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第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1．及时对所学知识进行梳理，是一种优秀的习惯。下面表格中的相关知识，完全正确的一组是( )
A ．仪器与原理 B ．科学家与贡献
实验室温度计 液体的热胀冷缩 欧姆 欧姆定律
验电器 异种电荷相互吸引 奥斯特 判断通电螺线管磁极方向
C ．电磁学知识与运用 D ．能源与材料及其特点
磁悬浮列车 磁极间相互作用 铅锑合金作为保险丝材料 铅锑合金熔点高
电炉子 电流的热效应 火箭用液氢做燃料 液氢的热值高
2 ．如图所示，科技小组同学在自制指南针活动中，用条形磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的 一片树叶上。多次轻轻旋转树叶，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法中正
确的是 ( )
A ．树叶尖端指向地磁场的南极 B ．树叶尖端应标注为 S 极
C ．树叶尖端会排斥磁体的 N 极 D ． 自制指南针周围存在着磁感线
3 ．如图所示，通电螺线管旁的小磁针静止在图示位置。关于该装置，下列说法正确的是 ( )
A ．电源的右端是正极，电流方向从右到左
B ．仅将电源正负极对调，通电螺线管的磁性强弱会发生改变
C ．最终决定螺线管磁极的是电源正负极接法，与线圈绕向无关
D ．该螺线管的右端为 N 极，依据是小磁针 N 极指向与磁场方向相同
4 ．如图是小高同学画出的条形磁体的磁场分布图，以下说法正确的是 ( )
A ．小高所画的条形磁体的磁场根本不存在
B ．该条形磁体的右端为 N 极，左端为 S 极
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C ．a 处的磁场强弱与 b 处的磁场强弱相同
D ．用细线悬吊条形磁体中间，静止时条形磁体的 N 极可以指向任意方向
5 ．下列关于磁场和磁感线的说法中正确的是 ( )
A ．磁感线用来描述磁场的分布情况 B ．磁感线越密的地方磁场的磁性越弱
C ．小磁针 S 极指向即该点磁场方向 D ．磁场和磁感线都是真实存在的
6 ．下列关于磁现象的叙述，其中正确的是 ( )
A ．在磁体周围放入小磁针，磁体产生磁场，取走小磁针，磁体周围的磁场就消失了
B ．某一点的磁场方向就是放在该点的小磁针北极受力方向
C ．地磁场的磁感线是真实存在的，只是人眼看不到
D ．磁感线是有方向的，在地磁场的磁感线都是从地理的北极出发，指向南极
7 ．某同学研究磁体周围的磁场情况时，将一根条形磁体放在水平桌面上，在它周围放置一些小磁 针，小磁针的指向情况如图甲所示；将小磁针拿掉之后，在条形磁体上面放一块有机玻璃，在有机 玻璃上均匀撒一层铁屑，轻轻敲打有机玻璃，可以看到铁屑的分布情况如图乙所示；根据图甲和图 乙所示的实验现象，用磁感线描述条形磁体周围的磁场情况，如图丙所示。下列说法错误的是 ( )
A ．图甲所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场方向特点
B ．图乙所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场分布特点
C ．图丙所示的条形磁体周围的磁感线，是人们为了描述磁场而建立的物理模型
D ．由图丙可知，条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8．户外爱好者常佩戴具有指南针和GPS 定位功能的运动手表，如图所示，指向地理北极的是指南 针的 (选填“N”或“S”) 极。手表的内部集成电路和芯片主要是由 材料制作而成的。 手表从西安拿到西藏去，质量大小 (选填“变大”“变小”或“不变”) 。
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9．福州科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的，每个轮的边缘装有 12 个侧放 的柱形磁体，如图所示。当推动 A 轮转动时，其他 3 个轮会随之转动，若 A 轮磁体外侧是 N 极， 则 C 轮磁体外侧是 极。如果 A 轮逆时针转动，C 轮将 (选填“顺”或“逆” ， 下同) 时针转动，D 轮将 时针转动。
10．如图所示，是一款磁吸式数据线，线体可以和不同型号的磁性充电头吸附对接，达到一线多头 的使用效果，线体和磁性充电头吸附的原理是 磁极互相吸引；在给手机充电时，手机电池
相当于 (选填“电源”或“用电器”) ，充电过程中的能量转化是电能转化为 。
11．图甲为热敏电阻的R t 图像，图乙为用此热敏电阻R 和电磁继电器组成的一个简单恒温箱温控 电路 (U 为恒压电源) ，继电器线圈的电阻为100Ω ，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源，当线圈 中的电流大于或等于20mA 时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温控.
( 1)恒温箱内的加热器应接在 (选填“AB”或“CD”) 端。
(2)要实现对50。C ~ 150。C 之间任一温度的控制，该装置恒压电源U 至少为 V ；若恒压电源U 为 6V ，则滑动变阻器R 的最大阻值至少为 Ω 。
12．如图所示，地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似，地磁场的 N 极在地理 极附近。地理 两极与地磁两极 ，世界上最早记述这一现象的人是我国宋代学者
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13．将软铁棒 AB 夹在铁架台上，它不能吸引铁架台上的图钉，说明此时软铁棒 磁性。将条 形磁体靠近软铁棒的A 端，如图所示，观察到软铁棒的B 端能吸引图钉，这一现象叫作 ，此 时软铁棒的B 端应是 极。
14．将一条形磁体放在均匀撒满铁屑的玻璃板上，把磁体拿起来时，现象如图甲所示，则：
( 1)条形磁体 的磁性最强， 的磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫作 。
(2)若将该条形磁体分为两段，如图乙所示，则每段______ (填字母) 。
A ．有一个磁极 B ．没有磁极 C ．有两个同名磁极 D ．有两个异名磁极
15．小明将一根条形磁体悬挂起来，用另一根条形磁体靠近悬挂的磁体时，出现如图所示的现象。 悬挂的磁体右端是 极；仅将手中条形磁体的 N、S 极对调，则两磁体会相互 (选填“吸 引”或“排斥”) 。
16．如图所示为模拟车辆出入自动控制闸的简化电路，车牌识别成功相当于图中开关 S 闭合，线 圈的电阻及栏杆转动时的摩擦忽略不计，此时栏杆顺时针转动，线圈的上端是 (选填“N”或 “S”) 极；当将滑动变阻器滑片向上滑动时，开关闭合，则栏杆抬起的速度会 (选填“变快” 或“变慢”) ，若电源电压下降，栏杆不能抬起，除了更换电源外，请你写出能使栏杆正常抬起的方
法 (写出一种即可) 。
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三、实验题 (共 3 小题，每空 1 分，共 21 分)
17．磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小 与放入它们之间的物体的哪些因素有关。请你参与探究并解决一些问题。
( 1)如图 a，保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放上不同的物体时，通过比较纸片下面能吸附 的回形针数量，比较磁体对回形针吸引力的大小。回形针的放置有图b 中的甲、乙两种方法，依据 的条件，回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图b 中的 方法。 (2)选择正确的方法后，他们在纸片上分别放入形状、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 陶瓷板 玻璃板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3 3 3
①分析数据，可以得出其他条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量 ，说明铁板和 镍板对吸引力的影响 ，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 。
(3)他们在纸片上分别放入形状和 相同、面积不同的铁板，发现铁板面积越大，吸住的回形 针数量越少。
(4)日常生活中，磁卡常受外界磁场影响而出现消磁现象。请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽 效果明显的性质，写出一种保护磁卡磁性的方法： (合理即可) 。
18．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
( 1)在螺线管四周不同的位置放置能自由转动的小磁针，小磁针静置后，闭合开关，发现小磁针发 生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；
①小磁针静止时的指向如图所示，根据磁现象知识可知，通电螺线管左端为 极。
②通过观察图中小磁针静止时的状态可知通电螺线管外部的磁场与 形磁体的磁场相似。
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(2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管外部磁场方 向与 方向有关。
(3)根据题中信息判断 a 端应接电源的 极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场强度会变 ； 实验中，通电螺线管外部某点磁场方向可以用该点小磁针静止时 极所指方向表示。
19．某同学想探究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关，他连接了如图所示的电路进行实验。弹簧测 力计下悬挂一根软铁棒 P ，电磁铁 Q 的匝数大于 H 的匝数，所绕的铜线规格相同。
( 1)该实验是通过 来反映电磁铁磁性的强弱。
(2)当滑动变阻器滑片向左移动时，线圈中的电流 (选填“变大”或“变小”) ，观察到弹簧 测力计的示数 (选填“增大”或“减小”)，说明电磁铁磁性 (选填“增强”或“减弱”)。
(3)若探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数是否有关，可以用电磁铁 H 替换电磁铁 Q ，保持电磁铁与 P 的距离不变，同时调节滑动变阻器，控制 不变。观察到弹簧测力计的示数 (选填“增大”或“减小”) ，说明线圈匝数越 ，电磁铁磁性越强。
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电 路两部分组成，其中 R0 为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关 S0 和 S 都闭合时，电热 水器开始加热，当电热水器中水的温度达到 50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使 B 、C 两个触点 接通，电热水器处于保温状态，此时电路中电流为 0. 1A 。已知 R1=44Ω 。求：
( 1)电热水器处于加热状态时工作电路的功率；
(2)当温度达到 50℃后，通电 100s ，R2 产生的热量。
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21．如图 1 是小英设计的一种自动喂水器原理简化图，其中饮水槽甲和容器乙的底部通过细管连通， 甲、乙均为薄壁柱形容器，底面积S甲 = 300cm2 ，S乙 = 500cm2 。乙的底部安装有一个水位感应装置， 主要由力敏元件R2 构成 ( R2 刚好铺满乙的底部) ，通过感知水对乙底部的压力来实现控制注水系 统的进水口阀门的开与关，当甲的水位h > 15cm 时，进水口阀门自动关闭，停止供水，如图 2 。R2 的 阻值随压力的变化关系如图 3 。当水位上升到15cm 时，控制电路中的电流为I1 ，此时将一个底面积 为250cm2 、高为20cm 的柱形物块放入乙中，该物块静止时， 甲的水位高为20cm ，控制电路中的电 流为I2 ，已知I1 : I2 = 9 :10 。 ( R2 的体积忽略不计，不计电磁铁线圈的电阻， 甲、乙液面始终相平，
整个过程物块保持竖直状态，且无水溢出，g 取10 Nkg ，p水 = 1.0 103 kg m3 ) 。求：
( 1)当水位上升到15cm 时，水对容器乙底部的压强。
(2) R1 的阻值。
(3)物块的密度。
五、综合能力题 (共 3 小题，共 16 分)
22．阅读短文，回答问题。
为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控 制电路中电源电压恒定，R1 为热敏电阻，R1 阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2 为定值电阻，阻 值为5 ，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5C 时，控制电路中电流达到 100mA ，衔铁吸 下，制冷器启动工作；当电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，工作电路断开制冷器停止工作，如此进 行间歇性循环工作。
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( 1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 (选填“开关”或“电源”)；通电后，电磁铁上端是 极；
(2)温度升高时，热敏电阻R1 的阻值将 (选填“增大”或“减小”) ；
(3)若在控制电路中加一个电压表，使得温度升高时，电压表示数变大，应加在 (选填“R1 ”
或“R2 ”) 两端；
(4)该装置所控制的最低温度为 oC ；
(5)若要提高该装置所控制的最低温度，应更换R2 ，将R2 的阻值 (选填“增大”或“减小”) ， 但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。
23．阅读短文，回答问题：
为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控 制电路中电源电压恒定，R1 为热敏电阻，R1 阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2 为定值电阻， 阻值为 5Ω ，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到 5℃时，控制电路中电流达到 100mA ，衔铁 吸下，制冷器启动工作；当电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如 此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某 1 小时内制冷器功率与时间的关系图。请完成下列问题：
( 1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 (开关/电源) ；
(2)温度降低时，热敏电阻 R1 的阻值将 (增大/减小) ；
(3)该装置所控制的最低温度 ℃；
(4)一小时内，工作电路制冷器消耗的总电能 千瓦时；
(5)如果要提高该装置所控制的最低温度，应更换 R2 ，将 R2 的阻值增大，但此时最高温和最低温的 温度差可能将增大，理由是 。
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24．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图 1 所示。
( 1)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通 电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图 2 所示，则其 B 端是 极 (选填“N”或“S”) 。
(2)地球周围存在磁场，则图 3 中地球上方为地磁 极 (选填“N”或“S”) 。
(3)有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图 1 和图 2 分析推断：地 球的环形电流方向与地球自转方向 (选填“相同”或“相反”) 。物理学规定正电荷定向移动的 方向为电流方向，那么地球带 (选填“正”或“负”) 电。
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建议用时：90 分钟，满分：100 分
一、单项选择题 (共 7 小题，每小题 3 分，共 21 分)
1．及时对所学知识进行梳理，是一种优秀的习惯。下面表格中的相关知识，完全正确的一组是( )
A ．仪器与原理 B ．科学家与贡献
实验室温度计 液体的热胀冷缩 欧姆 欧姆定律
验电器 异种电荷相互吸引 奥斯特 判断通电螺线管磁极方向
C ．电磁学知识与运用 D ．能源与材料及其特点
磁悬浮列车 磁极间相互作用 铅锑合金作为保险丝材料 铅锑合金熔点高
电炉子 电流的热效应 火箭用液氢做燃料 液氢的热值高
【答案】C
A ．实验室温度计的原理是液体的热胀冷缩，这一描述正确。验电器的工作原理是同种电
荷相互排斥并非异种电荷相互吸引，因此“异种电荷相互吸引”的说法错误，故 A 不符合题意；
B ．欧姆的主要贡献是总结出欧姆定律，这一描述正确。奥斯特的贡献是发现了电流的磁效应，而 判断通电螺线管磁极方向的方法是安培定则，因此“奥斯特判断通电螺线管磁极方向”的说法错误， 故 B 不符合题意；
C ．磁悬浮列车利用磁极间的相互作用实现悬浮，这一描述正确。电炉子是利用电流的热效应工作 的，这一描述正确，故 C 符合题意；
D ．铅锑合金作为保险丝材料，是因为它的熔点低，便于在电流过大时自动熔断，因此“铅锑合金 熔点高”的说法错误。火箭用液氢做燃料，其特点是热值高，这一描述正确，故 D 不符合题意。 故选 C。
2 ．如图所示，科技小组同学在自制指南针活动中，用条形磁体将缝衣针磁化后，放在水中漂浮的 一片树叶上。多次轻轻旋转树叶，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法中正
确的是 ( )
A ．树叶尖端指向地磁场的南极 B ．树叶尖端应标注为 S 极
C ．树叶尖端会排斥磁体的 N 极 D ． 自制指南针周围存在着磁感线
【答案】BA．地球周围存在地磁场，地磁场和自制指南针的磁场相互作用，待树叶静止
后，观察到树叶的尖端总是指向南方，则树叶尖端指向地磁北极，故 A 错误；
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B ．树叶尖端指向地理的南极，指南针的“S”应标注在树叶尖端，故 B 正确；
C ．树叶的尖端是指南针的 S 极，若用磁体的 N 极靠近树叶尖端，会相互吸引，故 C 错误；
D ．自制指南针是磁体，磁体周围存在磁场，因此自制指南针周围存在磁场，磁感线是为了描述磁 场而画出的线，实际并不存在，故 D 错误。故选 B。
3 ．如图所示，通电螺线管旁的小磁针静止在图示位置。关于该装置，下列说法正确的是 ( )
A ．电源的右端是正极，电流方向从右到左
B ．仅将电源正负极对调，通电螺线管的磁性强弱会发生改变
C ．最终决定螺线管磁极的是电源正负极接法，与线圈绕向无关
D ．该螺线管的右端为 N 极，依据是小磁针 N 极指向与磁场方向相同
【答案】D
A ．根据小磁针静止时 N 极指向，可知螺线管右端为 N 极； 由安培定则 (右手握住螺线
管，大拇指指向 N 极，四指指向电流方向) ，可判断电流从螺线管左端流入、右端流出，因此电 源右端是负极，故 A 错误；
B ．通电螺线管磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯有关。仅将电源正负极对调，改 变的是电流的方向，从而改变螺线管的磁极，但电流的大小不变 (假设电源电压和电阻不变) ，线 圈匝数和铁芯情况也不变，所以通电螺线管的磁性强弱不会发生改变，故 B 错误；
C ．螺线管磁极由电流方向 (电源正负极接法) 和线圈绕向共同决定，并非仅由电源接法决定，故 C 错误；
D ．小磁针静止时 N 极所指的方向为该点的磁场方向。图中，小磁针 N 极指向右，说明螺线管左 端为 S 极，右端为 N 极，故 D 正确。故选 D。
4 ．如图是小高同学画出的条形磁体的磁场分布图，以下说法正确的是 ( )
A ．小高所画的条形磁体的磁场根本不存在
B ．该条形磁体的右端为 N 极，左端为 S 极
C ．a 处的磁场强弱与 b 处的磁场强弱相同
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D ．用细线悬吊条形磁体中间，静止时条形磁体的 N 极可以指向任意方向
【答案】B
A ．小高所画的条形磁体的磁感线根本不存在，但磁场是真实存在的，故 A 错误；
B ．在磁体外部，磁感线从 N 极出发回到 S 极，图中磁感线从右端出发回到左端，因此右端为 N 极，左端为 S 极，故 B 正确；
C ．磁感线越密集，磁场强度越强，由图可知，a 处的磁感线比 b 处的磁感线稀疏，因此 a 处的磁 场强度比 b 处的弱，故 C 错误；
D ．用细线悬吊条形磁体中间，因为地磁场的存在，所以静止时条形磁体的 N 极指向地理的北方， 故 D 错误。故选 B。
5 ．下列关于磁场和磁感线的说法中正确的是 ( )
A ．磁感线用来描述磁场的分布情况 B ．磁感线越密的地方磁场的磁性越弱
C ．小磁针 S 极指向即该点磁场方向 D ．磁场和磁感线都是真实存在的
【答案】A
A ．磁感线是为了形象、直观地描述磁场的分布情况，比如磁场的强弱、方向等，而引入 的假想曲线，故 A 正确；
B ．磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越 密的地方，磁场的磁性越强，故 B 错误；
C．磁场方向的规定是，小磁针在磁场中静止时，N 极所指的方向才是该点的磁场方向，并非 S 极， 故 C 错误；
D．磁场是真实存在的，它对放入其中的磁体有力的作用；但磁感线是为了研究方便而假想出来的， 并非真实存在，故 D 错误。故选 A。
6 ．下列关于磁现象的叙述，其中正确的是 ( )
A ．在磁体周围放入小磁针，磁体产生磁场，取走小磁针，磁体周围的磁场就消失了
B ．某一点的磁场方向就是放在该点的小磁针北极受力方向
C ．地磁场的磁感线是真实存在的，只是人眼看不到
D ．磁感线是有方向的，在地磁场的磁感线都是从地理的北极出发，指向南极
【答案】BA．磁体周围存在一种物体，就是磁场，磁场虽然是看不见、摸不着的，但它
会对放入它中的磁体产生力的作用。取走小磁针，我们不能直观地观察到磁场的存在，但放入其它 的磁体，磁场依然能对其他的磁体产生力的作用。磁铁周围的磁场是永远存在的。故 A 错误；
B．我们对磁场的方向是这样定义的：磁场对放在该点的小磁针 N 极的作用力的方向就是该点的磁 场方向。小磁针在磁场中静止时，北极的指向与北极的受力方向一致，就是该点的磁场方向，故 B 正确；
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C ．由于磁场是看不见、摸不着的，为了形象地描述磁场，而引入了磁感线的概念，它不是真实存 在的，故 C 错误；
D ．在磁体 (包括地磁场这个大磁体) 的外部，磁感线是从磁体的北极出来，回到南极，地磁场的 北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，所以地磁场外部的磁感线是从地理的南极附 近出发，指向地理北极附近，故 D 错误。故选 B。
7 ．某同学研究磁体周围的磁场情况时，将一根条形磁体放在水平桌面上，在它周围放置一些小磁 针，小磁针的指向情况如图甲所示；将小磁针拿掉之后，在条形磁体上面放一块有机玻璃，在有机 玻璃上均匀撒一层铁屑，轻轻敲打有机玻璃，可以看到铁屑的分布情况如图乙所示；根据图甲和图 乙所示的实验现象，用磁感线描述条形磁体周围的磁场情况，如图丙所示。下列说法错误的是
( )
A ．图甲所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场方向特点
B ．图乙所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场分布特点
C ．图丙所示的条形磁体周围的磁感线，是人们为了描述磁场而建立的物理模型
D ．由图丙可知，条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的
【答案】D
A ．图甲中，条形磁体周围不同位置上放一些小磁针，小磁针 N 极所指的方向不同，可以 研究条形磁体周围的磁场方向特点，故 A 正确，不符合题意；
B ．图乙中，利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围磁场的分布，故 B 正确，不符合题意；
C ．图丙中，条形磁体周围的磁感线，是人们利用建模的方法画出来的并不真实存在的曲线，故 C 正确，不符合题意；
D ．图丙中，为了描述磁场的分布引入了磁感线，磁感线其实不存在，故 D 错误，符合题意。
故选 D。
二、填空题 (共 9 小题，每空 1 分，共 27 分)
8．户外爱好者常佩戴具有指南针和GPS 定位功能的运动手表，如图所示，指向地理北极的是指南 针的 (选填“N”或“S”) 极。手表的内部集成电路和芯片主要是由 材料制作而成的。 手表从西安拿到西藏去，质量大小 (选填“变大”“变小”或“不变”) 。
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
【答案】 N 半导体 不变
[ 1]指南针的 N 极 (北极) 会指向地理北极 (地理北极附近是地磁南极，异名磁极相互吸 引) 。
[2]集成电路和芯片的核心材料是半导体 (如硅) ，半导体具有可控的导电性，适用于电子元件制 造。
[3]质量是物体的固有属性，不随位置 (从西安到西藏) 的改变而变化，故质量不变。
9．福州科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的，每个轮的边缘装有 12 个侧放 的柱形磁体，如图所示。当推动 A 轮转动时，其他 3 个轮会随之转动，若 A 轮磁体外侧是 N 极， 则 C 轮磁体外侧是 极。如果 A 轮逆时针转动，C 轮将 (选填“顺”或“逆” ， 下同) 时针转动，D 轮将 时针转动。
【答案】 S/南 顺 逆 [ 1]磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的。A 轮磁体外侧是 N 极，A 轮与C 轮相 互吸引，所以C 轮磁体外侧与 A 轮磁体外侧是异名磁极，故 C 轮磁体外侧是 S 极。
[2]当 A 轮逆时针转动时，由于 A 轮与C 轮异名磁极相互吸引，C 轮会受到 A 轮的吸引力而转动， C 轮将顺时针转动。
[3]C 轮顺时针转动，C 轮与 D 轮异名磁极相互吸引，D 轮会受到 C 轮的吸引力而转动，D 轮将逆 时针转动。
10．如图所示，是一款磁吸式数据线，线体可以和不同型号的磁性充电头吸附对接，达到一线多头 的使用效果，线体和磁性充电头吸附的原理是 磁极互相吸引；在给手机充电时，手机电池
相当于 (选填“电源”或“用电器”) ，充电过程中的能量转化是电能转化为 。
【答案】 异名 用电器 化学能
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[ 1]磁体间的相互作用规律是“异名磁极相互吸引” ，线体与磁性充电头通过异名磁极的吸 引力实现吸附。
[2]在电路中，消耗电能的装置是用电器。给手机充电时，手机电池消耗电能，因此相当于用电器。 [3]充电过程中，电能转化为手机电池内部的化学能，储存起来供手机后续使用。
11．图甲为热敏电阻的R _ t 图像，图乙为用此热敏电阻R 和电磁继电器组成的一个简单恒温箱温控 电路 (U 为恒压电源) ，继电器线圈的电阻为100Ω ，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源，当线圈
中的电流大于或等于20mA 时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温控.
( 1)恒温箱内的加热器应接在 (选填“AB”或“CD”) 端。
(2)要实现对50。C ~ 150。C 之间任一温度的控制，该装置恒压电源U 至少为 V ；若恒压电源U 为 6V ，则滑动变阻器R, 的最大阻值至少为 Ω 。
【答案】( 1)AB；(2)3.8 170
(1) 由图乙可知，衔铁被吸合，加热器停止工作，此时工作电路中 AB 被断开连接，故 加热器应接在 AB 端。
(2) [ 1]已知线圈电阻为R1 = 100Q ，线圈电流最小为20mA = 0.02A
由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而降低，由串联分压可知，热敏电阻的阻值越大，分得的 电压越大，所以当温度为 50℃时，热敏电阻的阻值是 90Ω ，则恒压电源的电压至少为
U = I (R1 + R2 ) = 0.02Ax (100Ω+90Ω)=3.8V
[2]若恒压电源 U 为 6V ，此时电路中的总电阻为R总 = = =300Ω
当温度为 150℃时，热敏电阻的阻值为 30Ω ，所以热敏电阻的阻值为 30Ω ，变阻器接入电路的阻值 最大，变阻器的最大阻值R, = R总 _ R1 _ R, = 300Ω_ 100Ω_ 30Ω= 170Ω
12．如图所示，地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似，地磁场的 N 极在地理 极附近。地理
两极与地磁两极 ，世界上最早记述这一现象的人是我国宋代学者
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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【答案】 南 不重合 沈括
[ 1]地球周围空间存在的磁场叫地磁场，地磁北极在地理南极附近；地磁南极在地理北极 附近。
[2][3]地理两极跟地磁两极并不重合，这个夹角叫做磁偏角，我国宋代学者沈括是世界上最早准确 记述这一现象的人。
13．将软铁棒 AB 夹在铁架台上，它不能吸引铁架台上的图钉，说明此时软铁棒 磁性。将条 形磁体靠近软铁棒的A 端，如图所示，观察到软铁棒的B 端能吸引图钉，这一现象叫作 ，此
时软铁棒的B 端应是 极。
【答案】 没有 磁化 S
[ 1]有磁性的物体可以吸引铁等物质，将软铁棒 AB 夹在铁架台上，它不能吸引铁架台上 的图钉，说明此时软铁棒没有磁性。
[2][3]磁化是指原来没有磁性的物体获得磁性的过程。将条形磁体靠近软铁棒的A 端，观察到软铁 棒的B 端能吸引图钉，说明此时软铁棒具有磁性，这一现象叫作磁化。同名磁极相互排斥，异名磁 极相互吸引，则此时软铁棒的A 端为 N 极，B 端应是 S 极。
14．将一条形磁体放在均匀撒满铁屑的玻璃板上，把磁体拿起来时，现象如图甲所示，则：
( 1)条形磁体 的磁性最强， 的磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫作 。
(2)若将该条形磁体分为两段，如图乙所示，则每段______ (填字母) 。
A ．有一个磁极 B ．没有磁极 C ．有两个同名磁极 D ．有两个异名磁极
【答案】( 1)两端 中间 磁极；(2)D
(1) [ 1]由图甲可知，条形磁体两端吸引的铁屑最多，说明两端的磁性最强。 [2]磁体中间部位吸引的铁屑极少，说明中间的磁性最弱。 [3]磁体吸引能力最强的两个部位称为磁极。
(2) A ．磁体无论分割成几段，每一段都会形成新的磁体，不可能只有一个磁极，故 A 不符合题
意；
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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B ．任何磁体都有磁极，分割后的磁体仍具有磁性，故 B 不符合题意；
C ．分割后的磁体两端是异名磁极，并非同名磁极，故 C 不符合题意；
D ．磁体具有“不可分割性” ，任何一段磁体都有两个异名磁极，因此将条形磁体分为两段后，每段 有两个异名磁极，故 D 符合题意。故选 D。
15．小明将一根条形磁体悬挂起来，用另一根条形磁体靠近悬挂的磁体时，出现如图所示的现象。 悬挂的磁体右端是 极；仅将手中条形磁体的 N、S 极对调，则两磁体会相互 (选填“吸 引”或“排斥”) 。
【答案】 S 排斥
[ 1] 磁体间的相互作用规律是异名磁极相互吸引。由图可知，手中磁体的左端为 N 极与悬 挂磁体的右端相互吸引，因此悬挂磁体的右端是 S 极。
[2]将手中磁体的 N 、S 极对调后，手中磁体的左端变为 S 极与悬挂磁体的右端 S 极为同名磁极， 根据磁体相互作用规律，两磁体会相互排斥。
16．如图所示为模拟车辆出入自动控制闸的简化电路，车牌识别成功相当于图中开关 S 闭合，线 圈的电阻及栏杆转动时的摩擦忽略不计，此时栏杆顺时针转动，线圈的上端是 (选填“N”或 “S”) 极；当将滑动变阻器滑片向上滑动时，开关闭合，则栏杆抬起的速度会 (选填“变快” 或“变慢”) ，若电源电压下降，栏杆不能抬起，除了更换电源外，请你写出能使栏杆正常抬起的方
法 (写出一种即可) 。
【答案】 S 变快 将滑动变阻器接入电路的阻值调小些
[ 1]由图可知，磁铁的下端为 N 极，由安培定则可知，开关闭合，电磁铁上端为 S 极，由 于异名磁极相互吸引，则对磁铁有吸引力，栏杆会顺时针转动。
[2]当滑动变阻器滑片向上滑动时，电路中的电阻变小，电流变大，电磁铁对磁体的吸引力变大， 栏杆转动速度变快。
[3]若电源电压下降，根据I = 可知，在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力
较小，不能将磁体吸下来，栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，增大电路的电流， 电磁铁的磁性增强，将磁体吸下来，可以使栏杆正常抬起。
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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三、实验题 (共 3 小题，每空 1 分，共 21 分)
17．磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小 与放入它们之间的物体的哪些因素有关。请你参与探究并解决一些问题。
( 1)如图 a，保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放上不同的物体时，通过比较纸片下面能吸附 的回形针数量，比较磁体对回形针吸引力的大小。回形针的放置有图b 中的甲、乙两种方法，依据 的条件，回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图b 中的 方法。 (2)选择正确的方法后，他们在纸片上分别放入形状、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 陶瓷板 玻璃板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3 3 3
①分析数据，可以得出其他条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量 ，说明铁板和 镍板对吸引力的影响 ，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 。
(3)他们在纸片上分别放入形状和 相同、面积不同的铁板，发现铁板面积越大，吸住的回形 针数量越少。
(4)日常生活中，磁卡常受外界磁场影响而出现消磁现象。请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽 效果明显的性质，写出一种保护磁卡磁性的方法： (合理即可) 。
【答案】( 1)二力平衡 乙；(2)较少 较大 铝不是磁性物质 (或铝不能被磁化) ；(3)厚度；(4)将 磁卡放入铁盒中
【小题 】 回1形[重力和磁体的吸引力作用下处于静止状态，所以这两个力是一
对平衡力，故依据的是二力平衡条件。图 b 的乙方法中，回形针受到的重力和磁力作用在同一条直 线上，故通过图b 的乙方法下方能够吸引的回形针数量，可以比较吸引力的大小，能达到实验目的； 而图b 的甲方法中，回形针受到的重力和磁力不作用在同一条直线上，故通过在纸片下方吸引的回 形针数量不能比较出吸引力的大小，不能达到实验目的，因此选择图b 的乙方法；
【小题 2】[ 1][2][3]①分析数据可以得出，其他条件相同时，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；
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第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
【小题3】根据控制变量法的思路，要研究屏蔽效果与铁板面积的关系，必须保持铁板的形状、厚 度一定，改变面积的大小，观察回形针被吸起的数目的多少；
【小题 4】由于含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显，因此将磁卡放在铁盒中，磁性就能长时间 保持了，此时磁卡不易受到外界磁场的影响。(合理即可)
18．小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
( 1)在螺线管四周不同的位置放置能自由转动的小磁针，小磁针静置后，闭合开关，发现小磁针发 生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；
①小磁针静止时的指向如图所示，根据磁现象知识可知，通电螺线管左端为 极。
②通过观察图中小磁针静止时的状态可知通电螺线管外部的磁场与 形磁体的磁场相似。
(2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁针偏转方向与原来相反，说明通电螺线管外部磁场方 向与 方向有关。
(3)根据题中信息判断 a 端应接电源的 极；小明将一铁芯插入螺线管中，其磁场强度会变 ； 实验中，通电螺线管外部某点磁场方向可以用该点小磁针静止时 极所指方向表示。
【答案】( 1)磁场 N 条；(2)电流；(3)正 强 N
(1) [ 1]小磁针原指示地磁场的南北，通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁 场，对小磁针有磁力的作用。
[2]由图可知，通电螺线管左端的小磁针 N 极指外，小磁针静止时 N 极的指向为磁场方向，说明通 电螺线管左端的磁场方向向外，则通电螺线管的左端为 N 极。
[3]由图所示的铁屑分布情况可知，通电螺线管周围铁屑的分布情况与条形磁体周围磁场的分布情 况相似。
(2) 对调电源正负极，电路中电流方向改变，小磁针静止时 N 极所指方向也改变，说明通电螺线 管外部的极性与电流的方向有关。
(3) [ 1]如图所示，根据小磁针静止时的 N 极指向，可判断通电螺线管左端为 N 极，根据安培定 则，可判断电流从 a 流出，从 b 流回，因此 a 端应接电源的正极。
[2]在螺线管中插入一根铁芯，铁芯会被磁化，与通电螺线管的磁场叠加，其磁场会变强。 [3]物理学中规定，小磁针静止时 N 极所指的方向为该点的磁场方向。所以，实验中，通电螺线管 外部某点磁场方向可以用该点小磁针静止时 N 极所指方向表示。
19．某同学想探究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关，他连接了如图所示的电路进行实验。弹簧测 力计下悬挂一根软铁棒 P ，电磁铁 Q 的匝数大于 H 的匝数，所绕的铜线规格相同。
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第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
( 1)该实验是通过 来反映电磁铁磁性的强弱。
(2)当滑动变阻器滑片向左移动时，线圈中的电流 (选填“变大”或“变小”) ，观察到弹簧 测力计的示数 (选填“增大”或“减小”)，说明电磁铁磁性 (选填“增强”或“减弱”)。
(3)若探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数是否有关，可以用电磁铁 H 替换电磁铁 Q ，保持电磁铁与 P 的距离不变，同时调节滑动变阻器，控制 不变。观察到弹簧测力计的示数 (选填“增大”或“减小”) ，说明线圈匝数越 ，电磁铁磁性越强。
【答案】( 1)弹簧测力计示数的大小；(2)变大 增大 增强；(3)电流 减小 多
(1) 由图分析可知，电磁铁磁性越强，对软铁棒的吸引力越大，弹簧测力计的示数就越
大；反之，磁性越弱，示数越小。所以该实验是通过弹簧测力计的示数来反映电磁铁磁性的强弱。
(2) [ 1]当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小。根据欧姆定律I = ， 可知在电源电压不变的情况下，电阻变小，线圈中的电流变大。 [2][3]电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电路中的电流越大，电磁铁的磁性增强，对软铁棒的吸 引力增大，所以观察到弹簧测力计的示数增大，这说明电磁铁磁性增强。
(3) [ 1]若探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数是否有关，需要控制电流不变。所以可以用电磁铁 H 替换电磁铁 Q ，保持电磁铁与 P 的距离不变，同时调节滑动变阻器，控制电流不变。 [2][3]由题意可知，在电流不变的情况下，用 H 替换 Q 后，线圈匝数减少，电磁铁磁性减弱，对软 铁棒的吸引力减小，所以观察到弹簧测力计的示数减小，这说明线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
四、计算题 (共 2 小题，共 15 分)
20．一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电 路两部分组成，其中 R0 为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关 S0 和 S 都闭合时，电热 水器开始加热，当电热水器中水的温度达到 50℃时，电磁铁才会把衔铁吸下，使 B 、C 两个触点 接通，电热水器处于保温状态，此时电路中电流为 0. 1A 。已知 R1=44Ω 。求：
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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( 1)电热水器处于加热状态时工作电路的功率；
(2)当温度达到 50℃后，通电 100s ，R2 产生的热量。
【答案】( 1) 1100 W；(2)2. 156×103J
(1) 加热状态下，工作电路中只有电阻 R1 接在电源(220 V)上。R1=44 Ω ，则由欧姆定律 得电流I = = = 5A
电路功率 P= UI=220V×5A= 1100W
(2) 水温达到 50℃后，由图可知，工作电路中两电阻串联，由欧姆定律可得电路中总电阻
R = I保 (U)温 = = 2200Ω
由串联电路电阻规律有 R=R1+R2 ，故 R2=2200Ω 44Ω=2156Ω
在保温状态下，R2 产生的热量Q = I保温2Rt = Q = (0. 1A) 2156Ω 100s = 2156J
21．如图 1 是小英设计的一种自动喂水器原理简化图，其中饮水槽甲和容器乙的底部通过细管连通， 甲、乙均为薄壁柱形容器，底面积S甲 = 300cm2 ，S乙 = 500cm2 。乙的底部安装有一个水位感应装置， 主要由力敏元件R2 构成 ( R2 刚好铺满乙的底部) ，通过感知水对乙底部的压力来实现控制注水系 统的进水口阀门的开与关，当甲的水位h > 15cm 时，进水口阀门自动关闭，停止供水，如图 2 。R2 的 阻值随压力的变化关系如图 3 。当水位上升到15cm 时，控制电路中的电流为I1 ，此时将一个底面积 为250cm2 、高为20cm 的柱形物块放入乙中，该物块静止时， 甲的水位高为20cm ，控制电路中的电 流为I2 ，已知I1 : I2 = 9 :10 。 ( R2 的体积忽略不计，不计电磁铁线圈的电阻， 甲、乙液面始终相平，
整个过程物块保持竖直状态，且无水溢出，g 取10 Nkg ，p水 = 1.0 103 kg m3 ) 。求：
( 1)当水位上升到15cm 时，水对容器乙底部的压强。
(2) R1 的阻值。
(3)物块的密度。
【答案】( 1) 1500Pa；(2)50Ω；(3)0.8 × 10 kg/m
(1) 水对容器乙底部的压强为 p = p水gh = 1.0 103 kg/m 3 10N/kg 0. 15m = 1500Pa
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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(2) 当水位为h = 15cm 时，水对容器乙底部的压力为F1 = pS乙 m2 = 75N
由图 3 可知，当F1 = 75N 时，力敏元件的电阻R21 = 50
根据欧姆定律，此时控制电路中的电流为I1 = = … …①
当柱形物块放入乙中后，水位升高至h' = 20cm=0.2m
水面上升的高度 h = h ' h = 20cm 15cm = 5cm = 0.05m
物块排开水的体积等于水在甲、乙两容器中上升的总体积，设物块浸入水中的体积为
V浸 =(S甲 +S乙 )h = (300cm2 + 500cm2 ) 5cm=4000cm3 m3
物块浸入水中的深度为h浸 = S (V)物 (浸) = = 16cm
物块浸入水中的深度为h浸 =16cm ，物块的高度H物 = 20cm ，物块浸入水中的深度小于物块的高度，
所以物块漂浮在水面上，物块漂浮时，对容器乙底部没有额外的压力。
此时水对容器乙底部的压强为p ' = p水gh ' = 1.0 103 kg/m3 10N/kg 0.2m = 2000Pa
水对容器乙底部的压力为F2 = p ' S乙 m2 = 100N
由图 3 可知，当F2 = 100N 时，力敏元件的电阻R22 = 40
此时控制电路中的电流为I2 = = … …②
由题意可知I1 : I2 = 9 :10 … …③
联立①②③可得R1 = 50
(3) 由小问2 可知，物块漂浮在水面上，其重力等于所受的浮力。
物块受到的浮力为F浮 =p水gV浸 =1.0 103 kg/m3 10N/kg 4 10-3 m3 =40N
所以物块的重力G物 =F浮 =40N
物块的质量为m = g (G物) = = 4kg
物块的体积为V物 =S物H物 =250cm2 20cm=5000cm3 m3
物块的密度为p物 = V (m)物 (物) = = 0.8 10 3kg/m 3
五、综合能力题 (共 3 小题，共 16 分)
22．阅读短文，回答问题。
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控 制电路中电源电压恒定，R1 为热敏电阻，R1 阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2 为定值电阻，阻 值为5 ，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到5。C 时，控制电路中电流达到 100mA ，衔铁吸 下，制冷器启动工作；当电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，工作电路断开制冷器停止工作，如此进
行间歇性循环工作。
( 1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 (选填“开关”或“电源”)；通电后，电磁铁上端是 极；
(2)温度升高时，热敏电阻R1 的阻值将 (选填“增大”或“减小”) ；
(3)若在控制电路中加一个电压表，使得温度升高时，电压表示数变大，应加在 (选填“R1 ”
或“R2 ”) 两端；
(4)该装置所控制的最低温度为 。C ；
(5)若要提高该装置所控制的最低温度，应更换R2 ，将R2 的阻值 (选填“增大”或“减小”) ， 但此时最高温和最低温的温度差可能将增大，理由是 。
【答案】( 1)开关 S ；(2)减小；(3) R2 ；(4)2；(5)增大 温度越高，R1 阻值变化越慢
(1) [ 1]电磁继电器的作用相当于一个开关，用来控制工作电路的通断。
[2]当开关闭合后，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的下端为 N 极，上端为 S 极。
(2) 由图乙可知，温度升高时，热敏电阻R1 的阻值减小。
(3) 两电阻串联，温度升高时，R1 电阻变小，电路中电流变大，R2 电阻不变，由U = IR 可知R2 两
端电压变大，所以电压表应加在R2 两端。
(4) 当温度升高到5。C 时，R1 = 25 ，控制电路中电流达到I = 100mA = 0. 1A
由欧姆定律得，电源电压为U = I (R1 + R2 ) = 0. 1A (25Ω+ 5Ω) = 3V
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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制冷器启动工作时温度降低，当制冷器停止工作时该装置所控制的温度最低，此时电路中的电流为
(
1
)I = 37.5mA = 0.0375A
此时电路中的总电阻为R = = = 80
热敏电阻R1 = R 一 R2 = 80 一 5 = 75
由图乙可知，热敏电阻的阻值为75 时，温度为2。C 。
(5) [ 1][2]提高该装置所控制的最低温度，R1 电阻变小，若要保持电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，
工作电路断开，应增大R2 的阻值，此时温度差会变大，由图乙可知，温度越高，R1 阻值变化越慢。
23．阅读短文，回答问题：
为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置，装置如图甲所示。控 制电路中电源电压恒定，R1 为热敏电阻，R1 阻值随温度的变化关系如图乙所示，R2 为定值电阻， 阻值为 5Ω ，电磁铁线圈阻值忽略不计。当温度升高到 5℃时，控制电路中电流达到 100mA ，衔铁 吸下，制冷器启动工作；当电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，工作电路断开，制冷器停止工作，如 此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某 1 小时内制冷器功率与时间的关系图。请完成下列问题：
( 1)图甲电路中电磁继电器相当于一个 (开关/电源) ；
(2)温度降低时，热敏电阻 R1 的阻值将 (增大/减小) ；
(3)该装置所控制的最低温度 ℃；
(4)一小时内，工作电路制冷器消耗的总电能 千瓦时；
(5)如果要提高该装置所控制的最低温度，应更换 R2 ，将 R2 的阻值增大，但此时最高温和最低温的 温度差可能将增大，理由是 。
【答案】( 1)开关；(2)增大；(3)2 ；(4) 1.8 ；(5)温度越高，R1 阻值变化越慢
(1) 电磁继电器的作用相当于一个开关，用来控制电路的通断。
(2) 根据乙图可知，温度降低时，热敏电阻 R1 的阻值将变大。
(3) 当温度升高到 5℃时，热敏电阻的阻值为 25Ω ，控制电路中电流达到 100mA ，可得控制电路 的电源电压为U控 = I (R2 + R1 ) = 100 10一3 A (5Ω+ 25Ω) = 3V
第十六章 磁场 电磁铁 基础卷 (解析版)
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制冷器启动工作时温度降低，当制冷器停止工作时该装置所控制的温度最低，此时电路中的电流为
37.5mA；此时电路中的总电阻为R总 = I (U) = = 80Ω
热敏电阻的阻值为R1' = R总 R2 = 80Ω 5Ω = 75Ω
由图乙可知，此时温度为 2℃。
(4)根据丙图可知，工作电路制冷器 1h 内工作的时间为t = 15 min+ 10 min+ 10 min+ 10 min = 45 min = 0.75h 工作电路制冷器消耗的总电能为W = Pt = 2400 103 kW 0.75h = 1.8kW ·h
(5) 提高该装置所控制的最低温度，R1 电阻变小，若要保持电流降至 37.5mA 时，衔铁弹回，工 作电路断开，应增大 R2 的阻值，此时温度差会变大，由图乙可知，温度越高，R1 阻值变化越慢。
24．通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，如图 1 所示。
( 1)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通 电线圈的磁场叠加而成，现有一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图 2 所示，则其 B 端是 极 (选填“N”或“S”) 。
(2)地球周围存在磁场，则图 3 中地球上方为地磁 极 (选填“N”或“S”) 。
(3)有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成环形电流引起的，结合图 1 和图 2 分析推断：地 球的环形电流方向与地球自转方向 (选填“相同”或“相反”) 。物理学规定正电荷定向移动的 方向为电流方向，那么地球带 (选填“正”或“负”) 电。
【答案】( 1)S ；(2)S ；(3)相反 负
(1) 根据安培定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，大拇指指向单匝线圈 的上端，所以上端为 N 极，B 端是 S 极。
(2) 由于地磁 N 极在地理南极附近，地磁 S 极在地理北极附近，所以图 3 中地球上方为地磁 S 极。
(3) [ 1]由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向 N 极，四指的方向为电流的方向， 所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。
[2]物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流自东向西，与地球自转的方向相反，所以地 球带负电。
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