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浙教版科学“竞赛训练营”（七）
电与磁
例1、如图所示，a是长直密绕通电螺线管，应用DIS的磁传感器b沿a的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过通电螺线管螺管a．能正确反映通电螺线管内部磁感应强度B随x变化规律的是（　　）
A B C D
3860800158750例2、一个可以自由运动的线圈L2和一个固定的线圈L1互相绝缘，垂直放置，且两个线圈都通过如图所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L2将（　　）
A．不动
B．顺时针转动
C．逆时针转动
D．向纸外平动
例3、如图所示，A球为均匀带正电的绝缘球体，当它绕着白己的轴做逆时针旋转（由上往下看）时，则A球上方的小磁针的N级将，A球左侧的小磁针的N级将（均选填：“指向左”、“指向右”、“指向上方”、“指向下方”）。
4128135-21590例4、如图所示，人们研究发现：一个放在磁场中的铁质球壳（截面有一定厚度），外面磁场的绝大部分沿铁质球壳壁“通过”，极少部分进入球内空间，这种现象称为“磁屏蔽”，试回答下列问题：
（1）类比电流与电阻的关系，球内的空气与铁这两种物质，谁的导磁能力强？谁的“磁阻”大？
（2）人们从这一现象得到启发，为使精密仪器不受外面的影响，可以将仪器放在什么地方？
（3）有人为了研究地磁场对动物的影响，把一组小白鼠放在类似铁球内部空间的环境中将地磁场屏蔽掉，结果其寿命比放在正常环境中的另一组小白鼠的短，这个实验说明了什么问题？
1、如图所示，一支弹簧悬挂起来后长度伸长了，其下端恬好与水银槽中的水银面相接触，把它连接到电路中。则当开关S闭合时（ ）
A、弹簧的长度伸长 B、弹簧的长度缩短
C、弹簧先收缩后伸长并不断上下振动 D、弹簧仍保持不动
2、如图所示，是一根长直密绕通电螺线管的剖面图，A、B分别是在螺线管轴线上的两点，A点在螺线管的端面处，B点在螺线管的内部，则B点的磁场（ ）
A.比A点磁场强； B.比A点磁场弱；
C.与A点磁场大小相等； D.无法确定。
43427652235203．在制造精密电阻时．常常采用双线绕法．即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管 （ ）
A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极
C．左端为S极．右端为N极 D．左端为N极，右端为S极。
345249504、如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水 平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形回路将 ( )
A．不会变形
B．会变形，所围面积增大
C．会变形，所围面积减小
D．会变形，所围总面积不变
5、如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则（ ）
A、铜盘转动将变慢
B、铜盘转动将变快
C、铜盘仍以原来的转速转动
D、铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁 的两端哪是N极，哪是S极来决定
6、如图，导体ab沿金属滑轨滑动时，小磁针N（涂黑的一端）指向螺线管，则导线ab的滑动方向为。
7、小华利用自己绕制的电磁铁设计了一个能使甲、乙两灯交替发光的电路，电磁铁及电路图如下图所示，你认为在开关闭合后实际会看到什么现象？
请把更正后的电磁铁及电路画在图右的空白处。（A、B为带活动触点的接线柱，BC间为铁片）
8、一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置．A为浮子（浮子及其连杆总重约15N），在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B（其受重力可忽略不计），它可以分别将其上、下的两个固定触点连通．C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵（电泵）；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关K2为最低水位限位开关K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关．电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通．电磁铁F2断电时，K5接通．S1、S2为开关．
（1）请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程．
（2）要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大？
（3）若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率？请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式．在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明．
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22396457575551、如图所示，A为电磁铁，B为铁芯，C为套在铁芯B上的绝缘磁环。现将A、B、C放置在天平的左盘上，当A中通有电流I时，C悬停在空中，天平保持平衡。当增大A中电流时，绝缘磁环C将向上运动。在绝缘磁环C上升到最高点的过程中，若不考虑摩擦及空气阻力，则下列描述正确的是（ ）
A.天平仍保持平衡
B.天平左盘先下降后上升
C.天平左盘先上升后下降
D.天平左盘一直下降至最低点
2、磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理，下列各种说法中正确的是( )
A.录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应
B.录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应
C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应
D.录音和放音的基本原理都是电磁感应
3．最近国外科学家把一个条形磁铁置于长方形水槽的底部，中央磁场强度达4特斯拉(单位)，结果水被推往两壁直至露出水底的磁铁。该实验说明水分子（ ）
A．相对分子质量比较小 B．与磁铁一样有极性
C．被分解 D．与磁铁之间摩擦力很小
32810453968754．如图所示，Ｌ是电磁铁，在Ｌ正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设电源电压不变，闭合开关Ｓ待电磁铁稳定后，当滑动变阻器Ｒ的滑片Ｐ由上向下缓缓地滑动过程中，弹簧的长度将（ ）
A、变长
B、变短
C、先变长后变短 ?
D、先变短后变长
5、如图所示，在光滑的水平面上固定一螺线管，将开关闭合后，有一轻质小车，车上放一条形磁铁，以初速度v0朝螺线管运动，在小车靠近螺线管的过程中（ ）
S
N
G
A、电流表中无电流通过，小车匀速运动
B、电流表中有电流通过，小车减速运动
C、电流表中无电流通过，小车减速运动
D、电流表中有电流通过，小车加速运动
6、如图所示，一台非铁性物质制成的天平，天平左盘中的A是一铁块，B是一个电磁铁，未通电时，天平平衡，给B通电，铁块A被吸起，当A离开天平盘，而又未碰到B的过程中，正确的是（ ）
A、天平仍保持平衡
B、天平右盘下降
C、天平左盘下降
D、无法判断天平的平衡状况
3397885336557、医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环．如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．请说明电动泵的工作过程；
答：①当电动泵工作时，血液从阀门 抽进，从阀门 送出．
②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为
极，活塞处于 状态（填“抽血”或“送血”）。
8、新型发热材料—PTC
PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的．PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛．
（1）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，如图（1）为其电阻随温度变化的图象，由图可知，该PTC材料的居里点温度为 ℃．
（2）家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻 ，功率 ，使其温度 （以上均填变化情况）；反之，也能自动调节．因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能．
（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响．请帮他将如图（2）所示的电路连接完整．
（4）你认为该“过热自动报警电路”的设计或在使用过程中有何不足？
（指出一点即可）。
参考答案
例1、D
从外部逐渐靠近螺线管两端时，磁场逐渐增强，在螺线管内部，磁场基本上是匀强磁场，磁感应强度大于螺线管端点的磁感应强度，螺线管的磁场关于中点对称，由图示可知，图象D正确；
B
平行的直导线中的电流方向相同时，这两条直导线就会互相的吸引，当平行的直导线中的电流方向相反时，这两条直导线就会互相的排斥．由于L1和L2中的电流的方向是相同的，它们会互相吸引，由于L1是不动的，所以L2会向L1靠近，所以从左向右看，线圈L2将顺时针转动，所以B正确．
例3、指向上方 指向下方
例4、（1）空气的导磁能力强；铁的“磁阻”大． （2）可以放在铁盒子中．
（3）生物体的正常生理活动受到地磁场的影响；且是对生物有益的．
解析：（1）如图可知：空气与铁这两种物质，铁质球壳外的空气中磁场都能顺利“通过”，类比电流与电阻的关系可知，能“通过”磁场，即导磁能力强，而外面磁场的绝大部分沿铁质球壳壁“通过”，极少部分进入球内空间，所以导磁能力弱；即铁的“磁阻”大；
（2）为使精密仪器不受外面磁场的影响，可以将仪器放在没有磁场“通过”的地方；因铁的“磁阻”大，所以可以放在铁盒子中；
（3）有人为了研究地磁场对动物的影响，把一组小白鼠放在类似铁球内部空间的环境中将地磁场屏蔽掉，结果其寿命比放在正常环境中的另一组小白鼠的短，这个实验说明生物体的正常生理活动受到地磁场的影响；且是对生物有益的；
1、C
2、A
3．B
4、B
5、A
6、向上运动
7、看到的现象；甲灯持续发光，乙灯不发光．如图：
解析：看到的现象；甲灯持续发光，乙灯不发光．
改进后的电路图，如图所示：当开关闭合时，铁片与B接触，甲灯亮、乙灯灭，此时电磁铁有磁性，吸引铁片，铁片与A接触，乙灯亮、甲灯灭，使甲、乙两灯交替发光．
8、解：（1）闭合开关S1、S2（此时开关K3、K5处于接通状态），电泵运转，开始注水．随着蓄水池中水位的逐渐升高，浮子A带动金属触头B上移，当升到最高水位时，K1闭合，接通电磁铁线圈F1，衔铁E1被吸下来，使开关K3断开，切断电泵的电源，停止抽水．与此同时K4接通，由于K4与K1为并联，所以当水位下降使K1断开时，电磁铁线圈F1仍处于接通状态，电泵保持停止状态．当水位下降到最低点时，开关K2闭合，接通电磁铁线圈F2，衔铁E2被吸下来，使开关K5断开，切断电磁铁线圈F1的电源，衔铁E1释放，使开关K3闭合，接通电泵的电源，再次注水．如此循环往复，实现自动注水．
（2）由图知，浮子上浮接通电路，必须满足：GA=F浮，
由阿基米德定律可得，F浮=ρ水gV排，
.
1、B
2、B
3．B
4．C
5、B
6、C
7、①K2K1 ②N送血
解析：（1）因阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．故血只能由K2流入从K1送出；
（2）由右手螺旋定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞右移，K2关闭，K1打开，处于送血状态．
8、（1）100 （2）增大减小降低 （3）如下图 （4）控制电路部分始终耗电
解析：（1）PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”．根据图象可知居里点温度为 100℃．
（2）根据图象，温度高于165℃，电阻值则随温度的升高而增大，根据公式P= U2/ R可知，功率减小；功率减小后，温度会降低．
（3）如图所示：当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响．
（4）控制电路的电池长时间工作，电流减小，磁性减弱，可能造成误动作．控制电路部分始终耗电。

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