第二十章 电与磁（高效培优·单元测试）物理新教材人教版九年级全一册

**基本信息** 人教版九年级电与磁单元卷，90分钟100分，融合超导磁浮列车、福建舰电磁弹射等科技前沿及《论衡》司南等文化素材，覆盖物理观念与科学态度，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|16/32|电磁感应、磁场对电流作用|结合吸盘吸墙等生活情境，考查应用能力| |填空题|6/12|司南指向、感应电流条件|关联《论衡》记载，渗透文化传承| |实验题|4/30|探究电磁感应、螺线管磁场|设计5次操作对比，培养科学探究能力| |综合题|2/20|无人机低温保护电路、空气炸锅控制|融合工程实践，体现科学思维与社会责任|

第二十章 电与磁 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第20章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．下列有关物理原理与实际应用的说法中正确的是（     ） A．水银温度计是利用固体热胀冷缩的原理工作的 B．发电机是利用磁场对通电导体具有力的作用的原理工作的 C．验电器是利用异种电荷相排斥的原理工作的 D．船闸利用了连通器的原理工作的 【答案】D 【详解】A．温度变化不易直接测量，但液体的体积会温度的变化而变化，水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质制成的，故A错误； B．发电机的工作原理是电磁感应现象，磁场对通电导体具有力的作用是电动机的工作原理，故B错误； C．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，当金属箔片带上相同的电荷后，由于相互排斥而张开一定的角度，故C错误； D．船闸的上游阀门打开时，上游和闸室构成连通器，下游阀门打开时，下游和闸室构成连通器，液面最终将相平，故D正确。 故选D。 2．超导磁浮列车是未来高速交通的重要发展方向，其利用超导材料的特殊物理属性实现无接触悬浮、导向和驱动。下列有关说法正确的是（　　） A．超导材料是指导电性较差的材料 B．超导材料可以用来做电热器的电阻丝 C．磁浮列车悬浮时，利用了磁极间的相互作用 D．超导线圈通电后具有很强的磁性，这是利用了电磁感应 【答案】C 【详解】 A．超导材料是指在特定温度下电阻为零的材料，导电性极强，并非导电性较差的材料，故A错误； B．电热器的电阻丝是利用电流的热效应工作的，根据焦耳定律，超导材料电阻为零，通电时不会产生热量，无法做电热器的电阻丝，故B错误； C．磁浮列车悬浮时，利用了磁极间的相互作用（同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引），使列车与轨道脱离接触，故C正确； D．超导线圈通电后具有很强的磁性，这是利用了电流的磁效应（电生磁），而电磁感应是磁生电的现象，故D错误。 故选C。 3．生活中有很多“吸”的现象，以下“吸”的现象的形成与大气压无关的是（     ） A．吸盘吸在墙壁上 B．磁铁吸引铁钉 C．大风天气窗帘会被“吸”到窗外 D．用吸管吸饮料 【答案】B 【详解】A．吸盘吸在墙壁上，是挤出吸盘内空气后，外界大气压将吸盘压在墙上，与大气压有关，故A不符合题意； B．磁铁吸引铁钉，是磁体的磁力作用，与大气压无关，故B符合题意； C．大风时窗外空气流速大、气压小，室内大气压大于窗外气压，将窗帘“吸”到窗外，和大气压有关，故C不符合题意； D．用吸管吸饮料时，吸走管内空气后，大气压将饮料压入吸管进入口中，与大气压有关，故D不符合题意。 故选B。 4．如图是电流表内部结构简图，线圈置于两磁极之间，线圈上固定一个指针，有电流通过线圈时，线圈会带动指针一起偏转，线圈中电流越大，指针偏转角度越大。当给电流表通电时（     ） A．线圈会受到磁场力的作用 B．线圈对磁体没有力的作用 C．电流越大，磁场对线圈的作用力越小 D．电流反向，线圈的受力方向不变 【答案】A 【详解】A．磁场对通电线圈有力的作用，故A 正确； B．力的作用是相互的，所以线圈对磁体也有力的作用，故B错误； C．电流越大，磁场对线圈的作用力越大，故C错误； D．电流反向，线圈的受力方向也相反，故D错误。 故选A。 5．某同学将两只发光二极管a和b按图甲的方式连接在手摇发电机（如图乙所示）的输出端，当匀速转动发电机手柄时发现，两个二极管交替发光。下列说法正确的是（　　） A．二极管主要由导体材料制成 B．手摇式发电机的原理是电磁感应 C．手摇式发电机输出的是直流电 D．二极管交替发光原因是磁场方向不断改变 【答案】B 【详解】A．二极管主要由半导体材料制成，故A错误； B．手摇式发电机的工作原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，故B正确； C．手摇式发电机输出的是交流电，故C错误； D．二极管交替发光原因是发电机输出的电流方向不断变化，故D错误。 故选B。 6．下列有关电与磁的说法，正确的是（     ） A．图甲所示奥斯特实验说明磁能“生电” B．图乙所示装置可研究电动机的工作原理 C．图丙所示原理制成的机器正常工作时，电能转化为机械能 D．图丁所示为条形磁铁周围磁场中铁屑的排列，说明磁感线是真实存在的 【答案】C 【详解】A．甲是奥斯特实验，该实验说明通电导体周围存在磁场，是电生磁，故A错误； B．图乙装置没有外接电源，探究的是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故B错误； C．图丙装置有外接电源，探究的是通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，电动机正常工作时，将电能转化为机械能，故C正确； D．磁感线是为了方便描述磁场，人为引入的假想模型，并不是真实存在的，故D错误。 故选C。 7．如图所示为小明同学制作的简易直流电动机模型．支架与电池两极相连，以漆包线矩形线圈引线为轴，一端漆皮全部刮去，另一端刮去上半周，将线圈放在带有磁体支架上，轻推线圈，线圈就会连续转动。关于此电机模型，下列说法正确的是（　　）    A．线圈在连续转动的过程中，存在断路现象 B．支架是用绝缘体做成的 C．线圈越过平衡位置时，会自动改变线圈中的电流方向，使线圈连续转动 D．该模型是利用电磁感应的原理工作的 【答案】A 【详解】AC．将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，线圈在转动的过程中，电流的方向不变，只有半周有电流，线圈由于具有惯性能持续地转动下去，故A正确，C错误； B．实验中需要用支架连接线圈和电源，则支架是用导体制成的，故B错误； D．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故D错误。 故选 A。 8．关于以下四幅图，下列说法正确的是（　　） A．图甲：地理的两极和地磁的两极重合 B．图乙：通电导线周围存在磁场 C．图丙：电磁铁的磁性强弱跟电流大小有关 D．图丁：可探究发电机的工作原理 【答案】B 【详解】A．地理的两极和地磁的两极并不重合，而是存在一定的磁偏角，故A错误； B．该图是奥斯特实验电路图，证明了通电导线周围存在磁场，故B正确； C．图中两个电磁铁串联，电流大小相同，线圈匝数不同，探究的是磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误； D．装置中有电源，是探究通电导体在磁场中受力运动，属于电动机的工作原理，故D错误。 故选B。 9．关于电磁现象，下列说法中正确的是（     ） A．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 B．指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能 D．磁体之间的作用是通过磁场发生的，但磁场并不真实存在 【答案】B 【详解】A．磁场中某点的磁场方向是一定的，可以由放在该点的小磁针来判断，但不是由小磁针决定的，故A错误； B．指南针由于受到地磁场的作用而指南北方向，故B正确； C．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，该过程消耗电能，产生机械能，是将电能转化为机械能的过程，故C错误； D．磁体之间的作用是通过磁场发生的，磁场是真实存在的，故D错误。 故选B。 10．小宇在科学课上制作了一个水果电池，为了确定该电池的正负极，他设计了以下四种方案，其中不可行的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．发光二极管具有单向导电性，只有电流从正极流入才会发光，因此可以根据二极管是否发光判断水果电池的正负极，方案可行，故A不符合题意； B．电压表使用时要求电流“正进负出”，可以根据电压表指针的偏转方向判断电流方向，进而确定水果电池的正负极，方案可行，故B不符合题意； C．试电笔正常工作需要很高的电压（试电笔检测家庭电路220V的电压才能使氖管发光），单个水果电池的电压仅为，电压远远不够，无法使试电笔产生反应，不能判断正负极，方案不可行，故C符合题意； D．闭合开关后，可以根据小磁针的偏转判断螺线管的磁极，再通过安培定则（右手螺旋定则）判断出电流方向，最终确定水果电池的正负极，方案可行，故D不符合题意。 故选C。 11．如图所示，条形磁体放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，一通电螺线管与条形磁体放在同一水平面上，并靠近。现闭合开关S，下列说法中正确的是（     ） A．定值电阻在电路中没有作用 B．若电源左端为“+”极，条形磁体所受的摩擦力向左 C．滑片P向下移动过程中，条形磁体所受的摩擦力一直变大 D．滑片P向下移动过程中，电路消耗的电功率变小 【答案】B 【详解】A．定值电阻的作用是保护电路，避免滑动变阻器接入电阻过小时电流过大烧坏电路，故A错误； B．若电源左端为正极，根据安培定则可判断出螺线管的右端为极，条形磁体左端为极，则条形磁体受到向右的排斥力，条形磁体保持静止，摩擦力与排斥力方向相反，故摩擦力向左，故B正确； C．滑片向下移动，滑动变阻器接入电阻变小，电路电流变大，螺线管磁力增大，若条形磁体始终静止，则摩擦力随磁力增大而增大；若磁力大于最大静摩擦力，条形磁体运动后，变为滑动摩擦力，滑动摩擦力只和压力、粗糙程度有关，二者都不变，则滑动摩擦力大小不变，故C错误； D．滑片向下移动，电路总电阻变小，电源电压不变，根据公式，电路总电功率变大，故D错误。 故选B。 12．如图所示，一个铁块挂在弹簧测力计挂钩上，从A点开始沿水平面缓慢推动一个条形磁铁至B点。下列说法正确的是（     ） A．弹簧测力计的示数不变 B．弹簧测力计的示数先变小再变大 C．磁铁移至铁块正下方时弹簧测力计示数最大 D．磁铁移至铁块正下方时弹簧测力计示数最小 【答案】C 【详解】铁块位置固定在上方，条形磁铁从A点向左移动到B点，移动到铁块正下方时，铁块离磁极最近，磁性最强，吸引力最大，因此先变大后变小，弹簧测力计的示数也先变大再变小，且磁铁移到铁块正下方时，示数最大。故ABD错误，C正确。 故选 C。 13．生活处处有物理，留心观察皆学问。下列生活现象的解释正确的是（　　） A．磁吸黑板擦吸在黑板上——分子间存在引力 B．用塑料梳子梳理干燥头发，头发随梳子飘动——带电体吸引轻小物体 C．炒菜时闻到菜香——分子在永不停息地做无规则运动 D．干燥的镜子表面“粘”有细小绒毛是由于同种电荷相互吸引 【答案】C 【详解】A．磁吸黑板擦吸在黑板上是利用磁体的磁性，依靠的是磁体间的吸引力，并非分子间存在引力，故A错误； B．用塑料梳子梳理干燥头发时，梳子和头发相互摩擦，梳子和头发带有异种电荷，由于异种电荷相互吸引，所以头发会随着梳子飞起来，故B错误； C．炒菜时闻到菜香，是菜的分子扩散到空气中，这一现象表明分子在永不停息地做无规则运动，故C正确； D．干燥的镜子表面“粘”有细小绒毛，是因为镜子与绒毛摩擦后带异种电荷，异种电荷相互吸引，而非同种电荷相互吸引，故D错误。 故选C。 14．如图所示，可绕固定轴O转动的木杆下端压在永磁体上，永磁体与桌面之间光滑，电磁铁的右端正对永磁体的S极。闭合开关，在滑动变阻器的滑片由上向下滑动的过程中，所有器材都一直保持静止，则永磁体受到的压力将（     ） A．一直变大 B．一直变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 【答案】C 【详解】 滑动变阻器最大阻值为R，滑片把它分成和两部分电阻并联接入电路，总电阻 当即时，并联总电阻最大。 所以滑片由上向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻先变大后变小（因为滑片在中间位置时接入电阻最大），所以电路中的电流先变小后变大。   根据安培定则（右手螺旋定则），可以判断出电磁铁的左端是N极，右端是S极。 电磁铁右端S极正对永磁体的S极，二者是同名磁极，相互排斥。 电流先变小后变大，电磁铁的磁性也就先变弱后变强，因此对永磁体的排斥力先变小后变大。 永磁体受到电磁铁的排斥力向右，木杆压在永磁体上。 排斥力变小时，木杆对永磁体的压力会变大；排斥力变大时，木杆对永磁体的压力会变小。 因此，永磁体受到的压力先变大，后变小。 故选C。 15．热带鱼需要在一定的温度范围才能正常生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，其由控制电路和工作电路两部分组成，水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V 200W”的字样，为热敏电阻，R2为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关：就会导通，开关 被吸附闭合，R1工作，水温由 升高到设定值28℃，开关S2断开，水温自然冷却到 时开关S2再闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图像如图乙所示，已知：通电螺线管磁性随电流增大而增大，电流足够大时，电磁铁才能吸附S2。下列说法正确的是（     ） A．电热丝R1的阻值为24.2Ω B．热敏电阻Rx随温度的升高而减小 C．该水族箱内电热丝R1一天消耗的电能为3.6×106J D．若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向左移动 【答案】D 【详解】A．电热丝的电阻为，故A错误； B．当水箱温度变高，需要电磁铁的磁性变弱，吸引力变小，开关S2断开，故需要温度增加时，电路中的电流变小，由，热敏电阻随温度的升高而增大，故B错误； C．由图乙可知，R1每隔400min为一个周期，一个周期工作一次，工作时间为100min，故一天工作的时间为 一天消耗的电能为 故C错误； D．若要将水族箱内的最高温度调至30℃，热敏电阻阻值变大，要保持电路中电流不变，总电阻应不变，滑动变阻器R2电阻应变小，滑片应向左移动，故D正确。 故选D。 16．如图甲，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图乙所示。当电磁铁线圈中的电流时，衔铁被吸下，电风扇电机M转动，开始排气。下列分析正确的是（　　）    A．电磁铁通电后，其上端为S极 B．当烟雾浓度降低时，控制电路中线圈的电流变大 C．电风扇刚启动时，控制电路的电功率为0.9W D．控制电路的电源电压低于3V时，为保持空气质量的标准不变，R0的阻值应减小 【答案】D 【详解】A．用安培定则：电流从线圈上端流入、下端流出，电磁铁下端 N 极、上端N极，，故A错误； B．烟雾浓度K降低，所以阻值变大；控制电路变大，电源不变，根据可知，，电流变小，故B错误； C．，故C错误； D．保持空气质量的标准不变，所以不变，减小，，要维持不变，分母要同比例减小，所以应减小，故D正确。 故选D。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．物理学的重大发现都来源于物理学家的观察与思考。由苹果成熟后落地的现象启发发现万有引力定律的物理学家是________；奥斯特根据磁针在通电导线下偏转的现象，发现了________。 【答案】 牛顿 电流的磁效应 【详解】牛顿受苹果落地现象的启发，经过研究思考发现了万有引力定律。 奥斯特通过实验观察到通电导线旁的磁针发生偏转，由此发现了电流的磁效应，证明了电与磁之间存在联系。 18．图示是探究“导体在磁场中产生电流的条件”的实验装置，通过观察________来判断是否有电流产生（选填“电表指针偏转”或“导体ab移动”）。若磁体不动，导体ab向右移动，电路________电流产生（选填“有”或“无”）。 【答案】 电表指针偏转 有 【详解】在探究产生感应电流条件的实验中，由于感应电流非常微弱，肉眼无法直接观察，因此需要通过观察灵敏电流计的电表指针偏转来判断电路中是否有电流产生，而“导体ab移动”是人为施加的机械运动，不是判断电流产生的依据。 磁体不动，导体ab向右移动，此时导体ab切割了磁感线，满足了产生感应电流的条件，因此电路中有电流产生。 19．福建舰是我国首艘电磁弹射型航空母舰。当电磁弹射车内的导体通入强电流时，即可产生强大的推力，将歼—35舰载机弹出，这个过程将电能转化为___________能。受推力的舰载机加速运动，说明力可以改变物体的___________。 【答案】 机械 运动状态 【详解】电磁弹射过程中，电能通过导体转化为推动舰载机运动的能量，该能量属于机械能；力的作用效果有两类，一是改变物体的形状，二是改变物体的运动状态。舰载机受推力后加速运动，速度大小发生改变，这体现了力可以改变物体的运动状态。 20．图为某种火警警铃的简化电路图，当开关S闭合时，电磁铁产生磁性吸引衔铁，敲击铃碗发声，火警人员听到的铃声是由__________振动产生的；警铃主要是利用电流的__________工作 【答案】 铃碗 磁效应 【详解】警铃工作时，衔铁敲击铃碗发声，因此铃声是由铃碗振动产生的； 该警铃依靠电磁铁产生磁性来工作，电磁铁是利用电流的磁效应工作的，因此警铃主要利用电流的磁效应工作。 21．《论衡》记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图所示。“柢指南”指司南的长柄（相当于指南针的S极）静止时总是指向地理________极（选填“南”或“北”）。自制指南针被小聪从成都带到康定，其质量________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 南/S 不变 【详解】地球本身是大磁体，地磁北极位于地理南极附近，根据异名磁极相互吸引，司南的长柄是S极，静止时会指向地磁北极，即地理南极。 质量是物体的固有属性，不随物体位置的改变而变化，因此指南针从成都带到康定，质量不变。 22．如图，开关闭合，当导体棒ab水平方向运动时，灵敏电流计指针偏转；导体棒上下方向运动时，灵敏电流计指针不偏转，说明导体做______运动才能产生感应电流。保持导体棒ab不动，使U形磁体快速水平向左运动，灵敏电流计指针______（选填“会”或“不会”）偏转。 【答案】 切割磁感线 会 【详解】开关闭合，当导体棒ab水平方向运动时，导体棒ab切割了磁感线，灵敏电流计指针偏转，产生了感应电流；导体棒上下方向运动时，导体棒ab没有切割磁感线，灵敏电流计指针不偏转，没有产生感应电流，综上说明导体做切割磁感线运动才能产生感应电流；保持导体棒ab不动，使U形磁体快速水平向左运动，磁感线也被切割，所以会产生感应电流，灵敏电流计指针会偏转。 三．作图题（本题共3小题，共6分） 23．如图所示，请在括号“（　　）”中标出小磁针静止时左侧磁极的名称，并用箭头在A点标出磁感线的方向。 【答案】 【详解】根据条形磁铁的极性可知，小磁针静止，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针左侧磁极是N极；根据磁体外部磁感线总是从N极出发，回到S极，所以A点标出磁感线的方向朝左边，如图所示： 24．如图，将铜制螺线管、滑动变阻器接入电路中，当开关闭合时，挂有条形磁体的弹簧缩短，当滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧进一步缩短。请完成电路连接，要求导线不能交叉。 【答案】 【详解】由图知条形磁体下方为N极，当开关闭合时，挂有条形磁体的弹簧缩短，据同名磁极相斥可知螺线管的上端为N极。根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流方向。因此，电流应从螺线管的下端流入，上端流出。当滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧进一步缩短，说明此时螺线管的磁性变强，即电流增大，滑动变阻器接入电阻减小，因此，可将滑动变阻器右下和左上接线柱接入电路。据此作图。 25．如图中，将小磁针靠近螺线管的一端，当开关S闭合后，小磁针N极的指向如图所示。请在图中标出电源的“+”、 “-”极，并画出螺线管的绕法。 【答案】 【详解】根据异名磁极相互吸引可知，小磁针N极指向螺线管左端，故螺线管左端为S极、右端为N极。根据安培定则可知，电流在螺线管正面是向下流动的，电流从电源右端流出，经开关流入螺线管，且根据图中电流表的“+”“-”接线柱的接法，电源右端为“+”极，左端为“-”极。 根据安培定则，结合电流从右端流入、左端流出的方向，画出绕法，使电流从右端流入后，在螺线管正面向下流动。据此作图。 四．实验题（本题共4小题，共30分） 26．某智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转，产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。下表为其部分工作参数：（注：电池总容量5.0Ah是指在额定电压下以电流5.0A时可工作1小时） 额定电压 12V 额定功率 30W 电池总容量 5.0Ah 工作噪音 ＜50dB     (1)图乙中电磁铁是根据丹麦物理学家_______发现的，利用了电流的_______效应； (2)接通电源，机器人工作，当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，通过电磁铁的电流将_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），则电磁铁磁性_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），动触头B将与定触头_______（选填“A”或“C”）接触； (3)充满电后电池储存的电能为_______J；充满电后在额定功率下可以供扫地机器人工作_______h。 【答案】(1) 奥斯特 磁 (2) 增强 增强 C (3) 2 【详解】（1）[1][2]电磁铁是根据丹麦物理学家奥斯特发现的电流的磁效应工作的，即利用电流的磁效应使电磁铁具有磁性，从而吸引衔铁。 （2）[1][2][3]当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，光敏电阻变小，电路电流增强，电磁铁磁性增强，弹簧将衔铁吸下，B触头与定触头C接触，电动机停止工作。 （3）[1][2]电池总容量为5.0Ah，额定工作电压为12V， 则充满电后电池储存的电能 充满电后在额定功率下可以供扫地机器人正常工作的时间 27．如图所示为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。 (1)闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在___________； (2)通电螺线管左端磁极为___________极； (3)闭合开关后，小磁针静止时指向依旧如图所示，小磁针所在位置的磁场方向是___________（选填“水平向右”或“水平向左”）； (4)为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根___________棒（选填“铁”或“铜”）； (5)通电螺线管外部的磁场与___________（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似； (6)为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种简单的操作方法：___________。 【答案】(1)磁场 (2)N (3)水平向左 (4)铁 (5)条形 (6)调换电源正负极，观察小磁针的偏转方向是否改变 【详解】（1）闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，说明通电螺线管周围存在磁场，磁场对铁球产生了力的作用。 （2）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的N极。由图中电流方向可知，螺线管左端为N极（北极）。 （3）闭合开关后，螺线管右端为S极，则小磁针左端为N极，小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向。小磁针N极指向左，因此小磁针所在位置的磁场方向是水平向左。 （4）为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。铁棒是软磁材料，被磁化后会显著增强螺线管的磁场；而铜棒不能被磁化，无法增强磁场。 （5）通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场相似，两端磁性最强，中间磁性较弱。 （6）为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，只需改变电流方向，观察磁场方向是否改变。最简单的操作是调换电源正负极，改变螺线管中的电流方向，然后观察小磁针的偏转方向是否发生变化。 28．下图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。 (1)实验时，小明通过观察___________来判断电路中是否产生感应电流。 (2)小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是___________（选填所有符合要求的操作序号）。 (3)完成实验后，小明认为实验现象不太明显，你认为他这样判断的观察依据是___________。请你提出一条改进措施：___________；从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将___________能转化为电能。 (4)利用“磁生电”工作的装置有___________（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。如果将电流表换成电源，可以探究___________，利用该原理可以制造___________（选填“发电机”或“电动机”）。 【答案】(1)灵敏电流计指针是否偏转 (2)①③④ (3) 指针偏转角度小 更换磁性更强的磁体/提高导体运动速度/将导体AB换为线圈 机械 (4) 动圈式话筒 通电导体在磁场中受力/磁场对电流的作用 电动机 【详解】（1）产生感应电流时，灵敏电流计指针会偏转，以此判断有无感应电流。 （2）产生感应电流条件：闭合电路、导体切割磁感线。 导体水平向右：切割磁感线； 导体竖直向上：平行磁感线，不切割； 导体斜向上：切割磁感线； 磁体左移，导体相对磁体右移，切割磁感线； 磁体竖直上移，导体平行磁感线，不切割。 故能产生感应电流的操作有①③④。 （3）判断现象不明显依据：灵敏电流计指针偏转角度很小；让实验现象更明显的方法：更换用磁性更强的磁体（提高导体运动速度或将导体AB换为线圈合理即可）；感应电流的产生过程是将机械能转化为电能。 （4）电铃、电磁起重机的工作原理为电流磁效应；扬声器的工作原理为通电导体在磁场中受力；只有动圈式话筒的工作原理为磁生电。电流表换成电源：可探究通电导体在磁场中受力运动，即磁场对电流的力的作用，该原理为电动机的工作原理。 29．某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 (1)在嵌有螺线管的有机玻璃板上均匀地撒满细铁屑，给螺线管通电后，只有少量铁屑发生移动，此时应该______（填写操作方法），实验通过______确定通电螺线管外部磁场方向。 (2)上述操作完成后，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示______。 (3)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，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，该操作是探究通电螺线管的极性与______是否有关。 (4)小明同学发现，在螺线管中插入铁芯，其磁性明显增强，于是他用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁并利用大头针按图丁方式连接两个自制电磁铁，继续探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？ ①实验中，大头针的作用是______，这一方法体现了转换的思想； ②根据图丁的情况，说明______，电磁铁的磁性越强； ③当滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数______（选填“增加”或“减少”），该操作是探究电磁铁的磁性强弱与______是否有关。 【答案】(1) 轻敲有机玻璃板 小磁针静止时N极的指向 (2) 条形 磁场的分布情况 (3)电流方向 (4) 通过吸引大头针的数量来反映电磁铁磁性的强弱 电流一定时，通电螺线管匝数越多 增加 电流大小 【详解】（1）通电后铁屑受静摩擦力影响，只有少量移动，轻敲有机玻璃板可减小摩擦力，让铁屑在磁场作用下有序排列； 物理学中规定，磁场方向为小磁针静止时N极的指向，因此通过小磁针静止时N极指向确定通电螺线管的磁场方向。 （2）通电螺线管外部的铁屑分布，和条形磁体周围的铁屑分布情况相似； 铁屑可被磁化，会按照磁场规律排列，因此作用是显示磁场的分布情况。 （3）对调电源正负极，只改变了螺线管中的电流方向，螺线管的磁极方向随之改变，因此该操作探究通电螺线管的极性与电流方向是否有关。 （4）电磁铁磁性强弱无法直接观察，磁性越强吸引大头针的数量越多，因此大头针用来显示电磁铁磁性强弱，这是转换法的应用。 图丁中两个电磁铁串联，电流大小相等，线圈匝数更多的电磁铁吸引大头针更多，磁性更强，可得结论：电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 滑片P向左移动，滑动变阻器接入电阻变小，电路电流变大，电磁铁磁性增强，因此吸引大头针的个数增加。 该过程线圈匝数不变，只改变了电流大小，因此探究的是电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关。 五．综合题（本题共2小题，共20分） 30．图甲是某型号家用空气炸锅简化电路。工作电路中，通过电热丝来加热空气，从而加热食物，其中指示灯标有“”字样，为保护电阻。控制电路中，电源电压可调，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，用于设置加热温度，电磁铁线圈电阻忽略不计。设定加热温度后，闭合开关S，工作电路接通，开始加热，当控制电路电流达到0.03A时，衔铁被释放，停止加热。求： (1)保护电阻的阻值为多大？ (2)当控制电路中电源电压调为3V，的阻值调为时，设定的加热温度是多少？ (3)利用原有电路，若要提高设定的加热温度，请提出一种措施。 【答案】(1)1090Ω (2)200℃ (3)减小接入电路的阻值 【详解】（1）工作电路中，指示灯与保护电阻串联后与电热丝并联，工作电路电源电压为220V。已知指示灯额定电压为2V，额定电流为0.2A，根据串联电路电压规律，两端电压 则保护电阻的阻值为 （2）控制电路中，与串联，停止加热时控制电路电流为0.03A，控制电路总电阻 则此时热敏电阻阻值 结合图乙可知，此时对应温度为，即设定加热温度为。 （3）停止加热时控制电路中的电流不变，若控制电路电源电压不变，则控制电路总电阻不变，控制电路总电阻。提高设定的加热温度时，对应热敏电阻阻值增大，所以应减小接入电路的阻值。 31．2025年7月，甘孜州泸定、丹巴两条无人机运邮航线正式运营，覆盖偏远乡村，实现邮件包裹“小时达”。运邮主要使用一款装有电池低温保护装置的纯电大型无人机，为模拟低温保护功能，同学们设计了图甲所示电路，当温度低至15℃时，工作电路中的加热元件开始工作；温度高于15℃，停止工作。控制电路中为定值电阻，热敏电阻有a、b两种类型可供选择，其阻值随温度变化关系如图乙所示。 (1)关于无人机，下列说法不合理的是________。 A．外壳选用轻质、坚固的材料 B．利用人工智能提升运输效率 C．机上指示灯用超导材料制成 D．寒冷环境会影响电池的使用 (2)要达成设计要求，应选择________类型的热敏电阻（选填“a”或“b”）。 (3)控制电路中电源电压恒为6V，当开始工作时，控制电路中的电流为0.12A，电磁铁线圈电阻忽略不计，则的阻值为________Ω。 (4)若无人机满载飞行时的额定功率为1000W，电池储存电能有80%可用于飞行做功，充满一次电可供无人机连续满载飞行80min，则电池充满电时储存的总电能为________。 【答案】(1)C (2)a (3)10 (4) 【详解】（1）A．无人机需要减轻自重同时保证结构强度，选用轻质坚固材料合理，故A不符合题意； B．人工智能可以优化航线、调度，从而提升运输效率，合理，故B不符合题意； C．机上指示灯利用电流的热效应发光，而超导材料电阻为0，无法发热发光，不合理，故C符合题意； D．题目提到需要低温保护，说明寒冷环境会影响电池使用，合理，故D不符合题意； 故选C。 （2）设计要求温度低至15℃时工作，温度高于15℃时停止。由电路可知，工作时电磁铁磁性较强，控制电路电流较大，说明温度降低时热敏电阻阻值需要变小。由图乙可知，温度降低时，a型热敏电阻阻值减小，符合要求，故选a。 （3） 当开始工作时，温度为15℃，由图乙得此时。根据欧姆定律，控制电路总电阻 串联电路总电阻等于各电阻之和，因此 （4）飞行时间 无人机满载飞行消耗的电能 由题意，，因此总电能 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二十章 电与磁 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第20章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．下列有关物理原理与实际应用的说法中正确的是（     ） A．水银温度计是利用固体热胀冷缩的原理工作的 B．发电机是利用磁场对通电导体具有力的作用的原理工作的 C．验电器是利用异种电荷相排斥的原理工作的 D．船闸利用了连通器的原理工作的 2．超导磁浮列车是未来高速交通的重要发展方向，其利用超导材料的特殊物理属性实现无接触悬浮、导向和驱动。下列有关说法正确的是（　　） A．超导材料是指导电性较差的材料 B．超导材料可以用来做电热器的电阻丝 C．磁浮列车悬浮时，利用了磁极间的相互作用 D．超导线圈通电后具有很强的磁性，这是利用了电磁感应 3．生活中有很多“吸”的现象，以下“吸”的现象的形成与大气压无关的是（     ） A．吸盘吸在墙壁上 B．磁铁吸引铁钉 C．大风天气窗帘会被“吸”到窗外 D．用吸管吸饮料 4．如图是电流表内部结构简图，线圈置于两磁极之间，线圈上固定一个指针，有电流通过线圈时，线圈会带动指针一起偏转，线圈中电流越大，指针偏转角度越大。当给电流表通电时（     ） A．线圈会受到磁场力的作用 B．线圈对磁体没有力的作用 C．电流越大，磁场对线圈的作用力越小 D．电流反向，线圈的受力方向不变 5．某同学将两只发光二极管a和b按图甲的方式连接在手摇发电机（如图乙所示）的输出端，当匀速转动发电机手柄时发现，两个二极管交替发光。下列说法正确的是（　　） A．二极管主要由导体材料制成 B．手摇式发电机的原理是电磁感应 C．手摇式发电机输出的是直流电 D．二极管交替发光原因是磁场方向不断改变 6．下列有关电与磁的说法，正确的是（     ） A．图甲所示奥斯特实验说明磁能“生电” B．图乙所示装置可研究电动机的工作原理 C．图丙所示原理制成的机器正常工作时，电能转化为机械能 D．图丁所示为条形磁铁周围磁场中铁屑的排列，说明磁感线是真实存在的 7．如图所示为小明同学制作的简易直流电动机模型．支架与电池两极相连，以漆包线矩形线圈引线为轴，一端漆皮全部刮去，另一端刮去上半周，将线圈放在带有磁体支架上，轻推线圈，线圈就会连续转动。关于此电机模型，下列说法正确的是（　　）    A．线圈在连续转动的过程中，存在断路现象 B．支架是用绝缘体做成的 C．线圈越过平衡位置时，会自动改变线圈中的电流方向，使线圈连续转动 D．该模型是利用电磁感应的原理工作的 8．关于以下四幅图，下列说法正确的是（　　） A．图甲：地理的两极和地磁的两极重合 B．图乙：通电导线周围存在磁场 C．图丙：电磁铁的磁性强弱跟电流大小有关 D．图丁：可探究发电机的工作原理 9．关于电磁现象，下列说法中正确的是（     ） A．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 B．指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C．通电线圈在磁场中受力转动的过程中，机械能转化为电能 D．磁体之间的作用是通过磁场发生的，但磁场并不真实存在 10．小宇在科学课上制作了一个水果电池，为了确定该电池的正负极，他设计了以下四种方案，其中不可行的是（     ） A． B． C． D． 11．如图所示，条形磁体放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，一通电螺线管与条形磁体放在同一水平面上，并靠近。现闭合开关S，下列说法中正确的是（     ） A．定值电阻在电路中没有作用 B．若电源左端为“+”极，条形磁体所受的摩擦力向左 C．滑片P向下移动过程中，条形磁体所受的摩擦力一直变大 D．滑片P向下移动过程中，电路消耗的电功率变小 12．如图所示，一个铁块挂在弹簧测力计挂钩上，从A点开始沿水平面缓慢推动一个条形磁铁至B点。下列说法正确的是（     ） A．弹簧测力计的示数不变 B．弹簧测力计的示数先变小再变大 C．磁铁移至铁块正下方时弹簧测力计示数最大 D．磁铁移至铁块正下方时弹簧测力计示数最小 13．生活处处有物理，留心观察皆学问。下列生活现象的解释正确的是（　　） A．磁吸黑板擦吸在黑板上——分子间存在引力 B．用塑料梳子梳理干燥头发，头发随梳子飘动——带电体吸引轻小物体 C．炒菜时闻到菜香——分子在永不停息地做无规则运动 D．干燥的镜子表面“粘”有细小绒毛是由于同种电荷相互吸引 14．如图所示，可绕固定轴O转动的木杆下端压在永磁体上，永磁体与桌面之间光滑，电磁铁的右端正对永磁体的S极。闭合开关，在滑动变阻器的滑片由上向下滑动的过程中，所有器材都一直保持静止，则永磁体受到的压力将（     ） A．一直变大 B．一直变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 15．热带鱼需要在一定的温度范围才能正常生长，如图甲是某同学家的水族箱工作原理图，其由控制电路和工作电路两部分组成，水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V 200W”的字样，为热敏电阻，R2为滑动变阻器，当水面到达图中所示的位置，接触开关：就会导通，开关 被吸附闭合，R1工作，水温由 升高到设定值28℃，开关S2断开，水温自然冷却到 时开关S2再闭合，再次使水升温，水族箱循环工作使箱内水温稳定在热带鱼正常的生长范围之内，水温随时间变化图像如图乙所示，已知：通电螺线管磁性随电流增大而增大，电流足够大时，电磁铁才能吸附S2。下列说法正确的是（     ） A．电热丝R1的阻值为24.2Ω B．热敏电阻Rx随温度的升高而减小 C．该水族箱内电热丝R1一天消耗的电能为3.6×106J D．若要将水族箱内的最高温度调至30℃，滑动变阻器R2的滑片应向左移动 16．如图甲，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图乙所示。当电磁铁线圈中的电流时，衔铁被吸下，电风扇电机M转动，开始排气。下列分析正确的是（　　）    A．电磁铁通电后，其上端为S极 B．当烟雾浓度降低时，控制电路中线圈的电流变大 C．电风扇刚启动时，控制电路的电功率为0.9W D．控制电路的电源电压低于3V时，为保持空气质量的标准不变，R0的阻值应减小 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．物理学的重大发现都来源于物理学家的观察与思考。由苹果成熟后落地的现象启发发现万有引力定律的物理学家是________；奥斯特根据磁针在通电导线下偏转的现象，发现了________。 18．图示是探究“导体在磁场中产生电流的条件”的实验装置，通过观察________来判断是否有电流产生（选填“电表指针偏转”或“导体ab移动”）。若磁体不动，导体ab向右移动，电路________电流产生（选填“有”或“无”）。 19．福建舰是我国首艘电磁弹射型航空母舰。当电磁弹射车内的导体通入强电流时，即可产生强大的推力，将歼—35舰载机弹出，这个过程将电能转化为___________能。受推力的舰载机加速运动，说明力可以改变物体的___________。 20．图为某种火警警铃的简化电路图，当开关S闭合时，电磁铁产生磁性吸引衔铁，敲击铃碗发声，火警人员听到的铃声是由__________振动产生的；警铃主要是利用电流的__________工作 21．《论衡》记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图所示。“柢指南”指司南的长柄（相当于指南针的S极）静止时总是指向地理________极（选填“南”或“北”）。自制指南针被小聪从成都带到康定，其质量________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 22．如图，开关闭合，当导体棒ab水平方向运动时，灵敏电流计指针偏转；导体棒上下方向运动时，灵敏电流计指针不偏转，说明导体做______运动才能产生感应电流。保持导体棒ab不动，使U形磁体快速水平向左运动，灵敏电流计指针______（选填“会”或“不会”）偏转。 三．作图题（本题共3小题，共6分） 23．如图所示，请在括号“（　　）”中标出小磁针静止时左侧磁极的名称，并用箭头在A点标出磁感线的方向。 24．如图，将铜制螺线管、滑动变阻器接入电路中，当开关闭合时，挂有条形磁体的弹簧缩短，当滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧进一步缩短。请完成电路连接，要求导线不能交叉。 25．如图中，将小磁针靠近螺线管的一端，当开关S闭合后，小磁针N极的指向如图所示。请在图中标出电源的“+”、 “-”极，并画出螺线管的绕法。 四．实验题（本题共4小题，共30分） 26．某智能扫地机器人（如图甲）可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫，通过电动机旋转，产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。下表为其部分工作参数：（注：电池总容量5.0Ah是指在额定电压下以电流5.0A时可工作1小时） 额定电压 12V 额定功率 30W 电池总容量 5.0Ah 工作噪音 ＜50dB     (1)图乙中电磁铁是根据丹麦物理学家_______发现的，利用了电流的_______效应； (2)接通电源，机器人工作，当清扫到一定程度，地面灰尘减少，使照射到光敏电阻上的光照强度增强，通过电磁铁的电流将_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），则电磁铁磁性_______（选填“增强”、“不变”或“减弱”），动触头B将与定触头_______（选填“A”或“C”）接触； (3)充满电后电池储存的电能为_______J；充满电后在额定功率下可以供扫地机器人工作_______h。 27．如图所示为“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验装置。 (1)闭合开关后，竖直悬挂的小铁球向右运动，这说明通电螺线管周围存在___________； (2)通电螺线管左端磁极为___________极； (3)闭合开关后，小磁针静止时指向依旧如图所示，小磁针所在位置的磁场方向是___________（选填“水平向右”或“水平向左”）； (4)为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根___________棒（选填“铁”或“铜”）； (5)通电螺线管外部的磁场与___________（选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似； (6)为了探究通电螺线管周围磁场方向与电流方向是否有关，写出一种简单的操作方法：___________。 28．下图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。 (1)实验时，小明通过观察___________来判断电路中是否产生感应电流。 (2)小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是___________（选填所有符合要求的操作序号）。 (3)完成实验后，小明认为实验现象不太明显，你认为他这样判断的观察依据是___________。请你提出一条改进措施：___________；从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是将___________能转化为电能。 (4)利用“磁生电”工作的装置有___________（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。如果将电流表换成电源，可以探究__________，利用该原理可以制造__________（选填“发电机”或“电动机”）。 29．某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 (1)在嵌有螺线管的有机玻璃板上均匀地撒满细铁屑，给螺线管通电后，只有少量铁屑发生移动，此时应该______（填写操作方法），实验通过______确定通电螺线管外部磁场方向。 (2)上述操作完成后，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示______。 (3)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，对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，该操作是探究通电螺线管的极性与______是否有关。 (4)小明同学发现，在螺线管中插入铁芯，其磁性明显增强，于是他用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁并利用大头针按图丁方式连接两个自制电磁铁，继续探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？ ①实验中，大头针的作用是______，这一方法体现了转换的思想； ②根据图丁的情况，说明______，电磁铁的磁性越强； ③当滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数______（选填“增加”或“减少”），该操作是探究电磁铁的磁性强弱与______是否有关。 五．综合题（本题共2小题，共20分） 30．图甲是某型号家用空气炸锅简化电路。工作电路中，通过电热丝来加热空气，从而加热食物，其中指示灯标有“”字样，为保护电阻。控制电路中，电源电压可调，热敏电阻置于温度监测区域，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，用于设置加热温度，电磁铁线圈电阻忽略不计。设定加热温度后，闭合开关S，工作电路接通，开始加热，当控制电路电流达到0.03A时，衔铁被释放，停止加热。求： (1)保护电阻的阻值为多大？ (2)当控制电路中电源电压调为3V，的阻值调为时，设定的加热温度是多少？ (3)利用原有电路，若要提高设定的加热温度，请提出一种措施。 31．2025年7月，甘孜州泸定、丹巴两条无人机运邮航线正式运营，覆盖偏远乡村，实现邮件包裹“小时达”。运邮主要使用一款装有电池低温保护装置的纯电大型无人机，为模拟低温保护功能，同学们设计了图甲所示电路，当温度低至15℃时，工作电路中的加热元件开始工作；温度高于15℃，停止工作。控制电路中为定值电阻，热敏电阻有a、b两种类型可供选择，其阻值随温度变化关系如图乙所示。 (1)关于无人机，下列说法不合理的是________。 A．外壳选用轻质、坚固的材料 B．利用人工智能提升运输效率 C．机上指示灯用超导材料制成 D．寒冷环境会影响电池的使用 (2)要达成设计要求，应选择________类型的热敏电阻（选填“a”或“b”）。 (3)控制电路中电源电压恒为6V，当开始工作时，控制电路中的电流为0.12A，电磁铁线圈电阻忽略不计，则的阻值为________Ω。 (4)若无人机满载飞行时的额定功率为1000W，电池储存电能有80%可用于飞行做功，充满一次电可供无人机连续满载飞行80min，则电池充满电时储存的总电能为________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $