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第十六章 磁场 电磁铁 测试卷
时间：70分钟　　满分：70分
一、填空题(每小题2分，共20分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.将被磁化后的缝衣针放在水中漂浮的一片树叶上，多次轻轻旋转树叶静止时，针尖总是指向南方，则针尖为磁 极。
2.如图所示，甲、乙为两个条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，根据图中小磁针静止时的指向，乙是 (选填“N极”或“S极”)。
第2题图　　　　第3题图
3.如图所示，由通电螺线管的磁感线方向可知，电流表的上端为 接线柱。
4.如图所示为电动按摩棒结构示意图，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电流时，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，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，则电流从电磁铁的 (选填“a”或“b”)端流入。
第4题图　　　　第5题图
5.在制造精密电阻时，常采用如图所示的双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。这样做可以 (选填“增强”或“减弱”)电流对磁场的影响。
6.小明用自制的电磁小船(如图所示)放在水中判断方向。开关S闭合前，小船船头(右端)指向东边。闭合开关S，船头在地磁场的作用下，将 (选填“顺时针”或“逆时针”)偏转。
第6题图　　第7题图
7.法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻(GMR)效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为 (选填“N”或“S”)极，再闭合S2并使滑片P向左滑动，观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
8.如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。应在 (选填“a”或“b”)处安装除尘器，则当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性将 (选填“减弱”或“增强”)。
第8题图　第9题图　第10题图
9.如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃a、b间，用柔软的导线相连。当S闭合时，两线圈将互相 (选填“吸引”“排斥”或“都不动”)。
10.如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意)
11.下列物品中，能被磁体吸引的是( )
A.订书针 B.陶瓷碗 C.铜勺子 D.橡皮擦
12.宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”图中符合上述说法的是( )
　A 　B 　C 　D
13.如图所示的磁悬浮地球仪，在地球仪底端有一个磁铁，在底座内部有一个金属线圈，线圈通电后，地球仪可悬浮在空中。下列说法正确的是( )
A.地球仪周围存在磁场，同时也存在磁感线
B.地球仪周围的磁场分布是均匀的
C.地球仪周围各点的磁场方向都相同
D.地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮的
14.下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是( )
A.改变线圈中的电流方向
B.增加线圈的匝数
C.减小线圈的电流
D.在线圈中插入铁芯
15.如图中两磁极间磁感线的画法正确的是( )
A B C D
16.为了应对即将到来的汛期，某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置，其原理如图所示。L为安全指示灯，R1为定值电阻，R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒，滑片P可以在电阻棒上自由滑动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接接入电路，从而可通过电流表的示数来反映水位的高低。当滑片P指向R2的中点时，水位达到警戒值( )
A.电磁铁的上端为N极
B.水位较低时，电磁铁的磁性较强
C.若减小R1的阻值，警戒水位会变高
D.电流表示数越大，表示水位越高
17.某同学设计了一个红外线体温安检电路。要求无人或体温低于37.3 ℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3 ℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是( )
A B
C D
三、实验题(第18题4分，第19题4分，第20题8分，共16分)
18.小王用铁钉制成了一个简易的电磁铁用于探究影响电磁铁磁性强弱的因素，他连接的电路如图所示。
(1)在该实验中，小王应观察 来判断电磁铁的磁性强弱。
(2)闭合开关后，小王发现自制电磁铁几乎不能吸引大头针，此时他应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片。
(3)在完成上述操作后，小王观察到电磁铁所吸引的大头针下部比较分散，你认为导致该现象的原因是： 。
19.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验装置如图甲所示。
甲　　　乙
(1)如图甲所示，组装器材时最好选择在嵌有螺线管的 (选填“硬纸”或“玻璃”)板面上均匀地洒满细铁屑，给螺线管通电后轻敲板面，观察铁屑分布情况如图乙所示，由图乙可知通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似。
(2)如果还想探究通电螺线管极性与电流的方向是否有关。还需要的器材是 ，接下来的操作是 。
20.为验证奥斯特实验，小明从实验室借了一枚小磁针。
(1)回家后，他把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方，这是因为 ，小磁针指南的一端是 (选填“S”或“N”)极。
(2)接着他把通电的台灯(60 W)上的导线移到小磁针的上方，沿南北方向靠近小磁针放置(如图甲)，结果发现小磁针并未发生偏转。带着疑问，小明与同学讨论小磁针不偏转的原因，共有两种猜想。
猜想一：可能是台灯有两根导线，其中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消。
猜想二：可能是台灯导线中的电流小，产生的磁场太弱，不足以使小磁针偏转。
接着，他们又设计了如下实验进行探究，如图乙所示，用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(12 Ω)串联，闭合开关后发现小磁针发生了偏转。
甲　　乙
①电阻丝中的电流 (选填“大于”“小于”或“等于”)台灯中的电流，据此可以断定猜想 是错误的。
②该实验中用小磁针的偏转来说明通电导线周围存在磁场，这是采用了 的思想方法。
③为了能够做出与①中同样的判断，除了用图乙的探究方法外，我们还可以采用的实验方法是 。
四、计算与推导题(第21题5分，第22题7分，第23题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程，只有最后答案的不能得分)
21.脑部手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换，通过血液循环调节体温。经监测，病人体温由17 ℃上升至正常体温37 ℃历时1 h。在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器提供，且不计人体散热，试求热交换器所做的有用功［设病人质量为60 kg，人体比热容与水相当，为c＝4.2×103 J/( kg·℃)］。
22.如图所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型，指示灯的规格均为“6 V　0.5 A”，R0为6 Ω的定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，电源电压为6 V，不考虑灯丝电阻的变化。根据要求回答下列问题：
(1)当汽车正常直行时，转向开关应处于 (选填“1和2”“2和3”或“4和5”)位置。
(2)当左转弯时，指示灯发光较暗时它两端的电压。
23.某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220 V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为1 210 Ω。控制电路电源电压恒为3 V，滑动变阻器Rp的最大阻值为10 Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电流小于0.15 A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1 140 W；当控制电路的电流达到0.15 A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求：
甲　　乙
(1)保温状态下工作电路的功率。
(2)电阻R2的阻值。
(3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。第十六章 磁场 电磁铁 测试卷
时间：70分钟　　满分：70分
一、填空题(每小题2分，共20分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.将被磁化后的缝衣针放在水中漂浮的一片树叶上，多次轻轻旋转树叶静止时，针尖总是指向南方，则针尖为磁　S　极。
2.如图所示，甲、乙为两个条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，根据图中小磁针静止时的指向，乙是　S极　(选填“N极”或“S极”)。
第2题图　　　　第3题图
3.如图所示，由通电螺线管的磁感线方向可知，电流表的上端为　正(或＋)　接线柱。
4.如图所示为电动按摩棒结构示意图，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电流时，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，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，则电流从电磁铁的　b　(选填“a”或“b”)端流入。
第4题图　　　　第5题图
5.在制造精密电阻时，常采用如图所示的双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。这样做可以　减弱　(选填“增强”或“减弱”)电流对磁场的影响。
6.小明用自制的电磁小船(如图所示)放在水中判断方向。开关S闭合前，小船船头(右端)指向东边。闭合开关S，船头在地磁场的作用下，将　顺时针　(选填“顺时针”或“逆时针”)偏转。
第6题图　　第7题图
7.法国和德国两位科学家由于发现巨磁电阻(GMR)效应，获得了2007年诺贝尔物理学奖。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中GMR是巨磁电阻。闭合S1，图中电磁铁左端为　N　(选填“N”或“S”)极，再闭合S2并使滑片P向左滑动，观察到指示灯亮度增大，说明巨磁电阻的阻值　减小　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
8.如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。应在　b　(选填“a”或“b”)处安装除尘器，则当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性将　增强　(选填“减弱”或“增强”)。
第8题图　第9题图　第10题图
9.如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃a、b间，用柔软的导线相连。当S闭合时，两线圈将互相　排斥　(选填“吸引”“排斥”或“都不动”)。
10.如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。
如图所示
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意)
11.下列物品中，能被磁体吸引的是( A )
A.订书针 B.陶瓷碗 C.铜勺子 D.橡皮擦
12.宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”图中符合上述说法的是( C )
　A 　B 　C 　D
13.如图所示的磁悬浮地球仪，在地球仪底端有一个磁铁，在底座内部有一个金属线圈，线圈通电后，地球仪可悬浮在空中。下列说法正确的是( D )
A.地球仪周围存在磁场，同时也存在磁感线
B.地球仪周围的磁场分布是均匀的
C.地球仪周围各点的磁场方向都相同
D.地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮的
14.下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是( C )
A.改变线圈中的电流方向
B.增加线圈的匝数
C.减小线圈的电流
D.在线圈中插入铁芯
15.如图中两磁极间磁感线的画法正确的是( B )
A B C D
16.为了应对即将到来的汛期，某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置，其原理如图所示。L为安全指示灯，R1为定值电阻，R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒，滑片P可以在电阻棒上自由滑动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接接入电路，从而可通过电流表的示数来反映水位的高低。当滑片P指向R2的中点时，水位达到警戒值( D )
A.电磁铁的上端为N极
B.水位较低时，电磁铁的磁性较强
C.若减小R1的阻值，警戒水位会变高
D.电流表示数越大，表示水位越高
17.某同学设计了一个红外线体温安检电路。要求无人或体温低于37.3 ℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3 ℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是( C )
A B
C D
三、实验题(第18题4分，第19题4分，第20题8分，共16分)
18.小王用铁钉制成了一个简易的电磁铁用于探究影响电磁铁磁性强弱的因素，他连接的电路如图所示。
(1)在该实验中，小王应观察　吸引大头针的数量　来判断电磁铁的磁性强弱。
(2)闭合开关后，小王发现自制电磁铁几乎不能吸引大头针，此时他应向　右　(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片。
(3)在完成上述操作后，小王观察到电磁铁所吸引的大头针下部比较分散，你认为导致该现象的原因是：　同名磁极相互排斥　。
19.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中，实验装置如图甲所示。
甲　　　乙
(1)如图甲所示，组装器材时最好选择在嵌有螺线管的　硬纸　(选填“硬纸”或“玻璃”)板面上均匀地洒满细铁屑，给螺线管通电后轻敲板面，观察铁屑分布情况如图乙所示，由图乙可知通电螺线管外部的磁场与　条形磁体　的磁场相似。
(2)如果还想探究通电螺线管极性与电流的方向是否有关。还需要的器材是　小磁针　，接下来的操作是　在螺线管周围不同位置放置小磁针，记录下小磁针静止时 N极的指向以明确当前螺线管的极性，之后断开开关，对调电源正负极改变电流方向，再闭合开关，观察小磁针 N极指向有无变化，并与之前记录状况对比，以此探究通电螺线管极性与电流方向的关系　。
20.为验证奥斯特实验，小明从实验室借了一枚小磁针。
(1)回家后，他把小磁针放在水平桌面上，发现小磁针静止时总是指向南北方，这是因为　小磁针受到地磁场的作用　，小磁针指南的一端是　S　(选填“S”或“N”)极。
(2)接着他把通电的台灯(60 W)上的导线移到小磁针的上方，沿南北方向靠近小磁针放置(如图甲)，结果发现小磁针并未发生偏转。带着疑问，小明与同学讨论小磁针不偏转的原因，共有两种猜想。
猜想一：可能是台灯有两根导线，其中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消。
猜想二：可能是台灯导线中的电流小，产生的磁场太弱，不足以使小磁针偏转。
接着，他们又设计了如下实验进行探究，如图乙所示，用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(12 Ω)串联，闭合开关后发现小磁针发生了偏转。
甲　　乙
①电阻丝中的电流　小于　(选填“大于”“小于”或“等于”)台灯中的电流，据此可以断定猜想　二　是错误的。
②该实验中用小磁针的偏转来说明通电导线周围存在磁场，这是采用了　转换法　的思想方法。
③为了能够做出与①中同样的判断，除了用图乙的探究方法外，我们还可以采用的实验方法是　把台灯换成电功率大的电炉进行实验，观察小磁针是否发生偏转　。
四、计算与推导题(第21题5分，第22题7分，第23题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程，只有最后答案的不能得分)
21.脑部手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代。心肺机的另一个功能是用“热交换器”进行热量交换，通过血液循环调节体温。经监测，病人体温由17 ℃上升至正常体温37 ℃历时1 h。在这段时间内，假设人体所需热量完全由热交换器提供，且不计人体散热，试求热交换器所做的有用功［设病人质量为60 kg，人体比热容与水相当，为c＝4.2×103 J/( kg·℃)］。
解：Q＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×60 kg×(37 ℃－17 ℃)＝5.04×106 J，W有用＝Q＝5.04×106 J。
22.如图所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型，指示灯的规格均为“6 V　0.5 A”，R0为6 Ω的定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，电源电压为6 V，不考虑灯丝电阻的变化。根据要求回答下列问题：
(1)当汽车正常直行时，转向开关应处于　1和2　(选填“1和2”“2和3”或“4和5”)位置。
(2)当左转弯时，指示灯发光较暗时它两端的电压。
解：指示灯的规格均为“6 V　0.5 A”，由I＝可得，指示灯的电阻RL＝＝12 Ω，因为电磁铁线圈阻值忽略不计，当左转弯，指示灯发光较暗时，左转指示灯和R0串联，电路中的总电阻R＝RL＋R0＝12 Ω＋6 Ω＝18 Ω，电路中电流I＝A，指示灯发光较暗时它两端的电压UL暗＝IRL＝ A×12 Ω＝4 V。
23.某兴趣小组查阅资料，设计出如图甲的家用电热水器的原理图。工作电路电压恒为220 V，R1、R2是加热电阻，R1阻值为1 210 Ω。控制电路电源电压恒为3 V，滑动变阻器Rp的最大阻值为10 Ω，电磁铁线圈电阻不计，Rt为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙。当控制电路的电流小于0.15 A时，衔铁与电磁铁断开，两触点A、B接通，工作电路处于加热状态，加热功率为1 140 W；当控制电路的电流达到0.15 A时，衔铁被电磁铁吸下，两触点断开，工作电路处于保温状态。求：
甲　　乙
(1)保温状态下工作电路的功率。
(2)电阻R2的阻值。
(3)该电热水器正常工作时可设置的温度范围。
解：(1)保温时只有R1接入电路，此时的保温功率P1＝＝40 W。
(2)加热时两个电阻并联，此时的加热功率为1 140 W，所以有＝1 140 W，即40 W＋＝1 140 W，则＝1 140 W－40 W＝1 100 W，解得R2＝＝44 Ω。
(3)当RP＝0时，控制电路中热敏电阻的阻值Rt＝＝20 Ω，查表可知此时对应的温度为40 ℃；当RP＝10 Ω时，控制电路中热敏电阻的阻值Rt'＝－RP＝－10 Ω＝10 Ω，查表可知此时对应的温度为80 ℃，所以该电热水器正常工作时可设置的温度范围为40~80 ℃。

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