16.2 电流的磁场 专题练习-2025-2026学年苏科版九年级物理下册

电流的磁场专题练习 电流周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。我们会判断通电螺线管的南北极，要能够说出电磁继电器工作电路的工作原理。涉及到含电磁继电器电路的定性分析与定量计算是中考中常见的一种题型，我们要学会处理这种题型。 1．小明从电动玩具上拆下一块电池。为了确定该电池的正负极，他设计了以下四种方案，其中可行的是（　　） 2．如图为一款“智能照明灯”的电路，灯L天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。以下说法正确的是（　　） A．电磁继电器利用电磁感应原理工作 B．R2的阻值随光照强度的增大而增大 C．当光照强度增大时，电压表示数变大 D．若将R1换成阻值稍小的电阻，可缩短灯L的发光时间 3．如图是小明为某仓库设计的温度报警电路。R1为热敏电阻，其阻值随温度的变化而变化；R2为可调电阻。温度正常时指示灯L发光，当温度升高到报警温度时，指示灯熄灭，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（　　） A. R1的阻值随温度的升高而增大 B. 温度升高过程中，电磁铁磁性增强 C. 若要调低报警温度，可将R2的阻值调大 D. 若控制电路电源电压降低，报警温度将下降 4．通电螺线管上方的小磁针静止时的指向如图所示在图中标出螺线管南北极，标出电源正负极。 5．如图所示，请根据图中磁感线的方向，画出螺线管． 6．如图是“自动水位显示器”的电路图．当水位未到达金属块B时，绿灯亮；当水位到达B时，红灯亮． （1）图中请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路的连接． （2）图中衔铁用（ ）材料制成。 A.铝 B.铜 C.铁 D.三种材料都可以 7.如图所示是奥斯特实验的示意图． （1）实验装置中，长直导线应方向 （南北/东西）放置，小磁针与长直导线 。这实验探究的是 ； （2）闭合开关，原来静止的小磁针转动了。根据 ， 小磁针转动肯定是因为受到力的作用。这实验说明 ，改变导线中的电流方向，小磁针转动方向 （改变/不改变）。 （3）为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是 ，实验中灯泡的作用是 ，小磁针的作用是 。 （4）在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针将 ； （5）实验中用到的一种重要科学研究方法是 _________ 。 A．类比法 B．转换法 C．控制变量法 D．等效替代法 8．小明同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下： A．让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板，以导线为中心在纸板上任意做直线。在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针，发现小磁针静止时N极指向都与直线垂直； B．直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反； C．改变电流大小时，小磁针指向不变； D．通过查阅资料得知，通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比，与这一点到直导线的距离成反比。 （1）做实验时，纸板的俯视图如图，其中“”表示电流方向垂直纸面向外，小磁针涂黑部分为N极。请在右边探究过程纸板的俯视图上作出通电长直导线周围的磁感线分布图。(分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向)； （2）若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论，应控制 不变； （3）同一通电长直导线周围，离通电导线距离为r和2r的两点。磁场强弱的比值为 。在奥斯特实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （会/不会）改变。 9．在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，装置如图。 (1)小磁针的作用：______。 (2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：______ (3)将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与______方向的关系。 (4)观察实验现象后，应立即断开开关，是为了______ 10．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中： （1）将螺线管连接到如图（a）示电路中，闭合开关后，将螺线管靠近大头针，发现 ，此现象说明： 。 （2）将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（b）所示，放小磁针的目的是 ，闭合开关后观察到的现象是 ，实验中 （选填“能”或“不能”）用大头针代替小磁针（假设大头针也能被悬起且自由转动）； （3）通电螺线管周围的磁场方向和 有关，验证方法是 。 11. 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。 （1）通电线圈上端是_________极，温度升高时，电磁铁磁性_________； （2）R3阻值_________（大于/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_________。 12.小明同学为自家的洗浴电热水器设计了一个自动控制装置，如图所示，R1是一个热敏电阻（置于热水器水中），其阻值随温度的变化关系如表一所示，表二是这个电热水器的铭牌，已知继电器的线圈电阻R2为10Ω，左边电源的电压U0为6V不变，当继电器线圈R2中的电流增大到某一数值时，继电器的衔铁被吸下，电热水器电路断开；当继电器线圈中的电流减小到某一数值时，继电器的衔铁被释放，电热水器电路闭合开始工作．求： （1）正常工作时，电热水器的电阻是多少？ （2）若电热水器内的水温控制在30℃-60℃之间，求衔铁被吸下、电热水器电路被断开时，继电器线圈中的电流是多少？ （3）热水器正常工作时，将整箱水从30℃加热到60℃需要多少时间？（不计热量损失） （4）在某一用电高峰期，若家庭电路中只有该电热水器工作，发现标有“3 000 imp/（kW·h）”的电能表的指示灯闪烁180次共用时2 min，则此时电热水器的实际功率是多大？ 表一： 温度t／℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 电阻R1／Ω 60 42 30 20 15 10 8 6 5 表二： 型号 FED-H50 额定电压 交流220V 最大水量 50kg 频率 50Hz 额定内压 0.75MPa 额定功率 2000W 13．有一种电加热恒温箱，工作原理如图a所示，控制电路由电压U1=6V的电源、电磁继电器（线圈电阻R线=20Ω）、滑动变阻器R0（50Ω1A）和热敏电阻R1组成：工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=48.4Ω的电热丝组成。当控制电路中的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触点处断开，工作电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触点处接通，加热电路正常工作。热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图b所示。 （1）分析图b可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而 。 （2）工作电路正常工作1min，电热丝R2产生的电热是多少？ （3）通过调节控制电路中滑动变阻器R0接入电路的阻值，就能调节恒温箱中需要设定的不同温度，则恒温箱能够设定的最高温度值是多少？ （4）若要提高恒温箱能够设定的最高温度值，请说出两种改进方法。 14．为保证江阴长江大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”。车辆所受重力小于1×105N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆所受重力大于等于1×105N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行。系统中的电路元件如图甲所示，其中压敏电阻Rx在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示；R0为定值电阻，电磁继电器线圈的阻值为20Ω，当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电源电压为6V；绿灯、红灯的正常工作电压均为220V。 （1）请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。 （2）定值电阻R0的阻值是多大？（要求有计算过程） （3）运行一段时间后发现大桥依然破坏严重，于是管理部门作出当车辆所受重力小于8×104N才可以通行的规定。请你结合电路提出一种可行的调节方法。（压敏电阻不可更换） 15．某实验小组设计了一个房间的自动温控器来控制加热器的工作，电路如图甲所示，控制电路的电源电压为4.5V，变阻器R的最大电阻为400Ω，R1是热敏电阻，其阻值与温度的关系如图乙所示，当通过电磁铁（线圈电阻不计）的电流超过18mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，加热器的额定功率为2000W。 （1）电磁铁的工作原理是 。 （2）若周围环境温度为28℃时衔铁被吸合，则滑动变阻器R接入电路的阻值是多少? （3）已知房间的底面积约为30m2，高约为3m，房间内空气的初温为8℃，空气的比热容取1000J/（kg•℃），空气密度取1.3kg/m3，则把房间内空气的温度加热到28℃至少需要多少分钟？（不计热量损失） （4）若保持滑动变阻器的滑片位置不变，控制电路电源电压降低，会导致电磁继电器在 （选填“等于”“高于”或“低于”）设定温度时切断电路。 16..如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求： （1）受控电路30min内消耗的电能； （2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流； （3）热敏电阻Rt的变化范围。 参考答案： 1.C 2. D 3.B 4.如图 5.如图 6.（1）如图；（2）C 7.（1）南北；平行，通电导体周围是否存在磁场； （2）力能改变物体的运动状态；通电导体周围存在磁场；改变； （3）断开开关，看小磁针是否回到南北指向 ；保护电路；检测磁场的存在； （4）向相反方向转动；磁场的方向与电流方向有关； （5）B 8.（1）如图；⑵电流；⑶2:1 不会。 9.检验磁场的存在；小磁针N极的指向与磁场方向相同；电流；保护电路，防止螺线管温度过高。 10.（1）大头针被吸引；通电导体（螺线管）周围有磁场； （2）便于观察磁场方向；小磁针发生偏转； 不能 ； （3） 电流方向 ； 把连接电池正负极的导线对调. 11.（1） N ； 增强 ； （2）小于；（3）降低 12.（1）由，得 （2）由表一可知水温30℃时，R1电阻为30Ω，水温60℃时，R1电阻为10Ω，要求衔铁被吸下，因此计算继电器线圈中的电流时R1电阻取30Ω，继电器线圈中的电流 （3）水吸收的热量Q=cm∆t=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（60℃-30℃）=6300000J，不计热量损失，因此电热水器消耗的电能W=630000J，电热水器工作时间 （4）电能表的指示灯闪烁180次，电热水器消耗的电能， 热水器的实际功率 13．（1）减小； （2）工作电路正常工作1min，电热丝R2产生的电热是 （3）当控制电器路中的电流达到0.05A时，控制电器路总电阻, 由图像可知，恒温箱温度越高，R1越小。由于控制电路总电阻一定，R1的要达到最小，滑动变阻器接人电路电阻就最大，因此最小值R1=R-R0-R线=120Ω-20Ω-50Ω=50Ω。根据图像，当R1=50Ω是恒温箱温度值是80℃； （4）若要提高恒温箱能够设定的最高温度值，改进方法有：减小U1的值或增大R0的最大阻值 14． （1)如图； （2）线圈的电流等于30mA时，控制电路总电阻。由图像可知当车辆所受重力等于1×105N时，压敏电阻Rx阻值是100Ω，R0=R-R-Rx=200Ω-20Ω-100Ω=80Ω （3）减小R0（或者减小电磁继电器线圈的阻值）、增大电源电压或把弹簧弹性变弱一些等。 15．（1）电流的磁效应； （2）通过电磁铁（线圈电阻不计）的电流为18mA时，控制电路总电阻 当周围环境温度为28℃时，由图像可知R1电阻值为45Ω，这时滑动变阻器R接人电路的阻值R=R总-R1=250Ω-45Ω=205Ω； （3）房间空气质量m=ρV=1.3kg/m3×30m2×3m=117kg. 把房间内空气的温度加热到28℃,吸收热量Q=cm△t=1000J/（kg•℃）×117kg×20℃=2340000J. 不计热量损失时，加热器产生的热量是2340000J，电流通过加热器消耗电能W=2340000J，电加热器通电时间 （4）高于 16．（1）由图像可知，受控电路30min内工作了20min消耗的电能为 W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J （2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为 U0＝U＝3V 通过电阻R0的电流为 （3）当室温上升至28℃时冷却系统开始工作前，控制电路只有热敏电阻接入电路，此时断路，此时经过热敏电阻的电流最大为0.15A，电阻最小时恰好衔铁被吸下，因此可以求出Rt的最小值 衔铁被吸下瞬间，冷却系统开始工作，温度不再上升，而是下降，电阻Rt开始变大，但由于衔铁被吸下后定值电阻R0被接入电路，R0与Rt并联，当电路中的总电流小到1.5A时，衔铁才会被弹回，此时经过的电流为 It＝I－I0＝0.15A－0.03A＝0.12A 此时Rt的阻值最大为 学科网（北京）股份有限公司 $