第十八章 磁及其相互作用 整合拔尖-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(沪科版2024)

109 第十八章整合拔尖 ▶ “答案与解析”见P52 考点一 磁现象 典例1 三个相同的磁环a、b、c(质量均为m) 套在有木质底座的光滑木杆上,由于磁极间的 相互作用,上面两个磁环都悬在空中,如图所示。 下列说法中,正确的是 ( ) A. a对b的磁力和a的重力是一对平衡力 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　磁及其相互作用 110 (典例1图) B. b对c的磁力小于c对b的磁力 C. c受到b的磁力大小为2mg D. c对底座的压力大小为mg [跟踪训练] (第1题) 1. (多选题)如图所示,四个完全 相同的环形磁铁a、b、c、d 套 在塑料支架的光滑杆上。静止 时磁铁a、b、c悬浮在空中,d 压在塑料支架底板上。若每个磁铁受到的重 力均为G,磁铁a的上表面是N极,则 ( ) A. 磁铁b的上表面是N极 B. 磁铁c的上表面是N极 C. 磁铁d对底板的压力是G D. 磁铁d对底板的压力是4G (典例2图甲) 典例2 跨学科实践·日常生活 (2024·常州)某网站于2023年 10月报道:“牛能感知地球磁 场,吃草、休息时,其身体朝向习 惯与地磁场磁感线平行(如图甲所示)。”为求证 真伪,同学们设计如下实验方案:在四周无明显 差异的草地上,多次观察牛吃草、休息时的身体 朝向,若报道真实,则牛的身体朝向习惯性呈现 图乙四个场景中的 ( ) (典例2图乙) A. ①和② B. ③和④ C. ①和③ D. ②和④ [跟踪训练] 2. 跨学科实践·工程实践 (2023·常州)20世纪 60年代,科学家发现趋磁细菌,将磁铁置于 细菌附近,细菌向磁铁的N极运动,如图所 示。由此可见,在海洋中,地磁场将驱使这种 细菌运动的方向为 ( ) A. 由南向北 B. 由北向南 C. 由西向东 D. 由东向西 (第2题) 考点二 电流的磁场 典例3 (2024·武威)如图甲所示为磁浮地球 仪,悬浮时球体只能沿着“地轴”转动,它的“南” “北”指向与地球实际方位一致;地球仪中有一个 磁铁,它的磁场与地磁场分布特点一致;环形底 座内有一电磁铁,其电路原理如图乙所示。地球 仪工作时,球体悬浮于空气中,则图甲中球体上 方是“地磁场”的 (选填“N”或“S”)极, 图乙中A 端应连接电源的 (选填“正” 或“负”)极。 (典例3图) [跟踪训练] 3. 跨学科实践·工程实践 (2023·济宁) 现在医学上使用的心肺机的功能之 一是用“电动泵”替代心脏,推动血 液循环。如图所示,当线圈中的电流从a流 向b时,线圈的左端为 极,此时活塞 将向 运动,促使血液流动。 (第3题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪科版)九年级 111 典例4 (2024·自贡)如图所示为自贡某科技 小组设计的一种温度自动控制报警装置电路 图,关于它的说法正确的是 ( ) (典例4图) A. 当温度达到90℃时,报警装置就会响铃,同 时红灯亮 B. 当温度达到90℃时,报警装置就会响铃,同 时绿灯亮 C. 当温度低于90℃时,报警装置就会响铃,同 时绿灯亮 D. 当温度低于90℃时,报警装置就会响铃,同 时红灯亮 [跟踪训练] 4. (2023·营口)某温度自动报警器的原理图如 图所示。电磁铁上端为N极,在水银温度计 中封入一段金属丝,当温度低于设定温度时, 安全指示灯常亮;当温度达到设定温度时,安 全指示灯熄灭,电铃发出报警信号。请在括 号中标出电源的极性(用“+”或“-”表示), 并在虚线框内填入电铃( )和指示灯的电路 元件符号。 (第4题) 考点三 磁场对通电导体的作用 典例5 如图所示是一种动圈式耳机的内部结 构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电 流通过时,音圈带动音膜 (选填“向左” “向右”或“左右往复”)运动。音圈会运动,是由 于磁场对 有力的作用,此现象中能量转 化的情况是 。 (典例5图) (第5题) [跟踪训练] 5. 如图所示为灵敏电流计的内部结构示意图, 它的工作原理是通电导体在 中会受 到力的作用,使指针发生偏转,此时如果改变 线圈 中 的 电 流 方 向,指 针 的 偏 转 方 向 (选填“会”或“不会”)发生改变。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 (第1题) 1. 跨学科实践·工程实践 在班级组织 的“自制指南针”活动中,小伟同学 用条形磁体将缝衣针磁化后,将其 放在水中漂浮的一片树叶上。多 次将树叶轻轻旋转,待树叶静止后,观察到树 叶的尖端总是指向南方,如图所示。下列说 法中正确的是 ( ) A. 树叶尖端指向地磁南极 B. 指南针的“N”应标注在树叶尖端 C. 树叶周围存在磁场和磁感线 D. 若用磁体的N极靠近树叶尖端,会相互 吸引 2. 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 ( ) (第2题) A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十八章　磁及其相互作用 112 3. 如图所示为小琴做的小电动机模 型。矩形线圈的左端引线漆皮被全 部刮掉,右端引线漆皮只刮掉了上 半周,小电动机模型由两节新干电池供电。 线圈快速稳定转动过程中,线圈受到磁场的 作用力时,线圈中的电流为0.67A,则线圈 快速稳定转动1min,电路消耗的电能约为 ( ) (第3题) A. 150J B. 120J C. 90J D. 60J 4. 跨学科实践·工程实践 (2023·苏州)寒冬,为 给小鸡仔提供温暖的环境,小明制作了恒温 箱系统,原理如图。控制电路由电磁继电器、 滑动变阻器R1、热敏电阻R2(安装在恒温箱 内,阻值随温度升高而显著减小)、低压电源 等组成。加热电路由电源、电热丝R3 和R4 等组成。调好R1 阻值,闭合开关S1、S2,箱 内温度升高到设定值后即在小范围内波动, 且降温阶段降温比较平缓。 (第4题) (1) 通电线圈上端是 极,温度升高 时,电磁铁磁性 。 (2) R3 阻值 (选填“大于”或“小 于”)R4阻值。 (3) 将R1的阻值稍微调小一些,恒温箱控制 的温度将 。 5. 小明某次出游时发现,爸爸按下汽车的电源 启动键后,仪表盘的灯亮起;当再用脚踩制动 踏板后,车上的启动电机开始发出轰鸣声,查 阅资料后发现汽车的启动系统可以简化为如 图所示电路,请你按照小明所观察的现象将 电路图补充完整。 (第5题) 6. 如图所示,用两根橡皮筋悬挂的均匀金属棒 水平处于磁场中,磁场的方向垂直于纸面向 外。当金属棒中通以由A 向B 的电流时,金 属棒静止,金属棒受到向下的磁场力,橡皮筋 处于拉伸状态(导线对金属棒的作用力忽略 不计)。若此时使磁场的方向反向,并同时剪 断两根橡皮筋,金属棒中的电流方向不变,试 判断剪断橡皮筋后,金属棒AB 是否可能静 止,并说明理由。(设磁场面积足够大,且金 属棒所在电路只有部分处于磁场中) (第6题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪科版)九年级 (3) 相反 磁场方向 (4) 相反 电 流方向 (5) 不能 2. 机械 右 扬声器 3. 直流电动机 平衡 换向器 4. 振动 响度 电动机 解析:线圈 中通入方向变化的电流,在磁场的作 用下,带动锥形纸盆来回振动,产生声 音。锥形纸盆振动幅度不同,产生的 声音响度不同。扬声器的工作原理和 电动机的工作原理相同。 5. a→b 竖直向下 解析:当K与1 接通时,根据电源可知,ab段导线中 电流方向为a→b,ab段导线受到的力 的方向是竖直向上的;当K改为与2 接通时,ab 段导线中的电流方向改 变,则受到的力的方向也会发生变化, 即竖直向下。 6. C 解析:电流从螺线管E 端流 入,根据安培定则,E 端为N极,F 端 为S极,A不符合题意;电流从螺线管 P 端流入,根据安培定则,Q 端为S 极,P 端为N极,B不符合题意;闭合 开关,此时从O 点沿转轴观察,线圈 顺时针转动;线圈受力转动的方向与 磁场方向和电流方向有关,若将电源 的正负极对调,则螺线管中电流方向 与原来相反,根据安培定则,两螺线管 的磁极改变,产生磁场的方向也改变, 且电动机线圈中的电流方向与原来相 反,故线圈受到力的方向不会发生改 变,即从O 点沿转轴观察,线圈仍顺 时针转动,C符合题意,D 不符合 题意。 7. (1) 只改变电流方向 只改变磁 场方向 (2) 接线柱接触不良;磁铁 的磁性不够强;线圈匝数太少;电池电 压不够等(任选两点即可) (3) 滑动 变阻器 如图所示 (第7题) 解析:(1) 电动机的转动方向与线圈 中的电流方向和磁场方向有关,只要 改变通入电动机的电流方向或改变磁 场方 向,它 的 转 动 方 向 将 改 变。 (2) 开关闭合后,电动机不能转动的 原因比较多,概括起来有以下几个方 面的原因:① 电路某处出现开路故 障。② 线圈受到的磁力太小(磁铁的 磁性不够强;通过线圈的电流太小;线 圈匝数太少等)。③ 转轴与支架之间 的摩擦太大。④ 电动机的线圈刚好 位于平衡位置。(3) 要想改变电动机 的转速,最方便的是改变线圈中电流 的大小,为此,只要在电路中串联一个 滑动变阻器即可。 8. 解析:(1) 由题图甲可知,t1 时 M 两端电压U=10V,通过 M 的电流 I=200A,所以t1 时 M 的电功率 P=UI=10V×200A=2000W。 (2) ① a 两 端 电 压 Ua =IaRa = 200A×0.001Ω=0.2V。② a产生 的热量Qa=Ia2Rata=(200A)2× 0.001Ω×0.5s=20J。(3) 如图 所示。 (第8题) 第十八章整合拔尖 ［高频考点突破］ 典例1 C 解析:木杆光滑,则磁环 都不受摩擦力。a对b的磁力与a受 到的重力不是作用在同一物体上的, 不是一对平衡力,A错误。b对c的 磁力与c对b的磁力是一对相互作用 力,大小相等,B错误。a 静止,则b 对a的磁力与a 受到的重力是一对平 衡力,大小相等,则b对a的磁力大小 为mg,方向竖直向上;b对a的磁力 与a对b的磁力是一对相互作用力, 大小相等,方向相反,则a对b的磁力 大小也为mg,方向竖直向下;b静止, 则c对b的磁力等于a对b的磁力与 b受到的重力之和,故c对b的磁力大 小等于2mg,所以b对c的磁力大小 等于2mg,C正确。同理可得,底座对 c的支持力等于3mg,c对底座的压 力与底座对c的支持力是一对相互作 用力,大小相等,故c对底座的压力大 小为 3mg,D错误。 [跟踪训练] 1. BD 解析:由题意 可知,相邻的两个环形磁铁之间应相 互排斥。因为同名磁极相互排斥,磁 铁a的下表面是S极,所以磁铁b的 上表面是S极;磁铁b的下表面是N 极,磁铁c的上表面是N极,A错误、 B正确。将磁铁a、b、c看成一个整 体,因为该整体在竖直方向上静止,所 以磁铁d 对该整体竖直向上的排斥 力F斥 与该整体的重力3G 二力平衡, F斥=3G;因为相互作用的二力大小 相等,所以该整体对磁铁d 竖直向下 的排斥力F斥'=F斥=3G;因为磁铁d 在竖直方向上静止,所以它受到的竖 直向下的排斥力F斥'、重力G 和竖直 向上的支持力F支 平衡,F支=F斥'+ G=3G+G=4G;因为相互作用的二 力大小相等,所以磁铁d 对底板的压 力F压=F支=4G,C错误、D正确。 典例2 A 解析:地球周围存在地磁 场,地磁S极在地球的地理北极附近, 地磁N极在地球的地理南极附近,则 磁感线方向是从地理的南极附近指向 地理的北极附近,而牛的身体朝向与 磁感线平行,则①②正确,A 符合 题意。 [跟踪训练] 2. B 典例3 S 负 解析:由题图甲可 知,地球仪的上半部分为“北半球”,即 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 25 上方为地理北极,由于地球仪中磁铁 的磁场与地磁场分布特点一致,故题 图甲中球体上方为“地磁场”的S极; 要实现悬浮,底座应与球体互相排斥, 因此底座中电磁铁的上端与球体的下 方为同名磁极,均为N极,根据安培 定则可知,电流从题图乙螺线管最下 面的导线流入,从最上面的导线流出, 故A 端应连接电源的负极。 [跟踪训练] 3. N 右 解析:当线 圈中的电流从a流向b时,由右手螺 旋定则可知线圈的左端为N极,右端 是S极,根据磁极间相互作用的规律: 同名磁极相互排斥,此时活塞将向右 运动。 典例4 A 解析:由图可知,当温度 达到90℃时,控制电路接通,电磁铁 线圈中有电流通过,电磁铁有磁性,将 衔铁吸下,使动触点与下方静触点接 通,与上方静触点断开,此时红灯亮, 电铃响;当温度低于90℃时,控制电 路开路,电磁铁线圈中没有电流通过, 电磁铁没有磁性,不吸引衔铁,动触点 与上方静触点接通,与下方静触点断 开,此时绿灯亮,红灯不亮,电铃也不 响,故A正确,B、C、D错误。 [跟踪训练] 4. 如图所示 (第4题) 典例5 左右往复 通电导体 电能 转化为机械能 解析:当音圈中有大 小和方向反复变化的电流通过时,因 为电流方向改变,音圈受力方向改变, 音圈带动音膜左右往复运动。音圈会 运动,是由于磁场对通电导体有力的 作用。此现象中能量转化的情况是电 能转化为机械能。 [跟踪训练] 5. 磁场 会 解析:灵 敏电流计的工作原理是通电导体在磁 场中受到力的作用,使指针发生偏转; 由于导体的受力方向与磁场方向和电 流方向有关,故改变线圈中的电流方 向时,指针偏转方向会改变。 ［综合素能提升］ 1. D 解析:树叶尖端指向地磁北极, 故A错误;树叶尖端指向南方,则尖 端应标“S”,故B错误;树叶周围存在 磁场,但不存在磁感线,故C错误;树 叶尖端为S极,磁体N极靠近树叶尖 端会相互吸引,故D正确。 2. A 解析:由于小磁针静止时N极 所指的方向为磁场的方向,假设条形 磁体左侧是N极,则磁感线由左端出 发指向右侧,则甲、丙的左侧是N极, 乙、丁的右侧是N极,由题图可知,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, 则甲、丙的右侧是N极,乙、丁的左侧 是N极,由题图可知,假设符合题意, 且S极被涂黑的小磁针是甲,A符合 题意。 3. D 解析:矩形线圈的左端引线漆 皮被全部刮掉,右端引线漆皮只刮掉 了上半周,则线圈转动1min时间内, 线圈中有电流通过的时间t=12× 1min=30s。小电动机模型由两节新 干电池供电,电源电压U=3V,线圈 快速稳定转动1min,电路消耗的电能 W=UIt=3V×0.67A×30s= 60.3J≈60J。 4. (1) N 增强 (2) 小于 (3) 降 低 解析:(1) 根据安培定则可判断 通电线圈上端是N极,温度升高时, 热敏电阻R2 阻值显著减小,根据欧 姆定律可知,控制电路中的电流变大, 电磁铁的磁性增强。(2) 由题图可 知,恒温箱温度高时,电磁铁的磁性 强,衔铁的触点与下方相连,R4 工作, 恒温箱内工作电路的制热功率较小; 恒温箱温度低时,电磁铁的磁性弱,衔 铁的触点与上方相连,R3 工作,恒温 箱内工作电路的制热功率较大,即工 作电路中电源电压恒定时,P3>P4, 根据电功率的公式 P=U 2 R 可判断, R3<R4。(3) 电磁铁磁性增强到一 定值时,衔铁就会被吸引,控制电路中 的电流I不变,若将R1 的阻值稍微 调小一些,热敏电阻R2 阻值不需要 减小原来那么多,衔铁就会被吸引,即 恒温箱控制的温度将降低。 5. 如图所示 (第5题) 解析:由题意可知,启动开关闭合后仪 表盘亮起,脚踩制动踏板后启动电机 启动,可以推断出仪表盘与制动踏板 是并联的;当脚踩制动踏板时,电磁铁 磁性增强,吸引衔铁向下运动,转轴转 动,启动电机所在电路接通,具体如图 所示。 6. 解析:由题意知,用两根橡皮筋悬 挂的均匀金属棒水平处于磁场中,磁 场的方向垂直于纸面向外,当金属棒 中通以由A 向B 的电流时,金属棒静 止,金属棒受到的力有橡皮筋的拉力 (两个)F拉、金属棒AB 竖直向下的重 力G、金属棒AB 受到向下的磁场力 F磁,即F拉=G+F磁;若此时使磁场 的方向反向,并同时剪断两根橡皮筋, 金属棒中的电流方向不变,F拉=0,磁 力F磁 由原来的向下变成向上,大小 不变,与重力的方向相反,当F磁=G 时,金属棒AB 静止,即金属棒可能 静止。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 35