内容正文:
主题一 电磁学
专题05 电与磁
考情概览:理解课标要求,把握命题方向,总结出题角度。
中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。
真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。
新题特训:选用最新优质题、创新题,巩固考点复习效果。
考点内容
课标要求
命题预测
磁现象、磁场
通过实验,了解物质的磁性,通过实验认识磁场。知道地磁场
该内容是广东中考必考考点,分值在6~9分。主要命题点有:磁性的辨识、磁极及磁极间的相互作用、磁化现象、磁场与磁感线、地磁场、奥斯特实验、通电螺线管外部磁场的特点、安培定则的应用、电磁铁磁性大小的影响因素电磁继电器的工作原理、通电导线在磁场中受力作用、电动机的构造、工作原理、产生感应电流的条件、电动机的原理及探究可以产生电流的条件等。题型主要是选择题、填空题,作图题、实验题。
电生磁及安培定则
通过实验,了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向
电磁铁和电磁继电器
了解电磁铁在生产生活中的应用
电动机
通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,并知道力的方向与哪些因素有关
磁生电
探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用
1.(新情境)(2024·广东·中考真题)我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜,潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置,其简化电路(未连接完整)如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻,其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关,当氧气浓度时,绿灯正常发光;当时,红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V,电磁铁线圈的电阻忽略不计。
(1)“奋斗者”号下潜过程中,受到海水的压强变 ;
(2)电解水制备氧气的过程中,电能主要转化为 能;
(3)图甲中的A灯为 (选填“红”或“绿”)灯;
(4)闭合开关S,当时,通过电磁铁线圈的电流为 A;
(5)请根据文中信息,用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整,要求导线不能相交(为接线柱)。
2.(跨学科)(2024·广东深圳·一模)核磁共振仪使用时,需要注入液氮以降低内部超导线圈的温度,减小超导线圈的 ,从而增大 ,进而 (选填“增大”或“减小”)磁场,所以禁止携带金属物品进入检查室。
3.(新考法)(2024·广东广州·三模)图甲中的线圈abcd位于磁场中,cd段导线受磁场力的方向如图所示;图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外,下列说法正确的是( )
A.丙图中P端为N极
B.丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用
C.丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用
D.丙图中导体不受磁场力作用
►考向一 磁现象、磁场与磁极间相互作用
1.(2022·广东广州·中考真题)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N极和一个小磁针的S极被涂黑,则S极被涂黑的小磁针是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.(2023·广东深圳·中考真题)下列现象中可以证明地磁场客观存在的是( )
A.如图A两个绑着磁铁的小车他们相对的两面分别是N级和S级他们相互吸引
B.如图B“司南之杓,投之于地,其柢指南”
C.如图C通电螺线管吸引铁钉
D.如图D小白同学制作的手摇发电机
3.(2021·广东深圳·中考真题)有一个泡沫加在指南针上,漂浮在水面上,指南针有偏移,下列说法正确的是( )
A.指南针磁偏角是由宋代科学家沈括提出的
B.水下10cm处的压强为1×105 Pa
C.如果外力消失,指南针会沉到水底
D.当指南针和泡沫总重为0.2N时,排开水的质量是0.2kg
特别提醒:
(1)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
(2)磁体周围存在一种物质,能传递磁极间的相互作用,叫做磁场.磁场对放入它里面的磁体会产生力的作用.
(3)磁感线并不是真实存在的,而是为了研究磁场方便而引入的。在磁体外部,磁感线总是从磁体的北极出来,回到南极。磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线的切线方向表示磁场方向.
(4)磁场方向:在磁场中的小磁针静止时 N极所指的方向
►考向二 奥斯特实验、通电螺线管的磁场与安培定则
4.(2023·广东·中考真题)如题图所示,桌面上有一枚转动灵活的小磁针,静止时,小磁针 极指南;当导线与电池触接时,小磁针发生偏转,说明通电导线周围存在 ;断开电路,小磁针 (选填“会”或“不会”)回到原来位置。
5.(2021·广东深圳·中考真题)旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是( )
A.①通电导线在磁场受到了力的作用 B.②动圈式话筒
C.③电磁继电器 D.④奥斯特实验
6.(2022·广东·中考真题)如图所示,画出通电螺线管中的电流方向和它外部磁感线a的方向。
解题技巧:
安培定则中共涉及三个方向:①电流方向;②线圈绕向;③磁场方向;关于这方面的考查,一般是直接或间接告诉其中的两个,利用安培定则来确定第三个方向.
►考向三 电磁铁及其工作原理
7.(2024·广东广州·中考真题)在学习“电与磁”后,某小组做了如下实验研究。
(1)如图甲,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时a端指向北方,则a端是指南针的 (选填“N极”“S极”),这是因为地球周围存在 ;
(2)为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容:
①如图乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行指南针放置在木板上;
②请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下:
Ⅰ.合上开关K,指南针在电磁铁的作用下,静止时a端仍然指向北方;
Ⅱ.滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时,电流表的示数减小;
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请设计记录实验数据的表格;
④某次实验,电流表示数如图丙,此时电流为 A。
解题技巧:
(1)电磁铁的磁性有无由通断电控制;电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯有关.
(2)电磁继电器及电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关的探究实验
① 探究电磁铁磁性强弱的影响因素时采用转换法和控制变量法.
转换法:电磁铁的磁性强弱通过电磁铁所吸引的小磁针的数目来比较.
控制变量法:探究电磁铁的磁性强弱与电流的关系时,要保证线圈匝数相同;探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时,要保证电流相同.
② 实验结论:
a.线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强;b.电流相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强.
►考向四 电磁继电器
8.(2022·广东广州·中考真题)汽车启动时,蓄电池向启动电动机M供电、设M两端电压为U,通过M的电流为I,测得U-t和I-t图象如图1。
(1)求t1时M的电功率;
(2)M仅通过导线a、b接入电路,如图2所示,a的电阻为0.001Ω,若通过M的电流为200A。持续0.5s,求此过程
①a两端电压;②a产生的热量;
(3)一般采用电磁继电器控制M的通断电,利用实验器材模拟汽车启动,简易电路如图3。A与B接触时M通电,请用笔画线完成电路的连接。
►考向五 磁场对通电导线的作用
9.(2024·广东·中考真题)将自制的电动机接入电路,如图所示,其中支架A是 (选填“导体”或“绝缘体”)。闭合开关,线圈开始转动,磁场对线圈 (选填“有”或“无”)作用力。仅调换磁体的磁极,线圈转动方向与原转动方向 。
10.(2023·广东广州·中考真题)用电动机竖直提升重物。
(1)图1中重物上升过程经过M、N、O、P点,其速度在MN段不断增大,在NO段不变,在OP段不断减小,忽略空气阻力,则重物在( )
A.MN段动能不变 B.MN段机械能不变
C.NO段机械能增大 D.OP段重力势能减小
(2)图1中ab边所受磁场的作用力为F。把电源的正负极对调再接入电路,闭合开关,线圈abcd转至图2所示位置,则( )
A.图1中流过ab边的电流方向是从b到a
B.图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同
C.图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反
D.图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反
11.(2021·广东广州·中考真题)如图甲,磁场对导体的力F竖直向上,用Fab,Fcd,Fa'b',Fc′d′分别表示图乙丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力,则( )
A.Fab竖直向下,Fcd竖直向下 B.Fab竖直向上,Fcd竖直向下
C.Fa′b′竖直向上,Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下,Fc′d′竖直向上
(1)考查通电导体在磁场中的运动,要注意区分电磁感应及通电导体在磁场中的运动,前者为因动而电,后者为因电而动.比较磁场对电流的作用和电磁感应现象可帮助同学们理解、记忆.
磁场对电流的作用
电磁感应现象
现象分析
原因
通电导体(线圈)置于磁场中
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
结果
受到作用力(运动、转动)
产生电流
应用
电动机
电动机
(2)电动机
①原理:通电导体在磁场中会受到力的作用.
②通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向有关.
a.保持磁场方向不变,改变电流方向,通电导体在磁场中的受力方向改变;
b.保持电流方向不变,改变磁场方向,通电导体在磁场中的受力方向改变;
c.同时改变磁场方向和电流方向,通电导体在磁场中的受力方向不变.
③换向器的作用:每当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中的电流方向.
④电动机主要由定子和转子组成.
⑤电动机工作时将电能转化为机械能.
⑥直流电:电流方向不变的电流.交流电:周期性改变方向的电流.
根据电源的类型可将电动机分为直流电动机和交流电动机.
⑦电动机的优点:构造简单,控制方便,体积小,效率高,功率可大可小,无污染.
►考向六 电磁感应现象与感应电流
12.(2023·广东·中考真题)如题图所示,小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象,下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是( )
A.线圈不动,磁铁快速向上 B.线圈不动,磁铁快速向下
C.磁铁不动,线圈快速向上 D.线圈和磁铁同时同速向上
13.(2022·广东深圳·中考真题)(双选)以下属于电动机工作原理的是( )
A. B. C. D.
14.(2022·广东·中考真题)图中的a表示垂直于纸面的一段导线,它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时,不会产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
15.(2022·广东广州·中考真题)某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1
(1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示,两次实验线圈均在转动,线圈1顺时针转动,由此可知线圈2 转动(选填“顺时针”“逆时针”)。
(2)如图3,导体棒a与该LED相连;在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,则该过程a中电流方向 (选填“不变”“变化”),该磁场可能的分布包括图4中哪些选项 ?
解题技巧:
(1)对产生感应电流的条件的理解,应注意以下几个关键词:“闭合”“一部分导体”和“切割”.
(2)发电机工作原理是电磁感应,它将机械能转化为电能.
1.(2024·广东汕尾·二模)图中磁悬浮音响的工作原理如图所示,闭合开关S后,下列说法正确的是( )
A.电源的左端为正极
B.通电螺线管的上端为S极
C.音响是通过异名磁极互相排斥实现“漂浮”的
D.向右移动滑片P,可以增加音响“漂浮”的高度
2.(2024·广东深圳·一模)如图实验能说明电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
3.(2024·广东揭阳·一模)如图是小敏设计的汽车尾气中 CO 排放量的检测电路。当 CO 浓度高于某一设定值时,电铃发声报警。图中气敏电阻 R1 阻值随 CO 浓度的增大而减小。下列说法正确的是( )
A.电铃应接在B和D之间
B.当 CO 浓度升高,电磁铁磁性减弱
C.用久后,电源电压 U1 会减小,报警时 CO 最小浓度比设定值低
D.为使该检测电路在 CO 浓度更低时报警,可将 R2 的滑片向下移
4.(2024·广东阳江·一模)小明妹妹乘着玩具电动小汽车欣赏路边美景,没有开多久蓄电池储存的电能全部用完,小明只能推着玩具电动车回家。但是细心的小明发现,当他持续推着车前进时玩具电动车的灯和音响都能工作。下列与此现象原理一样的是( )
A. B.
C. D.
5.(2024·广东汕头·二模)如图所示为电流表的内部结构示意图。接入电路,当有电流通过时,线圈带动指针偏转,其工作原理是通电导线在 中要受到力的作用,将电能转化为 能;测量时必须选择正确的接线柱,因为线圈所受力的方向与 的方向有关。
6.(2024·广东深圳·一模)如图甲为放置于水平桌面上的磁悬浮盆栽装置,盆栽底部有一个磁铁,悬浮原理简化如图乙,则A端为电源的 极,闭合开关后,若电路正确且完好,但盆栽未悬浮,可以使盆栽悬浮起来的操作是 ;如果操作是将电源正负极调换,桌面受到的压力会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2023·广东清远·二模)清朝高鼎的诗句“儿童散学归来早,忙趁东风放纸莺”.诗句中的“纸莺”是利用空气流速大的地方压强 的原理放飞的;南宋民族英雄文天祥,曾在《扬子江》中誓言“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”,这里磁针石的南极指向地理位置的 (填“南方”或“北方”),磁针石之所以能指南北,是因为受到 的作用.
8.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲所示,连接电池、线圈和LED,通电线圈的A端会吸引铁棒,LED发光。将电源正、负极反接,线圈A端会吸引还是排斥铁棒? ,LED (选填“亮”“不亮”)。
(2)如图乙,通电导线ab、cd固定不动,此时磁体对导线ab的作用力Fab的方向为向左,则导线cd的受到磁场力的方向为 (选填“向左”、“向右”或“不受力”)。
(3)如图丙所示,赤道表面地磁场磁感线与水平地面平行指向北方,水平东西放置的导线与能测微弱电流的电流表组成闭合电路,要让电流表指针摆动,可让导线___________。
A.静止 B.水平向东运动 C.水平向南运动 D.竖直向上运动
9.(2024·广东阳江·二模)如图所示是小亮“探究电磁铁磁性强弱”的实验电路,请根据小磁针的N极指向,标出电磁铁周围磁感线的方向,并用“+”“-”号标出电源的正、负极。
10.(2022·广东清远·二模)请在图中的括号中分别标出小磁针静止时左端的磁极名称,电源右端的“+”。
11.(2024·广东汕头·一模)如图,将导体棒的两端用细导线与灵敏电流计相连,并将导体棒用绝缘细线悬挂起来放在蹄形磁体的磁场中,探究“产生感应电流的条件”。
(1)闭合开关,若导体上下移动,灵敏电流计的指针不偏转;当导体棒向左运动时,灵敏电流计的指针向右偏转;当导体棒向右运动时,灵敏电流计的指针向 偏转,说明 方向与导体运动方向有关;
(2)将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关,使导体带向左运动,此时灵敏电流计的指针向 (选填“左”或“右”)偏转;
(3)根据实验现象,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,导体中会产生感应电流;
(4)闭合开关,若导体AB不动,左右移动磁体,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生;
(5)如果将灵敏电流计换成 (选填“用电器”或“电源”),可以探究磁场对通电导体的作用。
12.(2024·广东汕头·二模)阅读短文,回答问题。
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%。现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机使用标称电压3V,容量的电池,采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大地方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物,线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电。
(1)给电池充电的过程中,将 转化为化学能,电池相当于 (选填“用电器”或“电源”);
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(3)以下哪个选项是正确的充电方式并能提高充电的效率______;
A. B.
C. D.
(4)标有“输出11V 6A”字样的充电器给电池充电,设充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,则选用该充电器将上述手机电池从零到充满电需要 min;
(5)利用USB充电电流电压显示计来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压,并绘制如题图乙、丙所示图像。若充电的导线的阻值为0.05Ω,前20min导线产生的热量为 。
13.(2024·广东深圳·一模)近年来深圳电动自行车数量急剧增加,电动自行车因具有快捷、经济和环保等优点深受大家喜爱,但同时也带来了严重的安全问题。因此,小明进行了“安全骑行电动自行车”的研究性学习。
(1)骑行电动自行车时不要闯红灯。深圳部分路口有会说话的交通警示器,它在红灯时会语音播报提示“红灯,请勿通行”。这说明声音能传递 ;
(2)骑车时看手机、走神、酒驾等存在很大的安全隐患。若某人骑车以18km/h的速度匀速行驶,看一眼手机用时2s,相当于在无人驾驶状态下行驶了 m;
(3)为了证明骑行电动车时戴头盔的重要性,小明做一个模拟实验:将两个相似鸡蛋分别放在纸筒底座上,左边鸡蛋上方放一个轻质瓶盖,瓶盖内塞入棉花,在两鸡蛋正上方释放相同的铁球,如图甲所示,实验操作有错误的是: ,改正错误后,观察到左边鸡蛋完好,右边鸡蛋破碎。说明左边鸡蛋“戴头盔”后受力面积增大,减小了受到的 (选填“压强”或“压力”),这是保护鸡蛋的原因之一;
(4)超速行驶的电动自行车极易发生交通事故。小明为电动车设计了一个简单的超速报警电路,如图乙所示,它由“传感电路”、“执行电路”组成。传感电路电源电压为12V,R是电阻箱,Rp为可变电阻,图丙是Rp的阻值与车速关系的图像,若通过电磁铁电流必须等于或大于1.2A时,才能启动报警,小明设定速度为30km/h时红灯亮,执行报警,则电阻箱的阻值至少应调到 Ω;为了提高骑行安全,需要速度更小时就能启动报警,可采取的方法是 。
(5)新国标《电动自行车安全技术规范》标准中要求:整车质量不超过55kg,最高车速不超过25km/h,电池电压不超过48V。图丁的电动自行车部分参数如下表所示:
整车质量
50kg
最高车速
25km/h
蓄电池容量
20A·h
充电效率
75%
若质量为60kg的小明骑行该车时,每个轮胎与地面接触的面积为50cm2,g取10N/kg,则该车行驶时对地面的压强为 Pa。电动自行车显示电池电量有80%,小明对其进行充电,充满电需耗电量0.32kW•h,小明认为该电动自行车超标,原因是电池电压为 V。
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主题一 电磁学
专题05 电与磁
考情概览:理解课标要求,把握命题方向,总结出题角度。
中考新考法:从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。
真题透视:精选真题,归类设置,完整展现中考试题的考查形式。
新题特训:选用最新优质题、创新题,巩固考点复习效果。
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课标要求
命题预测
磁现象、磁场
通过实验,了解物质的磁性,通过实验认识磁场。知道地磁场
该内容是广东中考必考考点,分值在6~9分。主要命题点有:磁性的辨识、磁极及磁极间的相互作用、磁化现象、磁场与磁感线、地磁场、奥斯特实验、通电螺线管外部磁场的特点、安培定则的应用、电磁铁磁性大小的影响因素电磁继电器的工作原理、通电导线在磁场中受力作用、电动机的构造、工作原理、产生感应电流的条件、电动机的原理及探究可以产生电流的条件等。题型主要是选择题、填空题,作图题、实验题。
电生磁及安培定则
通过实验,了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向
电磁铁和电磁继电器
了解电磁铁在生产生活中的应用
电动机
通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,并知道力的方向与哪些因素有关
磁生电
探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用
1.(新情境)(2024·广东·中考真题)我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜,潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置,其简化电路(未连接完整)如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻,其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关,当氧气浓度时,绿灯正常发光;当时,红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V,电磁铁线圈的电阻忽略不计。
(1)“奋斗者”号下潜过程中,受到海水的压强变 ;
(2)电解水制备氧气的过程中,电能主要转化为 能;
(3)图甲中的A灯为 (选填“红”或“绿”)灯;
(4)闭合开关S,当时,通过电磁铁线圈的电流为 A;
(5)请根据文中信息,用笔画线代替导线,将图甲所示电路连接完整,要求导线不能相交(为接线柱)。
【答案】 大 化学 绿 0.1
【知识点】设计含有电磁继电器的电路图、压强公式的简单应用、电磁继电器的结构、原理与工作示意图
【详解】(1)[1]根据可知,“奋斗者”号下潜过程中,深度变大,受到海水的压强变大。
(2)[2]电解水制备氧气的过程中,消耗电能,产生化学能,电能主要转化为化学能。
(3)[3]如图乙所示,可知,当氧气的浓度升高时,气敏电阻的阻值变大,电磁铁线圈的电阻忽略不计,控制电路的电源电压不变,故电路中的电流变小,磁性变弱,衔铁弹上去,则A灯接通,此时绿灯发光,故A灯为绿灯。
(4)[4]分析图乙可知,气敏电阻的阻值与氧气的浓度的比值是一个定值,该定值为
闭合开关S,当时,浓度变化为
则电阻的变化量为
气敏电阻的阻值为
已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V,电磁铁线圈的电阻忽略不计,则通过电磁铁线圈的电流为
(5)[5]电磁继电器需要两个电路,一个是控制电路,一个工作电路,根据题意可知,两个电路共用一个电源,控制电路的重要组成部件为电源、电磁铁、气敏电阻,据此可以画出控制电路,工作电路需要分为两个简单电路,衔铁弹上去时,绿灯亮,衔铁吸下来时,红灯亮,故如图所示:
2.(跨学科)(2024·广东深圳·一模)核磁共振仪使用时,需要注入液氮以降低内部超导线圈的温度,减小超导线圈的 ,从而增大 ,进而 (选填“增大”或“减小”)磁场,所以禁止携带金属物品进入检查室。
【答案】 电阻 电流 增大
【详解】[1]影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积和温度,核磁共振仪使用时,需要注入液氮以降低内部超导线圈的温度,从而减小超导线圈的电阻。
[2]电压一定时,电阻减小,由可知,电路中电流变大。
[3]电磁铁产生的磁场的强弱与线圈匝数及电流大小有关,电流变大,所以产生的磁场变强。
3.(新考法)(2024·广东广州·三模)图甲中的线圈abcd位于磁场中,cd段导线受磁场力的方向如图所示;图乙是通电螺线管的磁感线情况。图丙中“☉”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外,下列说法正确的是( )
A.丙图中P端为N极
B.丙图中导体受到竖直向下的磁场力作用
C.丙图中导体受到竖直向上的磁场力作用
D.丙图中导体不受磁场力作用
【答案】B
【详解】根据图甲所示信息,电流从电源的正极出发经过线圈回到负极,线圈中cd段导线的电流方向由c到d,cd边受到的磁场力方向竖直向下。根据图乙的螺线管与磁感线的关系,可以推出图丙中导线所处的磁场的磁感线方向是从右指向左的;丙图中P端为S极;图丙中的通电导线的电流方向跟cd边一样,磁场方向也跟图甲中的磁场方向一致,因此通电导线受到的磁场力也是竖直向下的,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
►考向一 磁现象、磁场与磁极间相互作用
1.(2022·广东广州·中考真题)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N极和一个小磁针的S极被涂黑,则S极被涂黑的小磁针是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【详解】由于磁场方向的规定,小磁针静止时N极所指向的方向为磁感线的方向。
假设条形磁体左侧是N极,则磁感线由左端出发指向右侧,由图知道,甲丙的左侧是N极,乙丁的右侧是N极,由图知道,假设不符合题意;
假设条形磁体右侧是N极,则磁感线由右端出发指向左侧,由图知道,甲丙的右侧是N极,乙丁的左侧是N极,由图知道,假设符合题意,且被涂黑S极的小磁针是甲,故A符合题意。
故选A。
2.(2023·广东深圳·中考真题)下列现象中可以证明地磁场客观存在的是( )
A.如图A两个绑着磁铁的小车他们相对的两面分别是N级和S级他们相互吸引
B.如图B“司南之杓,投之于地,其柢指南”
C.如图C通电螺线管吸引铁钉
D.如图D小白同学制作的手摇发电机
【答案】B
【详解】A.两个绑着磁铁的小车他们相对的两面分别是N级和S级他们相互吸引,证明异名磁极相吸引,故A不符合题意;
B.“司南之杓,投之于地,其柢指南”,杓的柄始终指南是受到地磁场的作用,证明地磁场客观存在,故B符合题意;
C.通电螺线管吸引铁钉,证明电流具有磁效应,故C不符合题意;
D.手摇发电机证利用电磁感应现象,证明导体切割磁感线,能产生感应电流,故D不符合题意。
故选B。
3.(2021·广东深圳·中考真题)有一个泡沫加在指南针上,漂浮在水面上,指南针有偏移,下列说法正确的是( )
A.指南针磁偏角是由宋代科学家沈括提出的
B.水下10cm处的压强为1×105 Pa
C.如果外力消失,指南针会沉到水底
D.当指南针和泡沫总重为0.2N时,排开水的质量是0.2kg
【答案】A
【详解】A.世界上第一个论述磁偏角的,即第一个发现地磁的两极与地理的两极并不完全重合的科学家是我国宋代学者沈括,故A正确;
B.水下10cm处的压强为
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103 Pa
故B错误;
C.一个泡沫加在指南针上,漂浮在水面上,如果外力消失,由牛顿第一定律可知指南针处于静止状态,故C错误;
D.当指南针和泡沫总重为0.2N时,由阿基米德原理可知排开水的重力是0.2N,排开水的质量
=0.02kg
故D错误。
故选A。
特别提醒:
(1)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
(2)磁体周围存在一种物质,能传递磁极间的相互作用,叫做磁场.磁场对放入它里面的磁体会产生力的作用.
(3)磁感线并不是真实存在的,而是为了研究磁场方便而引入的。在磁体外部,磁感线总是从磁体的北极出来,回到南极。磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线的切线方向表示磁场方向.
(4)磁场方向:在磁场中的小磁针静止时 N极所指的方向
►考向二 奥斯特实验、通电螺线管的磁场与安培定则
4.(2023·广东·中考真题)如题图所示,桌面上有一枚转动灵活的小磁针,静止时,小磁针 极指南;当导线与电池触接时,小磁针发生偏转,说明通电导线周围存在 ;断开电路,小磁针 (选填“会”或“不会”)回到原来位置。
【答案】 S 磁场 会
【详解】[1]地球本身是个磁体,地球周围存在磁场,地磁北极在地理南极附近,根据异名磁极相互吸引的特性,静止时,在地磁场的作用下,小磁针的南极指向地磁北极,即地理南极。
[2]当导线与电池接触时,形成闭合回路,导线中有电流通过,此时,小磁针发生偏转,即小磁针受到磁场力的作用,说明通电导线周围存在磁场。
[3]断开电路,电路中没有电流通过,小磁针在地磁场的作用下会回到原来的位置。
5.(2021·广东深圳·中考真题)旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动。下列选项中和轮子发光的原理相同的是( )
A.①通电导线在磁场受到了力的作用 B.②动圈式话筒
C.③电磁继电器 D.④奥斯特实验
【答案】B
【详解】旱冰鞋的四个轮子会发光,原理是滑动的时候正在做切割磁感线运动,产生感应电流,属于电磁感应现象。
A.①中线圈在磁场中转动,应用通电导线在磁场受到了力的作用,故A不符合题意;
B.②中动圈式话筒的工作原理是电磁感应原理,故B符合题意;
C.③中电磁继电器利用电流的磁效应工作的,故C不符合题意;
D.④中奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场,故D不符合题意。
故选B。
6.(2022·广东·中考真题)如图所示,画出通电螺线管中的电流方向和它外部磁感线a的方向。
【答案】
【详解】由图可知,电流从正极出发,回到负极,根据安培定则可知,右手握住通电螺线管,四指指向电流方向,大拇指所指方向,即通电螺线管的右端为N极,磁感线由N极出发,回到S极,如图所示:
解题技巧:
安培定则中共涉及三个方向:①电流方向;②线圈绕向;③磁场方向;关于这方面的考查,一般是直接或间接告诉其中的两个,利用安培定则来确定第三个方向.
►考向三 电磁铁及其工作原理
7.(2024·广东广州·中考真题)在学习“电与磁”后,某小组做了如下实验研究。
(1)如图甲,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时a端指向北方,则a端是指南针的 (选填“N极”“S极”),这是因为地球周围存在 ;
(2)为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容:
①如图乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行指南针放置在木板上;
②请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下:
Ⅰ.合上开关K,指南针在电磁铁的作用下,静止时a端仍然指向北方;
Ⅱ.滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时,电流表的示数减小;
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请设计记录实验数据的表格;
④某次实验,电流表示数如图丙,此时电流为 A。
【答案】 N极 磁场 见解析 0.6
【详解】(1)[1][2]由于地球周围存在磁场,地理的北极是地磁的南极,地理的南极是地磁的北极,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时a端指向北方,即a端指向地磁南极,根据磁极间的相互作用可知,a端是指南针的N极。
(2)②[3]合上开关K,指南针在电磁铁的作用下,静止时a端仍然指向北方,由于a端是指南针的N极,根据磁极间的相互作用可知,吸引大头针的那一端为电磁铁的N极,根据安培定则可知,电流是从吸引大头针的那一端流入,从另一端流出;滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时,电流表的示数减小,根据欧姆定律可知,电路总电阻变大,滑动变阻器连入电路的电阻变大,根据“一上一下”的接法,变阻器的A接线柱连入电路中;由图丙可知,电流表选择大量程接入电路中,图乙实物图连接如图所示
③[4]为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,控制线圈匝数一定,改变电路电流进行多次实验,记录实验数据的表格如下表格所示(线圈匝数一定)
次数
电流大小I/A
吸引大头针数目
1
2
3
④[5]某次实验,电流表示数如图丙,电流表的分度值为0.1A,示数为0.6A。
解题技巧:
(1)电磁铁的磁性有无由通断电控制;电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯有关.
(2)电磁继电器及电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关的探究实验
① 探究电磁铁磁性强弱的影响因素时采用转换法和控制变量法.
转换法:电磁铁的磁性强弱通过电磁铁所吸引的小磁针的数目来比较.
控制变量法:探究电磁铁的磁性强弱与电流的关系时,要保证线圈匝数相同;探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时,要保证电流相同.
② 实验结论:
a.线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强;b.电流相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强.
►考向四 电磁继电器
8.(2022·广东广州·中考真题)汽车启动时,蓄电池向启动电动机M供电、设M两端电压为U,通过M的电流为I,测得U-t和I-t图象如图1。
(1)求t1时M的电功率;
(2)M仅通过导线a、b接入电路,如图2所示,a的电阻为0.001Ω,若通过M的电流为200A。持续0.5s,求此过程
①a两端电压;②a产生的热量;
(3)一般采用电磁继电器控制M的通断电,利用实验器材模拟汽车启动,简易电路如图3。A与B接触时M通电,请用笔画线完成电路的连接。
【答案】(1)2000W;(2)0.2V,20J;(3)
【详解】(1)由图1可知,t1时刻,U=10V,I=200A,则电动机M的电功率
P=UI=10V×200A=2000W
(2)①a导线与电动机串联,由串联电路中的电流处处相等可得,通过导线a的电流与电动机的电流相等,即Ia=200A,则导线a两端的电压
Ua=IRa=200A×0.001Ω=0.2V
②导线a产生的热量
Qa=(Ia)2Rat=(200A)2×0.001Ω×0.5s=20J
(3)则电磁继电器相当于开关,A与B接触时M通电,A与B断开时M断电,因此将电动机M与A、B触点串联接到蓄电池的正负极上,如图所示:
►考向五 磁场对通电导线的作用
9.(2024·广东·中考真题)将自制的电动机接入电路,如图所示,其中支架A是 (选填“导体”或“绝缘体”)。闭合开关,线圈开始转动,磁场对线圈 (选填“有”或“无”)作用力。仅调换磁体的磁极,线圈转动方向与原转动方向 。
【答案】 导体 有 相反
【详解】[1]支架A是铜或者铁这些金属制成的,容易导电,是导体。
[2]闭合开关,线圈开始转动,说明磁场对线圈有力的作用,使线圈运动状态发生改变。
[3]当仅仅调换磁体的磁极时,磁场方向改变,使线圈受力方向改变,所以线圈转动方向与原转动方向相反。
10.(2023·广东广州·中考真题)用电动机竖直提升重物。
(1)图1中重物上升过程经过M、N、O、P点,其速度在MN段不断增大,在NO段不变,在OP段不断减小,忽略空气阻力,则重物在( )
A.MN段动能不变 B.MN段机械能不变
C.NO段机械能增大 D.OP段重力势能减小
(2)图1中ab边所受磁场的作用力为F。把电源的正负极对调再接入电路,闭合开关,线圈abcd转至图2所示位置,则( )
A.图1中流过ab边的电流方向是从b到a
B.图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相同
C.图2中ab边受到磁场作用力的方向与F的相反
D.图2中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反
【答案】 C D
【详解】(1)[1]A.动能与质量、速度有关,质量、速度越大,动能越大。MN段速度增大,质量不变,动能增大,故A不符合题意;
B.MN段动能增大,同时高度升高,质量不变,重力势能增大,所以机械能增大,故B不符合题意;
C.在NO段速度不变,质量也不变,动能不变,但高度升高,重力势能增大,所以在NO段机械能增大,故C符合题意;
D.OP段高度升高,质量不变,所以重力势能增大,故D不符合题意。
故选C。
(2)[2]A.图1中,电流从正极流出,经开关,从a流向b,所以电流方向是从a到b,故A不符合题意;
B.导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向有关,当磁场方向相同是,电流反向,导体受力也会反向,故图1中cd边受到磁场作用力的方向与F的相反,故B不符合题意;
C.把电源的正负极对调再接入电路,闭合开关,ab边的电流方向仍是从a到b,磁场方向没有发生变化,所以图2中,ab边受到磁场作用力的方向与F的相同,故C不符合题意;
D.把电源的正负极对调再接入电路,闭合开关,cd边的电流方向仍是从c到d,与图2中ab电流方向相反,磁场方向没有发生变化,所以图2中,cd边受到磁场作用力的方向与F的相反,故D符合题意。
故选D。
11.(2021·广东广州·中考真题)如图甲,磁场对导体的力F竖直向上,用Fab,Fcd,Fa'b',Fc′d′分别表示图乙丙中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a′b′、c′d′的力,则( )
A.Fab竖直向下,Fcd竖直向下 B.Fab竖直向上,Fcd竖直向下
C.Fa′b′竖直向上,Fc′d′竖直向下 D.Fa′b′竖直向下,Fc′d′竖直向上
【答案】D
【详解】AB.磁场力方向影响因素有:磁场方向和电流方向,已知甲图中磁场对导体的力F竖直向上,乙图中磁场方向与甲图一致,而导体ab电流方向与甲图相反,所以Fab方向竖直向下,导体cd电流方向与甲图一致,所以Fcd方向竖直向上,故AB错误;
CD.磁场力方向影响因素有:磁场方向和电流方向,甲图中磁场对导体的力F竖直向上,图丙磁场方向与图甲相反,导体a′b′电流方向与图甲相同,所以Fa′b′竖直向下,导体c′d′电流方向与图甲相反,所以Fc′d′竖直向上,故C错误,D正确。
故选D
(1)考查通电导体在磁场中的运动,要注意区分电磁感应及通电导体在磁场中的运动,前者为因动而电,后者为因电而动.比较磁场对电流的作用和电磁感应现象可帮助同学们理解、记忆.
磁场对电流的作用
电磁感应现象
现象分析
原因
通电导体(线圈)置于磁场中
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
结果
受到作用力(运动、转动)
产生电流
应用
电动机
电动机
(2)电动机
①原理:通电导体在磁场中会受到力的作用.
②通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向、电流方向有关.
a.保持磁场方向不变,改变电流方向,通电导体在磁场中的受力方向改变;
b.保持电流方向不变,改变磁场方向,通电导体在磁场中的受力方向改变;
c.同时改变磁场方向和电流方向,通电导体在磁场中的受力方向不变.
③换向器的作用:每当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中的电流方向.
④电动机主要由定子和转子组成.
⑤电动机工作时将电能转化为机械能.
⑥直流电:电流方向不变的电流.交流电:周期性改变方向的电流.
根据电源的类型可将电动机分为直流电动机和交流电动机.
⑦电动机的优点:构造简单,控制方便,体积小,效率高,功率可大可小,无污染.
►考向六 电磁感应现象与感应电流
12.(2023·广东·中考真题)如题图所示,小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象,下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是( )
A.线圈不动,磁铁快速向上 B.线圈不动,磁铁快速向下
C.磁铁不动,线圈快速向上 D.线圈和磁铁同时同速向上
【答案】D
【详解】A.线圈不动,磁铁快速向上,闭合电路做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流计指针会发生偏转,故A不符合题意;
B.线圈不动,磁铁快速向下,闭合回路做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流计指针会发生偏转,故B不符合题意;
C.磁铁不动,线圈快速向上,闭合回路做切割磁感线运动,会产生感应电流,电流计指针会发生偏转,故C不符合题意;
D.线圈和磁铁同时同速向上,线圈和磁铁保持相对静止,没有做切割磁感线运动,不会产生感应电流,电流计指针不会发生偏转,故D符合题意。
故选D。
13.(2022·广东深圳·中考真题)以下属于电动机工作原理的是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【详解】A.图中有电源,线圈中有电流,原理是通电导体在磁场中会转动,是电动机原理,故A符合题意;
B.由图可知,该装置中若线圈转动,会做切割磁感线而产生感应电流,是发电机原理图,不属于电动机的原理,故B不符合题意;
C.由图可知,电路中有电源,是研究通电导体受到磁场力的作用发生运动的,属于电动机的原理,故C符合题意;
D.由图可知,在外力作用下使导体左右移动,切割磁感应线,则电流表指针发生偏转,说明此时有感应电流产生,这是电磁感应现象,属于发电机的原理,故D不符合题意。
故选AC。
14.(2022·广东·中考真题)图中的a表示垂直于纸面的一段导线,它是闭合电路的一部分。当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时,不会产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】当闭合电路的一部分导体切割磁感线时,会产生感应电流,而ABC导体都在切割磁感线,而只有D顺着磁感线运动,不会切割磁感线,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
15.(2022·广东广州·中考真题)某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1
(1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示,两次实验线圈均在转动,线圈1顺时针转动,由此可知线圈2 转动(选填“顺时针”“逆时针”)。
(2)如图3,导体棒a与该LED相连;在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,则该过程a中电流方向 (选填“不变”“变化”),该磁场可能的分布包括图4中哪些选项 ?
【答案】 顺时针 变化 ①③④
【详解】(1)[1]某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1,电流方向不同,LED灯发光颜色不同,由图可知,两次灯光颜色不同,证明线圈中的电流方向不同,而电流方向和磁场方向和线圈转动方向有关,两图中磁场方向不同,故线圈转动方向相同,这样会导致电流方向不同。故线圈也顺时针转动。
(2)[2]电流方向不同,LED灯发光颜色不同,LED交替发出红、黄光,则该过程a中电流方向变化。
[3]由电磁感应现象可知,闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,所以①③④符合题意,②不符合题意。
故选①③④。
解题技巧:
(1)对产生感应电流的条件的理解,应注意以下几个关键词:“闭合”“一部分导体”和“切割”.
(2)发电机工作原理是电磁感应,它将机械能转化为电能.
1.(2024·广东汕尾·二模)图中磁悬浮音响的工作原理如图所示,闭合开关S后,下列说法正确的是( )
A.电源的左端为正极
B.通电螺线管的上端为S极
C.音响是通过异名磁极互相排斥实现“漂浮”的
D.向右移动滑片P,可以增加音响“漂浮”的高度
【答案】B
【详解】ABC.磁悬浮音响稳定地“漂浮”起来,其利用的工作原理是同名磁极互相排斥,磁悬浮音响的下端是磁铁的S极,所以通电螺线管的上端为S极,则由安培定则可知,电流从电磁铁的上端流入,下端流出,电源的右侧为正极,故AC错误,B正确;
D.若要增加玩偶“漂浮”的高度,可将滑片P向左移动加以调节,使电路中的电阻变小,电流变大,电磁铁磁性增强,故D错误。
故选B。
2.(2024·广东深圳·一模)如图实验能说明电动机工作原理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】电动机的工作原理是:通电导体在磁场中受力运动。
A.图为通电的导线能够产生磁场,磁场使小磁针发生偏转,这是电流的磁效应,故A不符合题意;
B.图中开关闭合后,左右移动导体切割磁感线,电路中将产生电流,这是发电机的工作原理图,故B不符合题意;
C.图为通电的螺线管能产生磁场,吸引铁钉,这是通电螺线管产生磁场,说明电流具有磁效应,可探究电磁铁磁性强弱与电流的关系。故C不符合题意;
D.图为通电导体在磁场中,受到力的作用而运动,这是电动机的工作原理,故D符合题意。
故选D。
3.(2024·广东揭阳·一模)如图是小敏设计的汽车尾气中 CO 排放量的检测电路。当 CO 浓度高于某一设定值时,电铃发声报警。图中气敏电阻 R1 阻值随 CO 浓度的增大而减小。下列说法正确的是( )
A.电铃应接在B和D之间
B.当 CO 浓度升高,电磁铁磁性减弱
C.用久后,电源电压 U1 会减小,报警时 CO 最小浓度比设定值低
D.为使该检测电路在 CO 浓度更低时报警,可将 R2 的滑片向下移
【答案】A
【详解】AB.当CO浓度升高超过设定值时,R1阻值减小,控制电路中电流增大,电磁铁磁性增强,将衔铁吸下来,B和D所在的电路被接通,此时电铃发声报警,因此电铃应接在B和D之间,故A正确,B错误;
C.电源电压U1减小,报警时控制电路中的电流与原来相等,则电路中的总电阻需减小,R2阻值不变,根据R总=R1+R2可知,则R1阻值比设定值更小,此时CO的最小浓度比设定值高,故C错误;
D.若使检测电路在CO浓度更低时报警,则报警时R1阻值比原设定值大,为保证报警时控制电路中的电流与原来相等,则需要减小R2的阻值,可将R2滑片向上移,故D错误。
故选A。
4.(2024·广东阳江·一模)小明妹妹乘着玩具电动小汽车欣赏路边美景,没有开多久蓄电池储存的电能全部用完,小明只能推着玩具电动车回家。但是细心的小明发现,当他持续推着车前进时玩具电动车的灯和音响都能工作。下列与此现象原理一样的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】当他持续推着车前进时玩具电动车的灯和音响都能工作,说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,就会产生感应电流,这是电磁感应现象,
A.图中闭合开关,小磁针偏转,说明电流周围有磁场,故A不符合题意;
B.闭合开关,ab导体棒左右移动时,灵敏电流计偏转,说明电路中产生感应电流,故B符合题意;
C.闭合开关,导体棒AB运动,说明通电导体在磁场中受力运动,故C不符合题意;
D.此图表示热机的做功冲程,将内能转化为机械能,故D不符合题意。
故选B。
5.(2024·广东汕头·二模)如图所示为电流表的内部结构示意图。接入电路,当有电流通过时,线圈带动指针偏转,其工作原理是通电导线在 中要受到力的作用,将电能转化为 能;测量时必须选择正确的接线柱,因为线圈所受力的方向与 的方向有关。
【答案】 磁场 机械 电流
【详解】[1][2]由图可知,电流表内部有磁体、线圈。当电流通过线圈时,线圈在磁场中受力转动,带动指针偏转,将电能转化为机械能。
[3]线圈在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关,在磁场方向一定时,通过线圈的电流方向不同,线圈转动方向不同,所以测量时必须选择正确的接线柱。
6.(2024·广东深圳·一模)如图甲为放置于水平桌面上的磁悬浮盆栽装置,盆栽底部有一个磁铁,悬浮原理简化如图乙,则A端为电源的 极,闭合开关后,若电路正确且完好,但盆栽未悬浮,可以使盆栽悬浮起来的操作是 ;如果操作是将电源正负极调换,桌面受到的压力会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 负 减小滑动变阻器接入电路中的阻值/将滑动变阻器滑片向左移动/增大电源电压/减小盆栽质量 不变
【详解】[1]盆栽底部磁铁下方的磁极为N极,因此通电螺线管的上方为N极,由安培定则可知,电流从通电螺线管下端流入,上端流出,因此A端为电源负极,B端为电源正极。
[2]磁悬浮盆栽装置的原理是同极相互排斥(磁极间的排斥力),盆栽未悬浮,说明螺线管磁性较弱,可以通过增大电流来增大螺线管的磁性,可以减小滑动变阻器接入电路中的阻值(将滑动变阻器滑片向左移动或增大电源电压)等方法增大螺线管通过电流来增大磁性。
[3]将电源正负极调换,底座内电流的方向改变,底座的磁极方向就会改变,底座与盆栽之间就会由同名磁极相互排斥改变为异名磁极相互吸引,盆栽不会处于悬浮状态,但桌面受到的压力始终等于磁悬浮盆栽总重力大小,总重力大小不变,所以桌面受到的压力不变。
7.(2023·广东清远·二模)清朝高鼎的诗句“儿童散学归来早,忙趁东风放纸莺”.诗句中的“纸莺”是利用空气流速大的地方压强 的原理放飞的;南宋民族英雄文天祥,曾在《扬子江》中誓言“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”,这里磁针石的南极指向地理位置的 (填“南方”或“北方”),磁针石之所以能指南北,是因为受到 的作用.
【答案】 小 南方 地磁场
【详解】[1]在流体中,流速越大的位置,压强越小。“纸鸢”是利用空气流速大的地方压强小的原理放飞的。
[2][3]同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”,这说明了地球存在地磁场,磁针石之所以能指南北,是因为受到地磁场的作用,异名磁极互相吸引,磁针石的南极指向地磁场的北极,即地理位置的南方。
8.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲所示,连接电池、线圈和LED,通电线圈的A端会吸引铁棒,LED发光。将电源正、负极反接,线圈A端会吸引还是排斥铁棒? ,LED (选填“亮”“不亮”)。
(2)如图乙,通电导线ab、cd固定不动,此时磁体对导线ab的作用力Fab的方向为向左,则导线cd的受到磁场力的方向为 (选填“向左”、“向右”或“不受力”)。
(3)如图丙所示,赤道表面地磁场磁感线与水平地面平行指向北方,水平东西放置的导线与能测微弱电流的电流表组成闭合电路,要让电流表指针摆动,可让导线___________。
A.静止 B.水平向东运动 C.水平向南运动 D.竖直向上运动
【答案】(1) 吸引 不亮
(2)向左
(3)D
【知识点】影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素、改变电磁铁磁的磁极的方法、产生感应电流的条件
【详解】(1)[1]磁体的磁极无论是N还是S都能吸引铁等物质,因此将电源正、负极反接,线圈A端会依然吸引铁棒。
[2]LED灯具有单向导电性,将电源正、负极反接,LED灯将不亮。
(2)通电导线ab、cd固定不动,导线cd的电流方向为从d到c,右磁体的磁场方向与左磁体磁场的方向相反,通对导线cd的电流方向与通过ab的电流方向相反,磁体对导线cd的作用力的方向与磁体对导线ab的作用力相同,即向左,如下图所示
(3)ABC.导线静止、水平向东运动或水平向南运动不切割磁感线,所以不会产生感应电流,故ABC错误;
D.图中导线水平东西放置,竖直向上运动时,切割磁感线,所以会产生感应电流,故D正确。
故选D。
9.(2024·广东阳江·二模)如图所示是小亮“探究电磁铁磁性强弱”的实验电路,请根据小磁针的N极指向,标出电磁铁周围磁感线的方向,并用“+”“-”号标出电源的正、负极。
【答案】
【详解】如图所示,根据同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引可判断出电磁铁右端是N极;根据右手螺旋定则可知,右手大拇指指向N极,另外四个手指自然弯曲的方向是电流方向,由此可知电源的左端是正极,右端是负极,如下图所示:
10.(2022·广东清远·二模)请在图中的括号中分别标出小磁针静止时左端的磁极名称,电源右端的“+”。
【答案】
【详解】根据电流表使用时,电流正进负出可判断电源的左端为负极,右端为正极;根据电流的方向和安培定则,右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指所指方向就是螺线管的N极,即螺线管的右端为N极,因此小磁针的左端为N极,如图所示:
11.(2024·广东汕头·一模)如图,将导体棒的两端用细导线与灵敏电流计相连,并将导体棒用绝缘细线悬挂起来放在蹄形磁体的磁场中,探究“产生感应电流的条件”。
(1)闭合开关,若导体上下移动,灵敏电流计的指针不偏转;当导体棒向左运动时,灵敏电流计的指针向右偏转;当导体棒向右运动时,灵敏电流计的指针向 偏转,说明 方向与导体运动方向有关;
(2)将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关,使导体带向左运动,此时灵敏电流计的指针向 (选填“左”或“右”)偏转;
(3)根据实验现象,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,导体中会产生感应电流;
(4)闭合开关,若导体AB不动,左右移动磁体,电路中 (选填“有”或“无”)感应电流产生;
(5)如果将灵敏电流计换成 (选填“用电器”或“电源”),可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1) 左 感应电流 (2)左
(3)切割磁感线 (4)有 (5)电源
【详解】(1)[1][2]当导体棒向左运动时切割磁感线,灵敏电流计的指针向右偏转;当导体棒向右运动切割磁感线时,灵敏电流计的指针向左偏转,导体运动方向不同,感应电流方向不同,说明感应电流方向与导体运动方向有关。
(2)将蹄形磁体的南北极对调。闭合开关,使导体带向左运动,此时灵敏电流计的指针向左偏转,这是因为感应电流方向与磁场方向有关。
(3)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生电流,根据实验现象,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切割磁感线运动,导体中会产生感应电流。
(4)闭合开关,若导体AB不动,左右移动磁体,导体也会切割磁感线,电路中有感应电流产生。
(5)如果将灵敏电流计换成电源,给导体AB提供电流,可以探究磁场对通电导体的作用。
12.(2024·广东汕头·二模)阅读短文,回答问题。
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%。现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机使用标称电压3V,容量的电池,采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大地方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物,线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电。
(1)给电池充电的过程中,将 转化为化学能,电池相当于 (选填“用电器”或“电源”);
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与 (选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(3)以下哪个选项是正确的充电方式并能提高充电的效率______;
A. B.
C. D.
(4)标有“输出11V 6A”字样的充电器给电池充电,设充电器工作时输入功率保持不变,充电效率为80%,则选用该充电器将上述手机电池从零到充满电需要 min;
(5)利用USB充电电流电压显示计来实时测量充电过程中充电器输出的电流和电压,并绘制如题图乙、丙所示图像。若充电的导线的阻值为0.05Ω,前20min导线产生的热量为 。
【答案】(1) 电 用电器
(2)发电机
(3)A
(4)15
(5)900J
【详解】(1)[1][2]电池放电时,化学能转化为电能,给电池充电的过程中,将电转化为化学能,此时电池相当于用电器。
(2)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,原理是电磁感应现象,该过程与电动机工作原理相似。
(3)系统的发热程度、环境干扰物,线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。只有当线圈完全对齐时才能实现高效率的充电,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(4)充电器的输入功率为
电池充满电储存的电能为
电池从零到充满电需要的时间为
(5)前20min电压不变,电流分别为6A、4A、2A,根据焦耳定律可得,前20min导线产生的热量为
13.(2024·广东深圳·一模)近年来深圳电动自行车数量急剧增加,电动自行车因具有快捷、经济和环保等优点深受大家喜爱,但同时也带来了严重的安全问题。因此,小明进行了“安全骑行电动自行车”的研究性学习。
(1)骑行电动自行车时不要闯红灯。深圳部分路口有会说话的交通警示器,它在红灯时会语音播报提示“红灯,请勿通行”。这说明声音能传递 ;
(2)骑车时看手机、走神、酒驾等存在很大的安全隐患。若某人骑车以18km/h的速度匀速行驶,看一眼手机用时2s,相当于在无人驾驶状态下行驶了 m;
(3)为了证明骑行电动车时戴头盔的重要性,小明做一个模拟实验:将两个相似鸡蛋分别放在纸筒底座上,左边鸡蛋上方放一个轻质瓶盖,瓶盖内塞入棉花,在两鸡蛋正上方释放相同的铁球,如图甲所示,实验操作有错误的是: ,改正错误后,观察到左边鸡蛋完好,右边鸡蛋破碎。说明左边鸡蛋“戴头盔”后受力面积增大,减小了受到的 (选填“压强”或“压力”),这是保护鸡蛋的原因之一;
(4)超速行驶的电动自行车极易发生交通事故。小明为电动车设计了一个简单的超速报警电路,如图乙所示,它由“传感电路”、“执行电路”组成。传感电路电源电压为12V,R是电阻箱,Rp为可变电阻,图丙是Rp的阻值与车速关系的图像,若通过电磁铁电流必须等于或大于1.2A时,才能启动报警,小明设定速度为30km/h时红灯亮,执行报警,则电阻箱的阻值至少应调到 Ω;为了提高骑行安全,需要速度更小时就能启动报警,可采取的方法是 。
(5)新国标《电动自行车安全技术规范》标准中要求:整车质量不超过55kg,最高车速不超过25km/h,电池电压不超过48V。图丁的电动自行车部分参数如下表所示:
整车质量
50kg
最高车速
25km/h
蓄电池容量
20A·h
充电效率
75%
若质量为60kg的小明骑行该车时,每个轮胎与地面接触的面积为50cm2,g取10N/kg,则该车行驶时对地面的压强为 Pa。电动自行车显示电池电量有80%,小明对其进行充电,充满电需耗电量0.32kW•h,小明认为该电动自行车超标,原因是电池电压为 V。
【答案】(1)信息
(2)10
(3) 未控制铁球下落的高度 压强
(4) 4 见解析
(5) 1.1×105 60
【知识点】声与信息、电磁继电器的结构、原理与工作示意图、压强公式的简单应用、欧姆定律的简单计算、运用推导公式求解路程和时间
【详解】(1)声音既能传递信息,又能传递能量,语音播报提示“红灯,请勿通行”,这说明声音能传递信息。
(2)骑车速度
v=18km/h=5m/s
相当于在无人驾驶状态下行驶的距离
s=vt=5m/s×2s=10m
(3)[1][2]由图甲可知,铁球下落的高度不相等,根据控制变量法可知实验操作错误的是:未控制铁球下落的高度相同;相同的铁球,相同的高度,则铁球对鸡蛋的压力相等,由公式可知,受力面积越大,压强越小。
(4)[1][2]由图乙可知,当速度为30km/h时,可变电阻RP=6Ω,由欧姆定律可得总电阻
所以电阻箱的阻值
R=R总-Rp=10Ω-6Ω=4Ω
由图丙可知,速度越小,Rp电阻值越大,在其他条件不变时,总电阻不变,因此需要减小电阻箱阻值。
(5)[1]电动自行车对地面的压力等于人和车的总重力,即
F=G总=(m人+m车)g=(60kg+50kg)×10N/kg=1100N
受力总面积
S=2×50cm2=100cm2=10-2m2
所以该车行驶时对地面的压强
[2]电动自行车的电量由80%增加到100%,增加了20%,充入电池的电能为
W=0.32kW·h×75%=0.24kW·h=8.64×105J
蓄电池实际储存的电能
W满=5W=5×8.64×105J=4.32×106J
由于电池的容量不变,所以
W满=UIt=U×20A×3600s
U=60V
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