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专题特训 电磁综合问题
类型一 电磁综合
1. 某同学为了同时验证老师课堂上讲过的“电磁感应现象”“通电导线周围存在磁场”以及“通电导线在磁场中受力运动”几个实验,于是动手制作了如图所示的闭合线路,当图中金属导体AB的一部分在磁场中水平向左运动时,电路中会相应地发生的现象是 ; .
铁块向下移动
小磁针发生偏转(合理即可)
[解析]金属导体AB的一部分在磁场中水平向左运动时,导体AB中会产生感应电流,则电磁铁会具有磁性,能吸引铁块;小磁针会因通电导体EF产生的磁场而发生偏转;线圈abdc中因为有电流通过,会在磁场中受力转动.
2. (2023·绥化)如图所示为巨磁电阻(GMR)的特性原理示意图,巨磁电阻的阻值随所在磁场强度的增强而减小,如果闭合S1、S2并使滑片P向右移动,那么下列说法中,正确的是 ( )
A. 电压表的示数变小
B. 指示灯亮度变暗
C. 电流表的示数变大
D. 巨磁电阻(GMR)阻值变小
B
[解析]根据图示可知,右侧电路为串联电路,电压表测量GMR两端的电压,电流表测量电路中的电流;如果闭合S1、S2并使滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过电磁铁的电流变小,电磁铁的磁性变小,巨磁电阻的阻值变大,右侧电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,根据P=I2R可知,灯泡的实际功率变小,亮度变暗;巨磁电阻的阻值变大,根据串联电路的分压规律可知,其分担的电压变大,电压表示数变大;综上所述,B正确.
类型二 力、电、磁综合
3. (2023·锦州)如图所示,闭合开关,通电螺线管的右端是 (N/S)极,此时在水平桌面上的条形磁体仍处于静止状态,条形磁体受到向 (左/
右)的摩擦力;若将滑动变阻器的滑片向下移动,则条形磁体受到的摩擦力将 (变大/不变/变小).
S
左
变小
[解析]闭合开关,根据安培定则可知,通电螺线管的右端是S极;因为同名磁极相互排斥,则通电螺线管对条形磁体有向右的排斥力作用,条形磁体有向右的运动趋势,所以条形磁体受到向左的静摩擦力作用;若将滑动变阻器的滑片向下移动,变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,通电螺线管的磁性变弱,条形磁体受到的排斥力变小,因为条形磁体始终静止,处于平衡状态,其受到的排斥力和摩擦力是一对平衡力,故条形磁体受到的摩擦力将变小.
4. 如图甲所示为某楼道照明系统自动控制装置,已知控制电路的电压U恒为6V,电磁继电器的线圈电阻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的长为0.5cm,OB的长为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) 闭合控制电路中的开关S,电磁铁的上端为 极.
(2) 为了实现光照减弱时,工作电路接通,灯L发光,图中导线M应接
(触点1/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的关系如图乙所示,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.
S
触点1
230
[解析](1) 闭合控制电路中的开关S,据安培定则可知,电磁铁的上端为S极.
(2) 控制电路的开关S闭合后,因为光照减弱时,R2增大,控制电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱,衔铁被弹簧拉起,动触点与触点1接触,所以为了实现光照减弱时,工作电路接通,灯L发光,图中导线M应接触点1.(3) 当衔铁刚好被吸下时,据杠杆平衡条件有FB×OB=FA×OA,FB==
=1.2N,由图乙可知F=kI,=,I=24mA=0.024A,此时控制电路的总电阻R总===250Ω,R2=R总-R1=250Ω-20Ω=230Ω.
类型三 热、电、磁综合
5. 冬季,汽车后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,后窗玻璃装有加热除霜电路.如图甲所示为某同学设计的模拟汽车后窗玻璃加热电路,它由控制电路和工作电路组成.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、工作电路中电热丝R2工作,对玻璃进行均匀加热.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,阻值随温度的升高而增大.若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收,玻璃的质量为9kg,玻璃的比热容为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