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第二十章 电与磁
能力提优测试卷
时间:60分钟　　满分:100分
题序 一 二 三 四 五 评卷人 总分
得分
一、填空题(本题共6小题,每空2分,共24分)
1.如图所示,这是一款自发电智能健身单车,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,其发电的原理是　　　　　　　;发电过程中,　　　　能转化为电能。
如图甲所示,这是某品牌擦窗器,其内部结构如图乙所示,由窗内、窗外两部分构成,内部均装有磁铁,可吸附在玻璃两侧,磁铁B固定,磁铁A可沿图中箭头方向左右移动来调节吸力大小。若磁铁A右侧为N极,则磁铁B左侧为　　　　极;将磁铁B换成铁块,擦窗器　　　　(选填“能”或“不能”)工作。
3.在“探究通电螺线管外部磁场的分布”实验中,在嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒些细铁屑,通电后轻敲玻璃板,细铁屑的排列情况如图所示,由此可以判断,通电螺线管外部的磁场分布与　　　　周围的磁场分布相似。将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时　　(选填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
4.小金制作了一个悬浮地球仪摆件(如图所示),并且成功地使其稳定地“漂浮”起来,“漂浮”的磁体A端是　　　　极;若要增加地球仪“漂浮”的高度,可将滑片P向　　　　(选填“上”或“下”)移动。
5.如图所示,闭合开关,导线受到水平向右的力而向右运动。若只对调电磁铁电源的两极,则导线将向　　　　运动;若只对调电池的正、负极,则导线将向　　　　　运动。
6.如图甲所示,这是某车间自动除尘装置的简化电路图。空气中尘埃浓度较小时,光源发出来的光被挡板挡住了。当空气中尘埃浓度达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上,使电路中的电流增大,在衔铁的作用下,开启自动除尘模式。光敏电阻的阻值变化情况符合图像乙中的　　　　(选填“A”或“B”),除尘器的位置应接在电路中的　　　　(选填“a”“b”或“c”)位置。
二、选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分)
7.放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示,三个小磁针的S极和一个小磁针的N极被涂黑,则N极被涂黑的小磁针是 (　　)
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
8.如图所示的装置中,将条形磁体向右插入螺线管中时,电流计的指针向右偏转。下列关于该现象的说法正确的是 (　　)
A.该现象说明了电流具有磁效应
B.该装置将电能转化为机械能
C.此时该装置中的螺线管相当于电源
D.电动机的工作原理与该实验的原理相同
9.为了判断钢棒是否有磁性,小明进行了以下几组实验,不能达到目的的是 (　　)
A.图甲:钢棒吸引未被磁化的大头针
B.图乙:用细线将钢棒悬挂起来,拨动钢棒数次,钢棒静止时总是一端指南,另一端指北
C.图丙:钢棒的一端能吸引磁针的N极
D.图丁:水平向右移动钢棒,弹簧测力计的示数发生变化
10.小英连接了如图所示的电路,通电螺线管的A端放有一枚小磁针,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,则 (　　)
A.通电螺线管的B端为N极
B.小磁针的N极向右转动
C.通电螺线管外C点的磁场方向向左
D.滑动变阻器的滑片P向b端移动时,通电螺线管的磁性减弱
11.目前,我国所有高铁站都可以刷身份证进站乘车。如图所示,这是乘客刷身份证进站的情景,当乘客将身份证靠近检验口时,机器的感应电路中就会产生电流,从而识别乘客的身份。下图能说明这一原理的是 (　　)
A. B. C. D.
12.关于如图所示的电磁实验现象,下列解释正确的是 (　　)
A.甲图中,闭合开关S,小磁针的N极向左偏转
B.乙图中,线圈匝数较多的电磁铁,其磁性更强
C.丙图中,该装置用来研究电磁感应现象
D.丁图中,导体ab竖直向上运动,灵敏电流计的指针一定会偏转
13.闭合开关,图甲中的导体棒ab水平向左运动,在图乙所示线圈中产生d→c→b→a方向的电流,使线圈在磁场中沿顺时针方向转动。下列说法正确的是 (　　)
A.乙中线圈转动是电磁感应现象
B.乙中线圈所在的位置叫平衡位置
C.保持导体棒ab运动的方向不变,同时对调甲、乙中的磁极后,乙中线圈仍沿顺时针方向转动
D.闭合开关,图甲中导体棒ab竖直上下运动,乙中线圈仍沿顺时针方向转动
三、作图题(本题共2小题,每小题5分,共10分)
14.如图所示,闭合开关后,请标出通电螺线管的N、S极和小磁针静止后的N、S极。
15.如图,已知静止在通电螺线管左端小磁针N极的指向,请用箭头在磁感线上标出磁感线的方向,并在括号内用“+”“-”号标出电源的正、负极。
四、实验探究题(本题共1小题,共24分)
16.如图所示,这是小明探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的装置图,它是由电源、滑动变阻器、电流表、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成的。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A,当用导线a与接线柱2相连时,闭合开关后,指针B发生偏转。
(1)指针下方的物体A应由　　　制成。
A.铜　　　B.铝　　　C.塑料　　　D.铁
(2)闭合开关后,电磁铁的左端为　　　极。
(3)实验发现:①将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,指针B偏转的角度　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”);②将导线a与接线柱2相连改为与接线柱1相连,闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电路中的电流保持不变,可发现指针B偏转的角度　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)经过对电磁铁的研究,可得出结论:当电磁铁的线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越　　　　;当通过电磁铁的电流一定时,电磁铁的线圈匝数越多,电磁铁的磁性越　　　　。
五、计算题(本题共1小题,共14分)
17.同学们对学校自动大门很感兴趣,他们发现当人靠近大门时,大门自动打开。科技小组利用电磁继电器、红外传感器、电动机等元件制作了模拟电路,部分电路如图甲所示。其中电动机上标有“220 V　40 W”的字样,控制电路的电源电压U为24 V,R1为定值电阻,红外传感器R的阻值随人体到大门距离L变化的关系如图乙所示。当电磁铁线圈的电流为100 mA时,衔铁刚好被吸下,触发电动机工作,大门打开。(不计电磁铁线圈的电阻)
(1)由图甲可知,闭合开关S,电磁铁的上端为　　　　极;电动机的工作原理是　　　　　　　　　　。
(2)开门一次用时5 s,则开门一次电动机消耗多少电能
(3)经测试当L=3 m时刚好触发电动机工作,则R1的阻值为多少
(4)若门前6 m内没有人,则控制电路的电功率是多大
参考答案
一、填空题
1.电磁感应　机械　解析:自发电智能健身单车骑行时利用线圈在磁场中转动发电,其原理是电磁感应现象,发电过程中将机械能转化为电能。
2.S　能　解析:两块擦窗器内部均装有磁铁,它们能合在一起的原理是异名磁极相互吸引,所以若磁铁A右侧为N极,则磁铁B左侧为S极;由于磁铁可以吸引铁块,所以将磁铁B换成铁块,擦窗器可以工作。
3.条形磁体　N　解析:通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似;将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
4.N　上　解析:由安培定则可知,电磁铁的上端是S极,根据磁极间的相互作用可知,要实现“地球仪”稳定地“漂浮”,磁体的B端应与电磁铁的上端相互排斥,即磁体的B端应为S极,A端应为N极;若要增加“地球仪”“漂浮”的高度,可将滑片P向上移动,使电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。
5.左　左　解析:对调电磁铁电源两极,电磁铁周围的磁场方向发生改变,通电导体在磁场中所受力的方向发生变化,导线受到水平向左的力而向左运动;若对调铅蓄电池的正、负极,导体中的电流方向改变,则通电导体在磁场中所受力的方向发生变化,导线将向左运动。
6.B　b　解析:当空气中的尘埃量达到一定值时,由于尘埃的反射,部分光越过挡板射到光敏电阻上,电路中的电流增大,根据欧姆定律可知,光敏电阻的阻值减小,即光敏电阻的阻值随尘埃浓度的增大而减小,故图乙中的B符合光敏电阻的阻值变化情况。当电路中的电流增大,电磁铁的磁性增强,吸引衔铁,动触点和下面的静触点接触,开启自动除尘模式,所以下面的b是除尘器。
二、选择题
7 8 9 10 11 12 13
A C C D D B C
7.A　解析:根据异名磁极相互吸引可知,乙、丙、丁三个小磁针涂黑的一端都被条形磁体的左端吸引,这说明乙、丙、丁三个小磁针涂黑的一端为S极,条形磁体的左端为N极,右端为S极,小磁针甲涂黑一端被条形磁体的右端吸引,说明小磁针甲的N极被涂黑。
8.C　解析:将条形磁体向右插入螺线管,螺线管相对于条形磁体向左运动,切割磁感线,闭合回路中产生感应电流,是电磁感应现象,故A选项错误;该过程中消耗机械能,得到电能,将机械能转化为电能,故B选项错误;该现象中得到电能,此时的螺线管相当于电源,故C选项正确;电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,和该实验的原理不同,故D选项错误。
9.C　解析:钢棒吸引未被磁化的大头针,说明钢棒一定具有磁性,故A选项不符合题意;拨动钢棒数次,钢棒静止时总是一端指南,另一端指北,说明钢棒一定具有磁性,故B选项不符合题意;钢棒的一端能吸引磁针的N极,原因可能是钢棒的一端是S极,也可能是钢棒不具有磁性而被磁针的N极吸引,不能判断钢棒一定具有磁性,故C选项符合题意;钢棒若有磁性,则其两端磁性强,中间磁性弱,水平向右移动钢棒,钢棒对铁块的吸引力会发生变化,弹簧测力计的示数会发生变化,能判断钢棒一定具有磁性,故D选项不符合题意。
10.D　解析:根据安培定则可知,通电螺线管的A端为N极,故A选项错误;根据同名磁极相互排斥可知,小磁针的N极向左转动,故B选项错误;通电螺线管的A端为N极,因此通电螺线管外C点的磁场方向向右,故C选项错误;滑动变阻器的滑片P向b端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,通过通电螺线管的电流变小,通电螺线管的磁性减弱,故D选项正确。
　　安培定则的应用:
　　(1)已知电流方向,判断通电螺线管的磁极:①标出电流环绕方向;②确定右手握法;③大拇指所指的方向为N极。也可以用如下方法判断通电螺线管的磁极:若应用安培定则时发现水平放置的通电螺线管正面电流方向向上,则通电螺线管的N极在左边;若正面电流方向向下,则通电螺线管的N极在右边。我们可以把这一规律简单总结成“上左下右”,例如下图中正面电流方向向上,则通电螺线管的左端是N极。
　　(2)已知磁感线方向或通电螺线管的N、S极,判断通电螺线管中电流的方向:①根据磁感线的方向,标出通电螺线管的N、S极,确定大拇指指向;②确定右手握法;③确定通电螺线管中电流的方向。
11.D　解析:由题意可知,当乘客将身份证靠近检验口,机器的感应电路中就会产生电流,所以其工作原理是电磁感应现象。D选项中没有电源,当导体棒做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,使灵敏电流计的指针发生偏转,这是电磁感应现象,发电机就是根据这一原理制成的,故D选项符合题意。
12.B　解析:甲图中,根据安培定则可知,螺线管的右端是N极,左端是S极,则小磁针的N极将向右偏转,故A选项错误;电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈的匝数有关,电流相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强,故B选项正确;丙图所示的装置可以研究通电导体在磁场中受力的作用,不是研究电磁感应现象,故C选项错误;丁图中,当导体 ab 竖直向上运动时,不能切割磁感线,不会产生感应电流,故D选项错误。
　　(1)通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向跟电流方向、磁场方向有关。该现象的主要应用有电动机、动圈式扬声器、电流表、电压表等。
　　(2)产生感应电流的条件:①闭合电路的一部分导体;②导体做切割磁感线运动。该现象的主要应用有发电机、动圈式话筒等。
　　(3)发电机和电动机原理图的区分方法:外部电路没有电源的是发电机,外部电路有电源的是电动机。
13.C　解析:开关K与2接通时,电流从电磁铁的右端流入左端流出,即电磁铁的左端是N极,右端是S极,故A选项错误;开关K与2接通时,左边电路中的总电阻不变,电流方向发生改变,电流表A1的指针偏转方向改变,故B选项错误;当电流表A1的示数减小时,左侧电磁铁的磁性变弱,故GMR的电阻变大,右侧电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,因此电流表A2的示数减小,故C选项正确;当电流表A1的示数增大时,左侧电磁铁的磁性变强,则GMR的电阻变小,右侧电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,即电流表A2的示数增大,故D选项错误。
三、作图题
14.如图所示。
15.如图所示。
四、实验探究题
16.(1)D
(2)S
(3)①增大　②增大
(4)强　强
五、计算题
17.解:(1)N　通电线圈在磁场中受力转动　(每空1分)
(2)电动机的铭牌上标有“220 V　40 W”的字样,根据P=可知,开门一次电动机消耗的电能W=Pt=40 W×5 s=200 J。 (3分)
(3)当电磁铁线圈中的电流I=100 mA=0.1 A时,衔铁刚好被吸下,触发电动机工作,大门打开,此时控制电路中的总电阻R总===240 Ω;由图乙可知,当L=3 m时,红外传感器R的阻值为120 Ω,则定值电阻R1=R总-R=240 Ω-120 Ω=120 Ω。 (5分)
(4)根据图乙可知,若门前6 m内没有人,红外传感器R的阻值为180 Ω,此时控制电路的电功率P'===1.92 W。 (4分)

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