沪科版九年级物理第十七章从指南针到磁浮列车同步测评
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、一学生利用手中的条形磁体做了以下实验,其中结论正确的是( )
A.同名磁极互相吸引
B.条形磁体能够吸引小铁钉
C.将条形磁体用细线悬挂起来,当它在水平面静止时北极会指向地理南方
D.条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后就没有相互作用了
2、以下机械中,利用内能对外做功的是( )
A.共享单车 B.电暖器 C.电动机 D.火箭发动机
3、两根通电导体A和B,A通了电会产生磁场,那A产生的磁场对旁边的B是不是会有力的作用呢?通过如图的实验,发现导体A和B如虚线所示发生形变,导体B对A的作用力为,A对B的作用力为。下列说法正确的是( )
A.向右,向左
B.和是一对平衡力
C.只把导体A所接的电源正负极对调,则向左
D.只把导体B所接的电源正负极对调,则向右
4、图中各磁体的磁感线方向,标注正确的是( )
A. B.
C. D.
5、下列4个实验中能揭示电风扇工作原理的是
A. B.
C. D.
6、如题图所示为条形磁铁和电磁铁,虚线表示磁感线,则甲、乙、丙、丁的极性依次是( )
A.S、N、S、S B.N、N、S、N
C.S、S、N、N D.N、S、N、N
7、下列关于磁场的描述,正确的是( )
A.磁场是由无数条磁感线组成的
B.地理S、N极与地磁S、N极完全重合
C.小磁针静止时,S极的指向与该点磁场方向相同
D.磁场看不见摸不着,但是可以借助小磁针感知它的存在
8、如图所示,闭合开关,铜棒向右运动,为使开关闭合后铜棒向左运动,下列操作可行的是( )
A.换用更细的铜棒
B.将磁体的N、S极对调
C.向左移动滑动变阻器的滑片
D.将电源正、负极和磁体N、S同时对调
9、下列用电器中,主要利用电流热效应工作的是( )
A.电风扇 B.电冰箱 C.电热毯 D.电视机
10、如图所示的通电螺线管右侧放了一个可自由转动的小磁针,下列说法正确的是( )
A.小磁针左端为N极
B.通电螺线管的左端为N极
C.将电源正负极对调后螺线管南北极也对调
D.在螺线管所在电路中串联一个电阻后螺线管的磁性增强
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、阅读短文,回答问题
电动自行车调速系统
常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍尔传感器、控制器和开关K四部分组成。
霍尔传感器是将磁信号转变成电信号的装置,它产生的电压U0随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时,旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍尔传感器的距离发生改变,使U0发生变化。
控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍尔传感器的电压U0比较后,输出控制电压UK,控制开关K的通断,当U1小于U0时,UK=1V,图甲中开关K闭合;U1大于U0时,UK=0,K断开。
正常行驶时,电动自行车U1的大小随时间周期性变化,如图乙所示,控制器输出的UK使开关交替通断,每分钟约一万次。当U0增大,每次开关K闭合与断开时间的比值就增大,电动机的转速也随之增大。
(1)电动自行车在行驶过程中主要的能量转化情况与下列哪种相同?(____)
A.发电机 B.扬声器 C.话筒 D.电热水壶
(2)当控制电压UK=0时,电动机中________(选填“有”、“无”)电流通过。
(3)如图丙所示,将霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近。在此过程中,霍尔传感器产生电压的变化情况是_______。
(4)图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线,则图中所示的四个时刻中_______时刻电动车获得动力。
(5)当电动车在行驶过程中,转动手柄旋转套后,车速增大,与转动前相比较,下列判断正确的是:(____)
A.电动车蓄电池输出功率变小 B.霍尔传感器产生的电压U0变小
C.磁铁与霍尔传感器距离变小 D.每次开关K闭合与断开时间的比值变小
2、在图中所示的自动控制电路中,当控制电路的开关S处于闭合状态时,工作电路中工作的用电器是______,此时弹簧应该处于______(选填“原长”、“压缩”或“拉伸”)状态。
3、 “生活处处有物理,留心观察皆学问”。电动车右手的“调速”把手,可改变后轮的转速,与这个“调速”把手联动的电路元件实质是一个______;中国的无人机技术发展迅速,水平居世界前沿。无人机的旋翼由电动机驱动,电动机的电路元件符号是 ______。
4、螺线管通电后,小磁针静止时的指向如题图所示,则通电螺线管右端为______极,电源的______端为正极。
5、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。
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、热带鱼需要在一定的温度范围才能正常的生长,如图甲是某同学家的水族箱工作原理图,水族箱内安装的电热丝R1上标有“220V 200W”的字样,Rx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S1就会导通,水温由22℃升高到设定值28℃,开关S2断开,水温自然冷却到22℃时开关S2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求:
(1)热敏电阻Rx随温度的升高而_____(选填“增大”或“减小”),理由是:_____;
(2)水族箱正常加热时,通过电热丝的电流是多少?_____
(3)该水族箱一天消耗的电能;_____
(4)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_____(选填“左”或“右”)移动。
2、人们对自我保护越来越关注。图甲为某品牌足浴盆的相关参数,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分(如图乙所示)。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V,电磁继电器线圈的电阻可不计,加热至40℃时,自动进入保温模式,此时电磁继电器线圈的电源达到30mA,热敏电阻R2的阻值随温度变化的曲线如图丙所示。
(1)求R2的阻值;
(2)在一次使用过程中,加热时间为5min,则加热过程中消耗的电能是多少?不计热损失,这些热量可使5kg的水温度升高多少;[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)为使温度加热至40℃时,自动进入保温模式,滑动变阻器的电阻需要调到多大
(4)若想温度加热到45℃时,自动进入保温状态,应该如何操作?
3、有一种电加热恒温箱,工作原理如图a所示.控制电路由电压为U1=6V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R0和热敏电阻R1组成;工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=48.4Ω的电热丝组成.当控制电路中的电流达到0.05A时,衔铁被吸下来,触点处断开,工作电路停止工作,当控制电路中的电流小于0.05A时,衔铁被弹回,触点处接通,加热电路正常工作.热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图b所示.
(1) 工作电路正常工作1min,电热丝R2产生的电热是多少?
(2) 通过调节控制电路中滑动变阻器R0接入电路的阻值,就能调节恒温箱中需要设定的不同温度,如果恒温箱的温度设定为50℃,求滑动变阻器R0应接入电路的阻值.
(3) 若要提高恒温箱的设定温度,滑动变阻器R0接入电路的阻值应调大还是调小?
4、有一种电加热恒温箱,工作原理如图1所示。控制电路由电压为U1=9V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R0和热敏电阻R1组成;工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成。其中,电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时,衔铁才吸合,切断工作电路;热敏电阻 R1的阻值随温度变化关系如图2所示。
(1)求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量;
(2)如果恒温箱的温度设定为50℃,求电阻箱R0应接入电路的阻值;
(3)若要提高恒温箱的设定温度,电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小?简要说明理由。
5、梅雨季节,潮湿的空气会对家电和家具等造成不利,需要及时除湿.小乐设计如图甲所示的模拟电路,能实现警示灯随湿度变化而自动调整亮度,且当空气湿度达到一定程度时,警示灯还能不断闪烁.已知电源电压为6V,警示灯的规格是“6V3W”.(电磁铁线圈电阻忽略不计,警示灯电阻保持不变)
(1)根据设计要求,应选图乙中的____(选填“”或“”)湿敏电阻,串联在图甲电路中_____(选填“A”或“B”)位置.
(2)闭合开关,当空气湿度处于40%时,衔铁会被吸下,警示灯会闪烁,警示灯在闪烁过程中,较暗时的实际功率是多少______?(写出计算过程)
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分布”的实验中:
(1)小明在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些细铁屑,通电后______(填写操作方法)玻璃板,细铁屑的排列如图所示,由此可以判断,通电螺线管外部的磁场分布与______ 周围的磁场分布是相似的;
(2)小明还想探究通电螺线管外部磁场的方向,必须增加的器材是______。
2、如图所示,是所学的三个实验。请根据实验情况回答下列问题:
(1)图甲所示,把完好的试电笔插入连接正确且有电的三孔插座中时,试电笔的氖管不发光。试电笔接触了___________;
A.火线 B.零线 C.地线
(2)图乙所示,是水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A时,_________灯亮;
(3)图丙所示,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。通电后观察小磁针的指向,并轻敲硬纸板,观察铁屑的排列情况。此实验中小磁针的作用是_________。
3、在安装直流电动机模型的实验中,小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
(1)小明闭合开关,发现线圈不转,他用手轻轻转了一下线圈,电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因是______;
(2)若要电动机转速加快,小明应将滑动变阻器的滑片向______移动;
(3)接下来,小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁,并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连,使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后,合用一个电源。当对调接在电源正、负极上的导线时,电动机线圈转动的方向会不会改变?答:______,理由是______;
(4)完成以上实验后,小明取下图中的电源换上小灯泡,在模型的转轴上饶上细线,如图丙所示,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果小灯泡发光,此时这个模型就相当于______机;
(5)电动机工作时将电能转化为______能。这台电动机正常工作时,两端的电压为6V,通过的电流为1A,若此线圈的电阻为1Ω,它的电功率是______W,这台电动机的效率约是______。
-参考答案-
一、单选题
1、B
【详解】
A.由磁极间的相互作用规律可知,同名磁极相互排斥,故A错误;
B.由课本知识:磁体能吸引铁、钴、镍等物质,故条形磁体能够吸引小铁钉,故B正确;
C.将条形磁体用线悬挂起来,让磁体自由转动,静止时指向地理南极的磁极叫南极(S极),指向地理北极的是磁体的北极(N极),故C错误;
D.玻璃不能隔离磁场,条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后仍有互相作用,故D错误。
故选B。
2、D
【详解】
利用内能对外做功,就是将内能转化为机械能;
A.共享单车工作时,消耗蓄电池的电能为单车提供动力,因此将电能转化为机械能,故A不符合题意;
B.电暖器工作时将消耗电能转化为内能,故B不符合题意;
C.电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用,将电能转化为机械能,利用电能对外做功,故C不符合题意;
D.火箭发动机工作时,利用高温高压的燃气推动火箭升空,将燃料的内能转化为火箭的机械能,故D符合题意。
故选D。
3、C
【详解】
A.由图可知,A、B之间相互排斥,则导体B对A的作用力的方向是向左的,A对B的作用力的方向是向右的,故A错误;
B.和是两个物体之间的相互作用,是一对相互作用力,故B错误;
C.只把导体A所接的电源正负极对调,磁场的方向会发生变化,由图可知,A和B相互吸引,则是向左的,故C正确;
D.只把导体B所接的电源正负极对调,磁场的方向会发生变化,则A和B之间是相互吸引的,则是向左的,故D错误。
故选C。
4、C
【详解】
ABD.在磁体外部,磁感线总是从N极发出回到S极的。ABD选项对应的图中,磁感线都是从S极发出回到N极的,故ABD错误;
C.图中磁感线回到S极,故C正确。
故选C。
5、C
【详解】
电风扇工作核心元件是电动机,电动机是利用通电导线在磁场中受力而运动的原理制成的。
A.此图是奥斯特实验,小磁针发针偏转说明通电导体周围有磁场,故A不符合题意;
B.该实验说明闭合电路中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原理,故B不符合题意;
C.电路中有电源,通电导体受到磁场力的作用发生运动,是电动机的原理,故C符合题意;
D.电磁铁是利用了通电螺线管周围存在磁场制成的,故D不符合题意。
故选C。
6、A
【详解】
根据安培定则,四指的方向即为电流的方向,大拇指的方向为 N极,故乙端为N极,丙就是S极,由甲、乙之间的磁感线相吸的分布情况说明是异名磁极,故甲为S极,丙和丁是相互排斥,故丁为S极,故选A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7、D
【详解】
A.磁感线是为了描述磁场而假想的线,并不是实际存在的,故A错误;
B.地磁场的北极在地理南极附近,地磁场南极在地理北极附近,地磁场的两极与地理的两极相反,且与地球的两极并不完全重合,故B错误;
C.将可自由转动的小磁针放在磁场中某一点静止时,小磁针N极指向为该点的磁场方向,故C错误;
D.磁场是看不见的,对放入其中的磁体有力的作用,故可通过小磁针感知它的存在,故D正确。
故选D。
8、B
【详解】
A.换用更细的铜棒,使电阻变大电流变小,但不能改变受力的方向,所以A错误,故A不符合题意;
B.将磁体的N、S极对调,磁场方向改变,则通电导体的受力方向改变,铜棒向左运动,所以B正确,故B符合题意;
C.向左移动滑动变阻器的滑片,只能改变电流的大小,不能改变电流的方向,所以C错误,故C不符合题意;
D.将电源正负极对调,同时将磁体磁极对调,影响磁场力方向的两个因素同时改变,则通电导体的受力方向不变,铜棒仍然向右运动,所以D错误,故D不符合题意。
故选D。
9、C
【详解】
A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能,利用了磁场对通电导体的作用工作的,故A不合题意;
B.电冰箱工作时主要将电能转化为机械能,利用了磁场对通电导体的作用工作的,故B不合题意;
C.电热毯工作时主要把电能转化为内能,是利用电流热效应工作的,故C符合题意;
D.电视机工作时,主要将电能转化为光能、声能等,不是利用电流热效应工作的,故D不合题意。
故选C。
10、C
【详解】
AB.图中电流从螺线管的左侧流入、右侧流出,由安培定则可知,通电螺线管的右端是N极,因同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,则小磁针静止时其左端为S极,故A、B错误;
C.将电源正负极对调后,螺线管中的电流方向改变,螺线管的磁极发生改变,所以螺线管南北极也对调,故C正确;
D.在螺线管所在电路中串联一个电阻,总电阻增大,电路的电流变小,则通电螺线管的磁性减弱,故D错误。
故选C。
二、填空题
1、B 无 先变小,后变大 t4 C
【详解】
(1)[1]电动自行车在行驶过程中将电能转化为机械能;
A.发电机将机械能转化为动能,故A不符合题意;
B.扬声器将电能转化为机械能,故B符合题意;
C.话筒将机械能转化为电能,故C不符合题意;
D.电热水壶将电能转化为内能,故D不符合题意。
故选B;
(2)[2]由材料可知,Uk=0时,K断开,故电路中无电流通过;
(3)[3]已知条形磁铁的磁性是两端最强,中间弱;则霍尔传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近过程中,根据磁场的磁性是由强变弱,然后由弱变强,所以根据U0随磁场增强而增大的特点可知,霍尔传感器产生电压U0变化是先变小后变大;
(4)[4] 由题意可知,当U1小于U0时,UK=1V,图甲中开关K闭合,电动车获得动力,图像中的t4时刻U1小于U0,电动车获得动力;
(5)[5] A.电动车蓄电池的输出功率是不变的,故A错误;
B.正常行驶时,电动自行车U1的大小随时间周期性变化是一定的,则K闭合时间变长,即U1小于U0的时间段变长,UK=1V的时间变长,U0变大,故B错误;
C.U0随磁场增强而增大,所以霍尔传感器周围的磁性变强,即与磁铁的距离减小,故C正确;
D.电动机的转速与每次K闭合与断开时间的比值相对应,电动机的转速增大时,K闭合时间比断开时间长,则K闭合与断开时间的比值变大;故D错误。
故选C。
2、电铃 拉伸
【详解】
[1][2]当控制电路的开关S处于闭合状态时,电磁铁有电流通过,电磁铁有磁性,吸引衔铁,动触点和下面的静触点连接,电铃工作,由于衔铁向下运动,所以弹簧出于拉伸状态。
3、滑动变阻器
【详解】
[1]电动自行车上的“调速”把手相当于我们学过的滑动变阻器,它是通过改变电阻丝接入电路的长度来改变电阻,从而达到改变电路中电流大小的目的。
[2]电动机在电路图中元件符号。
4、N 右
【详解】
[1][2]由题图可知,小磁针左端为N极,由异名磁极相互吸引可判断出通电螺线管左侧是S极,右侧为N极;利用安培定则可知电流从螺线管的右端流入,左端流出,判断出电源右侧为正极,左侧为负极。
5、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。
三、计算题
1、增大 Rx增大,总电阻增大,总电流减小 电磁铁磁性减弱,S2断开 0.91A 4.8×106 J 左
【详解】
(1)[1]由图可知,热敏电阻Rx与滑动变阻器R2和通电螺线管串联后接在5V的电源上:若热敏电阻Rx 随温度的升高而减小,根据电阻的串联,总电阻减小,由欧姆定律,电路的总电流变大,通电螺线管的磁性增强,衔铁S2被吸引,则R1所在加热电路连通,水厢内水温升高,因热敏电阻Rx 随温度的升高而减小,重复上面的过程,加热电路一直工作,不符合题意;若热敏电阻Rx 随温度的升高(当温度从22℃升高到28℃)而增大,根据电阻的串联,总电阻减大,由欧姆定律,电路的总电流变小,通电螺线管的磁性减弱,衔铁S2在弹力的作用下切断路加热电路,加热电路停止工作,符合题意。
(2)[2]正常工作时电热丝的电流:
I= 0.91A
(3)[3]由图乙可知,水族 箱 一个 循 环用 时 400 min,工 作一天,即24h,包含的工作循环
=3.6
个循环,前三个工作循环,每个工作时间(加热时间)为 100 min,第四个工作循环 所用时间为
0.6×400 min=240min
故加热的工作时间仍为 100 min,总工作时间
t=3×100 min+100 min=400min
消耗的电能
W=Pt=200 W×400×60s=4.8×106 J
(4)[4]水温提高会使热敏电阻的阻值增大,根据
I=
在电路中电流一定时,故需减小滑动变阻器电阻,因此应将滑片向左移。
2、 (1)24.2Ω;(2)6.3×105J;30℃;(3) 160Ω;(4)若想温度加热到45℃时,自动进入保温状态,应该减小滑动变阻器的电阻。
【分析】
(1)在工作电路两电阻并联,同时工作时为加热模式,保温模式只有R1接入电路中,根据甲中参数,先计算R2的功率,再根据电功率的公式计算R2的阻值。
(2)由W=Pt计算加热过程消耗的电能;根据Q=cmΔt算出水升高的温度。
(3)由欧姆定律算出电路的总电阻,根据串联电路电阻的规律算出滑动变阻器的电阻。
(4)从图丙可知,要提高恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值;但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律就要减小滑动变阻器的电阻。
【详解】
解:(1)由题知,加热至40℃时,控制电路中的弹簧会将衔铁拉起来,自动进入保温模式,由图乙知,此时工作电路中只有R1接入电路;当温度降低时,控制电路中的电磁铁会将衔铁吸下来,进入加热模式,由图乙知,此时工作电路中R1和R2并联接入电路;所以R2的功率
P2=P加热-P保温=2100W-100W=2000W
R2的阻值
(2)加热5min消耗的电能
W=P加热t=2100W×5×60s=6.3×105J
水升高的温度
(3)温度加热至40℃时,此时电磁继电器线圈的电流达到30mA,由图丙知,此时热敏电阻Rx的阻值为40Ω,电路的总电阻
滑动变阻器的电阻
R滑=R-Rx=200Ω-40Ω=160Ω
(4)若想温度加热到45℃时,自动进入保温状态,即要提高恒温箱的设定温度,从图丙可知,要提高恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值,但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30mA,根据欧姆定律就要减小滑动变阻器的电阻。
答:(1)R2的阻值为24.2Ω;
(2)在一次使用过程中,加热时间为5min,则加热过程中耗的电能是6.3×105J;不计热损失,这些热量可使5kg的水温度升高30℃;
(3)为使温度加热至40℃时,自动进入保温模式,滑动变阻器的电阻需要调到160Ω;
(4)若想温度加热到45℃时,自动进入保温状态,应该减小滑动变阻器的电阻。
3、 (1) 6×104J (2)4 0Ω (3)调大
【详解】
(1)电热丝正常工作1分钟,产生的热量: ;
(2)当温度为50℃时,R1=80Ω,在控制电路中, ,
R2=R总﹣R1=120Ω﹣80Ω=40Ω;
(3)若提高恒温箱的温度,则R1的电阻减小,因为工作电路正常工作时,控制电流不变,因此控制电路的总电阻不变,R1电阻减小,因此变阻器接入电路的电阻应调大.
4、 (1)1100W,6.6×105J;(2)50Ω;(3) R0的阻值必须调大
【详解】
解:(1)电热丝工作时的功率
电热丝在10min内产生的热量
Q=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J
(2)由图2知,当温度为50℃时,热敏电阻的阻值
R1=100Ω
此时衔铁应吸合,切断工作电路,那么控制电路中的电流为
I=60mA=0.06A
控制电路中的总电阻
电阻箱接入电路的阻值
R0=R总-R1=150Ω-100Ω=50Ω
(3)若要使恒温箱的设定温度高于50℃,由图2知道,热敏电阻的阻值R1将减小,衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需0.06A,即要求控制电路中的总电阻不变,所以R0的阻值必须调大。
答:(1) 电热丝工作时的功率为1100W,10min内产生的热量为6.6×105J;
(2)电阻箱R0应接入电路的阻值为50Ω;
(3)若要提高恒温箱的设定温度,电阻箱R0接入电路的阻值应调大。
5、R2 B 0.35W
【详解】
(1)[1][2]由图乙可知:R1的电阻随湿度的增加而增加,R2的电阻随湿度的增加而减小;由题意可知,空气湿度较小时,电磁铁不吸合,灯泡较暗,当空气湿度达到一定程度时,湿敏电阻的阻值减小,电路的电流增大,电磁铁的磁性增强,电磁铁吸合,湿敏电阻被短路,电路为警示灯的简单电路,灯泡变亮,由于电磁铁也被短路无磁性,电磁铁不吸合,据此可知警示灯能不断亮暗闪烁,所以应选图乙中的R2湿敏电阻,且串联在图甲电路中B位置;
(2)[3]由知,警示灯的电阻为:
由图乙可知,当空气温度处于40%时,湿敏电阻的阻值为24Ω,警示灯在闪烁过程较暗时,湿敏电阻R2与警示灯串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,此时电路中的电流:
灯较暗时的实际功率:
【点睛】
本题考查了学生分析图象的能力、电磁继电器的使用、欧姆定律的计算、电功率的计算等知识,是一道难题.
四、实验探究
1、轻敲 条形磁铁 小磁针
【详解】
(1)[1][2]实验中,通电后轻敲玻璃板,被磁化后的细铁屑由于受到磁力的作用而呈现如图所示的排列。据此可知,通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁的相似。
(2)[3]要探究通电螺线管外部磁场的方向,需要增加的器材是小磁针,通过小磁针的指向来确定磁场的方向。
2、B 红 判断该点磁场方向
【详解】
(1)[1]根据安全用电要求,三孔插座左孔接零线,由甲图可知,试电笔接触的是插座的左插孔,试电笔的操作正确,但试电笔的氖管不发光,说明是试电笔接触了零线,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)[2]如图乙所示,水位到达金属块A时,左侧电路接通,电磁继电器工作,电磁铁产生磁性吸引衔铁,动触点连接下面的静触点,使红灯接入电路,故红灯亮。
(3)[3]磁场的方向不便于直接观察,磁声中自由小磁针静止时北极指向磁场方向,因此实验中小磁针的作用是为了更直观的判断出该点磁场的方向。
3、线圈刚好处在平衡位置 左 不会 电流方向和磁场方向同时改变 发电 机械能和内 6 83.3%
【详解】
(1)[1]当电动机的线圈处于平衡位置时,受平衡力的作用,故可能电动机不转,拨动一下后,打破平衡,电动机便转动起来,并且靠惯性能转过平衡位置,连续转动。
(2)[2]若要电动机转速加快,可以增大电路中的电流,所以应将滑动变阻器的滑片向左移动,减小滑动变阻器的电阻,从而增大电路中的电流。
(3)[3][4]小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁,并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连,当对调接在电源正、负极上的导线时,通过的电流也会发生变化,磁场的方向发生了改变,则电动机线圈的受力方向不变,其转动方向不变。
(4)[5]取下电源换接上小灯泡,快速拉动细线,使线圈转动起来,线圈在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流,小灯泡会发光,这是电磁感应现象,此时模型就相当于发电机。
(5)[6]电动机在工作时,电能转化为机械能和内能;
[7]电动机的电功率
P=UI=6V×1A=6W
电动机的电功率为6W。
[8]设工作时间为t,则这台电动机在时间t内产生的热量
Q=I2Rt
消耗的总电能
W=Pt
产生的机械能为
E=W-Q
这台电动机的效率
η===≈83.3%
这台电动机的效率为83.3%。