专题18 电与磁（一）（原卷版）

专题18电与磁（一）一．选择题1．（2021•常州）电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，简称动能回收系统。下列实验中与动能回收系统原理相同的是（）A． B． C． D．2．（2021•无锡）用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（）A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度 C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒3．（2021•盐城）如图甲所示，用强磁铁块匀速靠近铜线圈，线圈绕O点发生转动，引起线圈转动的原因有两个：①强磁铁运动带动线圈周围空气流动；②强磁铁块匀速靠近使线圈中产生感应电流。小峰想探究哪个是使线圈转动的主要原因，他进行了以下两个实验，实验1：将外形相同的木棒以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动；实验2：如图乙所示，在线圈前挡一块透明塑料板，将强磁铁以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都有明显转动。则（）A．①是主要原因 B．②是主要原因 C．①和②都是主要原因 D．不能说明哪个是主要原因4．（2021•南京）如图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（）A．如图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同 B．如图是电磁感应现象 C．如图说明电流具有磁效应 D．如图说明磁场对电流有力的作用5．（2021•泰州）对下列四幅图的表述正确的是（）A．甲图反映的是电动机的工作原理 B．乙图能实现电能转化为机械能 C．丙图闭合开关后，小磁针N极逆时针偏转 D．丁图中小磁针N极顺时针偏转6．（2021•苏州）下列图中能反映发电机工作原理的（）A． B． C． D．7．（2021•连云港）如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（）A．在此过程中，电能转化为机械能 B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源 C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源 D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源8．（2020•南通）来回摇动某种发电的手电筒，电筒内的磁体就会在线圈里面来回运动，使灯泡发光。下图能反映其工作原理的是（）A． B． C． D．9．（2020•镇江）如图所示，蹄形磁铁和铜棒均水平放置。现闭合开关，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，则（）A．根据此现象的产生原理可制成电动机 B．此现象与奥斯特实验现象的产生原理相同 C．若将铜棒左右来回移动，可产生交变电流 D．仅将磁铁水平向右移动，G的指针不偏转10．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（）A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下11．（2020•常州）如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（）A．相斥，A端为N极，B端为N极 B．相斥，A端为S极，B端为S极 C．相吸，A端为S极，B端为N极 D．相吸，A端为N极，B端为S极12．（2020•扬州）如图是一个风力发电机模型。风吹过时，扇叶转动，小灯泡发光。下列选项中哪幅图的工作原理与它相同（）A． B． C． D．13．（2020•无锡）用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。闭合开关后，能产生感应电流的是（）A．导体棒AB静止在磁场中 B．导体棒AB做切割磁感线运动 C．导体棒AB沿磁场方向运动 D．只要让磁体运动，就一定能产生感应电流14．（2020•南京）如图是一台正在工作的电扇。下列四个实验能反映其工作原理的是（）A． B． C． D．二．填空题15．（2021•徐州）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？。让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？。当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？。16．（2021•南京）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是极，血液会（选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向（选填“需要”或“不需要”）改变。17．（2021•苏州）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的极，司南之所以能指南北，是由于受到的作用。18．（2020•徐州）如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转、利用原理产生电流，将能转化为电能。这种波浪提供的能源属于能源（填“可再生”或“不可再生“）。19．（2020•徐州）如图所示，铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了对它的作用力，若改变电流方向，通电后铝棒将向侧摆动，若铝棒中的电流变大，铝棒的摆动幅度将变。20．（2020•盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的，导线的运动方向会发生改变。这个过程将能转化为直导线的机械能。日常生活中的（电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。三．作图题21．（2021•淮安）请在图中括号中标出小磁针左端的磁极名称。22．（2021•镇江）开关S闭合后，小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。23．（2021•无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。请在括号中标出磁体左端的磁极并画出通过小磁针中心的一条磁感线。24．（2020•盐城）在图中画出通电螺线管的S极和A点的电流方向。25．（2020•南京）如图所示，小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。26．（2020•连云港）如图所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。四．实验探究题27．（2021•淮安）如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。（1）实验中，AB棒的材料可能是（填“塑料”或“铝”）。（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断。（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：次数AB棒在磁场中的运动情况是否有感应电流1静止无2沿磁场方向运动（不切割磁感线运动）无3切割磁感线运动有根据实验现象，初步得出电路中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运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为能。（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与的关系。（5）若将此装置中灵敏电流计换成，可进一步探究电动机的工作原理。28．（2021•宿迁）如图甲所示，是“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图。（1）磁体和导体棒AB相对静止，闭合开关，能否观察到灵敏电流计指针偏转的现象？答：。（2）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持的方向不变。（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是。29．（2021•泰州）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。（1）其中小磁针的作用是；（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在，此现象最早是由物理学家发现的。（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与有关。（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向（选填“会”或“不会”）改变。30．（2020•宿迁）图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为极。（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接（选填“触点1”或“触点2”）。（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为Ω。31．（2020•无锡）冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，导致驾驶员无法准确观察后方情况。为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图甲所示，是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成。控制电路中S接“手动”时，电磁铁A通电吸引衔铁，使触点D、E接触、受控电路中电热丝R2工作，对玻璃均匀加热。S接“自动”时，加热过程中，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，此时控制电路中通过的电流为0.02A．电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，玻璃质量为9kg，玻璃比热容为0.8×103J/（kg•℃）。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。（1）开关S接“手动”：①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的效应，A的上端是极。②将玻璃从﹣5℃加热至45℃．所需的时间是多少？（2）开关S接“自动”。玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值为Ω。（3）汽车后风窗玻璃上的电热丝R2是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成，如图乙所示，在电压U2不变的情况下，为增大电热丝R2的加热功率，请从银浆线的厚度，条数、粗细等方面，提出一种改进措施。五．计算题32．（2021•无锡）图甲为某品牌电压力锅，其电路原理图如图乙所示。电源转换器将U＝220V的电压转换为直流低电压U'（保持不变），R是热敏电阻，温度与锅内温度保持一致，当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω。R'是可调电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A时，衔铁P被吸起（开关断开），此时锅内温度为115℃；当电流减小到0.012A时，衔铁P被释放（开关重新接通），此时锅内温度为110℃。S为电源开关；S1为定时器开关，闭合后自动开始计时，计时结束会自动断开，无外力不再闭合，S2为保温开关，开始时处于闭合状态，当锅内温度达到80℃时断开，当锅内温度低于60℃时自动闭合，保压指示灯L1、保温指示灯L2阻值可忽略。R1、R2阻值均为110kΩ，R3为加热盘，额定电压为220V，电阻为48.4Ω。某次煮饭时，电压力锅内加入适量米和水，盖好盖子，闭合S、S1，电压力锅进入“加热”工作状态，6min后灯L1亮起，电压力锅进入“保压”工作状态，保压期间，观察到灯L1间歇发光；再过一段时间，S1断开，灯L2亮起，电压力锅进入“保温”工作状态。（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为多少？（2）电压力锅进入“保温”工作状态后，下列说法中错误的是。A.灯L1、L2间歇发光B.灯L1会熄灭、灯L2间歇发光C.当锅内温度低于60℃时，R3正常工作D.当锅内温度达到80℃时，通过R3的电流小于0.002A（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为多少？六．综合能力题33．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力；RF的阻值应随压力的减小而。（填“增大”或“减小”）（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法：，。34．（2021•扬州）阅读短文，回答问题。白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上，总装机容量1600万千瓦，居全球第二，预计今年7月1日前首批机组发电，2022年7月实现全部机组发电。建成后，白鹤滩水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，在同等满足电力系统用电需求的情况下，水电站每年可节约标准煤约2×107吨，减少排放二氧化碳约5160万吨。对我国碳达峰、碳中和目标实现，对促进西部开发，实现“西电东送”都具有深远的意义。（1）水电站中的发电机组是能转化为能的装置，它是利用原理工作的。（2）拦河大坝形状为上窄下宽的原因是；汛期相较于枯水期，大坝底部所受液体压强会。（3）水力发电站使用热值为2.9×107J/kg的标准煤，估算其发电效率为。（4）若水电站输电的功率为6.6×105kW，采用1100kV特高压输电，则输电电流为A。（5）大坝修建成拱形，且向上游凸出，这样设计的目的是。35．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。（1）浮块的重力为N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将。（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：①轻绳对浮块的拉力。②池内水面距池底的高度。（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是。七．解答题36．（2021•苏州）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图。电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。（1）图甲中应将b端与端相连；（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为极；（3）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为Ω；（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是℃；（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试，使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。第一步：断开开关，；第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；第三步：断开开关，完成电路调试。37．（2020•南通）阅读短文，回答问题。智能防疫机器人我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温，移动，避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。电池的质量10kg减速器的减速比30：1电池比能量140W•h/kg驱动电机的输入总功率400W移动速度0.1～1m/s驱动电机将电能转化为机械能的效率60%（1）机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用（选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物；以移动机器人为参照物，障碍物是的。（2）下列关于机器人的说法中，错误的是。A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜B．菲涅尔透镜接收的是人体