第三节 跨学科实践：电磁铁及其应用（分层作业）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

17.3 跨学科实践：电磁铁及其应用 一、电磁铁的影响因素 1．在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是（　　） A．铝制的曲别针会被电磁铁吸引 B．电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少 C．改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向 D．减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加 2．物理现象中有各种“吸”，但原理各不相同，下列各种“吸”及其对应的原理搭配错误的是（　　） A．图甲中，用吸管吸饮料——大气压强将饮料压入嘴中 B．图乙中，抽油烟机吸油烟——流体的流速越大压强越小 C．图丙中，两个铅块磨平压紧上面铅块吸住下面铅块并可以吊起物体——分子间存在引力 D．图丁中，电磁起重机吸起废旧钢铁——磁场对通电导体有力的作用 3．如图-1所示为我国自主研制的“翼龙”无人机。如图-2所示为该无人机发动机上限速器的简化电路，电源电压12V，定值电阻的阻值20Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，电阻R的阻值随无人机飞行速度变化的关系图如图-3所示。当飞行速度达到某设定值时，电磁铁刚好吸下衔铁B，减小油门C的喷油量，控制无人机的速度不再增大。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁上端的极性为N极 B．当无人机飞行速度达到280km/h时，R的电功率为1.6W C．要使电表示数随飞行速度的增大而增大，则应该在图-2中①位置安装电压表 D．若要增大无人机的最大限速，可以给并联一个电阻 4．在如图所示的电路中，闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体（颜色深的一极为N极）向下移动。则下列分析正确的是（　　） A．电磁铁的A端为S极，电源左端为“+”极 B．利用这一现象揭示了通电线圈在磁场中受力运动 C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，弹簧将伸长 D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，弹簧将变长 5．2025年央视春晚节目《秧BOT》给观众留下了深刻印象。机器人上安装有电磁铁，通过对电磁铁的精准控制，可实现“手绢”的高速旋转和隔空抛接（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．通电后的电磁铁周围存在磁感线 B．通电后的电磁铁可以吸引所有金属 C．增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强 D．改变通入电磁铁电流的方向不会改变它两端的磁极 二、自动控制装置 6．小薛设计了一款“智能照明灯”，其电路原理如图所示，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。光照增强时，灯泡自动熄灭；光照减弱时，灯泡自动发光。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．灯泡应设计在C、D两接线柱之间 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．当光照强度增强，左侧控制电路中的电流变大 7．如图甲所示为一足浴盆内部电路，控制电路的电源电压U=6V，电磁铁线圈的电阻忽略不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时通过电磁铁线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的曲线如图乙所示；工作电路的电源电压为220V，R1与R2均为加热电阻，可实现加热和保温两个挡位，其中保温挡功率为100W，加热挡功率为2100W。下列关于此足浴盆的说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．温度升高电磁铁的磁性增强 C．加热电阻R2的阻值为24.2Ω D．为使加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器接入电路的阻值需要调为200Ω 8．如图所示为一种水位报警器的模拟装置。水槽中漂浮着正方体实心物块（浮子）。水槽侧壁固定着光源P，光源发出的光PQ沿水平方向照射到光敏电阻R上，光敏电阻受到光源P照射时阻值为，没有受到光源P照射时阻值为。电磁铁所在电路中，电源电压保持不变，为电阻箱，金属片K为控制电铃的开关。水面在警戒水位线以下时，调节大小，使金属片K恰好能被电磁铁吸住。当水面超过警戒水位线MN时，电铃发声报警。已知浮子的密度为，边长为5cm。不计电磁铁线圈的电阻。下列说法正确的是（   ） A．当警戒水位线与光线之间距离为时，水位报警器报警 B．小于 C．若只将浮子换成体积相同质量大一些的正方体实心物块，则警戒水位线的位置降低 D．若只减小电路中电阻箱的阻值，则警戒水位线的位置降低 9．全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　） A．电磁铁的上端为N极 B．衔铁的材料可能为铜 C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应 D．线圈周围不仅产生磁场，同时也产生磁感线 10．图甲为简单箱温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示，为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（　　） A．继电器中电磁铁的上端为N极 B．恒温箱内的加热器应接在BD间 C．若该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移 D．要实现对之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为 三、电磁继电器 11．如图是某道路限载报警器的工作原理图。工作电路的电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，报警电路接通，电铃响。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关后，电磁铁的上端是N极 B．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 C．车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 D．若要提高限载值，应将滑片P向左移 12．如图所示是天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，R2为可调电阻，R1为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯L发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．天然气浓度增大，电磁铁磁性将减弱 C．若要调低报警浓度，可将R2的阻值调大 D．若控制电路电压降低，报警浓度将增大 13．如图甲为创新小组设计的汽车尾气排放超标报警装置。当通过电磁铁的电流增大到设定值时，衔铁才被吸下来。气敏电阻的阻值随尾气浓度的变化关系如图乙所示。对于该装置分析正确的是（　　） A．电磁铁利用了电磁感应原理 B．电磁铁通电后上端为N极 C．闭合开关，保持滑片位置不变，尾气浓度增大到设定值时，电铃工作 D．若要尾气更低浓度时电铃报警，需调大的阻值 14．海鲜保存常要求温度低于。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻随温度变化的图象。冷库温度等于或高于时，工作电路报警。下列说法不正确的是（　　） A．冷库温度为时，控制电路消耗的电功率为 B．工作电路报警时，控制电路的衔铁被吸下，铃响灯不亮 C．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度低于时 D．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为极，且冷库温度越高 15．传感器在“物联网”中担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。某型号的温度自动报警装置由热敏电阻作为传感器制作而成，其简易电路图如下。已知热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，若电源电压保持不变，滑动变阻器R的滑片P在某位置不变，闭合开关S1和S2，此时装置未报警。下列说法正确的是（　　） A．该装置中电磁铁的工作原理与发电机工作原理相同 B．若温度升高，流过电磁铁的电流变小，电磁铁磁性变弱 C．若温度降低到一定程度，该报警器会发送报警信息 D．若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，则报警的最低温度将会升高 16．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小海用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)通过吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这种常用的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图A所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图B所示的情景，比较图A和B，可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越 （选填“大”或“小”），磁性越强； (3)比较图C中甲、乙可知：当通过线圈的电流相等时，线圈 越多，磁性越 。 17．在探究“电磁铁磁性强弱的影响因素”实验中，小乐同学利用电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图1所示的电路。 (1)实验中通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越 ，电磁铁磁性越强； (3)小乐又查阅了有关资料知道：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；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2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，小明设计了如图3所示的电路进行实验，请解答下列问题： ①当断开，闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A； ②闭合和，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。 18．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图甲所示的电路。 (1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”）；说明电流越 （选填“大”或“小”），电磁铁磁性越强。 (3)电磁知识在生产与生活实践中被广泛应用，例如在医学中，医生对病人进行脑部手术时，需要用到心肺机，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如图甲所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，活塞将向 （选填“左”或“右”）运动，“动力泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态。 19．在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中： (1)当闭合开关后，小磁针会发生偏转。同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）。 (2)由安培定则可知，开关闭合后，螺线管的右端为 （填“”或“”）极。 20．图甲是一款普通的豆芽机，项目小组想在图甲的豆芽机上增设智能控温和自动淋水功能，从而保证豆子发芽需要的适宜温度和湿度。图乙是智能豆芽机的简化模型。项目小组为此开展了以下的项目式学习。 【任务一】设计豆芽机的温控装置 控温装置的电路设计如图丙所示，可实现加热、保温两挡自动切换， 为热敏电阻（置于发育盒内），为电阻箱，、为电热丝，且。控制电路电流≥5mA时衔铁被吸下。 (1)主要是由 （选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”）材料制作而成，当温度升高时，的阻值 ；（选填“变大”、“变小”或“不变”） (2)如图丙所示，开关闭合时，电磁铁的上端为 极，当衔铁被吸下来时，工作电路处于 （选填“加热”或“保温”）状态，加热与保温功率之比为 ； (3)豆芽适宜在23℃~28℃环境下生长，豆芽机若要实现25℃自动切换挡位，则控制电路中电阻箱应该调为 Ω；干电池用久了，会导致发育盒内温度比设定的温度 （选填“偏高”或“偏低”），除了更换电池外，还可以采取措施是 ，使得豆芽机恢复在25℃自动切换挡位； 【任务二】设计豆芽机的喷淋装置 (4)如图乙所示，水在水泵的作用下通过水管输送到淋水系统，多余的水通过沥水孔会回到水箱。水泵喷口流量指水泵1h内喷出水的质量。若水泵的流速为0.5m/s，喷口的横截面积为0.4cm2，则水泵喷口流量为 kg/h； (5)实验小组结合豆芽的生长特性，采用淋水系统定时给豆芽淋水，而不是将豆芽浸泡在水中的原因是： 。控制水泵间歇性喷水的电路设计如图戊所示，AB两端输入如图己所示的周期性变化的电压，定值电阻，D为电阻可以变化的电子元件。当图戊中时，D两端的电压等于电子元件D两端的实际输入电压；时，电子元件D通过改变阻值，控制保持5V不变。则时，通过电路的电流为 A；若要使豆芽机在1小时内，喷水时间为20min，请你结合上面的电路设计，应设置的电功率 W时，水泵启动喷水。 21．电动车在充电过程中，电池温度过高可能会自燃。为避免电池温度过高，某项目小组设计了如图甲所示的“自动制冷装置”。控制电路的电源电压恒为9V，当控制电路中的电流时，衔铁被吸下。为使温度升高至设定温度时，制冷系统开始启动，需要选择与电磁继电器匹配的定值电阻R和热敏电阻等器材。 (1)在选择定值电阻时需要先测量定值电阻的阻值。将四个待测电阻依次接在图乙所示电路的a、b之间进行测量。 ①测量的原理是 ； ②将接到a、b之间，当滑片移动到某位置时，电压表示数如图丙所示，电流表示数为0.2A，则定值电阻的阻值为 Ω；按同样的方法测得阻值分别为90Ω、225Ω、240Ω； (2)选择符合条件的热敏电阻和定值电阻。 ①热敏电阻的阻值随温度变化的关系如下表所示，则应选用热敏电阻 （/）； t/℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 200 125 90 75 70 62 60 59 25 30 45 60 105 170 290 310 ②充电过程中当电池温度达到50℃时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统开始启动，则应选择的定值电阻是 （///），此时电磁铁的上端为 极。 22．植物生长需要适宜的环境湿度。如图为一个自动加湿装置，当环境湿度降至30%，加湿器恰好开始加湿，当环境湿度升至40%，加湿器恰好停止加湿，其电路如图所示。控制电路的电源电压U恒为6V，定值电阻R0为20，湿敏电阻R的阻值随环境湿度的升高而减小，它的阻值与部分环境湿度对应关系如表所示。请完成下列问题（线圈电阻不计）： 环境湿度 湿敏电阻 70% 10 50% 20 40% 30 30% 40 (1)闭合开关S1电磁铁的上端是 极；电磁铁的磁性越强，说明环境的湿度越 ； (2)闭合开关S1、S2，求衔铁恰好被吸下时控制电路的总功率 。 23．学习了“电生磁”的知识后，小明在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头钉若干、长导线1根。实验过程如下： 第1步：用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕佚竹6圈，连接在1节全新干电池两端（如图所示）。制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目。 第2步：将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端，重复实验。 第3步：将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端，重复实验。 第4步：增加电磁铁的线圈匝数至9匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。 第5步：增加电磁铁的线圈匝数至12匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。 (1)小明的实验想要探究的问题是 (2)下表是用于记录实验数据的表格，表头缺少一项，请补全并填写在横线上。 实验次数 电压U/V 线圈匝数/圈 1 1.5 6 实验数据1 2 3.0 实验数据2 3 4.5 实验数据3 4 1.5 9 实验数据4 5 1.5 12 实验数据5 24．小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 25．在项目化学习活动中，小梦学习小组设计的一种限流器原理图如图所示。当电流超过限制电流时，限流器会自动切断电路。 (1)当电流超过限制电流时，衔铁B被电磁铁C吸引向左转动，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开。在原理图中，D点表示电源的 （填“正极”或“负极”）； (2)若要把限流器接入家庭电路中，从安全用电角度考虑，应该把它接在进户线的 （填“火”或“零”）线上； (3)调试时，电流尚未达到设计的限制电流，限流器已经切断电路。为达到设计要求，你的做法是 （填“增加”或“减少”）电磁铁中线圈的匝数。 26．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了甲图所示的电路。 (1)实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （填“增加”或“减少”），说明电流越 ，电磁铁磁性越强； (3)根据图示的情境可知，说明电流一定时，线圈匝数多，电磁铁的磁性越 ； (4)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 27．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中： (1)小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针用到的科学探究方法是 ，闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在 ； (2)如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似； (3)通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是 ； (4)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验。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的大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了 ，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。 28．滑动变阻器是电学实验中常用的仪器。 (1)如表是实验室里两种规格的滑动变阻器的一些信息。这两种滑动变阻器铭牌分别为“50Ω，1.5A”、“5Ω，3.5A”。根据表中的信息可知铭牌为“50Ω，1.5A”的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）。 变阻器编号 A B 照片                              匝数 少 多 电阻丝材料 康铜 康铜 电阻丝粗细 粗 细 每匝电阻丝周长 短 长 (2)小敏用伏安法测量定值电阻Rx的阻值大小，电路图如图1所示。 ①请在图2中以笔画线表示接线，画出相应的实物连接图（有部分导线已连接），电源两端电压为3V。要求如下：滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，接入电路中电阻值变大，且作图时导线不得交叉； ②小敏按图示电路图正确连接电路。闭合开关，电流表A无示数，电压表V有示数 （选填对应的字母）。 A．Rx断路 B．滑动变阻器断路 C．电流表断路 (3)小敏在某滑动变阻器的绝缘管中插入铁芯，把它改装成类似电磁铁的装置，工作时具有电磁铁的特点。 ①小敏设计了如图3所示的电路图，利用该装置探究“电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系”，通过该装置吸引大头钉的数量来比较其磁性的强弱。闭合开关，滑片P从C端移到图中此时显示的位置，吸引大头钉的数量越来越多，小敏得出“线圈匝数越少，电磁铁的磁性越强”的结论，事实上这个结论是该实验不当之处导致的错误结论，不当之处是： 。 ②如图4所示，在该装置旁放置一个小磁针。请根据图中电流方向判定小磁针静止时，a端是小磁针的 极（选填“N”或“S”）。 29．按要求填空； (1)如图1甲所示，温度计的读数是 ，图1乙中物体的长度是 cm，图1丙中秒表的读数是 s； (2)如图2所示的研究“电磁铁磁性强弱”的实验中，大头针若干，用漆包线（表面涂有绝缘的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，如图所示的a、b、c、d为实验中的四种情况，其中b和c线圈匝数相同。请完成下面填空： ①通过观察 ，来判断磁性强弱的不同，这种研究方法叫 （选填“转换法”或“控制变量法”）； ②在b图中铁钉的下端为 极； ③通过比较b、c中两电磁铁，发现磁性强弱与 有关。 30．小明用如图装置探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图所示，铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。 (2)把小磁针放在通电螺线管四周，小磁针静止时如图乙所示（黑色代表N极），此时通电螺线管的右端为 极；对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向与图乙中小磁针N极指向 ，说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。 (3)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的是： 。 31．综合实践活动：项目式学习小组设计—智能冷库系统 【任务与要求】：海鲜保存通常要求冷库温度维持在，这样才能保证海鲜的品质和口感，请为某海鲜市场设计一款智能冷库系统。 【设计电路】：设计温控系统，温控系统的原理如甲图所示，控制电路的电源电压为，热敏电阻随温度的变化情况如乙图所示。当冷库温度达到时，衔铁刚好被吸下来，制冷系统启动工作；当冷库温度达到时，衔铁刚好被弹回去，绿灯亮。已知制冷系统工作的额定功率为。 【项目实施】 (1)由甲图可知，电磁铁的上端是 极，当冷库温度升高时，电磁铁的磁性 （选填“增强”“不变”或“减弱”）； (2)当冷库温度在－18℃时，电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电流大小是 A； (3)查阅资料得知制冷系统选择水作为冷却介质，是因为 ； 【设计评价】 (4)若长时间工作后，控制电路的电压小于时，则制冷系统启动工作将 （选填“高于”或“低于”）。 (5)在某次制冷过程中，制冷系统正常工作，将体积为的冷库温度从室温下降至，则制冷系统的能量转化效率是 。[，，结果保留整数] 32．利用如图甲所示实验装置探究“磁体的磁性强弱是否与温度有关”。 (1)被磁铁吸引的大头针下端是分散的，这是因为大头针被磁场磁化后， ； (2)用酒精灯给磁铁加热，开始时如图甲所示，当磁铁被烧红时，现象如图乙所示，可以得出结论：温度越高，磁体的磁性越 ； (3)根据探究结论，小组成员设计了如图丙所示的温度报警器，工作原理为：当条形磁体温度逐渐升高时，钢质弹簧开关将 （选填“闭合”或“断开”），实现报警； (4)课本中还有一种精确温度报警装置（如图丁），当温度达到 ℃时，电铃响，实现报警； (5)图丁中的螺线管中有电流通过时，N极在螺线管的 端（选填“左”或“右”）。 33．图甲为某实验小组“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验电路。 (1)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是 ，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来； (2)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施： （写出一种方法即可）； (3)正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是 ； (4)探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是 。 34．电动车在充电过程中，电池温度过高可能会自燃。项目式学习小组设计一个自动制冷降温控制装置，当电池温度过高时，启动制冷系统降温。 【电路设计】 如图电路，利用电磁继电器设计控制电路，电源电压恒为6V，为热敏电阻，为电阻箱。开关断开、闭合，当电流表的示数时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统启动。 (1)的选用： ①连接电路时，应先将开关、都 ，并将电阻箱的阻值调至 ； ②闭合开关、将热敏电阻置于温度不同的环境中，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数保持10mA不变，根据欧姆定律计算出热敏电阻的阻值，数据如表一： 表一 20 30 40 50 60 70 80 90 200 125 90 75 70 62 60 59 分析表一数据可得，热敏电阻的阻值随温度的升高而 ； ③换用另一个热敏电阻，重复实验步骤②，得到数据如表二： 表二 20 30 40 50 60 70 80 90 25 30 45 60 105 170 290 310 根据电路设计要求，热敏电阻应选用 （填“”或“”）； (2)的测算：开关断开、闭合，充电过程中当电池温度达到时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统开始启动。则可选用阻值为 的定值电阻R取代电阻箱； (3)成品测试：经检测，充电过程中当电池温度达到时，电流表示数未达到20mA，衔铁未被吸下，工作电路的制冷系统不启动。学习小组讨论后，认为出现这种现象的原因可能是 。 35．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱； (2)比较图a和b，可以得出的结论是：在线圈匝数相同时，电流 ，电磁铁的磁性越强； (3)比较图c甲、乙可得出结论：当通过线圈的电流相同时，线圈的匝数越少，电磁铁的磁性 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 17.3 跨学科实践：电磁铁及其应用 一、电磁铁的影响因素 1．在实践活动中，同学们用一根导线和一枚铁钉制作了一个如图所示的电磁铁。在其周围放一些曲别针，通电后对有关现象分析正确的是（　　） A．铝制的曲别针会被电磁铁吸引 B．电磁铁两端吸引的曲别针比中间吸引的少 C．改变电流方向，可改变电磁铁的磁场方向 D．减少线圈匝数，电磁铁吸引曲别针数量增加 【答案】C 【详解】A．电磁铁具有吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质，而铝不是磁性材料，所以铝制的曲别针不会被电磁铁吸引，故A错误； B．电磁铁的磁场分布与条形磁体相似，两端磁性最强，中间磁性最弱，所以电磁铁两端吸引的曲别针比中间多，故B错误； C．电磁铁的磁场的方向与电流的方向有关，改变电流方向，电磁铁的磁场方向改变，故C正确； D．电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，在电流和铁芯相同的情况下，线圈匝数越多，磁性越强，吸引曲别针的数量越多，减少线圈匝数，电磁铁磁性减弱，吸引曲别针数量减少，故D错误。 故选C。 2．物理现象中有各种“吸”，但原理各不相同，下列各种“吸”及其对应的原理搭配错误的是（　　） A．图甲中，用吸管吸饮料——大气压强将饮料压入嘴中 B．图乙中，抽油烟机吸油烟——流体的流速越大压强越小 C．图丙中，两个铅块磨平压紧上面铅块吸住下面铅块并可以吊起物体——分子间存在引力 D．图丁中，电磁起重机吸起废旧钢铁——磁场对通电导体有力的作用 【答案】D 【详解】A．图甲中，用吸管吸饮料时，将吸管内空气吸走，管内气压减小，大气压强将饮料压入嘴中，故A正确，不符合题意； B．图乙中，抽油烟机吸油烟，抽油烟机内风扇转动，内部空气流速增大压强减小，大气压将外面的油烟压入抽油烟机内，故B正确，不符合题意； C．图丙中，两个铅块磨平压紧上面铅块吸住下面铅块并可以吊起物体，是因为分子间有相互作用的引力，使两铅块相互吸引而不能分开，故C正确，不符合题意； D．图丁中，电磁起重机吸起废旧钢铁，是因为电磁铁有磁性具有吸引钢铁一类物质的性质，故D错误，符合题意。 故选 D。 3．如图-1所示为我国自主研制的“翼龙”无人机。如图-2所示为该无人机发动机上限速器的简化电路，电源电压12V，定值电阻的阻值20Ω，电磁铁的线圈电阻忽略不计，电阻R的阻值随无人机飞行速度变化的关系图如图-3所示。当飞行速度达到某设定值时，电磁铁刚好吸下衔铁B，减小油门C的喷油量，控制无人机的速度不再增大。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁上端的极性为N极 B．当无人机飞行速度达到280km/h时，R的电功率为1.6W C．要使电表示数随飞行速度的增大而增大，则应该在图-2中①位置安装电压表 D．若要增大无人机的最大限速，可以给并联一个电阻 【答案】B 【详解】A．图-2中，电磁铁的线圈电流由上端流入，下端流出，据安培定则知，电磁铁的上端为S极，下端为N极，故A错误； B．由图-3知，无人机的速度达到280km/h时，R的阻值为10欧。图-2中，两个电阻串联接入电路，电磁铁线圈的电阻忽略不计，则电路中的总电阻 电路中的电流 R的电功率，故B正确； C．由图-3知，R的阻值随着无人机飞行速度的增大而减小，据串联电路的分压特点知，无人机速度增大时，R两端的电压变小，R0两端的电压增大，要使飞行电表示数随飞行速度增大而增大，应该在图-2中的②位置安装电压表。故C错误； D．图-2中，R减小到某个值时，电路中的电流增大到设定值，衔铁B被吸下，油门C喷油量减小，达到限速作用。为了让R减小到某个值，电路的电流仍未达到设定值，可在电路中给R0串联一个电阻，让电路的总电阻增大，电流减小，故D错误。 故选B。 4．在如图所示的电路中，闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体（颜色深的一极为N极）向下移动。则下列分析正确的是（　　） A．电磁铁的A端为S极，电源左端为“+”极 B．利用这一现象揭示了通电线圈在磁场中受力运动 C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，弹簧将伸长 D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，弹簧将变长 【答案】C 【详解】A．闭合开关S后会发现与弹簧相连的条形磁体向下移动，说明蹄形磁体受到吸引力作用，根据磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的B端为S极，根据安培定则可知，电流是从螺线管的下端流入，，故电源的左端为“+”极，故A错误； B．电磁铁通电获得磁性，断电磁性消失，是利用电流的磁效应原理工作的，故B错误； C．当滑动变阻器的滑动片P向右端移动时，滑动变阻器接入电阻变小，根据欧姆定律可知，电流变大，电磁铁的磁性增强，所以弹簧将伸长，故C正确； D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，磁性减弱，对条形磁体的吸引力减弱，所以弹簧将变短，故D错误。 故选C。 5．2025年央视春晚节目《秧BOT》给观众留下了深刻印象。机器人上安装有电磁铁，通过对电磁铁的精准控制，可实现“手绢”的高速旋转和隔空抛接（如图所示）。下列说法正确的是（    ） A．通电后的电磁铁周围存在磁感线 B．通电后的电磁铁可以吸引所有金属 C．增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强 D．改变通入电磁铁电流的方向不会改变它两端的磁极 【答案】C 【详解】A．通电后的电磁铁周围存在磁场，磁感线是用来描述磁场分布的假想曲线，故A错误； B．通电后的电磁铁只能吸引铁钴镍等金属，故B错误； C．电磁铁磁性的强弱与电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯有关，因此增大通入电磁铁的电流可以使它周围的磁场变强，故C正确； D．电磁铁的磁极方向与电流方向有关，因此改变通入电磁铁电流的方向会改变它两端的磁极，故D错误。 故选C。 二、自动控制装置 6．小薛设计了一款“智能照明灯”，其电路原理如图所示，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。光照增强时，灯泡自动熄灭；光照减弱时，灯泡自动发光。以下说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．灯泡应设计在C、D两接线柱之间 C．当光照强度减弱，电磁铁的磁性增强 D．当光照强度增强，左侧控制电路中的电流变大 【答案】D 【详解】 A．根据右手螺旋定则，用右手握住电磁铁线圈，让四指指向电流方向（电源正极流出，负极流入），则大拇指所指的方向为电磁铁的N极。由图可知，电流从电磁铁的下端流入，所以电磁铁的上端为N极，下端为S极，故A错误； B．光照增强时，光敏电阻阻值减小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性增强，会吸引衔铁，使灯泡所在电路断开，灯泡熄灭。所以灯泡应设计在A、B两接线柱之间，这样当衔铁被吸引时，A、B间电路断开，灯泡熄灭；光照减弱时，衔铁复位，A、B间电路接通，灯泡发光，故B错误； C．当光照强度减弱，光敏电阻R的阻值增大，根据串联电路的特点和欧姆定律，控制电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故C 错误； D．当光照强度增强，光敏电阻的阻值减小，根据串联电路的电阻特点，总电阻减小，由可知，左侧控制电路中的电流变大，故D正确。 故选D。 7．如图甲所示为一足浴盆内部电路，控制电路的电源电压U=6V，电磁铁线圈的电阻忽略不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时通过电磁铁线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的曲线如图乙所示；工作电路的电源电压为220V，R1与R2均为加热电阻，可实现加热和保温两个挡位，其中保温挡功率为100W，加热挡功率为2100W。下列关于此足浴盆的说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．温度升高电磁铁的磁性增强 C．加热电阻R2的阻值为24.2Ω D．为使加热至40℃时，自动进入保温模式，滑动变阻器接入电路的阻值需要调为200Ω 【答案】C 【详解】A．由安培定则可知，电磁铁的上端为N极，故A错误； B．由图乙可知，温度升高时，热敏电阻的阻值增大，由欧姆定律知，控制电路中的电流变小，所以电磁铁的磁性减弱，故B错误； C．如图甲，当温度低于40℃时，温敏电阻的阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁的磁性较强，衔铁被吸下，动触点与下方静触点接触，R1与R2并联，此时的总功率为 当温度高于40℃时，温敏电阻的阻值较大，控制电路中的电流较小，电磁铁的磁性较弱，衔铁被弹簧拉上去，动触点与上方静触点接触，R1单独接入电路，此时的总功率为 所以R1与R2并联时为高温挡，R1单独接入电路时为低温挡，R2的功率为P2=P-P'=2100W-100W=2000W R2的阻值为 故C正确； D．加热至40℃时，自动进入保温模式时，控制电路中的电流为I =30mA=0.03A 此时电路中的总电阻为 由图乙可知40℃时，Rt=40Ω，所以滑动变阻器接入电路的阻值需要调为RP=R总-Rt=200Ω-40Ω=160Ω 故D错误。 故选C。 8．如图所示为一种水位报警器的模拟装置。水槽中漂浮着正方体实心物块（浮子）。水槽侧壁固定着光源P，光源发出的光PQ沿水平方向照射到光敏电阻R上，光敏电阻受到光源P照射时阻值为，没有受到光源P照射时阻值为。电磁铁所在电路中，电源电压保持不变，为电阻箱，金属片K为控制电铃的开关。水面在警戒水位线以下时，调节大小，使金属片K恰好能被电磁铁吸住。当水面超过警戒水位线MN时，电铃发声报警。已知浮子的密度为，边长为5cm。不计电磁铁线圈的电阻。下列说法正确的是（   ） A．当警戒水位线与光线之间距离为时，水位报警器报警 B．小于 C．若只将浮子换成体积相同质量大一些的正方体实心物块，则警戒水位线的位置降低 D．若只减小电路中电阻箱的阻值，则警戒水位线的位置降低 【答案】B 【详解】A．根据题意可知浮子密度小于水的密度，漂浮时浮力与重力相等，即 则浮子露在水面外的高度为 又，当水面超过警戒水位线MN时，电铃发声报警，即此时浮子遮挡光源使得光源不能照到光敏电阻，即当警戒水位线与光线之间距离小于等于为时，水位报警器报警，故A错误； B．当其他因素一定，电流越大电磁铁磁性越强，当水面超过警戒水位线MN时，电铃发声报警，说明电磁铁磁性减弱，电流减小，由可知阻值增大，电阻箱阻值一定，此时光敏电阻是没有受到光源P照射的，阻值为。说明，故B正确； C．若只将浮子换成体积相同质量大一些的正方体实心物块，由知，此时浮子密度增大，由可知浸没在水下的高度变大，则露在水面上的高度减小，要想遮挡光路，只能提高水位，因此若只将浮子换成体积相同质量大一些的正方体实心物块，则警戒水位线的位置升高，故C错误； D．若只减小电路中电阻箱的阻值，金属片被吸住所需磁力不变，故电磁铁电流不变，则总电阻不变，则可能出现光敏电阻阻值变大即警戒水位线的位置上升故D错误。 故选B。 9．全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如图所示。线圈通电后产生磁场，对衔铁施加力的作用，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。下列关于线圈通电后的分析正确的是（　　） A．电磁铁的上端为N极 B．衔铁的材料可能为铜 C．电磁铁的工作原理为电流的磁效应 D．线圈周围不仅产生磁场，同时也产生磁感线 【答案】C 【详解】A．由图可知，电流从电磁铁上端流入，从电磁铁下端流出，由安培定则判断，电磁铁的下端为N极，故A错误； B．由于电磁铁能吸引铁钴镍等材质，不能吸引铜材质，所以衔铁的材料不可能为铜，故B错误； C．当电流通过电磁铁的线圈时，会产生磁场，从而使电磁铁具有磁性，所以电磁铁的工作原理为电流的磁效应，故C正确； D．由于磁场是真实存在的，磁感线是为了研究磁场，人为建立的模型，磁感线是不存在的，故D错误。 故选C。 10．图甲为简单箱温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示，为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（　　） A．继电器中电磁铁的上端为N极 B．恒温箱内的加热器应接在BD间 C．若该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移 D．要实现对之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为 【答案】D 【详解】A．电流从电磁铁的下端流入，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向为N极，所以电磁铁的下端为N极，故A错误； B．衔铁被吸合，加热器停止工作，则衔铁松开时，加热器工作。所以恒温箱的加热器应接在AC间，故B错误； C．控制电路中，线圈、热敏电阻、滑动变阻器串联。衔铁被吸合，加热器停止工作时的电流不变，根据，则控制电路总电阻不变，若提高设定温度，则对应热敏电阻阻值变小，则滑动变阻器阻值应调大，所以滑动变阻器滑片应向下移，故C错误； D．衔铁被吸合时，控制电路的电流至少为20mA，线圈两端的电压U1=IR线圈=0.02A×30Ω=0.6V 由图甲知，热敏电阻的阻值随温度升高而降低。据串联电路的分压特点知，热敏电阻阻值越大，分得的电压越大，所以当温度为50摄氏度，热敏电阻阻值为90Ω时，电源电压最小，此时热敏电阻两端电压U2=IR=0.02A×90Ω=1.8V 则最小电源电压U=U1+U2=0.6V+1.8V=2.4V 则要实现对之间任一温度的控制，该装置恒压电源U至少为，故D正确。 故选D。 三、电磁继电器 11．如图是某道路限载报警器的工作原理图。工作电路的电源电压不变，R1是压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，报警电路接通，电铃响。下列判断正确的是（　　） A．闭合开关后，电磁铁的上端是N极 B．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 C．车的质量越大，电磁铁的磁性越弱 D．若要提高限载值，应将滑片P向左移 【答案】D 【详解】A．闭合开关后，电流从电磁铁的下端流入，由右手螺旋定则得，电磁铁的下端是N极，故A错误； BC．工作电路中，闭合开关S，R1、R、电磁铁串联，当车的质量超过限载值时，电磁铁吸下衔铁，说明此时电磁铁的磁性较强，通过电磁铁的电流较大，由欧姆定律得，此时电路的电阻较小，由串联电路电阻特点得，R1电阻较小；压敏电阻R1受到的压力等于车的重力，车的质量超过限载值时，说明压敏电阻R1受到的压力较大，则压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，车的质量越大，电磁铁的磁性越强，故BC错误； D．将滑片P向左移，增大变阻器接入电路中的电阻，当电磁铁吸下衔铁时，工作电路的电流不变，工作电路的电阻不变，由串联电路电阻特点得，此时R1的阻值变小，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小，则此时压敏电阻受到的压力变大，可以提高限载值，故D正确。 故选D。 12．如图所示是天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，R2为可调电阻，R1为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯L发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．天然气浓度增大，电磁铁磁性将减弱 C．若要调低报警浓度，可将R2的阻值调大 D．若控制电路电压降低，报警浓度将增大 【答案】C 【详解】A．根据图可得，闭合开关，电流从电磁铁上端流入，由安培定则可知，用右手握电磁铁上端，让四指指向电磁铁中电流的方向，则大拇指指向电磁铁的上端，为N极，故A错误； B．若天然气浓度增大，气敏电阻的阻值减小，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁磁性将增强，故B错误； C．由于报时线圈的磁性强度是相同的，如果电源电压不变，则总电阻不变，R1的阻值随浓度的升高而减小，若要调低报警浓度，R1变大，可将R2的阻值调小，故C正确； D．若控制电路电源电压降低，则电路中电流变小，要保持原来的电流不变，总电阻应减小，R1的阻值随浓度的升高而减小，报警浓度将升高，故D错误。 故选C。 13．如图甲为创新小组设计的汽车尾气排放超标报警装置。当通过电磁铁的电流增大到设定值时，衔铁才被吸下来。气敏电阻的阻值随尾气浓度的变化关系如图乙所示。对于该装置分析正确的是（　　） A．电磁铁利用了电磁感应原理 B．电磁铁通电后上端为N极 C．闭合开关，保持滑片位置不变，尾气浓度增大到设定值时，电铃工作 D．若要尾气更低浓度时电铃报警，需调大的阻值 【答案】C 【详解】A．电磁铁利用了电流的磁效应，不是电磁感应原理，故A错误； B．根据电流方向和右手螺旋定则可知，电磁铁通电后下端为N极，故B错误； C．由乙图可知，尾气浓度增大，电阻减小，保持滑片位置不变，总电阻减小，由可知，总电流增大到设定值时，衔铁才被吸下来，电铃工作，故C正确； D．要尾气更低浓度时电铃报警，电阻越大，报警电流不变，总电阻不变，因此需调小的阻值，故D错误。 故选C。 14．海鲜保存常要求温度低于。小明为海鲜市场的冷库设计了温度自动报警器，其原理如图甲所示。控制电路和工作电路的电源电压均为保持不变，电磁铁线圈电阻忽略不计，乙图为热敏电阻随温度变化的图象。冷库温度等于或高于时，工作电路报警。下列说法不正确的是（　　） A．冷库温度为时，控制电路消耗的电功率为 B．工作电路报警时，控制电路的衔铁被吸下，铃响灯不亮 C．若控制电路中电源电压降低，将导致冷库报警温度低于时 D．控制电路开关闭合时，电磁铁的上端为极，且冷库温度越高 【答案】C 【详解】A．根据图像乙，冷库温度上升后，热敏电阻阻值变小，冷库温度为时，，控制电路消耗的电功率为，故A正确，不符合题意； B．温度过高，热敏电阻阻值变小，控制电路电流变大，衔铁被吸下，工作电路中电铃响，灯不亮，故B正确，不符合题意； C．冷库温度时，热敏电阻阻值为，利用欧姆定律得到 若控制电路中电源电压降低，吸引衔铁时的电流大小不变，故电阻的阻值将变小，将导致冷库报警温度高于，故C错误，符合题意； D．控制电路开关闭合时，根据安培定则可知，电磁铁的上端为极，且冷库温度越高，阻值越小，控制电路电流变大，电磁铁的磁性越强，故D正确，不符合题意。 故选C。 15．传感器在“物联网”中担负着信息采集的重要任务，可以实现“提醒”和“报警”功能。某型号的温度自动报警装置由热敏电阻作为传感器制作而成，其简易电路图如下。已知热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，若电源电压保持不变，滑动变阻器R的滑片P在某位置不变，闭合开关S1和S2，此时装置未报警。下列说法正确的是（　　） A．该装置中电磁铁的工作原理与发电机工作原理相同 B．若温度升高，流过电磁铁的电流变小，电磁铁磁性变弱 C．若温度降低到一定程度，该报警器会发送报警信息 D．若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，则报警的最低温度将会升高 【答案】D 【详解】A．电磁铁的工作原理为电流的磁效应，发电机的工作原理为电磁感应，所以两者的工作原理不同，故A错误； B．由题意可知，热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小，电磁铁和热敏电阻构成的控制电路为串联电路，根据欧姆定律和串联电路电流的特点可知，流过电磁铁的电流将变大，而电流越大，磁性也就越强，故B错误； C．当温度降低到一定程度时，热敏电阻R1的阻值将增大，根据欧姆定律可知，通过控制电路的电流变小，则电磁铁的磁性变弱，无法吸引衔铁，含报警器的工作电路无法构成通路，所以报警器无法发送报警信息，故C错误； D．当滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离，则接入电路的有效电阻变大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流将变小，电磁铁的磁性变弱，无法吸引衔铁，为了使电磁铁能够把衔铁吸引过来，使含报警器的工作电路构成通路，就要增大控制电路的电流，根据欧姆定律可知，只有降低热敏电阻的阻值，即升高报警的最低温度，故D正确。 故选D。 16．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小海用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)通过吸引大头针的数量来判断电磁铁磁性的强弱，这种常用的实验方法是 （选填“控制变量法”或“转换法”）； (2)连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图A所示的情景；接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图B所示的情景，比较图A和B，可知 图中的电流较小，从而发现，通过电磁铁的电流越 （选填“大”或“小”），磁性越强； (3)比较图C中甲、乙可知：当通过线圈的电流相等时，线圈 越多，磁性越 。 【答案】(1)转换法 (2) A 大 (3) 匝数 强 【详解】（1）电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁磁性越强；此实验运用的是转换法。 （2）[1][2]由图可知，A和B吸引的大头针数目不同，A中滑动变阻器接入电路中的阻值大，电路中的电流小，吸引的大头针的数目少，由此可知，在匝数相同时，通过电磁铁的电流越小，磁性越弱；电流越大，磁性越强。 （3）[1][2]由图C可知，通过两线圈的电流相同，甲的匝数多，吸引的大头针数目多，所以得出的结论是当通过线圈的电流相等时，线圈匝数越多，磁性越强。 17．在探究“电磁铁磁性强弱的影响因素”实验中，小乐同学利用电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图1所示的电路。 (1)实验中通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越 ，电磁铁磁性越强； (3)小乐又查阅了有关资料知道：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；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2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，小明设计了如图3所示的电路进行实验，请解答下列问题： ①当断开，闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为 A； ②闭合和，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。 【答案】(1)吸引大头针的个数 (2)大 (3) 0.03 0.3 【详解】（1）磁性的强弱是直接看不出来的，可以通过电磁铁吸引大头针的多少来认识其磁性强弱，电磁铁吸引的大头针个数越多说明磁性越强。 （2）当滑动变阻器滑片向左移动时，接入电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加，说明电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）[1]由图3可知，当S1断开，螺线管中没有磁性，即B=0，由图象知此时R=100Ω，乙图中闭合S2，R与R2串联，电压表测R两端电压，电流表测电路中电流，根据欧姆定律得，此时电流表的示数为 [2]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，磁敏电阻的阻值为 由图象知，此时的磁感应强度B=0.3T。 18．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图甲所示的电路。 (1)实验中通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”）；说明电流越 （选填“大”或“小”），电磁铁磁性越强。 (3)电磁知识在生产与生活实践中被广泛应用，例如在医学中，医生对病人进行脑部手术时，需要用到心肺机，心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环。如图甲所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中的电流从a流向b时，活塞将向 （选填“左”或“右”）运动，“动力泵”处于 （选填“抽血”或“送血”）状态。 【答案】(1)转换法 (2) 增加 大 (3) 右 送血 【详解】（1）电磁铁磁性强弱无法直接观察，根据转换法，实验中通过比较电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱，吸引的大头针越多，说明电磁铁磁性越强。 （2）[1][2]由图乙可知，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加。说明电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）[1][2]由安培定则可知，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，同名磁极相互排斥，故活塞右移，“动力泵”内部气压增大，则关闭，打开，故处于送血状态。 19．在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中： (1)当闭合开关后，小磁针会发生偏转。同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）。 (2)由安培定则可知，开关闭合后，螺线管的右端为 （填“”或“”）极。 【答案】(1)多串联几节电池 (2) 【详解】（1）可增大电源电压，通电螺线管中的电流就会增大，通电螺线管的磁性就会增强，可行的操作是多串联几节电池。 （2）根据电源正负极可判断出通电螺线管正面的电流向下，再根据右手螺旋定则可知，螺线管的右端为极。 20．图甲是一款普通的豆芽机，项目小组想在图甲的豆芽机上增设智能控温和自动淋水功能，从而保证豆子发芽需要的适宜温度和湿度。图乙是智能豆芽机的简化模型。项目小组为此开展了以下的项目式学习。 【任务一】设计豆芽机的温控装置 控温装置的电路设计如图丙所示，可实现加热、保温两挡自动切换， 为热敏电阻（置于发育盒内），为电阻箱，、为电热丝，且。控制电路电流≥5mA时衔铁被吸下。 (1)主要是由 （选填“绝缘体”、“半导体”或“超导体”）材料制作而成，当温度升高时，的阻值 ；（选填“变大”、“变小”或“不变”） (2)如图丙所示，开关闭合时，电磁铁的上端为 极，当衔铁被吸下来时，工作电路处于 （选填“加热”或“保温”）状态，加热与保温功率之比为 ； (3)豆芽适宜在23℃~28℃环境下生长，豆芽机若要实现25℃自动切换挡位，则控制电路中电阻箱应该调为 Ω；干电池用久了，会导致发育盒内温度比设定的温度 （选填“偏高”或“偏低”），除了更换电池外，还可以采取措施是 ，使得豆芽机恢复在25℃自动切换挡位； 【任务二】设计豆芽机的喷淋装置 (4)如图乙所示，水在水泵的作用下通过水管输送到淋水系统，多余的水通过沥水孔会回到水箱。水泵喷口流量指水泵1h内喷出水的质量。若水泵的流速为0.5m/s，喷口的横截面积为0.4cm2，则水泵喷口流量为 kg/h； (5)实验小组结合豆芽的生长特性，采用淋水系统定时给豆芽淋水，而不是将豆芽浸泡在水中的原因是： 。控制水泵间歇性喷水的电路设计如图戊所示，AB两端输入如图己所示的周期性变化的电压，定值电阻，D为电阻可以变化的电子元件。当图戊中时，D两端的电压等于电子元件D两端的实际输入电压；时，电子元件D通过改变阻值，控制保持5V不变。则时，通过电路的电流为 A；若要使豆芽机在1小时内，喷水时间为20min，请你结合上面的电路设计，应设置的电功率 W时，水泵启动喷水。 【答案】(1) 半导体 变小 (2) S 保温 3∶1 (3) 偏高 减小R的阻值 (4)72 (5) 保证豆芽呼吸作用所需氧气 5 12.5 【详解】（1）[1]热敏电阻是一种电阻值随温度显著变化的半导体元件，所以主要是由半导体材料制作而成。 [2]根据图丙分析，热敏电阻的阻值随温度升高而变小。 （2）[1]如图丙所示，根据安培定则，电流从电磁铁的下端流入，伸出右手，四指弯曲所指方向为电流的方向，则大拇指指向电磁铁的N极，即电磁铁的下端为N极，电磁铁的上端是S极。 [2]分析图丙所示的工作电路，当衔铁被吸下来时，R1和R2串联，根据串联电路的电阻特点，串联电路时总电阻最大，当衔铁释放时，工作电路中仅有R2，由可得，衔铁被吸下来时，工作电路处于保温状态，衔铁释放时，工作电路处于加热状态。 [3]工作电路处于保温状态时的功率为 工作电路处于加热状态时的功率为 因为，则可得 （3）[1]豆芽机若要实现25℃自动切换挡位，即当热敏电阻的阻值为300Ω时，如图丙所示，控制电路中，电阻箱R与热敏电阻Rx串联，当控制电路中电流达到5mA即0.005A，衔铁被吸下，实现换挡，由欧姆定律可得，热敏电阻两端的电压为 由串联分压可得，电阻箱R两端的电压为 则控制电路中电阻箱的阻值为 [2][3]干电池用久了，控制电路的总电压值减小，衔铁被吸下时控制电路中的电流不变，由欧姆定律可得，电路的总电阻减小，若电阻箱的阻值不变，则热敏电阻的阻值变小，由丁图可知，热敏电阻的阻值变小，温度变高，故会导致发育盒内温度比设定的温度偏高；若想豆芽机恢复在25℃自动切换挡位，即热敏电阻的阻值不变，可以减小电阻箱R的阻值。 （4）由题意可知，喷口的横截面积为0.4cm2，即为 若水泵的流速为0.5m/s，则水泵每秒流过水的体积为 由可得，每秒流过水的质量为 则水泵1h内喷出水的质量为 即水泵喷口流量为72kg/h。 （5）[1]豆芽生长时需要氧气，如果将豆芽浸泡在水中，豆芽呼吸作用时所需氧气不足，故采用淋水系统定时给豆芽淋水，保证豆芽呼吸作用所需氧气。 [2]当时，由图己可知，，由题可知，时，电子元件D通过改变阻值，控制保持5V不变，根据图戊可知，电子元件D与定值电阻R0串联，根据串联电路分压特点可得，定值电阻R0两端电压为 根据串联电路电流处处相等，由可得，通过电路的电流为 [3]若要使豆芽机在1小时内，喷水时间为20min，结合题意，淋水系统每3秒之中要工作1秒，从第2秒工作至第3秒，由图己可得，第2秒时， 此时电子元件D两端的电压为5V，电阻R0两端的电压为 由可得，此时R0的电功率为 故应设置的电功率12.5W时，水泵启动喷水。 21．电动车在充电过程中，电池温度过高可能会自燃。为避免电池温度过高，某项目小组设计了如图甲所示的“自动制冷装置”。控制电路的电源电压恒为9V，当控制电路中的电流时，衔铁被吸下。为使温度升高至设定温度时，制冷系统开始启动，需要选择与电磁继电器匹配的定值电阻R和热敏电阻等器材。 (1)在选择定值电阻时需要先测量定值电阻的阻值。将四个待测电阻依次接在图乙所示电路的a、b之间进行测量。 ①测量的原理是 ； ②将接到a、b之间，当滑片移动到某位置时，电压表示数如图丙所示，电流表示数为0.2A，则定值电阻的阻值为 Ω；按同样的方法测得阻值分别为90Ω、225Ω、240Ω； (2)选择符合条件的热敏电阻和定值电阻。 ①热敏电阻的阻值随温度变化的关系如下表所示，则应选用热敏电阻 （/）； t/℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 200 125 90 75 70 62 60 59 25 30 45 60 105 170 290 310 ②充电过程中当电池温度达到50℃时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统开始启动，则应选择的定值电阻是 （///），此时电磁铁的上端为 极。 【答案】(1) 30 (2) Rt1 R3 S 【详解】（1）[1]实验中需要利用电压表测量电压，电流表测量电路中的电流，结合计算得出待测电阻的阻值，因此测量电阻的实验原理是。 [2]丙图中电压表选择的是大量程，分度值是0.5V，读数为6V，则定值电阻的阻值为 （2）[1]根据题意，当温度升高至设定温度时，制冷系统开始启动，即衔铁被吸下，工作电路工作，说明控制电路中的电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，因此热敏电阻的阻值是随温度的升高而减小，则应选用热敏电阻Rt1。 [2]当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为75Ω，此时控制电路中的电流为 控制电路中的总电阻为 则定值电阻的阻值为 则应选择的定值电阻是R3。 [3]甲图中电磁铁上的电流向左，根据安培定则可知，电磁铁上端为S极。 22．植物生长需要适宜的环境湿度。如图为一个自动加湿装置，当环境湿度降至30%，加湿器恰好开始加湿，当环境湿度升至40%，加湿器恰好停止加湿，其电路如图所示。控制电路的电源电压U恒为6V，定值电阻R0为20，湿敏电阻R的阻值随环境湿度的升高而减小，它的阻值与部分环境湿度对应关系如表所示。请完成下列问题（线圈电阻不计）： 环境湿度 湿敏电阻 70% 10 50% 20 40% 30 30% 40 (1)闭合开关S1电磁铁的上端是 极；电磁铁的磁性越强，说明环境的湿度越 ； (2)闭合开关S1、S2，求衔铁恰好被吸下时控制电路的总功率 。 【答案】(1) S 高 (2)0.72W 【详解】（1）[1]由图知，电流从螺线管上方流入，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极（图中的下端），因此上端为S极。 [2]湿敏电阻R阻值随湿度升高而减小。当环境湿度升高时，R阻值减小，控制电路电流变大，电磁铁磁性增强。因此电磁铁磁性越强，说明环境湿度越高。 （2）衔铁恰好被吸下时，加湿器停止工作，根据题意此时湿度恰好为40%，查表得此时R=30Ω，控制电路总电阻R总=R0+R=20Ω+30Ω=50Ω 则此时电路的总功率 23．学习了“电生磁”的知识后，小明在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头钉若干、长导线1根。实验过程如下： 第1步：用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕佚竹6圈，连接在1节全新干电池两端（如图所示）。制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目。 第2步：将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端，重复实验。 第3步：将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端，重复实验。 第4步：增加电磁铁的线圈匝数至9匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。 第5步：增加电磁铁的线圈匝数至12匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。 (1)小明的实验想要探究的问题是 (2)下表是用于记录实验数据的表格，表头缺少一项，请补全并填写在横线上。 实验次数 电压U/V 线圈匝数/圈 1 1.5 6 实验数据1 2 3.0 实验数据2 3 4.5 实验数据3 4 1.5 9 实验数据4 5 1.5 12 实验数据5 【答案】(1)电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数之间的关系 (2) 实验次数 电压U/V 线圈匝数/圈 吸引大头针的数目/枚 1 1.5 6 2 3.0 3 4.5 4 1.5 9 5 1.5 12 【详解】（1）由图得，电磁铁连接在电源电压的两端，实验中改变电源电压大小，可以改变通过电磁铁的电流，通过电磁铁吸引的大头针的数目可以看出电磁铁的磁性强弱与电流的大小关系；实验中在其他条件不变时，改变电磁铁的线圈匝数，通过电磁铁吸引的大头针的数目可以看出电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故小明的实验想要探究的问题是电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数之间的关系。 （2）电磁铁的磁性强弱无法直接看出，实验中通过比较电磁铁吸引的大头针的数目得出电磁铁的磁性强弱，电磁铁吸引的大头针的数目越多，电磁铁的磁性越强，则表格中需要记录的数据还有吸引大头针的数目/枚，则设计的表格如下： 实验次数 电压U/V 线圈匝数/圈 吸引大头针的数目/枚 1 1.5 6 2 3.0 3 4.5 4 1.5 9 5 1.5 12 24．小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 【答案】(1) (2)强 (3)0.2 (4)12.2 【详解】（1）由图甲可知电流从铁螺丝钉的右端流入，左端流出，根据安培定则可知铁螺丝钉的右端为N极，如下图所示： （2）滑动变阻器滑片向左移动，电路中电流变大，铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明铁螺丝钉的磁性变强。 （3）由图乙可知电流表接小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A。 （4）根据表格数据可知第一次定值电阻的阻值为 第二次定值电阻的阻值为 第三次定值电阻的阻值为 则测得定值电阻的阻值为 25．在项目化学习活动中，小梦学习小组设计的一种限流器原理图如图所示。当电流超过限制电流时，限流器会自动切断电路。 (1)当电流超过限制电流时，衔铁B被电磁铁C吸引向左转动，匀质的金属杆OA在弹簧拉力作用下绕O点转动，电路断开。在原理图中，D点表示电源的 （填“正极”或“负极”）； (2)若要把限流器接入家庭电路中，从安全用电角度考虑，应该把它接在进户线的 （填“火”或“零”）线上； (3)调试时，电流尚未达到设计的限制电流，限流器已经切断电路。为达到设计要求，你的做法是 （填“增加”或“减少”）电磁铁中线圈的匝数。 【答案】(1)负极 (2)火 (3)减少 【详解】（1）根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端为N极，根据安培定则可知，D点为电源的负极。 （2）限流器相当于开关，为了电路安全，应该把它接在进户线的火线上。 （3）电流尚未达到设计的限制电流，限流器已经切断电路，说明电磁铁的磁性过强，因此应减少电磁铁线圈的匝数。 26．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了甲图所示的电路。 (1)实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （填“增加”或“减少”），说明电流越 ，电磁铁磁性越强； (3)根据图示的情境可知，说明电流一定时，线圈匝数多，电磁铁的磁性越 ； (4)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。 【答案】(1)转换法 (2) 增加 大 (3)强 (4)同名磁极相互排斥 【详解】（1）磁性的强弱是无法直接观察的，此题中是利用电磁铁吸引大头针数目的不同来反映磁性强弱的不同的，这是种转换的方法。 （2）[1][2]根据图示可知，滑动变阻器滑片向左移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁A、B吸引大头针的个数增加，说明线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁磁性越强。 （3）电磁铁B吸引的大头针数目多，说明B的磁性强；两电磁铁串联，电流相同，所以得出的结论是：电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强。 （4）大头针被磁化，同一端的极性相同，互相排斥，所以下端分散。 27．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中： (1)小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针用到的科学探究方法是 ，闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在 ； (2)如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似； (3)通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是 ； (4)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验。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的大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了 ，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。 【答案】(1) 转换法 磁场 (2)条形磁体 (3)对调电源正负极，观察小磁针的指向是否与原来相反 (4)使电流保持不变 【详解】（1）[1]实验中用小磁针的指向来描述螺线管外部磁场分布情况，运用了转换法。 [2]由图（b）可知，当闭合开关，电路中形成电流后，小磁针发生了偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。 （2）由小磁针分布状态可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，都是两端磁性最强，中间弱，方向也相似。 （3）要验证通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，应控制其他因素不变，只改变电流方向。具体方法是将电源正负极对调，观察小磁针的指向是否与原来相反。 （4）研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系时，应控制电流大小相同，所以实验中调节滑动变阻器是为了使电路中的电流不变。 28．滑动变阻器是电学实验中常用的仪器。 (1)如表是实验室里两种规格的滑动变阻器的一些信息。这两种滑动变阻器铭牌分别为“50Ω，1.5A”、“5Ω，3.5A”。根据表中的信息可知铭牌为“50Ω，1.5A”的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）。 变阻器编号 A B 照片                              匝数 少 多 电阻丝材料 康铜 康铜 电阻丝粗细 粗 细 每匝电阻丝周长 短 长 (2)小敏用伏安法测量定值电阻Rx的阻值大小，电路图如图1所示。 ①请在图2中以笔画线表示接线，画出相应的实物连接图（有部分导线已连接），电源两端电压为3V。要求如下：滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，接入电路中电阻值变大，且作图时导线不得交叉； ②小敏按图示电路图正确连接电路。闭合开关，电流表A无示数，电压表V有示数 （选填对应的字母）。 A．Rx断路 B．滑动变阻器断路 C．电流表断路 (3)小敏在某滑动变阻器的绝缘管中插入铁芯，把它改装成类似电磁铁的装置，工作时具有电磁铁的特点。 ①小敏设计了如图3所示的电路图，利用该装置探究“电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系”，通过该装置吸引大头钉的数量来比较其磁性的强弱。闭合开关，滑片P从C端移到图中此时显示的位置，吸引大头钉的数量越来越多，小敏得出“线圈匝数越少，电磁铁的磁性越强”的结论，事实上这个结论是该实验不当之处导致的错误结论，不当之处是： 。 ②如图4所示，在该装置旁放置一个小磁针。请根据图中电流方向判定小磁针静止时，a端是小磁针的 极（选填“N”或“S”）。 【答案】(1)B (2) A (3) 没有控制电流不变 N 【详解】（1）根据电阻大小的影响因素可知：在材料相同时，导体长度越长，横截面积越小，其电阻越大。从表格信息可知，B与A相比，B的匝数多、每匝的周长长、电阻丝更细，所以B的电阻丝更长、更细，故B的电阻更大，所以铭牌为“50Ω，1.5A”的滑动变阻器是B。 （2）[1]当滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，接入电路中电阻值变大，说明滑片P由C端向D端移动时，接入电路的电阻丝长度变长，同时按照滑动变阻器“一上一下”的接法，滑动变阻器需要接在下面接线柱的A点；根据欧姆定律和提供的滑动变阻器规格可知，电流表可选择0~0.6A的量程；电压表与Rx并联，其余电学原件与Rx串联，电路图如下图所示： [2]电流表A无示数，说明电路处于断路状态；电压表V有示数，说明与电压表并联的以外部分正常接通，与电压表并联部分断路，则可能Rx断路，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （3）[1]在移动滑动变阻器滑片的位置时，不仅减少了匝数，还减小了接入电路中的电阻，导致改变匝数的同时也改变了通过的电流，不符合控制变量法的使用方法，正确的操作方法是减小匝数的同时还要保持电流不变。 [2]利用安培定则可知，滑动变阻器左端（C端）为N极，根据磁极间的相互作用可知，小磁针右端为S极，则小磁针左端（a端）为N极。 29．按要求填空； (1)如图1甲所示，温度计的读数是 ，图1乙中物体的长度是 cm，图1丙中秒表的读数是 s； (2)如图2所示的研究“电磁铁磁性强弱”的实验中，大头针若干，用漆包线（表面涂有绝缘的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，如图所示的a、b、c、d为实验中的四种情况，其中b和c线圈匝数相同。请完成下面填空： ①通过观察 ，来判断磁性强弱的不同，这种研究方法叫 （选填“转换法”或“控制变量法”）； ②在b图中铁钉的下端为 极； ③通过比较b、c中两电磁铁，发现磁性强弱与 有关。 【答案】(1) -39 1.80 (2) 电磁铁吸引大头针的数量 转换法 N 电流大小 【详解】（1）[1]图1甲中，温度计的分度值为，液柱在以下，读数为。 [2]图1乙中，刻度尺的分度值是1mm，物体左端对准刻度，右端对准刻度，所以物体的长度是L=4.80cm-3.00cm=1.80cm [3]图1丙中，秒表小盘的分度值是，指针在和之间，且超过；大盘的分度值是，指针指在36.8s处，所以秒表的读数是5min36.8s，即336.8s （2）[1]在研究“电磁铁磁性强弱”的实验中，通过观察电磁铁吸引大头针的数量来判断磁性强弱的不同，这种研究方法叫转换法。 [2]根据安培定则，用右手握住铁钉，让四指指向电流的方向，大拇指所指的一端就是电磁铁的N极。在b图中，电流从铁钉的上端流入，所以铁钉的下端为N极。 [3]b和c线圈匝数相同，通过滑动变阻器的滑片位置判断，b中电流小，c中电流较大，b吸引的大头针数量比c少，说明通过比较b、c中两电磁铁，发现磁性强弱与电流大小有关。 30．小明用如图装置探究通电螺线管外部磁场的方向。 (1)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图所示，铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。 (2)把小磁针放在通电螺线管四周，小磁针静止时如图乙所示（黑色代表N极），此时通电螺线管的右端为 极；对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向与图乙中小磁针N极指向 ，说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。 (3)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的是： 。 【答案】(1)条形 (2) S 相反 电流 (3)向右移动滑片 【详解】（1）在玻璃板上均匀地洒满铁屑，将螺线管连入电路，闭合开关，铁屑在磁场中被磁化为小磁针，轻敲玻璃板面，观铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。 （2）[1]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，此时通电螺线管的右端附近的小磁针的左端是N极，由异名磁极相互吸引可知螺旋管的右端为S极。 [2][3]为了探究通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系，可对调电源正负极，改变电路中电流的方向，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向与图乙中小磁针N极指向相反，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （3）电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，因此如果通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行增大电流，因此可行的操作是向右移动滑片或增加电源电压、增大电路中的电流。 31．综合实践活动：项目式学习小组设计—智能冷库系统 【任务与要求】：海鲜保存通常要求冷库温度维持在，这样才能保证海鲜的品质和口感，请为某海鲜市场设计一款智能冷库系统。 【设计电路】：设计温控系统，温控系统的原理如甲图所示，控制电路的电源电压为，热敏电阻随温度的变化情况如乙图所示。当冷库温度达到时，衔铁刚好被吸下来，制冷系统启动工作；当冷库温度达到时，衔铁刚好被弹回去，绿灯亮。已知制冷系统工作的额定功率为。 【项目实施】 (1)由甲图可知，电磁铁的上端是 极，当冷库温度升高时，电磁铁的磁性 （选填“增强”“不变”或“减弱”）； (2)当冷库温度在－18℃时，电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电流大小是 A； (3)查阅资料得知制冷系统选择水作为冷却介质，是因为 ； 【设计评价】 (4)若长时间工作后，控制电路的电压小于时，则制冷系统启动工作将 （选填“高于”或“低于”）。 (5)在某次制冷过程中，制冷系统正常工作，将体积为的冷库温度从室温下降至，则制冷系统的能量转化效率是 。[，，结果保留整数] 【答案】(1) N 增强 (2)0.06 (3)水的比热容较大 (4)高于 (5)21% 【详解】（1）[1]由电源正负极可判断出螺线管正面电流都是向右，根据右手螺旋定则可知，电磁铁上端是N极。 [2]根据乙图可以看出，温度升高，电阻减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁的磁性增强。 （2）由乙图可知，当冷库温度在时，电阻，由甲图可知，控制电路的电压，电磁铁线圈电阻忽略不计，控制电路的电流大小是 （3）制冷系统选择水作为冷却介质，吸收相同热量时，水的温度变化较小，能够高效地带走热量‌，是因为水的比热容较大。 （4）若长时间工作后，控制电路的电压小于时，制冷系统启动工作的电流不变，根据可知，电阻小于，结合图乙可知，制冷系统启动工作将高于。 （5）的冷库的空气质量为 空气降低的温度为 空气放出的热量为 制冷系统做的功为 制冷系统的能量转化效率是 32．利用如图甲所示实验装置探究“磁体的磁性强弱是否与温度有关”。 (1)被磁铁吸引的大头针下端是分散的，这是因为大头针被磁场磁化后， ； (2)用酒精灯给磁铁加热，开始时如图甲所示，当磁铁被烧红时，现象如图乙所示，可以得出结论：温度越高，磁体的磁性越 ； (3)根据探究结论，小组成员设计了如图丙所示的温度报警器，工作原理为：当条形磁体温度逐渐升高时，钢质弹簧开关将 （选填“闭合”或“断开”），实现报警； (4)课本中还有一种精确温度报警装置（如图丁），当温度达到 ℃时，电铃响，实现报警； (5)图丁中的螺线管中有电流通过时，N极在螺线管的 端（选填“左”或“右”）。 【答案】(1)下端因磁化而带上同名磁极，互相排斥 (2)弱 (3)闭合 (4)80 (5)右 【详解】（1）大头针在磁场中被磁化后，其下端成为同名磁极（如都是南极或北极），根据磁极间相互作用的规律，同名磁极相互排斥，导致分散现象。 （2）加热后磁铁吸引的大头针数量减小，表明磁体的磁性强弱受温度影响，温度升高时，磁性减弱。 （3）温度升高导致磁体磁性减弱，弹簧开关所受磁力减小，在弹簧弹力作用下，开关闭合，从而接通报警电路，触发报警。 （4）液体具有热胀冷缩的性质，当达到报警温度80℃时，温度计内波体与上方导线接触使控制电路有电流，电磁铁有磁性，衔铁被吸引，工作电路接通，电铃响。 （5）利用安培定则（右手螺旋定则）判断，电源正极在右端，电流从右端流入螺线管；右手握住螺线管，四指弯曲指向电流方向，拇指指向N极（即右端）。此时螺线管内部磁场方向由电流决定，N极位于右端。 33．图甲为某实验小组“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验电路。 (1)在玻璃板上均匀地洒满铁屑，闭合开关后，发现铁屑的分布无规律，接下来的操作是 ，才能将通电螺线管周围的磁场分布情况显示出来； (2)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施： （写出一种方法即可）； (3)正确操作后得到如图乙所示的铁屑分布图，该现象能反映磁场的分布情况。若要进一步探究磁场方向，还需增加的器材是 ； (4)探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系，接下来的操作是 。 【答案】(1)轻敲玻璃板 (2)可以在螺线管中插入一根铁棒 (3)小磁针 (4)对调电源正负极 【详解】（1）因为轻敲玻璃板可以减小铁屑与玻璃板之间的摩擦力，使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，从而显示出通电螺线管周围的磁场分布情况。 （2）可以在螺线管中插入一根铁棒。因为铁芯被磁化后会产生磁场，与通电螺线管的磁场叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。此外，还可以增加线圈匝数、增大电流等。 （3）将小磁针放在通电螺线管周围不同位置，小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向，通过观察小磁针的指向可以探究磁场方向。 （4）对调电源正负极。这样可以改变通电螺线管中电流的方向，然后观察小磁针静止时N极指向的变化，从而探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系。因为当电流方向改变时，通电螺线管的磁场方向也会改变，小磁针的指向也会相应改变。 34．电动车在充电过程中，电池温度过高可能会自燃。项目式学习小组设计一个自动制冷降温控制装置，当电池温度过高时，启动制冷系统降温。 【电路设计】 如图电路，利用电磁继电器设计控制电路，电源电压恒为6V，为热敏电阻，为电阻箱。开关断开、闭合，当电流表的示数时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统启动。 (1)的选用： ①连接电路时，应先将开关、都 ，并将电阻箱的阻值调至 ； ②闭合开关、将热敏电阻置于温度不同的环境中，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数保持10mA不变，根据欧姆定律计算出热敏电阻的阻值，数据如表一： 表一 20 30 40 50 60 70 80 90 200 125 90 75 70 62 60 59 分析表一数据可得，热敏电阻的阻值随温度的升高而 ； ③换用另一个热敏电阻，重复实验步骤②，得到数据如表二： 表二 20 30 40 50 60 70 80 90 25 30 45 60 105 170 290 310 根据电路设计要求，热敏电阻应选用 （填“”或“”）； (2)的测算：开关断开、闭合，充电过程中当电池温度达到时，衔铁被吸下，工作电路的制冷系统开始启动。则可选用阻值为 的定值电阻R取代电阻箱； (3)成品测试：经检测，充电过程中当电池温度达到时，电流表示数未达到20mA，衔铁未被吸下，工作电路的制冷系统不启动。学习小组讨论后，认为出现这种现象的原因可能是 。 【答案】(1) 断开 最大值 减小 (2)225 (3)电磁继电器线圈有电阻 【详解】（1）①[1][2]为了保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态，将电阻箱的阻值调整最大值。 ②[3]从表一中的数据知道，当温度升高时，热敏电阻的电阻变小。 ③[4]设计电路中，当控制电路中电流较大，大于等于20mA时，衔铁吸下，闭合工作电路，启动制冷系统，此时电流较大，说明控制电路总电阻变小，启动制冷系统，环境温度较高，由此可知，热敏电阻选用。 （2）由表一知道，温度时热敏电阻的阻值 衔铁被吸下的电流 可选用的阻值为 （3）由于电磁继电器线圈有较小电阻，所以到温度到达时，电流表示数到不到使衔铁吸下的电流20mA，衔铁不能吸下，工作电流不能启动制冷系统，可以滑动变阻器代替电阻箱，闭合开关，断开调试控制电路。 35．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。 (1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱； (2)比较图a和b，可以得出的结论是：在线圈匝数相同时，电流 ，电磁铁的磁性越强； (3)比较图c甲、乙可得出结论：当通过线圈的电流相同时，线圈的匝数越少，电磁铁的磁性 。 【答案】(1)吸引大头针的数目 (2)越大 (3)越弱 【详解】（1）磁性的强弱是直接看不出来的，由于电磁铁的磁性强弱不同，吸引的大头针的数目不同。通过电磁铁吸引大头针的多少来认识其磁性强弱，这就是一种转换法。 （2）a和b，两次吸引的大头针数目不同，可知线圈前后两次的磁性不同：第一次的磁性比第二次的磁性要弱。结合题意知线圈匝数相同，由于滑片P的移动，导致电路中的阻值变小，电流变大。得出结论：在匝数相同时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强。 （3）由图c可知，甲吸引的大头针数目比乙的多，说明甲的磁性比乙的强。由图知两电磁铁串联，故电流相同，而匝数不同，甲的匝数比乙的匝数多。故结论为：在电流相同的情况下，线圈的匝数越多磁性越强，匝数越少，电磁铁的磁性越弱。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$