第五章 电与磁 综合练习（含解析）

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电与磁
一．选择题
1．当一根直导线在磁场中做切割磁感线运动时（　　）
A．导线两端可能产生感应电压
B．导线两端必定产生感应电压
C．导线中一定有感应电流产生
D．感应电压和感应电流一定同时产生
2．如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．电源的左端为负极
C．其工作原理是同名磁极相互排斥
D．滑片P向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度
3．通常我们用磁感线形象地描述磁场的强弱和方向，如图所示描绘了某一磁场区域的部分磁感线，并在磁场的b点放置一个可自由转动的小磁针，由磁感线的分布特点可知（　　）
A．b点的磁场比a点的磁场弱，小磁针静止时N极指向Q处
B．b点的磁场比a点的磁场弱，小磁针静止时N极指向P处
C．b点的磁场比a点的磁场强，小磁针静止时N极指向P处
D．b点的磁场比a点的磁场强，小碰针静止时N极指向Q处
4．将导体ab、开关和灵敏电流表用导线连接，导体ab放置在磁极间，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．开关断开，磁体不动，ab 快速运动，指针偏转
B．开关闭合，磁体不动，ab 竖直上下运动，指针偏转
C．开关闭合，磁体不动，ab 水平向左快速移动，指针不偏转
D．磁体磁极对调，磁体静止后，开关闭合，ab 水平向右快速运动，指针偏转
5．关于如图所示的奥斯特实验，以下结论正确的是（　　）
①该实验证明了地球周围存在磁场
②该实验证明了磁极间的相互作用规律
③甲、乙两图的实验说明电流的周围存在着磁场
④甲、丙两图的实验说明电流的磁场方向与电流的方向有关
A．②③ B．①③ C．②④ D．③④
6．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．地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
B．地磁场的磁感线是真实存在的
C．地磁场的N极在地理的南极附近
D．北京地区的地磁场方向由地理北极指向地理南极
7．法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小。闭合开关S1、S2，下列说法中（　　）
①电磁铁左端为N极
②电磁铁的正上方放一小磁针，静止后S极指向右方
③将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强
④将滑片P向a端滑动，指示灯亮度变强
A．只有①④正确 B．只有②③正确 C．只有①③正确 D．只有②④正确
8．1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流周围存在磁场，下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（　　）
A．实验时导线通常沿南北方向放置
B．小磁针发生偏转后S极的指向为该点磁场的方向
C．小磁针发生偏转方向与电流方向无关
D．切断电源后小磁针不会回到原位
9．如图所示，物理兴趣小组在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时，利用了一个条形磁铁和一个右端固定在同一水平面上的电磁铁。当闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时，条形磁铁始终保持静止，在此过程中条形磁铁所受摩擦力（　　）
A．方向水平向左，逐渐增大 B．方向水平向左，逐渐减小
C．方向水平向右，逐渐增大 D．方向水平向右，逐渐减小
10．如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的磁性逐渐减弱 B．电磁铁的上端为N极
C．铁块对地面的压强逐渐变大 D．弹簧测力计的示数逐渐减少
11．小冬学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体周围的磁场分布情况，做了如图所示的实验，其中图乙是小磁针（黑色为N极）静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。图中能正确用磁感线描述以上实验现象的是（　　）
A． B．
C． D．
二．分析计算题
12．最早的指南针装置是图甲所示的“司南”，古文《论衡 是应篇》中记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”。则勺柄应为该磁体的 　 　（选填“N”或“S”）极；某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”，图乙所示为天然磁石的磁感线分布情况，则应将磁石的 　 　（选填“A”、“B”、“C”或“D”）处打磨勺柄。“司南”之所以能指南北是因为受到 　 　的作用。
13．如图所示，是一种监测洪水水位的自动报警器原理图，当水位没有达到金属块A时 　 　灯亮；当水位达到金属块A时，　 　灯亮。其中的电磁继电器实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种 　 　。
14．如图甲，通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用右手螺旋定则来判断：环形电流可以看作是一匝线圈，如图乙；在图丙中，当电流从B端流入，A端流出时，原来静止在环形导线内部的可自由转动的小磁针N极将会 　 　（选填“偏向纸内”或“偏向纸外”）。
15．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互吸引，则B端是磁体的 　 　极；当滑片P向右移动，通电螺线管的磁性 　 　（选填“增强”或“减弱”）；断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 　 　（选填“北方”或“南方”）。
16．上海磁悬浮列车专线全长29.863公里，是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。上海磁悬浮列车是“常导型“磁悬浮列车。能实现列车悬浮，主要利用了：一是列车底悬挂臂和路基轨道上都安装有线圈，通电能够产生很强的 　 　；二是轨道线圈与列车底线圈之间发生了 　 　（选填“同名磁极排斥”、“磁体对电流”或“异名磁极吸引”）作用。
17．如图甲为奥斯特实验，当水平导线中通有如图所示的电流时，小磁针S极将偏向纸外，这是因为通电导体周围的 　 　对小磁针产生力的作用；要使实验效果更加明显，应使通电导线沿 　 　（东西/南北）方向放置，这是由于考虑到 　 　的影响．乙图是“探究通电螺线管外部磁场”的实验，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在有机玻璃板上均匀的撒满铁屑，放小磁针的目的是 　 　，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，接下来的操作是 　 　。
18．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。该装置工作时，利用了电流的 　 　效应，线圈AB中的电流方向 　 　（选填“需要”或“不需要”）改变。线圈中的电流从A流向B时，血液会 　 　（选填“流入”或“流出”）活塞筒。
19．完成作图：
超市里的自动扶梯，有乘客时运行较快，无乘客时为了节能运行较慢。利用电磁继电器可以设计这样的电路，请按照要求用笔画线代替导线将图中的控制电路和工作电路连接完整。其中R1是压敏电阻（受到压力时阻值小；不受压力时阻值大），R2是限流电阻。
20．如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱。用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线a与接线柱2相连。
（1）为了使指针在受磁场力的作用时能够绕O点转动，需要在E处加装 　 　（选填“铜块”、“铝块”或“铁块”），加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在O点转轴处涂抹润滑油，目的是 　 　，使指针转动更灵活。
（2）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节变阻器滑片P到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连，可以探究电磁铁磁性强弱与 　 　的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，可以探究电磁铁磁性强弱与 　 　的关系。
（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会 　 　，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，指针偏转的角度将会 　 　（填“增大”或“减小”）。
（4）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？（只写出一个即可）。
21．电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点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U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
22．智能自动化管理是未来社会的发展趋势，如图甲所示为某工作室的自动化光控电路图，其中光敏电阻R的阻值随照度变化的关系如图乙所示（照度表示物体被照明的程度，单位是lx）。请你回答下列问题：
（1）电磁继电器是利用电流 　 　效应工作的，当光照强度增强时，光敏电阻将 　 　，控制电路中的电流将 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，则光照强度 　 　。（选填“增强”“减弱”或“不变”）。
（2）当开关S闭合时，光敏电阻上的照度大于或等于0.4lx时，警示灯L亮，已知控制电路的电源电压为22V，电磁继电器的线圈电阻为10Ω，此时控制电路中的电流是多大？
（3）若使电流达到0.2A时，光敏电阻上的照度大于或等于0.4lx时警示灯L亮，试通过计算说明怎样改装控制电路。（注：可以添加必要的元件）
电与磁
参考答案与试题解析
一．选择题（共11小题）
1．当一根直导线在磁场中做切割磁感线运动时（　　）
A．导线两端可能产生感应电压
B．导线两端必定产生感应电压
C．导线中一定有感应电流产生
D．感应电压和感应电流一定同时产生
【解答】解：（1）当一根直导线在磁场中做切割磁感线运动时，导线两端必定产生感应电压，故A不正确，B正确；
（2）产生感应电流的条件有两个：一是整个电路是闭合的，二是处在磁场中的导体在磁场中做切割磁感线运动，故CD不正确。
故选：B。
2．如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．电源的左端为负极
C．其工作原理是同名磁极相互排斥
D．滑片P向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度
【解答】解：AB、根据同名磁极相互排斥可知，图中电磁铁的上端应为S极，则由安培定则可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，电路中的电源的左端为正极，故AB错误；
C、磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来，其利用的工作原理是同名磁极互相排斥，故C正确；
D、滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电流变小，电磁铁磁性减弱，可降低地球仪“漂浮”的高度，故D错误。
故选：C。
3．通常我们用磁感线形象地描述磁场的强弱和方向，如图所示描绘了某一磁场区域的部分磁感线，并在磁场的b点放置一个可自由转动的小磁针，由磁感线的分布特点可知（　　）
A．b点的磁场比a点的磁场弱，小磁针静止时N极指向Q处
B．b点的磁场比a点的磁场弱，小磁针静止时N极指向P处
C．b点的磁场比a点的磁场强，小磁针静止时N极指向P处
D．b点的磁场比a点的磁场强，小碰针静止时N极指向Q处
【解答】解：
磁场中磁性越强的位置，磁感线越密集。读图可知，a点与b点相比，b点的磁感线更密集，所以a点的磁场比b点的磁场弱，故AB错误；
同时，根据磁场中的小磁针静止时，N极所指的方向就是该点的磁场方向可知，小磁针静止时N极所指的方向与磁场的方向一致，故指向Q处，故D正确。
故选：D。
4．将导体ab、开关和灵敏电流表用导线连接，导体ab放置在磁极间，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．开关断开，磁体不动，ab 快速运动，指针偏转
B．开关闭合，磁体不动，ab 竖直上下运动，指针偏转
C．开关闭合，磁体不动，ab 水平向左快速移动，指针不偏转
D．磁体磁极对调，磁体静止后，开关闭合，ab 水平向右快速运动，指针偏转
【解答】解：
A、开关断开，ab快速运动，由于电路是断开的，所以不会产生感应电流，指针不偏转，故A错误；
B、开关闭合，ab竖直上下运动，ab没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，故B错误；
C、由图可知，磁体的两极为上N下S，磁体外外部磁感线从N极指向S极，开关闭合，磁铁不动，ab水平向左快速移动，ab做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针偏转，故C错误；
D、磁极对调后，开关闭合，ab水平向右快速运动，ab做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确。
故选：D。
5．关于如图所示的奥斯特实验，以下结论正确的是（　　）
①该实验证明了地球周围存在磁场
②该实验证明了磁极间的相互作用规律
③甲、乙两图的实验说明电流的周围存在着磁场
④甲、丙两图的实验说明电流的磁场方向与电流的方向有关
A．②③ B．①③ C．②④ D．③④
【解答】解：小磁针在磁场中受磁场力的作用而偏转；甲图导线中有电流，小磁针偏转，乙图导线中无电流小磁针不偏转；比较甲、乙两图说明：通电导体周围存在磁场。
甲、丙两图导线电流方向不同，小磁针偏转方向不同，说明小磁针受力方向不同，磁场方向不同，比较甲、丙两图说明：通电导体产生的磁场方向与电流方向有关，故③④正确。
故选：D。
6．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．地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合
B．地磁场的磁感线是真实存在的
C．地磁场的N极在地理的南极附近
D．北京地区的地磁场方向由地理北极指向地理南极
【解答】解：
AC、地球周围存在地磁场，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，所以地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，故A错误，C正确；
B、磁感线是人们为了形象的研究磁场的分布情况及其特点而引入的一些带箭头的曲线，不是真实存在的。地球是一巨大的天然磁体，周围存在地磁场，但磁感线不是真实存在的，故B错误；
D、磁体外部的磁场方向是由N极指向S极，根据地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，北京地区的地磁场方向应该由地理南极附近指向地理北极附近，故D错误。
故选：C。
7．法国科学家阿尔贝 费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖。图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小。闭合开关S1、S2，下列说法中（　　）
①电磁铁左端为N极
②电磁铁的正上方放一小磁针，静止后S极指向右方
③将滑片P向b端滑动，电磁铁磁性变强
④将滑片P向a端滑动，指示灯亮度变强
A．只有①④正确 B．只有②③正确 C．只有①③正确 D．只有②④正确
【解答】解：
①根据安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故①正确；
②异名磁极相互吸引，所以小磁针的左端为S极，右端为N极，故②错误；
③将滑片P向b端滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故③错误；
④将滑片P向a端滑动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，则巨磁电阻的阻值变小，灯泡所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，则灯泡变量，故④正确。
故选：A。
8．1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流周围存在磁场，下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（　　）
A．实验时导线通常沿南北方向放置
B．小磁针发生偏转后S极的指向为该点磁场的方向
C．小磁针发生偏转方向与电流方向无关
D．切断电源后小磁针不会回到原位
【解答】解：
A、奥斯特发现电流周围存在磁场，对小磁针有磁场力的作用，但地磁场也对小磁针也有磁场力作用（指向南北）；实验时导线通常沿南北方向放置，这是由于此时电流的磁场方向沿东西方向，能回避地磁场的影响，使实验效果更加明显，故A正确。
B、小磁针发生偏转后N极的指向与该点磁场的方向一致，S极的指向与该点磁场的方向相反，故B错误。
C、小磁针受到磁力方向跟磁场方向有关，而通电导线周围的磁场方向跟电流方向有关，所以小磁针发生偏转方向跟电流方向有关，故C错误。
D、切断电源后，导线无电流通过时，小磁针受到地磁场的作用会回到原位，故D错误。
故选：A。
9．如图所示，物理兴趣小组在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时，利用了一个条形磁铁和一个右端固定在同一水平面上的电磁铁。当闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时，条形磁铁始终保持静止，在此过程中条形磁铁所受摩擦力（　　）
A．方向水平向左，逐渐增大
B．方向水平向左，逐渐减小
C．方向水平向右，逐渐增大
D．方向水平向右，逐渐减小
【解答】解：由图可知，根据安培定则，电流从左端流入，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指所指的左端为电磁铁的N极，根据同名磁极相互排斥，所以左端条形磁体受到向左的磁力；摩擦力阻碍相对运动趋势方向，因此条形磁体受到水平向右的摩擦力。
当滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻变大，电流变小，电磁铁产生的磁性变弱，对左端条形磁体产生的排斥力也变弱；条形磁体始终静止，所以受到水平向左的排斥力和水平向右的摩擦力二力平衡，大小总是相等的，因此可知摩擦力也会随之减小。
综上所述，在此过程中条形磁铁所受摩擦力方向水平向右，逐渐减小。
故选：D。
10．如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（　　）
A．电磁铁的磁性逐渐减弱
B．电磁铁的上端为N极
C．铁块对地面的压强逐渐变大
D．弹簧测力计的示数逐渐减少
【解答】解：
A、由图可知，当滑片逐渐向a滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律I＝可知电路中的电流增大，其他因素不变时，电磁铁的磁性逐渐增强，故A错误；
B、电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B错误；
CD、铁块从电磁铁右下方逐渐向电磁铁下方移动，同时滑片逐渐向上滑动，电磁铁的磁性逐渐增强，铁块受到的吸引力在逐渐变大，所以铁块对地面的压力在逐渐减小，由于接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力变小，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力变小，弹簧测力计示数变小；根据p＝可知：在受力面积一定时，铁块对地面的压强在逐渐减小，故C错误，D正确。
故选：D。
小冬学习磁学知识后，想研究橄榄形磁体周围的磁场分布情况，做了如图所示的实验，其中图乙是小磁针（黑色为N极）静止时的指向，图丙是铁屑静止时的分布。图中能正确用磁感线描述以上实验现象的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：在该实验中，铁屑静止时的分布情况能反映磁体周围磁场的分布情况，且小磁针静止时N极的指向与该点磁场方向相同；
所以，由图乙、丙可知，橄榄形磁体上端的磁感线由左侧发出、回到右侧，其下端的磁感线也是由左侧发出、回到右侧，即橄榄形磁体的左侧为N极、右侧为S极，故C正确，ABD错误。
故选：C。
二．填空题（共7小题）
12．最早的指南针装置是图甲所示的“司南”，古文《论衡 是应篇》中记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”。则勺柄应为该磁体的 　S　（选填“N”或“S”）极；某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”，图乙所示为天然磁石的磁感线分布情况，则应将磁石的 　C　（选填“A”、“B”、“C”或“D”）处打磨勺柄。“司南”之所以能指南北是因为受到 　地磁场　的作用。
【解答】解：
（1）磁勺的勺柄指南，根据地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，勺柄为该磁体S极；
（2）如图乙所示，根据天然磁石的磁感线分布，可判断C端是S极，也就是磁勺的勺柄；
（3）“司南”之所以能指南北，由于受到地磁场的作用。
故答案为：S；C；地磁场。
13．如图所示，是一种监测洪水水位的自动报警器原理图，当水位没有达到金属块A时 　绿　灯亮；当水位达到金属块A时，　红　灯亮。其中的电磁继电器实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种 　开关　。
【解答】解：当水位没有达到A时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达A时电路接通，电磁继电器有磁性，且根据右手定则知上端为S极，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮；该报警器的红、绿灯不会同时亮；电磁继电器实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
故答案为：绿；红；开关。
14．如图甲，通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用右手螺旋定则来判断：环形电流可以看作是一匝线圈，如图乙；在图丙中，当电流从B端流入，A端流出时，原来静止在环形导线内部的可自由转动的小磁针N极将会 　偏向纸外　（选填“偏向纸内”或“偏向纸外”）。
【解答】解：环形导线中通有逆时针方向的电流，根据安培定则可知环形导线产生的磁场的N极指向外面，S极指向里面；小磁针在磁体的内部，内部的磁感线是从N极到S极，则小磁针的N极向外偏转。
故答案为：偏向纸外。
15．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知，当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互吸引，则B端是磁体的 　S　极；当滑片P向右移动，通电螺线管的磁性 　减弱　（选填“增强”或“减弱”）；断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 　南方　（选填“北方”或“南方”）。
【解答】解：当闭合电路开关S后，电流从螺线管右端流入、左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极、右端为S极，由于磁体的B端与通电螺线管左端相互吸引，根据异名磁极相互吸引可知，B端是磁体的S极；
向右移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电流会减小，通电螺线管的磁性会减弱；
由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，由于受地磁场的影响，磁体静止时，A端（N极）会指向地理的北方，B端指向南方。
故答案为：S；减弱；南方。
16．上海磁悬浮列车专线全长29.863公里，是世界第一条商业运营的高架磁悬浮专线。上海磁悬浮列车是“常导型“磁悬浮列车。能实现列车悬浮，主要利用了：一是列车底悬挂臂和路基轨道上都安装有线圈，通电能够产生很强的 　磁场　；二是轨道线圈与列车底线圈之间发生了 　异名磁极吸引　（选填“同名磁极排斥”、“磁体对电流”或“异名磁极吸引”）作用。
【解答】解：通电能够产生很强的磁场；
轨道线圈与列车底线圈之间发生了异名磁极吸引作用，让列车悬浮，从而减小列车与轨道之间摩擦。
故答案为：磁场；异名磁极吸引。
17．如图甲为奥斯特实验，当水平导线中通有如图所示的电流时，小磁针S极将偏向纸外，这是因为通电导体周围的 　磁场　对小磁针产生力的作用；要使实验效果更加明显，应使通电导线沿 　南北　（东西/南北）方向放置，这是由于考虑到 　地磁场　的影响．乙图是“探究通电螺线管外部磁场”的实验，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在有机玻璃板上均匀的撒满铁屑，放小磁针的目的是 　显示磁场的方向　，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，接下来的操作是 　轻敲玻璃板　。
【解答】解：（1）将通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，这是因为通电导体周围的磁场对小磁针产生力的作用；
由于考虑地磁场的影响，所以在验证电流周围有磁场时，应使通电导线沿南北放置，这样导线下方的小磁针偏转会更明显。
（2）实验中，放小磁针的目的是显示磁场的方向；
在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给螺线管通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，应减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，需轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁场力作用下动起来，更形象地观察磁场的分布特点。
故答案为：磁场；南北；地磁场；显示磁场的方向；轻敲玻璃板。
18．人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。该装置工作时，利用了电流的 　磁　效应，线圈AB中的电流方向 　需要　（选填“需要”或“不需要”）改变。线圈中的电流从A流向B时，血液会 　流入　（选填“流入”或“流出”）活塞筒。
【解答】解：线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上，通电时，相当于一个电磁铁，利用了电流的磁效应；
线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极，电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞左移，活塞筒的气压减小，而血管内压强较大、外界大气压较大，使得阀门S1关闭，S2打开，则血液经过S2流入活塞筒；
要使活塞筒内血液推开阀门S1流入血管，则应使活塞向右运动，此时需改变线圈AB中电流方向，从而改变电磁铁的磁极方向，使其与左侧磁体同名磁极相对而相互排斥，故线圈AB中的电流方向需要改变。
故答案为：磁；需要；流入。
19．完成作图：
超市里的自动扶梯，有乘客时运行较快，无乘客时为了节能运行较慢。利用电磁继电器可以设计这样的电路，请按照要求用笔画线代替导线将图中的控制电路和工作电路连接完整。其中R1是压敏电阻（受到压力时阻值小；不受压力时阻值大），R2是限流电阻。
【解答】解：将R1和电磁铁串联接入控制电路；将电动机和下触点串联组成工作电路，限流电阻R2、电动机和上触点串联组成限流电路如图；
20．如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱。用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线a与接线柱2相连。
（1）为了使指针在受磁场力的作用时能够绕O点转动，需要在E处加装 　铁块　（选填“铜块”、“铝块”或“铁块”），加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在O点转轴处涂抹润滑油，目的是 　减小摩擦　，使指针转动更灵活。
（2）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节变阻器滑片P到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连，可以探究电磁铁磁性强弱与 　线圈匝数　的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，可以探究电磁铁磁性强弱与 　电流大小　的关系。
（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会 　增大　，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，指针偏转的角度将会 　减小　（填“增大”或“减小”）。
（4）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？（只写出一个即可）。
【解答】解：（1）磁铁可以吸引铁块，不吸引铜、铝物质，故需要在E处加装铁块；在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，减小了摩擦；
（2）①保持滑片P位置不变，也就是电流不变，导线a改为与接线柱1相连，移动滑动变阻器使电路中电流不变，增加了线圈匝数，因此可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系；
②保持接线方式不变，也就是线圈匝数不变，移动变阻器滑片P，可以改变电流，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；
（3）①保持滑片P位置不变，即电流不变，导线a改为与接线柱1相连时，线圈匝数增多闭合开关后，电磁铁磁性增强，指针偏转的角度将会增大；②当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，接入电路电阻增大，电流减小，磁性减弱，所以指针偏转的角度将会减小；
（4）该装置中指针的偏转角度大小要受磁力大小、指针质量、电磁铁距离指针的距离等因素影响，可以改变铁芯的大小来改变磁性，也可以改变指针质量，这样摆动起来更轻松。
故答案为：（1）铁块；减小摩擦；（2）线圈匝数；电流大小；（3）增大；减小；（4）铁芯大小。
21．电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点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U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 　增强　（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（2）若小明的体重为400N，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为0.04m2，则此时小明对电梯地面的压强为多少？
（3）某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为10mA，则此时电梯载重为多少？
（4）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声。当该电梯厢内站立总质量为 1 000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg）
【解答】解：（1）在控制电路中，当压敏电阻 R2受到的压力 F 增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，由 I＝知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强。
（2）小明对电梯地面的压力 F＝G＝400 N；
小明对电梯地面的压强p＝＝＝1×104Pa；
（3）电路总电阻 R＝＝＝600Ω；
根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值 R2＝R﹣R1＝600Ω﹣100Ω＝500Ω；
由图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F1＝6×103 N，故此时电梯载重为 6×103 N；
（4）电梯厢内站立总质量为 1000kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，
即 F2＝G'＝mg＝1000 kg×10 N/kg＝104 N；
由题图乙可知，当压力 F2＝104 N 时，对应的压敏电阻阻值 R2'＝100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流；
I'＝＝＝0.03A＝30mA；
因 30 mA＞20 mA，所以，此时电梯超载；
答：（1）增强；
（2）小明对电梯地面的压强为1×104Pa；
（3）电梯载重为6×103 N；
（4）电梯超载。
22．智能自动化管理是未来社会的发展趋势，如图甲所示为某工作室的自动化光控电路图，其中光敏电阻R的阻值随照度变化的关系如图乙所示（照度表示物体被照明的程度，单位是lx）。请你回答下列问题：
（1）电磁继电器是利用电流 　磁　效应工作的，当光照强度增强时，光敏电阻将 　变小　，控制电路中的电流将 　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）。长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，则光照强度 　增强　。（选填“增强”“减弱”或“不变”）。
（2）当开关S闭合时，光敏电阻上的照度大于或等于0.4lx时，警示灯L亮，已知控制电路的电源电压为22V，电磁继电器的线圈电阻为10Ω，此时控制电路中的电流是多大？
（3）若使电流达到0.2A时，光敏电阻上的照度大于或等于0.4lx时警示灯L亮，试通过计算说明怎样改装控制电路。（注：可以添加必要的元件）
【解答】解：
（1）电磁继电器是利用电流磁效应工作的，当光照强度增强时，由图乙知，光敏电阻将变小，根据电阻的串联，总电阻变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流将变大；
长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，需要增大电流，由欧姆定律可知，要减小光敏电阻的阻值，由图乙知，则光照强度增强；
（2）当照度等于 0.4lx 时，由图知，光敏电阻的阻值R＝40Ω，
根据欧姆定律和电阻的串联可得，此时控制电路中的电流为：
I＝＝＝0.44A；
（3）当电流达到 0.2A 时，由欧姆定律可得控制电路中的总电阻：
R总＝＝＝110Ω，
由于此时的总电阻大于原来的总电阻，所以应在控制电路中串联一个电阻；
当照度等于 0.4lx 时，警示灯L亮，光敏电阻的阻值仍然为R＝40Ω，
根据电阻的串联，串联电阻的阻值：
R串＝R总﹣R光﹣R线＝110Ω﹣40Ω﹣10Ω＝60Ω，
即可以在控制电路中串联接入一个 60Ω的电阻。
故答案为：（1）磁；变小；变大；增强；
（2）此时控制电路中的电流是0.44A；
（3）可以在控制电路中串联接入一个 60Ω的电阻。
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