2022年最新沪科版九年级物理第十七章从指南针到磁浮列车专项训练试题（含答案解析）

沪科版九年级物理第十七章从指南针到磁浮列车专项训练
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、下列有关电与磁的说法正确的是（　　）
A．磁感线是用来形象描述磁场的，是真实存在的
B．奥斯特实验说明电流周围存在着磁场
C．磁体周围的磁感线都是从磁体的南极出来回到磁体的北极
D．同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥
2、如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　）
A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
B．电磁铁吸引衔铁，使电路断开
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
3、用钢条的一端去接近小磁针，如果小磁针被吸引过来，则（　　）
A．钢条肯定有磁性 B．钢条肯定没有磁性
C．钢条可能有磁性 D．以上说法都不对
4、要使电磁铁的两个磁极对调，可采取的方法是（　　）
A．改变电流方向 B．增加螺线管的匝数
C．减小电流 D．将铁芯从螺线管中拔出
5、如图中小磁针在蹄形磁铁的磁场中的指向，可以知道该蹄形磁铁的极性是（　　）
A．A端是N极，B端是S极 B．A端是S极，B端是N极
C．A、B两端极性可能相同 D．不知磁感线，故无法断定
6、如图所示为家用吸尘器，其核心部件是一个能高速转动的电动机。下列关于吸尘器涉及的物理知识不正确的是（　　）
A．电动机的原理是磁场对电流有力的作用
B．电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是减弱噪声
C．吸尘器工作时，将电能全部转化为机械能
D．“吸尘”的原理是流体压强与流速的关系
7、如图所示，能正确反映磁体周围的磁感线分布的是（　　）
A． B． C． D．
8、关于电磁铁，下列说法中正确的是（　　）
A．电磁铁是根据电流的磁效应制成的
B．电磁铁的铁芯可以用铜棒代替
C．电磁铁的磁性强弱与电流的方向有关
D．电磁铁的磁性强弱只与电流的大小有关
9、通电螺线管周围的磁感线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．A端为电源的正极
B．通电螺线管左端为N极
C．小磁针左端为S极
D．改变电流的大小可以改变通电螺线管的磁场方向
10、中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。关于地磁场，下列说法正确的是（　　）
A．可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁场方向
B．地磁场的S极在地理的南极附近
C．地磁场的南、北极与地理南、北极完全重合
D．地球周围真实存在着很多条疏密不同的磁感线
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、奥斯特实验表明，通电导体周围存在________。电动机通电后会转动，是由于磁场对通电导体具有___________的作用。
2、如图所示，闭合开关S，小磁针静止时N极指向左，则电源的左端为________极。若滑动变阻器的滑片P向左端移动，通电螺线管的磁性________。
3、根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示。图中的螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更________（选填“强”或“弱”）；当水位到达金属块A时，________（选填“红”或“绿”）灯亮。
4、磁体周围存在着一种能使小磁针偏转，但看不见摸不着的物质叫做______，物理学中把小磁针静止时______所指的方向规定为该点磁场方向。
5、小明同学利用课余时间制作一个简易的电磁铁，并设计了如图所示的电路来探究电磁铁的磁性强弱与什么因素有关。
（1）在本实验中，要想判断电磁铁的磁性强弱，可通过观察其___________；
（2）若将滑片P向右缓慢滑动，发现部分大头针从电磁铁上落下来，这一现象表明___________。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、某展览厅为保护展品，在屋顶采用光敏材料设计了调光天窗，当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯泡予以补光。调光天窗的电路原理如图所示，控制电路电源电压U1=12V，工作电路电源电压U2=220V，R2为定值电阻，P为电磁铁，其线圈电阻约10Ω，当电流达到60mA时刚好能吸合衔铁，使电动卷帘工作。R1为光敏电阻，其阻值与光照强度之间的关系如下表所示。
光照强度E/cd 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
光敏电阻R1/Ω 120 90 70 58 48 40
(1)工作电路中的L代表安装在展厅内的20盏“220V 10W”的节能灯，这些灯同时正常发光4小时，耗电多少千瓦时
(2)当外界光照强度达到1.0cd时，电动卷帘便开始工作，R2的阻值是多少
(3)当电阻R2消耗的电功率为0.7W时，外界光照强度是多少
(4)为了节能，需要在光照强度更弱时才能启动节能灯照明，请结合公式说明如何更换电阻R2
2、如图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的21楼，他乘电梯从1楼匀速升到21楼用时60s，已知每层楼的高度为3m．小明重500N，轿厢重4500N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此过程，解答下列问题．
（1）拉力F的功率为多大______？
（2）动滑轮A提升小明的机械效率为多少_______？
（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为8V，保护电阻R2=100Ω，电阻式压力传感器R1的阻值随乘客压力（F压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过0.02A时，电铃就会发出警报声．
①由丙图可知，电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，电阻_____，电路中电流_____，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声．
②若乘客人均重为600N，该电梯最多可以承载多少人_______？
3、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E的变化如图丙所示（E越大表示光照越强，其国际单位为cd）；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。已知电源电压U1=12V，U2=220V，则：
（1）开关S闭合时，电磁铁P的上端为______极（选填“N”或“S”）。
（2）图乙中的L代表的是并联安装在展厅内的10盏“220V　10W”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能______kW h。
（3）当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，求R0的阻值______。
（4）为了环保节能，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，则应换用阻值较______。（选填“大”或“小”）的R0。
4、在图中标出磁感线的方向和小磁针的N极．
（______）
5、如图所示，从一个不能打开的盒子(内有电池组等电路元件)上的两个小孔中伸出一段细软的长导线．试在不断开该导线的情况下，设计两种不同的方法判断该导线中是否有电流，并根据你的设计填写下表．
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
（1）小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是___________，闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在___________；
（2）如图（c）所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与________的磁场相似；
（3）通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是___________；
（4）小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。为此他又设计了如图（d）所示的实验。实验中，他将开关S从l换到2上时，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，此时调节滑动变阻器是为了___________，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
2、如图所示，将一根直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行，探究通电直导线周围的磁场。
（1）闭合开关前，由于______对小磁针的作用，小磁针会呈______（选填“东西”、“南北”或“竖直”）方向；
（2）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，表明______；调换电路中电池的极性，闭合开关，观察到的现象是______；
（3）实验中小磁针的作用是______。
3、在我们熟悉的各种磁体的磁场中，通电螺线管外部的磁场可能与哪种磁体的相似？小伟用小磁针、条形磁体、通电螺线管来进行探究，实验操作及现象如图所示。
（1）比较甲、乙两图可知，通电螺线管的外部磁场与______周围的磁场相似；
（2）比较乙、丙两图可知，通电螺线管的外部磁场方向与通过它的______方向有关。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A．磁感线是用来形象描述磁场的，但不是真实存在的，是我们假象出来的，故A错误；
B．丹麦物理学家奥斯特于1820年通过实验首先发现电流的周围存在着磁场，故B正确；
C．磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来回到磁体的南极，故C错误；
D．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故D错误。
故选B。
2、D
【详解】
A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向为螺线管的N极，由此可判断出A端为N极，故A正确，不符合题意；
B．电磁铁向下吸引衔铁时，弹簧片与螺钉分开，电路断开，故B正确，不符合题意；
C．声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗时发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C正确，不符合题意；
D．衔铁被吸引时，小锤击打铃碗，电路断路，电路中没有电流，电磁铁失去磁性，故D错误，符合题意。
故选D。
3、C
【详解】
当磁体与一个物体相互吸引时，有两种可能，一是那个物体属于铁、钴、镍等没有磁性的物质，二是那个物体有磁性，异名磁极相互吸引。所以，A、B、D不符合题意，C符合题意。
故选C。
4、A
【详解】
电磁铁的磁极与通过电磁铁电流的方向和电磁铁中导线的绕线方向有关。要想改变电磁铁的磁极，可以不改变电流的方向只改变电磁铁导线的绕线方向；或者在电磁铁的导线绕线方向不变的情况下改变通过电磁铁的电流方向；与螺线管的匝数、电流的大小、是否有铁芯无关。
故选A。
5、B
【详解】
小磁针在蹄形磁体中静止，小磁针N极对着蹄形磁体的A端，由异名磁极相互吸引可知，蹄形磁铁的A端是S极，B端是N极。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
6、C
【详解】
A．电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故A正确，不符合题意；
B．电动机放在双层罩内，且罩体之间装有海绵，目的是用海绵吸音在传播过程中减弱噪声，故B正确，不符合题意；
C．吸尘器工作时，主要将电能转化为机械能，由于电流具有热效应，还会将部分电能转化为内能，故C错误，符合题意；
D．“吸尘”的原理是通过改变吸尘器里面气体的流速，减小吸尘器内部的气体压强，通过大气压强把灰尘压入吸尘器，故D正确，不符合题意。
故选C。
7、B
【详解】
磁体外部磁感线从N极流向S极，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8、A
【详解】
A．电磁铁通电时具有磁性，断电时没有磁性，是根据电流的磁效应制成的，故A正确；
B．电磁铁的铁芯需要用软磁性材料制成，铜不是磁性材料，所以电磁铁的铁芯不可以用铜棒代替，故B错误；
CD．电磁铁的磁性强弱与电流的大小，线圈匝数有关，与电流方向无关，故CD错误。
故选A。
9、B
【详解】
AB．由图可知，磁感线是从螺线管的左侧出来的，则左侧为N极，右侧为S极，根据安培定则，用右手握住螺线管，大拇指指向左侧，四指环绕的方向即电流方向，看得见的这一侧螺线管中电流的方向是向上的，即电源的B端为正极，故A错误，B正确；
C．异名磁极相互吸引，所以小磁针的左端为N极，右端为S极，故C错误；
D．磁场的方向与电流的大小无关，改变电流的大小只能改变螺线管的磁场强弱，不会改变通电螺线管的磁场方向，故D错误。
故选C。
10、A
【详解】
A．小磁针静止时，N极的指向即为该处磁场的方向，故可以通过小磁针静止时N极的指向来确定该点的地磁针方向，故A正确；
B．由图中可知，地磁场的S极在地理的北极附近，故B错误；
C．由图中可知，地磁场的南、北极与地理南、北极之间存在一个夹角，不是完全重合，故C错误；
D．磁感线是为了便于描述磁场分布而构造的假想曲线，实际并不存在，故D错误。
故选A。
二、填空题
1、磁场 力
【详解】
[1]奥斯特实验证明了电流的周围存在磁场，即电流的磁效应。
[2]电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的。
2、正 减弱（变弱）
【详解】
[1]由图知道,小磁针静止时N极水平向左，根据磁极间的相互作用知道，通电螺线管的右端为N极，左端为S极；根据安培定则，伸出右手握住螺线管，大拇指所指的方向为通电螺线管的N极，四指弯曲指示电流的方向，则电源左端为正极，右端为负极。
[2]滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电流变小，所以，通电螺线管的磁性减弱。
3、强 红
【详解】
[1]螺线管中插入软铁棒，通电时螺线管的磁场会将软铁棒磁化成磁铁，故磁性会更强。
[2]如图，当水位到达金属块A时，控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向下运动，动触点和下面的静触点接触，红灯亮。
4、磁场 N极
【详解】
[1]磁场的概念，是存在于磁体周围的空间场，一般用假象的磁感线来描述，故磁体周围存在着一种能使小磁针偏转，但看不见摸不着的物质为磁场。
[2]物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场方向。
5、大铁钉吸引大头针的数量多少 电磁铁的磁性强弱与电流强度有关
【详解】
[1]电磁铁可以吸引大头针，电磁铁的磁性越强，吸引力越强，吸引的大头针越多，所以通过转化法，从大铁钉大头针的多少可以判断电磁铁磁性的强弱。
[2]将滑片P向右缓慢滑动，电阻增大，电压恒定不变，根据，电流减小，发现部分大头针从电磁铁上落下来，这一现象表明电磁铁的磁性强弱与电流强度有关。
三、计算题
1、 (1)0.8kW·h；(2)70Ω；(3)3.5cd；(4)换用阻值更小的电阻替换R2
【详解】
(1)20盏灯的总功率为
P=20P1=20×10W=200W=0.2kW
同时工作4 h消耗的电能
W=Pt=0.2kW×4h=0.8kW·h
(2)当E=1cd时，由表格数据可知，光敏电阻R1=120Ω，电路电流达到吸合电流60mA合0.06A时，电动卷帘刚好工作，控制电路的总电阻
则
R2=R总－R1－RP=200Ω－120Ω－10Ω=70Ω
(3)当R2的功率P2=0.7W时，由可求电路中的电流
电路的总电阻
此时光敏电阻R1的阻值
R1'=R总'－R2－RP=120Ω－70Ω－10Ω=40Ω
由表可知此时光照强度为3.5cd。
(4)根据可知，当吸合电流I、电压U1不变时，电路总电阻R总不变。由表格数据可知，光照强度E减小时，R1的阻值变大，由于
R总=R1+R2+RP
所以若使R总不变，则应换用阻值更小的电阻替换R2。
答：(1)这些灯同时正常发光4小时，耗电0.8kW·h。
(2)当外界光照强度达到1.0cd时，电动卷帘便开始工作，R2的阻值是70Ω。
(3)当电阻R2消耗的电功率为0.7W时，外界光照强度是3.5cd。
(4)应换用阻值更小的电阻替换R2。
2、5000W 10% 越小 越大 13
【详解】
(1)他乘电梯从1楼匀速升到21楼时，上升的高度：h＝(21 1)3m＝60m，因动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，克服小明重力和轿厢重力做的功为总功，所以，拉力F做的总功：W总＝(GG轿厢)h＝(500N4500N)60m＝3105J，拉力F的功率：P＝＝5000W；(2)动滑轮A提升小明时做的有用功：W有＝Gh＝500N×60m＝3×104J，动滑轮A提升小明的机械效率：η＝100%＝100%＝10%；(3)①电梯承载的人越多,电阻式压力传感器R1受到的压力越大，由丙图可知，电阻越小，电路中的总电阻越小，由I＝可知，电路中电流越大，当电流达到0.02A时，衔铁被吸下，电铃发出警报声；②当电流达到0.02A时，电路的总电阻：R＝＝400Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，此时压力传感器的电阻值：R1＝R R2＝400Ω 100Ω＝300Ω，由图丙可知，此时的最大压力为8000N，电梯承载的人数＝13.3，即13人．
点睛：（1）乘电梯从1楼匀速升到21楼时上升的高度为20层楼的高度，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，克服小明重力和轿厢重力做的功为总功，根据W＝Gh求出拉力F做的总功，根据P＝求出拉力F的功率；（2）克服小明重力做的功为有用功，根据W＝Gh求出其大小，利用η＝×100%求出动滑轮A提升小明的机械效率；（3）①电梯承载的人越多，电阻式压力传感器R1受到的压力越大，由丙图可知其阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化；②当电流达到0.02A时，根据欧姆定律求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出此时压力传感器的电阻值，由图丙可知此时的最大压力，然后得出电梯承载的人数．
3、S 0.4 160Ω 小
【详解】
(1)开关S闭合时，电磁铁中电流的方向是向左的，由安培定则可知，电磁铁P的上端为S极。
(2)10盏节能灯的总功率为
P=10P1=10×10W=100W=0.1kW
则这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能
W=Pt=0.1kW×4h=0.4kW h
(3)当外界光照强度达到1cd时，由图可知，R=120Ω，当电动卷帘便开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流I=0.04A，由得，电路总电阻为
根据串联电路电阻规律可知，R0的阻值为
R0=R总-R-RP=300Ω-120Ω-20Ω=160Ω
(4)若要缩短节能灯点亮的时间，即当外界光照更弱时，电磁铁才能吸合衔铁，节能灯才能工作；由图2可知，当光照强度E减小时，R的阻值变大，而电磁铁能吸合衔铁的电流不变，电源电压不变，则电路总电阻不变，故应换用阻值较小的R0。
答：(1)开关S闭合时，电磁铁P的上端为S极；
(2)这些节能灯同时正常工作4小时消耗的电能0.4kW h；
(3)当外界光照强度达到1cd时，电动卷帘便开始工作，R0的阻值为160Ω；
(4)为了环保节能，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，则应换用阻值较小的R0。
4、
【分析】
在磁体外部磁感线总是由N极指向S极，据此标出磁感线的方向；由磁极间的相互作用规律知，小磁针的左下端为N极，右上端为S极．
【详解】
在磁体外部磁感线总是由N极指向S极，所以图中磁感线的方向是向左的；
根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，小磁针的左下端为N极，右上端为S极，如下图所示；
【点睛】
本题考查了磁极间的相互作用规律及磁感线的特点；磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．
5、略
【详解】
一个不能打开的盒子，在不断开该导线的情况下，可以利用电流的磁效应来判断该导线中是否有电流．
思路一：利用通电直导线周围存在磁场设计实验
思路二：制作电磁铁，根据电磁铁吸引磁性物质的性质设计实验
具体方法如下：
所用器材 主要实验步骤及判断导线中是否有电流的方法
方法一 小磁针 在桌面上放一个小磁针，小磁针静止时，把导线平行于小磁针正上方，若小磁针发生了偏转，则说明导线中有电流通过．
方法二 铁钉、大头针 把导线绕在铁钉上，制成一个电磁铁，看能否吸引大头针，若能，说明导线中有电流通过．
四、实验探究
1、便于观察磁场方向 磁场 条形磁体 把连接电池正负极的导线对调 控制两次实验的电流大小不变。
【详解】
（1）[1]由于磁场看不见摸不着，在螺线管周围放上小磁针就是为了通过小磁针观察通电螺线管周围的磁场方向，这是转换法思想。
[2]闭合开关后，小磁针发生了偏转，而且在不同的位置小磁针的N、S极偏转方向不同，说明通电螺线管周围存在磁场，且不同位置磁场方向不同。
（2）[3]由图（c）可知，通电螺线管周围铁屑的分布和条形磁体周围铁屑的分布相似，由此可知，通电螺线管周围的磁场和条形磁体周围磁场相似。
（3）[4]对调电池的正负极，发现小磁针的N、S极偏转方向也发生了变化，由此说明通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关。
（4）[5] 通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关，他将开关S从l换到2上时，就改变了接入电路的线圈匝数，说明要探究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系，此时调节滑动变阻器是为了保持电路中的电流大小不变，这里运用的了控制变量法。
2、地磁场 南北 通电直导线周围存在磁场 小磁针偏转的方向改变 判断直导线周围是否有磁场，显示磁场方向
【详解】
(1)[1][2]地球本身就是一个大的磁体，它能产生磁场，小磁针在地磁场的作用下会指示南北，所以小磁针会呈南北方向。
(2)[2]接通电路后，观察到小磁针发生偏转，说明小磁针受到了磁力的作用，表明通电导线周围存在磁场。
[3]调换电路中电池的极性，闭合开关，电路中电流方向和原来相反，小磁针受到力的方向和原来相反，所以小磁针偏转方向会发生改变。
(3)[4]该实验中可以通过小磁针是否偏转显示是否存在磁场，通过小磁针偏转方向来说明磁场的方向，故小磁针的作用是判断直导线周围是否有磁场，显示磁场方向。
3、条形磁体 电流
【详解】
（1）[1]比较甲、乙两图，小磁针在磁场中的受力情况相同，由此可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围的磁场相似。
（2）[2]比较乙、丙两图，通电螺线管中的电流方向不同，小磁针受力情况不同，即N、S极偏转的方向不同，说明通电螺线管的磁场方向不同，故通电螺线管的外部磁场方向与通过它的电流方向有关。