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北师大版（郭玉英）物理九年级全一册 第十四章 《电与磁》单元测试 提升卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．如图所示，为判断一根铁棒是否有磁性，用铁棒靠近置于水平桌面上的小磁针进行检验，当出现以下哪一现象，便能证明铁棒有磁性（　　）
A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥
B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引
C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引
D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引
2．如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方的水平地面上放着条形磁铁Q，P和Q均处于静止状态。已知和的重力分别为和，若弹簧测力计的示数为，则下列说法正确的是（　　）
A．所受的重力与对的吸引力是一对平衡力
B．对弹簧测力计的拉力大小为
C．对地面的压力为
D．对的吸引力大于对的吸引力
3．人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，古人先将空腔铁鱼烧红，此时铁鱼没有磁性；让铁鱼头尾分别朝向南北方向，待其冷却后，就具有了磁性，成为可以用来辨别南北方向的指南鱼，如图。此指南鱼（　　）
A．是被地磁场磁化的 B．指向南方的那端是它的N极
C．腹部磁性最强 D．可以用铜来制作
4．下列关于磁场和磁感线的说法中错误的有（　　）。
①地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到南极附近的；
②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线；
③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针N极决定的；
④磁场看不见摸不着，但是可以借助小磁针感知它的存在
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
5． 小科在课外兴趣活动课中将数枚一元硬币按如图所示放在两根平行的条形磁铁上，搭成了一座漂亮的“硬币桥”，下列分析正确的是（　　）
A．“硬币桥”上左右两端的硬币没有磁性
B．“硬币桥”中间磁性最强
C．“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理
D．两枚硬币相邻的部分是同名磁极
6．如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（　　）
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
7．如图所示，小明画出通电螺线管周围4个小磁针静止时的指向，其中指向正确的个数为（　　）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
8．某空调自动控制部件的简化示意图如图.控制电路通电后，小磁针偏转到图示位置静止.当室温高于设定温度时，继电器使压缩机开始制冷；当室温降到设定温度以下时，继电器使压缩机停止工作.热敏元件有甲、乙两类，随温度的升高，甲的阻值增大，乙的阻值减小.则
A．电磁铁上端是S极
B．控制电路电源的P端是正极
C．室温升高时，控制电路的电流变大
D．本图的热敏元件应选甲
9．如图所示的电路中，开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，人们根据此原理制成的是（　　）
A．电动机 B．电热毯 C．电饭煲 D．发电机
10．如图所示，线圈abcd位于磁极之间，A、B是两个接线柱，开关闭合，下列说法中正确的是（　　）
A．若A、B两接线柱接入电源，线圈转动时机械能转化为电能
B．若A、B两接线柱接入电源，导线ab和导线cd所受磁场力的方向相同
C．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时电能转化为机械能
D．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时导线ab和cd中的电流方向相反
二、多选题（每题3分，共9分）
11． 如图，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．上下移动导线AB，电流表的指针一定会偏转
B．左右移动导线AB，电流表的指针会发生偏转
C．动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律
D．该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样
12．如图是一种水位自动报警器的原理图，A、B为两金属块，当水位到达金属块A时实现自动报警，下列说法正确的是(　　)
A．此装置是利用电流的磁效应工作的
B．当水位到达A时，绿灯亮
C．电磁铁中的电流越大，灯泡越亮
D．要增大电磁铁的磁性，可以增加电源1的电压
13．对于下列四个实验的描述错误的是（　　）
A．图甲是电风扇的原理
B．图乙中司南指示南北方向是由于受到地磁场的作用
C．图丙中的“电生磁”是丹麦科学家奥斯特最早发现的
D．图丁中开关闭合后导体向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体将向右运动
三、填空题（每空2分，共26分）
14．巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。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后，电磁铁中间位置上方的小磁针 　 　(选填“静止”“会顺时针转动”或“会逆时针转动”)，再闭合 S2并将滑片 P 向左滑动，指示灯的亮度会变 　 　(选填“亮”或“暗”)，仅用如图所示实验器材 　 　(选填“可以”或“不可以”完成“探究电磁铁磁性强弱的影响因素”的实验。
15．物理兴趣小组查阅资料，设计出家用热水器的原理图如图甲所示。电路包括工作电路和控制电路两部分。通过电磁继电器控制衔铁的吸下和释放，可切换工作电路的挡位，使其处于加热状态或保温状态。
（1）当控制电路接通时，电磁铁的上端为　 　（选填“S”或“N”）极；
（2）工作电路电压恒为，、是加热电阻，阻值为，阻值为，则加热状态下工作电路加热，消耗的电能为　 　J；
（3）控制电路中，滑动变阻器的最大阻值为，电磁铁线圈电阻不计，为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。某次调节滑动变阻器为一固定值时，当温度达到时，控制电路的电流达到，衔铁被电磁铁吸下，两触点A、B断开；当最低温度降到时，控制电路的电流减小到时，衔铁被电磁铁释放，两触点接通。若保持控制电路电源电压不变，通过调节滑动变阻器可设置的热水最高温度值的变化范围　 　。
16．在信息量猛增的今天，智能手机是信息交流的必备工具。
（1）使用手机给自己拍照时，要使人像拍得大一些，应该将手机离自己　 　（选填“近一些”或“远一些”）。
（2）近年来短视频软件层出不穷。短视频的本质是将正常录制的音频和视频通过App软件以3倍的速度快速播放而达到“短”的目的，此时声波的频率也为正常声音的3倍，则短视频的音调比正常声音的　 　（选填“高”或“低”）。
（3）很多智能手机可采用无线充电技术充电，如图所示，当带有金属线圈的智能手机靠近磁场时，能够产生　 　进行充电。与其工作原理不同的是　 　（选填“电铃”“动圈式话筒”或“发电机”）。
17．如图甲所示，闭合开关，导体ab上下运动时，灵敏电流计的指针　 　（选填“偏转”或“不偏转”）。若实验过程中灵敏电流计的指针偏转角度较小，可通过　 　来增大感应电流。改装成如图乙所示实验装置，闭合开关，当导体棒ab做切割磁感线运动时，导体棒cd会　 　（选填“运动”或“静止”）
四、实验探究题（每空2分，共8分）
18．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种动能杀伤武器。作为科技爱好者的小明制作了一个如图甲所示的线圈式电磁炮，它电路部分的简化图如图乙所示，其中L是线圈，C是一个电容器（一种能够储存电能的元件），炮管部分的切面图如图丙所示。将小铁珠放置在炮管中，让它位于线圈的左侧，将开关S接1后，电源就向电容器充电，此时电容器储存电能；一段时间之后，再将开关接到2处，此时电容器在放电，它在极短时间内将储存的电能全部释放，给线圈提供一个极大的瞬时电流。小铁珠就从炮管的另一侧发射出去了。请回答下列问题：
（1）当开关改接2后，线圈中就有电流通过，此时电容器的作用相当于电路中的　 　；通电后的线圈周围产生了　 　，对小铁珠施加了一个向右的力，这个力使小铁珠获得速度从而发射出去；
（2）小明猜想炮弹发射的速度与炮弹的质量大小有关，于是将小铁珠更换为同体积但质量更小的铝珠进行实验，但却发现铝珠无法发射出去，你认为产生这种现象的原因是：　 　；
（3）小明在操作电磁炮的过程中发现，当小铁珠发射出去的同时，发射装置向后运动。若将发射装置固定在桌面上，小铁珠发射出去的速度将如何变化以及理由：　 　。
五、简答题（共5分）
19．某磁悬浮列车的工作原理图如图所示，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行。
（1）磁悬浮列车是靠什么悬浮起来的？
（2）普通的列车都是在外部的环境中运行，请用物理知识解释超高速磁悬浮列车在低真空管道运行的原因。
六、科普阅读题（每空2分，共12分）
20．阅读短文，回答问题
自动注水浇灌装置
科技小组为学校试验田设计了一个自动注水、浇灌的装置，其电路设计如图所示。控制电路装置中，是滑动变阻器的电阻片，最大阻值为80，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴转动，另一端固定着一个浮子，浮子随水面升降带动变阻器滑片移动，从而改变滑动变阻器接入电路的电阻；当水箱内没有水时，滑动变阻器阻值刚好最大。闭合开关，若水箱中没水或水位较低时，注水系统以0.007速度往水箱里注水（即每秒钟注水0.007），同时浇灌系统以0.002的速度开始浇灌试验田，此时电流表A示数为。当水箱内的水位上升到2m时，滑动变阻器阻值刚好为0，此时通过电磁铁线圈的电流达到100mA，衔铁被吸下，停止注水，电流表A示数；当水位下降到1m时，衔铁被拉起，重新注水。控制电路电源电压，为定值电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路电源电压；水箱为圆柱体，底面积。
（1）为了符合设计要求，控制电路中的导线c应与电阻片R的　 　（选填“a”或“b”）端相连；正确连好电路后，电磁铁的下端为　 　极；当水面上升时，的示数变　 　；
（2）定值电阻=　 　；
（3）某次水箱内没有水，请在图中画出闭合S后的30min时间内电流表A示数随时间的变化图像　 　；此过程中，控制电路中的最大功率为　 　。
七、综合题（每空2分，共10分）
21．在综合实践活动中，小林自制了一个坐位体前屈项目测试仪，如图1甲所示；测试仪的内部电路图如图1乙所示，电源电压恒为，电阻丝粗细均匀，总长度为。闭合开关，挡板在端时，坐位体前屈成绩为，此时电流表示数为；挡板在A端时，坐位体前屈成绩为。
（1）使用坐位体前屈项目测试仪时，电压表示数越大，代表坐位体前屈成绩越　 　（选填“好”、“差”）；
（2）挡板由端向端滑动的过程中，电流表示数　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）当推动挡板至端时，电压表示数是　 　。
（4）小林自制的坐位体前屈项目测试仪在使用过程中经常会因为温度过高而停止工作，为了解决这个问题，小林设计了如图2所示的“自动制冷降温装置”，要求：当测试仪的温度过高时，电磁铁把衔铁吸下，接通工作电路，启动降温系统；
①控制电路接通时，弹簧对衔铁左端作用力的方向是向　 　（选填“上”或“下”）；
②已知控制电路电源电压恒定不变，为了符合设计要求，需要在虚线框内接入一个热敏电阻，现有两个热敏电阻可供选择，其阻值随温度变化的关系如表所示，应选用　 　（选填“”或“”）接入电路。
温度 20 30 40 50 60
200 125 90 75 70
25 30 45 60 105
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】物体是否具有磁性的判断方法
【解析】【解答】A．将铁棒一端靠近小磁针N极相互排斥，根据“同名磁极相互排斥”的规律可知，铁棒一定具有磁性，故A符合题意；
B．将铁棒一端靠近小磁针N极被吸引，由于小磁针肯定有磁性，因此铁棒不一定有磁性，因为磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，故B不符合题意；
C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极均被吸引，说明铁棒的两端肯定不是磁极，即铁棒一定不具有磁性，故C不符合题意；
D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引，则说明铁棒一定不具有磁性，因为磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，故D不符合题意。
故选A。
【分析】根据同名磁极相互排斥可知，如果相互排斥，那么两个物体都是磁体。根据异名磁极相互吸引和磁体可以吸引铁磁性物质可知，可能两个物体都是磁体，也可能只有一个物体具有磁性，据此分析判断。
2．【答案】A
【知识点】力作用的相互性；二力平衡的条件及其应用；磁现象
【解析】【解答】 AC.对于物体P来说，受到竖直向上弹簧测力计的拉力F弹、Q对P的吸引力FQP，竖直向下的重力G，根据力的平衡条件可得：FQP=F弹-GP=4G-G=3G，P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对相互作用力，所以P对Q的吸引力等于3G。
对Q受力分析可知，受到竖直向下的重力和P对Q的吸引力是一对平衡力，Q对地面无压力，故A正确，C错误；
B.P对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数即为4G，故B错误；
D.P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对相互作用力，大小是相等的，故D错误。
故选A。
【分析】AC.对物体P进行受力分析，根据平衡力的知识计算Q对P的吸引力，再根据相互作用力的知识计算P对Q的吸引力。再对Q进行受力分析，根据平衡力的知识推算Q对地面的压力大小；
B. P对弹簧测力计的拉力大小等于弹簧测力计的示数；
D.根据相互作用力的知识分析。
3．【答案】A
【知识点】磁性材料；磁场；地磁场
【解析】【解答】A．将铁制鱼体烧至高温后沿南北方向摆放，在地磁场的影响下缓慢冷却，会被感应磁化从而带上磁性，故A正确；
B．磁极间遵循异名磁极互相吸引的规律，地磁北极靠近地理南极，因此指南鱼指向南方的一端为N极，并非S极，故B错误；
C．磁体的磁性分布不均匀，两端磁极处磁性最强，中间部位磁性最弱，指南鱼腹部处于中间位置，磁性最弱的说法表述有误，故C错误；
D．铜不属于可被磁化的铁磁材料，无法借助地磁场获得磁性，不适合制作指南鱼，故D错误。
故选：A。
【分析】(1) 地球本身相当于一块巨型天然磁体，其周围空间存在天然地磁场，能够对铁磁性物质产生磁化作用。
(2) 地磁两极与地理两极并不重合，地磁北极位于地理南极附近，地磁南极位于地理北极附近，这也是磁极指向规律的重要依据。
4．【答案】C
【知识点】磁场；磁感线及其特点；地磁场
【解析】【解答】①地球是一个巨大的磁体，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，所以地磁场的磁感线是从地球南极附近发出回到北极附近，故①错误；
②磁感线是不存在的，是为了研究方便而假象的一些有方向的曲线，故②错误；
③磁场中某点的磁场方向是一定的，并不是由放在该点的小磁针N极决定的，故③错误；
④磁场看不见摸不着，但磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以可以借助小磁针感知它的存在，这是典型的转换法，故④正确。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【分析】①在磁体外部，磁感线总是从磁体的北极出来，然后回到S极；
②根据磁感线的定义判断；
③根据磁场中磁场方向的定义判断；
④根据磁场的定义判断。
5．【答案】C
【知识点】磁现象；磁场
【解析】【解答】AD."硬币桥"上左右两端的硬币依靠异名磁极相互吸引连接在一起，故A、D错误；
B.“硬币桥”中间磁性最弱，两端磁性最强，故B错误；
C“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理，故C正确。、
故选C。
【分析】AD.根据磁极之间的相互作用判断；
B.根据条形磁铁的磁场分布规律判断；
C.使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。
6．【答案】A
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】A．通电直导线周围的磁场方向与导线方向垂直。当导线与小磁针垂直放置时，小磁针可能不转动；而当平行放置时，小磁针N极的指向能最明显地反映该点的磁场方向，因此实验现象最显著。故A正确。
B．奥斯特实验表明，改变导线中的电流方向会导致小磁针偏转方向改变，这说明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。故B错误。
C．实验装置准备就绪后，快速闭合开关会使小磁针转动。若将小磁针移至导线上方，由于磁场方向发生变化，小磁针的偏转方向也会相应改变。故C错误。
D．通电导线周围存在磁场的原因是导线中通过电流，电流是产生磁场的根本原因。小磁针仅用于检测和证明磁场的存在，并非产生磁场的原因。故D错误。
正确答案是A。
【分析】电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转，小磁针偏转的方向和电流方向有关，说明磁场和电流方向有关；磁场的存在和小磁针无关。
7．【答案】B
【知识点】磁感线及其特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】 图中电流从电源正极流出，流入螺线管的右端背面，从左端正面流出回到负极。由安培定则可判断出：螺线管的右端为N极，左端为S极。通电螺线管外部磁场方向是从N极指向S极，且小磁针静止时，N极指向与该点磁场方向一致。因此只有左、右两小磁针的指向正确，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
【分析】 要解决这个问题，我们需要用安培定则 判断通电螺线管的磁极，再根据磁场方向（小磁针N极指向与该点磁场方向一致） 分析小磁针指向。
8．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】AB、根据异名磁极相互吸引，可知电磁铁上端吸引S极，是N极，根据安培定则知，电流上方后面流入，故Q为正极，故AB错误；
CD、室温升高时，压缩机工作，衔铁必须被吸引下来，故电磁铁的磁性变强，控制电路的电流变大，根据欧姆定律知，电阻是变小的，故选择温度升高而电阻变小的乙，故C正确，D错误。
故选：C。
【分析】根据异名磁极相互吸引结合安培定则分析电源正负极；室温升高时，压缩机工作，分析衔铁的位置，结合电磁铁的磁性变强分析电流变化，根据欧姆定律分析电阻变化；选择型号。
9．【答案】A
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【解答】 解：开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，说明通电导线在磁场中受力运动，据此制造了电动机，故A正确。
故选：A。
【分析】 电动机的工作原理：通电导线在磁场中受力运动。
10．【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】A．当把A、B两个接线柱接入电源时，线圈在转动过程中消耗电能，将电能转化为了线圈的机械能，故A错误；
B．A、B两接线柱接入电源后，线圈中有电流通过，导线ab和cd处于方向相同的磁场中，但二者的电流方向不同，因此两个导线受到的磁场力方向不同，故B错误；
C、D．当把A、B两接线柱接入灵敏电流计后，转动线圈时，线圈切割磁感线，会产生感应电流，该过程是将机械能转化为电能；导线ab、cd处在方向相同的磁场中，但二者运动方向相反，因此产生的感应电流方向也相反，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】1、通电导线在磁场中受到力的作用，实例有：电动机，力的方向和电流方向、磁场方向有关，能量转化为电能转化为机械能；
2、发电机本质是磁生电，能量转换为机械能转化为电能，原理为：电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象，实例：发电机、 POS机读出信息，电流方向和切割磁场方向、磁场方向有关。
11．【答案】B,C
【知识点】通电直导线周围的磁场；产生感应电流的条件；动圈式话筒的构造和原理
【解析】【解答】A. 上下移动导线AB，导线不能切割磁感线，不能产生感应电流，所以电流表的指针不会偏转，故A错误；
B. 左右移动导线AB，导线做切割磁感线运动，会产生感应电流，所以电流表的指针会发生偏转，故B正确；
C. 该实验的规律是电磁感应，而动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律，故C正确；
D.奥斯特实验证明电流周围存在着磁场，与该实验探究得到的规律不同，故D错误。
故选BC。
【分析】1.转换法，通过灵敏电流计指针是否偏转来显示电路中是否有电流产生；
2.产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，据此分析。
3.动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的；
4.奥斯特实验证明了电流周围存在磁场。
12．【答案】A,D
【知识点】电功率；电磁继电器的组成、原理和特点；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】AB、读图可知，该装置属于电磁继电器，原理为电流的磁效应； 水位到达A时电路接通，左边的控制电路连通，电磁继电器中的电磁铁具有磁性 ，此时衔铁被吸下，红灯亮，绿灯灭，故A正确，B错误；
C、电磁铁所在的电路属于控制电路与灯泡工作电路不同，所以电磁铁电流的大小不影响灯泡的亮度，故C错误；
D、增加电源1的电压，电阻不变，根据欧姆定律U=IR可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变大，故D正确。
故选AD。
【分析】1、通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关；
2、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
13．【答案】A,D
【知识点】地磁场；通电直导线周围的磁场；磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】A．图甲，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，是电磁感应现象，发电机利用该原理制成，故A错误，符合题意；
B．地球周围有磁场，叫地磁场，司南指示南北方向是受到地磁场的作用，故B正确，不符合题意；
C．图丙中，通电导体周围存在磁场，最早是丹麦科学家奥斯特发现的，故C正确，不符合题意；
D．图丁中，开关闭合后，导体向左运动，是通电导体在磁场中受到力的作用，若同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向不变，故D错误，符合题意。
故选AD。
【分析】地球周围有磁场；电流周围有磁场；电磁感应现象中，机械能转化为电能；通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能。
14．【答案】静止；亮；不可以
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】闭合S1后，电磁铁产生磁场，小磁针受到磁力作用，初始位置与磁场方向一致，异名磁极相互吸引，保持静止；
闭合 S2并将滑片 P 向左滑动，电路中电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，巨磁电阻 GMR 阻值减小，指示灯所在电路电流增大，亮度变亮；
仅用图中器材只能改变电流大小，无法改变线圈匝数，因此不能完成“探究电磁铁磁性强弱的影响因素”的实验。
故答案：静止；亮；不可以。
【分析】通电螺线管的磁场：小磁针在磁场中受力方向与磁场方向有关，利用安培定则可以判断电磁铁的左端为N极，右边为S极。
巨磁电阻（GMR）特性：磁场越强，电阻越小。滑片左移，电流增大，磁场增强，GMR 阻值减小，灯变亮。
探究电磁铁磁性强弱的影响因素：需控制变量法，改变电流大小（通过滑动变阻器）和线圈匝数（更换电磁铁）。图中只有一组线圈，无法改变匝数，故不能完成完整探究。
15．【答案】（1）N
（2）
（3）
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据题意我们需要对通电螺线管的磁场方向做出判断，此时需要使用安培定则（右手定则），即右手握住螺线管，四指指向电流方向，拇指指向螺线管内部磁场方向，即N极。对图中进行分析，可得出电磁铁的上端是N极。
（2）根据，电路中的总电阻越小，电路总功率越大，当触点A、B接通，和并联时，工作电路处于加热状态，则加热功率
加热状态下工作电路加热，消耗的电能为
（3）控制电路中，与热敏电阻串联，当温度为时，热敏电阻，电源电压为U，此时电路电流为0.2A，则有①
保持滑动变阻器阻值不变，当温度降到时，热敏电阻，控制电路的电流减小到0.1A，则有②，联立①②，解得，电源电压。因此当电路电流为0.2A，热水器温度最高时，电路中总电阻为
由图乙可知，热敏电阻阻值越小，热水器的温度越高，当滑动变阻器的阻值最大为时，此时最小可以为，此时环境最高温度为；当滑动变阻器为最小阻值0时，此时最大可以为，此时环境最高温度为，所以热水最高温度值的变化范围~。
【分析】（1）根据安培定则判断磁极；
（2）分析电路的工作状态和挡位，根据计算加热功率，结合W=Pt计算电能；
（3）根据题干提供的条件，以及欧姆定律中电阻与电流以及电压的关系，根据计算出电流，再根据电阻的最大值最小值计算温度值的变化范围。
（1）根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向的一端为N极，控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，因此上端为N极。
（2）根据，电路中的总电阻越小，电路总功率越大，当触点A、B接通，和并联时，工作电路处于加热状态，则加热功率为
加热状态下工作电路加热，消耗的电能为
（3）控制电路中，与热敏电阻串联，当温度为时，热敏电阻，电源电压为U，此时电路电流为0.2A，则有①
保持滑动变阻器阻值不变，当温度降到时，热敏电阻，控制电路的电流减小到0.1A，则有②
联立①②，解得，电源电压。因此当电路电流为0.2A，热水器温度最高时，电路中总电阻为
由图乙可知，热敏电阻阻值越小，热水器的温度越高，当滑动变阻器的阻值最大为时，此时最小可以为，此时环境最高温度为；当滑动变阻器为最小阻值0时，此时最大可以为，此时环境最高温度为，所以热水最高温度值的变化范围~。
16．【答案】（1）近一些
（2）高
（3）感应电流；电铃
【知识点】凸透镜成像的应用；音调及音调与频率的关系；产生感应电流的条件；动圈式话筒的构造和原理；发电机的构造和原理
【解析】【解答】（1）摄像头相当于照相机，用手机拍照时，根据凸透镜成像规律：物近像远像变大，像若大一些，应将手机离物体近一些；
（2）根据题意，3倍速播放时，振动的频率更高，音调与频率有关，视频的频率高，音调高；
（3）智能手机带有金属线圈，靠近磁场时，做切割磁感线运动，能产生感应电流。动圈式话筒和发电机利用了电磁感应现象，电铃和电动机利用的是通电线圈在磁场中受到力的作用。
【分析】（1）凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大；
（2）声音的音调和振动的频率有关；
（3）磁场对电流的作用，是电动机的工作原理；闭合电路的部分导体切割磁感线，产生感应电流。
（1）手机的摄像头相当于照相机，使用手机给自己拍照时，要使人像拍得大一些，根据凸透镜成像规律：物近像远像变大，应该将手机离自己近一些；
（2）音调由频率决定，根据题意，短视频的频率高，音调也高；
（3）[1][2]当带有金属线圈的智能手机靠近磁场时，在磁场作用下，做切割磁感线运动，能够产生感应电流进行充电。动圈式话筒和发电机都是利用了电磁感应现象，而电铃和电动机原理相同，利用的是通电线圈在磁场中受到力的作用。
17．【答案】不偏转；增强磁场；运动
【知识点】磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1） 如图甲所示， 磁感线沿竖直方向，则导体棒ab上下运动时不切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不偏转。
（2）磁场越强，导体切割磁感线运动的速度越大，则感应电流越大，那么要增大灵敏电流计的偏转角度，应该增强磁场或加快导体切割磁感线的速度。
（3）根据乙图可知，当让导体棒ab做切割磁感线运动时，导体棒ab中有电流产生。ab与cd串联，则此时导体棒cd中有电流通过，通电的导体棒cd在磁场中受到力的作用将会运动。
【分析】（1）电磁感应的条件：①闭合电路的部分导体；②做切割磁感线运动；
（2）磁场越强，导体切割磁感线运动的速度越大，则感应电流越大；
（3）根据通电导体在磁场中受力运动分析。
18．【答案】（1）电源；磁场
（2）铁珠是铁磁性物质，在磁场中会被磁化，进而受到磁场的力的作用；铝属于非铁磁性材料，磁化效应极弱，几乎不受磁场力，因此无法被推动。
（3）发射装置未固定时，电磁炮消耗的电能转化为小铁珠向前的动能与发射装置向后的动能之和；当发射装置被固定在桌面上时，原本分配给发射装置的动能会转化为小铁珠的动能，因此小铁珠获得的动能更大，发射速度更大。
【知识点】动能的影响因素；能量的转化或转移；电路的构成及电路图；通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）开关切换到2后，电容器开始放电，会给线圈提供瞬时电流，这个过程中电容器相当于整个电路的电源，为电路提供电能。
根据电流的磁效应可知，通电的线圈周围会产生磁场，铁珠会在这个磁场中受到磁力作用，因此获得向右的作用力，进而被发射出去。
（2）铁珠属于铁磁性物质，处于磁场中时会被磁化，因此会受到磁场的作用力；而铝不属于铁磁性材料，磁化效应非常微弱，几乎不会受到磁场力，因此无法被磁场推动发射出去。
（3）当发射装置没有被固定时，电磁炮消耗的电能会转化为两部分动能，分别是小铁珠向前的动能，以及发射装置向后的动能；当发射装置被固定在桌面上后，原本分配给发射装置的动能会全部转化为小铁珠的动能，因此小铁珠获得的动能更大，最终的发射速度也更大。
【分析】1、完整的电路包括电源（提供电压）；导线，开关（控制电路通断）；用电器（消耗电能）。
2、电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转
3、磁性材料才能受到磁场力，常见的磁性材料右铁钴镍；
4、能量转化：当发射装置被固定在桌面上后，动能会全部转化为小铁珠的动能，因此小铁珠的速度变大。
（1）[1]开关接 2 后，电容器放电，为线圈提供瞬时电流，其作用相当于电路中的电源，为电路提供电能。
[2]根据电流的磁效应，通电线圈周围会产生磁场，铁珠在磁场中受到磁力作用，从而获得向右的力被发射出去。
（2）见答案
（3）见答案
19．【答案】（1）异名磁极相互吸引，同名磁极相排斥；由图可知，磁悬浮列车是利用列车和轨道之间异名磁极相互吸引而悬浮起来的。
（2）力改变物体的运动状态；列车在低真空管道中行驶，与空气之间的摩擦阻力接近于零，运动时速度几乎不受外界影响。
【知识点】力的作用效果；磁场
【解析】【解答】（1）根据磁极间的相互作用规律，异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥。观察图示可知，磁悬浮列车的悬浮原理是利用列车底部磁体与轨道磁体之间异名磁极的吸引力实现的。
（2）力的作用可以改变物体的运动状态。由于列车在低真空管道中运行，空气阻力极小，几乎可以忽略不计，因此列车能够保持近乎恒定的运动速度，受外界干扰极小。
【分析】（1）磁极间作用规律：异名相吸，同名相斥；
（2）牛顿第一定律表明力是改变物体运动状态的原因。
（1）异名磁极相互吸引，同名磁极相排斥；由图可知，磁悬浮列车是利用列车和轨道之间异名磁极相互吸引而悬浮起来的。
（2）力改变物体的运动状态；列车在低真空管道中行驶，与空气之间的摩擦阻力接近于零，运动时速度几乎不受外界影响。
20．【答案】（1）b；N；大
（2）40
（3）；0.4
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据题目设定的工作逻辑，水箱内无水时，滑动变阻器接入电路的阻值应达到最大值。此时浮子处于最低位置，滑杆绕支点O转动后，滑片会停留在最上端，为使接入电路的电阻丝长度最长、阻值最大，导线c必须连接b端。
电流从电磁铁的上端流入、下端流出，依据安培定则，用右手握住螺线管，让四指顺着电流方向弯曲，大拇指所指的方向即为螺线管的N极，因此电磁铁的下端为N极。
当水箱内水面上升时，浮子随之上移，带动滑片向下移动，滑动变阻器接入电路的电阻随之减小。在电源电压恒定的情况下，控制电路的总电阻减小，根据欧姆定律，电路中的电流会增大，因此电流表 A1的示数将变大。
根据设计要求，水箱无水时滑动变阻器接入阻值最大，水箱无水时浮子在最低位置，滑杆绕O转动后，滑片位于最上端，此时要接入最大电阻，导线c需要接b端，才能保证接入电阻长度最长，阻值最大。
（2）当水位上升至2m时，滑动变阻器接入电路的电阻为0，此时控制电路中只有定值电阻R0工作，电路中的电流为，
控制电路电源电压，所以
（3）从无水到水位上升至2m，水箱净增水体积
净进水速度
注水时间
因此0~8min电流为2.5A。
水位从2m下降到1m，减少水体积
浇灌时间
因此8~18min电流为0.5A。
水位从1m上升到2m，注水时间
因此18~22min电流为2.5A。
停止注水后到30min，剩余时间为8min，因此22~30min电流为0.5A，按此分段画出水平线段即可。故作图如下：
控制电路电源电压不变，总电阻最小时功率最大，时总电阻最小，电流最大为0.1A，因此最大功率。
故答案为：（1）b；N；大；（2）40；（3）；0.4。
【分析】 （1）通过分析浮子位置与滑片的联动关系，确定滑动变阻器的接线方式。利用安培定则判断电磁铁的磁极，结合欧姆定律分析水位变化对控制电路电流的影响。
（2）根据水位最高时滑动变阻器被短路的条件，利用欧姆定律直接计算定值电阻 R0的阻值。
（3）分段分析水箱注水、出水的过程，计算各阶段的持续时间和对应的工作电流，据此绘制电流随时间变化的图像。控制电路的最大功率出现在总电阻最小时，结合电源电压和最大电流进行计算。
（1）[1]根据设计要求，水箱无水时滑动变阻器接入阻值最大，水箱无水时浮子在最低位置，滑杆绕O转动后，滑片位于最上端，此时要接入最大电阻，导线c需要接b端，才能保证接入电阻长度最长，阻值最大。
[2]电流从电磁铁上端流入、下端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向电磁铁下端，因此电磁铁下端为N极。
[3]水面上升时，浮子上移，带动滑片下移，滑动变阻器接入电阻减小，控制电路总电阻减小，电源电压不变，根据，此时电路中电流增大，因此示数变大。
（2）水位上升到2m时，滑动变阻器接入电阻为0，控制电路只有，此时电流
控制电路电源电压，所以
（3）[1]从无水到水位上升至2m，水箱净增水体积
净进水速度
注水时间
因此0~8min电流为2.5A。
水位从2m下降到1m，减少水体积
浇灌时间
因此8~18min电流为0.5A。
水位从1m上升到2m，注水时间
因此18~22min电流为2.5A。
停止注水后到30min，剩余时间为8min，因此22~30min电流为0.5A，按此分段画出水平线段即可。故作图如下：
[2]控制电路电源电压不变，总电阻最小时功率最大，时总电阻最小，电流最大为0.1A，因此最大功率
21．【答案】（1）好
（2）不变
（3）6
（4）下；
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）分析图乙的电路结构可得，为串联连接，电流表测量整个电路的电流，电压表测量滑动变阻器PB段电阻两端的电压。坐位体前屈的测试成绩越好，说明挡板P越向A端移动，PB段接入电压表测量范围的电阻就越大。由于整个电路的总电阻始终是，总电阻保持不变，电源电压不变，因此电路电流不变。根据欧姆定律变形公式，PB段电阻越大，它两端的电压就越大，即电压表示数越大，所以电压表示数越大就代表坐位体前屈成绩越好。
（2）挡板P滑动过程中，电阻丝是全部接入电路的，因此电路总电阻不会随挡板P移动改变，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中的总电流不会发生变化，所以电流表示数始终不变。
（3）当挡板P位于B端时，电压表测量PB段的电阻，此时PB段电阻为0，电流表示数为，根据欧姆定律可计算出此时电路的总电阻：，因此电阻丝的总阻值为：
当挡板P移动到A端时，电压表测量整个两端的电压，由于电路电流不变，因此电压表示数为：
（4）①当控制电路接通后，电磁铁产生磁性，会对衔铁产生向下的吸引力，使得衔铁的左端向上运动，弹簧被拉长，因此弹簧对衔铁左端的作用力方向向下。
②设计要求温度过高时，电磁铁能够吸下衔铁，启动报警装置。说明温度升高时，需要控制电路的电流增大，让电磁铁磁性增强到可以吸下衔铁。电源电压不变，电流增大意味着控制电路的总电阻减小，因此所选热敏电阻的阻值需要随温度升高而减小。对照阻值变化规律可知，的阻值随温度升高而减小，符合设计要求，因此选择。
【分析】1、题目中，变阻器电阻丝是全部接入电路的，因此电路总电阻不会随挡板P移动改变；
2、串联电路的电路规律：串联电路，电流处处相等，电源的电压为用电器电压之和，总电阻为用电器电阻之和；
3、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压；
4、电磁铁工作原理：要求温度过高时，电磁铁能够吸下衔铁，电流增大意味着控制电路的总电阻减小，即热敏电阻的阻值需要随温度升高而减小。
（1）由图乙可知，串联，电流表测量的是电路中的电流，电压表测量挡板P到B端电阻的两端电压。坐位体前屈成绩越好，挡板P越靠近A端，PB段电阻越大，电路总电阻不变，电流不变，根据，电压表示数越大，因此电压表示数越大代表成绩越好。
（2）挡板P滑动时，电阻丝全部接入电路，总电阻不变，电源电压不变，根据可知，干路电流不变，电流表示数不变。
（3）挡板P在B端时，电流，根据欧姆定律可得，此时的电路总电阻为
则总阻值为
挡板P在A端时，电压表测整个的两端电压，此时电压表示数
（4）①[1]当控制电路接通时，电磁铁对衔铁有向下的力的作用，衔铁左端向上运动，弹簧伸长，所以弹簧对衔铁左端作用力的方向是向下。
②[2]要求温度过高时，电磁铁吸下衔铁，说明温度升高时控制电路电流需要增大，电磁铁磁性增强，因此热敏电阻阻值需要随温度升高而减小。由表格可知，的阻值随温度升高而减小，符合要求，因此选。
1 / 1北师大版（郭玉英）物理九年级全一册 第十四章 《电与磁》单元测试 提升卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．如图所示，为判断一根铁棒是否有磁性，用铁棒靠近置于水平桌面上的小磁针进行检验，当出现以下哪一现象，便能证明铁棒有磁性（　　）
A．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被排斥
B．将铁棒一端靠近小磁针N极，N极被吸引
C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极，N极均被吸引
D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引
【答案】A
【知识点】物体是否具有磁性的判断方法
【解析】【解答】A．将铁棒一端靠近小磁针N极相互排斥，根据“同名磁极相互排斥”的规律可知，铁棒一定具有磁性，故A符合题意；
B．将铁棒一端靠近小磁针N极被吸引，由于小磁针肯定有磁性，因此铁棒不一定有磁性，因为磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，故B不符合题意；
C．将铁棒两端分别靠近小磁针N极均被吸引，说明铁棒的两端肯定不是磁极，即铁棒一定不具有磁性，故C不符合题意；
D．将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极，两极均被吸引，则说明铁棒一定不具有磁性，因为磁体能够吸引铁、钴、镍等金属，故D不符合题意。
故选A。
【分析】根据同名磁极相互排斥可知，如果相互排斥，那么两个物体都是磁体。根据异名磁极相互吸引和磁体可以吸引铁磁性物质可知，可能两个物体都是磁体，也可能只有一个物体具有磁性，据此分析判断。
2．如图所示，弹簧测力计下挂着铁块P，其正下方的水平地面上放着条形磁铁Q，P和Q均处于静止状态。已知和的重力分别为和，若弹簧测力计的示数为，则下列说法正确的是（　　）
A．所受的重力与对的吸引力是一对平衡力
B．对弹簧测力计的拉力大小为
C．对地面的压力为
D．对的吸引力大于对的吸引力
【答案】A
【知识点】力作用的相互性；二力平衡的条件及其应用；磁现象
【解析】【解答】 AC.对于物体P来说，受到竖直向上弹簧测力计的拉力F弹、Q对P的吸引力FQP，竖直向下的重力G，根据力的平衡条件可得：FQP=F弹-GP=4G-G=3G，P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对相互作用力，所以P对Q的吸引力等于3G。
对Q受力分析可知，受到竖直向下的重力和P对Q的吸引力是一对平衡力，Q对地面无压力，故A正确，C错误；
B.P对弹簧测力计的拉力等于弹簧测力计的示数即为4G，故B错误；
D.P对Q的吸引力和Q对P的吸引力是一对相互作用力，大小是相等的，故D错误。
故选A。
【分析】AC.对物体P进行受力分析，根据平衡力的知识计算Q对P的吸引力，再根据相互作用力的知识计算P对Q的吸引力。再对Q进行受力分析，根据平衡力的知识推算Q对地面的压力大小；
B. P对弹簧测力计的拉力大小等于弹簧测力计的示数；
D.根据相互作用力的知识分析。
3．人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，古人先将空腔铁鱼烧红，此时铁鱼没有磁性；让铁鱼头尾分别朝向南北方向，待其冷却后，就具有了磁性，成为可以用来辨别南北方向的指南鱼，如图。此指南鱼（　　）
A．是被地磁场磁化的 B．指向南方的那端是它的N极
C．腹部磁性最强 D．可以用铜来制作
【答案】A
【知识点】磁性材料；磁场；地磁场
【解析】【解答】A．将铁制鱼体烧至高温后沿南北方向摆放，在地磁场的影响下缓慢冷却，会被感应磁化从而带上磁性，故A正确；
B．磁极间遵循异名磁极互相吸引的规律，地磁北极靠近地理南极，因此指南鱼指向南方的一端为N极，并非S极，故B错误；
C．磁体的磁性分布不均匀，两端磁极处磁性最强，中间部位磁性最弱，指南鱼腹部处于中间位置，磁性最弱的说法表述有误，故C错误；
D．铜不属于可被磁化的铁磁材料，无法借助地磁场获得磁性，不适合制作指南鱼，故D错误。
故选：A。
【分析】(1) 地球本身相当于一块巨型天然磁体，其周围空间存在天然地磁场，能够对铁磁性物质产生磁化作用。
(2) 地磁两极与地理两极并不重合，地磁北极位于地理南极附近，地磁南极位于地理北极附近，这也是磁极指向规律的重要依据。
4．下列关于磁场和磁感线的说法中错误的有（　　）。
①地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到南极附近的；
②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线；
③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针N极决定的；
④磁场看不见摸不着，但是可以借助小磁针感知它的存在
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
【答案】C
【知识点】磁场；磁感线及其特点；地磁场
【解析】【解答】①地球是一个巨大的磁体，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，所以地磁场的磁感线是从地球南极附近发出回到北极附近，故①错误；
②磁感线是不存在的，是为了研究方便而假象的一些有方向的曲线，故②错误；
③磁场中某点的磁场方向是一定的，并不是由放在该点的小磁针N极决定的，故③错误；
④磁场看不见摸不着，但磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以可以借助小磁针感知它的存在，这是典型的转换法，故④正确。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【分析】①在磁体外部，磁感线总是从磁体的北极出来，然后回到S极；
②根据磁感线的定义判断；
③根据磁场中磁场方向的定义判断；
④根据磁场的定义判断。
5． 小科在课外兴趣活动课中将数枚一元硬币按如图所示放在两根平行的条形磁铁上，搭成了一座漂亮的“硬币桥”，下列分析正确的是（　　）
A．“硬币桥”上左右两端的硬币没有磁性
B．“硬币桥”中间磁性最强
C．“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理
D．两枚硬币相邻的部分是同名磁极
【答案】C
【知识点】磁现象；磁场
【解析】【解答】AD."硬币桥"上左右两端的硬币依靠异名磁极相互吸引连接在一起，故A、D错误；
B.“硬币桥”中间磁性最弱，两端磁性最强，故B错误；
C“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理，故C正确。、
故选C。
【分析】AD.根据磁极之间的相互作用判断；
B.根据条形磁铁的磁场分布规律判断；
C.使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。
6．如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（　　）
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
【答案】A
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】A．通电直导线周围的磁场方向与导线方向垂直。当导线与小磁针垂直放置时，小磁针可能不转动；而当平行放置时，小磁针N极的指向能最明显地反映该点的磁场方向，因此实验现象最显著。故A正确。
B．奥斯特实验表明，改变导线中的电流方向会导致小磁针偏转方向改变，这说明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。故B错误。
C．实验装置准备就绪后，快速闭合开关会使小磁针转动。若将小磁针移至导线上方，由于磁场方向发生变化，小磁针的偏转方向也会相应改变。故C错误。
D．通电导线周围存在磁场的原因是导线中通过电流，电流是产生磁场的根本原因。小磁针仅用于检测和证明磁场的存在，并非产生磁场的原因。故D错误。
正确答案是A。
【分析】电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转，小磁针偏转的方向和电流方向有关，说明磁场和电流方向有关；磁场的存在和小磁针无关。
7．如图所示，小明画出通电螺线管周围4个小磁针静止时的指向，其中指向正确的个数为（　　）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】B
【知识点】磁感线及其特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】 图中电流从电源正极流出，流入螺线管的右端背面，从左端正面流出回到负极。由安培定则可判断出：螺线管的右端为N极，左端为S极。通电螺线管外部磁场方向是从N极指向S极，且小磁针静止时，N极指向与该点磁场方向一致。因此只有左、右两小磁针的指向正确，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选：B。
【分析】 要解决这个问题，我们需要用安培定则 判断通电螺线管的磁极，再根据磁场方向（小磁针N极指向与该点磁场方向一致） 分析小磁针指向。
8．某空调自动控制部件的简化示意图如图.控制电路通电后，小磁针偏转到图示位置静止.当室温高于设定温度时，继电器使压缩机开始制冷；当室温降到设定温度以下时，继电器使压缩机停止工作.热敏元件有甲、乙两类，随温度的升高，甲的阻值增大，乙的阻值减小.则
A．电磁铁上端是S极
B．控制电路电源的P端是正极
C．室温升高时，控制电路的电流变大
D．本图的热敏元件应选甲
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】AB、根据异名磁极相互吸引，可知电磁铁上端吸引S极，是N极，根据安培定则知，电流上方后面流入，故Q为正极，故AB错误；
CD、室温升高时，压缩机工作，衔铁必须被吸引下来，故电磁铁的磁性变强，控制电路的电流变大，根据欧姆定律知，电阻是变小的，故选择温度升高而电阻变小的乙，故C正确，D错误。
故选：C。
【分析】根据异名磁极相互吸引结合安培定则分析电源正负极；室温升高时，压缩机工作，分析衔铁的位置，结合电磁铁的磁性变强分析电流变化，根据欧姆定律分析电阻变化；选择型号。
9．如图所示的电路中，开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，人们根据此原理制成的是（　　）
A．电动机 B．电热毯 C．电饭煲 D．发电机
【答案】A
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【解答】 解：开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，说明通电导线在磁场中受力运动，据此制造了电动机，故A正确。
故选：A。
【分析】 电动机的工作原理：通电导线在磁场中受力运动。
10．如图所示，线圈abcd位于磁极之间，A、B是两个接线柱，开关闭合，下列说法中正确的是（　　）
A．若A、B两接线柱接入电源，线圈转动时机械能转化为电能
B．若A、B两接线柱接入电源，导线ab和导线cd所受磁场力的方向相同
C．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时电能转化为机械能
D．若A、B两接线柱接入灵敏电流计，让线圈转动时导线ab和cd中的电流方向相反
【答案】D
【知识点】能量的转化或转移；磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】A．当把A、B两个接线柱接入电源时，线圈在转动过程中消耗电能，将电能转化为了线圈的机械能，故A错误；
B．A、B两接线柱接入电源后，线圈中有电流通过，导线ab和cd处于方向相同的磁场中，但二者的电流方向不同，因此两个导线受到的磁场力方向不同，故B错误；
C、D．当把A、B两接线柱接入灵敏电流计后，转动线圈时，线圈切割磁感线，会产生感应电流，该过程是将机械能转化为电能；导线ab、cd处在方向相同的磁场中，但二者运动方向相反，因此产生的感应电流方向也相反，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】1、通电导线在磁场中受到力的作用，实例有：电动机，力的方向和电流方向、磁场方向有关，能量转化为电能转化为机械能；
2、发电机本质是磁生电，能量转换为机械能转化为电能，原理为：电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象，实例：发电机、 POS机读出信息，电流方向和切割磁场方向、磁场方向有关。
二、多选题（每题3分，共9分）
11． 如图，在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．上下移动导线AB，电流表的指针一定会偏转
B．左右移动导线AB，电流表的指针会发生偏转
C．动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律
D．该实验探究得到的规律与奥斯特实验规律一样
【答案】B,C
【知识点】通电直导线周围的磁场；产生感应电流的条件；动圈式话筒的构造和原理
【解析】【解答】A. 上下移动导线AB，导线不能切割磁感线，不能产生感应电流，所以电流表的指针不会偏转，故A错误；
B. 左右移动导线AB，导线做切割磁感线运动，会产生感应电流，所以电流表的指针会发生偏转，故B正确；
C. 该实验的规律是电磁感应，而动圈式话筒采集声信号时，利用了该实验规律，故C正确；
D.奥斯特实验证明电流周围存在着磁场，与该实验探究得到的规律不同，故D错误。
故选BC。
【分析】1.转换法，通过灵敏电流计指针是否偏转来显示电路中是否有电流产生；
2.产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，据此分析。
3.动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的；
4.奥斯特实验证明了电流周围存在磁场。
12．如图是一种水位自动报警器的原理图，A、B为两金属块，当水位到达金属块A时实现自动报警，下列说法正确的是(　　)
A．此装置是利用电流的磁效应工作的
B．当水位到达A时，绿灯亮
C．电磁铁中的电流越大，灯泡越亮
D．要增大电磁铁的磁性，可以增加电源1的电压
【答案】A,D
【知识点】电功率；电磁继电器的组成、原理和特点；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】AB、读图可知，该装置属于电磁继电器，原理为电流的磁效应； 水位到达A时电路接通，左边的控制电路连通，电磁继电器中的电磁铁具有磁性 ，此时衔铁被吸下，红灯亮，绿灯灭，故A正确，B错误；
C、电磁铁所在的电路属于控制电路与灯泡工作电路不同，所以电磁铁电流的大小不影响灯泡的亮度，故C错误；
D、增加电源1的电压，电阻不变，根据欧姆定律U=IR可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变大，故D正确。
故选AD。
【分析】1、通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关；
2、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
13．对于下列四个实验的描述错误的是（　　）
A．图甲是电风扇的原理
B．图乙中司南指示南北方向是由于受到地磁场的作用
C．图丙中的“电生磁”是丹麦科学家奥斯特最早发现的
D．图丁中开关闭合后导体向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体将向右运动
【答案】A,D
【知识点】地磁场；通电直导线周围的磁场；磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】A．图甲，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，是电磁感应现象，发电机利用该原理制成，故A错误，符合题意；
B．地球周围有磁场，叫地磁场，司南指示南北方向是受到地磁场的作用，故B正确，不符合题意；
C．图丙中，通电导体周围存在磁场，最早是丹麦科学家奥斯特发现的，故C正确，不符合题意；
D．图丁中，开关闭合后，导体向左运动，是通电导体在磁场中受到力的作用，若同时改变电流方向和磁场方向，导体受力方向不变，故D错误，符合题意。
故选AD。
【分析】地球周围有磁场；电流周围有磁场；电磁感应现象中，机械能转化为电能；通电导体在磁场中受力运动，将电能转化为机械能。
三、填空题（每空2分，共26分）
14．巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。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后，电磁铁中间位置上方的小磁针 　 　(选填“静止”“会顺时针转动”或“会逆时针转动”)，再闭合 S2并将滑片 P 向左滑动，指示灯的亮度会变 　 　(选填“亮”或“暗”)，仅用如图所示实验器材 　 　(选填“可以”或“不可以”完成“探究电磁铁磁性强弱的影响因素”的实验。
【答案】静止；亮；不可以
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素及其探究
【解析】【解答】闭合S1后，电磁铁产生磁场，小磁针受到磁力作用，初始位置与磁场方向一致，异名磁极相互吸引，保持静止；
闭合 S2并将滑片 P 向左滑动，电路中电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，巨磁电阻 GMR 阻值减小，指示灯所在电路电流增大，亮度变亮；
仅用图中器材只能改变电流大小，无法改变线圈匝数，因此不能完成“探究电磁铁磁性强弱的影响因素”的实验。
故答案：静止；亮；不可以。
【分析】通电螺线管的磁场：小磁针在磁场中受力方向与磁场方向有关，利用安培定则可以判断电磁铁的左端为N极，右边为S极。
巨磁电阻（GMR）特性：磁场越强，电阻越小。滑片左移，电流增大，磁场增强，GMR 阻值减小，灯变亮。
探究电磁铁磁性强弱的影响因素：需控制变量法，改变电流大小（通过滑动变阻器）和线圈匝数（更换电磁铁）。图中只有一组线圈，无法改变匝数，故不能完成完整探究。
15．物理兴趣小组查阅资料，设计出家用热水器的原理图如图甲所示。电路包括工作电路和控制电路两部分。通过电磁继电器控制衔铁的吸下和释放，可切换工作电路的挡位，使其处于加热状态或保温状态。
（1）当控制电路接通时，电磁铁的上端为　 　（选填“S”或“N”）极；
（2）工作电路电压恒为，、是加热电阻，阻值为，阻值为，则加热状态下工作电路加热，消耗的电能为　 　J；
（3）控制电路中，滑动变阻器的最大阻值为，电磁铁线圈电阻不计，为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图乙所示。某次调节滑动变阻器为一固定值时，当温度达到时，控制电路的电流达到，衔铁被电磁铁吸下，两触点A、B断开；当最低温度降到时，控制电路的电流减小到时，衔铁被电磁铁释放，两触点接通。若保持控制电路电源电压不变，通过调节滑动变阻器可设置的热水最高温度值的变化范围　 　。
【答案】（1）N
（2）
（3）
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据题意我们需要对通电螺线管的磁场方向做出判断，此时需要使用安培定则（右手定则），即右手握住螺线管，四指指向电流方向，拇指指向螺线管内部磁场方向，即N极。对图中进行分析，可得出电磁铁的上端是N极。
（2）根据，电路中的总电阻越小，电路总功率越大，当触点A、B接通，和并联时，工作电路处于加热状态，则加热功率
加热状态下工作电路加热，消耗的电能为
（3）控制电路中，与热敏电阻串联，当温度为时，热敏电阻，电源电压为U，此时电路电流为0.2A，则有①
保持滑动变阻器阻值不变，当温度降到时，热敏电阻，控制电路的电流减小到0.1A，则有②，联立①②，解得，电源电压。因此当电路电流为0.2A，热水器温度最高时，电路中总电阻为
由图乙可知，热敏电阻阻值越小，热水器的温度越高，当滑动变阻器的阻值最大为时，此时最小可以为，此时环境最高温度为；当滑动变阻器为最小阻值0时，此时最大可以为，此时环境最高温度为，所以热水最高温度值的变化范围~。
【分析】（1）根据安培定则判断磁极；
（2）分析电路的工作状态和挡位，根据计算加热功率，结合W=Pt计算电能；
（3）根据题干提供的条件，以及欧姆定律中电阻与电流以及电压的关系，根据计算出电流，再根据电阻的最大值最小值计算温度值的变化范围。
（1）根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向的一端为N极，控制电路中电流从电磁铁下端流入、上端流出，因此上端为N极。
（2）根据，电路中的总电阻越小，电路总功率越大，当触点A、B接通，和并联时，工作电路处于加热状态，则加热功率为
加热状态下工作电路加热，消耗的电能为
（3）控制电路中，与热敏电阻串联，当温度为时，热敏电阻，电源电压为U，此时电路电流为0.2A，则有①
保持滑动变阻器阻值不变，当温度降到时，热敏电阻，控制电路的电流减小到0.1A，则有②
联立①②，解得，电源电压。因此当电路电流为0.2A，热水器温度最高时，电路中总电阻为
由图乙可知，热敏电阻阻值越小，热水器的温度越高，当滑动变阻器的阻值最大为时，此时最小可以为，此时环境最高温度为；当滑动变阻器为最小阻值0时，此时最大可以为，此时环境最高温度为，所以热水最高温度值的变化范围~。
16．在信息量猛增的今天，智能手机是信息交流的必备工具。
（1）使用手机给自己拍照时，要使人像拍得大一些，应该将手机离自己　 　（选填“近一些”或“远一些”）。
（2）近年来短视频软件层出不穷。短视频的本质是将正常录制的音频和视频通过App软件以3倍的速度快速播放而达到“短”的目的，此时声波的频率也为正常声音的3倍，则短视频的音调比正常声音的　 　（选填“高”或“低”）。
（3）很多智能手机可采用无线充电技术充电，如图所示，当带有金属线圈的智能手机靠近磁场时，能够产生　 　进行充电。与其工作原理不同的是　 　（选填“电铃”“动圈式话筒”或“发电机”）。
【答案】（1）近一些
（2）高
（3）感应电流；电铃
【知识点】凸透镜成像的应用；音调及音调与频率的关系；产生感应电流的条件；动圈式话筒的构造和原理；发电机的构造和原理
【解析】【解答】（1）摄像头相当于照相机，用手机拍照时，根据凸透镜成像规律：物近像远像变大，像若大一些，应将手机离物体近一些；
（2）根据题意，3倍速播放时，振动的频率更高，音调与频率有关，视频的频率高，音调高；
（3）智能手机带有金属线圈，靠近磁场时，做切割磁感线运动，能产生感应电流。动圈式话筒和发电机利用了电磁感应现象，电铃和电动机利用的是通电线圈在磁场中受到力的作用。
【分析】（1）凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大；
（2）声音的音调和振动的频率有关；
（3）磁场对电流的作用，是电动机的工作原理；闭合电路的部分导体切割磁感线，产生感应电流。
（1）手机的摄像头相当于照相机，使用手机给自己拍照时，要使人像拍得大一些，根据凸透镜成像规律：物近像远像变大，应该将手机离自己近一些；
（2）音调由频率决定，根据题意，短视频的频率高，音调也高；
（3）[1][2]当带有金属线圈的智能手机靠近磁场时，在磁场作用下，做切割磁感线运动，能够产生感应电流进行充电。动圈式话筒和发电机都是利用了电磁感应现象，而电铃和电动机原理相同，利用的是通电线圈在磁场中受到力的作用。
17．如图甲所示，闭合开关，导体ab上下运动时，灵敏电流计的指针　 　（选填“偏转”或“不偏转”）。若实验过程中灵敏电流计的指针偏转角度较小，可通过　 　来增大感应电流。改装成如图乙所示实验装置，闭合开关，当导体棒ab做切割磁感线运动时，导体棒cd会　 　（选填“运动”或“静止”）
【答案】不偏转；增强磁场；运动
【知识点】磁场对通电导线的作用；产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1） 如图甲所示， 磁感线沿竖直方向，则导体棒ab上下运动时不切割磁感线，不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不偏转。
（2）磁场越强，导体切割磁感线运动的速度越大，则感应电流越大，那么要增大灵敏电流计的偏转角度，应该增强磁场或加快导体切割磁感线的速度。
（3）根据乙图可知，当让导体棒ab做切割磁感线运动时，导体棒ab中有电流产生。ab与cd串联，则此时导体棒cd中有电流通过，通电的导体棒cd在磁场中受到力的作用将会运动。
【分析】（1）电磁感应的条件：①闭合电路的部分导体；②做切割磁感线运动；
（2）磁场越强，导体切割磁感线运动的速度越大，则感应电流越大；
（3）根据通电导体在磁场中受力运动分析。
四、实验探究题（每空2分，共8分）
18．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种动能杀伤武器。作为科技爱好者的小明制作了一个如图甲所示的线圈式电磁炮，它电路部分的简化图如图乙所示，其中L是线圈，C是一个电容器（一种能够储存电能的元件），炮管部分的切面图如图丙所示。将小铁珠放置在炮管中，让它位于线圈的左侧，将开关S接1后，电源就向电容器充电，此时电容器储存电能；一段时间之后，再将开关接到2处，此时电容器在放电，它在极短时间内将储存的电能全部释放，给线圈提供一个极大的瞬时电流。小铁珠就从炮管的另一侧发射出去了。请回答下列问题：
（1）当开关改接2后，线圈中就有电流通过，此时电容器的作用相当于电路中的　 　；通电后的线圈周围产生了　 　，对小铁珠施加了一个向右的力，这个力使小铁珠获得速度从而发射出去；
（2）小明猜想炮弹发射的速度与炮弹的质量大小有关，于是将小铁珠更换为同体积但质量更小的铝珠进行实验，但却发现铝珠无法发射出去，你认为产生这种现象的原因是：　 　；
（3）小明在操作电磁炮的过程中发现，当小铁珠发射出去的同时，发射装置向后运动。若将发射装置固定在桌面上，小铁珠发射出去的速度将如何变化以及理由：　 　。
【答案】（1）电源；磁场
（2）铁珠是铁磁性物质，在磁场中会被磁化，进而受到磁场的力的作用；铝属于非铁磁性材料，磁化效应极弱，几乎不受磁场力，因此无法被推动。
（3）发射装置未固定时，电磁炮消耗的电能转化为小铁珠向前的动能与发射装置向后的动能之和；当发射装置被固定在桌面上时，原本分配给发射装置的动能会转化为小铁珠的动能，因此小铁珠获得的动能更大，发射速度更大。
【知识点】动能的影响因素；能量的转化或转移；电路的构成及电路图；通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）开关切换到2后，电容器开始放电，会给线圈提供瞬时电流，这个过程中电容器相当于整个电路的电源，为电路提供电能。
根据电流的磁效应可知，通电的线圈周围会产生磁场，铁珠会在这个磁场中受到磁力作用，因此获得向右的作用力，进而被发射出去。
（2）铁珠属于铁磁性物质，处于磁场中时会被磁化，因此会受到磁场的作用力；而铝不属于铁磁性材料，磁化效应非常微弱，几乎不会受到磁场力，因此无法被磁场推动发射出去。
（3）当发射装置没有被固定时，电磁炮消耗的电能会转化为两部分动能，分别是小铁珠向前的动能，以及发射装置向后的动能；当发射装置被固定在桌面上后，原本分配给发射装置的动能会全部转化为小铁珠的动能，因此小铁珠获得的动能更大，最终的发射速度也更大。
【分析】1、完整的电路包括电源（提供电压）；导线，开关（控制电路通断）；用电器（消耗电能）。
2、电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转
3、磁性材料才能受到磁场力，常见的磁性材料右铁钴镍；
4、能量转化：当发射装置被固定在桌面上后，动能会全部转化为小铁珠的动能，因此小铁珠的速度变大。
（1）[1]开关接 2 后，电容器放电，为线圈提供瞬时电流，其作用相当于电路中的电源，为电路提供电能。
[2]根据电流的磁效应，通电线圈周围会产生磁场，铁珠在磁场中受到磁力作用，从而获得向右的力被发射出去。
（2）见答案
（3）见答案
五、简答题（共5分）
19．某磁悬浮列车的工作原理图如图所示，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上，实现非接触的支撑、导向和运行。
（1）磁悬浮列车是靠什么悬浮起来的？
（2）普通的列车都是在外部的环境中运行，请用物理知识解释超高速磁悬浮列车在低真空管道运行的原因。
【答案】（1）异名磁极相互吸引，同名磁极相排斥；由图可知，磁悬浮列车是利用列车和轨道之间异名磁极相互吸引而悬浮起来的。
（2）力改变物体的运动状态；列车在低真空管道中行驶，与空气之间的摩擦阻力接近于零，运动时速度几乎不受外界影响。
【知识点】力的作用效果；磁场
【解析】【解答】（1）根据磁极间的相互作用规律，异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥。观察图示可知，磁悬浮列车的悬浮原理是利用列车底部磁体与轨道磁体之间异名磁极的吸引力实现的。
（2）力的作用可以改变物体的运动状态。由于列车在低真空管道中运行，空气阻力极小，几乎可以忽略不计，因此列车能够保持近乎恒定的运动速度，受外界干扰极小。
【分析】（1）磁极间作用规律：异名相吸，同名相斥；
（2）牛顿第一定律表明力是改变物体运动状态的原因。
（1）异名磁极相互吸引，同名磁极相排斥；由图可知，磁悬浮列车是利用列车和轨道之间异名磁极相互吸引而悬浮起来的。
（2）力改变物体的运动状态；列车在低真空管道中行驶，与空气之间的摩擦阻力接近于零，运动时速度几乎不受外界影响。
六、科普阅读题（每空2分，共12分）
20．阅读短文，回答问题
自动注水浇灌装置
科技小组为学校试验田设计了一个自动注水、浇灌的装置，其电路设计如图所示。控制电路装置中，是滑动变阻器的电阻片，最大阻值为80，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴转动，另一端固定着一个浮子，浮子随水面升降带动变阻器滑片移动，从而改变滑动变阻器接入电路的电阻；当水箱内没有水时，滑动变阻器阻值刚好最大。闭合开关，若水箱中没水或水位较低时，注水系统以0.007速度往水箱里注水（即每秒钟注水0.007），同时浇灌系统以0.002的速度开始浇灌试验田，此时电流表A示数为。当水箱内的水位上升到2m时，滑动变阻器阻值刚好为0，此时通过电磁铁线圈的电流达到100mA，衔铁被吸下，停止注水，电流表A示数；当水位下降到1m时，衔铁被拉起，重新注水。控制电路电源电压，为定值电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路电源电压；水箱为圆柱体，底面积。
（1）为了符合设计要求，控制电路中的导线c应与电阻片R的　 　（选填“a”或“b”）端相连；正确连好电路后，电磁铁的下端为　 　极；当水面上升时，的示数变　 　；
（2）定值电阻=　 　；
（3）某次水箱内没有水，请在图中画出闭合S后的30min时间内电流表A示数随时间的变化图像　 　；此过程中，控制电路中的最大功率为　 　。
【答案】（1）b；N；大
（2）40
（3）；0.4
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电磁继电器的组成、原理和特点；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据题目设定的工作逻辑，水箱内无水时，滑动变阻器接入电路的阻值应达到最大值。此时浮子处于最低位置，滑杆绕支点O转动后，滑片会停留在最上端，为使接入电路的电阻丝长度最长、阻值最大，导线c必须连接b端。
电流从电磁铁的上端流入、下端流出，依据安培定则，用右手握住螺线管，让四指顺着电流方向弯曲，大拇指所指的方向即为螺线管的N极，因此电磁铁的下端为N极。
当水箱内水面上升时，浮子随之上移，带动滑片向下移动，滑动变阻器接入电路的电阻随之减小。在电源电压恒定的情况下，控制电路的总电阻减小，根据欧姆定律，电路中的电流会增大，因此电流表 A1的示数将变大。
根据设计要求，水箱无水时滑动变阻器接入阻值最大，水箱无水时浮子在最低位置，滑杆绕O转动后，滑片位于最上端，此时要接入最大电阻，导线c需要接b端，才能保证接入电阻长度最长，阻值最大。
（2）当水位上升至2m时，滑动变阻器接入电路的电阻为0，此时控制电路中只有定值电阻R0工作，电路中的电流为，
控制电路电源电压，所以
（3）从无水到水位上升至2m，水箱净增水体积
净进水速度
注水时间
因此0~8min电流为2.5A。
水位从2m下降到1m，减少水体积
浇灌时间
因此8~18min电流为0.5A。
水位从1m上升到2m，注水时间
因此18~22min电流为2.5A。
停止注水后到30min，剩余时间为8min，因此22~30min电流为0.5A，按此分段画出水平线段即可。故作图如下：
控制电路电源电压不变，总电阻最小时功率最大，时总电阻最小，电流最大为0.1A，因此最大功率。
故答案为：（1）b；N；大；（2）40；（3）；0.4。
【分析】 （1）通过分析浮子位置与滑片的联动关系，确定滑动变阻器的接线方式。利用安培定则判断电磁铁的磁极，结合欧姆定律分析水位变化对控制电路电流的影响。
（2）根据水位最高时滑动变阻器被短路的条件，利用欧姆定律直接计算定值电阻 R0的阻值。
（3）分段分析水箱注水、出水的过程，计算各阶段的持续时间和对应的工作电流，据此绘制电流随时间变化的图像。控制电路的最大功率出现在总电阻最小时，结合电源电压和最大电流进行计算。
（1）[1]根据设计要求，水箱无水时滑动变阻器接入阻值最大，水箱无水时浮子在最低位置，滑杆绕O转动后，滑片位于最上端，此时要接入最大电阻，导线c需要接b端，才能保证接入电阻长度最长，阻值最大。
[2]电流从电磁铁上端流入、下端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向电磁铁下端，因此电磁铁下端为N极。
[3]水面上升时，浮子上移，带动滑片下移，滑动变阻器接入电阻减小，控制电路总电阻减小，电源电压不变，根据，此时电路中电流增大，因此示数变大。
（2）水位上升到2m时，滑动变阻器接入电阻为0，控制电路只有，此时电流
控制电路电源电压，所以
（3）[1]从无水到水位上升至2m，水箱净增水体积
净进水速度
注水时间
因此0~8min电流为2.5A。
水位从2m下降到1m，减少水体积
浇灌时间
因此8~18min电流为0.5A。
水位从1m上升到2m，注水时间
因此18~22min电流为2.5A。
停止注水后到30min，剩余时间为8min，因此22~30min电流为0.5A，按此分段画出水平线段即可。故作图如下：
[2]控制电路电源电压不变，总电阻最小时功率最大，时总电阻最小，电流最大为0.1A，因此最大功率
七、综合题（每空2分，共10分）
21．在综合实践活动中，小林自制了一个坐位体前屈项目测试仪，如图1甲所示；测试仪的内部电路图如图1乙所示，电源电压恒为，电阻丝粗细均匀，总长度为。闭合开关，挡板在端时，坐位体前屈成绩为，此时电流表示数为；挡板在A端时，坐位体前屈成绩为。
（1）使用坐位体前屈项目测试仪时，电压表示数越大，代表坐位体前屈成绩越　 　（选填“好”、“差”）；
（2）挡板由端向端滑动的过程中，电流表示数　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）当推动挡板至端时，电压表示数是　 　。
（4）小林自制的坐位体前屈项目测试仪在使用过程中经常会因为温度过高而停止工作，为了解决这个问题，小林设计了如图2所示的“自动制冷降温装置”，要求：当测试仪的温度过高时，电磁铁把衔铁吸下，接通工作电路，启动降温系统；
①控制电路接通时，弹簧对衔铁左端作用力的方向是向　 　（选填“上”或“下”）；
②已知控制电路电源电压恒定不变，为了符合设计要求，需要在虚线框内接入一个热敏电阻，现有两个热敏电阻可供选择，其阻值随温度变化的关系如表所示，应选用　 　（选填“”或“”）接入电路。
温度 20 30 40 50 60
200 125 90 75 70
25 30 45 60 105
【答案】（1）好
（2）不变
（3）6
（4）下；
【知识点】滑动变阻器的原理及其使用；电路的动态分析；电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【解答】（1）分析图乙的电路结构可得，为串联连接，电流表测量整个电路的电流，电压表测量滑动变阻器PB段电阻两端的电压。坐位体前屈的测试成绩越好，说明挡板P越向A端移动，PB段接入电压表测量范围的电阻就越大。由于整个电路的总电阻始终是，总电阻保持不变，电源电压不变，因此电路电流不变。根据欧姆定律变形公式，PB段电阻越大，它两端的电压就越大，即电压表示数越大，所以电压表示数越大就代表坐位体前屈成绩越好。
（2）挡板P滑动过程中，电阻丝是全部接入电路的，因此电路总电阻不会随挡板P移动改变，电源电压不变，根据欧姆定律，电路中的总电流不会发生变化，所以电流表示数始终不变。
（3）当挡板P位于B端时，电压表测量PB段的电阻，此时PB段电阻为0，电流表示数为，根据欧姆定律可计算出此时电路的总电阻：，因此电阻丝的总阻值为：
当挡板P移动到A端时，电压表测量整个两端的电压，由于电路电流不变，因此电压表示数为：
（4）①当控制电路接通后，电磁铁产生磁性，会对衔铁产生向下的吸引力，使得衔铁的左端向上运动，弹簧被拉长，因此弹簧对衔铁左端的作用力方向向下。
②设计要求温度过高时，电磁铁能够吸下衔铁，启动报警装置。说明温度升高时，需要控制电路的电流增大，让电磁铁磁性增强到可以吸下衔铁。电源电压不变，电流增大意味着控制电路的总电阻减小，因此所选热敏电阻的阻值需要随温度升高而减小。对照阻值变化规律可知，的阻值随温度升高而减小，符合设计要求，因此选择。
【分析】1、题目中，变阻器电阻丝是全部接入电路的，因此电路总电阻不会随挡板P移动改变；
2、串联电路的电路规律：串联电路，电流处处相等，电源的电压为用电器电压之和，总电阻为用电器电阻之和；
3、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压；
4、电磁铁工作原理：要求温度过高时，电磁铁能够吸下衔铁，电流增大意味着控制电路的总电阻减小，即热敏电阻的阻值需要随温度升高而减小。
（1）由图乙可知，串联，电流表测量的是电路中的电流，电压表测量挡板P到B端电阻的两端电压。坐位体前屈成绩越好，挡板P越靠近A端，PB段电阻越大，电路总电阻不变，电流不变，根据，电压表示数越大，因此电压表示数越大代表成绩越好。
（2）挡板P滑动时，电阻丝全部接入电路，总电阻不变，电源电压不变，根据可知，干路电流不变，电流表示数不变。
（3）挡板P在B端时，电流，根据欧姆定律可得，此时的电路总电阻为
则总阻值为
挡板P在A端时，电压表测整个的两端电压，此时电压表示数
（4）①[1]当控制电路接通时，电磁铁对衔铁有向下的力的作用，衔铁左端向上运动，弹簧伸长，所以弹簧对衔铁左端作用力的方向是向下。
②[2]要求温度过高时，电磁铁吸下衔铁，说明温度升高时控制电路电流需要增大，电磁铁磁性增强，因此热敏电阻阻值需要随温度升高而减小。由表格可知，的阻值随温度升高而减小，符合要求，因此选。
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