第十六、十七章 自我综合评价
一、选择题(每题4分,共36分)
1.下列有关磁现象的说法中正确的是 ( )
A.将条形磁体用细线悬挂起来使其自由转动,当它在水平面静止时北极会指向地理南方
B.磁体周围的磁感线是从磁体的S极出来,回到磁体的N极,构成闭合曲线
C.地球周围存在地磁场,地磁场两极与地理两极重合
D.磁感线越密的地方,磁场越强
2.如所示,小磁针静止在螺线管附近,闭合开关后,下列判断正确的是 ( )
A.通电螺线管的右端为N极
B.通电螺线管外P点的磁场方向向左
C.小磁针顺时针旋转90°
D.小磁针逆时针旋转90°
3.奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭开了电与磁的联系;法拉第发现了电磁感应现象,进一步揭示了电与磁的联系,开辟了人类的电气化时代。下列有关电磁现象的说法正确的是 ( )
A.通电导体周围一定存在磁场
B.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线,还可以通过实验来模拟
C.导体在磁场中运动一定产生感应电流
D.通电导体受到磁场的作用力与磁场方向无关
4.如所示是研究电磁铁磁性的实验,闭合开关后,下列说法正确的是 ( )
A.电磁铁的下端是S极
B.电磁铁能吸引大头针是电磁感应现象
C.将铁钉换成铜棒会使电磁铁的磁性增强
D.滑片向右移动,电磁铁吸引大头针的数目会增多
5.如所示的几个实验,其中图文描述不一致的是 ( )
6.小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性,设计了如所示的自动控制电路,要求光暗时灯亮,光亮时灯灭。在实际调试时,发现灯始终亮着,而光敏电阻和其他电路元件均正常,下列调节能使控制电路达到要求的是 ( )
A.减少电磁铁线圈的匝数 B.抽出电磁铁中的铁芯
C.将滑动变阻器滑片向左移动 D.减小控制电路的电源电压
7.滚筒式洗衣机是由电动机通过皮带减速驱动波轮旋转,衣物随滚筒旋转上升到高点落下,通过不停地跌落摔打挤压衣物的机械作用、洗涤剂水溶液的化学作用,达到去除污渍洗净衣物的目的。中能反映滚筒式洗衣机中电动机转动原理的是 ( )
8.磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物品做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是 ( )
A.铁在磁场里会被磁化 B.磁能生电
C.同名磁极相互排斥 D.电流的热效应
9.无线充电是一种增加手机续航时间的方式,如甲所示。市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟(WPC)”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”。“Qi”技术的原理是电流流过送电线圈产生磁场,受电线圈靠近该磁场时就会产生电流,给智能手机充电,如图乙所示。受电线圈处用到了中哪个实验的原理 ( )
二、填空题(每空2分,共16分)
10.如所示是小宇学习电磁学知识后制作的小船模型,A为塑料泡沫,B为电路,他把小船放入水中,小船漂浮在水面上,船头指向东,他闭合开关S,则小船 (选填“运动”或“静止”),最后小船的船头指向 。
11.如所示,闭合开关,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则小铁片受到电磁铁的吸引力将 ,小铁片受到的摩擦力将 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
12.在电磁实验中很多时候用到各种小圆柱体。现有形状相同的①小铝棒、②小铁棒、③小木棒,在研究通电螺线管实验时,插入 可使其磁性增强;在利用如0所示装置,研究磁场对通电导体的作用时,金属导轨上应该放置的是 。(均选填“①”“②”或“③”)
0
13.如1所示,ab是一轻质金属棒,用两根细导线吊着悬在蹄形磁体中间,灵敏电流计可以检查电路中微弱的电流。当开关S置于不同的位置时,可研究不同的电磁现象:当开关S接到位置 (选填“1”或“2”)时,可以观察磁场对通电导体的作用;当开关S接到另一位置时,可探究 现象。
1
三、作图题(共9分)
14.(4分)如2所示是一个通电螺线管的电路,开关闭合后,请结合图上提供的其他信息,标出电源的“+”“-”极和通电螺线管的N、S极。
2
15.(5分)乡村振兴计划稳步推进,大棚蔬菜种植给农民带来丰收。刘大爷家大棚温度监控电路如3所示,棚内温度正常时“温控开关”处于断开状态,绿灯亮;棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态,电磁铁通电工作,电铃响、红灯亮。刘大爷在使用过程中发现电铃和红灯只要拆卸掉任意一个,另一个也“没有电”。用笔画线代替在图中画几匝电磁铁的绕线并将绿灯、红灯、电铃接入电路。
3
四、实验探究题(共39分)
16. (12分)小波所在小组在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中,设计了如4甲所示电路。
4
(1)实验时,可通过观察 来判断通电螺线管的磁极。
(2)如图乙所示是通电螺线管周围有机玻璃板上铁屑的分布情况,观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似。
(3)小波猜想通电螺线管的磁场强弱可能与线圈匝数的多少和电流的大小有关。实验中,他将小磁针换为回形针,并将开关S从1换到2后,调节滑动变阻器的滑片P,再次观察电流表示数及吸引的回形针的数目,此时调节滑动变阻器是为了 ,从而探究 的关系。
17.(12分)如5甲所示是探究“磁场对电流作用”的实验示意图,小谦同学实际探究时,在电路上连接了一个滑动变阻器,实验记录如下表:
5
实验序号 磁场方向 ab中电流方向 ab运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
(1)用笔画线代替导线,在图乙中将滑动变阻器正确连入电路,小谦在电路中接入滑动变阻器的作用是 。
(2)比较实验2、3,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关;比较实验 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
(3)小谦通过观察导体运动的方向,来判断导体在磁场中的受力方向,用到的物理研究方法是 。
18.(15分)小华在“探究电磁现象”的实验中,设计了如6所示的实验装置。
6
(1)①在图甲中将磁体向右插入螺线管中时,观察到灵敏电流计的指针向右偏转,由此可知,电路中有 产生。
②将磁体从螺线管中向左拔出时,会观察到灵敏电流计的指针向 (选填“左”或“右”)偏转。
③通过前两步实验,可得出感应电流的方向与 的方向有关。
(2)小华用图乙的方法探究电磁感应现象。闭合开关后并未发现电流计的指针偏转,经检查器材均完好,各器材间连接无误。小华认为是原来磁铁的磁性太弱所致,他提出更换磁性更强的磁铁,就在他移动原磁铁时,发现灵敏电流计的指针出现了晃动,你认为接下来的操作是 。
(仅写出最应该进行的一步操作)
(3)利用上述实验装置可以制作 。
答案
1.D 将条形磁体用细线悬挂起来,让磁体自由转动,静止时指向地理南极的是磁体的南极(S极),指向地理北极的是磁体的北极(N极),故A错误;在磁体的外部,磁感线从磁体的N极出来,回到磁体的S极,故B错误;地球是一个大磁体,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,两者之间存在一个磁偏角,故C错误;磁感线分布越密的地方,磁场越强,故D正确。
2.C 由图可知,开关闭合后,电流从螺线管的右端流入,根据右手螺旋定则可知,螺线管的左端为N极、右端为S极,故A错误;在磁体外部,磁感线是从N极出发,回到S极的,则通电螺线管外P点的磁感线方向向右,即该点磁场方向向右,故B错误;因通电螺线管右端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针将顺时针转90°,故C正确、D错误。
3.A 奥斯特实验证明:通电导体周围一定存在磁场,故A正确;磁感线是科学家引入的模型,并不是真实存在的,故B错误;闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中才会有感应电流,故C错误;通电导体受到磁场的作用力与电流方向和磁场方向有关,故D错误。
4.D 闭合开关后,电流从电磁铁的上端流入,下端流出,根据右手螺旋定则,右手握住电磁铁,四指弯曲与电流的方向一致,大拇指指向电磁铁的下端,即下端是N极、上端是S极,故A错误;电磁铁能吸引大头针是电流的磁效应,不是电磁感应现象,故B错误;将铁钉换成铜棒会使电磁铁的磁性减弱,故C错误;滑动变阻器的滑动片P向右端移动,接入电路的电阻变小,电流变大,电磁铁的磁性增强,电磁铁吸引大头针的数目会增多,故D正确。
5.D
6.C 电磁继电器的主要组成部分是电磁铁,电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈匝数的多少有关。要想在光亮时灯灭,一定要增大电磁铁的磁性,可采取的方法是增大电流或增加线圈的匝数,而减少线圈的匝数、抽出铁芯、减小控制电路的电源电压都会减弱电磁铁的磁性,故A、B、D选项不符合题意。滑动变阻器滑片向左移动时,连入电路中的电阻丝长度减小,电路中电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性增强,故C选项符合题意。
7.D 根据题意可知,滚筒式洗衣机中电动机的转动原理是通电导体在磁场中受到力的作用。图A是演示电流的磁效应,图B是演示电磁感应,图C是演示电流的磁效应,图D是演示通电导体在磁场中受到力的作用。
8.C 强静磁场会吸引铁质物品,说明铁在磁场会被磁化;变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,说明存在电磁感应(磁生电);从而使金属发热而灼伤病人(电流流过金属导体,金属导体发热),说明存在电流的热效应。
9.B 从题意可知,手机背面的线圈能将底座产生的变化的磁场转化为电流给手机电池充电,是利用电磁感应原理工作的;图A中给导体通电,导体会运动,说明通电导体受到磁场力的作用,故A不符合题意;图B中是闭合电路的一部分导体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;图C中给出的是一个电磁铁,说明了电流的磁效应,故C不符合题意;图D中是奥斯特实验,说明通电直导线周围存在磁场,是电流的磁效应,故D不符合题意。
10.运动 北 小船漂浮在水面上时,船头指向东、船尾指向西。由右手螺旋定则可知闭合开关后,螺线管右端为N极、左端为S极;因地磁场沿南北方向,地球南极在地磁场的N极附近,地球北极在地磁场的S极附近,而同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,故船头指向北。
11.变大 不变 将滑片从A端移动到中点,接入电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,螺线管磁性变强,小铁片受到的吸引力变大;小铁片处于静止状态,受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力不变。
12.② ①
13.1 电磁感应 如图所示的装置中,金属棒ab用两根细导线连接后悬挂在蹄形磁体的两极之间,把单刀双掷开关S掷向1时,看到金属棒ab运动,即表明通电导线在磁场中受力的作用;把单刀双掷开关S掷向2,金属棒ab做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,这是电磁感应现象。
14.如图所示
15.如图所示
16.(1)小磁针静止时N极(或S极)的指向
(2)条形磁体
(3)控制两次实验电流大小不变
通电螺线管磁场的强弱与线圈匝数
(1)读图可知,在螺线管旁有两个小磁针,我们可以通过观察小磁针静止时N极(或S极)的指向来判断螺线管的极性。
(2)螺线管的两端磁性较强,中间磁性较弱,这与条形磁体的磁场分布相类似。
(3)实验中,他将开关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回形针数目,这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
17.(1)如图所示 保护电路
(2)磁场方向 2、4
(3)转换法
(1)滑动变阻器按“一上一下”的接法连入电路;滑动变阻器起到保护电路的作用,防止电源短路。
(2)比较实验2、3,电流方向相同,磁场方向不同,导体运动的方向不同,说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关;比较实验2、4,磁场方向相同,电流方向不同,导体运动方向不同,说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
(3)实验中通过观察导体的运动方向,来判断
导体在磁场中的受力方向,用到的物理研究方法是转换法。
18.(1)①感应电流 ②左 ③导体做切割磁感线运动
(2)让金属棒向不同的方向运动
(3)发电机