专题14 《电与磁》压轴培优题型训练（十四大题型）（学生版）

专题14《\o"第20章电与磁"电与磁》压轴培优题型训练【十四大题型】一．磁感线及其特点（共2小题）二．电流的磁效应（共3小题）三．探究通电螺线管的磁场特点（共3小题）四．通电螺线管的磁场（共3小题）五．利用安培定则判断磁极（共2小题）六．影响电磁铁磁性强弱的因素（共2小题）七．探究影响带电磁铁磁性强弱的实验（共5小题）八．电磁继电器的构造与原理（共6小题）九．电磁继电器在实际生活中的应用（共2小题）十．通电导线在磁场中受到力的作用（共5小题）十一．探究磁场对通电导线的作用（共3小题）十二．电动机工作原理（共2小题）十三．电磁感应现象（共2小题）十四．探究产生感应电流的条件（共2小题）一．磁感线及其特点（共2小题）1．作图题：（1）如图1，根据小磁针的指向，请你标出磁体的N、S极和磁感线方向。（2）如图2，根据小磁针静止时的指向，请你标出通电螺线管的N、S极和电源正、负极。（3）如图3，把带有开关的电灯、三孔插座正确地连入家庭电路中。2．阅读短文，回答问题：电动自行车是如何调速的常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍耳传感器、控制器和开关K四部分组成。霍耳传感器是将磁信号转变成电压的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍耳传感器的距离发生改变，使U0发生变化。控制器自身产生大小随时间周期性变化电压U1，如图甲所示。控制器将电压U1与霍耳传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，控制开关K的通断。当U1小于U0时，UK＝1V，图乙中开关K闭合；U1大于U0时，UK＝0，K断开。U0不同，开关K闭合时间（Δt闭合）与断开时间（Δt断开）都会变化，越大，电动机转得越快。（1）霍耳传感器将。A．磁场的方向转化为电流B．磁场的强弱转化为电流C．磁场的方向转化为电压D．磁场的强弱转化为电压（2）如图丙所示，将霍耳传感器沿磁感线从A点移动到B的过程中，其产生电压U0。A．不断增大B．保持不变C．不断减小D．先减小后增大（3）电动自行车行驶过程中，当U0小于U1时，电动机中（有/无）电流通过。（4）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线。在0～2T内控制开关K闭合的时间段分别为。（5）电动自行车在行驶过程中霍耳传感器输出电压U0如图戊中图线M，转动手柄旋转套后U0变为图中图线N，图中折线A是U1随时间变化的关系图线。与转动前相比，下列判断正确的是。A．电动自行车速度增大B．手柄旋转套中磁铁与霍耳传感器的距离减小C．每次K闭合与断开时间之比（）变小D．每次K闭合与断开时间之和（Δt闭合+Δt断开）变大二．电流的磁效应（共3小题）3．如图是一些研究电磁现象实验的示意图。关于这些实验，下列说法中错误的是（）A．甲实验中，导线中有电流通过时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在磁场B．乙实验中，闭合开关后，导体棒ab由静止变为运动，说明这个过程中电能转化为机械能 C．丙实验中，两线圈匝数相同，通过线圈的电流不同，电磁铁吸引大头针个数不同，说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关 D．丁实验中，导体棒ab水平向左运动，电流表指针发生偏转，说明只要导体在磁场中运动，就一定能产生电流4．如图甲所示，探究“通电直导线周围的磁场”时，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。（1）闭合开关后，观察到小磁针发生偏转，说明通电直导线周围存在。改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向（不变/改变）。（2）实验中小磁针的作用是。若移走小磁针，通电直导线周围（仍有/没有）磁场。（3）进一步探究表明，通电直导线周围磁场分布情况如图乙所示。它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。由乙图可知，若甲图中直导线的电流方向不变，将小磁针移到直导线的正上方平行放置，小磁针的偏转方向与原来（相同/相反），你判断的依据是。5．如图所示，从一个不能打开的盒子（内有电池组等电路元件）上的两个小孔中伸出一段细软的长导线。试在不断开该导线的情况下，设计两种不同的方法判断该导线中是否有电流，并根据你的设计填写下表。所用的器材主要实验步骤及判断导线中是否有电流的方法方法一方法二三．探究通电螺线管的磁场特点（共3小题）6．小明在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图一所示电路。实验时：（1）可通过观察判断通电螺线管的磁极。（2）小明猜想：通电螺线管的磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引大头针的数目，此时调节滑动变阻器是为了，来探究通电螺线管的磁场强弱与的关系。（3）为了探究“通电螺线管的磁极性质”，小明对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图二所示的四种情况。分析情况可知，螺线管的磁极由决定。7．在探究通电螺线管的磁场时，小亮采用了如图所示的实验装置。闭合开关后，小亮将大头针靠近螺线管的两端，均未发现螺线管吸引大头针的现象。经检查，全部实验器材均无故障且连接无误。根据此现象，小亮得出结论：通电螺线管周围不存在磁场。实验桌上有：电源、开关、螺线管、细线、条形磁铁、玻璃板各一个，大头针、小磁针、铁屑、导线若干，请你利用这些器材，设计一个实验证明小亮的结论是错误的。写出实验步骤和实验现象。8．（Ⅰ）在“探究通电螺线管外部磁场方向”实验中，在图示的螺线管周围不同位置放一些小磁针，闭合开关，观察各个小磁针的指向。为了探究结果更精确，小磁针应（选填“多一些”或“少一些”）；把电池正负极对调，闭合开关会发现小磁针（选填“不偏转”或“反向偏转”），此现象说明。（Ⅱ）小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量。其实验步骤如下：a．先将活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔。b．按图组装器材，用左手托住弹簧测力计保持它在水平方向，然后用右手水平向右慢慢地拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚开始向左滑动时，记下弹簧测力计的示数为5.5N．松手时发现注射器中的活塞向右滑动瞬间，弹簧测力计的示数为4.5N。c．测出注射器全部刻度的长度为5cm。d．根据测量数据，算出大气压的值。（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和。（2）实验过程中，小明让弹簧测力计和注射器筒保持在水平方向，这样做的目的是为了减小对实验的影响，从而提高实验的准确程度。（3）根据小明测得的数据计算出大气压的值为Pa。（4）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；③弹簧测力计的读数时，读数偏大；④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因一定会使测量值小于真实值的是。四．通电螺线管的磁场（共3小题）9．如图，一质量为40g。体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡标有“6V3W“字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。I/A0.10.20.30.40.5F/N0.050.10.150.20.25（1）闭合开关后，通电螺线管A端是极，调节滑动变阻器，滑片向右移动，则通电螺线管的会增强。（2）闭合开关，调节滑动变阻器使铁制小球能够悬浮在水中，此时，小灯泡消耗的功率是多少W？（3）闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多少N？10．物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T），磁感应强度B越大表明磁场越强；B＝0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象。为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：（1）当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为A．电阻R消耗的功率是。（2）只闭合S1，通电螺线管的右端为极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为T。（3）实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的无关。（4）实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法。11．设计实验﹣研究电现象（可以配图说明）（1）请你设计一个验证性小实验，证明“通电螺线管外部磁场的形状与条形磁体的磁场相似”。（2）设计实验探究：“串联后的总电阻与分电阻的关系”器材电源、电流表、电压表、小灯泡、2个阻值都是R的定值电阻、开关、导线若干数据记录表格实验步骤五．利用安培定则判断磁极（共2小题）12．如图，根据小磁针的极性，在圈内标出磁感线的方向。13．如图所示，将质量为80g，体积为100cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡L标有“6V3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表所示（灯丝电阻保持不变，不考虑铁制小球与螺线管距离的远近对作用力F的影响）求：I/A0.10.20.30.40.5F/N0.050.10.150.20.25（1）请判断：开关闭合后通电螺线管具有了磁性，其上端为极。（2）断开开关铁制小球静止时露出水面的体积是多少？（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使铁制小球能悬停在水中，此时小灯泡消耗的功率是多大？（4）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？六．影响电磁铁磁性强弱的因素（共2小题）14．下列说法中不正确的是（）A．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，导体中就一定会产生感应电流 B．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 C．一个可以正确指南北小磁针放在无外界磁场干扰的教室中，静止时，指南的一端为南极 D．电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少有关15．将如图所示中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：A．电路能改变电磁铁磁性的强弱；B．使小磁针静止时如图所示。七．探究影响带电磁铁磁性强弱的实验（共5小题）16．如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察来确定。（2）下表是该组同学所做实验的记录：电磁铁（线圈）50匝100匝实验次数123456电流/A0.81.21.50.81.21.5吸引铁钉的最多数目/枚581071114①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的；②比较实验中的，可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱还与什么有关？你对此猜想是：。17．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流（填“增大”、“不变”或“减小”），电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越，电磁铁磁性越强。（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是极；电磁铁（填“甲”或“乙”）的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，。18．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T．为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小聪设计了如图1所示的电路，图甲中电源电压为6V，R1为磁感电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2所示。（1）闭合开关S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，这说明磁感电阻R1处的磁感应强度B逐渐。（选填“增大”或“减小”）（2）闭合开关S1和S2，保持滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R1，测出R1离电磁铁左端的距离s与对应的电流表示数I，算出R1处磁感应强度B的数值如表。请计算s＝5cm时，B＝T。s/cm123456I/mA101215203046B/T0.680.650.600.510.20（3）综合以上实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而；离电磁铁越远，磁感应强度越。19．现要探究“通电线圈的磁性强弱与通过线圈的电流强弱的关系”，部分实验报告如下，请按要求完成相关内容。（1）实验目的：探究通电线圈磁性强弱与通过线圈的电流关系；（2）实验原理：对同一线圈，改变通过线圈的电流，观察线圈吸引大头针的数量来判断其磁性强弱的变化。能吸引大头针的数量越多，线圈的磁性。（3）实验器材：除电池、开关、线圈、导线、大头针外，还需要；请在图中的虚线框内画出实验电路图（线圈已画出）。（4）实验步骤：请参考“实验原理”简要写出剩下的实验步骤①依电路图将实验器材连接起来；②。20．如图是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置示意图，它由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。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，用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。（1）用笔画线代替导线将实物图连接完整。（2）指针下方的物体A应由材料制成。A.铜B.铝C.塑料D.铁（3）实验发现：①当滑动变阻器的滑片P向滑动时，指针B偏转的角度将会增大；②保持滑片P位置不变，当导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会（选填“变大”或“变小”）；③断开开关，电磁铁（选填“有”或“无”）磁性。（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论：电磁铁磁性强弱与和有关。八．电磁继电器的构造与原理（共6小题）21．如图﹣1是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”，控制电路电源电压为6V，电磁继电器线圈电阻为10Ω，R为力敏电阻，其阻值大小随压力F的变化关系如图﹣2所示。当光控开关接收到绿光时断开，工作电路中指示灯亮，电控照相机不工作，当光控开关接收到红光时自动闭合，且当力敏电阻受到车的压力增大到一定数值，控制电路中电流等于或大于0.06A时，电控照相机开始拍照，g取10N/kg。下列说法中不正确的是（）A．a处是指示灯，b处是电控照相机 B．当控制电路中电流等于0.06A时，闯红灯的车的质量为400kg C．当质量为1200kg的车闯红灯时，控制电路消耗的总功率为0.9W D．若使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以适当减小线圈的匝数22．我市已逐渐开始实行电动自行车新政策：只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过25km/h。下面是同学们设计的某品牌电动自行车的电路，其中符合“旋钮OP绕O点顺时针转动时，电动机转速变快，当转速超过一定值，电铃会自动报警”的电路是（）A．B． C． D．23．在如图所示的电路中，有四个电磁继电器，相关参数标注在图上，其中电源电压1.5V且和一个1Ω的电阻串在一起（图中把它们画在一起），灯泡电阻8Ω，刚闭合开关后，下列说法错误的是（）A．若滑片位于最左边，三个灯泡从左往右依次点亮 B．若滑片位于最左边，当最后一个继电器闭合后，三个灯泡从左往右依次熄灭 C．若滑片位于最右边，三个灯泡从左往右依次点亮 D．若滑片位于最右边，当最后一个继电器闭合后，三个灯泡从左往右依次熄灭24．图甲是一种自动蓄水装置示意图：力敏电阻固定不动，下方悬挂一圆柱体（其位置不随水面变化）。闭合开关S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当水位达到设定高度h0时，水泵自动停止注水，此时柱体浸入水中的深度恰好为其高度的一半。已知：控制电路电源电压为4.5V，电阻箱R2阻值为10Ω，力敏电阻R1阻值与拉力F的关系如图乙所示，柱形物体的质量为1.5kg，底面积为10cm2，当线圈中电流I≤0.15A时，衔铁被释放，忽略线圈电阻，g取10N/kg。（1）由图乙可知，随着力敏电阻所受拉力变大，其阻值，随着水位升高，柱体缓慢浸入水中，柱体对力敏电阻拉力，线圈中电流（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。（2）水位达到设定高度时，柱形物体浸入水中的深度h为cm。（3）柱形物体的密度为g/cm3。（4）若要降低水位设定高度h0，下列方法不可行的是（多选）。A．适当减小电源电压B．将电阻箱R2的阻值调小一些C．减少线圈的匝数D．保持柱状体形状和体积不变，换用密度更大的柱形物体25．小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作。在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性（填“增强”、“减弱”或“不变”）。（2）若电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）26．如图甲所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型，电路中电源电压恒为6V，指示灯的规格均为“6V3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。当转向开关与触点“2和3”刚接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯发光较暗，接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯发光较亮，此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯会较暗、较亮交替闪烁。当开关与触点“2和3”接通时，右转向指示灯两端实际电压变化规律如乙图所示。已知右转向灯发光较暗时，其两端实际电压为Ux，其消耗的实际功率为额定功率的9%，不考虑指示灯电阻随温度的变化。（1）右转向灯发光较暗时，触点A和触点B的状态是（选填“接通”或“断开”）；此时指示灯消耗的实际功率是W，指示灯两端的实际电压Ux＝V；（2）右转向灯交替工作3s，其消耗的电能是J；（3）定值电阻R0的大小是Ω；（4）开关与触点“3和4”接通时，指示灯的状态是（选填“亮度不变地持续发光”或“亮暗交替发光”）。九．电磁继电器在实际生活中的应用（共2小题）27．小敏设计了一种“闯红灯违规模拟记录器”，拍摄机动车闯红灯时的情景，如图甲。工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化规律如图乙所示，当电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下；光控开关未受到该种光照射时自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。已知控制电路电压为6V，继电器线圈电阻10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引（g取10N/kg）。下列说法中不正确的是（）A．要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红光时，自动闭合 B．光控开关接收到绿光时，指示灯亮，电控照相机不工作 C．要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中串联一个电阻 D．质量小于400kg的车辆违规时不会被拍照记录28．中考体检时，我们都要测量体重，常用的测量工具是人体秤．测量时如图甲所示。秤中的力敏传感器由弹性体和金属电阻丝R组成，电阻丝粘贴在弹性体上，但两者之间隔有绝缘材料。当秤台上有重物时，弹性体被压缩，电阻丝R随之变短，阻值发生变化。据此原理，小明利用力敏传感器设计了一种既能称量物重，又能实现报警的人体秤的模拟电路，如图乙所示。电源电压为3V，电流表量程为0～0.6A。闭合开关后，秤台上不放重物时，电流表示数为0.2A，随着秤台重物的增加，电流表示数会发生变化，当电流达到0.4A，电磁铁会吸引衔铁，动、静触点接触，电路报警。（电磁铁线圈电阻不计，g取10N/kg）（1）若图甲中人体质量为50kg，双脚和秤台的接触面积为400cm2，则秤台表面承受的压强为Pa；（2）若报警灯L的额定电压为3V，其电流随电压变化规律如图丙所示，电阻丝R阻值的减少量与所测物体质量的增加量成正比，当秤台上物体的质量为10kg，力敏电阻的变化量为1Ω；①闭合开关，秤台不放重物到电路开始报警时，灯泡L的功率变化了多少？②当电流表示数为0.4A时，秤台上物体的质量为多少？③关于此人体秤的结构及工作原理，下列说法正确的是。A．人体秤所测物体质量的变化量与电流表示数的变化量成正比B．开关闭合后，当体重过大，电磁铁吸引衔铁，电路报警，灯L亮度不变C．若报警灯L放在a处，人体秤正常工作时灯泡不亮，当电流表示数为0.4A时，吸引衔铁，L发光而报警，秤台所称物体质量的最大值比图乙中更小D．若报警灯L放在b处，人体秤正常工作时灯泡亮，当电流表示数为0.4A时，吸引衔铁，L间歇发光，电路报警，秤台所秤物体质量的最大值比图乙中更大十．通电导线在磁场中受到力的作用（共5小题）29．下列关于电磁现象的表述，错误的是（）A．甲图闭合开关，线圈转动，说明磁场对电流有力的作用 B．乙图给导线通电，导线附近磁针发生偏转，电磁铁根据这个原理制成的 C．丙图闭合电路的部分导体ab在磁场中左右运动，灵敏电流计指针会偏转 D．丁图实验中B的上端是S极30．有一种轮子会发光的溜冰鞋，轮子是透明的，磁环固定在轮周上，由金属线圈和发光二极管LED组成的电路固定在轮的轴上。溜冰时，轮子发光，下列分析不正确的是（）A．由金属线圈和发光二极管组成的电路一定是闭合电路 B．利用的原理是磁场对电流的作用 C．发光二极管LED是一种半导体材料 D．这个过程中能量的转化：先机械能转化为电能，再把电能转化为光能31．如图是简易“电动火车”的示意图，把一个干电池两端吸有短小圆柱形强磁铁的“结合体”，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈内，干电池和强磁铁的“结合体”就会在螺旋线圈内运动。关于简易“电动火车”的说法有：①线圈可以用漆包线绕成，确保各处绝缘；②强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；③“结合体”受到磁场力的作用；④“结合体”受到电源产生的电力。其中正确的是（）A．①② B．②③ C．①③ D．①④32．在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：“既然通电导体周围存在磁场，磁场又会对通电导体产生力的作用，那么互相靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？”（1）于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线，相距较近地并排固定在接线板上，实验电路如图甲所示，通过实验观察到的现象如图乙所示。该实验表明：两个通电导体之间。（2）小强认为，如果改变其中一个通电导体中的电流方向，则它们之间作用力的方向也会发生改变。小强这样想的理由是电流产生的磁场方向是由的方向决定的，当一个通电导体中电流的方向改变时，它产生的磁场方向也会发生改变；而磁场对通电导体的作用力的方向与的方向和的方向有关，另一个通电导体中电流的方向不变，但磁场方向变化了，它受到的磁场力的方向就会改变。（3）如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为会出现怎样的情况？通过这个问题，你得到了怎样的启示？33．近年来，智能机器人进入百姓家，如图所示是质量为4kg的扫地机器人某次工作时的情景，在4s内沿水平直线运动了2m，此过程机器人所提供的牵引力为50N，g取10N/kg．求：（1）为智能机器人提供牵引力的是电动机，电动机的原理是；（2）若机器人静止充电时和地面的接触面积为2cm2，则它对地面的压强为多少？（3）上述工作过程中牵引力的功率为多少？十一．探究磁场对通电导线的作用（共3小题）34．归纳式探究磁感应强度B/T导体棒长度L/m导体棒运动速度v/（m/s）电压U/V0.10.10.11×10﹣30.20.10.12×10﹣30.10.10.22×10﹣30.20.20.14×10﹣3闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，这种现象叫。原因是这部分导体两端会产生电压。电压的大小与导体棒长度L，导体棒运动速度v，以及磁感应强度B（表示磁场的强弱）有关，其关系数据如表：（1）U＝k（2）通电导线在磁场中受到力的作用，这个力叫安培力，当导体棒与磁场垂直时，安培力的大小F安＝BIL，I为流过导体的电流。如图，两根足够长的水平平行导轨MN间距为L，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，导体棒CD与导轨接触紧密，两导轨左侧电阻大小为R（导体棒和导轨的电阻不计），当导体棒以速度v沿着导轨运动时，其所受安培力大小F安＝（3）如图中若用水平向右，大小为F拉21N的力拉着导体棒沿着导轨运动，导体棒长度L＝0.2m（此时导体棒受到的安培力水平向左），磁感应强度B＝lT，导轨左侧电阻R＝0.1Ω，不计摩擦，导体棒能达到的最大速度为。35．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根轻质的铝棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。（1）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示。（选填“发电机”或“电动机”）就是利用这一原理制成的。（2）在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法对吗？为什么？。（3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验。①实验过程中，小明应根据（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。②闭合开关，小明发现铁棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明感到非常困惑。请你指出小明实验设计中存在的问题并提出改进方法。存在问题：。改进方法：。（4）若想利用小明的实验装置继续探究电磁感应现象，我们只需将图甲中的（选填“开关”、“铝棒ab”或“电源”）替换成即可。36．如图，是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置，当闭合开关时，导线ab中自由电子定向移动的方向是（选填“从a到b”、“从b到a”或“垂直ab方向”），导线ab受到磁场力的作用而向左运动，现在，如果只将磁场方向变为与原来方向相反，那么导线ab将向运动；如果同时将电流方向和磁场方向相反，那么导线ab运动（选填“左”或“右”）十二．电动机工作原理（共2小题）37．阅读短文，回答下列问题：空气的动力空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。如图是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空气缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。根据上述材料，回答下列问题：（1）压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是（选填“内燃机”“电动机”或“蒸汽机”）提供动力的。（2）空气发动机是利用能做功的，空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的冲程工作过程相似。A．吸气B．压缩C．做功D．排气（3）分析上文，下面说法正确的有。A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体受到惯性的作用B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能C．以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气燃烧产生能量D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失（4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释：。38．阅读短文，回答问题。喷泉喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态的水表演艺术。水泵由电机带动工作时，水泵的叶轮高速旋转，驱使水飞离叶轮向外喷出。从而在叶轮中心区形成真空，将池中的水不断“吸”上来。水泵转速恒定时。喷出的水柱高度稳定。音乐喷泉用计算机采集音乐的声音频率特征，并将其转化为控制信号，用以改变输入电机的电源频率，电源频率的改变使水泵的转速发生变化，达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比。流量指水泵单位时间内喷出水的体积，扬程指水泵能将水提升的高度。图甲所示的是一游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中的照片，喷泉使用的水泵的部分参数如表一。模型悬停在空中时，水冲击到模型时的速度v与模型的质量M、水泵流量Q之间的关系如表二。表一：额定转速2900r/min额定流量Q0.04m3/s额定扬程H8m额定功率7.5kW表二：速度v/m•s﹣11.02.03.04.06.0质量M/kg3.06.012.012.012.0流量Q/m3•s﹣10.030.030.040.030.02（1）水泵的叶轮中心区形成真空时，水池中的水在的作用下不断地进入水泵内；（2）下列关于喷泉的有关说法，正有的是；A.喷泉水泵所使用的电机运用了电磁感应原理B.向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等C.阳光下喷泉附近常出现的彩虹是由光的反射引起的D.音乐喷泉通过采集声音中的音调信息控制水泵的转速（3）某喷泉装有四台参数如表一的水泵。第一次调试时水泵转速为额定值的0.8倍，则此时扬程为m；第二次调试时四台水泵都在额定功率下工作，每台水泵先依次各喷20s，然后一起喷70s后停止，则这次调试过程四台水泵消耗的电能为kW•h；（4）分析表二数据，当卡通模型的质量为10kg，水冲击模型时的速度4.0m/s时，对应的流量为m3/s，水泵每秒喷出水的质量为kg；（5）如图乙为控制喷泉断续工作的模拟电路，AB两端输入如图丙所示的周期性变化的电压曲线，定值电阻R＝2Ω，D为电子元件，当UAB＜6V时，D两端的电压UD等于输入电压，UAB≥6V时，UD保持6V不变，当R的电功率满足P≥8W时，水泵启动喷水。则t＝3s时电阻R的电功率为W；该电路工作20min，喷水时间共为s。十三．电磁感应现象（共2小题）39．我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电。汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电。（1）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是（2）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示。汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该（选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．简单说明你判断的理由：输出电压/V300额定功率/kW30最大容量/kW•h30质量/kg320（3）测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值。已知汽油的热值为4.6×107J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。计算：①牵引力做功为多少；②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大。40．阅读材料，回答问题：现代社会，公路上车水马龙，能不能把汽车行驶时的一些能量加以利用呢？科学家们利用物理知识设计了一种叫“绿色节能”的路面减速装置，如图所示。当车辆驶过减速装置时，该装置会发电。这种高科技的“夜间交警”在帮助车辆减速的同时还能为交通指示起到供能作用。这些在斜坡上的减速装置是由一种与路面齐平的垫板构成，在垫板里面有一系列类似于感应嵌板的物体。当有车辆经过路面时，路面下活动的嵌齿会是嵌板上下浮动，从而像一个小型发电机一样产生电能。据估计，足够稳定的车流量将会使节能装置的发电功率达到10kW。（1）该装置的原理是：；它工作过程中能量的转化关系是把能转化成电能。（2）该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8h的发电量是度。（3）如果该装置在足够稳定的车流量的情况下，工作8h所获得的机械能是1.44×109J，则该装置的发电效率是。十四．探究产生感应电流的条件（共2小题）41．法拉第电磁感应现象指出：“闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小明根据课文中的描述进行了进一步探究，提出了“感应电流的大小可能与切割磁感线运动的快慢有关”的猜想。（1）小明为验证猜想，设计了如图所示实验，请帮忙补充实验步骤中空缺部分；步骤：①按图连接好电路后，；②将导体以向方向（选填“上、下、左、右、前、后”）在磁场中慢速运动，观察此时；③；（2）利用上述步骤，如何判断小明的猜想是否正确？小明分析如下，请补充完整。如果，则猜想是正确的；否则猜想不正确。（3）如何改变感应电流的方向？写出一种方法：。42．沈仔细同学在探究“感应电流产生的条件”实验中，发现每次电流表指针的偏转角度不相同，于是他提出了“感应电流的大小与哪些因素有关”的问题，并做出以下猜想：猜想一：感应电流的大小与磁场的强弱有关；猜想二：感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关；猜想三：感应电流的大小与切割磁感线的导体长度有关。为验证自己的猜想是否正确，他选用的器材有：导体棒一根，10匝线圈和20匝线圈各一个（导体棒电阻与多匝线圈电阻近似相等），磁场强度不同的蹄形磁铁三块，灵敏电流表一块，长导线若干。请你帮他完成下列内容：（1）为了验证猜想一，他做了如下实验。①首先用图1所示的装置做实验，导体棒ab以速度v1切割磁感线，观察并记录电流表指针偏转的格数n1。②调换一块磁场强度更强的磁铁，并将导体棒换成10匝线圈，线圈的一边置于磁场中，如图2所示，并以速度v2（v2＞v1）切割磁感线，观察并记录电流表指针偏转的格数n2。请你说明他的操作中存在的问题；（2）设计出探究“猜想二”的记录数据表格。综合训练一、选择题(本大题共10小题。下列各题给出的四个选项中,只有一项符合题意)1.在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天,我们应尽量减少下列哪种能源的使用()A.水能 B.石油 C.风能 D.太阳能2.下列关于信息的传递的相关知识错误的是()A.电磁波在真空中也可以传播,所以航天员在月球上可以利用电磁波来通信B.移动电话既是无线电发射台又是无线电接收台,它利用电磁波传递信息C.在地球周围均匀配置2颗地球静止卫星,就可以实现全球通信D.光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射,将信息传到远方3.下列电路图中,开关S闭合后,两个电阻并联的是()4.实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图像如图甲所示,则图乙中有关此小灯泡功率P与U2或P与I2的图像可能正确的是()甲乙5.电磁铁被广泛应用于生产、生活中,下列产品中没有用到电磁铁的是()6.下列实验装置与探究内容不相符的是()7.能源科技的发展促进了人类文明的进步,关于能源和材料,下列说法错误的是()A.化石能源的大量使用带来了酸雨、雾霾、温室效应等环境问题B.提高能量转化利用中的效率是解决节能问题的重点之一C.超导材料不能应用在电饭锅等电器上D.铜是磁性材料,可以被磁化8.两个相同的容器分别装了质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示,则()A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容B.如果升高相同的温度,两液体吸收的热量相同C.加热相同的时间,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D.加热相同的时间,甲液体温度比乙液体温度升高得多9.下列有关图甲、乙所示的实验现象说法正确的是()甲乙A.图甲演示的是电流的磁效应现象B.图乙演示的现象与扬声器原理相同C.甲、乙两图演示的现象说明电能生磁,磁也能生电D.图乙中,导体ab只要运动就能在电路中产生感应电流10.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图所示,下列说法正确的是()A.A的电阻值为6.25ΩB.A和B串联,电路中电流为0.4A时,A、B的电功率之比为5∶4C.A和B并联在电压为2.5V的电源两端,A、B的电功率之比为5∶4D.当A和B串联,两者电阻相同时,电源电压为3.0V二、填空题11.工厂里的冷却塔大多用水作为冷却物质,是因为水的较大;在古代,人类学会了钻木取火的方法,这是利用的方式改变物体的内能。

12.两只电阻之比R1∶R2=3∶5,把它们串联在某电路中,则通过的电流之比I1∶I2=;消耗的电功率之比P1∶P2=。

13.某同学家中的电能表如图所示,现用它测量一只灯泡的实际功率。他关掉其他电器只让该灯泡工作,电能表转盘转过30r用时10min,这段时间灯泡消耗的电能是kW·h,灯泡的实际功率是W。

14.一个空心小铁球放在盛水的水槽中置于铁棒AB的上方,绕在铁棒上的线圈连接在如图所示的电路,开关S闭合后,空心小铁球仍漂浮在水面上,此时A端为电磁铁的极,将滑片P向左滑动,空心小铁球所受浮力(选填“增大”“减小”或“不变”)。

15.如图所示,R1的阻值为5Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为40Ω,电源电压保持4.5V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。为保证电路安全,R2接入电路中的最小阻值为Ω,R1消耗的最小功率为W。

三、作图题16.请用笔画线代替导线,将图中的开关、节能灯正确接入家庭电路中。17.如图所示,电路连接正确,开关闭合后小磁针静止时指向如图所示,请在图中标出通电螺线管磁极、电源的正负极,并画出螺线管的绕法。四、实验题18.某小组在测量小灯泡电功率的实验中,备有器材的规格如下:电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,滑动变阻器A的规格为“10Ω1A”,滑动变阻器B的规格为“50Ω2A”。(1)用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变亮。(2)该组同学选用的滑动变阻器应是(选填“A”或“B”)。

(3)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是。

(4)通过小灯泡的电流随它两端电压的变化如图乙所示,分析图像可知,小灯泡的额定功率为W;小组同学分析图像后发现:通过灯泡的电流与其两端电压不成正比。形成这一现象的原因是。

(5)他们想继续探究电流与电压的关系,请你帮他们设计一个实验电路,将电路图画在图丙的虚线框中。五、综合题19.如图所示的电路中,电阻R'的阻值为50Ω,滑动变阻器R的最大阻值为100Ω,电源电压10V保持不变。闭合开关,求:(1)当P移至a端时,电阻R'消耗的功率;(2)当P移至b端时,电路中的电流大小和通电2min产生的热量。20.图甲为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220V。水箱最多装水0.3kg,加热功率有大小两个挡位。设计师最初设计的内部电路有图乙、丙两种接法,其中电热丝R1=56Ω,R2=44Ω。甲(1)高温水蒸气熨烫衣服时,水蒸气遇到衣服迅速(填物态变化名称)成小水珠,放出热量,将衣服熨平。

(2)如果选择乙电路,电路中最大电流为A;如果选择丙电路,电路中最大电流为A。由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2A,故设计师最终选择了乙电路。(计算结果保留一位小数)

(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率。(4)若将水箱中质量为0.22kg的水从25℃加热到100℃,挂烫机至少需要加热多长时间?[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]期末测评1.B水能、风能、太阳能取之不尽、用之不竭,而且不会对环境产生影响,现在科学技术的进步也很容易转化为其他形式的能;煤炭、石油、天然气属于化石能源,属于不可再生能源,并且在使用时会产生废物、废气污染环境,与节能环保、低碳生活不相符。2.C月球上没有空气,表面是真空,电磁波可以在真空中传播,所以航天员在月球上可以用电磁波来通信,故选项A正确,不符合题意;移动电话既是无线电发射台,又是无线电接收台,它利用电磁波传递信息,故选项B正确,不符合题意;要实现全球通信(除两极外),在地球周围均匀地配置3颗地球静止卫星就可以,故选项C错误,符合题意;激光在传输过程中,从光导纤维的一端射入后,在光导纤维内壁上要发生多次反射,并从另一端射出,这样就把它携带的信息传到远方,故选项D正确,不符合题意。3.C选项A,两个电阻顺次连接,因此该电路为串联电路;选项B,开关闭合,导线对上面的电阻短路,只有下面的电阻连入电路;选项C,两个电阻并列连接,因此该电路为并联电路;选项D,开关闭合,会对电源短路,烧坏电源,两个电阻不能工作。4.D由题图甲可知,电阻随着电压和电流的增大而增大。由P=U2R可知,在P-U2图像上某点与原点连线相对于横轴的倾斜程度反映了该点电阻的倒数,因随电压变大,电阻的倒数会变小,故选项A、B错误。由P=I2R可知,在P-I2图像上某点与原点的连线相对于横轴的倾斜程度反映了物体在该点电阻的大小,因小灯泡的电阻随电流的增大而增大,故其倾斜程度应越来越大,故选项C错误5.B磁浮列车应用同名磁极相互排斥的原理,应用了电磁铁,故选项A不符合题意。台灯是利用将电能转化为光能工作的,没用到电磁铁,故选项B符合题意。老式电话机应用了电磁铁的原理,故选项C不符合题意。通电时,电磁铁有电流通过,电磁起重机产生了磁性,当电路断开时,电磁铁失去了磁性,应用了电磁铁,故选项D不符合题意。6.B选项A,据小磁针偏转的情况可以判断磁极间的作用规律,故不符合题意;选项B,该实验是探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系,即电流一定时,匝数多的电磁铁磁性强,故符合题意;选项C,据奥斯特实验可知,通电导线周围存在着磁场,故不符合题意;选项D,此时是闭合电路,且导体做切割磁感线运动,能产生感应电流,故不符合题意。7.D化石能源的大量使用带来了环境问题,如二氧化碳造成的“温室效应”,二氧化硫等造成的酸雨,燃烧时产生的浮尘等,故选项A正确,不符合题意;提高能量转化利用中的效率是我们当前解决节能问题的重点之一,故选项B正确,不符合题意;电饭锅等电器是利用电流的热效应进行工作的,使用超导材料时电饭锅等电器就无法工作,故选项C正确,不符合题意;铁、钴、镍等物质是磁性材料,铜不是磁性材料,不可以被磁化,故选项D错误,符合题意。8.D由Q=cmΔt得c=QmΔt,由图像知,等质量的甲、乙两液体加热相同时间即吸收相同热量,甲升高的温度高,故c甲<c乙;升高温度Δt相等时,Q甲<Q乙;Q甲=Q乙时,Δt甲>Δ9.C题图甲中有电源,是电动机原理图,利用了通电导体在磁场中受力运动的原理,不是电流的磁效应,A错误;题图乙中,当金属棒ab在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,是电磁感应装置,而扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的,题图乙演示的现象与扬声器原理不相同,B错误;题图甲说明通电导体的周围产生磁场,该磁场与磁体的磁场相互作用产生力,说明电能生磁,题图乙为电磁感应现象,说明磁也能生电,C正确;题图乙中,导体ab只有做切割磁感线运动,才能在电路中产生感应电流,D错误。10.C由图像可知,当通过A的电流IA0=0.4A时,A两端的电压UA0=2.0V,由I=UR可得,A的电阻值RA=UA0IA0=2.0V0.4A=5Ω,A错误;A和B串联,电路中电流为0.4A时,由图像可知,两元件两端的电压UA=2.0V,UB=2.5V,因串联电路中各处电流相等,所以,通过两元件的电流IA=IB=0.4A,由P=UI可得,A、B的电功率之比PAPB=UAIAUBIB=U