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第十四章 电与磁
一、单选题
1．“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”的《中国诗词大会》，深受观众的青睐。下列对古诗文中涉及的各种物理现象解释错误的是（　　）
A．“臣心一片磁针石，不指南方不肯休”，“指南方”的一端是“磁针石”的S极
B．“清风不识字，何故乱翻书”，清风翻书，是因为书本上方空气流速变大，压强变小
C．“青青园中葵，朝露待日晞”，露在日出后逐渐消失是升华现象，需要吸热
D．“柴门闻犬吠，风雪夜归人”，这说明声音可以传递信息
2．如图所示的实验装置图中，能够说明电动机工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
3．对下列各图形情景，解释错误的是（　　）
A．图甲，通电后小磁针转动，说明通电导线周围存在磁场
B．图乙，两个压力锅很难被拉开，因为锅外部气压远小于内部气压
C．图丙，机壳没有接地，容易引起触电事故
D．图丁，小孩儿下滑过程中臀部发热，是通过做功改变内能的
4．如图所示，桌面上放着一块磁铁，闭合开关S，磁铁仍静止在桌面上，把滑动变阻器滑片向左移动时．下列说法正确的是（　　）
A．磁铁受到向右的摩擦力，并且逐渐变大
B．磁铁受到向左的摩擦力，并且逐渐变小
C．当滑片移到一定位置后，磁铁可能会向右滑动
D．电磁铁的磁性逐渐变弱
5．为了防止中考考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查如图所示，当靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡流电流，探测器发出警报．以下选项中也是利用该原理工作的是（　　）
A．动圈式话筒
B．扬声器
C．电动机
D．电压表
6．如图所示，通电螺线管周围能自由转动的小磁针a、b、c、d（黑色磁极为N极）已静止，指向正确的是（ ）
A．小磁针a B．小磁针b C．小磁针c D．小磁针d
7．磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体。当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示其依据是（ ）
A．磁体的吸铁性 B．带电体能够吸引轻小物体
C．电荷间的相互作用规律 D．磁极间的相互作用规律
8．下面所说的各种情况中能产生感应电流的是（ ）
A．一段导体在磁场中作切割磁感应线运动 B．矩形线圈在磁场里转动
C．整个闭合电路在磁场里静止不动 D．将闭合电路的一段导体在磁场中作切割磁感应线运动
二、填空题
9．在市区沂蒙路“BRT”快速公交车道建设工程中为了保障各施工点的用电，使用了由柴油机和发电机组合而成的小型发电机组，如图所示。柴油机把燃料燃烧释放的内能转化为 能，提供动力带动发电机发电，其发电原理是 。
10．如图所示是古人制作的指南鱼静止时的指向，它能指南北方向是因为受到 的作用，静止时它的N极指向地理的 极（选填“南”、“北”）。
11．医生对病人进行脑部手术时，需要将体温降至合适的温度，准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏博动，推动血液循环。如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为 极，活塞将 （选填“向右”或“向左”）运动，“动力泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态。
12．如图所示，用磁铁的一极在钢棒AB上从A向B反复摩擦几后，钢棒就具有了磁性，这种现象称为 ，并且钢棒的A端为 极．
13．在“让电动机转动起来”的实验活动中，有下面几个步骤：
A ．画出电动机、开关、滑动变阻器、电源串联连接的电路图，按电路图连接好实物电路；
B ．把电源两极对调，改变线圈中的电流方向，观察线圈的转动方向；
C ．闭合开关，观察线圈的转动方向；
D ．利用滑动变阻器改变线圈中的电流大小，观察线圈转速的变化；
E ．再把磁体两极对调，改变磁感线方向，观察线圈的转动方向．
将其按实验操作的合理顺序排列起来： ．
三、实验题
14．图甲是“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验装置．
（1）为了使通电螺线管的磁场 ，可以在螺线管中插入一根铁棒．
（2）闭合开关，小磁针A静止后的指向如图甲所示，小磁针的左端为 极．在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针后，我们会发现通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似．
（3）如果把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，就制成了一个电磁铁．图乙所示的实例中没有应用到电磁铁的是 （填实例名称）．
15．(1)按图甲组装实验器材，给直导线通电，直导线向左运动，这说明 对通电直导线有力的作用；只对调电源正负极接线，通电直导线会向 运动，这说明通电导体的受力方向与 有关．
(2)如图乙是某兴趣小组制作的神奇转框，框的上部中央与电池正极相连，下部紧贴在与电池负极相连的柱形物两侧，金属框就可以绕电池持续转动．据此，你认为构成柱形物的材料应具有较好的： 、 ．(填物理属性)
四、计算题
16．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置．
（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做 运动时导体中会产生感应电流．
（2）在此实验过程中，能量转化情况是 ．
（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明 ．
（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次实验中的 ，然后进行分析与判断．
17．为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]
（1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。
试卷第1页，共3页
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参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A B C A C D D
1．C
【详解】A．磁针石指南方的一端是地磁的N极，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以磁针石的这一端为S极，故A正确，不符合题意；
B．风吹过书面时，书本上方空气流速大，压强小，而书下方空气流速小压强大，于是把书往上压起，故B正确，不符合题意；
C．露是液态的水珠，日出后消失，是变成的了水蒸气，所以是汽化过程，这个过程需要吸收热量，故C错误，符合题意；
D．犬听到有人归来，于是叫起来，说明声音可以传递信息，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．A
【详解】A．图中有电源、磁体、导轨和金属棒，闭合开关，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故A符合题意；
B．图中线圈在磁场中切割磁感线运动时产生感应电流，是发电机的原理，故B不符合题意；
C．图中是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故C不符合题意；
D．图中研究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验，故D不符合题意。
故选A。
3．B
【详解】A．如图所示是奥斯特实验，小磁针转动，说明通电导体周围存在磁场，故A正确，不符合题意；
B．图乙所示，两个压力锅很难被拉开，是因为锅内气压比锅外的小，故B错误，符合题意；
C．图丙中，机壳没有接地，则机壳上的电不能及时导走，人接触到外壳时可能会被电到，故C正确，不符合题意；
D．小孩儿下滑过程，克服摩擦做功，臀部内能增大，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．C
【分析】①由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用可判断条形磁铁受力方向；由滑片的移动可知接入电阻的变化及电流的变化，则可知磁性强弱的变化，从而求得磁铁受力大小的变化．
②力可以改变物体的运动状态．
【详解】根据安培定则，可知电磁铁左端为S极，对磁铁有向右的吸引力．磁铁静止时，由二力平衡可知磁铁受到桌面的摩擦力水平向左，且大小与电磁铁对磁铁的吸引力相等．当滑动变阻器滑片左移时，电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，对磁铁的吸引力增大．所以磁铁所受的摩擦力也增大．当滑片移到一定位置后，磁铁受到的吸引力很可能超过桌面对磁铁的最大静摩擦力，磁铁就会向右滑动．综上可知C正确．
故选C.
5．A
【分析】由题意可知，探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流，则分析各实验现象可知能产生电流的选项．
【详解】由题意可知，探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了感应电流，这是电磁感应现象；A. 动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，故A正确；B. 扬声器是利用通电线圈在磁场中受力的作用而工作的，故B错误；C. 电动机是利用通电线圈在磁场中受力的作用而工作的，故C错误；D. 电压表是利用通电线圈在磁场中受力的作用而工作的，故D错误．故选A．
6．C
【详解】由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，在磁体外部外部磁感线的向由N极指向S极，由于小磁针N极指向磁感线的方向，所以只有小磁针c的指向正确，故选C．
7．D
【详解】磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，就会使水雷中的小磁针发生转动，从而触发水雷发生爆炸。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】A. 导体所在的电路是否是闭合的，也不确定．故错误；B. 在磁场中运动，不一定是切割磁感线运动，故不一定产生感应电流．故错误．C. 整个闭合电路在磁场里静止不动，即没有做切割磁感线运动，所以没有感应电流，故错误；D. 闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动，两个条件都满足了，故一定能产生感应电流．故正确．故选D.
9． 机械 电磁感应
【详解】[1]柴油机工作时，是将柴油燃烧时释放出的内能转化为汽车的机械能, 使得发电机能够发电。
[2]在发电的过程中，消耗了机械能，转化为了电能，是利用了电磁感应原理。
10． 地磁场 北
【详解】[1][2]指南鱼能指南北就是受到地磁场的作用，静止时它的N极指向地磁的南极，即地理的北极。
11． N 右 送血
【详解】[1][2][3]当线圈中的电流从a流向b时，由右手螺旋定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞右移，K2关闭，K1打开，故“动力泵”处于送血状态。
12． 磁化 N
【详解】[1]如图所示，用磁铁的一极在钢棒AB上从A向B反复摩擦几后，钢棒就具有了磁性，这种现象称为磁化。
[2]在磁铁和钢棒最后接触的位置上，即磁铁的N极与钢棒的B端相互接触时的位置，钢棒的B端与磁铁的N极相互吸引，根据磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，B端为S极，则A端为N极。
13．ACBED
【详解】在“让电动机转动起来”的实验活动中，主要步骤为：①画出把电动机、开关、滑动变阻器、电源串联起来的电路图，并用导线连接好电路；②闭合开关，观察线圈的转动方向；③把电源两极对调，改变线圈中电流方向，观察线圈转动方向；④再把磁铁两极对调，改变磁感线方向，观察线圈的转动方向；⑤利用滑动变阻器改变线圈中的电流大小，观察线圈转速的变化．故合理顺序为：ACBED．
【点睛】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，据此分析可得出实验的合理顺序．
14． 增强 S 条形 动圈式话筒
【详解】解：（1）电流的大小、线圈的匝数及是否有铁芯插这几个因素影响通电螺线管磁性的强弱，插入一根铁棒是为了使通电螺线管的磁场增强；（2）根据安培定则可知螺线管左侧为N极、右侧为S极；由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针自由静止时，所以小磁针的左端为S极，右端为N极；通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；（3）电铃、水位自动报警器都应用了电磁铁；动圈式话筒的原理是电磁感应现象，没有应用到电磁铁．
点睛：（1）影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小、线圈的匝数、是否有铁芯插入．电流越大，匝数越多，有铁芯插入，磁性越强；（2）根据螺线管中的电流方向，利用安培右手定则确定通电螺线管的两极，再利用磁极间的作用规律可以确定小磁针的N、S极；
通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；（3）带有铁芯的通电螺线管就是电磁铁．
15． 磁场 右 电流方向 导电性 磁性
【详解】试题分析：（1）图甲指导线悬挂在U型磁铁中间，给直导线通电，导线中有电流，直导线向左运动，说明直导线受到力的作用，而此时导线处在U型磁铁的磁场中，则磁场对通电直导线有力的作用；只对调电源正负极接线，通电直导线会向右运动，此时改变的是电流方向，所以说明通电导体的受力方向与电流方向有关．（2）根据题意可得磁场对通电导体有力的作用，所以在图乙中，金属框要有电流通过，则柱形物必须要有较好的导电性；而通电导体在磁场中才能受到力的作用，所以柱形物还必需有较好的磁性．
【考点定位】通电导体在磁场中受力转动
16． 切割磁感线 机械能转化为电能 感应电流的方向跟导体运动方向有关 电流表指针偏转情况
【分析】要产生感应电流，则电路是闭合的，且导体做切割磁感线运动；产生感应电流的过程中机械能转化为电能．
导体运动的方向不同，指针偏转的方向不同，即感应电流的方向不同；
要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，据此解答．
【详解】（1）在此次操作中，使导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，所以不会产生感应电流，因此要产生感应电流，必须同时满足两个条件：电路是闭合的；导体做切割磁感线运动；
(2)导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能，所以产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程．
（3）由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，当导体运动的方向改变时，电流表指针偏转方向也改变，由此可以联想到感应电流的方向跟导体运动方向有关；
（4）要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其它因素一定，而导体的运动快慢不同，让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察到两次电流表的指针偏转情况不同，由此可以联想到感应电流的大小跟导体运动速度有关．
17．（1）见详解；（2）0.02A；（3）55W；（4）84%
【详解】解：（1）如图乙所示，温度升高时，电阻R的阻值增大，所以当温度比较低时，电阻R的阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁把衔铁吸下来，工作电路中只有电阻R2接入；当温度较高时，电阻R的阻值较答，控制电路中的电流较小，复位弹簧把衔铁拉上去，工作电路中电阻R1和R2串联接入，根据可知，电压一定时，电路中的电阻越小，加热功率越大，故动触点与静触点a接触时，为保温电路，动触点与静触点b接触时，为加热电路。
（2）如图乙所示，温度为80℃时，电阻R的阻值为100Ω，则此时通过电磁铁线圈的电流为
（3）动触点与静触点a接触时，为保温电路，工作电路中电阻R1和R2串联接入，保温状态下的电功率为
（4）由题意知，水温达到80℃时衔铁会跳起，则水吸收的热量为
动触点与静触点b接触时，为保温电路，工作电路中只有电阻R2接入，加热状态下消耗的电能为
此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为
答：（1）电磁继电器的工作原理：见详解；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W；
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为84%。
答案第1页，共2页
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