精品解析2021-2022学年苏教版九年级物理下册第十六章电磁转换定向攻克试卷

苏教版九年级物理下册第十六章电磁转换定向攻克
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、如图所示的实验装置中，能说明电动机工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
2、下列电器中，利用法拉第电磁感应原理工作的是（　　）
A．电磁起重机 B．电磁继电器 C．电动机 D．发电机
3、对如图所示的实例或实验解释正确的是（　　）
A．图中多个大功率用电器同时使用一个插线板不会有安全隐患
B．图中人站在绝缘板上，双手同时握住火线和零线不会触电
C．图中可用来演示电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
D．图中可用来演示发电机原理
4、小东在探究条形磁体周围磁场的特点时，实验现象如图所示。小磁针（黑色一端为N极）静止时的指向情况如图甲所示，铁屑静止时的分布情况如图乙所示。图中能正确用磁感线描述这两个实验现象的是（　　）
A． B．
C． D．
5、关于下列所示图中，说法正确的有（　　）
①甲图中通电导线周围存在着磁场，如果将小磁针移走，该磁场将消失
②乙图中现象表明，电流相同时，电磁铁匝数越多，磁性越强
③丙图中闭合开关，保持电流方向不变，对调磁体的N、S极，导体的运动方向不变
④丁图中绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度，说明该棒带正电
⑤戊图中的实验现象是制造发电机的原理。
A．①② B．②⑤ C．①③ D．④⑤
6、图所示，下列说法中正确的是（　　）
　　
A．甲图实验可以证明“磁能生电”，利用其原理制成了电动机
B．乙图实验可以证明“电流周围存在磁场”
C．丙图实验闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，可以改变电磁铁的磁场方向
D．丁图实验可以证明“磁场对通电线圈有力的作用”，利用其原理制成了发电机
7、下列电器设备不是利用磁场对电流的作用来工作的是（　　）
A．电风扇 B．麦克风 C．扬声器 D．电动机
8、下列著名科学家与其主要成就对应不正确的是（　　）
A．欧姆发现了电流与电压、电阻的关系，从而得到欧姆定律
B．奥斯特首先通过实验证实了通电导体周围存在磁场
C．法拉第发现了通电导体在磁场中受到力的作用
D．焦耳最先精确确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到焦耳定律
9、如图是灵敏电流计内部结构示意图，当有电流通过灵敏电流计中的线圈时，线圈就会带动指针发生偏转。在如图所示的实验中，与灵敏电流计工作原理相同的是（　　）
A．电磁铁磁性的强弱与线圈匝数有关
B．通电后导体在磁场中由静止开始运动
C．闭合回路的一部分导体切割磁感线产生电流
D．通电导线下方的小磁针发生偏转
10、我国是世界上最早使用指南针的国家，东汉学者王充在《论衡》中记载到：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。如图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。关于指南针（司南），下列说法中正确的是（　　）
A．指南针只有一个磁极
B．指南针的指向不会受到附近磁铁的干扰
C．可自由转动的指南针，静止时指南北是由于地磁场的作用
D．指南针周围不存在磁场
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、硫化镉（CdS）晶体是一种光敏材料，其电阻随光照强度增大而减小。如图所示，用它和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天灯熄，夜晚灯亮。
（1）硫化镉晶体主要是由______（选填“导体”或“半导体”）材料制成的。给路灯供电的电源应接在______（选填“ab”或“bc”）两端；
（2）图示路灯是额定电压为220V、额定功率为8.8W的LED灯泡，与普通白炽灯相比，该灯与额定功率为55W的白炽灯亮度相同，则这个LED灯正常发光相同时间时与白炽灯相比可以节约______%的电能；
（3）夏天夜幕降临晚些，为了更能节约能源，缩短灯泡照明，应将电阻R______（选填“调大”或“调小”）些。
2、如图所示是一种水位自动报警器的工作原理图，当水位上升至探头A的位置时，电磁铁______（选填“失去”或“有了”）磁性，灯泡_____（选填“”或“”）开始工作，发出报警信号。
3、物理学有用吗？当然有用！船为什么可以浮在水面上？古希腊科学家___________发现了物体在水中所受浮力大小的规律，他还发现了杠杆、滑轮等机械工作原理，始创了机械理论；形形色色的电器，与我们的生活密不可分，这都归功于物理学家发现了“电”和“___________”的性质及变化规律；据说300多年前，英国物理学家___________从苹果落地联想到月亮为什么不掉下来，在总结前人研究的基础上，经过不断地探索和思考，他终于发现了支配天体的万有引力定律。
4、白炽灯是一种电流通过灯丝，灯丝发热发光的照明电器，将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，如图所示，可以观察到灯丝抖动，说明_______，由此原理可以制成________。
5、小刚将“220V 100W”的灯泡接在家庭电路中，闭合开关，用一蹄形磁铁去靠近灯泡的玻璃泡（如图甲所示），发现发光的灯丝晃动了，这是由于______。该灯正常工作1h消耗的电能是______kW h，能使图乙中的电能表的指示灯闪烁______次。如该灯泡接在110V的电路中，它的实际功率是______W。（不考虑灯丝电阻的变化）
三、计算题（5小题，每小题10分，共计50分）
1、如图所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图．她包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温．其中，R’为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻R0=20Ω，加热器的电阻R1=484Ω．当控制电路的电流I≥0.04A时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流I≤0. 036A时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起，则：
（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为多少？
（2）如果当滑动变阻器的电阻R’=300Ω时，可变电阻R=180Ω时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是多少？
2、目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车．超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶．在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保．
假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为2×107焦，能以10米/秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为90%．
（1）电车发电机的工作原理是______．
（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米2，求公交车对地面的压强．_____
（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少 _____
（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大 _____
3、某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表所示。图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换。R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。
(1)分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态
(2)R1工作时的电阻是多大
(3)该电热水器处于加热状态时，工作4.2min，可使1L水的温度升高40℃，则该电热水器的效率是多少 [，计算结果精确到0.1%]
电源 220V 50Hz
加热功率 800W
保温功率 40W
水容量 1.0L
4、阅读下面的短文，回答问题
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触．而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触．
请问答下列问题：
⑴在图中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是 极．
⑵簧片A、B和C所对应的材料可能是 ．（填写序号）
①铁、铁、铜 ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝
⑶当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有 势能．
⑷如图所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电．
5、如图所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图．她包括了工作电路和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温．其中，为滑动变阻器，R为可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻，加热器的电阻．当控制电路的电流时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流时，电磁继电器的衔铁被弹簧拉起，则：
（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为多少？
（2）如果当滑动变阻器的电阻时，可变电阻时，衔铁恰好被拉起，控制电路的电源电压是多少？那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器与可变电阻之和的最小电阻的阻值是多少？
---------参考答案-----------
一、单选题
1、D
【解析】
【详解】
电动机的原理是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的；
A．磁极间的相互作用，同名磁极相互排斥，故A不合题意；
B．奥斯特实验，说明了通电导体周围存在磁场，故B不合题意；
C．当导体在磁场中做切割磁感线运动时，检流计的指针会发生偏转，说明会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故C不合题意；
D．当闭合开关后，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故D符合题意。
故选D。
2、D
【解析】
【分析】
【详解】
A．电磁起重机的主要构件是电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应的原理工作的，故A不符合题意；
B．电磁继电器是利用电流的磁效应，即利用衔铁是否被吸动而改变电路的闭合、断开情况进行工作，故B不符合题意；
C．电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，故C不符合题意；
D．发电机是利用闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流的原理工作的，即利用电磁感应现象原理工作，故D符合题意。
故选D。
3、D
【解析】
【详解】
A．图中多个大功率用电器同时使用一个插线板会造成电流过大，存在安全隐患，故A错误；
B．图中人站在绝缘板上，双手同时握住火线和零线会造成双线触电，故B错误；
C．图中可用来演示通电导体在磁场中受力，不是电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，故C错误；
D．图中闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，导体中产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的原理，故D正确。
故选D。
4、A
【解析】
【详解】
AB．小磁针放在条形磁体的周围，条形磁体的周围存在磁场，小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，由图甲可知，条形磁体的左端是N极，右端是S极，在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入，故A符合题意，B不符合题意；
CD．在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入，在磁体的内部，磁感线是从磁体的S极到N极，所以磁感线是闭合的，故CD不符合题意。
故选A。
5、B
【解析】
【详解】
①放在小磁针上方的导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转，说明通电导体周围存在磁场；如果将小磁针移走，虽然不能看到磁场的存在，但该磁场仍然客观存在，故①错误；
②两电磁铁串联，通过的电流相等，但两电磁铁线圈的匝数不同，铁钉A吸引大头针较多，表明电流相同时，线圈匝数越多电磁铁磁性越强，故②正确；
③闭合开关，保持电流方向不变，对调磁体的N、S极，磁场方向方向发生了变化，则导体的运动方向改变，故③错误；
④绝缘体接触验电器金属球后验电器的金属箔张开一定角度，是因为同种电荷相互排斥，但不能说明该棒带正电，也可能带负电，故④错误；
⑤该图为电磁感应现象的实验，是发电机的制作原理，故⑤正确。
综上所述②⑤正确，B正确。
故选B。
6、B
【解析】
【详解】
A．甲图实验通过闭合电路的部分导线切割磁感线，产生感应电流，可以证明“磁能生电”，利用其原理制成了发电机，故A错误；
B．乙图实验中，当电路中有电流流过时，小磁针发生偏转，可以证明“电流周围存在磁场”，故B正确；
C．丙图实验闭合开关，调节滑动变阻器滑片的位置，通过弹簧测力计示数的改变，可以看出电磁铁的磁性大小，该实验验证的是电磁铁磁性与电流大小的关系，故C错误；
D．丁图实验将通电导体放在磁场中，通电导体会运动，可以证明“磁场对通电线圈有力的作用”，利用其原理制成了电动机，故D错误。
故选B。
7、B
【解析】
【详解】
AD．电风扇中有电动机，电动机的线圈通电后可以在磁场中转动，是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，故AD不符合题意；
B．麦克风膜片振动，带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是根据电磁感应现象制成的，故B符合题意；
C．扬声器线圈通电后在磁场中受到力的作用会产生振动，带动纸盆振动而发出声音，是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，故C不符合题意。
故选B。
8、C
【解析】
【详解】
A．欧姆对“电流跟电阻和电压之间的关系”进行了深入的研究并得到了正确结论，欧姆定律就是欧姆得出的，故A正确，不符合题意；
B．奥斯特最早发现电流周围存在磁场，故B正确，不符合题意；
C．法拉第发现了电磁感应现象，发电机就是根据这一原理制成的，故C错误，符合题意；
D．焦耳最先精确确定了“电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系”，即焦耳定律，故D正确，不符合题意。
故选C。
9、B
【解析】
【详解】
A．当有电流通过灵敏电流计中的线圈时，就会带动指针发生偏转，这原理是通电线圈的部分导体在磁场中会受到了力的作用，是电动机的基本原理。电磁铁磁性的强弱与线圈匝数有关，是通电导线周围存在磁场，磁场的强弱与匝数和电流的大小等因素有关，故A不符合题意；
B．通电后导体在磁场中由静止开始运动，因为在磁场中受到了力的作用，与电流计的原理相同，故B符合题意；
C．闭合回路的一部分导体切割磁感线产生电流是电磁感应现象，即磁能够生电，故C不符合题意；
D．通电导线下方的小磁针发生偏转，是因为电流周围存在磁场，故D不符合题意。
故选B。
10、C
【解析】
【详解】
A．任何磁体都有两个磁极，指南针是磁体，所以有2个磁极，故A错误；
B．指南针的磁极有磁性，指向会受到附近磁铁的干扰，故B错误；
CD．地球是一个大磁体，地球周围存在的磁场叫地磁场，自由转动的指南针，其静止时指南北是由于地磁场的作用，故C正确，D错误。
故选C。
二、填空题
1、 半导体 ab 84 调小
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]硫化镉具有光敏性，所以控制电路中的硫化镉是半导体。
[2]电源和路灯组成工作电路，当夜晚光照减小时，硫化镉的电阻增大，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，ab组成通路，路灯工作，所以电源接在ab两端。
（2）[3]设各种灯工作时间都是t，额定功率为8.8W的LED灯泡消耗的电能
W1=P1t=8.8W×t
额定功率为55W的白炽灯消耗的电能
W2=P2t=55W×t
节约电能为
W3=W2-W1=55W×t-8.8W×t=46.2W×t
额定功率为8.8W的LED灯泡正常发光相同时间时与白炽灯相比可以节约LED灯正常发光相同时间时与白炽灯相比，节约电能为
(3)[4]控制电路的电阻减小，控制电路的电流增大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引衔铁，切断工作电路，缩短灯泡照明时间，更能节约能源。
2、 有了
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，当水位到达A位置时，电磁铁所在电路闭合，电磁铁有了磁性，衔铁被吸下，则L2被接入电路中，L2发光，发出报警信号。
3、 阿基米德 磁 牛顿
【解析】
【分析】
【详解】
[1]阿基米德发现了物体在水中所受浮力大小的规律和杠杆平衡条件。
[2]物理学家揭示了电与磁之间的联系，制造的发电机也为形形色色的电器提供了电能。
[3]牛顿通过观察苹果落地发现了万有引力定律。
4、 通电导体在磁场中受力运动 电动机
【解析】
【详解】
[1][2]将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，灯丝抖动，说明灯丝会受到力的作用，白炽灯和强磁体比较近，磁体周围有磁场，说明磁场对通电导体有力的作用，电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，由此原理可以制成电动机。
5、 磁场对通电导体有力的作用 0.1 160 25
【解析】
【分析】
【详解】
[1]小灯泡中通以交流电流，故小灯泡的灯丝在磁场中受力方向是变化的，故小灯泡的灯丝将抖动。说明了磁场对通电导体有力的作用。
[2]据灯泡正常工作，所以此时的功率是100W，即0.1kW。由
可得，灯正常工作1h消耗的电能
W=Pt=0.1kW×1h=0.1kW h
[3]据电能表盘上标有1600imp/kW h，所以电能表的指示灯闪烁的次数是
n=1600×0.1=160imp
[4]根据
可得，灯泡的电阻
将它接在110V的电路中时，该灯泡消耗的实际功率
三、计算题
1、（1）100W （2）18V 430Ω
【解析】
【详解】
试题分析：（1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的功率为：
（2）当衔铁恰好被拉起时，因为线圈与可变电阻、滑动变阻器串联
R总=R线+R’+R=20Ω+300Ω+180Ω=500Ω U=I小R总=0.036A×500Ω=18V
当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是：
R滑= R总小-R线=450Ω-20Ω=430Ω
考点：电磁继电器 电功率计算 串联电路电压、电流特点
2、 电磁感应 3.75×105Pa 3×103N 111.1A
【解析】
【详解】
（1）电车发电机的工作原理是电磁感应．
（2）公交车对水平地面的压力：F=G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N．对地面的压强：p===3.75×105Pa．
（3）牵引力做功：W=W总η=2×107J×90%=1.8×107J，牵引力：F===3×103N；
（4）工作时间：t===600s，由W=UIt得，工作时电流：I===111.1A．
3、 (1)保温状态；(2)1149.5Ω；(3)83.3%
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)当电磁继电器的衔铁被释放时，动触头与上方静触头接触，红灯亮，R0单独工作，总功率P=；当电磁继电器的衔铁被吸下时，动触头与下方静触头接触，绿灯亮，R0与R1串联工作，总功率P'=。比较得出，红灯亮时总功率较大，为加热状态；绿灯亮时总功率较小，为保温状态。
(2)R0的电阻是
R0===60.5Ω
保温时的功率
P保温=
即
40W=
解得
R1=1149.5Ω
(3)1L水的温度升高40℃吸收的热量
Q=c水mΔt=c水ρ水VΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×10-3m3×40℃=1.68×105J
加热4.2min消耗的电能
W=P加热t=800W×4.2×60s=2.016×105J
电热水器的效率
η=×100%=×100%≈83.3%
答：(1)当绿灯亮时，电热水器处于保温状态；
(2)R1工作时的电阻是1149.5Ω；
(3)该电热水器的效率是83.3%。
4、（1）正（+） （2）3 （3）弹性 （4）如图
或
【解析】
【详解】
试题分析：（1）用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极．根据安培定则判断电源的极性；
（2）根据物体被磁化后可以吸引铁类物质，进行分析；
（3）弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能；
（4）闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电，由此根据双触点干簧管特点分析连接电路．
解：
（1）螺线管的左端为N极，右手握住螺线管，大拇指朝左，电流从左侧流进，右侧流出，所以电源的左端是正极；
（2）由题磁铁能够磁化干簧管的B、C两个簧片，所以制作材料可能是铁；不能吸引A，制作材料可能是铜；故选③；
（3）正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当B的端点与C的端点接触时，簧片B发生弹性形变，所以它具有弹性势能；
（4）当开关S闭合后，电路接通红灯亮，故红灯与螺线管相连且与簧处A组成一条支路；
通电后螺线管产生磁性，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，把簧片吸下来，绿灯电路接通灯亮．所以绿灯与C相连．这样交替进行．如图所示：
故答案为（1）正；（2）③；（3）弹性；（4）如上图所示．
【点评】干簧管实际是一种继电器控制电路，其作用相当于一个开关，解答中主要用到了安培定则的应用，磁化的特点，以及电路的设计等，有一定的难度，但也给我们很多的启示，是一个很好的应用，也是一道不错的题目．
5、 (1) 0.45A；(2)18V；430Ω．
【解析】
【详解】
(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为：
I=≈0.45A；
(2)当控制电路的电流I小=0.036A时，衔铁恰好被拉起，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，控制电路的电源电压：
U=I小（R线+R′+R）=0.036A×（20Ω+300Ω+180Ω）=18V；
当控制电路的电流I大=0.04A时，衔铁恰好被吸引，此时电路中的总电阻：
R总==450Ω，
滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值：
R滑=R总-R线=450Ω-20Ω=430Ω．
答：(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为0.45A；
(2)控制电路的电源电压18V，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是430Ω．
【点睛】
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用，明白电路的特点和控制电路的工作电流是关键．