专题08 电与磁（专项训练）物理新教材人教版九年级全一册

专题08 电与磁 题型一、辨析磁体、磁场和磁感线 1．【答案】D 2. 【答案】D 3. 【答案】B 4．【答案】B 5. 【答案】B 6．【答案】CD 7．【答案】 光线 用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，本身并不存在 【详解】初中物理中，光线是典型的物理模型；光线是对光的传播过程进行简化抽象得到的，实际生活中不存在真实的光线。 题型二、电磁铁（电磁继电器）的综合应用 8．【答案】D 9．【答案】CD 10．【答案】BD 11．【答案】AD 12. 【答案】(1)b (2) b (3) (4) 【详解】（1）继电器金属板和触点b接通时，电路为R2的基本电路；继电器金属板和触点a接通时，R1与R2串联；因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以根据公式，继电器金属板和触点b接通时，总电阻更小，功率更大，属于加热挡。 （2）养生壶刚开始保温时，线圈电流恰好为临界电流 控制电路总电阻为 控制电路中R0与热敏电阻串联，因此热敏电阻阻值 结合图丙可得，热敏电阻阻值为时对应温度为，即刚开始保温时温度为。 （3）加热挡只有R2接入工作电路，根据得的阻值 保温挡R1与R2串联，工作电路总电阻 根据串联电阻规律， （4）根据加热效率公式，可得加热消耗的总电能 根据电能公式，得加热时间 13. 【答案】(1) 减小 增大 电磁铁 空气 (2)450 (3)不会 【详解】（1）由图乙可知，压力增大时压敏电阻阻值减小； 电源电压不变，总电阻减小，由欧姆定律可知电路电流增大； 超载时电磁铁磁性增强，吸住衔铁； 声音通过空气传入人耳。 （2）电梯对乘客做的功为 电梯对乘客做功的功率为 （3）乘客总重力为 压敏电阻受到的压力 衔铁刚好被吸住时电流 控制电路总电阻为 刚好吸合时压敏电阻的阻值为 由图乙可知，，时压敏电阻阻值大于200Ω，故控制电路电流小于20mA，衔铁不会被吸住，电梯不会超载。 题型三、辨析三种电磁现象 14．【答案】C 15．【答案】C 16．【答案】A 17．【答案】A 18．【答案】B 19．【答案】C 20．【答案】D 21.【答案】A 22. 【答案】D 题型四、电与磁的相关实验探究题 23. 【答案】(1)电源 (2) 运动 在外力的作用下，金属杆ab沿光滑金属轨道向右运动，金属杆ab切割磁感线产生感应电流，在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，cd中有电流通过，周围产生新的磁场，与原磁场相互作用使得cd运动起来。(3)变化 24．【答案】(1)通电导线周围存在磁场 (2)有 (3)不能 条形磁铁 左 (4)B (5)BDE (6)不能 25．【答案】(1)左右 (2) 电磁感应 发电机 (3)增大导体切割磁感线的速度或增强磁场 (4)改变铜棒运动方向或磁场方向 (5) 水平 快 (6) 电源 电流方向 磁场方向 26．【答案】(1)灵敏电流计 (2)导体运动方向 (3)发电机 (4)A (5)切割磁感线的速度大小 27.【答案】(1)磁场 (2)电能 (3)线圈与支架接触不良 (4)将磁体上下翻转，改变磁场方向 28．【答案】(1)条形 (2)增大电流 (3) 摩擦 C (4)没有改变 (5)见解析 (6)电流方向 29．【答案】(1)B (2)0.25 (3) ③ 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 (4)保护电阻R0换成1.5kΩ或者电源电压调为6.75V。 (5)当阴雨天时，光照比较弱，光敏电阻的阻值较大，控制电路的电流太小，则无法按时自动升旗，并且控制电路缺少开关，无法人为控制电路。 1．【答案】B 2．【答案】D 3. 【答案】D 4．【答案】AD 5．【答案】(1)验证鸽子是否靠地磁场来导航 (2)不是 (3)使实验结果更具有普遍性、可靠性，避免实验偶然性 6．【答案】(1)小磁针 (2)将铁屑均匀地撒在硬纸板上，轻敲硬纸板，使铁屑在磁场的作用下有序排列 将小磁针放在铁屑分布区域的不同位置，观察小磁针静止时N极的指向 (3)与小磁针N极相互吸引的一端 7．【答案】(1) 电流的磁效应 S (2)11W (3)200℃ 【详解】（1）电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场； 根据安培定则：右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向螺线管下端，因此螺线管下端为N极，上端为S极。 （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联，支路电压等于电源电压 根据，计算电热丝R1的额定电流 根据并联电路电流规律，指示灯支路的电流 指示灯支路消耗的功率 （3）控制电路中R2与R3串联，不计线圈电阻；衔铁弹起时电路电流不变，电源电压恒定，因此电路总电阻保持不变。 当加热温度设定为时，由图丙得，已知此时，总电阻 当R3调为时，此时R2的阻值 查图丙可知，对应温度为200℃，即对应的加热温度设定为200℃。 8．【答案】(1) N 下 图1中线圈ab边受力方向竖直向下，图2中将电源正负极调转后，ab边的电流方向改变，同时电磁铁的磁场方向改变，两个方向同时改变，则ab边受力方向不变，仍是竖直向下。 (2) 丁 ACD 9．【答案】(1)通电导线周围存在磁场 (2) 条形 仍成立 方向 N 电流方向 (3)C 10．【答案】(1)见解析 (2)B (3)10 (4)见解析 (5)20 (6)机械效率约90.9%，线圈产生热量2.4×104J，电动机消耗电能2.64×105J 【详解】（1）为测量Rx的电阻值，应让湿敏电阻与滑动变阻器串联，电压表测量湿敏电阻两端的电压，电流表测量电路电流。原电路中湿敏电阻右端与开关相连的导线连接错误，应在该导线上打“×”，把湿敏电阻右端改接电源负极即可。如图所示 （2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即B端。 （3）由图2可知，电压表示数U2=1.8V，电流表示数I2=0.2A，则 由实验①③的数据可得， 则湿敏电阻的平均值为 （4）将R0与Rx串联后接在电磁继电器控制电路，电磁继电器衔铁端与电动机串联后接在220V电源的火线和零线上。当土壤湿度低于50%时，Rx阻值变大，控制电路电流变小，衔铁不被吸下，电动机工作；当土壤湿度高于50%时，Rx阻值变小，控制电路电流大于0.2A，衔铁被吸下，电动机停止工作。据此连接电路，电路如图所示 （5）当土壤湿度为50%时，湿敏电阻Rx=10Ω，此时控制电路电流I=0.2A，电源电压U=6V，则控制电路总电阻 由串联电路电阻特点知 （6）电动机消耗的电能 电动机线圈产生热量 电动机输出的机械能 电动机的机械效率 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 电与磁 目录 【A题型建模·专项突破】 1 题型一、辨析磁体、磁场和磁感线 1 题型二、电磁铁（电磁继电器）的综合应用 4 题型三、辨析三种电磁现象 9 题型四、电与磁的相关实验探究题 15 【B 综合攻坚·能力跃升】 23 题型一、辨析磁体、磁场和磁感线 1．指南针是我国的四大发明之一，在其不断发展的过程中出现过多种形态，北宋时期曾出现过如图所示的“指南鱼”。“指南鱼”用一块薄薄的铁片做成，形状很像一条鱼，将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。下列说法正确的是（　　） A．北京地区的地磁场方向由北向南 B．“指南鱼”被磁化后，只有N极一个磁极 C．“指南鱼”鱼头端为该鱼形磁体的N极 D．“指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的N极 【答案】D 【详解】A．地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场方向由地磁北极指向地磁南极，即由南向北，故A错误； B．任何磁体都有两个磁极，即N极和S极，故B错误； C．“指南鱼”静止时鱼头指向南方，说明鱼头端为该磁体的S极，故C错误； D．地理南极附近是地磁场的N极，“指南鱼”静止时鱼头指向南方，即指向地磁场的N极，故D正确。 2. 如图所示是一款由磁吸头和普通充电线组成的新型充电线。使用时将磁吸头插入手机，当充电线头靠近磁吸头时，会自动吸附在一起对手机进行充电。下列说法正确的是（     ） A．自动吸附利用了异名磁极相互排斥 B．可以判断出，制作充电线头的材料中一定有铝等磁性材料 C．磁吸头内的磁体可能只有一个磁极 D．磁感线不是真实存在的，所以磁吸头内的磁体周围不存在磁感线 【答案】D 【详解】A．异名磁极是相互吸引，不是相互排斥，故A错误； B．铝不是磁性材料，不能被磁体吸引，所以充电线头的材料不可能是铝，故B错误； C．任何磁体都有两个磁极（N极和S极），不存在只有一个磁极的磁体，故C错误； D．磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，不是真实存在的，所以磁吸头内的磁体周围不存在真实的磁感线，故D正确。 故选D。 3. 关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（　　） ①磁场和磁感线都是磁体周围空间真实存在的 ②磁体之间的吸引或排斥，都是通过磁场来实现的 ③磁体周围的磁感线是从磁体N极发出，回到磁体S极 ④地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到地球南极附近 A．①② B．②③ C．②③④ D．①②③④ 【答案】B 【详解】①磁场是磁体周围真实存在的物质，磁感线是人们为了研究磁场假想的带箭头曲线，并非真实存在，故①错误； ②磁体之间的吸引或排斥作用，都是通过磁场来实现的，故②正确； ③磁体外部（周围空间）的磁感线是从磁体N极发出，回到磁体S极，故③正确； ④地球是大磁体，地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，因此地磁场的磁感线是从地球南极附近（地磁北极）发出，回到地球北极附近（地磁南极），故④错误。 故选B。 4．趋磁细菌可以在细胞内形成磁小体，磁小体是铁磁性纳米颗粒，一般在细胞中成链状排列，像“指南针”一样赋予细菌利用地磁场定向导航的能力。下列说法正确的是（　　） A．磁小体周围存在着磁感线 B．磁小体指向南方的一端为极 C．磁小体周围各点的磁场方向相同 D．趋磁细菌导航的原理与验电器相同 【答案】B 【详解】A．磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，并非真实存在，故A错误； B．地磁场的N极位于地理南极附近，根据异名磁极相互吸引的规律，磁小体相当于小磁针，静止时指向地理南方（地磁N极）的一端为S极，故B正确； C．磁小体是微小磁体，其周围磁场方向随位置不同而变化，不可能各点磁场方向都相同，故C错误； D．趋磁细菌导航依靠的是地磁场对磁小体的作用力，属于磁现象；验电器是根据同种电荷相互排斥的静电原理工作，二者原理完全不同，故D错误。 故选B。 5. 如图所示的磁吸式太阳镜片，可通过磁吸边框与近视眼镜的金属框架紧密贴合。该太阳镜片的磁吸边框（　　） A．周围存在磁场和磁感线 B．周围的磁场分布是不均匀的 C．利用同名磁极相互吸引原理 D．可以吸附在任何金属框架上 【答案】B 【详解】A．磁体周围真实存在磁场，但磁感线是为描述磁场引入的假想物理模型，并不真实存在，故A错误； B．磁体周围的磁场分布不均匀，磁极处磁场最强，离磁体越远磁场越弱，故B正确； C．磁吸贴合主要利用磁体能吸引铁、钴、镍等铁磁性材料；同名磁极相互排斥，故C错误； D．磁体只能吸引铁、钴、镍等磁性材料，无法吸引铜、铝等大多数金属，不能吸附在任意金属框架上，故D错误。 故选B。 6．（多选题）下列关于磁场的叙述，其中正确的是（     ） A．在磁铁周围放入小磁针，磁铁产生磁场，取走小磁针，磁铁周围的磁场就消失了 B．某一点磁场方向，就是放在该点的小磁针静止时南极所指的方向 C．磁感线是有方向的，在磁体外部的磁感线都是从磁体的极出发回到极 D．指南针静止时南极指向地磁北极 【答案】CD 【详解】A．磁场是磁体周围客观存在的特殊物质，它的存在和是否放入小磁针无关，拿走小磁针后磁铁周围的磁场不会消失。故A错误； B．物理学规定，某点的磁场方向，是放在该点的小磁针静止时北极（N极）所指的方向，故B错误； C．磁感线是为描述磁场引入的带方向的假想曲线，在磁体外部，磁感线都是从N极出发，回到S极，故C正确； D．地磁场中，地磁北极位于地理南极附近，根据异名磁极相互吸引，指南针的南极（S极）会被地磁北极吸引，因此静止时指南针南极指向地磁北极，故D正确。 故选CD。 7．模型法是人们通过一定的科学方法，建立一个适当模型揭示客观事物形态、特征和本质的研究方法。简单来说，物理模型就是为了方便研究，将复杂的实际问题简化、理想化后，抓住主要因素而建立的一种抽象结构。请根据示例，写出一种初中涉及到的物理模型和对应的本质属性。 【示例】物理模型：磁感线。 本质属性：为了描述磁场而引入的，它并不是真实存在的，但可以描述磁场的性质。 物理模型：___________。 本质属性：___________。 【答案】 光线 用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，本身并不存在 【详解】初中物理中，光线是典型的物理模型；光线是对光的传播过程进行简化抽象得到的，实际生活中不存在真实的光线。 题型二、电磁铁（电磁继电器）的综合应用 8．道路被损坏的一个重要原因是车辆严重超载。为了抓拍超载车辆，学校的科技小组设计了一个“汽车超载记录器”，其电路原理图如图甲所示。已知控制电路的电源电压保持不变，线圈电阻，保护电阻。当车辆经过水平检测点时，压敏电阻Rx的阻值与压力变化的关系如图乙所示。当电压表示数时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始抓拍。g取，下列说法正确的是（     ） A．Rx的阻值随压力的增大而增大 B．当压力增大时，电压表示数减小 C．继电器的衔铁恰好被吸下时，控制电路中的电流为 D．质量为55 t的汽车经过水平检测点时会被抓拍 【答案】D 【详解】A.由图乙可知，压力F增大时，Rx的阻值减小，故A错误； B.压力增大时，Rx减小，控制电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律I=U/R，电路总电流I增大；R1​是定值电阻，由可知 ​，（电压表示数）增大，故B错误； C.衔铁恰好被吸下时，电压表示数，电路电流 故C错误； D.恰好吸下时，总电阻 压敏电阻 根据图乙可知时对应压力F=4×N。质量m=55 t的汽车，对检测点的压力 压力更大，Rx更小，电流更大，，满足抓拍条件，因此会被抓拍，故D正确。 故选D。 9．（多选题）如图，是汽车尾气中CO（一氧化碳）排放量的检测电路的简化电路。当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警。闭合开关，下列说法正确的是（     ） A．气敏电阻R1阻值随浓度的增大而增大 B．当浓度升高，电磁铁磁性减弱 C．增大的电压值可以使检测电路在浓度较低时报警 D．将R2的滑片下移，检测电路在浓度更高时报警 【答案】CD 【详解】AB．当CO浓度高于设定值时报警，说明衔铁被吸下，触点闭合。衔铁被吸下说明电磁铁磁性增强，控制电路电流增大。由I=U/R可知，电源电压不变，电流增大说明总电阻减小，即气敏电阻R1阻值减小。故R1阻值随CO浓度增大而减小，CO浓度升高时电磁铁磁性增强，故AB错误； C．报警时电磁铁吸下衔铁，说明控制电路电流达到某一临界值。由可知，当增大、R2不变时，为保持电流不变（即刚达到报警条件），R1的阻值需增大。R1阻值增大对应CO浓度较低，故增大可以使检测电路在CO浓度较低时报警，故C正确。 D．由图可知，R2接入电路的是滑片以上的部分。将滑片下移，R2接入阻值增大。由可知，当不变、R2增大时，为保持电流不变，R1的阻值需要减小。R1阻值减小对应CO浓度增大，故检测电路在CO浓度较高时报警，故D正确。 故选CD。 10．（多选题）如图甲所示是一款应用广泛的磁卡锁，其工作原理如图乙所示。磁卡锁开门主要是通过刷磁卡（开关闭合）来接通电源，电磁铁吸引插销，实现开门。下列说法正确的是（     ） A．插销可选用铜、铝等材料制成 B．刷卡接通电源后，电磁铁的左端为极 C．若只对调电源的正、负极，磁卡锁将无法正常工作 D．若电源电压过低，磁卡锁将无法正常工作 【答案】BD 【详解】A．电磁铁只能吸引铁、钴、镍等铁磁性材料，铜、铝不属于铁磁性材料，无法被电磁铁吸引，因此插销不能用铜、铝制作，故A错误； B．根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指顺着电流方向，大拇指指向的一端为N极。本题中电流从螺线管左端流入，结合图中绕线方向可判断，电磁铁的左端为极，故B正确； C．对调电源正负极后，仅改变电磁铁的磁极方向，电磁铁仍然可以吸引铁磁性插销，磁卡锁可以正常工作，故C错误； D．电磁铁磁性强弱与电流大小有关，电源电压过低会使电路电流过小，电磁铁磁性不足，吸引力不足以拉动插销，磁卡锁无法正常工作，故D正确。 故选BD。 11．（多选题）如图所示是某兴趣小组设计的天然气泄漏报警系统的电路图。R1为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。正常状态下绿色指示灯亮，电铃不响；当天然气浓度增大到一定程度时，绿色指示灯熄灭，电铃发出报警声。下列判断正确的是（     ） A．方框b中应为电铃，方框a中应为绿色指示灯 B．当天然气浓度增大时，控制电路中消耗的功率变小 C．要使天然气的报警浓度降低，可将滑片P适当向上移动 D．若控制电路电源电压降低，天然气的报警浓度将升高 【答案】AD 【详解】A．R1为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。当天然气浓度增大到一定程度时，控制电路中电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，方框b所在电路接通，此时绿色指示灯熄灭，电铃发出报警声，因此方框b中应为电铃，方框a中应为绿色指示灯，故A正确； B．当天然气浓度增大时，控制电路中电流增大，根据，控制电路中R2消耗的功率变大，故B错误； C．将滑片P适当向上移动，滑动变阻器接入阻值增大，当报警时，控制电路的电流要达到报警时的电流值，即报警时控制电路总电阻为定值，因此R1阻值更小，此时天然气的报警浓度变高，故C错误； D．若控制电路电源电压降低，控制电路的电流要达到报警时的电流值，根据，报警时控制电路总电阻变小，因此R1阻值更小，天然气的报警浓度将升高，故D正确。 故选AD。 12. 如图甲所示，是多功能养生壶，可以加热也可以保温，其自动控温工作原理如图乙所示。控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R0是保护电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压恒为6V；工作电路中，V，R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流mA时，加热电路接通。加热挡功率为880W，保温挡功率为110W。 (1)养生壶开始加热时，金属板应与______（选填“a”或“b”）端相连接。 (2)若R0阻值为200Ω，则养生壶刚开始保温时的温度约为多少？ (3)R1阻值为多少？ (4)若养生壶中的水在加热过程中吸收了J，且加热效率为90%的情况下，那么将这壶水加热用了多长时间？ 【答案】(1)b (2) b (3) (4) 【详解】（1）继电器金属板和触点b接通时，电路为R2的基本电路；继电器金属板和触点a接通时，R1与R2串联；因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以根据公式，继电器金属板和触点b接通时，总电阻更小，功率更大，属于加热挡。 （2）养生壶刚开始保温时，线圈电流恰好为临界电流 控制电路总电阻为 控制电路中R0与热敏电阻串联，因此热敏电阻阻值 结合图丙可得，热敏电阻阻值为时对应温度为，即刚开始保温时温度为。 （3）加热挡只有R2接入工作电路，根据得的阻值 保温挡R1与R2串联，工作电路总电阻 根据串联电阻规律， （4）根据加热效率公式，可得加热消耗的总电能 根据电能公式，得加热时间 13. 目前，高层楼房越来越多，电梯得到广泛应用，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如题图甲所示。已知控制电路的电源电压U=6 V，保护电阻，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。 (1)当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值________，控制电路中的电流________，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被________吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声，通过________传到人耳； (2)若电梯在20 s内将一位重600 N的乘客匀速提升15 m，电梯对乘客做功的功率是________W；（g取10 N/kg） (3)当电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为800 kg的乘客时，试通过计算说明电梯________（选填“会”或“不会”）超载。 【答案】(1) 减小 增大 电磁铁 空气 (2)450 (3)不会 【详解】（1）由图乙可知，压力增大时压敏电阻阻值减小； 电源电压不变，总电阻减小，由欧姆定律可知电路电流增大； 超载时电磁铁磁性增强，吸住衔铁； 声音通过空气传入人耳。 （2）电梯对乘客做的功为 电梯对乘客做功的功率为 （3）乘客总重力为 压敏电阻受到的压力 衔铁刚好被吸住时电流 控制电路总电阻为 刚好吸合时压敏电阻的阻值为 由图乙可知，，时压敏电阻阻值大于200Ω，故控制电路电流小于20mA，衔铁不会被吸住，电梯不会超载。 题型三、辨析三种电磁现象 14．电磁学作为现代科技的核心基础，推动了社会进步，提升了生活质量。下列关于各图的描述正确的是（    ） A．图甲中电磁继电器利用了电磁感应的原理 B．图乙是发电机的工作原理图 C．图丙中扬声器利用了通电导线在磁场中受到力的作用 D．图丁中动圈式话筒利用了电流的磁效应 【答案】C 【详解】A．图甲中电磁继电器实质是利用电磁铁控制工作电路的开关，利用了电流的磁效应，故A错误； B．图乙中有电池做电源，闭合开关后，线圈中有电流，发生转动，是电动机，不是发电机，故B错误； C．图丙中扬声器利用了通电导线在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，从而将电信号转化为声信号，C正确； D．图丁中动圈式话筒是利用膜片振动产生变化的电流，是利用了电磁感应的原理，故D错误。 故选C。 15．在地铁进站刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，然后读出交通相关信息，如图所示中的工作原理与进站刷卡时原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，利用了电磁感应原理。 A．奥斯特实验，展示的是电流的磁效应（电生磁），与电磁感应原理不同。故A不符合题意； B．电磁继电器，核心元件是电磁铁，利用电流的磁效应工作，故B不符合题意； C．装置中没有电源，导体切割磁感线产生电流，是电磁感应现象，与刷卡原理相同。故C符合题意； D．装置中有电源，是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），原理不同。故D不符合题意； 故选C。 16．下列实验装置能体现电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。 A．开关闭合后，通电导体受到磁场的作用，可以在导轨上运动，将电能转化为机械能，这符合电动机的工作原理，故A符合题意； B．电源、开关、滑动变阻器、定值电阻和电流表串联，电压表并联在定值电阻两端，此实验为测量定值电阻的阻值或探究电流与电压、电阻关系的实验，故B不符合题意； C．闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故C不符合题意； D．闭合开关，通电螺线管中有电流流过时，会产生磁性，吸引悬挂的铁块，利用的是电流的磁效应，通过滑动变阻器改变电路中的电流，观察悬挂的铁块弹簧的伸长量判断磁性的强弱，可以研究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系，故D不符合题意。 故选A。 17．2025年1月，中国科学家发布：月球20亿年前存在磁场，现在无磁场。下列四个实验，若分别在20亿年前、现在的月球表面实施，结果大相径庭的是（　　） A．多次水平拨动 B．闭合开关 C．闭合开关 D．左右移动导线 【答案】A 【详解】A．若月球表面不存在磁场，多次水平拨动，条形磁铁会由于拨动的力的作用静止在不同方向；若20亿年前存在磁场，多次水平拨动，条形磁铁会受月球磁场的作用力，停在南北方向，结果大相径庭，故A符合题意； B．如图所示，闭合开关，电磁铁中有电流通过，电生磁，都会吸引小铁钉，与月球是否存在磁场无关，结果都相同，故B不符合题意； C．如图所示，闭合开关，通电导体在磁场中都会受到力的作用，与月球是否存在磁场无关，结果都相同，故C不符合题意； D．如图所示，闭合开关，左右移动导线，都会切割磁感线产生感应电流，与月球是否存在磁场无关，结果都相同，故D不符合题意。 故选A。 18．电磁感应原理应用在某新能源汽车的无线充电技术上，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。如图所示的设备利用该原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】无线充电利用电磁感应原理，实现电能经变化磁场向受电线圈传递。 A．该图是奥斯特实验，研究电流的周围存在磁场，是电生磁，故A不符合题意； B．闭合电路的一部分导体AB做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意； C．图中有电源，其原理是通电导体在磁场中受力运动，是将电能转化为机械能，故C不符合题意； D．电磁铁通电后具有磁性，是电流的磁效应，故D不符合题意。 故选B。 19．关于以下四幅图，下列说法错误的是（　　） A．图甲：地理的两极和地磁的两极不重合 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：开关闭合后，电能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．图甲，地理的两极和地磁的两极并不重合的现象是我国宋代学者沈括最早发现的，故A正确，不符合题意； B．图乙是奥斯特实验，能够证明通电导体周围存在磁场，故B正确，不符合题意； C．图丙，两个螺线管串联，通过螺线管的电流相同，两个螺线管的线圈的匝数不同，吸引小铁钉的数目不同，说明电磁铁磁性强弱与通电螺线管中线圈的匝数有关，故C错误，符合题意； D．图丁，开关闭合后，闭合电路的部分导体在磁场中受到力的作用，工作时，将电能转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选C。 20．如图，新能源汽车在进行无线充电时，受电线圈的工作原理与下列哪个实验的原理相同（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电动汽车驶到供电线圈装置上时，受电线圈可感应出电流，这过程是磁生电，即电磁感应现象。 A．图中磁体靠近小磁针，使小磁针发生偏转，说明不同磁体的磁极间存在力的作用，故A不符合题意； B．图中给导体通电，导体ab会运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故B不符合题意； C．图中闭合开关，给导体通电，说明通电直导线周围存在磁场，是电流的磁效应，故C不符合题意； D．图中AB是闭合电路的一部分导体，AB做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故D符合题意。 故选D。 21. 图中有关电与磁的描述，正确的是（　　） A．甲图：根据安培定则，大拇指所指的那端为通电螺线管的N极 B．乙图：电磁继电器利用电磁感应原理工作 C．丙图：通电线圈在磁场中受力转动，是发电机的工作原理 D．丁图：导体AB上下往复运动，电流表的指针会左右摆动 【答案】A 【详解】A．安培定则用于判断通电螺线管的磁极方向：用右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极。 故A正确； B．电磁继电器的工作原理： 利用电磁铁的磁性控制电路的通断，属于电流的磁效应。 电磁感应原理是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流，与电磁继电器无关。故B错误； C．图中有电源，闭合开关，通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的工作原理。 发电机的工作原理是电磁感应。故C错误； D．导体AB上下往复运动时，与磁感线方向一致，没有切割磁感线，不能产生感应电流，电流表的指针不会摆动。故D错误。 故选A。 22. 如图所示是电流表的内部结构示意图。当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动从而带动指针偏转。下列选项图中和电流表工作原理相同的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】电流表的工作原理是，通电线圈在磁场中受力转动，从而带动指针偏转。 A．装置中没有电源，是导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，属于电磁感应现象，与电流表原理不同，故A不符合题意； B．这是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，与电流表原理不同，故B不符合题意； C．这是通电螺线管，利用的是电流的磁效应，与电流表原理不同，故C不符合题意； D．装置中有电源，通电导体在磁场中受力运动，属于电动机的工作原理，与电流表原理相同，故D符合题意。 故选 D。 题型四、电与磁的相关实验探究题 23. 小明学习了电磁知识后，从物理学的视角对图所涉及的物理问题进行了分析。 (1)如图甲所示，在A处接入______，可探究电动机的工作原理；（填实验器材名称） (2)在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，俯视图如图乙所示（磁感线垂直纸面向外，用“·”表示）；在外力的作用下，金属杆ab沿光滑金属轨道向右运动，请判断静止在光滑轨道上的金属杆cd是否运动并说明理由，判断∶______；理由∶______； (3)电吉他中电拾音器基本结构如图丙所示，磁体附近金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经电路放大后传送到音响发出声音，则弦振动时，线圈中的感应电流方向______（选填“变化”或“不变”）。 【答案】(1)电源 (2) 运动 在外力的作用下，金属杆ab沿光滑金属轨道向右运动，金属杆ab切割磁感线产生感应电流，在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，cd中有电流通过，周围产生新的磁场，与原磁场相互作用使得cd运动起来。 (3)变化 【详解】（1）电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用；如图甲所示，在A处接入电源，闭合开关后，金属轨道上原来静止的轻质金属杆会朝着某个方向运动。 （2）见答案。 （3）弦振动过程中，磁场方向不变，弦的运动方向会不断变化，则线圈中的电流方向不断变化。 24．电与磁之间存在着相互联系，根据下图所示的实验，回答问题： (1)如图甲、乙所示，小聪利用干电池、导线和小磁针进行实验；通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，本实验说明______。 (2)若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间______（选填“有”或“没有”）相互作用力。 (3)小聪又将直导线绕成螺线管形状，安装在一块硬纸板上，在螺线管的两端各放一个小磁针（磁极已标出），并在硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后轻轻敲击硬纸板，观察小磁针静止时的指向及铁屑的排列情况，如图丙所示，则小铁屑______（选填“能”或“不能”）反映磁场的方向。本实验表明：通电螺线管周围的磁场与______的磁场相似；______端（选填“左”或“右”）为该通电螺线管的极。 (4)小聪想在螺线管中插入芯材，制成电磁铁。他应该选择的芯材是______（填字母） A．铜棒    B．铁棒    C．铝棒    D．钢棒            E.木棒 (5)以下应用中用到了电磁铁的是______（填字母） A．白炽灯    B．电磁起重机    C．电炉    D．电铃            E.电磁继电器 (6)如图丁所示，为某直流电动机的原理图，定子是电磁铁，转子是线圈，开关闭合后，电动机的线圈可以顺时针转动。若保持其他装置不变，只对调电源的两极，______（选填“能”或“不能”）使此电动机的线圈反向转动。 【答案】(1)通电导线周围存在磁场 (2)有 (3)不能 条形磁铁 左 (4)B (5)BDE (6)不能 【详解】（1）通电后小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，断电后小磁针复位，说明小磁针受到的磁场力消失，故本实验说明通电导线周围存在磁场。 （2）若图甲中的小磁针换成直导线并通电，由于通电导线周围存在磁场，则两条导线都处在磁场中，都会受到另一根导线磁场的作用，故两条通电导线之间有相互作用力。 （3）实验中可以根据磁极间的相互作用来判断磁场方向，无法确定小铁屑在磁场中的磁极，铁屑的作用是能直观显示磁场的分布情况，无法显示磁场的方向。 通电后观察小磁针的指向及铁屑的排列情况可知，通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似； [3]由图可知，小磁针的S极靠近通电螺线管的左端，根据异名磁极相互吸引可知，左端为该通电螺线管的N极。 （4）电磁铁的芯材应选择软磁性材料，即容易被磁化的材料，铁是软磁性材料，插入螺线管中被磁化，铜、铝、木头都不能被磁化，而钢被磁化后磁性不易消失，故应该选择铁棒作为芯材。 （5）白炽灯和电炉都是利用电流的热效应原理工作的；电磁铁通电后有磁性，断电后磁性消失，则电磁起重机、电铃和电磁继电器都是利用电磁铁来工作的，故BDE符合题意，AC不符合题意。 故选BDE。 （6）电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关，只改变电流方向，或只改变磁场方向，都可以使电动机的转动方向发生改变，但只对调电源的两极，线圈中的电流方向改变，同时磁场方向也改变，故不能使此电动机的线圈反向转动。 25．如图所示，是宁宁“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。 (1)闭合开关后，铜棒ab在上图虚线区域内沿______（选填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针发生偏转。 (2)该实验演示的是______现象，利用这一原理可以制成______（选填“电动机”或“发电机”）。 (3)为使电流表指针偏转角度更大便于观察，请说出可采取的一种措施______。 (4)要改变电流表指针偏转方向，请说出可采取的一种措施是______。 (5)如图甲表示的是交流发电机原理示意图，乙图是交流发电机截面图（沿垂直纸面方向看），闭合电路的线圈部分在两极间的运动情形。图中小圆圈代表导体棒的横截面，运动过程中给出了线圈在水平和竖直两个位置。图中的箭头表示线圈此时在该位置上的运动方向。会产生感应电流的是位置______（选填“水平或竖直”），线圈靠惯性运动时，闭合开关，线圈停止运动的______（选填“快或慢”）。 (6)若把图甲中的小灯泡换成______就变为电动机模型。其中，线圈在磁场中受力方向与______和______有关。 【答案】(1)左右 (2) 电磁感应 发电机 (3)增大导体切割磁感线的速度或增强磁场 (4)改变铜棒运动方向或磁场方向 (5) 水平 快 (6) 电源 电流方向 磁场方向 【详解】（1）产生感应电流的条件是 “闭合电路的部分导体切割磁感线”。图中磁场方向为竖直方向，因此铜棒 ab 沿左右方向运动时，会切割磁感线，电流表指针偏转。 （2）[1]该实验演示的是闭合电路的部分导体切割磁感线产生电流的现象是电磁感应现象。 [2]利用这一原理可制成发电机，将机械能转化为电能。 （3）感应电流的大小与导体切割磁感线的速度、磁场强弱等有关。为使电流表指针偏转角度更大，可采取的措施有：增大导体切割磁感线的速度或增强磁场。 （4）感应电流方向与磁场方向、导体运动方向有关，所以可采取的措施：改变导体切割磁感线的方向或调换磁铁的磁极。 （5）[1]水平位置：线圈运动方向切割磁感线，会产生感应电流；竖直位置：线圈运动方向与磁感线平行，不切割，无感应电流，故填水平。 [2] 线圈靠惯性运动时，闭合开关会产生感应电流，同时受到磁场的阻力，因此线圈停止运动的速度更快。 （6）[1] 电动机是利用 “通电导体在磁场中受力运动” 的原理，需将小灯泡换成电源提供电能。 [2] 线圈在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。 26．小林学习了电磁感应原理后，想到地球是一个巨大的磁体，于是他和同学利用一根长导线等器材形成闭合电路。两名同学摇动导线，就能利用地磁场将我们日常运动的能量转化为可利用的电能。 (1)考虑到产生的电流较小，在如图甲所示的实验装置中，需在导线夹间接入的电路元件是______； (2)实验中发现，当顺时针摇导线转动一周的过程中，电表指针先向右偏转后向左偏转，这是因为感应电流的方向与___________有关； (3)与本实验原理相同的是________（选填“电动机”或“发电机”）； (4)通过多次实验，他们可以发现按照图乙____的方向站立转动导线更容易产生感应电流； (5)小林和同学发现，两位摇绳的同学拉动导线上下抖动时，产生感应电流的大小和转动导线时不同，请你依据此现象猜想，感应电流的大小与_________有关。 【答案】(1)灵敏电流计 (2)导体运动方向 (3)发电机 (4)A (5)切割磁感线的速度大小 【详解】（1）由于实验中产生的感应电流小，因此应在导线夹间接入的电路元件是较灵敏的灵敏电流计。 （2）当顺时针摇导线转动一周的过程中，导体运动的方向发生改变，此时电表指针先向右偏转后向左偏转，说明感应电流的方向与导体运动方向有关。 （3）上述过程中满足闭合回路中一部分导体做切割磁感线运动，产生感应电流是电磁感应现象，发电机是利用该原理工作的。 （4）由于地磁场是南北方向，因此应按东西方向站立转动导线，会切割磁感线运动，产生感应电流，故A符合题意。 （5）两位摇绳的同学拉动导线上下抖动和转动时，切割磁感线的速度不同，产生感应电流的大小和转动导线时不同，说明产生感应电流的大小与切割磁感线的速度大小有关。 27. 跨学科实践：制作简易直流电动机 项目提出：电动机已经应用在生产生活的各个方面，如电风扇、洗衣机等。物理小组准备制作简易直流电动机。 项目分析：本项目需要完成三个任务。①了解电动机的工作原理及构造；②设计并制作简易直流电动机；③调试作品。 项目实施： (1)电动机的工作原理及构造：通电线圈在________中受力转动；直流电动机主要由线圈和磁体组成。如图甲，把刷有绝缘漆的铜导线绕成矩形线圈，两端各拉出一段引线，把线圈左端引线的漆全部刮掉，右端只刮半周；如图乙，用硬铁丝做支架固定在电池盒两端并与两极相连，电池上放置一块圆形磁体；如图丙，把线圈放在支架上。轻轻拨动线圈，观察线圈能否持续转动。 展示交流： (2)通电线圈转动过程中的能量转化是________转化为机械能。 (3)若无论怎样拨动线圈，线圈都不能持续转动，原因可能是________（写出一种即可）。 (4)在不更换器材的情况下，要改变线圈的转动方向，请你说出一种做法________。 【答案】(1)磁场 (2)电能 (3)线圈与支架接触不良 (4)将磁体上下翻转，改变磁场方向 【详解】（1）通电导体在磁场中会受到力的作用，线圈两边受力方向不同，会形成使线圈转动的作用效果，所以通电线圈在磁场中受力转动。 （2）直流电动机通电后线圈转动，电源提供的电能转化为线圈转动的机械能。 （3）若无论怎样拨动线圈都不能持续转动，说明线圈可能没有正常通电或受到的磁场作用较弱，例如线圈与支架接触不良、引线绝缘漆刮得不合适、磁体磁性较弱等。 （4）通电线圈的受力方向与电流方向和磁场方向有关。在不更换器材的情况下，可调换电池正、负极来改变电流方向，也可将磁体上下翻转来改变磁场方向，从而改变线圈的转动方向。 28．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”实验中，同学进行了如下操作。 (1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图甲所示，分析可知，通电螺线管周围的磁场和________（选填“条形”或“U形”）磁体的磁场相似； (2)如图乙所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。实验时发现现象不明显，为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取________的办法； (3)闭合开关后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，可轻敲硬纸板，这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的________力，使铁屑在磁场力的作用下动起来。实验中可以用________（填序号）代替铁屑，显示磁场分布； A．铜    B．铝屑    C．镍粉 (4)改变电流方向，发现铁屑的分布形状________（选填“没有改变”或“发生改变”）； (5)在图甲中，通电后发现螺线管上下两侧中间部位的小磁针没有发生偏转，而其他位置的小磁针均发生了偏转，这两处小磁针不偏转的原因可能是________。 (6)对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与________有关。 【答案】(1)条形 (2)增大电流 (3) 摩擦 C (4)没有改变 (5)见解析 (6)电流方向 【详解】（1）通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体相似，都是在两端磁性较强，中间磁性较弱，磁感线的形状也较为相似。 （2）根据影响通电螺线管磁性强弱的因素，在不改变线圈匝数的情况下，增大电流可以增强磁场强度。因为通电螺线管的磁性强弱与电流大小、线圈匝数和有无铁芯有关。 （3）轻敲硬纸板是为了减小铁屑与玻璃板之间的摩擦力，使铁屑更容易在磁场力作用下动起来。 镍粉是磁性材料，能被磁场吸引，可代替铁屑显示磁场分布，而铜和铝不是磁性材料，不会被磁场吸引，不能用来显示磁场分布。故选C。 （4）改变电流方向，通电螺线管的磁极会发生改变，但磁场的分布形状不变，因为磁场分布形状主要取决于螺线管的形状和线圈匝数等因素，而不是电流方向。 （5）闭合开关前，螺线管中间部位两侧的小磁针N极指向地磁南极，假如闭合开关后，螺线管的N极也指向地磁南极方向，那么螺线管中间部位两侧的小磁针就不会发生偏转。这是一种可能的原因，即小磁针原本的指向与通电后螺线管在该位置的磁场方向恰好一致，导致小磁针不受力或受力平衡，从而不发生偏转。 （6）将电源的正负极对调，则通过螺线管的电流方向相反，小磁针的指向与之前相反，说明螺线管的磁极与之前相反，所以通电螺线管外部磁场的方向与电流方向有关。 29．周一升旗时，小明发现升旗手操作国旗上升，国歌结束时国旗还没有升到顶端，就想设计一个电动升旗装置，使国旗能在规定时间内匀速上升至顶端。 【初步设计】如图甲所示，用电动机带动国旗上升，调节滑动变阻器的滑片可以改变电动机的转速，定时器在计时结束时自动断开电路。 (1)图乙中，能说明电动机工作原理的是____________。 (2)国歌的奏唱时长是46s，若国旗上升高度为11.5m，则国旗上升的速度应为__________m/s。 【改进设计】为实现国旗的电动上升和下降，小明使用两个单刀双掷开关改进电路，如图丙所示。开关接不同触点时，国旗的升降情况如下表所示。 开关状态 开关S1接 开关S2接 国旗的升降情况 ① a c ② a d 上升 ③ b c ④ b d (3)为使国旗下降，开关应处于状态____________（填序号），判断的依据是____________。 【优化设计】若电动升旗装置可通过光控实现日出升旗、日落降旗的自动化控制，则升旗装置会更加智能化和便捷，于是小明再次对电路进行优化，如图丁所示。已知控制电路中，电源电压U控是6V，保护电阻R0是2kΩ，光敏电阻R1的阻值随光照强度E的变化关系如图戊所示，电磁铁线圈电阻忽略不计。当太阳升起光照强度达到1000lx时，电磁铁将衔铁吸下，工作电路的电动机工作，带动国旗上升。 (4)若要让国旗在光照强度E达到700lx时上升，可以采用的方法是____________。（写出一种即可，需有数据支撑） (5)图丁电路的不足之一是______________。 【答案】(1)B (2)0.25 (3) ③ 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 (4)保护电阻R0换成1.5kΩ或者电源电压调为6.75V。 (5)当阴雨天时，光照比较弱，光敏电阻的阻值较大，控制电路的电流太小，则无法按时自动升旗，并且控制电路缺少开关，无法人为控制电路。 【详解】（1）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。A图中，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，是电磁感应现象；B图中，闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，因此能说明电动机工作原理的是图B。 （2）国旗上升的速度 （3）通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关。由实验中的数据②可知，当开关S1接a，开关S2接d时，电动机的电流由上端流入，下端流出，国旗上升；为了使国旗下降，应改变电动机转动的方向，则将电流由下端流入，上端流出，所以开关S1接b，开关S2接c，开关应处于状态③。 （4）由图戊可知，当太阳升起光照强度达到1000lx时，光敏电阻R1的阻值为2kΩ，忽略电磁铁线圈电阻，则此时电路的电流为 若要让国旗在光照强度E达到700lx时上升，由图戊可知，此时光敏电阻R1'的阻值为2.5kΩ，所以此时保护电阻R0'的阻值应为 若不改变保护电阻R0的阻值，则此时电源电压为U=I(R+R1')=0.0015A×(2000Ω+2500Ω)=6.75V 因此要让国旗在光照强度E达到700lx时上升，可以采用的方法是保护电阻R0换成1.5kΩ或者电源电压调为6.75V。 （5）由设计电路图可知，当阴雨天时，光照比较弱，光敏电阻的阻值较大，控制电路的电流太小，则无法按时自动升旗，并且控制电路缺少开关，无法人为控制电路。 1．下列实例与发电机原理相同的是（　　） A．图甲：由环形电流方向可判断小磁针的N极 B．图乙：便携式按压手电筒工作原理 C．图丙：扬声器工作原理 D．图丁：录音磁头录音时的工作原理 【答案】B 【详解】发电机的原理是电磁感应现象。 A．环形电流周围有磁场，小磁针指示磁场的方向，由环形电流方向可判断小磁针的N极，利用的是电流的磁效应，故A不符合题意； B．便携式按压手电筒是利用电磁感应现象发电，供给灯泡工作，与发电机原理相同，故B符合题意； C．扬声器的原理是通电导体在磁场中受力运动，故C不符合题意； D．录音磁头录音时的工作原理是利用电流产生的磁场对磁带进行磁化，故D不符合题意。 故选B。 2．2025年3月，我国福建号航母成功进行舰载机电磁弹射试验。如图是航母舰载机起飞电磁弹射器，它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，舰载机受到强推力而快速起飞。下列各选项中与电磁弹射器工作原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，由于磁场对电流有力的作用，故舰载机受到强推力而快速起飞。 A．当导线中通过电流时，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A不符合题意； BC．图中是发电机的原理图，发电机是利用电磁感应原理工作的，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流，与电磁弹射器工作原理不同，故BC不符合题意； D．闭合开关后，通电金属杆在磁场受力而运动，故实验原理是磁场对电流有力的作用，与弹射车的原理相同，故D符合题意。 故选D。 3. 图甲为简单恒温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的图像如图乙所示，为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（     ） A．继电器中电磁铁的上端为N极 B．恒温箱内的加热器应接在BD间 C．若该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移 D．若将U的正负极对调不会影响其工作 【答案】D 【详解】A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的流向（电流从电磁铁下端流入、上端流出），大拇指指向电磁铁的下端，因此电磁铁下端为N极，上端为S极，故A错误； ‌B．温控逻辑要求：温度较低时，控制电路电流小，衔铁未被吸合，加热器需要工作；当电流达到20mA衔铁被吸合后，加热器停止工作。因此加热器需要接在衔铁未吸合时连通的触点A、C之间，若接在BD间，衔铁吸合时加热器才接通工作，不符合温控要求，故B错误； C．衔铁触发吸合的电流固定为20mA，由可知触发时控制电路总电阻为定值。若设定温度更高，由图乙可知热敏电阻R的阻值随温度升高而减小，因此需要增大滑动变阻器接入的阻值来维持总电阻不变，滑动变阻器滑片应向下移动（接入电阻变大），向上移动会使接入电阻变小，无法满足要求，故C错误； D‌．电磁铁的磁性仅与电流大小、线圈匝数有关，和电流方向无关。将电源U的正负极对调后，线圈中电流大小的变化规律不变，电磁铁仍然可以在电流达到20mA时吸合衔铁，完全不影响温控电路的正常工作，故D正确。 故选D。 4．（多选题）如图甲所示，酒店常采用LED发光字来提升店面在夜间的辨识度。图乙是这款LED发光字的自动控制电路，R为光敏电阻，发光字白天不亮，夜晚亮，“变压设备”可将电压由220V变为12V。下列说法正确的是（     ） A．导线a接零线（中性线）、b接火线（相线） B．电磁铁中有电流时，上端为N极 C．LED发光字所在的电路是控制电路 D．R的阻值随光照强度的增大而减小 【答案】AD 【详解】A．根据安全用电原则，开关应接在火线和用电器之间，图中衔铁相当于开关控制工作电路，故导线b应接火线，a接零线，故A正确； B．由图可知，控制电路电源左端为正极，电流从电磁铁下端流入，根据安培定则（右手螺旋定则），四指顺着电流方向握住螺线管，大拇指指向下端，即下端为N极，上端为S极，故B错误； C．电磁继电器中，含有电磁铁的低压电路是控制电路，含有用电器（LED发光字）的高压电路是工作电路，故C错误； D．白天光照强时灯不亮，说明衔铁被吸下，工作电路断开，此时电磁铁磁性强，控制电路电流大，根据欧姆定律可知总电阻小，即光敏电阻R阻值小，说明R的阻值随光照强度的增大而减小，故D正确。 故选AD。 5．鸽子是人们喜爱的一种鸟类，它们有惊人的远距离辨认方向的本领、鸽子靠什么来导航呢？人们曾做过一个实验：把一些训练有素的鸽子分成两组，在一组鸽子的翅膀下各缚一块小磁铁块，而在另一组鸽子的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚有铜块的鸽子都能飞回鸽舍，而缚着磁铁块的鸽子却全部飞散了。 (1)人们设计实验的目的是验证一个什么样的猜想？_________________。 (2)缚铜块的信鸽能从很远的陌生地方飞回鸽舍是因为铜_____（选填“是”或“不是”）磁性物质。 (3)人们在做实验时，在不同时间、不同地点放飞了不同品种的几十只鸽子，这是为了__________。 【答案】(1)验证鸽子是否靠地磁场来导航 (2)不是 (3)使实验结果更具有普遍性、可靠性，避免实验偶然性 【详解】（1）本题是关于磁场的题目，需要应用控制变量法分析鸽子辨认方向的方法；地球周围有磁场，鸽子是靠地磁场来辨别方向的，由此得出人们设计实验的目的。 （2）有磁性物质才可以被磁化，即磁性物质对鸽子有影响，而缚铜块的鸽子仍能回鸽舍，说明铜块对鸽子的飞行没有影响。 （3）在做实验时，为了使实验结果更具有普遍性、可靠性，避免实验偶然性，要做多次实验，据此解答。 6．磁性材料是很多电子产品的重要组成部件，某兴趣小组找到一个带缺口的环形磁体，如图所示，他们不知道这个环形磁体的磁极分布情况。请你设计一个简单实验，显示出该环形磁体磁场的分布，同时确定该环形磁体的磁极。 (1)实验器材：铁屑、硬纸板、________； (2)实验方案：①沿环形磁体的缺口处插入硬纸板，并_________；②_________； (3)实验结论：①根据铁屑的排布，显示磁场的分布；②根据磁极间的相互作用规律，则_______为环形磁体的南极。 【答案】(1)小磁针 (2)将铁屑均匀地撒在硬纸板上，轻敲硬纸板，使铁屑在磁场的作用下有序排列 将小磁针放在铁屑分布区域的不同位置，观察小磁针静止时N极的指向 (3)与小磁针N极相互吸引的一端 【详解】（1）本实验还需要用到小磁针。因为铁屑只能显示磁场的分布，无法显示磁场的方向。要确定磁极，小磁针能根据磁极间相互作用指示出磁体的磁极。 （2）沿环形磁体的缺口处插入硬纸板，并将铁屑均匀地撒在硬纸板上，轻敲硬纸板，使铁屑在磁场的作用下有序排列。通过铁屑的分布可以直观呈现出磁场的大致形状和分布情况。 将小磁针放在铁屑分布区域的不同位置，观察小磁针静止时N极的指向。利用小磁针N极所指方向为该点磁场方向的性质，结合磁极间相互作用规律来确定环形磁体的磁极。 （3）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。根据磁极间的相互作用规律，与小磁针N极相互吸引的一端为环形磁体的南极。 7．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它是通过电阻丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： (1)图乙中电磁继电器的工作原理是________，其中电磁铁上端为________（填“N或S”）极； (2)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率； (3)控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 【答案】(1) 电流的磁效应 S (2)11W (3)200℃ 【详解】（1）电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场； 根据安培定则：右手握住螺线管，四指沿电流方向，大拇指指向螺线管下端，因此螺线管下端为N极，上端为S极。 （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联，支路电压等于电源电压 根据，计算电热丝R1的额定电流 根据并联电路电流规律，指示灯支路的电流 指示灯支路消耗的功率 （3）控制电路中R2与R3串联，不计线圈电阻；衔铁弹起时电路电流不变，电源电压恒定，因此电路总电阻保持不变。 当加热温度设定为时，由图丙得，已知此时，总电阻 当R3调为时，此时R2的阻值 查图丙可知，对应温度为200℃，即对应的加热温度设定为200℃。 8．(1)如图是电动机的模型，磁场由两个电磁铁提供，abcd是线圈，闭合开关。 ①图1中P为磁体N极，Q为磁体__________极（选填“N”或“S”）。 ②图1中线圈ab边受力方向竖直向下，图2中将电源正负极调转后ab边的受力方向竖直向______（选填“上”“下”），依据是__________。 (2)图3中能体现发电机原理是图________（选填“丙”或“丁”），图4表示导体棒（露出一端）垂直于纸面运动时产生了感应电流。则它的运动方向可能是图中的哪些选项？______。 【答案】(1) N 下 图1中线圈ab边受力方向竖直向下，图2中将电源正负极调转后，ab边的电流方向改变，同时电磁铁的磁场方向改变，两个方向同时改变，则ab边受力方向不变，仍是竖直向下。 (2) 丁 ACD 【详解】（1）图1中P为磁体N极，根据电流从左侧上方流入电磁铁，根据安培定则知，Q为磁体N极。 （2）由图可知，丙图中给线圈通电，使其在磁场中受力转动，是通电导体在磁场中受力，是电动机的原理，图丁中没有电源，是闭合线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，使电流表指针偏转，是发电机的原理。 电路中能产生感应电流，说明导体做切割磁感线运动，ACD中的导体都做切割磁感线运动，而B中的导体运动方向与磁感线方向相反，没有切割磁感线，不会产生感应电流。故选ACD。 9．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲、乙所示，利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，实验表明__________________。 (2)如图丙所示，将直导线绕成螺线管形状，将其安装在有机玻璃板上，连入电路。硬纸板上均匀地撒满铁屑，螺线管周围放置若干枚小磁针。 ①闭合开关，轻敲玻璃板，观察到铁屑的分布规律，铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似。此时，若移走小磁针，该结论______（选填“仍成立”或“不成立”）。 ②小磁针的作用是指示该点的磁场______。观察图丁小磁针的指向，可知螺线管的右端是______（选填“N”或“S”）极。接下来将电源的正负极对调，这是为了进一步判断通电螺线管的极性与______的关系。 (3)在螺线管中插入软铁棒，可以制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是______。 A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 D．电铃 【答案】(1)通电导线周围存在磁场 (2) 条形 仍成立 方向 N 电流方向 (3)C 【详解】（1）甲图通电后小磁针偏转，乙图断电后小磁针复位，说明电流周围存在磁场。 （2）由图丙可知，螺线管周围的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布情况相似。 实验中用铁屑的分布情况来直观显示通电螺线管周围的磁场，运用了转换法。移走小磁针，螺线管周围的磁场不变，故移走小磁针后结论仍成立。 磁场中某点的磁场方向与放入该点的小磁针北极所指的方向一致，则在螺线管周围放置小磁针用于指示磁场的方向。 丁图中，小磁针北极的指向显示螺线管的磁场方向从右端出发回到左端，由于磁体周围的磁场方向是从N极出发回到S极，则螺线管的右端为N极。 对调电源的正负极，电流通过螺线管的方向发生改变，因此是为了探究通电螺线管的极性与电流方向的关系。 （3）A．电磁继电器是一种自动控制电路通断的开关，其核心工作部件为电磁铁，故A不符合题意； B．电磁起重机是通过给起重机上的电磁铁通电，使电磁铁产生强磁性，吸附磁性物体。断电后，磁性消失，物体脱离吸附，完成搬运，故B不符合题意； C．电炉是利用电流的热效应工作，未用到电磁铁，故C符合题意； D．电铃通过利用电流通断控制电磁铁磁性有无，从而带动铃锤反复敲击铃碗发声，故D不符合题意。 故选C。 10．某足球场草坪种植的黑麦草，适合在湿度为50%的土壤中生长。设计自动灌溉系统时需要使用湿敏电阻Rx，为测量Rx在湿度为50%的土壤中的电阻值，先把Rx放入湿度为50%的土壤内，并按图1连接电路。 (1)连接电路后，发现电路中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“×”，并以笔画线重新连接正确的导线________； (2)闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到_____（选填“A”或“B”）端； (3)闭合开关S，移动滑片P，测得多组数据如表格所示，实验②的数据如图2所示，根据实验①②③的数据可得：湿度为50%的土壤内Rx的阻值为_______Ω； 实验序号 ① ② ③ 电压表示数U/V 1.1 2.6 电流表示数I/A 0.1 0.26 Rx/Ω (4)湿敏电阻Rx的阻值随所在土壤湿度变化的图象如图3所示。已知：蓄电池电压恒为6V，电磁继电器（如图4所示的元件A）线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，小于0.2A时衔铁被弹回，线圈电阻不计；电动机的额定电压为220V。请以笔画线代替导线完成图4所示的电路连接，要求：闭合开关S，当土壤湿度低于50%时，电动机转动送水；当土壤湿度高于50%时，电动机不转，停止送水_______； (5)定值电阻R0的阻值为_______ Ω； (6)电动机正常工作时，电动机内部线圈等效电阻r＝10Ω，通过线圈电流I＝2A，请求出电动机的机械效率。请求出正常工作10min电动机线圈产生的热量和电动机消耗的电能________。 【答案】(1)见解析 (2)B (3)10 (4)见解析 (5)20 (6)机械效率约90.9%，线圈产生热量2.4×104J，电动机消耗电能2.64×105J 【详解】（1）为测量Rx的电阻值，应让湿敏电阻与滑动变阻器串联，电压表测量湿敏电阻两端的电压，电流表测量电路电流。原电路中湿敏电阻右端与开关相连的导线连接错误，应在该导线上打“×”，把湿敏电阻右端改接电源负极即可。如图所示 （2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即B端。 （3）由图2可知，电压表示数U2=1.8V，电流表示数I2=0.2A，则 由实验①③的数据可得， 则湿敏电阻的平均值为 （4）将R0与Rx串联后接在电磁继电器控制电路，电磁继电器衔铁端与电动机串联后接在220V电源的火线和零线上。当土壤湿度低于50%时，Rx阻值变大，控制电路电流变小，衔铁不被吸下，电动机工作；当土壤湿度高于50%时，Rx阻值变小，控制电路电流大于0.2A，衔铁被吸下，电动机停止工作。据此连接电路，电路如图所示 （5）当土壤湿度为50%时，湿敏电阻Rx=10Ω，此时控制电路电流I=0.2A，电源电压U=6V，则控制电路总电阻 由串联电路电阻特点知 （6）电动机消耗的电能 电动机线圈产生热量 电动机输出的机械能 电动机的机械效率 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 电与磁 目录 【A题型建模·专项突破】 1 题型一、辨析磁体、磁场和磁感线 1 题型二、电磁铁（电磁继电器）的综合应用 2 题型三、辨析三种电磁现象 5 题型四、电与磁的相关实验探究题 9 【B 综合攻坚·能力跃升】 13 题型一、辨析磁体、磁场和磁感线 1．指南针是我国的四大发明之一，在其不断发展的过程中出现过多种形态，北宋时期曾出现过如图所示的“指南鱼”。“指南鱼”用一块薄薄的铁片做成，形状很像一条鱼，将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。下列说法正确的是（　　） A．北京地区的地磁场方向由北向南 B．“指南鱼”被磁化后，只有N极一个磁极 C．“指南鱼”鱼头端为该鱼形磁体的N极 D．“指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的N极 2. 如图所示是一款由磁吸头和普通充电线组成的新型充电线。使用时将磁吸头插入手机，当充电线头靠近磁吸头时，会自动吸附在一起对手机进行充电。下列说法正确的是（     ） A．自动吸附利用了异名磁极相互排斥 B．可以判断出，制作充电线头的材料中一定有铝等磁性材料 C．磁吸头内的磁体可能只有一个磁极 D．磁感线不是真实存在的，所以磁吸头内的磁体周围不存在磁感线 3. 关于磁场和磁感线，下列说法中正确的是（　　） ①磁场和磁感线都是磁体周围空间真实存在的 ②磁体之间的吸引或排斥，都是通过磁场来实现的 ③磁体周围的磁感线是从磁体N极发出，回到磁体S极 ④地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到地球南极附近 A．①② B．②③ C．②③④ D．①②③④ 4．趋磁细菌可以在细胞内形成磁小体，磁小体是铁磁性纳米颗粒，一般在细胞中成链状排列，像“指南针”一样赋予细菌利用地磁场定向导航的能力。下列说法正确的是（　　） A．磁小体周围存在着磁感线 B．磁小体指向南方的一端为极 C．磁小体周围各点的磁场方向相同 D．趋磁细菌导航的原理与验电器相同 5. 如图所示的磁吸式太阳镜片，可通过磁吸边框与近视眼镜的金属框架紧密贴合。该太阳镜片的磁吸边框（　　） A．周围存在磁场和磁感线 B．周围的磁场分布是不均匀的 C．利用同名磁极相互吸引原理 D．可以吸附在任何金属框架上 6．（多选题）下列关于磁场的叙述，其中正确的是（     ） A．在磁铁周围放入小磁针，磁铁产生磁场，取走小磁针，磁铁周围的磁场就消失了 B．某一点磁场方向，就是放在该点的小磁针静止时南极所指的方向 C．磁感线是有方向的，在磁体外部的磁感线都是从磁体的极出发回到极 D．指南针静止时南极指向地磁北极 7．模型法是人们通过一定的科学方法，建立一个适当模型揭示客观事物形态、特征和本质的研究方法。简单来说，物理模型就是为了方便研究，将复杂的实际问题简化、理想化后，抓住主要因素而建立的一种抽象结构。请根据示例，写出一种初中涉及到的物理模型和对应的本质属性。 【示例】物理模型：磁感线。 本质属性：为了描述磁场而引入的，它并不是真实存在的，但可以描述磁场的性质。 物理模型：___________。 本质属性：___________。 题型二、电磁铁（电磁继电器）的综合应用 8．道路被损坏的一个重要原因是车辆严重超载。为了抓拍超载车辆，学校的科技小组设计了一个“汽车超载记录器”，其电路原理图如图甲所示。已知控制电路的电源电压保持不变，线圈电阻，保护电阻。当车辆经过水平检测点时，压敏电阻Rx的阻值与压力变化的关系如图乙所示。当电压表示数时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始抓拍。g取，下列说法正确的是（     ） A．Rx的阻值随压力的增大而增大 B．当压力增大时，电压表示数减小 C．继电器的衔铁恰好被吸下时，控制电路中的电流为 D．质量为55 t的汽车经过水平检测点时会被抓拍 9．（多选题）如图，是汽车尾气中CO（一氧化碳）排放量的检测电路的简化电路。当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警。闭合开关，下列说法正确的是（     ） A．气敏电阻R1阻值随浓度的增大而增大 B．当浓度升高，电磁铁磁性减弱 C．增大的电压值可以使检测电路在浓度较低时报警 D．将R2的滑片下移，检测电路在浓度更高时报警 10．（多选题）如图甲所示是一款应用广泛的磁卡锁，其工作原理如图乙所示。磁卡锁开门主要是通过刷磁卡（开关闭合）来接通电源，电磁铁吸引插销，实现开门。下列说法正确的是（     ） A．插销可选用铜、铝等材料制成 B．刷卡接通电源后，电磁铁的左端为极 C．若只对调电源的正、负极，磁卡锁将无法正常工作 D．若电源电压过低，磁卡锁将无法正常工作 11．（多选题）如图所示是某兴趣小组设计的天然气泄漏报警系统的电路图。R1为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。正常状态下绿色指示灯亮，电铃不响；当天然气浓度增大到一定程度时，绿色指示灯熄灭，电铃发出报警声。下列判断正确的是（     ） A．方框b中应为电铃，方框a中应为绿色指示灯 B．当天然气浓度增大时，控制电路中消耗的功率变小 C．要使天然气的报警浓度降低，可将滑片P适当向上移动 D．若控制电路电源电压降低，天然气的报警浓度将升高 12. 如图甲所示，是多功能养生壶，可以加热也可以保温，其自动控温工作原理如图乙所示。控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R0是保护电阻，为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图丙所示，电源电压恒为6V；工作电路中，V，R1、R2是加热电阻。当线圈中的电流mA时，加热电路接通。加热挡功率为880W，保温挡功率为110W。 (1)养生壶开始加热时，金属板应与______（选填“a”或“b”）端相连接。 (2)若R0阻值为200Ω，则养生壶刚开始保温时的温度约为多少？ (3)R1阻值为多少？ (4)若养生壶中的水在加热过程中吸收了J，且加热效率为90%的情况下，那么将这壶水加热用了多长时间？ 13. 目前，高层楼房越来越多，电梯得到广泛应用，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如题图甲所示。已知控制电路的电源电压U=6 V，保护电阻，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示。电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。 (1)当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值________，控制电路中的电流________，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被________吸住，触点K与触点B接触，电铃发出警报声，通过________传到人耳； (2)若电梯在20 s内将一位重600 N的乘客匀速提升15 m，电梯对乘客做功的功率是________W；（g取10 N/kg） (3)当电磁铁线圈电流达到20 mA时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为800 kg的乘客时，试通过计算说明电梯________（选填“会”或“不会”）超载。 题型三、辨析三种电磁现象 14．电磁学作为现代科技的核心基础，推动了社会进步，提升了生活质量。下列关于各图的描述正确的是（    ） A．图甲中电磁继电器利用了电磁感应的原理 B．图乙是发电机的工作原理图 C．图丙中扬声器利用了通电导线在磁场中受到力的作用 D．图丁中动圈式话筒利用了电流的磁效应 15．在地铁进站刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，然后读出交通相关信息，如图所示中的工作原理与进站刷卡时原理相同的是（　　） A． B． C． D． 16．下列实验装置能体现电动机工作原理的是（　　） A． B． C． D． 17．2025年1月，中国科学家发布：月球20亿年前存在磁场，现在无磁场。下列四个实验，若分别在20亿年前、现在的月球表面实施，结果大相径庭的是（　　） A．多次水平拨动 B．闭合开关 C．闭合开关 D．左右移动导线 18．电磁感应原理应用在某新能源汽车的无线充电技术上，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。如图所示的设备利用该原理的是（　　） A． B． C． D． 19．关于以下四幅图，下列说法错误的是（　　） A．图甲：地理的两极和地磁的两极不重合 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：开关闭合后，电能转化为机械能 20．如图，新能源汽车在进行无线充电时，受电线圈的工作原理与下列哪个实验的原理相同（　　） A． B． C． D． 21. 图中有关电与磁的描述，正确的是（　　） A．甲图：根据安培定则，大拇指所指的那端为通电螺线管的N极 B．乙图：电磁继电器利用电磁感应原理工作 C．丙图：通电线圈在磁场中受力转动，是发电机的工作原理 D．丁图：导体AB上下往复运动，电流表的指针会左右摆动 22. 如图所示是电流表的内部结构示意图。当电流通过线圈时，线圈在磁场中转动从而带动指针偏转。下列选项图中和电流表工作原理相同的是（    ） A． B． C． D． 题型四、电与磁的相关实验探究题 23. 小明学习了电磁知识后，从物理学的视角对图所涉及的物理问题进行了分析。 (1)如图甲所示，在A处接入______，可探究电动机的工作原理；（填实验器材名称） (2)在图甲的金属轨道上增加一根金属杆cd，俯视图如图乙所示（磁感线垂直纸面向外，用“·”表示）；在外力的作用下，金属杆ab沿光滑金属轨道向右运动，请判断静止在光滑轨道上的金属杆cd是否运动并说明理由，判断∶______；理由∶______； (3)电吉他中电拾音器基本结构如图丙所示，磁体附近金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，感应电流经电路放大后传送到音响发出声音，则弦振动时，线圈中的感应电流方向______（选填“变化”或“不变”）。 24．电与磁之间存在着相互联系，根据下图所示的实验，回答问题： (1)如图甲、乙所示，小聪利用干电池、导线和小磁针进行实验；通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，本实验说明______。 (2)若把图甲中的小磁针换成直导线并通电。推测：两条通电导线之间______（选填“有”或“没有”）相互作用力。 (3)小聪又将直导线绕成螺线管形状，安装在一块硬纸板上，在螺线管的两端各放一个小磁针（磁极已标出），并在硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后轻轻敲击硬纸板，观察小磁针静止时的指向及铁屑的排列情况，如图丙所示，则小铁屑______（选填“能”或“不能”）反映磁场的方向。本实验表明：通电螺线管周围的磁场与______的磁场相似；______端（选填“左”或“右”）为该通电螺线管的极。 (4)小聪想在螺线管中插入芯材，制成电磁铁。他应该选择的芯材是______（填字母） A．铜棒    B．铁棒    C．铝棒    D．钢棒            E.木棒 (5)以下应用中用到了电磁铁的是______（填字母） A．白炽灯    B．电磁起重机    C．电炉    D．电铃            E.电磁继电器 (6)如图丁所示，为某直流电动机的原理图，定子是电磁铁，转子是线圈，开关闭合后，电动机的线圈可以顺时针转动。若保持其他装置不变，只对调电源的两极，______（选填“能”或“不能”）使此电动机的线圈反向转动。 25．如图所示，是宁宁“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。 (1)闭合开关后，铜棒ab在上图虚线区域内沿______（选填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针发生偏转。 (2)该实验演示的是______现象，利用这一原理可以制成______（选填“电动机”或“发电机”）。 (3)为使电流表指针偏转角度更大便于观察，请说出可采取的一种措施______。 (4)要改变电流表指针偏转方向，请说出可采取的一种措施是______。 (5)如图甲表示的是交流发电机原理示意图，乙图是交流发电机截面图（沿垂直纸面方向看），闭合电路的线圈部分在两极间的运动情形。图中小圆圈代表导体棒的横截面，运动过程中给出了线圈在水平和竖直两个位置。图中的箭头表示线圈此时在该位置上的运动方向。会产生感应电流的是位置______（选填“水平或竖直”），线圈靠惯性运动时，闭合开关，线圈停止运动的______（选填“快或慢”）。 (6)若把图甲中的小灯泡换成______就变为电动机模型。其中，线圈在磁场中受力方向与______和______有关。 26．小林学习了电磁感应原理后，想到地球是一个巨大的磁体，于是他和同学利用一根长导线等器材形成闭合电路。两名同学摇动导线，就能利用地磁场将我们日常运动的能量转化为可利用的电能。 (1)考虑到产生的电流较小，在如图甲所示的实验装置中，需在导线夹间接入的电路元件是______； (2)实验中发现，当顺时针摇导线转动一周的过程中，电表指针先向右偏转后向左偏转，这是因为感应电流的方向与___________有关； (3)与本实验原理相同的是________（选填“电动机”或“发电机”）； (4)通过多次实验，他们可以发现按照图乙____的方向站立转动导线更容易产生感应电流； (5)小林和同学发现，两位摇绳的同学拉动导线上下抖动时，产生感应电流的大小和转动导线时不同，请你依据此现象猜想，感应电流的大小与_________有关。 27. 跨学科实践：制作简易直流电动机 项目提出：电动机已经应用在生产生活的各个方面，如电风扇、洗衣机等。物理小组准备制作简易直流电动机。 项目分析：本项目需要完成三个任务。①了解电动机的工作原理及构造；②设计并制作简易直流电动机；③调试作品。 项目实施： (1)电动机的工作原理及构造：通电线圈在________中受力转动；直流电动机主要由线圈和磁体组成。如图甲，把刷有绝缘漆的铜导线绕成矩形线圈，两端各拉出一段引线，把线圈左端引线的漆全部刮掉，右端只刮半周；如图乙，用硬铁丝做支架固定在电池盒两端并与两极相连，电池上放置一块圆形磁体；如图丙，把线圈放在支架上。轻轻拨动线圈，观察线圈能否持续转动。 展示交流： (2)通电线圈转动过程中的能量转化是________转化为机械能。 (3)若无论怎样拨动线圈，线圈都不能持续转动，原因可能是________（写出一种即可）。 (4)在不更换器材的情况下，要改变线圈的转动方向，请你说出一种做法________。 28．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”实验中，同学进行了如下操作。 (1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图甲所示，分析可知，通电螺线管周围的磁场和________（选填“条形”或“U形”）磁体的磁场相似； (2)如图乙所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。实验时发现现象不明显，为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取________的办法； (3)闭合开关后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，可轻敲硬纸板，这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的________力，使铁屑在磁场力的作用下动起来。实验中可以用________（填序号）代替铁屑，显示磁场分布； A．铜    B．铝屑    C．镍粉 (4)改变电流方向，发现铁屑的分布形状________（选填“没有改变”或“发生改变”）； (5)在图甲中，通电后发现螺线管上下两侧中间部位的小磁针没有发生偏转，而其他位置的小磁针均发生了偏转，这两处小磁针不偏转的原因可能是________。 (6)对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与________有关。 29．周一升旗时，小明发现升旗手操作国旗上升，国歌结束时国旗还没有升到顶端，就想设计一个电动升旗装置，使国旗能在规定时间内匀速上升至顶端。 【初步设计】如图甲所示，用电动机带动国旗上升，调节滑动变阻器的滑片可以改变电动机的转速，定时器在计时结束时自动断开电路。 (1)图乙中，能说明电动机工作原理的是____________。 (2)国歌的奏唱时长是46s，若国旗上升高度为11.5m，则国旗上升的速度应为__________m/s。 【改进设计】为实现国旗的电动上升和下降，小明使用两个单刀双掷开关改进电路，如图丙所示。开关接不同触点时，国旗的升降情况如下表所示。 开关状态 开关S1接 开关S2接 国旗的升降情况 ① a c ② a d 上升 ③ b c ④ b d (3)为使国旗下降，开关应处于状态____________（填序号），判断的依据是____________。 【优化设计】若电动升旗装置可通过光控实现日出升旗、日落降旗的自动化控制，则升旗装置会更加智能化和便捷，于是小明再次对电路进行优化，如图丁所示。已知控制电路中，电源电压U控是6V，保护电阻R0是2kΩ，光敏电阻R1的阻值随光照强度E的变化关系如图戊所示，电磁铁线圈电阻忽略不计。当太阳升起光照强度达到1000lx时，电磁铁将衔铁吸下，工作电路的电动机工作，带动国旗上升。 (4)若要让国旗在光照强度E达到700lx时上升，可以采用的方法是____________。（写出一种即可，需有数据支撑） (5)图丁电路的不足之一是______________。 1．下列实例与发电机原理相同的是（　　） A．图甲：由环形电流方向可判断小磁针的N极 B．图乙：便携式按压手电筒工作原理 C．图丙：扬声器工作原理 D．图丁：录音磁头录音时的工作原理 2．2025年3月，我国福建号航母成功进行舰载机电磁弹射试验。如图是航母舰载机起飞电磁弹射器，它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，舰载机受到强推力而快速起飞。下列各选项中与电磁弹射器工作原理相同的是（　　） A． B． C． D． 3. 图甲为简单恒温箱温控电路（U为恒压电源），电磁继电器线圈的电阻为30Ω，R为热敏电阻，其阻值R随温度t变化的图像如图乙所示，为滑动变阻器，当线圈中的电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，加热器停止工作，实现温度控制，关于该恒温箱的说法正确的是（     ） A．继电器中电磁铁的上端为N极 B．恒温箱内的加热器应接在BD间 C．若该恒温箱的设定温度高一些，滑动变阻器滑片应向上移 D．若将U的正负极对调不会影响其工作 4．（多选题）如图甲所示，酒店常采用LED发光字来提升店面在夜间的辨识度。图乙是这款LED发光字的自动控制电路，R为光敏电阻，发光字白天不亮，夜晚亮，“变压设备”可将电压由220V变为12V。下列说法正确的是（     ） A．导线a接零线（中性线）、b接火线（相线） B．电磁铁中有电流时，上端为N极 C．LED发光字所在的电路是控制电路 D．R的阻值随光照强度的增大而减小 5．鸽子是人们喜爱的一种鸟类，它们有惊人的远距离辨认方向的本领、鸽子靠什么来导航呢？人们曾做过一个实验：把一些训练有素的鸽子分成两组，在一组鸽子的翅膀下各缚一块小磁铁块，而在另一组鸽子的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚有铜块的鸽子都能飞回鸽舍，而缚着磁铁块的鸽子却全部飞散了。 (1)人们设计实验的目的是验证一个什么样的猜想？_________________。 (2)缚铜块的信鸽能从很远的陌生地方飞回鸽舍是因为铜_____（选填“是”或“不是”）磁性物质。 (3)人们在做实验时，在不同时间、不同地点放飞了不同品种的几十只鸽子，这是为了__________。 6．磁性材料是很多电子产品的重要组成部件，某兴趣小组找到一个带缺口的环形磁体，如图所示，他们不知道这个环形磁体的磁极分布情况。请你设计一个简单实验，显示出该环形磁体磁场的分布，同时确定该环形磁体的磁极。 (1)实验器材：铁屑、硬纸板、________； (2)实验方案：①沿环形磁体的缺口处插入硬纸板，并_________；②_________； (3)实验结论：①根据铁屑的排布，显示磁场的分布；②根据磁极间的相互作用规律，则_______为环形磁体的南极。 7．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它是通过电阻丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求： (1)图乙中电磁继电器的工作原理是________，其中电磁铁上端为________（填“N或S”）极； (2)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率； (3)控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 8．(1)如图是电动机的模型，磁场由两个电磁铁提供，abcd是线圈，闭合开关。 ①图1中P为磁体N极，Q为磁体__________极（选填“N”或“S”）。 ②图1中线圈ab边受力方向竖直向下，图2中将电源正负极调转后ab边的受力方向竖直向______（选填“上”“下”），依据是__________。 (2)图3中能体现发电机原理是图________（选填“丙”或“丁”），图4表示导体棒（露出一端）垂直于纸面运动时产生了感应电流。则它的运动方向可能是图中的哪些选项？______。 9．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲、乙所示，利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，实验表明__________________。 (2)如图丙所示，将直导线绕成螺线管形状，将其安装在有机玻璃板上，连入电路。硬纸板上均匀地撒满铁屑，螺线管周围放置若干枚小磁针。 ①闭合开关，轻敲玻璃板，观察到铁屑的分布规律，铁屑的分布情况与______磁体周围铁屑的分布情况相似。此时，若移走小磁针，该结论______（选填“仍成立”或“不成立”）。 ②小磁针的作用是指示该点的磁场______。观察图丁小磁针的指向，可知螺线管的右端是______（选填“N”或“S”）极。接下来将电源的正负极对调，这是为了进一步判断通电螺线管的极性与______的关系。 (3)在螺线管中插入软铁棒，可以制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是______。 A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 D．电铃 10．某足球场草坪种植的黑麦草，适合在湿度为50%的土壤中生长。设计自动灌溉系统时需要使用湿敏电阻Rx，为测量Rx在湿度为50%的土壤中的电阻值，先把Rx放入湿度为50%的土壤内，并按图1连接电路。 (1)连接电路后，发现电路中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“×”，并以笔画线重新连接正确的导线________； (2)闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到_____（选填“A”或“B”）端； (3)闭合开关S，移动滑片P，测得多组数据如表格所示，实验②的数据如图2所示，根据实验①②③的数据可得：湿度为50%的土壤内Rx的阻值为_______Ω； 实验序号 ① ② ③ 电压表示数U/V 1.1 2.6 电流表示数I/A 0.1 0.26 Rx/Ω (4)湿敏电阻Rx的阻值随所在土壤湿度变化的图象如图3所示。已知：蓄电池电压恒为6V，电磁继电器（如图4所示的元件A）线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，小于0.2A时衔铁被弹回，线圈电阻不计；电动机的额定电压为220V。请以笔画线代替导线完成图4所示的电路连接，要求：闭合开关S，当土壤湿度低于50%时，电动机转动送水；当土壤湿度高于50%时，电动机不转，停止送水_______； (5)定值电阻R0的阻值为_______ Ω； (6)电动机正常工作时，电动机内部线圈等效电阻r＝10Ω，通过线圈电流I＝2A，请求出电动机的机械效率。请求出正常工作10min电动机线圈产生的热量和电动机消耗的电能________。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $