第16章 专题特训(八) 电磁综合问题-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

此时铁屑已经被磁化,铁屑实际上是 一个个磁体. 2. (1) 证明磁场的存在并显示该处 磁场的方向 (2) 磁场 奥斯特 (3) 电流方向 (4) 会 [解析](1) 磁 场对放入其中的磁体有力的作用,用 小磁针可探测周围磁场的方向. (2) 物理学家奥斯特首先发现通电导 线周围有磁场.(3) 电流方向改变,磁 场的方向也跟着发生改变.(4) 通电 导线周围的磁感线是以导线为圆心的 一系列同心圆,图甲实验中,导线上下 磁场方向相反,故将小磁针由通电直 导线下方移至直导线上方,小磁针的 偏转方向会改变. 3. (1) 条形 磁场的分布情况 (2) N 电流 [解析](1) 将螺线管 安装在一块有机玻璃板上,连入电路 中.在玻璃板上均匀地撒满铁屑,闭合 开关并轻敲玻璃板,观察到铁屑分布 情况如图甲所示.铁屑的分布情况与 条形磁体周围铁屑的分布情况相似, 铁屑的作用是显示磁场的分布情况. (2) 把小磁针放在通电螺线管四周不 同的位置,小磁针静止时N极所指方 向如图乙所示,则通电螺线管的右端 为N极.对调电源正负极,闭合开关, 小磁针静止时N极所指方向如图丙 所示,说明通电螺线管的极性与电流 的方向有关. 4. (1) 大头针的数量 S (2) 电流 的大小 (3) 线圈的匝数 5. (1) 转换法 (2) 磁场 (3) 电流 (4) 戊 [解析](1) 实验通过观察导 体运动方向,判断受力方向,使用了物 理研究方法中的转换法.(2) 小谦同 学先对调磁极位置,磁场的方向发生 了变化,闭合开关,观察到铝棒ab稳 定时如题图丙所示,铝棒向右运动,由 此可知通电导体在磁场中受力的方向 与磁场方向有关.(3) 如果把电源正、 负极对调后接入电路,电流的方向发 生了变化,观察到铝棒ab稳定时如题 图丁所示,铝棒向右运动,由此可知通 电导体在磁场中受力的方向与电流方 向有关.(4) 若把电源正、负极对调, 同时把蹄形磁体上下磁极也调换一 下,则铝棒的运动方向不变,向左运 动,则会观察到铝棒ab稳定时如题 图戊. 6. (1) 动 磁场强弱 (2) 匀速 其 他条件相同时,感应电流的大小与运 动速度的大小有关 (3) 控制变量 [解析](1) 导体的质量不变,导体的 速度越大,动能越大;因为要产生感应 电流,还存在磁场这个因素,所以感应 电流的大小还可能与磁场的强弱有 关.(2) 为了验证感应电流与速度之 间的关系,应保持导体运动区域的磁 场强度相同,改变导体的运动速度,但 同一次实验,应使导体做匀速运动;由 表格数据可知,当导体的运动速度不 同时,产生的感应电流大小也不同,所 以可得感应电流的大小与导体切割磁 感线的速度有关.(3) 由(2)可知,实 验用的是控制变量法. 专题特训（八）　电磁综合 问题 1. 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. (1) 保温 40 (2) 50 350 [解析](1) 衔铁被吸合时,只有电阻 R1工作,电路的总电阻最大,功率最 小,此时饮水机处于保温状态;饮水机 的保温功率P保=U 2 R1 = (220V)2 1210Ω = 40W.(2) 由表中数据可知,水温为 60℃时,Rt=100Ω;当电流达到 0.02A时衔铁被吸合,此时电路中的 总电阻R总= U控 I = 3V 0.02A=150Ω , 则滑动变阻器RP 的阻值RP=R总- Rt=150Ω-100Ω=50Ω;由P= W t 可知,饮水机处于加热状态时,经过 10min 消耗的电能 W =P加t= 840W×10×60s=504000J= 0.14kW·h,由图乙可知,电路中的 用电器每消耗1kW·h电能,电能表 的指示灯闪烁2500次,则饮水机处 于加热状态时,经过10min电能表指 示灯闪烁次数n=0.14kW·h× 2500imp/(kW·h)=350次. 3. (1) S (2) 触点1 (3) 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F×OB=FA×OA,F= FA×OA OB = 2.4N×0.5cm 1cm =1.2N , 由图乙可知F=kI,1.2N1N = I 20mA , I=24mA=0.024A,此时控制电路 的总电阻 R总 =UI = 6V 0.024A= 250Ω,R2=R总-R1=250Ω-20Ω= 230Ω. 4. (1) ① 磁 N ② 2000 (2) 90 (3) 增加银浆线的厚度(或增加银 浆线的条数;或将银浆线加粗) [解析](1) 开关S接“手动”:① 电磁 铁A 通电时具有磁性,这是电生磁, 此现象称为电流的磁效应,据安培定 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 23 则可知,A的上端是N极.② 玻璃从 -5℃升高到45℃需要吸收的热量 Q=c玻璃m玻璃Δt=0.8×103J/(kg·℃)× 9kg×[45℃-(-5℃)]=3.6× 105J,电热丝R2的电功率P= U22 R2 = (12V)2 0.8Ω =180W ,电热丝产生的热量 完全被玻璃吸收,所以W=Q,加热所 需的时间t=WP= Q P = 3.6×105J 180W = 2000s.(2) 开关S接“自动”:据题 意,玻璃的温度为45℃时,控制电路 中通过的电流I1=0.02A,消耗的电 功率P1=U1I1=6V×0.02A= 0.12W;因为R1 的阻值随温度的降 低而减小,所以据题意玻璃的温度为 15℃时,控制电路消耗的电功率 P2=P1+ΔP=0.12W+0.03W= 0.15W,总 电 阻 R总 = U12 P2 = (6V)2 0.15W=240Ω ,R1=R总 -R0= 240Ω-150Ω=90Ω.(3) 由P= U22 R2 可知,P 与R2 成反比;由题图乙可 知,R2由若干条银浆线并联而成,据 影响电阻大小的因素、并联电路电阻 的特点可知,增加银浆线的横截面积 和条数,可减小R2,从而增大P. 5. (1) 减小 增大 (2) 50Ω (3) ① 77.4 ② 减小水流速度 减 小电阻 [解析](1) 随着储水箱内水 量的减少,RF 所受水的压强减小,根 据F=pS知,RF所受水的压力减小. 由题可知,压力减小,电流要变小,灯 才能亮,所以RF 的阻值应随压力的 减小而增大.(2) 指示灯L刚亮起时 RF的阻值RF= U I -R= 6V 0.04A- 100Ω=50Ω.(3) ① 水流经过加热装 置的时间t=Lv= 0.1m 0.1m/s=1s ,加热 装置产生的热量Q=W =U' 2 R't= (220V)2 22Ω ×1s=2200J ,水的质量m= ρ水V=ρ水LS=1×103kg/m3×0.1m× 10-4m2=0.01kg,水升高的温度Δt= Q cm= 2200J 4.2×103J/(kg·℃)×0.01kg ≈ 52.4℃,末温t2=25℃+52.4℃= 77.4℃.② 减小水流速度,则加热时 间变长,可以提高经过加热区后热水 的温度;减小电阻,根据P=U 2 R ,功率 变大,可以提高经过加热区后热水的 温度. 第十六章复习 ［知识体系构建］ 铁 磁性 排斥 吸引 磁体 静止 外部 南 北 磁场 电流 条形 安培 电流 线圈匝数 磁场 电流 磁场 机械 方向 闭合 一部分 磁场 电磁感应 电 ［高频考点突破］ 典例1 如图所示 (典例1图) [跟踪训练] 1. 如图所示 (第1题) 典例2 如图所示 (典例2图) [跟踪训练] 2. 如图所示 (第2题) 典例3 B [解析]由题知,电磁弹射 系统的原理是通电导体在磁场中受到 力的作用.图A所示装置是探究通电 导线周围存在磁场,即电流的磁效应 的实验装置,故不符合题意;图B所 示装置是演示通电导体在磁场中受到 力的作用的实验装置,故符合题意;图 C所示装置是演示电磁感应的实验装 置,故不符合题意;图D所示装置是 探究电磁铁磁性强弱的实验装置,电 磁铁属于电流磁效应的应用,故不符 合题意. [跟踪训练] 3. A [解析]磁体的周围存在磁场, 磁场的性质是对放入其中的磁体有力 的作用,图甲中磁体通过磁场对回形 针施加力,故A正确;图乙是奥斯特 实验,说明电流的周围存在磁场,故B 错误;图丙是磁场对通电导体有力的 作用,使得线圈转动,是电动机的原 理,故C错误;图丁中转动扇叶会使 得发光二极管发光,说明产生了电流, 是电磁感应原理,故D错误. 典例4 D [解析]磁场对通电导线 的作用,体现的是电动机的原理,故A 错误;电流的热效应是各种电热器的 工作原理,故B错误;电流的磁效应, 是电磁铁的原理,故C错误;电磁感 应是发电机的原理,动圈式话筒的工 作原理与发电机的原理相同,故D 正确. [跟踪训练] 4. D [解析]强静磁场会吸引铁质物 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 33 54 专题特训（八）　电磁综合问题 ▶ “答案与解析”见P32 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 ; . (第1题) 2. (2024·宿迁)教室的饮水机上有两 条提示语:“注意水温,谨防烫伤”和 “节约用电,弘扬美德”.小明画出了 饮水机电路示意图,如图甲所示,电阻R1= 1210Ω,加热时总功率为840W.线圈内阻不 计,Rt为热敏电阻,其阻值随温度的变化如 表所示,控制电路电源电压恒为3V,当电流 达到0.02A时衔铁被吸合. (第2题) t/℃ 30 40 50 60 70 Rt/Ω 220 165 130 100 83 (1) 衔铁被吸合时,饮水机处于 (加 热/保温)状态,饮水机处于保温状态时,功率 为 W. (2) 设定最高水温为60℃,需要将滑动变阻 器RP 的阻值调至 Ω.根据图乙中电 能表的参数,饮水机处于加热状态时,经过 10min,电能表指示灯闪烁 次. 类型二 力、电、磁综合 3. 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. 甲 乙 (第3题) (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. 类型三 热、电、磁综合 4. 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 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 55 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. 甲 乙 (第4题) (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 s. (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 的表面烧结制成的,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: . 类型四 力、热、电、磁综合 5. 如图甲所示为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时,K被吸合; 电磁铁的线圈电阻不计,ρ水=1×103kg/m3, 水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃). (第5题) (1) 随着储水箱内水量的减少,RF所受水的 压力 ;RF的阻值应随压力的减小而 .(增大/减小) (2) 若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω, 则指 示 灯 L 刚 亮 起 时 RF 的 阻 值 为 . (3) 如图乙所示,水泵使储水箱内的水以v= 0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀的管道, 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℃,经过加热区后热水的 温度为 ℃.(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: 、 . 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十六章　电磁转换