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第十六章 电磁铁 磁场 单元综合知识梳理卷
一、单选题
1．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁与条形磁铁处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，则在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力（　　）
A．方向向右，逐渐增大 B．方向向右，逐渐减小
C．方向向左，逐渐减小 D．方向向左，逐渐增大
2．下列常见物体中，可以被磁体吸引的是（　　）
A．铅笔芯 B．橡皮 C．铁钉 D．铜钥匙
3．磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，下列器件中，没有应用磁性材料的是（　　）
A．录像带 B．录音带 C．VCD光盘 D．存储软盘
4．在一次实验中，小宇连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（）

A．电磁铁的A端为S极
B．当滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电磁铁磁性变弱
C．小磁针静止时．S极水平指向左
D．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
5．在图所示电路中，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向右移动时，图中的电磁铁（　　）
A．b端是N极，磁性减弱 B．b端是S极，磁性减弱
C．a端是N极，磁性增强 D．a端是S极，磁性增强
6．小明做“探究通电螺线管外部磁场方向”实验时，在螺线管两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后轻敲纸板，铁屑分布如图所示，则(　　)
A．图中A、B两点相比较，B点处磁场较强
B．通电时，螺线管的左端相当于条形磁铁的N极
C．若只增加通电螺线管的匝数，通电螺线管产生的磁场相比之前不变
D．若只改变螺线管中的电流方向，A、B两点处的磁场方向改变
7． 如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．电源的左端为负极
C．其工作原理是异名磁极相互吸引
D．滑片P向右移动可增加地球仪“漂浮”的高度
8．在如图中，能正确表示小磁针静止时N极指向的是（）
A． B．
C． D．
9．在研究物质结构时，引入了“原子”的概念，在研究磁现象时，引入了“磁感线”的概念；在研究机械运动时，引入了“参照物”的概念；在研究物质的导电性能时，引入了“绝缘体”的概念，其中属于假想，实际上并不存在的是（　　）
A．原子 B．磁感线 C．参照物 D．绝缘体
10．下列说法正确的是（　　）
A．油罐车底拖一条铁链是为了防止摩擦起电造成危害
B．与头发摩擦过的气球能吸引细小水流，是因为气球和水流带上了异种电荷
C．磁浮列车是利用磁极间相互作用增大机车牵引力
D．电脑中安装的微型风扇是为了除尘
二、填空题
11．小磁针静止时的指向如图所示，由此可以判定螺线管的A端是　 　极(选填“N”或“S”)，接线柱a连接的是电源　 　极(选填“正”或“负”)．
12．如图所示，在奥斯特实验中，导线通电时，导线附近的小磁针发生了　 　，证实了电流周围存在　 　。
13．黄勇豪家的小型养鸡场用电热孵化机自己孵化小鸡，但很担心半夜停电．为此他设计了一个停电提醒器（如图），需要时把它的插头插入电源插座并闭合开关S即可．如果停电，因为线圈　 　（填“得到”或“失去”）磁性，衔铁就会被　 　（填“吸合”或“释放”），电铃就发声提醒主人．
14．如图示，给电磁铁通电，条形磁铁及弹簧在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，弹簧长度变长，则螺线管上端为　 　（选填“N极”和“S极”），电源左侧为　 　（选填“正极”或“负极”）。
15．1820年，物理学家　 　 发现了电流的磁效应，利用这个原理人们设计了电磁继电器。如图是水位自动报警器的工作原理图，由于一般水都能导电，当水位升至金属片B处时，　 　 灯亮。
16．科学家的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程，丹麦物理学家　 　首先发现了电流周围存在　 　，如图所示，支持此结论的现象是　 　如果移走小磁针，该结论　 　（填“成立”或“不成立”）．
17．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图。磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从B流向A时，血液会　 　（选填“流入”或“流出”）活塞筒。该装置工作时，是通过改变　 　来改变活塞的运动方向的。
18．如图是一个温度自动报警器的工作原理电路图.当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为　 　极.在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警.经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为　 　（任写一种）导致工作电路没有接通.
三、计算题
19．在跨学科实践课上，制作一个简易空气质量检测仪。如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电阻R0＝20Ω，电源电压U恒为6V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电流表示数为0.15A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电阻不计。气敏电阻值R随空气质量指数K的关系如图甲所示：
（1）当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压；
（2）当电路报警时，气敏电阻R的电功率；
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K为150时电路就报警，请提出合理化建议（通过计算说明）。
20．实践小组为学校花卉种植小屋设计了自动加湿装置，其简化电路如图甲。该自动加湿装置由控制电路和工作电路两部分组成，它能使小屋内空气湿度H的变化范围控制在60%~80%，控制电路中湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙。当线圈中的电流减小至0.04A时，衔铁被松开，触点B、C接通，加湿器开始加湿；当线圈中的电流增大至0.06A时，衔铁被吸下，触点B、C断开，加湿器停止加湿。已知加湿器上标有“220V 60W”字样，控制电路电源电压U恒定，R0为定值电阻，线圈电阻不计。问：
（1）加湿器正常工作10min消耗的电能；
（2）电源电压U的大小和电阻R0的阻值；
（3）若用阻值为25Ω的电阻替换原控制电路的电阻R0，求替换前后，当自动控制电路均处于刚启动加湿器工作的状态时，湿敏电阻功率的变化量。
四、作图题
21． 小明将自制电磁小船放在水中，闭合开关后船头（右端）在地磁场的作用下，静止时的位置如图所示。请在图中标出电磁铁右端的磁极，以及图标中的方向。
22．某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控．用如下图所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时．红灯亮（绿灯熄灭）．请按此要求连接电路（红、绿灯的额定电压相同）．
23．小明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图所示，ABO可以看做是一个杠杆．O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头．当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动．某一时刻，电磁铁与条形磁体问的磁感线如图所示，请画出此时：
①磁感线方向并标出电磁铁上端的磁极．
②标出螺线管中的电流方向．
五、实验探究题
24．图甲中物块的质量是 　 　g；图乙中物体A重 　 　N；物体B沿着斜面匀速下滑，图丙中 　 　（选填“”、“G2”或“”）为物体B所受重力的示意图；图丁中通电螺线管的端是 　 　（选填“N”或“S”）极。
25．在探究“通电螺线管外部的磁场分布情况”时，小合按如图所示布置器材。
（1）实验中应该把小磁针放到螺线管四周不同的位置，在图上记录小磁针　 　的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（2）与图对比，通电螺线管外部的磁场跟　 　磁体的磁场相似；
（3）如图所示，开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针的指向将怎样变化？请用箭头画出；
（4）1820年，法国科学家安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起到会科学家的兴趣：把螺线管水平悬挂起来，然后给导线通电。请你说出悬挂着的通电螺线管静止后，会　 　。
26．小琦同学在用小磁针做“探究条形磁铁周围的磁场分布”的实验时惊奇地发现，小磁针A出现了如图所示的现象．课后小琦同学对这一现象进行了探究，发现：小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反
（1）你认为小琦是怎样得知小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反，请简述探究过程．
（2）小琦同学还了解到前几节课的同学用这些器材做实验时，并没有出现这一现象，说明小磁针A在这段时间内“N”极和“S”极出现了反转．你认为出现“N”极和“S”极反转的最可能原因是什么？

27．某次旅游，密闭的大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀。为此，小明设计了车载自动换气设备。
（1）小明找来二氧化碳气敏电阻Rx，其电阻值随着空气中二氧化碳浓度的增大而减小。其中二氧化碳浓度为0时，Rx阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量。小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将Rx置于其中，连接电路如图1所示。
①气敏电阻是由 　 　材料制成的。
②开关S闭合前，滑片P应移至 　 　（选填“A”或“B”）端。
③闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数。电路某一故障可能为 　 　。
④排除故障后，闭合开关S，滑片P向B端移动时，电压表的示数变 　 　。某时刻，电压表、电流表示数如图2所示，则二氧化碳浓度为0时，R 的阻值为 　 　Ω。
（2）小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图3所示：
①电路中定值电阻R0的作用是 　 　。
②请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度低于某值时，仅绿灯亮；浓度大于某值时，仅红灯亮且换气扇正常工作　 　。
六、综合题
28．如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1为14V，定值电阻R0的阻值为15Ω，热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压 U2恒为220V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 1.25A”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I≤50mA 时，衔铁被释放，工作电路闭合。
温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40
电阻 R1/Ω 300 285 265 243 215 185 150
（1）求工作电路闭合时，通过浴霸中每只灯泡的功率；
（2）求工作电路闭合0.5小时，工作电路消耗的电能；
（3）求浴室温度在多少度时，浴霸会启动工作；
（4）为了节约能源，小明希望浴霸启动的温度降低，在不改变其他条件的前提下，他提出增加电磁继电器线圈的匝数，这种方法是否可行？请说明理由。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第十六章 电磁铁 磁场 单元综合知识梳理卷
一、单选题
1．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁与条形磁铁处于同一水平线放置，且左端固定，当开关S闭合，电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向下移动时，条形磁铁始终保持静止，则在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力（　　）
A．方向向右，逐渐增大 B．方向向右，逐渐减小
C．方向向左，逐渐减小 D．方向向左，逐渐增大
【答案】B
【解析】【解答】图中，利用安培定则，判断电磁铁右端为N极，条形磁铁的左侧是S极，根据异名磁极相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左的吸引力，条形磁铁保持静止，受到摩擦力和吸引力是一对平衡力，大小相等，方向相反，则摩擦力的方向向右；
当滑片向下移动时，电阻增大，电流逐渐变小，磁场逐渐变弱，与条形磁铁的吸引力变小，因条形磁铁受的是平衡力，则摩擦力减小，B符合题意。
故选B.
【分析】根据安培定则判断电磁铁的极性，根据磁极间的相互作用，判断条形磁铁受力方向；改变滑片位置，分析电阻的变化及电流的变化，磁性强弱的变化，判断磁铁受力大小的变化。
2．下列常见物体中，可以被磁体吸引的是（　　）
A．铅笔芯 B．橡皮 C．铁钉 D．铜钥匙
【答案】C
【解析】【解答】铅笔芯、橡皮、铜钥匙不是磁性材料，不能被磁体吸引；铁钉是磁性材料，可以被磁体吸引，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】铁、钴、镍是磁性材料，可以被磁体吸引。
3．磁性材料已经广泛的用在我们的生活之中，下列器件中，没有应用磁性材料的是（　　）
A．录像带 B．录音带 C．VCD光盘 D．存储软盘
【答案】C
【解析】【解答】解：VCD光盘、DVD影碟是利用了激光光头读取碟片上刻录的信息信号工作的，利用的是激光。
故选C。
【分析】磁性材料在我们生活中应用广泛，如：磁带、磁卡、磁盘、收音机里面的天线磁棒、录音机的磁头等。　
4．在一次实验中，小宇连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是（）

A．电磁铁的A端为S极
B．当滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电磁铁磁性变弱
C．小磁针静止时．S极水平指向左
D．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
【答案】B
【解析】【解答】解：A、电流从右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的A端是N极，B端是S极，故A错误；
B、滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱，故B正确；
C、据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，故C错误；
D、该实验表明了电能生磁，此现象与发电机无关，故D错误；
故选B．
【分析】开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化．
5．在图所示电路中，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向右移动时，图中的电磁铁（　　）
A．b端是N极，磁性减弱 B．b端是S极，磁性减弱
C．a端是N极，磁性增强 D．a端是S极，磁性增强
【答案】A
【解析】【解答】解：（1）由于电源的右端为正极，左端为负极，所以电磁铁中电流方向是从右端流入、左端流出．结合线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的右（b）端为N极，左（a）端为S极．（2）当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小．在线圈匝数和铁芯不变的情况下，电磁铁的磁性减弱．
故选A．
【分析】（1）根据电源的正负极可以确定电磁铁中的电流方向，结合电磁铁线圈的绕向，利用安培定则可以确定电磁铁的NS极．（2）决定电磁铁磁性强弱的因素有电流大小和线圈匝数，在线圈匝数不变的情况下，电流越大磁性越强．当滑片P向左移动时，可以确定电路中的电流大小，从而可以确定电磁铁的磁性强弱．
6．小明做“探究通电螺线管外部磁场方向”实验时，在螺线管两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后轻敲纸板，铁屑分布如图所示，则(　　)
A．图中A、B两点相比较，B点处磁场较强
B．通电时，螺线管的左端相当于条形磁铁的N极
C．若只增加通电螺线管的匝数，通电螺线管产生的磁场相比之前不变
D．若只改变螺线管中的电流方向，A、B两点处的磁场方向改变
【答案】D
【解析】【解答】解：A、 由图可知，通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，并且A点铁屑的分布比B点密集，则A点处的磁场较强，故A错误；
B、 已知右端小磁针的右端为N极，左端为S极，由磁极间的相互作用可知，螺线管的左端相当于条形磁铁的S极，故B错误；
C、 通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯，故若想增强通电螺线管的磁性，可以增加螺线管的匝数、增大通过螺线管的电流、将没有磁性的铁芯插入螺线管中，故C正确；
D、只改变电流方向，则磁场方向发生改变，故D正确
故选：D。
【分析】（1）在磁场中用磁感线的疏密程度表示磁场的强弱；
（2）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；
（3）通电螺线管磁场强弱与电流大小、线圈匝数和是否有铁芯有关；
（4）通电螺线管提磁场方向与电流方向和绕线情况有关。
7． 如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．电源的左端为负极
C．其工作原理是异名磁极相互吸引
D．滑片P向右移动可增加地球仪“漂浮”的高度
【答案】D
【解析】【解答】AB．根据同名磁极相互排斥可知，图中电磁铁的上端应为S极，下端为N极，
由安培定则可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，电路中的电源的左端为正极，故AB错误。
CD．磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来，其利用的工作原理是同名磁极互相排斥，故C错误。
滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中电流变大，电磁铁磁性增强，斥力增大，可增加地球仪“漂浮”的高度，故D正确。
故答案为：D。
【分析】本装置利用了磁极间的相互作用规律，根据同名磁极相互排斥判断出磁极，再根据安培定则确定电源的正负极。并根据变阻器的变化，分析磁极的强弱变化。
8．在如图中，能正确表示小磁针静止时N极指向的是（）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】解：A、电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向错误，故A错误；
B、电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向错误，故B错误；
C、电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向正确，故C正确；
D、电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引，可知小磁针N极指向错误，故D错误．
故选C．
【分析】根据电流方向结合安培定则先判断通电螺线管的N、S极，在利用磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，确定小磁针的N极指向
9．在研究物质结构时，引入了“原子”的概念，在研究磁现象时，引入了“磁感线”的概念；在研究机械运动时，引入了“参照物”的概念；在研究物质的导电性能时，引入了“绝缘体”的概念，其中属于假想，实际上并不存在的是（　　）
A．原子 B．磁感线 C．参照物 D．绝缘体
【答案】B
【解析】【解答】解：在研究物质结构时引入的“原子”；在研究机械运动时，引入的“参照物”；在研究物体的导电性时，引入的“绝缘体”．原子、参照物、绝缘体是对客观事实的定义或命名；而在研究磁现象时，引入的“磁感线”；为了使问题简单明了，根据磁场性质假想为简单易懂、看得见的一条条有方向的线模型，但实际上并不存在．
故选B．
【分析】在研究物理问题时，有时为了归纳概括自然规律，方便于学习探究，将一类事物所具有的某种属性或规律，用引入的新概念表示，客观上这些事实确实存在，有些是看得见、摸得着，只是引入了一个新概念；有些是为了使问题简单明了，根据客观事实将抽象的物理现象假想为简单易懂、看得见、摸得着的具体模型表示，但实际上并不存在．
10．下列说法正确的是（　　）
A．油罐车底拖一条铁链是为了防止摩擦起电造成危害
B．与头发摩擦过的气球能吸引细小水流，是因为气球和水流带上了异种电荷
C．磁浮列车是利用磁极间相互作用增大机车牵引力
D．电脑中安装的微型风扇是为了除尘
【答案】A
【解析】【解答】解：
A、油罐车在运输过程中，不断的相互摩擦，从而产生大量的静电，通过后面装一条拖地的铁链，及时导走，这是防止静电危害．故A正确；
B、头发和气球摩擦时，使气球带电，带电体具有吸引轻小物体的性质；能吸引细小水流，故B错误；
C、磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥原理，减小摩擦力，故C错误；
D、电脑在工作时产生的热量是有害的，散热风扇可以散失热量，防止电流热效应产生的热量带来的危害，故D错误．
故选A．
【分析】（1）静电危害是由于相互间不断摩擦，从而产生大量的静电，不及时导走，会出现放电危害．（2）带电体具有吸引轻小物体的性质．（3）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．（4）电流通过导体产生的热量对家用电器有的有利，如可利用电热驱潮，有的对电器有害，如发热过多可烧毁机件，对于有利的方面可充分利用，有害的方面应尽量避免，如利用散热片散热等．
二、填空题
11．小磁针静止时的指向如图所示，由此可以判定螺线管的A端是　 　极(选填“N”或“S”)，接线柱a连接的是电源　 　极(选填“正”或“负”)．
【答案】S；正
【解析】【解答】（1）根据磁极间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．小磁针静止时右端为N极，所以螺线管的A端是S极，B端是N极．（2）由安培定则可知，螺线管中电流由左端流入，右端流出．所以a为电源正极，b为电源负极．如图：
【分析】结合通电螺线管的电流方向，利用右手螺旋定则求解通电螺线管的N极和S极。
12．如图所示，在奥斯特实验中，导线通电时，导线附近的小磁针发生了　 　，证实了电流周围存在　 　。
【答案】偏转；磁场
【解析】【解答】1820年，丹麦科学家奥斯特在课堂上做实验时偶然发现：当导线中通过电流时，它旁边的磁针发生了偏转，他进而继续研究，终于证实了电流周围存在磁场，在世界上第一个发现了电和磁之间的联系。
【分析】奥斯特实验证明电流周围存在这磁场，通电螺线管周围的磁场可以利用右手螺旋定则判断N极和S极。
13．黄勇豪家的小型养鸡场用电热孵化机自己孵化小鸡，但很担心半夜停电．为此他设计了一个停电提醒器（如图），需要时把它的插头插入电源插座并闭合开关S即可．如果停电，因为线圈　 　（填“得到”或“失去”）磁性，衔铁就会被　 　（填“吸合”或“释放”），电铃就发声提醒主人．
【答案】失去；释放
【解析】【解答】解：分析上图不难看出，当通电时，电磁铁吸引衔铁，动触点O与静触点B接触，使得绿灯工作，若断电后，因为线圈失去磁性，衔铁在弹簧的作用下就会被释放，电铃就发声提醒主人．
故答案为：失去；释放．
【分析】电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，该装置就是利用电磁铁的这个特性工作的；故据电磁继电器的工作原理分析即可判断．
14．如图示，给电磁铁通电，条形磁铁及弹簧在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，弹簧长度变长，则螺线管上端为　 　（选填“N极”和“S极”），电源左侧为　 　（选填“正极”或“负极”）。
【答案】N极；正极
【解析】【解答】由图示知，条形磁铁的N极在下端，而螺线管与滑动变阻器串联连接，变阻器的滑片向a滑动时，接入电路的阻值变大，则电路的总阻值变大，据欧姆定律知，通过电路的电流变小，那么螺线管的磁性减弱，此过程弹簧长度变长，是螺线管对条形磁铁的排斥减弱了，那么螺线管的N极在上端，S极在下端。由安培定则知，螺线管的电流由下端流入，上端流出，那么电源左侧为正极。
【分析】从影响电磁铁的磁性强弱因素的变化入手分析解决此题。
15．1820年，物理学家　 　 发现了电流的磁效应，利用这个原理人们设计了电磁继电器。如图是水位自动报警器的工作原理图，由于一般水都能导电，当水位升至金属片B处时，　 　 灯亮。
【答案】奥斯特；红
【解析】【解答】（1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应；
（2）根据图片可知，当水位升至金属片B处时，电磁铁所在电路被接通，此时电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，工作电路中红灯电路接通。
【分析】（1）根据相关的科学发展史解答；
（2）根据衔铁的运动方向确定可以发光的电灯即可。
16．科学家的每次重大发现，都有力地推动了人类文明的进程，丹麦物理学家　 　首先发现了电流周围存在　 　，如图所示，支持此结论的现象是　 　如果移走小磁针，该结论　 　（填“成立”或“不成立”）．
【答案】奥斯特；磁场；闭合开关时小磁针发生偏转；成立
【解析】【解答】丹麦物理学家奥斯特首先发现了电流周围存在磁场，支持此结论的现象是：闭合开关时通电直导线下方的小磁针发生偏转。电流周围存在磁场是客观归律，所以如果移走小磁针，电流周围仍然存在磁场，该结论仍成立.
故答案为：奥斯特；磁场；闭合开关时小磁针发生偏转；成立.
【分析】奥斯特实验说明了电流周围存在磁场，即电流的磁效应.
17．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图。磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通，阀门只能向外开启，只能向内开启，线圈中的电流从B流向A时，血液会　 　（选填“流入”或“流出”）活塞筒。该装置工作时，是通过改变　 　来改变活塞的运动方向的。
【答案】流出；线圈AB的电流方向
【解析】【解答】（1）根据图片可知，线圈中的电流从B流向A时，线圈上电流向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则电磁铁左端是N极，右端是S极。条形磁体右端是N极，根据同名磁极相互排斥可知，活塞会向右运动，活塞筒内的空间被压缩，血液会从阀门流出活塞筒。
（2）根据安培定则可知，当改变线圈AB的电流方向时，电磁铁的N、S极会发生改变，活塞的受力方向与原来相反，因此运动方向也会发生改变，血液的流动方向也会发生改变。
【分析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，根据磁极之间的相互作用判断电磁铁的受力方向，确定活塞的运行方向，明确活塞筒内压强变化，最终确定血液流动方向；
（2）根据电磁铁的磁场方向与电流方向有关分析。
18．如图是一个温度自动报警器的工作原理电路图.当控制电路中有电流通过时，电磁铁左端为　 　极.在使用中发现，当温度达到设定值时，电铃没有报警.经检查，各元件完好、电路连接无误，则可能是因为　 　（任写一种）导致工作电路没有接通.
【答案】S；控制电路电源电压太小
【解析】【解答】图中，根据安培定则，右手握住螺线管，四指弯向电流方向，大拇指指向N极，则电磁铁的右侧是N极，左侧是S极；当温度达到设定值，控制电路接通，而电铃没有发声，则工作电路未接通，即电磁铁没有吸引衔铁，电磁铁的磁性较弱，电磁铁磁性和电流大小有关，可能是控制电路电源太小。故第1空填：S；第2空填：控制电路电源电压小。
【分析】根据安培定则和电流方向，来判断通电磁铁的磁极；电磁铁的磁性和电流大小有关。
三、计算题
19．在跨学科实践课上，制作一个简易空气质量检测仪。如图乙所示的空气质量检测仪的电路，其中定值电阻R0＝20Ω，电源电压U恒为6V不变，用电流表示数表示对应空气质量指数；闭合开关S，当电流表示数为0.15A时，电路报警，此时电磁铁把衔铁B吸下来，净化系统开始工作，电磁铁中线圈的电阻不计。气敏电阻值R随空气质量指数K的关系如图甲所示：
（1）当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压；
（2）当电路报警时，气敏电阻R的电功率；
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K为150时电路就报警，请提出合理化建议（通过计算说明）。
【答案】解：（1）闭合开关S后，当空气质量指数K=50时，气敏电阻R的阻值为100Ω，根据串联分压规律可得
代入数值得
解得U0=1V。
（2）当电流表示数为0.15A时，电路报警，电路中的总电阻为
所以气敏电阻接入电路中的阻值为
R'=R总-R0=40Ω-20Ω=20Ω
由图乙可知，此时气敏电阻接入电路的阻值为20Ω，此时气敏电阻R消耗的功率为
P=I2R'=(0.15A)2×20Ω=0.45W
（3）使空气质量指数K为150时，气敏电阻接入电路的阻值为R''=30Ω，电路报警电流不变，仍为0.15A，则此时电路中的总电阻仍为40Ω，所以R0接入的阻值为
R0'=R总- R''=40Ω-30Ω=10Ω
所以可以将定值电阻R0换成10Ω的。如果不更换电阻，需电路报警电流不变，仍为0.15A，则电源电压为
U=I(R0+ R'')=0.15A×(20Ω+30Ω)=7.5V
所以也可以将电源电压调为7.5V。
答：（1）当空气质量指数K为50时，电阻R0两端的电压为1V；
（2）当电路报警时，气敏电阻R的电功率0.45W；
（3）若想让仪器检测更加灵敏，使空气质量指数K为150时电路就报警，可以将定值电阻换成10Ω或将电源电压调为7.5V。
【解析】【解析】（1）当开关S闭合，空气质量指数K=50时，气敏电阻R的阻值为100Ω。根据串联电路的分压原理，建立方程：，由此可解出R0两端的电压U0。
（2）当电流表示数达到报警值0.15A时，电路总电阻为。此时气敏电阻的阻值R'=R总-R0。根据图乙可知，此时R'=20Ω，其消耗的功率可通过公式P=I2R'计算。
（3）若要求当K=150时触发报警（此时R''=30Ω），需保持报警电流仍为0.15A。此时总电阻需保持40Ω，因此需将R0调整为R0'=R总-R''=10Ω。若不更换电阻，则需调整电源电压为U=I(R0+R'')。
20．实践小组为学校花卉种植小屋设计了自动加湿装置，其简化电路如图甲。该自动加湿装置由控制电路和工作电路两部分组成，它能使小屋内空气湿度H的变化范围控制在60%~80%，控制电路中湿敏电阻R的阻值随空气湿度H的变化关系如图乙。当线圈中的电流减小至0.04A时，衔铁被松开，触点B、C接通，加湿器开始加湿；当线圈中的电流增大至0.06A时，衔铁被吸下，触点B、C断开，加湿器停止加湿。已知加湿器上标有“220V 60W”字样，控制电路电源电压U恒定，R0为定值电阻，线圈电阻不计。问：
（1）加湿器正常工作10min消耗的电能；
（2）电源电压U的大小和电阻R0的阻值；
（3）若用阻值为25Ω的电阻替换原控制电路的电阻R0，求替换前后，当自动控制电路均处于刚启动加湿器工作的状态时，湿敏电阻功率的变化量。
【答案】解：（1）根据W=Pt可得，加湿器正常工作10min消耗的电能为
（2）由乙图可知，当湿度为60%时，湿敏电阻R=100Ω，此时控制电路的电流为I=0.04A，根据欧姆定律可得
①
当湿度为80%时，湿敏电阻R'=50Ω，此时控制电路的电流为I'=0.06A，根据欧姆定律可得
②
联立①②解得，U=6V，R0=50Ω。
（3）替换前，加湿器刚启动时湿敏电阻R=100Ω，此时控制电路的电流为I=0.04A，湿敏电阻功率为
替换后，加湿器刚启动时，通过控制电路的电流仍为I=0.04A，此时，根据欧姆定律可知，此时的控制电路的总电阻为
由于控制电路是串联电路，所以此时湿敏电阻的阻值为
此时湿敏电阻功率为
则湿敏电阻功率的变化量为
答：（1）加湿器正常工作10min消耗的电能为3.6×104J；
（2）电源电压U的大小为6V，电阻R0的阻值为50Ω；
（3）湿敏电阻功率的变化量为0.04W。
【解析】【分析】（1）功率乘以时间等于电功等于消耗的电能；
（2）根据欧姆定律列出方程组，联立方程求解；
（3）据欧姆定律可知此时的控制电路的总电阻，控制电路是串联电路，总电阻等于各个电阻相加，功率相减等于功率变化量。
四、作图题
21． 小明将自制电磁小船放在水中，闭合开关后船头（右端）在地磁场的作用下，静止时的位置如图所示。请在图中标出电磁铁右端的磁极，以及图标中的方向。
【答案】
【解析】【解答】由图可知，闭合开关S后，螺线管线圈中正面的电流方向向上，根据安培定则，用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，此时大拇指指向左端，则左端就是电磁铁的N极，其右端（船头）是S极。
船头为电磁铁的S极，在地磁场的作用下，S极最终会指向南方，则图标中括号内的方向为南。如图所示：
【分析】根据图示结合安培定则判断闭合开关S后电磁小船的船头（右端）为电磁铁的哪个磁极。
磁体静止时指南的一端叫S极，指北的一端为N级，据此判定船头在地磁场的作用下最终的指向，进而得出图标中的方向。
22．某同学想利用电磁继电器制成一个温度自动报警器，实现对温控箱内的温度监控．用如下图所示带金属触丝的水银温度计和电磁继电器组装成自动报警器，正常情况下绿灯亮，当温控箱内温度升高到一定温度时．红灯亮（绿灯熄灭）．请按此要求连接电路（红、绿灯的额定电压相同）．
【答案】解：电路图如下：
【解析】【解答】解：（1）当在正常工作的温度范围内时，水银与金属丝断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；（2）当温度升高，水银达到金属丝下端时，水银是导体，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号．
【分析】（1）电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；（2）当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合，这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．
23．小明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图所示，ABO可以看做是一个杠杆．O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头．当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动．某一时刻，电磁铁与条形磁体问的磁感线如图所示，请画出此时：
①磁感线方向并标出电磁铁上端的磁极．
②标出螺线管中的电流方向．
【答案】解：如图所示
【解析】【解答】解：（1）根据磁感线的特点可知，相互靠近的两个磁极为同名磁极，所以电磁铁的上端为N极，下端为S极．
因为在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极，所以，图中的磁感线方向都是由磁极向外的．（2）根据安培定则，伸出右手是大拇指指示电磁铁的N极，则四指弯曲的方向为电流的方向，电流由螺线管的下端流入．
【分析】（1）根据磁感线的特点（或形状）判断电磁铁的磁极，画出磁感线的方向．在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极．（2）根据安培定则判断螺线管中电流的方向．
五、实验探究题
24．图甲中物块的质量是 　 　g；图乙中物体A重 　 　N；物体B沿着斜面匀速下滑，图丙中 　 　（选填“”、“G2”或“”）为物体B所受重力的示意图；图丁中通电螺线管的端是 　 　（选填“N”或“S”）极。
【答案】26.6；1.2；G3；S
【解析】【解答】由图甲知，物块的质量m=20g+5g+1.6g=26.6g
图乙中，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N。所以物体A的重力为1.2N。
图丙中，物体B静止在斜面上，所受的重力竖直向下，作用在B的重心上，作图如G3。
图丁中，电流由螺线管的下端流入，上端流出，据安培定则知，螺线管的C端为S极。
【分析】根据天平上砝码和游码的位置，测量质量；根据测力计指针位置，测量重力；物体受到的重力竖直向下；根据安培定则，判断通电螺线管的磁极位置。
25．在探究“通电螺线管外部的磁场分布情况”时，小合按如图所示布置器材。
（1）实验中应该把小磁针放到螺线管四周不同的位置，在图上记录小磁针　 　的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（2）与图对比，通电螺线管外部的磁场跟　 　磁体的磁场相似；
（3）如图所示，开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针的指向将怎样变化？请用箭头画出；
（4）1820年，法国科学家安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起到会科学家的兴趣：把螺线管水平悬挂起来，然后给导线通电。请你说出悬挂着的通电螺线管静止后，会　 　。
【答案】（1）N极
（2）条形
（3）
（4）像指南针一样，指向南北方向
【解析】【解答】(1)在磁场中小磁针静止时，N极所指的方向为该点磁场方向。
(2)通电螺线管外部的磁场从N极出发回到S极，由图知，通电螺线管外部的磁场跟条形磁体的磁场相似。
(3)当开关闭合后，根据安培定则，通电螺线管左端为N极，右端为S极，根据磁极相互作用的规律知，小磁针的N极、S极将顺时针旋转，如下图所示。
(4)地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，根据磁极之间相互作用的规律知，通过螺线管的N极指向地理的北极，S极指向地理的南极，故通电螺线管静止后，像指南针一样，指向南北方向。
【分析】（1）物理学中引入磁感线描述磁场，磁感线的疏密表示磁场强度，某一点小磁针N极所指的方向表示磁场方向；
（2）通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似，两极的磁性最强；
（3）结合通电螺线管的电流方向，利用右手螺旋定则求解通电螺线管的N极和S极；
（4）地球存在磁场，叫做地磁场，磁极的南极在地理的北极，磁极的北极在地理的南极，利用磁铁可以指示南北两个方向。
26．小琦同学在用小磁针做“探究条形磁铁周围的磁场分布”的实验时惊奇地发现，小磁针A出现了如图所示的现象．课后小琦同学对这一现象进行了探究，发现：小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反
（1）你认为小琦是怎样得知小磁针A实际的“N”极和“S”极与标识的“N”极和“S”极相反，请简述探究过程．
（2）小琦同学还了解到前几节课的同学用这些器材做实验时，并没有出现这一现象，说明小磁针A在这段时间内“N”极和“S”极出现了反转．你认为出现“N”极和“S”极反转的最可能原因是什么？

【答案】答：（1）实验步骤及现象：将小磁针A在不受其他磁体的干扰下放在水平的桌面上，发现小磁针A的“N”极却指向地理的南极，说明小磁针A的磁极反转了．
（2）小磁针A在前面某一节课的实验中不小心被其他的强磁体重新磁化了，使得其“N”“S”极反转．
【解析】【分析】（1）磁体具有指向性．在水平面内可以自由转动的磁体，静止时可以指示南北方向，指南的一端叫南极，指北的一端是北极；
（2）时原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化．在强磁场的作用下，磁性较弱的磁体被磁化后磁极可能发生改变
27．某次旅游，密闭的大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀。为此，小明设计了车载自动换气设备。
（1）小明找来二氧化碳气敏电阻Rx，其电阻值随着空气中二氧化碳浓度的增大而减小。其中二氧化碳浓度为0时，Rx阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量。小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将Rx置于其中，连接电路如图1所示。
①气敏电阻是由 　 　材料制成的。
②开关S闭合前，滑片P应移至 　 　（选填“A”或“B”）端。
③闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数。电路某一故障可能为 　 　。
④排除故障后，闭合开关S，滑片P向B端移动时，电压表的示数变 　 　。某时刻，电压表、电流表示数如图2所示，则二氧化碳浓度为0时，R 的阻值为 　 　Ω。
（2）小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图3所示：
①电路中定值电阻R0的作用是 　 　。
②请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度低于某值时，仅绿灯亮；浓度大于某值时，仅红灯亮且换气扇正常工作　 　。
【答案】（1）导体；A；Rx断路；大；35
（2）保护电路；
【解析】【解答】（1） ①气敏电阻是由半导体料制成的，主要成分是金属氧化物。
②开关S闭合前，滑片P应移至阻值最大处，由图可知，滑片P应移至“A”端；
③闭合开关S，因为电路是串联电路，发现电流表无示数，可能发生了断路，电压表与气敏电阻Rx并联，当气敏电阻Rx断路，电压表仍然能和电路接通有示数，所以电路故障可能为Rx断路；
④第1空，由图可知，图1电路为气敏电阻Rx和滑动变阻器串联，当滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器阻值变小，电路中总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律，电流变大，所以气敏电阻Rx两端电压Ux=IRx变大，电压表示数变大；
第2空，由图2电压表和电流表可知， 此时R 两端电压为3.5V，通过电阻R 的电流为0.2A，由欧姆定律可得R 电阻为；
（2） ① 由图2可知，该电路为R 和R0串联电路，若没有电阻R0，当气敏电阻R 阻值过小时，电路中电流会过大而损坏电路，故R0的作用是保护电路；
② 由图可知， 闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度低于某值时， 电磁铁磁性较弱，不足以吸下衔铁，故右侧工作电路中只有绿灯亮，电路可以接通； 闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度高于某值时，电磁铁将衔铁吸下，绿灯断开熄灭，此时为了使红灯亮且换气扇正常工作，还需要将红灯所在电路与电源构成通路，故需要将换气扇右接线柱接入电源负极，但由于已经有导线接入负极，所以应将导线接绿灯左接线柱即可，如图所示：
【分析】（1）①利用半导体材料随外部环境变化产生的各种特性可以制成各种温度、压力、速度等传感器；
② 滑动变阻器的作用之一是保护电路，所以闭合开关前应将滑动变阻器调至阻值最大处；
③利用电流表有无示数，可确定电路是否断路，再根据电压表有无示数，确地断路位置：电压表有示数，则是和电压表并联的电路发生断路；
④根据滑动变阻器的变化，确定电路中电阻的变化，利用欧姆定律确定电流变化，再根据欧姆定律分析电压表示数变化；电压表和电流表读数时，需先看清量程和分度值，读出电压和电流，利用欧姆定律可计算得到结论；
（2）①定值电阻的作用之一就是为了保护电路，当遇到电压或电流与工作电路所需不同的时候，将定值电阻串联到电路中可以分压，并联到电路中可以分流，从而保证电路正常工作；
②根据电路形成正常通路的条件分析连接。
六、综合题
28．如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1为14V，定值电阻R0的阻值为15Ω，热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压 U2恒为220V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 1.25A”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I≤50mA 时，衔铁被释放，工作电路闭合。
温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40
电阻 R1/Ω 300 285 265 243 215 185 150
（1）求工作电路闭合时，通过浴霸中每只灯泡的功率；
（2）求工作电路闭合0.5小时，工作电路消耗的电能；
（3）求浴室温度在多少度时，浴霸会启动工作；
（4）为了节约能源，小明希望浴霸启动的温度降低，在不改变其他条件的前提下，他提出增加电磁继电器线圈的匝数，这种方法是否可行？请说明理由。
【答案】（1）解：两灯的规格相同， 工作电路闭合时， 由公式P=UI可知， 通过浴霸每只灯泡的功率P灯=U2I灯=220V×1.25A=275W
（2）解：工作电路正常工作0.5小时，由公式可得W=2Pt=2×275W×0.5×3600s=9.9×105J
（3）解：当通过电磁继电器线圈的电流I≤50mA时， 衔铁被释放， 控制电路工作的电阻为
热敏电阻 Rt电阻为Rt=R-R0=280Ω-15Ω=265Ω
由表格中数据可知， 当浴室温度为24℃时， 浴霸会启动工作。
（4）解：在不改变其他条件的前提下， 增加电磁继电器线圈的匝数， 电磁铁磁性会增强， 则当控制电路中电流较小时， 衔铁就会被吸下， 由欧姆定律可知， 此时控制电路中总电阻较大， 由串联电路电阻关系可知， R0阻值不变，则此时热敏电阻的阻值较大， 由表格中数据可知， 对应的浴室温度变低， 即当浴室温度较低时，浴霸才启动， 则这种说法可行。
【解析】【分析】（1）根据P=UI，计算灯泡的电功率的大小；
（2）根据W=Pt，计算用电器消耗的电能；
（3）利用，计算电路的电阻大小，根据串联电路电阻规律，计算部分电阻；
（4）电磁铁中线圈匝数增加，磁性变强，电磁铁磁性变强，吸引衔铁，分析工作电路的工作状态。
（1）两灯的规格相同， 工作电路闭合时， 由公式P=UI可知， 通过浴霸每只灯泡的功率P灯=U2I灯=220V×1.25A=275W
（2）工作电路正常工作0.5小时，由公式可得W=2Pt=2×275W×0.5×3600s=9.9×105J
（3）当通过电磁继电器线圈的电流I≤50mA时， 衔铁被释放， 控制电路工作的电阻为
热敏电阻 Rt电阻为Rt=R-R0=280Ω-15Ω=265Ω
由表格中数据可知， 当浴室温度为24℃时， 浴霸会启动工作。
（4）在不改变其他条件的前提下， 增加电磁继电器线圈的匝数， 电磁铁磁性会增强， 则当控制电路中电流较小时， 衔铁就会被吸下， 由欧姆定律可知， 此时控制电路中总电阻较大， 由串联电路电阻关系可知， R0阻值不变，则此时热敏电阻的阻值较大， 由表格中数据可知， 对应的浴室温度变低， 即当浴室温度较低时，浴霸才启动， 则这种说法可行。
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