沪科版九年级物理 第17章 从指南针到磁浮列车 专题测评试题(含解析）

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沪科版九年级物理第十七章从指南针到磁浮列车专题测评
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、如图所示，根据通电螺线管中磁感线的方向，下列判断正确的是（　　）
A．A端为电源的负极 B．B端为电源的负极
C．螺线管的左端为N极 D．螺线管的右端为S极
2、图中各磁体的磁感线方向，标注正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3、如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，图中的电磁铁（　　）
A．a端是N极，磁性增强 B．a端是S极，磁性减弱
C．b端是N极，磁性增强 D．b端是S极，磁性减弱
4、关于磁现象，下列说法正确的是（　　）
A．磁体对所有金属都有磁力的作用
B．地磁场的N极在地理北极附近
C．任何磁体周围的磁场强弱和方向都是相同的
D．磁感线客观上并不存在，利用磁感线描述磁场是物理学的一种重要研究方法
5、关于磁场，下列说法正确的是（　　）
A．磁极间的相互作用是通过磁场发生的
B．磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
C．地磁场的N极在地理北极附近，S极在地理南极附近，地磁场的南北极与地理的南北极并不完全重合
D．磁体周围的磁感线从磁体的S极发出，回到磁体N极
6、据物理学史记载，最先发现通电导线周围存在磁场的科学家是（　　）
A．安培 B．欧姆 C．伏特 D．奥斯特
7、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
8、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
9、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
10、下列有关电学知识说法正确的是（　　）
A．电功率越大，电流做功就越多
B．灯泡的额定功率越大，灯泡越亮
C．将标有“12V 12 W“和“24 V 12 W“的两个灯泡与36 V电源串联，两灯均能正常发光
D．电风扇工作时，主要是电能转化为机械能
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、通电螺线管外部周围的磁场和______的磁场一样，它两端的极性跟______的方向有关，可以用______来判定。
2、科学家猜测，某地的海龟在春季是利用地磁场向南返回出生地的，于是在某个春季开展了如下研究：先在一个无地磁场环境的实验室内开展实验，发现海龟无固定游向；再把海龟置于模拟地磁场中（如图），图中甲为_______极；按科学家猜测，海龟应向_______（填“左”或“右”）游动。
3、小治同学在重庆市区某教室用水平放置能自由转动的小磁针做实验，静止时小磁针 ___________极指向地理的北极。地理两极和地磁两极并不重合，存在一定的偏角，世界上最早记述这一现象的是我国宋代学者 ___________，这个发现比西方早了400多年。
4、家庭电路中“超负荷”是指电路中的电流过大，出现上述情况时，电路中的熔断器或空气开关会自动切断电路，熔断器中的熔丝熔断是电流的______效应引起的；而空气开关（如图所示）切断电路是电流的______效应引起的；如果只让家庭电路中的一个用电器正常工作0.5h，使标有3000r/(kw·h)的电能表表盘转动1500r，则此用电器功率是________W。
5、如图是小敏探究通电螺线管外部的磁场分布的实验装置（小磁针黑端为N极）。
（1）闭合开关，小磁针将___________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动；
（2）在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针后，小敏发现通电螺线管外部的磁场与________磁体的磁场相似。
（3）若小敏想增强通电螺线管的磁场，可以采取的措施是_________。（只填一种，合理即可）
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、在新能源时代，市场推出了一系列的电动汽车，如图表23是其中一款电动汽车的相关参数．求：
（1）这款车重量是多少？与一般汽车相比，电动汽车有什么优点？
（2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供多大的牵引力？
2、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？
3、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。
4、为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）]
（1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。
5、近年来，智能机器人进入百姓家，如图所示是质量为4kg的扫地机器人某次工作时的情景，在4s内沿水平直线运动了2m，此过程机器人所提供的牵引力为50N，g取10N/kg．求：
（1）为智能机器人提供牵引力的是电动机，电动机的原理是_____；
（2）若机器人静止充电时和地面的接触面积为2cm2，则它对地面的压强为多少_______？
（3）上述工作过程中牵引力的功率为多少_______？
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、在如图所示的实验探究中
（1）如甲图所示，水平木桌上，叠放的两块条形磁铁在水平推力F1的作用下，做匀速直线运动；取走一块后，如乙图所示，磁铁在水平推力F2的作用下仍作匀速直线运动，则F1___________F2；
（2）若甲、乙图中物体运动的速度大小分别为v1、v2大小说法正确的是___________。
A．v1>v2 B．v1=v2 C．v1＜v2 D．以上三种情况均有可能
（3）如图丙所示，磁铁静止在水平木桌上，若闭合开关S，则电磁铁的A端是___________极，磁铁将___________或向___________（填“左”或“右”）运动。
2、小亮利用两节电池，一段漆包线硬金属丝和一块蹄形磁铁制成如图所示的“小小电动机”。
（1）为了让“小小电动机”持续转动，线圈引线的一端只刮上半周，另一端_______；
（2）“小小电动机”的工作原理为______；
（3）“小小电动机”的线圈转动方向与______和______有关。
3、某同学利用热敏电阻为家中灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。“控制电路”中的热敏电阻Rt的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。“浴霸”共安装有2盏标有“220V 440W”的灯泡。
回答问题：
(1)当浴室中的温度上升时，由图乙可知热敏电阻的阻值 _________ （选填“变大”，“变小”或“不变”）；当升高到一定的温度值时，继电器的街铁会被 _________ （选填“吸合”或“释放”）。
(2)此同学用一节干电池作为控制电路的电源，已知电磁铁线圈的阻值R0=10Ω。当电线圈中电流≥50mA时继电器的衔铁会被吸合、电流≤30mA时衔铁会被释放，此时热敏电阻Rt对应的阻值分别是 ________ Ω和 ________ Ω；将这位同学设计的装置放在浴室内，浴室内温度可控制在 ________ °C ________ °C范围内。
-参考答案-
一、单选题
1、A
【详解】
在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以利用磁感线的方向，可以确定螺线管的左端为S极，右端为N极；根据螺线管的右端为N极结合图示的线圈绕向，利用安培定则可以确定电流从螺线管的右端流入左端流出。所以电源的B端为正极，A端为负极；故A正确，BCD错误。
故选A。
2、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。
3、C
【详解】
由于电源的左端为正极，右端为负极，所以螺线管中的电流 方向是从左端流入右端流出。结合线圈绕向利用安培定则可以确定螺线管的右（b）端为N极，左（a）端为S极。当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电流的阻值减小，电路中的电流增大。在线圈匝数和铁芯不变的情况下，电磁铁的磁性增强。
故选C。
4、D
【详解】
A．磁体对铁磁性（如铁、镍、钴等）的金属具有磁力作用，对抗磁性金属（如铜、金、银等）没有磁力作用。故A错误；
B．地磁N极在地理南极附近，故B错误；
C．如条形磁铁和马蹄形磁体周围磁场的分布不相同，靠近磁极的磁场强度大，方向与在磁场中的位置有关，不一定相同，故C错误；
D．磁感线客观上并不存在，利用磁感线描述磁场是物理学的模型法。故D正确。
故选D。
5、A
【详解】
A．磁体周围存在磁场，磁极间的相互作用是通过磁场发生的，故A正确；
B．磁感线是人们为了更加形象、直观地研究磁场，通过想象而描绘出来的，不是真实存在的，故B错误；
C．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，地磁场的南北极与地理的南北极并不完全重合，故C错误；
D．磁体外部的磁感线是从N极出发，回到S极的，故D错误 。
故选A
6、D
【详解】
A．安培是法国物理学家、化学家和数学家，他的主要成就是发现安培定则和电流的相互作用规律，发明电流计等，故A不符合题意；
B．欧姆是德国物理学家，1826年，欧姆发现了电学上的一个重要定律，即欧姆定律，这是他最大的贡献，故B不符合题意；
C．伏特是意大利物理学家，因在1800年发明伏打电堆而著名，故C不符合题意；
D．奥斯特是丹麦物理学家、化学家和文学家，在物理学领域，他首先发现通电导线周围存在磁场，故D符合题意。
故选D。
7、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。
8、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。
9、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。
10、D
【详解】
A．由 得，电功率越大，电流做功不一定多，故A错误；
B．决定灯泡亮度的是实际功率，用电器的实际功率不一定等于其额定功率，灯泡的额定功率越大，灯泡不一定越亮，故B错误；
C．由
得，灯泡甲、乙的电阻分别为
，
两灯泡与36V的电源串联时
解得
，
因此
，
因此两灯泡都不能正常发光，故C错误；
D．电风扇工作时，其内部的电动机主要是电能转化为机械能，故D正确。
故选D。
二、填空题
1、条形磁体 电流方向、绕线 安培定则
【详解】
[1]通电螺线管的周围小磁针的排布情况与条形磁铁的排布情况一致，可以确定其周围的磁场与条形磁体的磁场一致。
[2][3]通电螺线管的磁极是由通过它的电流方向和线圈绕向来确定的，可以用安培定则进行判定。
2、N 左
【详解】
[1][2]读图可知，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的右端为N极，则图中甲为磁体N极，图中的乙为螺线管的S极；由于N极是指向地理的南极，海龟春季利用地磁场返南，地磁北极在地理的南极的附近，海龟朝地磁的N极运动，所以向左运动。
3、N 沈括
【详解】
[1]水平放置能自由转动的小磁针静止时N极指向地理的北极。
[2]地理两极和地磁两极并不重合，存在一定的偏角，叫地磁偏角，最早记述这一现象的是我国宋代学者沈括。
4、热 磁 1000
【详解】
（1）[1]电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应。熔断器中的熔丝就是保险丝，它之所以被熔断是由于电流过大，通过熔丝时产生的热量过多，使得熔丝的温度升高而被熔断，所以熔丝熔断是电流的热效应引起的。
（2）[2]通电导线周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应。由图可知，空气开关中有一个电磁铁（电磁铁的原理是电流的磁效应），当电流过大时，电磁铁会产生较强的磁性从而吸引衔铁，使开关断开，切断电路，所以空气开关切断电路是电流的磁效应引起的。
（3）[3]电能表表盘转动1500r消耗的电能
W==0.5kW h
用电器的功率
P===1kW=1000W
5、逆时针 条形 增加线圈匝数
【详解】
[1]由图可知电流由螺线管右上方方流入，用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向左，故螺线管左端为N极，右端是S极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针的S极将转向左侧，N极将转向右侧，即小磁针将逆时针转动。
[2]在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针后，会发现这些小磁针的分布与条形磁体周围小磁针的分布类似，所以通电螺线管外部的磁场与条形磁体相似。
[3]影响通电螺线管磁性的因素：电流的大小、线圈匝数的多少、有无铁芯。电流越大、线圈匝数越多、有铁芯，磁性越强。所以小敏可以通过增加线圈匝数来增强通电螺线管的磁场。
三、计算题
1、（1）5000N ；优点是没有废气污染；（2）540N
【详解】
（1）这款车的重力：G=mg=500kg×10N/kg=5000N；
与一般汽车相比，电动汽车的优点是：没有废气污染，噪音小；
（2）电动汽车的最大行驶速度v=100km/h，电机额定功率P=15kW，
由可得，汽车的牵引力：．
答：（1）这款车重量是5000N，电动汽车有没有废气污染，噪音小的优点；
（2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供牵引力为540N．
2、 (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．
3、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。
4、（1）见详解；（2）0.02A；（3）55W；（4）84%
【详解】
解：（1）如图乙所示，温度升高时，电阻R的阻值增大，所以当温度比较低时，电阻R的阻值较小，控制电路中的电流较大，电磁铁把衔铁吸下来，工作电路中只有电阻R2接入；当温度较高时，电阻R的阻值较答，控制电路中的电流较小，复位弹簧把衔铁拉上去，工作电路中电阻R1和R2串联接入，根据可知，电压一定时，电路中的电阻越小，加热功率越大，故动触点与静触点a接触时，为保温电路，动触点与静触点b接触时，为加热电路。
（2）如图乙所示，温度为80℃时，电阻R的阻值为100Ω，则此时通过电磁铁线圈的电流为
（3）动触点与静触点a接触时，为保温电路，工作电路中电阻R1和R2串联接入，保温状态下的电功率为
（4）由题意知，水温达到80℃时衔铁会跳起，则水吸收的热量为
动触点与静触点b接触时，为保温电路，工作电路中只有电阻R2接入，加热状态下消耗的电能为
此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为
答：（1）电磁继电器的工作原理：见详解；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W；
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率为84%。
5、通电导线在磁场中受力的作用 2×105Pa 25W
【分析】
（1）通电导线在磁场中受力运动，即电能转化为机械能，电动机就是利用该原理制成的．
（2）机器人静止在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据求出它对地面的压力；又知道机器人与地面的接触面积即受力面积，根据求出它对地面的压强；
（3）知道牵引力和移动的距离，利用求得此过程中牵引力所做的功，再利用求出牵引力的功率．
【详解】
（1）电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的．
（2）机器人静止充电时，对地面的压力：
；
根据得，机器人对地面的压强：
；
（3）此过程中牵引力做的功：
；
根据和，牵引力的功率：
．
四、实验探究
1、> D S 静止 左
【详解】
（1）[1]磁铁做匀速直线运动，所以推力等于摩擦力，当取走其中一块后，压力减小，所以摩擦力减小，则推力F1＞F2。
（2）[2]甲乙两图的压力不同、摩擦力不同，但与运动速度无关，三种情况都有可能，故ABC错误，D正确。
故选D。
（3）[3][4][5]图丙中，闭合开关S，用右手握住螺线管，使四指的方向与电流的方向相同，则大拇指所指的螺线管的右端为N极，左端为S极；根据同名磁极相互排斥可知，磁铁受到螺线管的排斥力的作用，若排斥力小于或等于摩擦力磁铁将静止，若排斥力大于摩擦力是物体将向左运动。
2、全部刮掉（或只刮上半周） 通电线圈在磁场中受力转动 磁场方向（或磁感线方向） 电流方向
【详解】
（1）[1]为了让“小小电动机”持续转动，线圈引线的一端只刮上半周，另一端全部刮掉（或只刮刮上半周），目的让刮了的半周接触支架时通电，线圈中有电流，在磁场中受力转动，到另半周时，若还有电流，线圈所受力会阻碍线圈旋转，此时应断电，即没刮掉的半周有绝缘漆而断路，线圈会由于惯性继续转过这半周，达到持续旋转。
（2）[2]“小小电动机”的工作原理为通电线圈在磁场中受力转动。
（3）[3][4]“小小电动机”的线圈转动方向与磁场方向(或磁感线方向)和电流方向有关（可用左手定则判断力的方向）。
3、变小 吸合 20 40 34 22
【详解】
(1)[1]由图乙可知，当浴室温度上升时，热敏电阻的阻值变小。
[2]当升高到一定的温度值时，随着热敏电阻的阻值减小，通过继电器的电流变大，继电器的街铁会被吸合。
(2)[3]由图甲可知，热敏电阻和继电器串联，电源电压为1.5V，当通过电路的电流为50mA时，继电器两端的电压为
U继=I1R继=0.05A×10Ω=0.5V
根据串联电路的分压规律，热敏电阻两端的电压为
U热敏=U-U继=1.5V-0.5V=1V
热敏电阻的阻值为
[4]当通过电路的电流为30mA时，继电器两端的电压为
U继=I2R继=0.03A×10Ω=0.3V
根据串联电路的分压规律，热敏电阻两端的电压为
U热敏＇=U-U继＇=1.5V-0.3V=1.2V
热敏电阻的阻值为
[5]当热敏电阻的阻值为20Ω时，由图乙可知对应的温度为34℃。
[6]当热敏电阻的阻值为40Ω时，由图乙可知对应的温度为22℃。
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