2025年中考物理专题训练：电磁铁与自动控制

2025年中考物理专题训练：电磁铁与自动控制 一、单选题 1．磁场的基本性质是指 （    ） A．能使小磁针发生偏转 B．能够吸引铁、钻、镍等物体的性质 C．能够产生磁力线 D．能对放在其中的磁体产生磁力的作用 2．下列办法中不能改变电磁铁磁性强弱是 A．改变线圈中电流的大小 B．改变线圈的匝数 C．改变线圈中电流的方向 D．在通电螺线管中插入铁芯 3．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣。如图所示，他把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给螺线管通电，看到的现象是 A．通电螺线管转动后停在任意位置 B．通电螺线管仍保持在原来的位置 C．通电螺线管不停地转动下去 D．通电螺线管转动后停在南北方向上 4．关于地磁场，下列说法错误的是 A．地球是个大磁体，周围有磁场 B．受地磁场作用，指南针才指南北 C．地磁场的磁感线是从地理的北极出来 D．地磁S极在地理北极附近 5．如图所示，是研究电磁铁实验，下列说法正确的是（　　） A．比较图中甲、乙吸引大头针的数量可知磁性强弱与电流大小的关系 B．乙铁钉的上端是N极 C．大头针的下端散开是因为同名磁极相互排斥 D．该实验不能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系 6．如图所示，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线，在导线中通有电流的瞬间，小磁针发生转动。下列说法中正确的是（　　） A．该实验现象说明电流周围存在磁场 B．该实验中小磁针主要用于检验通电导线周围磁场的强弱 C．若改变导线中的电流方向，小磁针的转动方向不会改变 D．若改变导线中的电流大小，小磁针的转动方向将会改变 二、填空题 7．在图中，已知静止在通电螺线管左端小磁针N极的指向，请用箭头在磁感线上标出磁感线的方向并在括号内用“＋”“－”号标出电源的正负极． ( )( ) 8．如图所示是一个水位自动报警器的原理图．水位到达金属块B之后， （选填“红”或“绿”）灯亮；当绿灯亮时电磁铁 （选填“有”或“无”）磁性． 9．如图所示，GMR是巨磁电阻（其电阻值在磁场中随磁性的增强而急剧减小），当开关S1、S2都闭合时，电磁铁附近的小磁针处于静止状态，则小磁针的A端为 极；当滑片P向右滑动时，指示灯的亮度 （选填“变亮”、“变暗”或“不变”）． 10．如图所示，是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针，若静止时针尖指向地磁的北极，则针尖是简易指南针的 极。此时，将指南针底座逆时针旋转270°，针尖静止时将指向地理位置的 方。 11．在一次春游活动中，同学们用指南针来确定方向，静止时，小磁针的南极大约会指向地理的 极． 三、实验题 12．小菲同学在课后进行了以下探究： 提出问题：通电圆环（如图丙）内部的磁场如何分布呢？ 猜想：可能也符合右手定则 实验：她连接如图丁所示的电路（外部电路未画出） 观察：位于圆环中心的小磁针变化状况 根据小菲同学的探究过程，回答下列问题： （1）如果通电圆环内部的磁场分布符合右手定则，那么位于圆环中心的小磁针N极将怎样变化 （填字母编号） A．静止不动，指向不变                        B．转动180°，指向左边 C．转动90°，垂直指向纸外                D．转动90°垂直指向纸内 （2）如图戊所示，如果把地球看成一个通电圆环，则赤道这一通电圆环的电流方向为 （选填“由西向东”或“由东向西”） 13．小华和小军在老师办公室看到一个如图甲所示的仪器，用一根铜线和一个有两排孔的平板玻璃制成，铜线依次穿过相邻的孔绕成一个线圈。老师告诉他这是螺线管。于是，在老师的指导下，他和同学们一起把螺线管接入电路，探究其特点。 （1）他们把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向。将螺线管通电后靠近该小磁针，发现小磁针发生 ，说明通电螺线管周围存在磁场。 （2）接着，小华将细铁屑均匀地洒在玻璃板上，轻轻敲击玻璃板后，细铁屑的排列情况如图乙所示。 ①观察发现靠近螺线管两端的地方铁屑分布比较密集，说明螺线管两端磁场比较 。 ②小华继续仔细观察细铁屑的整体分布情况，发现通电螺线管外部的磁场分布与我们学过的 磁体的磁场分布情况相似。 ③随后小军在未通电的螺线管外部放置了八个小磁针，闭合开关磁针指向如图丙所示，放入小磁针是为了显示 。 （3）法国科学家安培认为，通电螺线管的磁场可以看成多个圆形通电线圈的磁场组合而成。他研究提出了著名的分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种 电流——分子电流（由原子内部电子的绕核运动形成的），分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。 四、简答题 14．两根外形完全相同的钢棒，其中的一根有磁性，另一根无磁性。没有别的器材，你如何把它们区别开来。 15．磁现象给我们提供方便的同时，有的时候也会给我们带来麻烦，请你举例说明磁现象对生活的不利影响． 五、科普阅读题 16．阅读短文，回答下列问题： 干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高．如图1所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上． （1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图2所示，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开．请简述其原理．当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，干簧管中相互靠近的两个触点被 成异名磁极而相互靠近，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的 消失，在弹力的作用下触点断开． （2）小阳想用干簧管制作一个水位自动报警器，除干簧管外，还有实验器材：开关、红灯、绿灯和电源各一个，导线若干，如图２是小阳设计的一部分电路，请帮助小阳在图２中的虚线方框内画出报警电路其余部分的电路设计，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警． ( ) 17．请阅读《稳态强磁场实验装置》并回答问题。 稳态强磁场实验装置 2022年8月12日，位于中科院合肥物质科学研究院的国家重大科技基础设施“稳态强磁场实验装置”实现重大突破，创造场强45.22万高斯的稳态强磁场，超越已保持了23年之久的45万高斯稳态强磁场世界纪录。地球磁场约等于0.5高斯，新纪录相当于地球磁场的90多万倍。强磁场是探索科学前沿的一种极端实验条件，在发现新现象、催生新技术方面具有不可替代的作用。 想要人为创造稳态强磁场，势必要创造稳态强电流，科学家们经数年钻研，终于取得技术突破。如图甲是此强磁场实验装置的外观，其内部（如图乙）由外7层超导线圈、内2层水冷线圈构成，相当于多个超大型通电螺线管嵌套在一起。其中超导线圈由铌三锡超导股线绕成，这种超导股线加工复杂——需将液氦从股线中流过，使得股线内的温度降至，以确保股线处于零电阻的超导工作状态，而超导股线在电流通过时不会发热。内层的水冷线圈有一定的电阻，经过缜密设计，在尽可能保证大电流通过线圈的同时将高压冷却水通过线圈，快速“带走热量”，防止导线过热，以维持电流稳定。 线圈的中心部分就是做实验的内孔，科学家把待测物质通过探头放置于此进行研究。借助其他观测仪器，如扫描隧道显微镜，我们就可以了解物质在强磁场环境下发生的奇妙变化。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）稳态强磁场实验装置产生磁场的基本原理是 （选填选项前的字母）； A．通电导线周围存在磁场 B．通电导线在磁场中受到力的作用 C．电磁感应现象 （2）当内层水冷线圈中的电流增大时，其单位时间产生的热量会 （选填“变多”“变少”或“不变”）； （3）超导线圈相比于普通金属导线线圈的优势是 ； （4）为进一步使实验装置产生的磁场更强，请你提出一条建议 （写出一条即可）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 答案 D C D C C A 1．D 【详解】A. 磁场对放入其中的小磁针有磁力作用，但小磁针不一定偏转，如小磁针放入磁场时北极指向与磁场方向一致时．故A错误； B. 能够吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质叫磁性，故B错误；C. 磁感线是为了我们研究磁场而假想出来的物理模型，是不存在的，故C错误；D. 磁场的基本性质是对放在其中的磁体有磁力的作用，故D正确．故选D. 点睛：（1）磁感线并不是真实存在的线，是人们为了研究方便而引进的线；（2）磁性是指物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质；（3）磁场的基本性质是对放入其中的磁体有磁力的作用． 2．C 【详解】通电螺线管磁性的强弱与电流的大小，线圈的匝数及是否有铁芯插入有关，螺线管中的电流越大，螺线管的匝数越多，有铁芯插入都可以使通电螺线管的磁性增强，改变电流的方向只能改变通电螺线管磁场的方向，故选C． 3．D 【详解】由安培定则判断出B端为N极，A端为S极，而地球本身是个大磁体，在地面附近，地磁场的方向是由南方指向北方的，故B端指向北方，A端指向南方，故选D。 4．C 【分析】（1）地球本身就是一个大磁体；地磁的北极在地理的南极附近；地磁的南极在地理的北极附近； （2）用磁感线描述磁场的分布，磁感线在磁体的周围从N极出发，回到S极，磁性强的地方磁感线密集，磁性弱的地方磁感线稀疏． 【详解】A、地球是个大磁体，周围有磁场，A正确； B、指南针是小的磁体，静止时它的N极指向北方，S极指向南方，就是因为它受到地球磁场的作用，B正确； C、地理南北极与地磁南北极相反，地磁场的磁感线是从地磁的北极（地理的南极）出来，C错误； D、地磁S极在地理北极附近，D正确． 故选C． 5．C 【分析】开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极；物体能够吸引铁、钴、镍等物质，说明该物体具有磁性，有磁性的物体叫做磁体；影响电磁铁磁性强弱的因素主要有电流的大小、线圈的匝数、铁芯的有无，在研究过程中和分析实验结论时，都要注意控制变量法的运用，这样才能得出具有普遍意义的规律。 【详解】A．图中甲乙两个电磁铁串联，所以通过的电流相等；甲吸引的大头针多，说明它的磁性强，进一步观察发现，甲的线圈匝数比乙的线圈匝数多，由此可知：当通过的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，其磁性越强，故A错误； B．根据右手螺旋定则可知，乙铁钉的下端是N极，其上端是S极，故B错误； C．大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以大头针的下端散开，故C正确； D．该实验也能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，移动滑动变阻器的滑片可以改变电流大小，比较甲或乙前后吸引大头针的多少可得出结论，故D错误。 故选C。 6．A 【详解】给直导线通电后，本来静止于水平桌面并且指向与导线平行的小磁针会发生转动，说明通电导线周围存在磁场，而改变导线中电流方向，小磁针转动的方向也会改变，所以小磁针在此处的作用是检验通电导线周围是否存在磁场，及磁场方向是否与电流方向有关，但不能检验通电导线周围磁场的强弱，故A正确，BCD错误。 故选A。 7． +（左） -（右） 【分析】根据磁极间的相互作用，可以确定通电螺线管的磁极；在磁体周围的磁感线都是由磁体的N极出来，回到S极；根据安培定则判定电源正负极． 【详解】由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针自由静止时，与小磁针N极靠近的螺线管左端一定是S极，其右端为N极；根据图示的线圈绕向和螺线管的N极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的左端流入，右端流出，因此电源的左端为正极，右端为负极；在磁体周围的磁感线方向从N极指向S极．如下图所示： 【点睛】安培定则共涉及三个方向：电流方向、磁场方向、线圈绕向，告诉其中的两个可以确定第三个．在此题的第二问中就是间接告诉了磁场方向和线圈绕向来确定电流方向． 8． 红 无 【分析】由题意可知，这一水位自动报警器的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理，结合在此处的运用可描述其原理． 【详解】图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达B时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮；当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性． 9． S 变暗 【详解】解答：(1)根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，所以则小磁针的A端为S极；(2)闭合开关S1和S2，使滑片P向右滑动，电阻变大，电流变小，磁场的磁性减弱，巨磁电阻的阻值增大，电路电流变小，所以指示灯的亮度会变暗． 点睛：（1）根据安培定则得出电磁铁的两极，根据磁极间的相互作用判断小磁针A端的极性；（2）先分析滑片向右移动时，变阻器的阻值是变大了还是变小了，然后根据欧姆定律得出电流大小变化情况，从而判断出电磁铁的磁场强弱变化情况，进一步得出灯泡亮度的变化． 10． S 南 【详解】[1]静止时，针尖指向地磁的北极，根据异名磁极相互吸引可知，针尖是S极。 [2]无论指南针的底座如何旋转，S极的指向是不变的，始终指向地磁的北极，但是地磁的北极在地理位置的南极附近，故针尖静止时将指向地理位置的南方。 11．南 【详解】小磁针静止时，指南的一端叫做南极，即S极，指北的一端叫做北极，即N极． 所以用指南针来确定方向，静止时，小磁针的南极会指南，即大约会指向地理的南极． 【点睛】牢记磁场的南北极是根据小磁针的指向规定的，另外要知道地磁的南北极与地理的南北极相反，且不重合，有一个小的偏角，称为磁偏角． 12． D 由东向西 【详解】(1)[1]由右手定则可知电圆环内部的磁场方向指向圆环内部，因此小磁针N极指向圆环内部即小磁针N极转动90°垂直指向纸内，故选D； (2)[2]因地理的南极为地磁的北极，地理的北极为地磁的南极，因此地磁场方向由南向北，根据右手定则可知，赤道这一通电圆环的电流方向为由东向西； 【点睛】本题通过通电直导线周围的磁场考查了右手定则的应用． 13． 偏转 强 条形 磁场的方向 环形 【详解】（1）[1]根据题意知道，靠近该小磁针，发现小磁针发生偏转，这是因为小磁针受到磁力的作用，运动状态发生了改变，说明通电螺线管周围存在磁场。 （2）①[2]磁铁两端的铁屑较密集，说明磁铁两端的磁性较强。 ②[3]由实验探究的结果知道，电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。 ③[4]小磁针静止时N极的指向与该点磁场的方向相同，所以小磁针的作用是显示通电螺线管周围磁场方向。 （3）[5]通电螺线管的磁场可以看成多个圆形通电线圈的磁场组合而成，所以安培认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。 14．详见解析 【详解】条形磁体的两端磁性最强，中间磁性最弱。拿一根钢棒去接触另一根钢棒的中部，若相互吸引，则手拿的一根有磁性，另一根无磁性；若没有相互吸引，则手拿的一根无磁性，另一根有磁性。 15．机械手表磁化后，走时不准；银行卡被磁化后，信息不能正常读取等． 【分析】一些物质在磁体或者电流的作用下获得磁性的过程叫磁化；磁化对我们生活有很多有利的地方，也有很多不利之处． 【详解】使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化，有时对我们生活不利． 例如：机械手表磁化后，走时不准；银行卡被磁化后，信息不能正常读取等． 16． 闭合 磁性 【分析】（1）根据磁化的规律可以判断磁簧片的极性，再根据磁极间的相互作用，可解释为什么条形磁铁靠近时电路接通，远离时触点断开；（2）由题意可知，这应该是一个由两个干簧管分别控制一个支路的并联电路，据此来完成电路的连接；浮球的位置，可以确定条形磁铁的位置，而条形磁铁的位置可以确定哪个干簧管在工作，同时确定了哪个干簧管所在的电路工作． 【详解】(1)当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开． (2)当浮球上升到最高水位时，条形磁铁下沉到干簧管2所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以红灯亮，电铃响．同理，当浮球下降到最低水位时，条形磁铁上升到干簧管1所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以绿灯亮，电铃响． 如下图所示： 17． A 变多 零电阻 增加线圈的匝数 【详解】（1）[1]由材料可知，实验装置是通过电磁铁获得稳态强磁场的，所以产生磁场的基本原理是通电导线周围存在磁场。 （2）[2]当内层水冷线圈中的电流增大时，由于内层的水冷线圈有一定的电阻，根据焦耳定律，其单位时间产生的热量会变多。 （3）[3]超导线圈相比于普通金属导线线圈的优势是零电阻，使它在超导工作状态下不产生热量，能够获得强电流，且不产生能量损失。 （4）[4]影响电磁铁的磁性强弱的主要因素是可以通过电磁铁的电流和线圈的匝数，故可以从增加线圈匝数或增大电流强度方面提出建议。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$