁场对通电导体的作用
典例3　(6分)如图所示，悬挂在细金属丝上的金属棒AB处在磁场中。
典例3图
(1)当C、D两根导线没有接触到电池组的正、负极时，金属棒AB保持静止不动，而一旦使C、D两根导线接触到电池组的正、负极，金属棒AB立即摆动起来。这一现象说明： 。
(2)留心的同学还会注意到，当C、D两根导线分别接触电池组的正、负极时，金属棒AB相对蹄形磁铁向里摆动，而如果将C、D两根导线对调一下，再接触电池组的正、负极，则看到金属棒AB相对蹄形磁铁向外摆动。这一现象说明： 。
(3)如果C、D两根导线分别接触电池组的正、负极，而把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒AB也相对蹄形磁铁向外摆动。这一现象说明： 。
变式3　如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是(　 　)
变式3图
A.为防止漏电，应选择绝缘的液体
B.铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
C.将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变
D.向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢
　探究电磁感应现象
典例4　(8分)小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈(螺线管)，分别与相同的灵敏电流计连接，另取两个相同的磁铁，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20 cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、乙所示。
典例4图
(1)本实验中，我们通过观察 来判断感应电流方向。
(2)实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施： 。
(3)小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变 来改变切割磁感线的速度。记录数据如表所示，可得出的结论： 。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
变式4－1　(6分)图甲是法拉第发明的能够产生持续电流的机器——发电机，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆半径的导线组成的。金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流。某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图乙所示)，对影响感应电流大小的因素进行了下列探究。
变式4－1图
(1)当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大，说明电流大小跟 有关。
(2)保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟 有关。
(3)保持圆盘转速不变，换用 ，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小跟磁场强弱有关。
变式4－2　如图所示将两个灵敏电流计(主要部件是永磁体和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来，当拨动G1的指针时，观察到G2的指针也会随之摆动，下列说法正确的是(　 　)
变式4－2图
A.G1利用了电流的磁效应
B.拨动G1利用电磁感应产生了感应电流
C.G2的指针摆动幅度一定大于G1
D.G2在该实验的电路中相当于电源
　探究家庭电路与电路故障
典例5　(4分)如图是小明为房间安装一盏照明灯和一个插座而设计的电路。图中虚线框1和2是电灯或开关的位置，回答下列问题：
典例5图
(1)开关应装在方框 中。
(2)大功率用电器的插头插上插座后用电器的外壳就与图中的 (填字母)相连，能较好地预防用电器外壳带电。
变式5－1　有一口废弃的水井，想利用抽水泵(电动机)将井中的水抽干。在工作之前先将开关S断开，发现井水温度明显变高。电工检测发现：开关虽然断开，但水泵和井水都带电。由此分析，井内水泵电路的实际连接方式可能为
(　 　)
变式5－1图
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
变式5－2　如图所示是小明家的部分电路，他将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热水壶突然停止工作，但电灯仍正常发光，拔出电饭煲的插头，电热水壶仍不能工作，用试电笔分别测试插座的左、右孔，氖管均发光，若电路中只有一处故障，则下列说法正确的是(　 　)
变式5－2图
A.电热水壶与b点或c点相连接的导线间断路
B.电路的a、b间导线断路
C.故障发生后，人不小心接触到e位置金属体，小明家的空气开关会立即断开
D.故障发生后，人不小心接触到插座右孔，小明家的漏电保护器会立即断开
变式5－3　(8分)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个突出问题。如表所示为一组人体电阻数据：
变式5－3图
测量项目 完全干燥时 出汗或潮湿时
手与手之间电阻 200 kΩ 5 kΩ
手与脚之间电阻 300 kΩ 8.8 kΩ
手与塑料鞋底之间电阻 8000 kΩ 10 kΩ
已知用电器R的阻值为44 Ω，接在电压为220 V的电源上，电路中还有额定电流为10 A的熔断丝(俗称保险丝，保险丝电阻忽略不计)。则：
(1)保险丝是用熔点 (选填“高”或“低”)的金属材料制成的。
(2)(2分)只有用电器R接入电路时，通过熔断丝的电流为多少？
(3)(4分)一个潮湿的人，赤脚站在地上，由于不小心手接触火线，发生了触电事故，则通过人体的电流是多少？当他拿着测电笔接触火线，没发生触电事故，试计算测电笔内的电阻至少多大？(人在潮湿环境下的安全电压不超过12 V)第3章　电磁及其应用
第3章　知识串联巩固——回归教材
(每空1分)
一、指南针为什么能指方向
1.(1分)具有吸引　铁、钴、镍　等物质的性质称为磁性。
2.(2分)磁体周围存在着　磁场　，它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场具有方向性。将一个小磁针放入磁场中任何一点，小磁针　北极(或N极)　所指的方向就是该点磁场的方向。
3.(3分)用磁感线表示磁场，磁感线的疏密表示　磁场的强弱　，磁感线的切线方向表示磁场的方向。在磁体周围，磁感线从磁体的　N极　出发，回到　S极　。
4.条形磁铁、蹄形磁铁周围的磁感线。
二、电生磁
5.(2分)直线电流的磁场：奥斯特实验表明　通电导线周围存在磁场　。若用磁感线表示，直线电流的磁场是以导线上各点为圆心的　同心圆　。
6.(2分)通电螺线管周围的磁场与对应形状的磁体磁场相似。螺线管的南北极可随电流方向的改变而改变，判定依据是　右手螺旋　定则，即安培定则。螺线管的磁场强弱会随　电流大小、线圈匝数多少、铁芯有无　的改变而改变。
7.(4分)电磁铁磁性的有无可以用　通、断电流　控制；磁性的强弱可以用　电流的强弱　或　线圈的匝数　来控制；它的磁极可以由改变　电流的方向　来控制。
8.通电直导线、通电环形导线、通电螺线管周围的磁感线。
三、电磁铁的应用
9.(4分)电磁起重机、电磁继电器及磁悬浮列车都是根据　电磁铁　的原理制成的，电磁铁是根据螺线管磁场的强弱控制原理制成的，由　通电螺线管　和　铁芯　组成，电磁铁的磁性有无、强弱和方向都可通过改变　电流　的大小和方向来控制。
10.(4分)电磁继电器是利用　电磁铁　来控制工作电路的一种　自动开关　。可以实现用低电压和弱电流电路的通断，来控制　高电压　和　强电流电路　的通断。
11.信息的磁记录
如录像带、磁带、计算机硬盘、各式银行卡等。
四、电动机
(6分)
12.(7分)通电直导线在磁场中　受到力的作用　，力的方向与　电流方向　及　磁场方向　有关。当　电流方向　或　磁场方向　发生改变时，导体的受力方向　发生　改变。若电流方向和磁场方向同时发生改变，导体的受力方向　不发生　改变。
13.(1分)电动机是利用　通电导体在磁场中受力的作用　的原理制成的，电动机使用方便、效率高、无污染、体积小。
14.(2分)电动机分为　直流电动机　和　交流电动机　。
五、磁生电
(4分)
15.(1分)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象称为　电磁感应　。
16.(1分)产生感应电流的条件：必须有磁场；导体必须做　切割磁感线　的运动；导体必须是闭合电路的一部分。
17.(4分)感应电流的方向与　导体运动　的方向和　磁场　方向有关，若改变　导体运动　方向或　磁场　方向，感应电流的方向也随之发生改变。
18.(3分)电磁知识在技术中的应用：发电机是利用　电磁感应　原理制成的，发电机分为　交流　发电机和　直流　发电机。
19.(2分)我国电网以交流电供电，交流电的周期是　0.02 s　，频率为　50 Hz　。
20.(2分)发电机和电动机的结构本质上是一样的，区别是发电机外电路　没有电源　，电动机的外电路　有电源　，电动机也可以用来发电。
21.电力的广泛应用是继蒸汽机之后近代史上的第二次科技革命。
22.电话
最简单的电话是由话筒和听筒组成的。
六、家庭电路
23.(2分)家庭电路由进户线、　电能表　、　总开关　、保护装置、插座、灯座、开关和家用电器组成。
24.(5分)　电能表　是用来测量电路消耗了多少电能的仪表。熔断器内的保险丝一般由熔点较低的金属合金制成，通常标有额定电流，额定电流　等于或略大于　电路中用电器正常工作的电流。当电流过大时，熔断器内的保险丝会自动熔断，避免导线或用电器损坏，以免引起火灾。熔断器内的保险丝切勿用　铜丝　或　铁丝　代替。熔断器一般装在　火线　上。
25.(4分)　断路器　可替代总开关和熔断器。当实际电流超过额定电流时，可以自动切断电路，从而在电路　过载　或　短路　时，起到保护作用。断路器一般接在　火线　上。
26.(4分)辨别火线和零线可用　测电笔　。测电笔由笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧和金属笔卡组成。用测电笔测试时，用笔尖金属体接触电线，手接触　金属笔卡　，使氖管发光的是　火线　，不发光的是　零线　。
七、电的安全使用
27.(3分)安全用电常识：
(1)不要超负荷用电，破旧电源线应及时更换，空调、烤箱、电热水器等大功率用电设备应使用专用线路。
(2)不能用　湿　手拔、插电源插头，更不要用湿布擦带电的灯头、开关、插座等。
(3)要正确接　地线　。不要把地线接在自来水管、煤气管上，也不要接在电话线、有线电视线上。
(4)发热电器的周围不能放置　易燃、易爆物品　(如煤气、汽油、香蕉水等)。电器用完后应切断电源，拔下插头。
28.(2分)安全用电意识：随手关灯，注意拔掉插头；安全用电的原则：　不靠近高压带电体　(室外、高压线、变压器旁)，　不接触低压带电体　。第3章　电磁及其应用
第3章　知识串联巩固——回归教材
(每空1分)
一、指南针为什么能指方向
1.(1分)具有吸引 等物质的性质称为磁性。
2.(2分)磁体周围存在着 ，它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场具有方向性。将一个小磁针放入磁场中任何一点，小磁针 所指的方向就是该点磁场的方向。
3.(3分)用磁感线表示磁场，磁感线的疏密表示 ，磁感线的切线方向表示磁场的方向。在磁体周围，磁感线从磁体的 出发，回到 。
4.条形磁铁、蹄形磁铁周围的磁感线。
二、电生磁
5.(2分)直线电流的磁场：奥斯特实验表明 。若用磁感线表示，直线电流的磁场是以导线上各点为圆心的 。
6.(2分)通电螺线管周围的磁场与对应形状的磁体磁场相似。螺线管的南北极可随电流方向的改变而改变，判定依据是 定则，即安培定则。螺线管的磁场强弱会随 的改变而改变。
7.(4分)电磁铁磁性的有无可以用 控制；磁性的强弱可以用 或 来控制；它的磁极可以由改变 来控制。
8.通电直导线、通电环形导线、通电螺线管周围的磁感线。
三、电磁铁的应用
9.(4分)电磁起重机、电磁继电器及磁悬浮列车都是根据 的原理制成的，电磁铁是根据螺线管磁场的强弱控制原理制成的，由 和 组成，电磁铁的磁性有无、强弱和方向都可通过改变 的大小和方向来控制。
10.(4分)电磁继电器是利用 来控制工作电路的一种 。可以实现用低电压和弱电流电路的通断，来控制 和 的通断。
11.信息的磁记录
如录像带、磁带、计算机硬盘、各式银行卡等。
四、电动机
(6分)
12.(7分)通电直导线在磁场中 ，力的方向与 及 有关。当 或 发生改变时，导体的受力方向 改变。若电流方向和磁场方向同时发生改变，导体的受力方向 改变。
13.(1分)电动机是利用 的原理制成的，电动机使用方便、效率高、无污染、体积小。
14.(2分)电动机分为 和 。
五、磁生电
(4分)
15.(1分)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象称为 。
16.(1分)产生感应电流的条件：必须有磁场；导体必须做 的运动；导体必须是闭合电路的一部分。
17.(4分)感应电流的方向与 的方向和 方向有关，若改变 方向或 方向，感应电流的方向也随之发生改变。
18.(3分)电磁知识在技术中的应用：发电机是利用 原理制成的，发电机分为 发电机和 发电机。
19.(2分)我国电网以交流电供电，交流电的周期是 ，频率为 。
20.(2分)发电机和电动机的结构本质上是一样的，区别是发电机外电路 ，电动机的外电路 ，电动机也可以用来发电。
21.电力的广泛应用是继蒸汽机之后近代史上的第二次科技革命。
22.电话
最简单的电话是由话筒和听筒组成的。
六、家庭电路
23.(2分)家庭电路由进户线、 、 、保护装置、插座、灯座、开关和家用电器组成。
24.(5分) 是用来测量电路消耗了多少电能的仪表。熔断器内的保险丝一般由熔点较低的金属合金制成，通常标有额定电流，额定电流 电路中用电器正常工作的电流。当电流过大时，熔断器内的保险丝会自动熔断，避免导线或用电器损坏，以免引起火灾。熔断器内的保险丝切勿用 或 代替。熔断器一般装在 上。
25.(4分) 可替代总开关和熔断器。当实际电流超过额定电流时，可以自动切断电路，从而在电路 或 时，起到保护作用。断路器一般接在 上。
26.(4分)辨别火线和零线可用 。测电笔由笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧和金属笔卡组成。用测电笔测试时，用笔尖金属体接触电线，手接触 ，使氖管发光的是 ，不发光的是 。
七、电的安全使用
27.(3分)安全用电常识：
(1)不要超负荷用电，破旧电源线应及时更换，空调、烤箱、电热水器等大功率用电设备应使用专用线路。
(2)不能用 手拔、插电源插头，更不要用湿布擦带电的灯头、开关、插座等。
(3)要正确接 。不要把地线接在自来水管、煤气管上，也不要接在电话线、有线电视线上。
(4)发热电器的周围不能放置 (如煤气、汽油、香蕉水等)。电器用完后应切断电源，拔下插头。
28.(2分)安全用电意识：随手关灯，注意拔掉插头；安全用电的原则： (室外、高压线、变压器旁)， 。第3章　电磁及其应用
第3章　核心素养探究——情境应用(2)
选择题每小题3分，共12分；填空题每空2分。
　探究磁场对通电导体的作用
典例3　(6分)如图所示，悬挂在细金属丝上的金属棒AB处在磁场中。
典例3图
(1)当C、D两根导线没有接触到电池组的正、负极时，金属棒AB保持静止不动，而一旦使C、D两根导线接触到电池组的正、负极，金属棒AB立即摆动起来。这一现象说明：　通电导体在磁场中受到力的作用　。
(2)留心的同学还会注意到，当C、D两根导线分别接触电池组的正、负极时，金属棒AB相对蹄形磁铁向里摆动，而如果将C、D两根导线对调一下，再接触电池组的正、负极，则看到金属棒AB相对蹄形磁铁向外摆动。这一现象说明：　通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关　。
(3)如果C、D两根导线分别接触电池组的正、负极，而把蹄形磁铁上下翻转一下(S极在上)，则金属棒AB也相对蹄形磁铁向外摆动。这一现象说明：　通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关　。
变式3　如图所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘下边缘浸在液体中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴O转动。下列说法正确的是(　D　)
变式3图
A.为防止漏电，应选择绝缘的液体
B.铝盘转动的原理与发电机的工作原理相同
C.将电源的正负极对调后，铝盘的转动方向不变
D.向右移动滑动变阻器的滑片P，铝盘转速变慢
　探究电磁感应现象
典例4　(8分)小科为探究感应电流方向与磁场方向的关系，将铜线制成的两个相同螺线形线圈(螺线管)，分别与相同的灵敏电流计连接，另取两个相同的磁铁，一个N极向上，一个N极向下，均放在离线圈上端高度20 cm处，由静止自由掉落通过线圈，实验操作如图甲、乙所示。
典例4图
(1)本实验中，我们通过观察　灵敏电流计的指针偏转方向　来判断感应电流方向。
(2)实验过程中，小科按图甲、乙所示的方法进行操作，发现实验现象不太明显。为使现象更明显，请你对实验装置提出一条改进的措施：　增强磁场　。
(3)小科想要利用装置甲继续探究感应电流大小与切割磁感线速度的关系，他通过改变　磁铁距离螺线管的高度　来改变切割磁感线的速度。记录数据如表所示，可得出的结论：　在其他条件相同时，螺线管切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大　。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
变式4－1　(6分)图甲是法拉第发明的能够产生持续电流的机器——发电机，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆半径的导线组成的。金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流。某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图乙所示)，对影响感应电流大小的因素进行了下列探究。
变式4－1图
(1)当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大，说明电流大小跟　圆盘转速(或导体的运动速度)　有关。
(2)保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟　切割磁感线的导体长度　有关。
(3)保持圆盘转速不变，换用　磁性更强的磁铁　，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小跟磁场强弱有关。
变式4－2　如图所示将两个灵敏电流计(主要部件是永磁体和带有指针的线圈)G1和G2用导线连接起来，当拨动G1的指针时，观察到G2的指针也会随之摆动，下列说法正确的是(　B　)
变式4－2图
A.G1利用了电流的磁效应
B.拨动G1利用电磁感应产生了感应电流
C.G2的指针摆动幅度一定大于G1
D.G2在该实验的电路中相当于电源
【解析】 根据题意可知：电流表主要部件是永磁体和带有指针的线圈，G1和G2用导线连接起来。当拨动G1的指针时，相当于G1中的线圈做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流；由于两个电表构成了闭合电路，故电流会通过G2表中的线圈，而该线圈处于磁场中，由于通电导线在磁场中受力的作用，所以G2的指针也会偏转；可见G1利用了电磁感应而产生感应电流；由于导线有电阻，感应电流通过导线时因发热会损失掉一部分电能，故G2的指针摆动幅度一定小于G1；G2是因为通电导体在磁场中受力而摆动，在该实验的电路中相当于用电器。
　探究家庭电路与电路故障
典例5　(4分)如图是小明为房间安装一盏照明灯和一个插座而设计的电路。图中虚线框1和2是电灯或开关的位置，回答下列问题：
典例5图
(1)开关应装在方框　1　中。
(2)大功率用电器的插头插上插座后用电器的外壳就与图中的　b　(填字母)相连，能较好地预防用电器外壳带电。
变式5－1　有一口废弃的水井，想利用抽水泵(电动机)将井中的水抽干。在工作之前先将开关S断开，发现井水温度明显变高。电工检测发现：开关虽然断开，但水泵和井水都带电。由此分析，井内水泵电路的实际连接方式可能为
(　C　)
变式5－1图
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
【解析】 ①图中当开关断开时，电动机处不可能带电，不会出现题目中描述的情况；②图中开关接在电动机与零线之间，这样开关断开后，电动机处仍然带电，而电动机在水中，因此才会出现水泵和井水都带电的情况；③图中开关和电动机都接在火线上，开关断开后，电动机处仍然带电，而电动机在水中，因此才会出现水泵和井水都带电的情况；④图中开关和电动机都接在零线上，电动机不带电。
变式5－2　如图所示是小明家的部分电路，他将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热水壶突然停止工作，但电灯仍正常发光，拔出电饭煲的插头，电热水壶仍不能工作，用试电笔分别测试插座的左、右孔，氖管均发光，若电路中只有一处故障，则下列说法正确的是(　D　)
变式5－2图
A.电热水壶与b点或c点相连接的导线间断路
B.电路的a、b间导线断路
C.故障发生后，人不小心接触到e位置金属体，小明家的空气开关会立即断开
D.故障发生后，人不小心接触到插座右孔，小明家的漏电保护器会立即断开
变式5－3　(8分)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个突出问题。如表所示为一组人体电阻数据：
变式5－3图
测量项目 完全干燥时 出汗或潮湿时
手与手之间电阻 200 kΩ 5 kΩ
手与脚之间电阻 300 kΩ 8.8 kΩ
手与塑料鞋底之间电阻 8000 kΩ 10 kΩ
已知用电器R的阻值为44 Ω，接在电压为220 V的电源上，电路中还有额定电流为10 A的熔断丝(俗称保险丝，保险丝电阻忽略不计)。则：
(1)保险丝是用熔点　低　(选填“高”或“低”)的金属材料制成的。
(2)(2分)只有用电器R接入电路时，通过熔断丝的电流为多少？
(3)(4分)一个潮湿的人，赤脚站在地上，由于不小心手接触火线，发生了触电事故，则通过人体的电流是多少？当他拿着测电笔接触火线，没发生触电事故，试计算测电笔内的电阻至少多大？(人在潮湿环境下的安全电压不超过12 V)
【答案】 (2)用电器两端的电压为220 V，电阻为44 Ω，只有用电器R接入电路时通过保险丝的电流为I===5 A。
(3)由表中数据知，一个潮湿的人，赤脚站在地上时的电阻大约为R=8.8×103 Ω，则通过人体的电流：I人===0.025 A。
人体与测电笔内电阻串联，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时测电笔内电阻的电压U电阻=U－U人=220 V－12 V=208 V，
因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流I=≈0.00136 A，
则测电笔内电阻的阻值最小值大约为R==≈152941 Ω≈153 kΩ。第3章　电磁及其应用
第3章　核心素养探究——情境应用(1)
选择题每小题3分，共6分；填空题每空2分。
　探究磁场和磁极间的作用规律
典例1　(6分)磁铁具有吸引铁、钴、镍等磁性物质的性质，某小组探究磁体对回形针的吸引力的大小与哪些因素有关。如图所示，他们选择厚度、面积相同，材料不同的物体，放入磁场的同一位置进行实验，通过比较吸引回形针的数量来判断磁体对回形针吸引力的大小，所得的实验数据如表所示。
典例1图
物体材料 铁板 镍板 塑料板 铝板 玻璃板
回形针数量/个 2 2 4 4 4
(1)根据实验现象可初步判断：磁体对回形针的吸引力的大小与　物体的材料　有关。
(2)通过比较吸引回形针的数量来判断磁体对回形针吸引力的大小，体现的科学思想方法是　转换法　。
(3)有人用铁皮套保护磁卡使之免受外界磁场影响。根据本实验结果，请您对此做出评价，并简要说明理由：　由于含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显，所以可以将磁卡放在铁皮套中，磁性就能长时间保持了　。
变式1－1　如图所示，粗糙的水平桌面上有两块相同的条形磁体甲和乙，它们之间有相互作用力且保持静止。对图示甲、乙两块条形磁体受到摩擦力的方向分析正确的是(　D　)
变式1－1图
A.甲一定水平向左，乙一定水平向右
B.甲水平向右，乙无法确定
C.乙水平向左，甲无法确定
D.甲、乙均无法确定
【解析】 甲、乙处于静止状态，受力平衡。若甲、乙相邻的磁极为同名磁极，同名磁极相互排斥，所以甲有向左运动的趋势，甲受到的摩擦力的方向是水平向右的；乙有向右运动的趋势，乙受到的摩擦力的方向是水平向左的。若甲、乙相邻的磁极为异名磁极，异名磁极相互吸引，所以甲有向右运动的趋势，甲受到的摩擦力的方向是水平向左的；乙有向左运动的趋势，乙受到的摩擦力的方向是水平向右的。由于不知道甲、乙的磁极，所以甲、乙受到的摩擦力的方向无法确定。
变式1－2　(3分)现有形状和大小相同的两根钢条M、N，按图甲、乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力，则M、N都有磁性，请说明判断依据。
变式1－2图
【答案】 磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱。图甲中钢条M中间磁性最弱，而由题意可知它们之间吸引力较大，所以钢条N有磁性。同理可得图乙中钢条M有磁性。所以钢条M、N都有磁性。
　探究电流的磁效应
典例2　(6分)近年，常有城市举行无人机灯光秀表演。为了确保无人机的飞行速度不超过最大值280 km/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，其简化电路如图甲所示，R的阻值随飞行速度变化的图像如图乙所示。
典例2图
(1)闭合开关后，电磁铁的上端为　S　极(选填“N”或“S”)。
(2)若电源电压恒为6 V，R0的阻值为10 Ω，则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(或提高电源电压等)　。
【解析】 (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，则由图乙可知，电路的最小总电阻R总最小=R最小＋R0=10 Ω＋10 Ω=20 Ω，此电路的最大电流为I最大===0.3 A。
变式2－1　(6分)某科学兴趣小组的同学用小磁针、条形磁铁等按图甲、乙的方法，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丙、丁、戊所示。
变式2－1图
(1)分析比较图丙、丁可以得出的初步结论是　通电螺线管的周围存在磁场　。
(2)分析比较图丁、戊的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是　通电螺线管周围磁场的方向和电流的方向有关　。
(3)分析比较图乙、丁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　。
变式2－2　小柯同学在医院看到一个自动输液报警器，如图甲所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小柯运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图乙所示。如图丙所示是光敏电阻阻值随光照强度变化的关系图。下列说法正确的是
(　C　)
甲 乙 丙
变式2－2图
A.电磁铁的上端是S极
B.输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C.当输液管内有药水时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁被电磁铁吸下
D.调试时，输液管中有无药液流过都会报警，可换用电阻更小的R0或减小线圈匝数
变式2－3　(4分)如图甲所示为一恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分，控制电路：电源电压恒为12 V，R1为热敏电阻(置于水箱中)，阻值随温度变化的关系如图乙所示，R0为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2 A时衔铁被吸下；工作电路：R2为电热器，L1、L2为红绿指示灯，其正常工作电压均为220 V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮。
变式2－3图
(1)(2分)为了使水箱内温度保持在60 ℃(水温低于60 ℃时电热器工作，高于60 ℃时停止加热)，滑动变阻器接入电路阻值应为多少？
(2)(2分)为了使恒温水箱内设定的温度降低一些，请你想出一种合理的办法。
【答案】 (1)根据图乙可知，当温度为60 ℃时，热敏电阻R1的阻值为32 Ω，当电路电流为0.2 A时，控制电路的总电阻R===60 Ω，因为R1与R0串联，所以R0接入电路的阻值R0=R－R1=60 Ω－32 Ω=28 Ω。
(2)增大滑动变阻器R0接入电路的阻值(或减小电源电压)。第3章　电磁及其应用
第3章　核心素养探究——情境应用(1)
选择题每小题3分，共6分；填空题每空2分。
　探究磁场和磁极间的作用规律
典例1　(6分)磁铁具有吸引铁、钴、镍等磁性物质的性质，某小组探究磁体对回形针的吸引力的大小与哪些因素有关。如图所示，他们选择厚度、面积相同，材料不同的物体，放入磁场的同一位置进行实验，通过比较吸引回形针的数量来判断磁体对回形针吸引力的大小，所得的实验数据如表所示。
典例1图
物体材料 铁板 镍板 塑料板 铝板 玻璃板
回形针数量/个 2 2 4 4 4
(1)根据实验现象可初步判断：磁体对回形针的吸引力的大小与 有关。
(2)通过比较吸引回形针的数量来判断磁体对回形针吸引力的大小，体现的科学思想方法是 。
(3)有人用铁皮套保护磁卡使之免受外界磁场影响。根据本实验结果，请您对此做出评价，并简要说明理由： 。
变式1－1　如图所示，粗糙的水平桌面上有两块相同的条形磁体甲和乙，它们之间有相互作用力且保持静止。对图示甲、乙两块条形磁体受到摩擦力的方向分析正确的是(　 　)
变式1－1图
A.甲一定水平向左，乙一定水平向右
B.甲水平向右，乙无法确定
C.乙水平向左，甲无法确定
D.甲、乙均无法确定
变式1－2　(3分)现有形状和大小相同的两根钢条M、N，按图甲、乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力，则M、N都有磁性，请说明判断依据。
变式1－2图
　探究电流的磁效应
典例2　(6分)近年，常有城市举行无人机灯光秀表演。为了确保无人机的飞行速度不超过最大值280 km/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，其简化电路如图甲所示，R的阻值随飞行速度变化的图像如图乙所示。
典例2图
(1)闭合开关后，电磁铁的上端为 极(选填“N”或“S”)。
(2)若电源电压恒为6 V，R0的阻值为10 Ω，则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 。
变式2－1　(6分)某科学兴趣小组的同学用小磁针、条形磁铁等按图甲、乙的方法，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丙、丁、戊所示。
变式2－1图
(1)分析比较图丙、丁可以得出的初步结论是 。
(2)分析比较图丁、戊的小磁针偏转情况可以得出的初步结论是 。
(3)分析比较图乙、丁可以得出的初步结论是 。
变式2－2　小柯同学在医院看到一个自动输液报警器，如图甲所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小柯运用自己所学知识和查找的资料设计了一个类似的自动输液报警器，如图乙所示。如图丙所示是光敏电阻阻值随光照强度变化的关系图。下列说法正确的是
(　 　)
甲 乙 丙
变式2－2图
A.电磁铁的上端是S极
B.输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流变大
C.当输液管内有药水时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，衔铁被电磁铁吸下
D.调试时，输液管中有无药液流过都会报警，可换用电阻更小的R0或减小线圈匝数
变式2－3　(4分)如图甲所示为一恒温水箱电路结构示意图，包括控制电路和工作电路两部分，控制电路：电源电压恒为12 V，R1为热敏电阻(置于水箱中)，阻值随温度变化的关系如图乙所示，R0为滑动变阻器，线圈电阻不计，线圈中电流大于0.2 A时衔铁被吸下；工作电路：R2为电热器，L1、L2为红绿指示灯，其正常工作电压均为220 V，加热时红灯正常发光，绿灯不亮，停止加热时绿灯正常发光，红灯不亮。
变式2－3图
(1)(2分)为了使水箱内温度保持在60 ℃(水温低于60 ℃时电热器工作，高于60 ℃时停止加热)，滑动变阻器接入电路阻值应为多少？
(2)(2分)为了使恒温水箱内设定的温度降低一些，请你想出一种合理的办法。

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