第3章 电磁及其应用（高效培优·单元重难点训练）科学新教材浙教版八年级下册

第3章 电磁及其应用 【题型1 磁性、磁体、磁极、磁感线】 1 【题型2 磁场和磁感线】 4 【题型3 通电电流产生的磁场 右手定则】 8 【题型4 电磁铁及其特点】 11 【题型6 发电机】 17 【题型7 家庭电路 测电笔】 19 【题型1 磁性、磁体、磁极、磁感线】 1．小科同学将两块相同磁体放在桌子上进行实验（如图甲），发现N、N或N、S靠近都没有出现相互排斥或吸引的现象，是什么原因呢？小科进行以下猜想并开始探究： 猜想一：可能是磁性消失了； 猜想二：可能是地面的摩擦力阻碍了磁体的运动； （1）小科将两个磁体分别吸引铁钉，结果如图乙所示，于是排除了猜想 ； （2）为验证猜想二，下列方案可行的是（ ） A．将两个磁体用绳子挂起来 B．将两个磁体放在小车上 C．将小铁屑放在磁极周围 （3）小科要研究磁体周围的磁场分布，将两个具有磁性的小磁针按如图丙所示放置，然后再将条形磁体放入其中，结果发现磁体左右两个磁针并没有晃动，于是小科得出了该磁体两边没有磁性的结论，请你分析小科这样得出结论是否合理并说明理由 。 2．在探究“磁体磁性强弱的影响因素”实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：磁性强弱可能与外界温度有关； 猜想二：磁性强弱可能与外界气压有关。 为了验证上述猜想，同学们利用如图所示的仪器，进行实验探究记录数据如下表： 编号 温度/℃ 气压/kPa 大头针数目/个 1 15 101 19 2 30 101 15 3 45 101 9 4 101 12 5 30 90 15 6 30 80 15 （1）小刚同学根据编号1、2、3的三组实验数据得到，磁体的磁性强弱与 有关。 （2）要验证猜想二，应选择编号为 的三组实验数据进行分析。 （3）某同学发现编号4的空格处的数据漏记，他根据表中数据推断该数据可能为（ ） A．17 B．27 C．37 D．47 3．兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想： 猜想1：磁极呈横向分布（例如图甲，左侧为N极，右侧为S极）； 猜想2：磁极呈轴向分布（例如图乙，上面为N极，下面为S极）； 猜想3：磁极呈上中下分布（例如图丙，上下面为N极，中部为S极）。 （1）根据所学知识，他们经过讨论，断定猜想3是错误的。理由 ； （2）为了验证其他猜想，他们将磁体上侧某处贴上箭头，用细线将环形磁体水平悬挂起来（如图丁所示），多次旋转，如果观察到 现象，这说明猜想2是错误的。 4．干簧管是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，也叫磁控开关。如图为单触点干簧管的结构示意图。平时，如图甲，开关断开。当有磁性物质靠近玻璃管时，管内的两个簧片的触点部位被磁化成为异名磁极就会互相吸引接触，如图乙开关闭合。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路就断开。 当条形磁铁按下图所示的方式从A移动到B，下列能反映电路中的电流随时间变化的图象是 。 5．小李同学参加了学校“研究性学习小组”，探究“磁体的磁性强弱与温度的关系”的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。 （1）从小李的实验可得出的初步结论是 。 （2）根据这一结论，小李大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示。请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时， ，电路接通，从而使电铃报警。 （3）同组的同学认为小李设计的温度报警器没有如图丙设计好，请指出小李设计中的不足之处是 。 【题型2 磁场和磁感线】 6．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强：磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 （1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示，根据图线可知磁敏电阻的阻值和磁感应强度B的定性关系是 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。 ①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。 1 2 3 U/V 1.5 3.0 4.50 I/mA 3 6 9.00 ②正确接线后，测得的数据如表所示。 ③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 7．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 1 2 3 U/V 1.50 3.00 4.50 I/mA 3.00 6.00 9.00 （1）图a为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为 极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图b中的 。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图d所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点，是因为 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图a磁场中各处的磁感应强度。 将该磁敏电阻R放置在图a磁场中的位置1处。小明设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图c所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将实物电路连接完整 ②正确接线后，测得的数据如上表所示。则磁敏电阻的测量值为 Ω。 ③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 （4）在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，则滑动变阻器接入电路的阻值（电源电压为5.50V）为 Ω。 8．巴克球是一种磁力超强的小球，很多个小球可任意变换组合形状，有极高的创造性，是许多人喜爱的玩具。如图所示的几个巴克球随意组合，下列有关巴克球的说法正确的是（　　） A．巴克球周围存在磁场，不存在磁感线 B．巴克球对周围所有的金属都有力的作用 C．巴克球周围各点的磁场方向都是竖直向下的 D．巴克球周围的磁场分布是均匀的 9．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 （1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点，是因为 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。 ①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。 1 2 3 U/V 1.50 3.00 4.50 I/mA 3.00 6.00 9.00 ②正确接线后，测得的数据如表所示。该磁敏电阻的测量值为 Ω。 ③根据该磁敏电阻的R—B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 （4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 。 10．小瑞学习了电磁知识后，利用一块安装在有机玻璃板上的螺线管、菱形小磁针、铁粉、电源、导线、滑动变阻器、开关等器材来探究通电螺线管周围的磁场。 （1）小瑞首先选用了一个小磁针，如图甲所示，当小磁针静止时，由于地磁场的作用，小磁针A端大致指向北方，则A端为小磁针的 （选填“N”或“S”）极。 （2）然后小瑞将电源、开关，滑动变阻器、螺线管用导线依次连接起来。8个小磁针放到通电螺线管周围如图乙所示，闭合开关，调节滑动变阻器，直到放在通电螺线管周围的小磁针发生明显的偏转如图丙所示，则通电螺线管上部B点磁场方向是 （选填“向左”或“向右”）。 （3）小磁针由于体积较大的关系，放在通电螺线管周围时数量有限，不方便探究通电螺线管周围的磁场分布情况，可以用 代替小磁针。 【题型3 通电电流产生的磁场 右手定则】 11．在探究“通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路，实验时： （1）可通过观察 来判断通电螺线管的磁极。 （2）如图乙是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，通过观察可知，通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似。 （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，除了图中所示的器材外，还需 。若开关S接“1”时，电流表的示数为I，现将开关S从“1”换接到“2”上，接下来他的操作是 ，这样可以探究通电螺线管磁场的强弱与匝数的关系。 （4）在探究影响通电螺线管磁场强弱的因素实验中，应用的科学方法是 。 12．某小组在探究“通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示电路，并设计了实验结果记录表。 线圈接线点 接线柱1 接线柱2 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流（安） 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引大头针数量 9 14 18 6 10 13 （1）实验中，该小组同学根据 来判断磁性的强弱。 （2）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有 。 （3）在第3次实验中，要使吸引的大头针数量增加，则应使滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）移动。 （4）实验中，他们将开关S从l换到2上时，接下来应该进行的操作是：① ；②观察吸引大头针数目。 13．如图为小科制作的电流磁效应演示器。玻璃管中装有适量的水，固定在桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈（1和2之间为150匝，1和3之间为400匝）。按图示连接好电路后，小科开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如表： 实验步骤 实验操作 实验现象 ① 线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球没有运动 ② 断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球向下运动到线圈附近 ③ 断开开关，……，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A 浮球向下运动到线圈附近 请回答以下问题： （1）根据步骤①②可得出的结论是 。 （2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，还需要增加步骤③，请你将该操作中的“……”补充完整： 。 （3）小科想要继续探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向的关系，除了将电源“+”“﹣”极对调，还需要将浮球中的铁钉换成 ，才能完成实验。 14．如图甲所示，电子沿着水平方向平行地飞过小磁针正上方时，实验表明：小磁针的N极向纸外发生偏转。若将一通电直导线放在小磁针正上方或正下方，如图乙所示（图中只画出了通电直导线放在小磁针正上方的情况），请你根据图甲的实验现象，判断下列分析正确的是（不考虑地磁场的影响）（　　） A．通电直导线放在小磁针正上方时，小磁针的N极向纸外发生偏转 B．通电直导线放在小磁针正上方时，小磁针的N极向纸内发生偏转 C．通电直导线放在小磁针正下方时，小磁针的N极向纸内发生偏转 D．通电直导线放在小磁针正上方或正下方，小磁针的N极均向纸外发生偏转 15．在物理学史上，安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性，他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体（如图所示）。当这种物体被磁化时，其内部的分子电流会整齐排列，对外表现出磁性。根据安培的这一假说，以下说法正确的是（　　） A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说可以用来解释磁现象产生的原因 C．未磁化的物体，其微粒内部不含有这样的环形电流 D．磁化的物体，其微粒内部环形电流的方向是杂乱无章的 【题型4 电磁铁及其特点】 16．如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是（　　） A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 C．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 D．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 17．如图所示的电路是利用光敏电阻特性设计的电路，能够实现夜晚变暗时路灯自动亮起，白天变亮时路灯自动熄灭。下列有关说法正确的是（　　） A．当控制电路断开时，电磁铁仍有磁性 B．光敏电阻阻值随光照强度的增强而增大 C．为了让路灯更早亮起，可将滑片适当向右移 D．工作电路A端应与家庭电路的零线相连 18．宁波地势低洼，在强降雨天气影响下易造成城市内涝。如图是小科设计的道路积水自动报警器，当道路有深度积水时能警示汽车和行人。金属块甲和金属块乙固定在道路地面附近适当高度，图中A、B位置安装警示灯，包括红灯和绿灯。 （1）工作电路中电磁继电器的作用相当于电路元件中的 。 （2）若道路没有积水时，绿灯常亮：道路有深度积水时，红灯常亮。则绿灯应安装在图中工作电路的 （填“A”或“B”）的位置。 （3）在调试过程中发现，当道路积水触及甲、乙金属块时，红灯却没有发光，小科应如何调整： （答出一点即可）。 19．某展览厅（如图甲）为保护展品，设置了调光天窗，当外界光照较强时，能启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，能自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图乙所示；R0为定值电阻；R为光敏电阻，其电阻值R随光照强度的变化如图丙所示，光照强度的国际单位为勒克斯（lx）；P为电磁铁，其线圈电阻Rp为20Ω，当电流达到0.04A时能吸合衔铁。图乙中的M、N，其中一处是节能灯，另一处是电动卷帘。已知电源电压U1＝12V，U2＝220V，则： （1）图中的M处用电器应为 （填“节能灯”或“电动卷帘”）； （2）当外界光照强度达到150lx时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值； （3）若要在光照强度更高时，电动卷帘才开始工作，可以如何调整控制电路？写出一种方法 。 【解答】解：（1）当外界光照较强时，光敏电阻阻值小，控制电路电流大，电磁铁磁性较强，吸引衔铁，动触点与A接触，能启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，光敏电阻阻值大，控制电路电流小，电磁铁磁性较弱，衔铁弹回，动触点与B接触，能动启动节能灯给予补光，则M处接节能灯。 20．小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。 （1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请你判断灯 （选填“L1”或“L2”）是红灯。 （2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少？（g取10N/kg） （3）若要减小公路桥禁止通行车辆的质量，应 （选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值。 【题型5 电动机】 21．2024年5月1日，我国第三艘航空母舰福建舰从上海启航开展首次航行试验。它是我国首次采用电磁弹射起飞技术的航空母舰，原理如图甲：舰载机位于两条通电轨道的中间，当要起飞时，为轨道加上驱动电流使其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去。 （1）图乙实验中，与电磁弹射器工作原理一致的是 。 （2）歼﹣35是福建舰的舰载机，其部分数据如表。 质量mg 1.8×104千克 翼总面积S 60米2 舰上起飞滑跑距离s 120米 歼﹣35舰载机起飞时升力由机翼获得，沿水平方向低空飞行时，机翼上、下表面的压强差p和飞机速度v的关系为Pρv2（式中p表示空气密度）。若一架满载燃油的歼﹣35舰载机飞离甲板时的速度v为90米/秒，飞行员的质量为60千克，则该舰载机装载燃油的最大质量是多少千克？（空气密度为1.2千克/米3） 22．小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。他设计了如图所示的装置，实验步骤如下： ①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒处于蹄形磁铁的中央位置。 ②电源正、负极分别接a、b，给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1。 ③给导体两端加电压U2，且U2＞U1闭合电路，观察悬线偏转的角度α2。 ④比较α1、α2的大小。 （1）根据上述实验步骤，小明想要探究的问题是 。 （2）请写出改变上述实验中导体棒运动方向的实验操作： 。 （3）小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是他更换了另一根较长的导体棒去实验。你认为这种方法是否合理，请简要说明理由： 。 23．1821年、法拉第用如图所示装置进行了实验。其中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁，黑色部分表示水银。电路接通后，可动磁铁A和可动导线C均会发生运动。 （1）该实验中能量的转换形式是 。 （2）结合通电直导线周围的磁场分布，推测俯视角度下，可动磁铁N极的运动方向是 。（选填“顺时针”或“逆时针”） （3）导致可动导线C运动且运动方向与可动磁铁A运动方向不同的原因是 。 24．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 25．小明利用如图所示装置研究通电导体在磁场中受力大小的影响因素。将一根导体折成如图所示形状，挂在绝缘棒上。闭合开关，导体的A部分和B部分在磁场中受到的力大小相等、方向相反，不会使弹簧测力计示数发生改变。导体L部分在磁场中受到竖直向上的力，使弹簧测力计示数发生改变，测出导体L在磁场中受力大小。 次数 导体L长度（米） 通过导体的电流（安） 导体受到磁场的作用力 1 0.1 2 1 2 0.2 2 2 3 0.3 2 3 4 0.2 4 4 5 0.2 6 6 （1）小明利用粗细和材料相同的导体在同一磁场中进行相关实验，得到实验数据如表。则实验中除了图中所示测量工具外，还需要的测量工具为 。 （2）根据上述实验数据，可研究 对通电导体在磁场中受力大小的影响。 （3）若保持导体的粗细、材料和磁场强度不变，当导体长为0.4米、通过的电流为3安时，导体受到磁场的作用力为 牛。 【题型6 发电机】 26．科技创新活动中，小明的作品“隔板推物”引起了同学们的极大兴趣，其原理如图甲所示，a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两导体棒通过导线相连，构成了一个闭合回路，用手推动导体棒a左右摆动时，导体棒b会随之摆动，下列关于这一现象的说法中正确的是（　　） A．导体棒a左右摆动时，闭合回路中没有产生感应电流 B．导体棒a左右摆动时，仅发生了电能向机械能的转化 C．导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同 D．用手推动导体棒b左右摆动时，导体棒a不会随之摆动 27．图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“〇”表示导线ab，当它在磁场中分别转动到1～4位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线ab，下列说法正确的是（　　） A．在位置1时，电路中不会产生感应电流 B．图甲的电路中没有电源 C．在位置3时，电路中不会产生感应电流 D．发电机产生的电流方向不变 28．电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。 （1）金属吉他的弦可以用 材料制成，丁图中的金属棒用 材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．镍 （2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 。 （3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 （填丙或丁）相同。 （4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 。（合理即可） 29．如图是手机无线充电的原理图。充电时，发射线圈会产生一个磁场，此时手机中的接收线圈就会产生感应电流，实现无线充电。请回答： （1）无线充电时，接收线圈中产生电流的原理是利用 现象。 （2）某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时（如图中箭头所指方向），则该时刻发射线圈中的电流方向是 （选填“a→b”或“b→a”）。 30．发光二极管（LED）具有单向导电性，如图甲，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“﹣”极流入时，LED灯则不发光。小科想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如下实验操作： ①条形强磁铁的N极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中（如图乙），发现A灯发光，B灯不发光。 ②再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，发现B灯发光，A灯不发光。 （1）实验中，将两个相同的LED灯反向并联的目的是 。 （2）通过上述实验可以获得的结论是 。 （3）在图乙中若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关”在做了上述步骤①后，还应该补做的实验是 。 【题型7 家庭电路 测电笔】 31．家庭电路中需要安装一个“一开三孔”开关（即一个开关和一个三孔插座连在一起），要求插座能单独使用，开关能控制电灯且符合安全用电原则，从实物正面观察如图所示：几种接线中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 32．如图为试电笔的结构及使用方法。下列说法正确的是（　　） A．试电笔可以判断物体是带正电还是带负电 B．若氖管发光，则此时人体中有电流通过 C．笔尖、电阻和氖管是导体，外壳、弹簧和笔卡是绝缘体 D．在使用该试电笔时，手不能触碰到笔卡 33．在家庭电路中，断路器扮演着非常重要的角色，有热动式脱扣、电磁式脱扣，而更为常用的则是两种方式组合在一起的复式脱扣。图甲是复式脱扣空气开关的结构示意图，电磁铁与电热丝串联于主电路。当线路电流比正常稍大时，如图乙所示启动热动脱扣过程；当线路发生短路或电流严重过大时，如图丙所示启动电磁脱扣过程。 材料一：电流通过电热丝时能够产生热量，且电流越大、通电时间越长，产生热量越多。 材料二：如丁图所示双金属片由铜片和铁片组成，受热时铜片膨胀程度比铁片大。 （1）乙图的双金属片中铜片应该在 （填上或下）。 （2）请根据图示简单说明复式脱扣空气开关在线路发生短路或电流严重过大时只启动电磁脱扣过程的工作原理 。 34．根据安全用电要求，住户家里除了要安装断路器外，还必须安装如图甲所示的漏电保护器，其内部结构相当于一个自动开关。正常情况下，住户家中没有电流流向地面，即图中I3为零，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等，漏电保护器内部自动开关处于闭合状态；如果电路中某处发生漏电（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流回地面），即图中的漏电电流I1不为零，就会造成I1和I2不相等，当I1和I2的差异达到一定值，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开。排除漏电故障后，重新合闸呢。可恢复供电。 （1）如果发生漏电，则I1与I2、I3大小关系的表达式为 。 （2）如图甲电路，当用电器发生短路时，漏电保护器是否会断开，并说明理由 。 （3）漏电保护器的试验电路，由一只试验开关S与电阻R组成，闭合试验开关S就能模拟漏电情形，以下试验电路的连接符合要求的是 。 （4）站在地面上的人体不小心接触了火线（如图乙所示），该人体的电阻为2400Ω，人与地面、电线等的接触电阻为2000Ω，电路中安装了规格为如图丙所示的漏电保护器，则该漏电保护器是否能及时断开电路，请计算说明。 35．阅读短文，回答问题： 漏电保护器 根据安全用电要求，住户家里除了要安装防止电流过大的自动空气开关外，还必须安装如图所示的漏电保护器。漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。其工作原理是将漏电保护器安装在线路中，一次线圈与电网的线路相连接，二次线圈与漏电保护器中的脱扣开关控制器连接。当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量之和为零（电流是有方向的矢量，如按流出的方向为“+”，返回方向为“﹣”，在互感器中往返的电流大小相等，方向相反，正负相互抵销）。由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。当设备外壳发生漏电并有人触及时，则在故障点产生分流，此漏电电流经人体﹣大地﹣工作接地，返回变压器中性点（并未经电流互感器），致使互感器中流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），一次线圈中产生剩余电流。因此，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，自动开关脱扣，切断电源。排除漏电故障后，重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全，漏电保护器上设置了试验按钮，需要每月试按一次，如果试验按钮按下漏电保护器无动作，说明漏电保护器需要更换。 （1）如图乙，如果电路中发生漏电，漏电电流为I3，则I1﹣I2 I3（＞/＜/＝）。 （2）如图甲，关于漏电保护器，下列说法正确的是 。 A．站在地面上的人触及b线时（单线触电），脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用。 B．当用户家的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用。 C．当火线和零线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用。 D．当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时（双线触电）脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用。 （3）站在地面上的人体不小心接触了火线，如图乙所示，该人体的电阻为2000Ω，人与地面、电线等的接触电阻为2500Ω，电路中安装了规格为如图丙所示的漏电保护器，该漏电保护器 （能/不能）及时断开电路。 （4）漏电保护器的试验电路，由一只试验开关S与电阻R组成，闭合试验开关S就能模拟漏电情形，试验电路的连接符合要求的是 。 （5）如图丁，由于安装人员的疏忽，在安装三孔插座时，误将连接零线和地线的孔接反，此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座，漏电保护器会断开，理由是 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 电磁及其应用 【题型1 磁性、磁体、磁极、磁感线】 1 【题型2 磁场和磁感线】 5 【题型3 通电电流产生的磁场 右手定则】 11 【题型4 电磁铁及其特点】 17 【题型6 发电机】 26 【题型7 家庭电路 测电笔】 30 【题型1 磁性、磁体、磁极、磁感线】 1．小科同学将两块相同磁体放在桌子上进行实验（如图甲），发现N、N或N、S靠近都没有出现相互排斥或吸引的现象，是什么原因呢？小科进行以下猜想并开始探究： 猜想一：可能是磁性消失了； 猜想二：可能是地面的摩擦力阻碍了磁体的运动； （1）小科将两个磁体分别吸引铁钉，结果如图乙所示，于是排除了猜想 ； （2）为验证猜想二，下列方案可行的是（ ） A．将两个磁体用绳子挂起来 B．将两个磁体放在小车上 C．将小铁屑放在磁极周围 （3）小科要研究磁体周围的磁场分布，将两个具有磁性的小磁针按如图丙所示放置，然后再将条形磁体放入其中，结果发现磁体左右两个磁针并没有晃动，于是小科得出了该磁体两边没有磁性的结论，请你分析小科这样得出结论是否合理并说明理由 。 【解答】解：（1）乙图中，两个磁体分别吸引铁钉，说明两个磁体仍具有磁性，因此排除了猜想一。 （2）为验证猜想二，应减小实验中磁体受到的摩擦力； A．将两个磁体用绳子挂起来，可以减小摩擦力，故A符合题意； B．将两个磁体放在小车上，可以减小摩擦力，故B符合题意； C．将小铁屑放在磁极周围，不能减小摩擦力，故C不符合题意。 故选：AB。 （3）小科实验只做一次，没有排除实验的偶然性，可能是小磁针所指的南北方向刚好是与该磁体的磁场方向一致，因此得出的结论不合理。 故答案为：（1）一； （2）AB； （3）小科实验只做一次，没有排除实验的偶然性，可能是小磁针所指的南北方向刚好是与该磁体的磁场方向一致，因此得出的结论不合理。 2．在探究“磁体磁性强弱的影响因素”实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：磁性强弱可能与外界温度有关； 猜想二：磁性强弱可能与外界气压有关。 为了验证上述猜想，同学们利用如图所示的仪器，进行实验探究记录数据如下表： 编号 温度/℃ 气压/kPa 大头针数目/个 1 15 101 19 2 30 101 15 3 45 101 9 4 101 12 5 30 90 15 6 30 80 15 （1）小刚同学根据编号1、2、3的三组实验数据得到，磁体的磁性强弱与 有关。 （2）要验证猜想二，应选择编号为 的三组实验数据进行分析。 （3）某同学发现编号4的空格处的数据漏记，他根据表中数据推断该数据可能为（ ） A．17 B．27 C．37 D．47 【解答】解：（1）编号1、2、3的三组实验数据测量时控制气压不变，改变了温度，磁铁吸引大头针数量不同，说明磁体的磁性强弱与温度有关，气压不变，温度越高，吸引大头针的数量越少，磁铁的磁性越弱。 （2）要探究磁性强弱可能与外界气压有关，需要控制温度不变，改变外界大气压，所以选编号2、5、6的三组实验数据。 （3）编号4磁铁吸引了12个大头针，编号2磁铁吸引了15个大头针，编号3磁铁吸引了9个大头针，气压不变，温度越高，磁铁的磁性越弱，编号4的温度应该高于30℃小于45℃。 故选：C。 故答案为：（1）温度； （2）2、5、6； （3）C。 3．兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想： 猜想1：磁极呈横向分布（例如图甲，左侧为N极，右侧为S极）； 猜想2：磁极呈轴向分布（例如图乙，上面为N极，下面为S极）； 猜想3：磁极呈上中下分布（例如图丙，上下面为N极，中部为S极）。 （1）根据所学知识，他们经过讨论，断定猜想3是错误的。理由 ； （2）为了验证其他猜想，他们将磁体上侧某处贴上箭头，用细线将环形磁体水平悬挂起来（如图丁所示），多次旋转，如果观察到 现象，这说明猜想2是错误的。 【解答】解：（1）因为每个磁体都只有两个磁极，分别叫做S极和N极，故猜想3是错误的； （2）用细线将环形磁体水平悬挂起来（如图丁所示），多次旋转，如果观察到，静止后箭头没有指示同一方向，说明磁极不呈轴向分布，即猜想2是错误的。 故答案为：（1）一个磁体只有两个磁极；（2）静止后箭头没有指示同一方向。 4．干簧管是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，也叫磁控开关。如图为单触点干簧管的结构示意图。平时，如图甲，开关断开。当有磁性物质靠近玻璃管时，管内的两个簧片的触点部位被磁化成为异名磁极就会互相吸引接触，如图乙开关闭合。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路就断开。 当条形磁铁按下图所示的方式从A移动到B，下列能反映电路中的电流随时间变化的图象是 。 【解答】解：当磁铁在AB两点时，电路接通，电路产生电流；在中间时，电路断开，电路没有电流；故选A。 故答案为：A。 5．小李同学参加了学校“研究性学习小组”，探究“磁体的磁性强弱与温度的关系”的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。 （1）从小李的实验可得出的初步结论是 。 （2）根据这一结论，小李大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示。请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时， ，电路接通，从而使电铃报警。 （3）同组的同学认为小李设计的温度报警器没有如图丙设计好，请指出小李设计中的不足之处是 。 【解答】解：（1）如图甲所示，开始上磁体的右端吸引了很多的铁钉，说明磁体的磁性很强，加热一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下，说明磁体没有磁性了，实验表明温度影响磁体的磁性，温度越高，磁性越弱，高温下可以消磁； （2）如图乙所示，开始时磁体吸引弹簧开关，当温度逐渐升高时，磁铁的磁性减弱直至消失，无法吸引弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使电铃报警； （3）丙图中，温度升高时，温度计的水银柱上升，当上升到设定温度位置时，水银柱与温度计上方的导体接通，线圈通电，电磁铁产生磁性，吸引右侧的开关，右侧电路被接通，电铃响；温度下降到设定温度以下时，水银柱与温度计上方的导体断开，线圈不通电，电磁铁磁性消失，不能再吸引右侧的开关，右侧电路被断开，电铃不响，通过对比乙丙实验设计可知，乙图设计难以设定具体的报警温度。 故答案为：（1）高温可消磁；（2）磁性减弱；（3）难以设定报警的具体温度。 【题型2 磁场和磁感线】 6．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强：磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 （1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示，根据图线可知磁敏电阻的阻值和磁感应强度B的定性关系是 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。 ①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。 1 2 3 U/V 1.5 3.0 4.50 I/mA 3 6 9.00 ②正确接线后，测得的数据如表所示。 ③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 【解答】解：（1）1处的磁场方向水平向右，小磁针N极应指向磁感线的方向，即N极向左，乙符合条件； （2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大； （3）由I可知，电阻：R500Ω； 由图象中可看出电阻是500Ω时，磁感线强度为1T。 故答案为：（1）乙；（2）磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；（3）1。 7．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 1 2 3 U/V 1.50 3.00 4.50 I/mA 3.00 6.00 9.00 （1）图a为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为 极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图b中的 。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图d所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点，是因为 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图a磁场中各处的磁感应强度。 将该磁敏电阻R放置在图a磁场中的位置1处。小明设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图c所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将实物电路连接完整 ②正确接线后，测得的数据如上表所示。则磁敏电阻的测量值为 Ω。 ③根据该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 （4）在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，则滑动变阻器接入电路的阻值（电源电压为5.50V）为 Ω。 【解答】解： （1）因为磁感线是从磁体的N极指向磁体的S极，所以图1为某磁极附近磁感线是出发的一端，故是N极，据磁极间的作用规律可知，同名磁极排斥，异名磁极吸引，故若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，小磁针的左端一定是S极，故是甲图； （2）根据图d所示的磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而增大。由于当磁场强度为0时，磁敏电阻阻值为100欧，所以图线没有过坐标原点； （3）①利用滑动变阻器控制电流，滑动变阻器串联在电路中，电流表串联在电路中，如图所示： ； ②当在磁敏电阻两端加的电压U为1.5V时，通过磁敏电阻的电流I为3mA即3×10﹣3A， 所以磁敏电阻的阻值：R500Ω， 根据图d所示的磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象可知，磁敏电阻的阻值为500Ω时，对应的磁感应强度为1.0T。 （4）由图可知，移出磁场时，磁敏电阻为R＝100Ω 根据欧姆定律，电路中总电阻： R总550Ω， 解得滑动变阻器的阻值为： R滑＝R总﹣R＝550Ω﹣100Ω＝450Ω； 故答案为：（1）N；甲；（2）增大；当磁场强度为0时，磁敏电阻阻值为100欧；（3）①见上图；②500；③1.0；（4）450。 8．巴克球是一种磁力超强的小球，很多个小球可任意变换组合形状，有极高的创造性，是许多人喜爱的玩具。如图所示的几个巴克球随意组合，下列有关巴克球的说法正确的是（　　） A．巴克球周围存在磁场，不存在磁感线 B．巴克球对周围所有的金属都有力的作用 C．巴克球周围各点的磁场方向都是竖直向下的 D．巴克球周围的磁场分布是均匀的 【解答】解：A、巴克球周围存在磁场，不存在磁感线，磁感线是为了描述磁场的性质而引入的假想曲线，故A正确； B、磁体对含有铁钴镍物质的物体有力的作用，所以巴克球不会对所有金属都有力的作用，故B错误； C、巴克球周围各点的磁场方向是不同的，故C错误； D、在巴克球的周围磁感线分布不均匀，在磁场强的地方磁感线密，故D错误。 故选：A。 9．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。 （1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点，是因为 。 （3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。 ①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。 1 2 3 U/V 1.50 3.00 4.50 I/mA 3.00 6.00 9.00 ②正确接线后，测得的数据如表所示。该磁敏电阻的测量值为 Ω。 ③根据该磁敏电阻的R—B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。 （4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 。 【解答】解：（1）1处的磁场方向水平向右，小磁针N极应指向磁感线的方向，即N极向左，乙符合条件。 （2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；没有磁场时，磁敏电阻的阻值也不为零故图象不过原点。 （3）①让滑动变阻器控制电流，滑动变阻器串联在电路中，采用一上一下的接法，电流表选用小量程，如图： ②由I可知，电阻：R500Ω； ③由图象中可看出电阻是500Ω时，磁感线强度为1T； （4）可以考虑磁场的一些性质：如磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？（或磁场分布是否具有空间对称性？或磁极受撞击后磁场强弱是否改变？） 故答案为：（1）乙；（2）增大；放入磁场前磁敏电阻的阻值不为零；（3）①见解析；②500；③1；（4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？ 10．小瑞学习了电磁知识后，利用一块安装在有机玻璃板上的螺线管、菱形小磁针、铁粉、电源、导线、滑动变阻器、开关等器材来探究通电螺线管周围的磁场。 （1）小瑞首先选用了一个小磁针，如图甲所示，当小磁针静止时，由于地磁场的作用，小磁针A端大致指向北方，则A端为小磁针的 （选填“N”或“S”）极。 （2）然后小瑞将电源、开关，滑动变阻器、螺线管用导线依次连接起来。8个小磁针放到通电螺线管周围如图乙所示，闭合开关，调节滑动变阻器，直到放在通电螺线管周围的小磁针发生明显的偏转如图丙所示，则通电螺线管上部B点磁场方向是 （选填“向左”或“向右”）。 （3）小磁针由于体积较大的关系，放在通电螺线管周围时数量有限，不方便探究通电螺线管周围的磁场分布情况，可以用 代替小磁针。 【解答】解：（1）如图甲所示，在地磁场的作用下，小磁针静止时，指向北方的磁针A端即为磁体的北极（N极）； （2）如图乙所示，通电螺线管周围磁场与条形磁体周围的磁场相似；图中通电螺线管中上部A点的小磁针静止时北极指向右方，该点的磁场方向与小磁针静止时北极所指的方向一致，故A点的磁场方向是向右的； （3）小磁针由于体积比较大，可以换成体积较小的铁粉来做实验。具体做法是：在玻璃板上撒上铁粉后，轻敲玻璃板，根据铁粉的排布情况可以观察到各点的磁场分布情况。 故答案为：（1）N；（2）向右；（3）铁粉。 【题型3 通电电流产生的磁场 右手定则】 11．在探究“通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路，实验时： （1）可通过观察 来判断通电螺线管的磁极。 （2）如图乙是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，通过观察可知，通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似。 （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，除了图中所示的器材外，还需 。若开关S接“1”时，电流表的示数为I，现将开关S从“1”换接到“2”上，接下来他的操作是 ，这样可以探究通电螺线管磁场的强弱与匝数的关系。 （4）在探究影响通电螺线管磁场强弱的因素实验中，应用的科学方法是 。 【解答】解：（1）读图甲可知，在螺线管旁有两个小磁针，我们可以通过观察小磁针的指向来判断螺线管的极性； （2）根据图乙的通电螺线管周围的小磁针的排布情况和螺线管周围磁感线的形状，可以确定通电螺线管周围磁感线的形状是纺锤形的，这与条形磁体周围磁场分布相似； （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，需要用到大头针，通电螺线管具有磁性能吸引大头针，根据大头针吸引的个数能判定通电螺线管磁性的强弱； 实验中，将开关S从l换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数，控制两次实验的电流大小不变，同时观察吸引的大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系； （4）在探究影响通电螺线管磁场强弱的因素实验中，应用的科学方法是控制变量法和转换法。 故答案为：（1）小磁针的指向；（2）条形磁体；（3）大头针；调节滑动变阻器的滑片P，保持电路中电流不变；（4）控制变量法和转换法。 12．某小组在探究“通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关”实验中，设计了如图所示电路，并设计了实验结果记录表。 线圈接线点 接线柱1 接线柱2 实验次数 1 2 3 4 5 6 电流（安） 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5 吸引大头针数量 9 14 18 6 10 13 （1）实验中，该小组同学根据 来判断磁性的强弱。 （2）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有 。 （3）在第3次实验中，要使吸引的大头针数量增加，则应使滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）移动。 （4）实验中，他们将开关S从l换到2上时，接下来应该进行的操作是：① ；②观察吸引大头针数目。 【解答】解：（1）通电螺线管的磁性强弱无法直接测量或观察，实验时通过观察通电螺线管吸引大头针的数量多少来判断磁性的强弱，应用了转换法。 （2）实验1、2、3或4、5、6的线圈匝数相同，电流不同，观察吸引的大头针的多少，判断出通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系； 实验1、4或2、5或3、6电流相同，线圈匝数不同，观察吸引的大头针的多少，判断出通电螺线管的磁性强弱与线圈匝数的关系。 （3）在线圈匝数一定时，电流越大，磁性越强，吸引大头针的数量越多，所以滑动变阻器滑片P应向右移。 （4）实验中，将开关S从1换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。 故答案为：（1）通电螺线管吸引大头针数量； （2）电流大小、线圈匝数； （3）右； （4）调节变阻器的滑片P，保持电流不变。 13．如图为小科制作的电流磁效应演示器。玻璃管中装有适量的水，固定在桌上，水中悬浮着一个带有铁钉的浮球。管外绕有匝数可变的线圈（1和2之间为150匝，1和3之间为400匝）。按图示连接好电路后，小科开始探究通电螺线管周围磁场强弱的影响因素，步骤如表： 实验步骤 实验操作 实验现象 ① 线圈连接1和2，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球没有运动 ② 断开开关，线圈改接1和3后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至电流表示数为0.5A 浮球向下运动到线圈附近 ③ 断开开关，……，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A 浮球向下运动到线圈附近 请回答以下问题： （1）根据步骤①②可得出的结论是 。 （2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，还需要增加步骤③，请你将该操作中的“……”补充完整： 。 （3）小科想要继续探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向的关系，除了将电源“+”“﹣”极对调，还需要将浮球中的铁钉换成 ，才能完成实验。 【解答】解：（1）步骤①②两次实验可以看出，在电流一定时，线圈的匝数越多，通电螺线管的磁性越强；（2）如果要得出通电螺线管周围磁场强弱与电流大小有关，需要控制线圈的匝数不变，因此步骤③中，断开开关，线圈改接1和2，闭合开关，调节滑片至电流表示数为1.5A，浮球向下运动到线圈附近； （3）在螺线管旁有两个小磁针，可以通过观察小磁针静止时N极（或S极）的指向来判断通电螺线管的磁极，因此要探究通电螺线管周围磁场的方向与电流方向的关系，需要将浮球中的铁钉换成小磁针。 故答案为： （1）在电流一定时，线圈的匝数越多，通电螺线管的磁性越强； （2）线圈改接1和2； •（3）小磁针。 14．如图甲所示，电子沿着水平方向平行地飞过小磁针正上方时，实验表明：小磁针的N极向纸外发生偏转。若将一通电直导线放在小磁针正上方或正下方，如图乙所示（图中只画出了通电直导线放在小磁针正上方的情况），请你根据图甲的实验现象，判断下列分析正确的是（不考虑地磁场的影响）（　　） A．通电直导线放在小磁针正上方时，小磁针的N极向纸外发生偏转 B．通电直导线放在小磁针正上方时，小磁针的N极向纸内发生偏转 C．通电直导线放在小磁针正下方时，小磁针的N极向纸内发生偏转 D．通电直导线放在小磁针正上方或正下方，小磁针的N极均向纸外发生偏转 【解答】解： （1）甲图中，一束电子沿着水平方向平行向右飞过小磁针上方时，因电子定向移动形成电流，且负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，故此时电流的方向是从右到左，由题知小磁针的N极向纸外发生偏转； （2）乙图中，通电直导线放在小磁针正上方，电流的方向与甲图相反，由于电流的磁场方向与电流的方向有关，所以小磁针所在位置的磁场方向与甲图相反，则小磁针的N极向纸内发生偏转； 乙图中，若通电直导线放在小磁针正下方，因通电直导线上方和下方的磁场方向相反，所以可知小磁针的N极会向纸外发生偏转；故B正确，ACD错误。 故选：B。 15．在物理学史上，安培曾经提出分子环形电流的假说来解释为什么磁体具有磁性，他认为在物质微粒的内部存在着一种环形的分子电流，分子电流会形成磁场，使分子相当于一个小磁体（如图所示）。当这种物体被磁化时，其内部的分子电流会整齐排列，对外表现出磁性。根据安培的这一假说，以下说法正确的是（　　） A．这一假说能够说明磁可以生电 B．这一假说可以用来解释磁现象产生的原因 C．未磁化的物体，其微粒内部不含有这样的环形电流 D．磁化的物体，其微粒内部环形电流的方向是杂乱无章的 【解答】解： A、这一假说能够说明电可以生磁，故A错误； B、安培提出的分子环形电流假说，解释了为什么磁体具有磁性，说明了磁现象产生的本质，故B正确； CD、安培认为，在原子、分子或分子团等物质微粒内部，存在着一种环形电流﹣﹣分子电流，分子电流使每个物质微粒都形成一个微小的磁体。未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性；磁化时，分子电流的方向大致相同，于是对外界显出显示出磁性。故CD错误。 故选：B。 【题型4 电磁铁及其特点】 16．如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是（　　） A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 C．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 D．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 【解答】解： A、分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，所以A错误； B、光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响，因此这两个开关只能串联，不能并联，所以B错误； C、由上分析知，因此光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，所以C选错误； D、由题意知，光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，所以D正确。 故选：D。 17．如图所示的电路是利用光敏电阻特性设计的电路，能够实现夜晚变暗时路灯自动亮起，白天变亮时路灯自动熄灭。下列有关说法正确的是（　　） A．当控制电路断开时，电磁铁仍有磁性 B．光敏电阻阻值随光照强度的增强而增大 C．为了让路灯更早亮起，可将滑片适当向右移 D．工作电路A端应与家庭电路的零线相连 【解答】解：A．当控制电路断开时，电路中没有电流通过，则电磁铁没有磁性，故A错误； B．白天变亮时路灯自动熄灭，由图可知衔铁被吸下，电磁铁磁性强，控制电路中电流大，由欧姆定律可知电路总电阻变小，即光敏电阻在光照强度较大时电阻小，说明光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小，故B错误； C．由于光敏电阻的阻值随着光照强度的增强而减小，所以更早亮，即电阻更小时亮，又由于断开衔铁的电阻一定，则电路中的电阻也一定，光敏电阻变小了，则滑动变阻器的阻值要变大，即向右移动，故C正确； D．由电路结构可知，为了用电安全，在衔铁被吸下时应断开电源，使灯泡处没有电，所以工作电路A端应与家庭电路的火线相连，故D错误。 故选：C。 18．宁波地势低洼，在强降雨天气影响下易造成城市内涝。如图是小科设计的道路积水自动报警器，当道路有深度积水时能警示汽车和行人。金属块甲和金属块乙固定在道路地面附近适当高度，图中A、B位置安装警示灯，包括红灯和绿灯。 （1）工作电路中电磁继电器的作用相当于电路元件中的 。 （2）若道路没有积水时，绿灯常亮：道路有深度积水时，红灯常亮。则绿灯应安装在图中工作电路的 （填“A”或“B”）的位置。 （3）在调试过程中发现，当道路积水触及甲、乙金属块时，红灯却没有发光，小科应如何调整： （答出一点即可）。 【解答】解：（1）在控制电路中，由两金属块和水组成的部分相当于电路元件中的开关，可以控制电路，即工作电路中电磁继电器的作用相当于电路元件中的开关； （2）道路没有积水时，衔铁没有被吸下，绿灯常亮，故A为绿灯，道路有深度积水时，衔铁被吸下红灯常亮，故B为红灯，因此绿灯应安装在图中工作电路的A处； （3）在调试过程中发现，当道路积水触及甲、乙金属块时，红灯却没有发光，说明衔铁没有被吸下，即电磁铁磁性较弱，要使红灯发光，应增大电磁铁的磁性，故增大控制电路的电源电压，可以增大通过电磁铁的电流，使电磁铁的磁性增强。 故答案为：（1）开关；（2）A；（3）增大控制电路的电源电压。 19．某展览厅（如图甲）为保护展品，设置了调光天窗，当外界光照较强时，能启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，能自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图乙所示；R0为定值电阻；R为光敏电阻，其电阻值R随光照强度的变化如图丙所示，光照强度的国际单位为勒克斯（lx）；P为电磁铁，其线圈电阻Rp为20Ω，当电流达到0.04A时能吸合衔铁。图乙中的M、N，其中一处是节能灯，另一处是电动卷帘。已知电源电压U1＝12V，U2＝220V，则： （1）图中的M处用电器应为 （填“节能灯”或“电动卷帘”）； （2）当外界光照强度达到150lx时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值； （3）若要在光照强度更高时，电动卷帘才开始工作，可以如何调整控制电路？写出一种方法 。 【解答】解：（1）当外界光照较强时，光敏电阻阻值小，控制电路电流大，电磁铁磁性较强，吸引衔铁，动触点与A接触，能启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，光敏电阻阻值大，控制电路电流小，电磁铁磁性较弱，衔铁弹回，动触点与B接触，能动启动节能灯给予补光，则M处接节能灯。 （2）当外界光照强度达到150lx时，由图丙可知此时光敏电阻的阻值R＝90Ω，当电动卷帘便开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I＝0.04A，由欧姆定律得，控制电路的总电阻， 根据串联电路电阻规律可知，R0的阻值R0＝R总﹣R﹣RP＝300Ω﹣90Ω﹣20Ω＝190Ω。 （3）能将衔铁吸下的电流大小不变，电源电压不变，由可知，电路总电阻不变，光照更强时，光敏电阻的阻值减小，由电阻的串联可知，增大定值电阻的阻值来控制电流不变。 故答案为：（1）节能灯；（2）当外界光照强度达到150lx时，电动卷帘便开始工作，R0的阻值为190Ω；（3）增大R0阻值。 20．小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。 （1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载。请你判断灯 （选填“L1”或“L2”）是红灯。 （2）某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少？（g取10N/kg） （3）若要减小公路桥禁止通行车辆的质量，应 （选填“增大”或“减小”）电阻R的阻值。 【解答】解：（1）由图示可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯； （2）车对水平地面的压力： F＝G＝mg＝20×103kg×10N/kg＝2×105N， 由图象可知，此时的输出电压U＝1V， 由于I，所以电路总电阻：R总50Ω， 电阻R的阻值： R＝R总﹣R线圈＝50Ω﹣20Ω＝30Ω； （3）若要减小公路桥禁止通行车辆的质量，根据图乙可知，压力传感器所受压力减小，输出电压U减小。而继电器衔铁吸合的电流I不变，由欧姆定律可知，控制电路的总电阻要减小。又因为R总＝R+R线圈，R线圈不变，所以应减小电阻R的阻值。 故答案为：（1）汽车超载。请你判断灯L2是红灯； （2）R的阻值应调节为30Ω； （3）减小。 【题型5 电动机】 21．2024年5月1日，我国第三艘航空母舰福建舰从上海启航开展首次航行试验。它是我国首次采用电磁弹射起飞技术的航空母舰，原理如图甲：舰载机位于两条通电轨道的中间，当要起飞时，为轨道加上驱动电流使其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去。 （1）图乙实验中，与电磁弹射器工作原理一致的是 。 （2）歼﹣35是福建舰的舰载机，其部分数据如表。 质量mg 1.8×104千克 翼总面积S 60米2 舰上起飞滑跑距离s 120米 歼﹣35舰载机起飞时升力由机翼获得，沿水平方向低空飞行时，机翼上、下表面的压强差p和飞机速度v的关系为Pρv2（式中p表示空气密度）。若一架满载燃油的歼﹣35舰载机飞离甲板时的速度v为90米/秒，飞行员的质量为60千克，则该舰载机装载燃油的最大质量是多少千克？（空气密度为1.2千克/米3） 【解答】解：（1）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。 A、图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器工作原理相同，故A正确； B、图中没有电源，线圈在磁场中转动，产生感应电流，使灯泡发光，这是发电机的原理，与电磁弹射器工作原理不一致，故B错误； 故选：A； （2）舰载机机翼受到的压强差为：Pρv21.2kg/m3×（90m/s）2＝4860Pa； 根据p可知，舰载机机翼受到的压力F＝pS＝4860Pa×60m2＝291600N； 舰载机起飞的质量为：m总29160kg； 所加燃油的质量为：m油＝m总﹣m机﹣m人＝29160kg﹣18000kg﹣60kg＝11100kg。 答：（1）A； （2）该舰载机装载燃油的最大质量是11100kg。 22．小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。他设计了如图所示的装置，实验步骤如下： ①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒处于蹄形磁铁的中央位置。 ②电源正、负极分别接a、b，给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1。 ③给导体两端加电压U2，且U2＞U1闭合电路，观察悬线偏转的角度α2。 ④比较α1、α2的大小。 （1）根据上述实验步骤，小明想要探究的问题是 。 （2）请写出改变上述实验中导体棒运动方向的实验操作： 。 （3）小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是他更换了另一根较长的导体棒去实验。你认为这种方法是否合理，请简要说明理由： 。 【解答】解：（1）由实验步骤可知，当电路中电压越大时，导体中的电流越大，观察悬线偏转的角度，所以想要探究的问题是探究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系； （2）磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，改变上述实验中导体棒运动方向的方法是：改变电流方向或改变磁场的方向； （3）在实验中，如果导体棒的长度改变了，则其电阻会随之改变，导体棒中的电流也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求，因此，他这样做存在的问题是没有控制电流的大小不变。 故答案为：（1）探究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系；（2）改变电流方向或改变磁场的方向； （3）没有控制电流的大小不变。 23．1821年、法拉第用如图所示装置进行了实验。其中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁，黑色部分表示水银。电路接通后，可动磁铁A和可动导线C均会发生运动。 （1）该实验中能量的转换形式是 。 （2）结合通电直导线周围的磁场分布，推测俯视角度下，可动磁铁N极的运动方向是 。（选填“顺时针”或“逆时针”） （3）导致可动导线C运动且运动方向与可动磁铁A运动方向不同的原因是 。 【解答】解：（1）通电之后磁体或导线受力转动，故将电能转化成机械能； （2）根据安培定则分析可知，导线B周围的磁场N极向纸内，磁体A静止时N极的指向就是该点处磁场的方向，故可动磁铁N极的运动方向是逆时针； （3）通电导线与磁铁间相互作用力的方向与通电导线中的电流方向和磁铁产生的磁场方向有关。由此可知图所示的装置接通电源后，从上向下看，导线B和导线C中电流方向相反，磁场方向相同，受力方向相反，故可动导线C运动且运动方向与可动磁铁A运动方向不同。 故答案为：（1）电能转化成机械能；（2）逆时针；（3）通电导线与磁铁间相互作用力的方向与通电导线中的电流方向和磁铁产生的磁场方向有关。由此可知图所示的装置接通电源后，从上向下看，导线B和导线C中电流方向相反，磁场方向相同，受力方向相反，故可动导线C运动且运动方向与可动磁铁A运动方向不同。 24．项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 【解答】解：（1）由图乙可知，开关S与“1”连接时，电流从电动机的上方流入，开关S与“2”连接时，电流从电动机的下方流入，即切换开关S后，通过电动机电流的方向发生改变，因此电动机转向改变的原因是改变通过电动机电流的方向； （2）他图乙可知，将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知，此时通过电动机的电流变小，电动机的转速变慢； （3）由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格。 故答案为：（1）改变通过电动机电流的方向；（2）变慢；（3）合格。 25．小明利用如图所示装置研究通电导体在磁场中受力大小的影响因素。将一根导体折成如图所示形状，挂在绝缘棒上。闭合开关，导体的A部分和B部分在磁场中受到的力大小相等、方向相反，不会使弹簧测力计示数发生改变。导体L部分在磁场中受到竖直向上的力，使弹簧测力计示数发生改变，测出导体L在磁场中受力大小。 次数 导体L长度（米） 通过导体的电流（安） 导体受到磁场的作用力 1 0.1 2 1 2 0.2 2 2 3 0.3 2 3 4 0.2 4 4 5 0.2 6 6 （1）小明利用粗细和材料相同的导体在同一磁场中进行相关实验，得到实验数据如表。则实验中除了图中所示测量工具外，还需要的测量工具为 。 （2）根据上述实验数据，可研究 对通电导体在磁场中受力大小的影响。 （3）若保持导体的粗细、材料和磁场强度不变，当导体长为0.4米、通过的电流为3安时，导体受到磁场的作用力为 牛。 【解答】解：（1）小明利用粗细和材料相同的导体，在同一磁场中进行相关实验，实验中需要改变导体的长度，所以需要用到刻度尺； （2）根据表格中的数据可知，导体的材料、长度一定时，通过导体的电流不同，导体受到磁场的作用力不同；导体的材料、通过导体的电流一定时，导体的长度不同，导体受到磁场的作用力不同，所以可以探究导体受到磁场的作用力与导体的长度、电流大小的关系； （3）根据表格中1、2、3的实验数据可知，导体的材料、通过导体的电流一定，长度变为原来的几倍，导体受到磁场的作用力就变为原来的几倍； 据表格中2、4、5的实验数据可知，导体的材料、长度一定，通过导体的电流变为原来的几倍，导体受到磁场的作用力就变为原来的几倍； 当导体长为0.4米、通过的电流为3安时，相对于第1组的实验数据，长度变为原来的4倍，电流变为原来的1.5倍，则导体受到磁场的作用力为：F＝4×1.5×1N＝6N。 故答案为：（1）刻度尺；（2）导体的长度、电流大小；（3）6。 【题型6 发电机】 26．科技创新活动中，小明的作品“隔板推物”引起了同学们的极大兴趣，其原理如图甲所示，a、b两个导体棒分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两导体棒通过导线相连，构成了一个闭合回路，用手推动导体棒a左右摆动时，导体棒b会随之摆动，下列关于这一现象的说法中正确的是（　　） A．导体棒a左右摆动时，闭合回路中没有产生感应电流 B．导体棒a左右摆动时，仅发生了电能向机械能的转化 C．导体棒b随之摆动的原理与图乙所示装置的原理相同 D．用手推动导体棒b左右摆动时，导体棒a不会随之摆动 【解答】解：AB、导体棒a左右摆动的过程做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，工作时将机械能转化为电能，故AB错误； C、左边作为电源给右边提供电能，右边导体棒b随之摆动相当于通电导体在磁场中受力运动，与图乙所示装置的原理相同，故C正确； D、用手推动导体棒b左右摆动的过程中，导体棒做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，导体棒a也会随之摆动，故D错误。 故选：C。 27．图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“〇”表示导线ab，当它在磁场中分别转动到1～4位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线ab，下列说法正确的是（　　） A．在位置1时，电路中不会产生感应电流 B．图甲的电路中没有电源 C．在位置3时，电路中不会产生感应电流 D．发电机产生的电流方向不变 【解答】解：AC．由图知磁感线方向水平向右，而导线在位置1时的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，不能产生感应电流；导线在位置2、3、4时都切割磁感线，能产生感应电流，故A正确，C错误； B．发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，则该装置相当于电源，为小灯泡提供电能，故B错误； D．由于导线在不同位置时切割磁感线的方向不同，所以产生感应电流的方向也不同（会变化），故D错误。 故选：A。 28．电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。 （1）金属吉他的弦可以用 材料制成，丁图中的金属棒用 材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．镍 （2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 。 （3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 （填丙或丁）相同。 （4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 。（合理即可） 【解答】解：（1）金属吉他的弦需要能被磁化，铁和镍是磁性材料能被磁化，铜和铝不能被磁化，所以弦可用铁、镍材料制成，故选BD； 丁图中金属棒要在磁场中受力运动，不需要是磁性材料，所以选 AC。 （2）在电磁感应现象中，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关，磁场方向不变，被磁化的弦振动时，弦的运动方向不断变化，所以引起电流方向变化的原因是弦的运动方向不断变化。 （3）扬声器工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，丙图是电磁感应现象（发电机原理），丁图是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），所以扬声器工作原理与丁图相同。 （4）在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流。 故答案为：（ 1 ） BD；AC；（2）弦的运动方向不断变化；（3）丁；（4）在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流。 29．如图是手机无线充电的原理图。充电时，发射线圈会产生一个磁场，此时手机中的接收线圈就会产生感应电流，实现无线充电。请回答： （1）无线充电时，接收线圈中产生电流的原理是利用 现象。 （2）某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时（如图中箭头所指方向），则该时刻发射线圈中的电流方向是 （选填“a→b”或“b→a”）。 【解答】解：（1）根据手机无线充电原理简化图，电流流过发射线圈会产生变化的磁场，当接收线圈靠近该变化的磁场时就会产生感应电流给手机充电，因此无线充电时，手机线圈中产生电流原理是利用电磁感应现象； （2）当某一时刻发射线圈与接收线圈中部的磁场方向向上时，因螺线管内部的磁场从螺线管的S极到N极，根据安培定则可知，该时刻发射线圈中的电流方向是b→a。 故答案为：（1）电磁感应；（2）b→a。 30．发光二极管（LED）具有单向导电性，如图甲，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“﹣”极流入时，LED灯则不发光。小科想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的LED灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如下实验操作： ①条形强磁铁的N极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中（如图乙），发现A灯发光，B灯不发光。 ②再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，发现B灯发光，A灯不发光。 （1）实验中，将两个相同的LED灯反向并联的目的是 。 （2）通过上述实验可以获得的结论是 。 （3）在图乙中若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关”在做了上述步骤①后，还应该补做的实验是 。 【解答】解： （1）LED灯具有单向导电性，实验中选用LED灯是为了便于判断电流的方向； （2）条形强磁铁的N极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中，发现A灯发光，B灯不发光；再将插入线圈中的条形强磁铁快速向上拔出，发现B灯发光，A灯不发光，这说明导体切割磁感线的运动方向不同，电流方向不同，故结论为：感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关； （3）若要想证明“感应电流的方向与磁场方向有关”，应改变磁场的方向，而其他条件不变，即条形强磁铁的S极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中，观察两灯泡的发光情况； 故答案为：（1）判断电流的方向； （2）感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关； （3）条形强磁铁的S极朝下放置，将条形强磁铁快速向下插入线圈中，观察两灯泡的发光情况。 【题型7 家庭电路 测电笔】 31．家庭电路中需要安装一个“一开三孔”开关（即一个开关和一个三孔插座连在一起），要求插座能单独使用，开关能控制电灯且符合安全用电原则，从实物正面观察如图所示：几种接线中符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解： A、火线先接开关，再接灯泡，零线直接接灯泡，三孔插座中，上孔接地，左孔接零线，右孔经开关接火线，但插座不能单独使用。此方法错误； B、灯泡直接接在火线上，开关控制零线，灯泡开关接法不正确，三孔插座火线接法错误。此方法错误； C、火线先接开关，再接灯泡，零线直接接灯泡，灯泡开关接法正确。三孔插座中，上孔接地，左孔接零线，右孔接火线，插座能单独使用。此方法正确； D、火线先接开关，再接灯泡，零线直接接灯泡，灯泡开关接法正确。三孔插座中，左孔接地，上孔接零线，右孔接火线，三孔插座地线、零线接法错误。此方法错误。 故选：C。 32．如图为试电笔的结构及使用方法。下列说法正确的是（　　） A．试电笔可以判断物体是带正电还是带负电 B．若氖管发光，则此时人体中有电流通过 C．笔尖、电阻和氖管是导体，外壳、弹簧和笔卡是绝缘体 D．在使用该试电笔时，手不能触碰到笔卡 【解答】解：A、试电笔的用途是辨别火线和零线，并不能判断物体是带正电还是带负，故A错误； B、若氖管发光，说明试电笔接触的是火线，电流需要经过人体形成回路，即人体成为了电流的通路，故B正确； C、笔尖、电阻、氖管、弹簧和笔卡是导体，外壳是绝缘体，故C错误； D、在两种使用试电笔的方法中，手指要接触试电笔尾部的金属体或笔卡，故D错误。 故选：B。 33．在家庭电路中，断路器扮演着非常重要的角色，有热动式脱扣、电磁式脱扣，而更为常用的则是两种方式组合在一起的复式脱扣。图甲是复式脱扣空气开关的结构示意图，电磁铁与电热丝串联于主电路。当线路电流比正常稍大时，如图乙所示启动热动脱扣过程；当线路发生短路或电流严重过大时，如图丙所示启动电磁脱扣过程。 材料一：电流通过电热丝时能够产生热量，且电流越大、通电时间越长，产生热量越多。 材料二：如丁图所示双金属片由铜片和铁片组成，受热时铜片膨胀程度比铁片大。 （1）乙图的双金属片中铜片应该在 （填上或下）。 （2）请根据图示简单说明复式脱扣空气开关在线路发生短路或电流严重过大时只启动电磁脱扣过程的工作原理 。 【解答】解：（1）根据乙图，热动断路器脱钩时双金属片向上弯曲，说明加热时下方膨胀厉害，即下方是铜片； （2）空气开关在线路发生短路或电流严重过大时，流过电磁铁的电流增大，磁性增强，对衔铁的吸引力增大，使得衔铁转动把弹簧片向上顶起，使得电路断路。 故答案为：（1）下；（2）空气开关在线路发生短路或电流严重过大时，流过电磁铁的电流增大，磁性增强，对衔铁的吸引力增大，使得衔铁转动把弹簧片向上顶起，使得电路断路。 34．根据安全用电要求，住户家里除了要安装断路器外，还必须安装如图甲所示的漏电保护器，其内部结构相当于一个自动开关。正常情况下，住户家中没有电流流向地面，即图中I3为零，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等，漏电保护器内部自动开关处于闭合状态；如果电路中某处发生漏电（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流回地面），即图中的漏电电流I1不为零，就会造成I1和I2不相等，当I1和I2的差异达到一定值，漏电保护器内部的自动开关就会立即断开。排除漏电故障后，重新合闸呢。可恢复供电。 （1）如果发生漏电，则I1与I2、I3大小关系的表达式为 。 （2）如图甲电路，当用电器发生短路时，漏电保护器是否会断开，并说明理由 。 （3）漏电保护器的试验电路，由一只试验开关S与电阻R组成，闭合试验开关S就能模拟漏电情形，以下试验电路的连接符合要求的是 。 （4）站在地面上的人体不小心接触了火线（如图乙所示），该人体的电阻为2400Ω，人与地面、电线等的接触电阻为2000Ω，电路中安装了规格为如图丙所示的漏电保护器，则该漏电保护器是否能及时断开电路，请计算说明。 【解答】解：（1）由图乙可知，火线中的电流一部分通过零线，一部分流向大地，即三电流之间的关系：I1＝I2+I3； （2）当电路发生短路时，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等，漏电保护器不会切断电路； （3）A、闭合开关时，虚线框内火线电流仍然等于零线电流，因为导线将电阻R短路，所以闭合开关不影响电路，故A错误； BD、闭合开关S时，通过虚线框内火线和零线的电流相等，此时无法模拟漏电情形，故BD错误； C、闭合开关时，通过虚线框内火线的电流大于通过该装置零线的电流，可以模拟漏电情形，故C正确； 故选：C； （4）站在地面上的人体不小心接触了火线时， 此时漏电电流为： I30.05A＝50mA， 由图丁可知，额定动作电流I≤30mA， 因I3＞I， 所以，该漏电保护器能及时断开电路。 故答案为：（1）I1＝I2+I3；（2）漏电保护器不会断开，原因是当电路发生短路时，进户线中流入的电流I1和流出的电流I2相等；（3）C；（4）该漏电保护器能及时断开电路。 35．阅读短文，回答问题： 漏电保护器 根据安全用电要求，住户家里除了要安装防止电流过大的自动空气开关外，还必须安装如图所示的漏电保护器。漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构。其工作原理是将漏电保护器安装在线路中，一次线圈与电网的线路相连接，二次线圈与漏电保护器中的脱扣开关控制器连接。当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，互感器中电流矢量之和为零（电流是有方向的矢量，如按流出的方向为“+”，返回方向为“﹣”，在互感器中往返的电流大小相等，方向相反，正负相互抵销）。由于一次线圈中没有剩余电流，所以不会感应二次线圈，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行。当设备外壳发生漏电并有人触及时，则在故障点产生分流，此漏电电流经人体﹣大地﹣工作接地，返回变压器中性点（并未经电流互感器），致使互感器中流入、流出的电流出现了不平衡（电流矢量之和不为零），一次线圈中产生剩余电流。因此，便会感应二次线圈，当这个电流值达到该漏电保护器限定的动作电流值时，自动开关脱扣，切断电源。排除漏电故障后，重新合闸即可恢复供电。为确保使用安全，漏电保护器上设置了试验按钮，需要每月试按一次，如果试验按钮按下漏电保护器无动作，说明漏电保护器需要更换。 （1）如图乙，如果电路中发生漏电，漏电电流为I3，则I1﹣I2 I3（＞/＜/＝）。 （2）如图甲，关于漏电保护器，下列说法正确的是 。 A．站在地面上的人触及b线时（单线触电），脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用。 B．当用户家的电流超过一定值时，脱扣开关会自动断开，即有过流保护作用。 C．当火线和零线间电压太高时，脱扣开关会自动断开，即有过压保护作用。 D．当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时（双线触电）脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用。 （3）站在地面上的人体不小心接触了火线，如图乙所示，该人体的电阻为2000Ω，人与地面、电线等的接触电阻为2500Ω，电路中安装了规格为如图丙所示的漏电保护器，该漏电保护器 （能/不能）及时断开电路。 （4）漏电保护器的试验电路，由一只试验开关S与电阻R组成，闭合试验开关S就能模拟漏电情形，试验电路的连接符合要求的是 。 （5）如图丁，由于安装人员的疏忽，在安装三孔插座时，误将连接零线和地线的孔接反，此时如果将洗衣机的三脚插头插入该插座，漏电保护器会断开，理由是 。 【解答】解：（1）由图乙可知，火线中的电流一部分通过零线，一部分流向大地，即三电流之间的关系：I1＝I2+I3，即I1﹣I2＝I3； （2）A、站在地面上的人触及b线时（单线接触电）通过火线与零线的电流有差值，脱扣开关会自动断开，即有触电保护作用．故A正确． B、当用户电流超过一定值时，通过火线与零线的电流没有差值，不会使ef中产生感应电动势，脱扣开关不会断开．故B错误． C、只要通过火线与零线的电流没有差值脱扣开关不会自动断开，故C错误． D、当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时（双线触电），流过火线与零线的电流相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消，不会使ef中产生感应电动势，脱扣开关不会断开．故D错误； 故选A； （3）站在地面上的人体不小心接触了火线时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时漏电电流：I30.049A＝49mA， 由图丙可知，额定动作电流I≤30mA，因I3＞I，所以，该漏电保护器能及时断开电路； （4）A、闭合开关时，虚线框内火线电流仍然等于零线电流，因为导线将电阻R短路，所以闭合开关不影响电路，故A不正确； B、闭合开关时，通过虚线框内火线的电流大于通过该装置零线的电流，可以模拟漏电情形，故B正确； CD、闭合开关S时，通过虚线框内火线和零线的电流相等，此时无法模拟漏电情形，故CD不正确； （5）零线接地，流出电流I2为零，I1和I2的差异很大，漏电保护器立即断开。 故答案为：（1）＝；（2）A；（3）能；（4）B；（5）零线接地，流出电流I2为零，I1和I2的差异很大，漏电保护器立即断开。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $