内容正文:
电和磁
一、选择题
1.指南针是我国四大发明之一,《论衡》记载:司南之杓,投之于地,其柢指南。如图K19-1所示的司南放在水平光滑的“地盘”上,静止时它的长柄指向南方。司南长柄所指方向是( )
图K19-1
A.地理南极,地磁北极
B.地理南极,地磁南极
C.地理北极,地磁北极
D.地理北极,地磁南极
2. 甲铁棒能吸引小磁针,乙铁棒能排斥小磁针,若甲、乙铁棒相互靠近,则两铁棒( )
A.一定互相吸引
B.一定互相排斥
C.可能无磁力的作用
D.可能互相吸引,也可能互相排斥
3.在“悬空的磁环”实验中,若所用的磁环都一样,中间的塑料管是光滑的。当甲、乙两个磁环处于静止状态时,它们之间的距离为h1,如图K19-2所示。再往乙的正上方套入丙磁环,当丙悬空并静止后,甲、乙之间的距离变为h2,乙、丙之间的距离为h3。已知磁环间的斥力随它们间距离的减小而增大,则h1、h2、h3之间的大小关系满足 ( )
图K19-2
A.h1>h2 h2>h3 B.h1>h2 h2<h3
C.h1<h2 h2=h3 D.h1<h2 h2<h3
4.连接如图K19-3所示电路,提供足够数量的大头针,只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置,无法探究 ( )
图K19-3
A.电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B.电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C.电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D.线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
5.我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通以强电流时,舰载机受到强大的推力而快速起飞。电磁弹射器工作原理与下列设备或用电器工作原理一致的是 ( )
图K19-4
A.电铃 B.手摇发电机
C.电风扇 D.电磁起重机
图K19-5
6.一个能绕中心转动的小磁针在如图K19-6所示位置保持静止。某时刻开始小磁针所在区域出现水平向右的磁场,磁感线如图所示,则小磁针在磁场出现后 ( )
图K19-6
A.两极所受的力是平衡力,所以不会发生转动
B.两极所受的力方向相反,所以会持续转动
C.只有N极受力,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右
D.两极所受的力方向相反,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右
7.关于如图K19-7所示实验,下列说法正确的是 ( )
图K19-7
A.用该装置可探究“让通电导体在磁场中动起来”
B.法拉第根据该实验揭示的原理发明了电动机
C.导体ab竖直向上运动时,灵敏电流计指针偏转
D.导体ab水平向左运动时,灵敏电流计指针偏转
8.某家庭电路中安装有“220 V 10 A”的空气开关(未画出),图K19-8是电路中的四种情况,开关全部闭合后,不会引起空气开关“跳闸”的是 ( )
图K19-8
9.图K19-9是一些探究电或磁现象的实验,下列关于这些实验的叙述正确的是 ( )
图K19-9
A.图甲中橡胶棒被吸引,说明橡胶棒带有正电荷
B.图乙中条形磁铁被吸引,说明铁棒具有磁性
C.图丙中小磁针发生偏转,说明电流周围存在磁场
D.图丁中灯L2比L1亮,说明通过灯L2的电流比L1大
二、填空题
10.如图K19-10所示,试电笔正确的使用方法是 (选填“甲”或“乙”)。已知试电笔的电阻约为1.1×106 Ω,氖管和人体的电阻比它小得多,可以忽略,请你计算“220 V 40 W”灯泡正常工作时的电流约为正确使用测电笔时通过人体电流的 倍。(结果保留到整数)
图K19-10
11.如图K19-11所示,闭合开关S,通电螺线管右侧的小磁针静止时,小磁针的N极指向左端。则电源的右端为 ( 选填“正”或“负”)极。若使通电螺线管的磁性增强,滑动变阻器的滑片P应向 (选填“左”或“右”)端移动。
图K19-11
12.如图K19-12甲所示,水平桌面上,两块相同的条形磁铁在水平推力F1的作用下,做匀速直线运动。
图K19-12
(1)取走其中一块后,磁铁在水平推力F2的作用下仍做匀速直线运动,如图乙所示,则力F2 (选填“>”“=”或“<”)F1。
(2)如图丙所示,磁铁在水平推力F2作用下做匀速直线运动,此时若闭合开关S,则磁铁速度将 (选填“变大”“不变”或“变小”),此时,将滑动变阻器的滑片向左移动,欲保持磁铁匀速直线运动,F2应 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
13.博物馆不能有直射阳光进入展示空间,因为展品在阳光的直接照射下会遭受不同程度的损害。某博物馆采用了一种新的天窗形式——光导天窗(如图K19-13甲所示)。当外界较强的阳光射到天窗时,电动卷帘能随时调整光线的角度和进光量,使适量的光斜射到井壁的平面镜上,把光导入光井底部的漫射器上。当外界光照太弱时,光井内有人工照明给予补充。
图乙为馆内亮度自动调节电路的原理图。R0为保护电阻。R为光敏电阻,其阻值随光照的强弱而变化,可以近似认为,光照较强时电阻几乎为0,光照较弱时电阻接近于无穷大。M为自动卷帘电动机。
图K19-13
(1)阳光在光井中经过多次 后,通过底部漫射器均匀高效地照射到需要光照的地方。
(2)光敏电阻R相当于控制电路中的 (选填“开关”或“用电器”)。
(3)电磁铁线圈自身电阻为10 Ω,允许通过的电流不超过0.12 A,当通过电流达到0.06 A时能吸合衔铁。则保护电阻R0的阻值范围是 。
三、实验探究题
14.图K19-14甲是“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验装置。
图K19-14
(1)为了使通电螺线管的磁场 ,可以在螺线管中插入一根铁棒。
(2)闭合开关,小磁针A静止后的指向如图甲所示,小磁针的左端为 极。在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针后,我们会发现通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
(3)如果把一根导线换成螺线管,再在螺线管内插入铁芯,就制成了一个电磁铁,图乙所示的实例中没有应用到电磁铁的是 。(填实例名称)
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15.如图K19-15所示的装置中,纸片上粘着线圈,线圈的两端用导线引出,接在能测微小电流的示波器上,并将线圈放在磁化的磁体附近。当你对着线圈大声说话时,示波器上会有波形出现(即产生电流)。则下列说法不正确的是 ( )
图K19-15
A.产生的电流是感应电流
B.此装置能把声音信号转变成电信号
C.若线圈绕中心轴转动,示波器一定有波形出现
D.若线圈绕中心轴转动,示波器一定无波形出现
16.归纳式探究——带电粒子在回旋加速器中的运动:
(1)磁体周围存在磁场,磁场的强弱用磁感应强度描述,用符号B表示,单位是特斯拉,符号是T。我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小。磁感应强度大的地方,磁感线密;磁感应强度小的地方,磁感线疏。条形磁体外部的磁感线分布如图K19-16甲所示,则a、b两点磁感应强度较大的是 。磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场。
图K19-16
(2)回旋加速器的原理如图乙所示,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中,它们接在电压一定的交流电源上,从D1的圆心O处释放不同的带电粒子(加速度可以忽略,重力不计),粒子在两金属盒之间被不断加速,最终离开回旋加速器时,获得一定的最大动能。改变带电粒子的质量m,电荷量q,或磁感应强度B,金属盒半径R,带电粒子的最大动能Ek随之改变。得到数据如下表:
次数
m/kg
q/C
B/T
R/m
Ek/J
1
3.2×10-27
1.6×10-19
1×10-2
1
4×10-16
2
6.4×10-27
1.6×10-19
1×10-2
1
2×10-16
3
3.2×10-27
4.8×10-19
1×10-2
1
36×10-16
4
6.4×10-27
1.6×10-19
2×10-2
1
8×10-16
5
1.6×10-27
1.6×10-19
1×10-2
3
72×10-16
①Ek=k ,其中k= (填上数值和单位)。
②对于同一带电粒子。在不同的回旋加速器中,要获得相同的最大动能,则金属盒半径R与磁感应强度B的关系可以用图丙中的图线 表示。
参考答案
1.A
2.D [解析] 小磁针本身具有磁性,能够吸引没有磁性的铁棒,故铁棒甲可能有磁性,也可能没有磁性,只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化。铁棒乙能排斥小磁针,说明乙一定有磁性。若甲无磁性,当甲靠近乙时,甲、乙互相吸引;若甲有磁性,则甲、乙两磁体都分别有北极和南极,当它们的同名磁极互相靠近时,两铁棒互相排斥;当它们的异名磁极互相靠近时,两铁棒互相吸引,故D正确。
3.B [解析] 设每个磁环的重力为G,则当甲、乙两磁环处于静止状态时,甲、乙之间力的大小为G,此时所对应的距离为h1;当丙磁环套在乙上方,甲、乙、丙都处于静止状态时,乙、丙之间力的大小为G,对应的距离为h3,甲、乙之间力的大小为2G,对应的距离为h2,根据磁环间的斥力随距离的减小而增大的原理可知,h1>h2,h2<h3。
4.B
5.C [解析] 由题意可知,电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接,并处于强磁场中,当弹射车内的导体通以强电流时,即可受到强大的推力,由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。电铃是利用电磁继电器来工作的,故A不符合题意。发电机的工作原理是电磁感应现象,故B不符合题意。电风扇的主要部件是电动机,是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的,故C符合题意。电磁起重机是利用电磁铁工作的,故D不符合题意。
6.D 7.D
8.D [解析] 引起空气开关“跳闸”的原因是过载(电路总功率超过额定功率)或短路。图A是过载,图B、C是短路。
9.C
10.乙 909
[解析] 使用试电笔时,拇指和中指不要接触试电笔前端的金属体,但必须接触试电笔末端的金属体,使电源和大地之间形成通路,故题图乙是正确的测量方法;通过测电笔的电流为I笔===2×10-4 A;通过灯泡的电流I灯=== A,灯泡正常工作时的电流约为正确使用试电笔时通过人体电流的≈909倍。
11.正 右
12.(1)< (2)变小 变大
13.(1)反射 (2)开关
(3)90~190 Ω
[解析] (1)阳光在光井中是经过多次反射后,通过底部漫射器均匀高效地照射到需要光照的地方的。
(2)由题图乙可知,光敏电阻串联接入电路,光照较强时电阻几乎为0,电路是通路,光照较弱时电阻接近于无穷大,电路断路,由此可知,光敏电阻R相当于控制电路中的开关。
(3)由欧姆定律I=可知,
电阻:R0max=-R线圈=-10 Ω=190 Ω,
R0min=-R线圈=-10 Ω=90 Ω,
则保护电阻R0的阻值范围是90~190 Ω。
14.(1)加强 (2)S 条形 (3)动圈式话筒
15.D
16.(1)a (2)① 0.5 (J·kg)/(C2·T2·m2) ②c
[解析] (1)由题意可知,磁感线密集的地方磁感应强度大,磁感线稀疏的地方磁感应强度小,由题图甲所示,a处磁感线密集,a点磁感应强度较大。
(2)①由表中2、4两组实验数据可知,在m、q、R相同的情况下,磁感应强度变为原来的2倍,动能变为原来的4倍,由此可知,动能与磁感应强度B的平方成正比;
由表中1、3两组实验数据可知,在m、B、R相同的情况下,电荷量变为原来的3倍,动能变为原来的9倍,由此可知,动能与电荷量q的平方成正比;
由表中1、2两组实验数据可知,在q、B、R相同的情况下,质量变为原来的2倍,动能变为原来的一半,由此可知,动能与质量m成反比;
由表中1、5两组实验数据可知,q、B相同,质量变为原来的一半,半径变为原来的3倍,动能变为原来的18倍,则动能与半径R的平方成正比。
由以上分析可知:Ek=k,把第1组数据代入解得,k=0.5(J·kg)/(C2·T2·m2)。
②对于同一带电粒子,在不同的回旋加速器中,q、m相同,B、R不同,由Ek=k可知,BR=,由此可知,B与R成反比,由题图丙所示图像可知,图线c正确。
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