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电与磁专项作业
一、选择题
1.图中的表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分，当在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是（ ）
A. B.
C. D.
2.磁共振成像是一种采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像的医学技术。若携带金属物做磁共振，强静磁场会吸引铁质物品，变化磁场会使携带的金属中产生感应电流，从而使金属发热而灼伤病人，重则危及生命。上述说明中，没有涉及的知识是（）
A. 铁在磁场里会被磁化 B. 磁能生电
C. 电流通过导体会产生热量 D. 同名磁极相互排斥
3.如图所示，对下列现象相应的说明正确的是（）
A. 图甲说明通电螺线管周围的磁场与条形磁体类似
B. 图乙中只改变电流的方向，测力计的示数变小
C. 图丙中U形磁铁周围的磁感线分布判断：磁体左边是极，右边是极
D. 图丁中小磁针的指向地理南极
4.如图所示，金属棒、水平放置在蹄形磁体的磁场中，两个蹄形磁体的极和极标识都没了。当小乐拉动向右移动时，发现会向左运动。以下说法错误的是（ ）
A. 在铜、铁两种金属中，应该选用铜来制作和
B. 此探究实验中，装置甲的工作原理是电流的磁效应
C. 若不动，向左移动甲中的磁体，会向左运动
D. 若调换装置乙中磁体的上下磁极，拉动向左移动，会向左运动
5.如图所示，是放在形磁铁中央的一段导体，且被两根细线悬挂着，两端连接着导线，下列说法正确的是（ ）
（1）如果在虚线框中接入电源可以探究电磁感应现象
（2）如果在虚线框中接入电源可以探究磁场对电流的作用
（3）如果在虚线框中接入灵敏电流计可以探究电动机转动的原理
（4）如果在虚线框中接入灵敏电流计可以探究发电机的原理
A. （1）（3） B. （1）（4） C. （2）（3） D. （2）（4）
6.把能导电的超强磁铁分别吸附在干电池的正负极两端，制成电磁动力“小车”，并将它放入铜质螺线管中。下列四种放法中动力“小车”会向左运动的是（）
A. B.
C. D.
7.小科不小心将有磁性的磁块和颜色形状大小与之相同的钢块混合到一起，于是他把甲、乙、丙三块物体悬挂起来，让它们彼此靠近时的情况如图所示，则一定是磁体的是（）
A. 只有甲 B. 只有乙 C. 甲和乙 D. 乙和丙
8.小科一家利用手机导航自驾前往森林公园，途中小科不禁好奇在没有导航的年代人们是如何利用指南针辨别方向的。通过查阅资料得知，指南针能够指示方向是因为地球是一个巨大的地磁场，如图所示是部分地磁场的示意图，根据图示，以下分析正确的是（）
A. 由于磁场是实际存在的，所以磁感线也是实际存在的
B. A点磁场方向等于静止在该处的小磁针南极所指的方向
C. A点的磁场强度比B点的磁场强度弱
D. 放在A、B两处的小磁针静止时所受磁场力的方向是不同的
9.某同学自制了一款节能夜跑灯，其结构如图甲所示：线圈缠绕在塑料水管外壳上并与LED灯构成闭合电路，磁体在水管中会随着跑步者摆臂而来回移动。下列分析不合理的是（）
A. 夜跑灯的工作原理是电磁感应现象
B. 运动时加速摆臂，线圈中的感应电压大小不变
C. 为提高LED灯的亮度，可换用磁性更强的磁体
D. 跑步摆譬时，图甲的夜跑灯适合平放于图乙Q处
10.将扬声器、干电池和电流表等元件连成如图电路。断开S2，反复快速闭合、断开开关S1，扬声器发出咔咔声；断开S1，闭合开关S2，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是 （ ）
A. 扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B. 扬声器发声时，将机械能转化为电能
C. 扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D. 电流表指针左右摆动，是因为磁场方向发生变化
二、填空题
11.科学家猜测，A地海龟在春季是利用地磁场（图甲）向南返回出生地。以下为相关研究。
（1）春季A地某屏蔽磁场的实验室，无磁场环境下海龟无固定游向，把海龟置于模拟地磁场中（用图乙简化示意），图中1为磁体极， 2为磁体 极。按科学家猜测，海龟应向 （填“左”或“右”）游动。
（2）地磁场在缓慢变化，科学家每年记录海龟出生地筑巢地点移动的方向，并追踪地磁场的微小移动，发现 ，现象符合猜测。
12.如图甲，水平桌面上，两块相同的条形磁体在水平推力F的作用下做匀速直线运动。

（1）取走其中一块后，磁体在水平推力F2的作用下仍做匀速直线运动，如图乙，则F2 （填“＞”“＜”或“＝”）F1。
（2）如图丙，磁体在F2作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关S，则磁体速度将变化，此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁体匀速直线运动，F2应 （填“变大”“不变”或“变小”）。
13.图1是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3 V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03 A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。
（1）电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在 ，该电磁铁的上端为 极。
（2）当烟雾浓度升高时，控制电路线圈中的电流 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）控制电路的电源电压低于3 V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应 （填“增大”“减小”或“不变”）。
14.图甲所示是一款风光互补LED路灯，它利用太阳能电池板、风力发电机将电能存储到蓄电池中。如图乙所示，为实现路灯白天自动熄灭，夜晚自动亮起，小科用光敏电阻和电磁继电器等元件，设计了自动控制电路。

（1）风带动风力发电机的扇叶转动产生电流，体现了 原理。
（2）该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而 。在使用中，发现路灯在夜晚亮起偏迟，清晨灭灯偏早。你认为可采取什么措施改进该电路？ 。
三、实验探究题
15.小明购买一环形磁铁玩具，为了解其是否具有磁性，请帮他写出辨别过程。所选器材： ，辨别方法： 。在确认该磁铁有磁性后，为了解该磁铁的磁极分布，他猜想：①可能呈横向分布（如图甲），外侧为极，内侧为极；②可能呈纵向分布（如图乙），上端为极，下端为极。于是他将两个大小相同的环形磁铁沿中心轴线相互靠近（如图丙），发现它们相互排斥。再将其中一个环形磁铁翻转，若它们相互 ，则猜想①是正确的；若它们相互 ，则猜想②是正确的。
16.小科在整理实验室器材时，发现如图甲所示的环形磁体，突发奇想进行了如下探究：
（1）探寻磁极：小科猜想环形磁体的磁极沿径向分布，如图乙所示。为验证猜想，他将环形磁体按图丙所示的方式自然悬挂进行实验，从而否认了自己的猜想，则实验中看到的现象是 。进一步实验得出环形磁体的磁极沿轴向分布，如图丁所示。
（2）相互作用：小科取来两个完全相同，重均为G的环形磁体a、b串在木质支架上，静止时如图戊所示（不考虑环形磁体与木杆间的摩擦力），则环形磁体a对底座的压力 （填“大于”“等于”或“小于”，下同）2G，再放上一个完全相同的环形磁体c（b、c间也排斥），则相邻两个环形磁体间的距离Lab Lbc。
（3）写出一个图戊所示的科学原理在生活中的应用实例： 。
17.如图为某青少年科技创新小组制作的电流磁效应演示器。有机玻璃管中装有适量的水，固定在小桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈（1和2之间为150匝，1和3之间为400匝）。按图示连接好电路后，小组成员开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如下：
①线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为，浮球没有运动；
②继续调节滑片至电流表示数为，观察到浮球向下运动到线圈附近；
③断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，……观察到浮球向下运动到线圈附近。
请回答以下问题：
（1）步骤①②可得出的结论是 。
（2）小组成员通过对比步骤①和③，得出通电螺线管周围磁场强弱与线圈匝数有关，请据此补充步骤③的操作： 。
（3）接着某小组成员将电源“、”极对调，想要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，其他成员还需要将浮球中的铁钉换成 才能完成实验。
18.在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统——制作小型电动机”的项目化学习活动。下面是该小组同学在实践过程中遇到的一些困难，请你帮助小组同学完成下列内容：
（1）经过课堂学习，图甲是直流电动机模型，图乙是小组同学自制的简易电动机模型。闭合开关，发现线圈不转，小杭用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始转动。造成这一现象的原因是 。
（2）小组同学发现转动半圈后无法持续转动，为了让电动机持续转动，该组同学想到将线圈转轴一端的漆包线只刮上半周，另一端需 （填“刮去上半周”“刮去下半周”或“全部刮去”）才能达到目的。
（3）如图乙所示，小杭换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中串联一个 ，可以方便地调节线圈转动的速度。
四、分析计算题
19.某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路、电动气瓶及气囊等（如图甲）。其中工作电路的电压恒为，滑动变阻器的规格为“ ”，力敏电阻的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态二氧化碳，并设有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图乙所示。当开关断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭；当开关 S闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。
（1）永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断永磁体的左端为__________极。
（2）力敏电阻的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自救器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为 20 m时自动充气。（线圈电阻忽略不计）
深度 5 10 15 20 25 30
的阻值 / 110 70 40 25 16 10
（3）为保证人员安全，“潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图丙，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关，“潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由：_____________________________________。
五、解答题
20.学校的绿化喷灌系统有一个自动控制最高水位的智能水箱，控制电路电源电压，是阻值为 10Ω的定值电阻，为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，其电路如图甲所示。工作电路为注水系统，如图乙所示。当通过电磁铁线圈的电流时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。压敏电阻（放置于图乙水箱底部）随水位变化的关系如表所示。
水位 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
压敏电阻 200 125 90 70 65 62 60
（1）根据表中数据在图丙中作出随变化的规律图像。
（2）图甲中的点应与接线柱__________（填“C”或“D”）连接。
（3）求衔铁恰好被吸下、注水系统停止工作时，水箱中水的高度。
（4）若该智能水箱需要提高工作时的最高水位，其他条件不变的情况下，包括电磁铁在衔铁恰好被吸下时的磁性不变，则选用的的阻值应更__________（填“大”或“小”），请作出解释：____________________________________________________________________。
21.愉快的暑假即将到来，为了保证教室内的花草正常生长，STEAM小组设计了一个自动浇花机器人，要求其按线路巡视并检测土壤的湿度，然后根据检测结果及时浇花。
【项目设计】项目一：设计线路巡查系统。如图甲所示，场地布置为白底，引导线为黑线，机器人腹部装有五个红外线发射接收管，按照图甲中a、b、c、d、e的顺序依次接收信号，并沿黑线前进。已知：当红外线发射接收管处在黑线位置时，发出的红外线会被黑色吸收，无法接收到地面反射，此时输出电信号为0；当红外线发射接收管处在白底位置时，发出的红外线经地面发射，均被红外线发射接收管接收，此时输出电信号为1。
项目二：设计湿度检测系统。如图乙所示为设计的湿度系统原理图，实现了土壤干燥时浇水、土壤潮湿到一定程度时停止浇水的要求。已知控制电路电源电压U为12 V，电磁铁线圈电阻为10 Ω，R为湿敏电阻，其阻值随湿度的变化如图丙所示。电磁继电器在电流大于80 mA时，衔铁被吸合；在电流小于24 mA时，衔铁被释放。（湿度计的电阻不计）
【项目评价】下表是项目二的部分评价指标，根据评价表对活动进行评价。
评价指标 优秀 合格 待改进
适度调节 土壤湿度能控制在一定范围内，且能调整湿度范围 土壤湿度能控制在一定范围内，但不能调整湿度范围 不能将土壤湿度控制在一定范围内
（1）在巡查过程中，机器人的红外线发射接收管连续发出红外线照射到地面上，当机器人腹部的五个红外线发射接收管输出的电信号依次为01010时，机器人沿着引导线正在 （填“前进”“右转”或“左转”）。
（2）使用该浇花机器人后土壤湿度维持在多少
（3）根据评价指标，你的评价结果为 。为了达到优秀，请给出一条优化建议： 。
22.电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。
（1）金属吉他弦可以用 （填字母，下同）材料制成，图丁中的金属棒用 材料制成。
A．铜 B．铁 C．铝 D．镍
（2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 。
（3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 （填“丙”或“丁”）相同。
（4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 。
第6页，共11页答案
1. D 2. D 3. A 4. B 5. D 6. B 7. D
8. D 9. B 10. C
11. S 左 海龟筑巢地点的移动方向与地磁场的微小移动方向一致
12. ＜ 变大
13. 磁场 S 变大 减小
14. 电磁感应 减小 增大R0的阻值
15. 小铁钉（或回形针等磁性物质） 将环形磁铁玩具靠近小铁钉，如果能吸引小铁钉，说明有磁性，反之则没有 排斥 吸引
16. 环形磁体在任意位置都能保持静止 等于 小于 磁悬浮列车（合理即可）
17. 线圈匝数相同时，电流越大，通电螺线管磁性越强
调节滑动变阻器滑片使电流表示数为
与铁钉等质量的小磁针或磁体
18. 当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用 全部刮去 滑动变阻器
19. （1）S
（2）已知，
由表可知当时，
因为，所以不能通过调节滑动变阻器实现“潜水自救器”在深时自动充气。
（3）可行，开关闭合时，被短路，无论滑片位于何处，通过线圈的电流都大于，电磁铁磁性增强足以推动永磁体，使阀门打开，可实现紧急充气
20. （1）如图所示
（2）
（3）解：，
，查表得此时水位为 1m。
答：水箱中水的高度为1m。
（4）大水位提高，压敏电阻阻值减小，其他条件不变，控制电路中恰好吸引衔铁的磁力不变，即控制电路中电流不变，则控制电路的总电阻不变，所以的阻值应该变大
21. 右转
当电磁继电器衔铁被吸合（控制电路中的电流I1＝80 mA＝0.08 A）时，根据欧姆定律可得控制电路总电阻；电磁铁线圈电阻R线＝10 Ω，根据串联电路电阻特点可得湿敏电阻阻值R＝R总1-R线＝150 Ω-10 Ω＝140 Ω；由题图丙可知，此时对应的湿度40%为较高湿度（土壤潮湿，停止浇水）。当电磁继电器衔铁被释放（控制电路中的电流I2＝24 mA＝0.024 A）时，根据欧姆定律可得控制电路总电阻；根据串联电路电阻特点可得此时湿敏电阻阻值R′＝R总2-R线＝500 Ω-10 Ω＝490 Ω；由题图丙可知，此时对应的湿度15%为较低湿度（土壤干燥，需要浇水）；所以使用该浇花机器人后土壤湿度维持在15%～40%。
合格
在控制电路中串联一个滑动变阻器/（合理即可）
22. BD AC 弦的运动方向不断变化 丁 换用磁性更强的磁体/（合理即可）
第2页，共2页

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