第二十章 电与磁
一、单选题
1.下列说法中正确的是( )
A.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
B.磁体周围的磁感线从磁体外部的S极出来,回到磁体的N极,构成闭合曲线
C.磁感线上某一点的切线方向与放在该点的小磁针静止时南极所指的方向相反
D.磁感线分布越密的地方,其磁场越弱
2.两个磁极间的磁感线分布如图所示,小磁针在B点静止。下列判断正确的是( )
A.磁极周围的磁感线是真实存在的 B.甲、乙磁极均为S极
C.小磁针的上端为S极 D.在A、B两点的磁场强弱相同
3.如图画出了磁感线的分布情况,由此可知( )
A.A端为磁铁的N极,c端是电源正极
B.A端为磁铁的N极,c端是电源负极
C.A端为磁铁的S极,d端是电源正极
D.A端为磁铁的S极,d端是电源负极
4.某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置,路灯的通断由光控开关控制,两路灯的额定电压为220V,R为保护电阻,S为光控开关,白天光控并关断开两路灯不发光,晚上光控开关闭合,两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
5.法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于巨磁电阻(GMR)效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖.如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图,实验发现,在闭合开关S1、S2且滑片P向右滑动的过程中,指示灯明显变暗,这说明( )
A.电磁铁的左端为N极
B.流过灯泡的电流增大
C.巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小
D.巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系
6.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电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端
③将滑片P向b端滑动,电磁铁磁性变弱
④将滑片P向a端滑动,指示灯亮度变强
A.只有①③正确 B.只有②④正确 C.只有②③④正确 D.①②③④都正确
7.图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,可随线圈一起转动,两半环中间断开,彼此绝缘;A和B是电刷,它们分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路。在图示位置,电流沿dcba流过线圈,dc边受到磁场的作用力向下,则( )
A.线圈在图示位置时,ab边受到磁场的作用力向下
B.线圈由图示位置转过180o时,电流沿dcba流过线圈
C.线圈由图示位置转过180°时,dc边受到磁场的作用力向下
D.线圈由图示位置转过180°时,ab边受到磁场的作用力向下
8.关于下列四幅图片,说法正确的是( )
A.图甲:说明通电导线周围存在磁场
B.图乙:导体ab沿竖直方向上下运动时,电流表指针偏转
C.图丙:闭合开关,蹄形磁体磁极上下对调后,导体ab的运动方向不发生改变
D.图丁:探究的是电磁铁A、B的磁性强弱与电流大小的关系
9.POS刷卡机的广泛应用给人们的生活带来了便利.POS机的刷卡位置有一个绕有线圈的小铁环制成的检测头(如图所示).在使用时,将带有磁条的信用卡在POS机指定位置刷一下,检测头的线圈中就会产生变化的电流,POS机便可读出磁条上的信息.下图中能反映POS刷卡机读出信息原理的是( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题
10.如图所示,导体棒AB、CD水平放置在蹄形磁体的磁场中,都垂直于所在位置的磁感线,两个蹄形磁体的N极和S极标识都没有了。拉动AB向左移动时,发现CD向右移动,下列判断正确的是( )
A.此装置的右侧应用的原理是电磁感应
B.此装置的右侧相当于电动机
C.调换右边磁体上下磁极,拉动AB向左移动,则CD向右移动
D.调换右边磁体上下磁极,拉动AB向右移动,则CD向右移动
三、填空题
11.如图是一款磁悬浮无线蓝牙音箱,工作时可使箱体悬在空中,它是根据________的原理实现悬浮的。
12.根据磁极的磁性最强判断:若有A、B两个外形完全相同的钢棒如图,已知一个有磁性,另一个没有磁性,区分它们的方法是:将A的一端从B的左端向右端滑动,若在滑动过程中发现吸引力的大小不变,则说明_____是有磁性的;若发现吸引力由大变小再变大,则说明_____有磁性.
13.如图所示是探究通电直导线周围磁场的实验装置。当开关闭合时,导线下方的小磁针会发生偏转,说明通电导线周围存在磁场。此时若移去小磁针,上述结论是否成立?______,实验中小磁针的作用是______。
14.小红利用电磁铁设计了一种实验室防盗报警器(如图),小磁铁C固定在衔铁上(衔铁与弹簧片相连)。在实验室房门处安装开关S,电铃安在传达室。当实验室房门被推开时,开关S闭合,电铃报警。则螺线管右侧为______极(选填“N”或“S”),且A端是电源的______极。(选填“正”或“负”)。
15.下图所示是一种水位自动报警器的原理图.水位没有达到金属块A时,灯_________亮;水位达到金属块A时,由于一般的水是_________,灯______亮.
16.2021年7月20日,由中国中车承担研制、具有完全自主知识产权的世界首套设计时速600公里高速磁浮交通系统在山东青岛成功下线(如图)。高速磁浮交通系统采用的是成熟可靠的常导技术,高速磁浮运行时,通过精确控制电磁铁中的电流,车体与轨道之间始终保持约10毫米的悬浮间隙。车辆底部的悬浮架装有电磁铁,利用电流的 _____效应产生强磁场,且通过精确控制电流的 _____控制电磁铁磁性强弱,与铺设在轨道下方的铁芯由于 _____磁极相互吸引,产生向上的吸力,从而克服地心引力,使车辆“悬浮”起来。再利用直线电机驱动列车前行,把电能转化为 _____能。
17.如图,闭合开关,导体ab向左运动,若只改变电流方向,ab会向________(选填“左”或“右”)运动;以此为原理可制成________(选填“电动机”或“发电机”)。
18.如图所示是有关电与磁实验的装置图:
(1)图___________能够说明电流周围存在磁场;
(2)图___________能够解释动圈式话筒的工作原理;
(3)图___________能够解释电风扇的工作原理;
(4)图丙是探究___________影响因素的实验装置;
(5)在扬声器、发电机和电动机中,将电能转化为机械能的有___________。
四、作图题
19.根据通电螺线管的N、S极和磁感线形状,在图中标出磁体A的N极,磁感线方向(任选一根标出即可)和电源“+”、“-”极.
20.如图所示,闭合开关S后小磁针沿顺时针方向偏转90°后静止,请在图中括号内标出电源的“+”“-”极,并标出通过通电螺线管外A点的磁感线的方向.
( )
21.如图甲所示为一个磁悬浮地球仪,图乙是其内部结构示意图。开关闭合后,请在图乙中的括号内标出电源的正、负极及电磁铁的N极。
22.在图中标出右边磁体的磁极和磁场的磁感线方向.
( )
23.小明自制了一个带有电磁铁的木船模型,将它放入水中漂浮,闭合开关后,船头最终指向北方,如图所示。请在图上标出电磁铁的N、S极并画出螺线管绕线方法。
五、实验题
24.为了探究磁场,王瑞同学做了如下实验:
(一)探究磁体周围的磁场:
(1)如图甲所示,在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 ___________成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来。
(2)如图乙所示,再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时黑色一端表示磁体的N极,由此判断条形磁体右端的磁极为 ___________极。
(3)人们仿照铁屑在磁场中措列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场,物理学中把这样的曲线叫作 ___________。
(二)探究通电螺线管周围的磁场:
(4)把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后发现小磁针的指向如图丙所示,说明通电螺线管周围的磁场跟 ___________磁体的磁场相似。
(5)对调电源的正负极重复上述实验,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟 ___________有关,断开开关后,小磁针静止时 ___________极指向南方。
25.琳琳同学用如图所示的装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素:
(1)由图可知,电流一定时,电磁铁的________,磁性越强;
(2)当滑片P向左移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________(选填“增加”或“减少”),说明通过电磁铁的________,磁性越强;
(3)电磁铁甲的上端是电磁铁的________极(选填“N”或“S”);
(4)电磁铁在实际中有着广泛的应用,以下利用电磁铁工作的是________。
A.电炉 B.电铃 C.白炽灯
26.小宇将一条形磁铁的一端固定在铁架台上,另一端吸着一些小铁钉,用酒精灯给磁铁加热,如图甲所示,经过一段时间后,当磁铁被烧红时,发现铁钉纷纷落下。
(1)根据实验现象,小宇大胆设计了一个温度报警器,如图乙所示,当温度逐渐升高时,磁铁的______减弱直至消失,无法______(填“排斥”或“吸引”)弹簧开关,弹簧开关向下恢复原状,这样下面的电路就被接通,从而使电铃报警;
(2)爸爸认为小宇设计的温度报警器有不足之处,他给小宇设计了如图丙所示的温度报警器,图丁是其中电磁铁的放大图,请根据图丙,将图丁中的电流方向、电磁铁的N、S极标注出来______;
(3)请你简单叙述图丙报警器的工作过程,并写出与图乙方案相比有什么优点:
工作过程:______;
优点:______。
27.如图所示,一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd,用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮去,另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上,并按图示连接电路,则电磁铁的上端是______极。闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈会持续转动,这就是简易的______(选填“发电机”或“电动机”),若只将电源的正负极互换,则线圈转动方向会与原来的转动方向______(选填“相同”或“相反”)。
28.小明学了有关电磁方面的知识后,设计了如图所示的甲、乙两个装置。
(1)为了探究电磁感应现象,小明应选用___________装置进行实验;
(2)小明选用甲装置探究有关知识时,进行了如下的操作:①让直线ab静止在磁场中;②让导线ab在磁场中左右运动;③让导线ab沿竖直方向上下缓慢运动。其中能使电流表指针发生偏转的是_______;(填序号)
(3)在乙装置的实验中,当开关闭合时,发现导体棒ab向左运动,若只改变磁场方向,会发现导体棒ab向___________运动(选填“左”或“右”);在此实验中,电能转化为_________能。
六、综合题
29.物理学中,用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉(符号是T),磁感应强度B越大表明磁场越强;B=0表明没有磁场。有一种电阻,其阻值大小随周围磁场强度的变化而变化,这种电阻叫做磁敏电阻。为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关,小超设计了甲、乙两图所示的电路,图甲中电源电压恒为6V,R为磁敏电阻,图乙中的电磁铁左端靠近且正对图甲的磁敏电阻R;磁敏电阻R的阻值随磁感应强度变化的关系图像如图丙所示。
(1)当图甲S1闭合,图乙S2断开时,磁敏电阻R的阻值是______Ω,则此时电流表的示数为______mA;
(2)闭合S1和S2,图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动时,小超发现图甲中电流表的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)闭合S1和S2,图乙中滑动变阻器的滑片P保持不变,将磁敏电阻R水平向左逐渐远离电磁铁时,小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离l 、对应的电流表示数I及算出的磁感应强度B同时记录在下表中。通过分析表中数据可知,当磁敏电阻远离电磁铁时,磁敏电阻的阻值会______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。请计算当l =3cm时,磁敏电阻R所在位置的磁感应强度B=______T。
l/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 45
B/T 0.68 0.65 0.51 0.4 0.20
30.结合图中的情景,按要求回答下列问题。
(1)图甲、乙是探究碘升华时设计的两套实验装置,已知碘的熔点是113.5℃,碘的沸点是184.4℃,为了达到实验目的,你认为最佳方案为_______(选填“甲”或“乙”)。
(2)为给高热病人降温人们常用酒精擦拭体表,如图丙,爱探究的小舒提出问题:为什么擦拭酒精而不用水呢?同时提出一种猜想:液体蒸发的快慢还可能与_______有关。
(3)在探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关时,设计了图丁所示的电路,将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中,是为了控制________不变,研究电磁铁的磁性强弱与_______的关系,实验中电磁铁磁性强弱用________来显示。
31.电梯为我们带来很大便利。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)某次电梯正常运行,当电梯载重为6000N时,则通过电磁铁线圈的电流大小为 _____。
(3)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1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载_________?(g取10N/kg)
参考答案:
1.C
【详解】磁感线是为了描述磁场引入的假想曲线,不是真实存在的曲线,可通过实验模拟磁感线,A错误;
在磁体外部,磁感线从N极到S极,磁体内部,从S极到N极,构成闭合曲线,B错误;
磁感线方向可由小磁针静止时北极所指方向来确定,即小磁针静止时北极所指方向为该处磁感线的方向,磁感线上某点磁场的方向为改点磁感线的切线方向,C正确;
磁感线越密的地方磁场越强,D错误.
故选C.
2.C
【详解】A.为了形象地描述磁场的性质,物理学中引入了磁感线,但磁感线不是真实存在的,故A错误;
B.由图可知,磁感线都是从甲、乙两磁极出来的,所以甲、乙磁极都是N极,故B错误;
C.图中小磁针附近的磁感线方向是向下的,因小磁针在磁场中静止时,其N极的指向为该点的磁场方向,所以小磁针的下端为N极,上端为S极,故C正确;
D.图中A、B两点到磁极的距离不同,且周围磁感线分布的疏密程度不同,所以这两点磁场强弱是不相同的,故D错误。
故选C。
3.D
【详解】由图可知,A端的磁感线是从外部进入A的,则A为S极;磁感线从螺线管的左端进入,则螺线管的左端为S极,右端为N极;根据安培定则,用右手握住螺线管,大拇指冲右,四指环绕的的方向即为电流方向,故电流从螺线管的左端流入,右端流出,所以c为电源的正极,d为电源的负极,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.C
【详解】A.当开关S闭合时,将衔铁吸引下来,下面的灯亮,当开关断开,上面的灯亮,即每一次只能亮一个灯,故A不符合题意;
B.工作电压只有220V,而此选项中两个灯泡串联,两个灯泡都不能正常发光,故B不符合题意;
C.两灯泡并联,都能正常发光,且当开关闭合时,衔铁被吸下,灯泡正常发光,当开关断开时,两灯泡都不发光,故C符合题意;
D.不论开关是否闭合,两个灯泡都能同时正常发光,不能同时熄灭,故D不符合题意。
故选C。
5.A
【详解】A.左边电路根据电流的流向,由右手定则可知电磁铁的左端为N极,故选项A正确;
BCD.在闭合开关S1、S2且滑片P向右滑动的过程中,左边电路滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中电流变小,电磁铁的磁性变弱;指示灯明显变暗,说明右边电路中电流变小,巨磁电阻的阻值变大,所以巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大,故B.C.D均不正确.
6.D
【详解】①如图,电磁铁电路中,电流从右端流入,根据右手螺旋定则可知,电磁铁左端为N极,故①正确;②电磁铁外部的磁感线从左端N极出发回到右端S极,故②正确;③将滑片P向b端滑动,滑动变阻器接入电阻变大,电磁铁电路中电流减弱,则电磁铁磁性变弱,故③正确;④将滑片P向a端滑动,滑动变阻器接入电阻变小,电磁铁电路中电流增强,电磁场增强,由于GMR巨磁电阻的电阻随磁场的逐渐变强而减小,则右侧电路中总电阻变小,电流变大,指示灯亮度变强,故④正确。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.D
【详解】通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关,其中之一发生改变,则受力方向发生改变。
A.根据题意知道,此时dc边受到磁场的作用力向下,由于ab边中电流方向与dc中电流方向相反,而磁场方向相同,所以ab边受到磁场的作用力与dc边受到磁场的作用力相反,即ab边受到磁场的作用力向上,故A错误;
B.由图知道,线圈由图示位置转过180o时,电流沿abcd流过线圈,故B错误;
C.线圈由图示位置转过180°时,dc边中电流的方向反向,则受力方向改变,即dc边受到磁场的作用力向上,故C错误;
D.线圈由图示位置转过180°时,ab边中电流的方向反向,则受力方向改变,即ab边受到磁场的作用力向下,故D正确。
故选D。
8.A
【详解】A.甲图为奥斯特实验,说明通电导线周围存在磁场,故A正确;
B.导体ab沿竖直方向上下运动时,没有切割磁感线,没有感应电流的产生,电流表指针不偏转,故B错误;
C.闭合开关,蹄形磁体磁极上下对调后,改变了磁场方向,电流方向不变,则受力方向改变即导体ab的运动方向发生改变,故C错误;
D.丁图中电磁铁A、B是串联的,电流相等,电磁铁A、B匝数不同,探究的是电磁铁A、B的磁性强弱与线圈匝数的关系,故D错误。
故选A。
9.C
【详解】A.如图反映电流周围存在着磁场.A选项错误.
B.如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力运动.B选项错误.
C.如图电路中没有电源,当闭合开关,闭合电路的一部分导体在磁场中进行切割磁感线运动时,导体中有感应电流产生,这是电磁感应选项.C选项正确.
D.如图电路中有电源,是通电导体在磁场中受力运动.D选项错误.
10.BD
【详解】AB.拉动AB向左移动时,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中会产生感应电流,则此装置的左侧应用的原理是电磁感应,同时CD中有电流通过,通电导体CD在磁场中受力向右运动,则此装置的右侧相当于电动机,故A错误,B正确;
C.拉动AB向左移动,磁场的方向不变,产生的感应电流方向不变,调换右边磁体上下磁极,CD所处的磁场的方向改变,受到磁场力的方向改变,CD向左移动,故C错误;
D.拉动AB向右移动,磁场方向不变,产生的感应电流方向改变,调换右边磁体上下磁极,CD所处的磁场的方向改变,则CD受力方向不变,所以CD向右移动,故D正确。
故选BD。
11.同名磁极互相排斥
【详解】箱体能悬在空中,是因为箱体底部与底座的磁极相同,而同名磁极相互排斥,那么受到底座向上的斥力,并且这个竖直向上的斥力和竖直向下的重力是一对平衡力,于是箱体悬浮在空中。
12. A B
【分析】将A的一端从B的左端向右端滑动,若在滑动过程中发现吸引力的大小不变,则说明B的两端不是磁极,则A是有磁性的;若发现吸引力由大变小再变大,则说明B的两端是磁极,B有磁性.
【详解】A在B的上方从左端向右端匀速移动,若吸引力的大小不变,说明它们间的力的作用大小不变,则B棒肯定无磁性,A棒有磁性;若吸引力的大小先由大变小,然后是由小变大,说明B的两端磁性较强,中间磁性较弱,则B肯定有磁性.
13. 成立
检测磁场是否存在
【详解】[1]当开关闭合时,通电导线的周围产生了磁场,则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转;此时若移去小磁针,磁场仍然是存在的,所以上述结论仍然成立。
[2]通电导线周围是否存在磁场不便于观察,磁场对放入其中的磁体有力的作用,所以通过小磁针是否会发生偏转来判断通电导体是否存在磁场。
14. S 负
【详解】[1][2]如图小磁铁C的左端是N极,当实验室房门被推开时,开关S闭合,电铃报警。说明门关闭时电磁铁吸引小磁铁C,由异名磁极相互吸引可知螺线管的右端是S极,左端是N极,由安培定则可知,电流从螺线管的右端流入,所以电源的B端是正极,A端是负极。
15. L1 导体 L2
【详解】当水位下降没有达到金属块A时,使控制电路断开,电磁铁失去磁性,弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触,工作电路接通,则L1亮;当水位上涨时,水与金属A接触,由于水是导体,使控制电路接通,电磁铁吸引衔铁,使动触点与下面的静触点接触,工作电路接通,则 L2灯发光.
16. 磁 大小 异名 机械
【详解】[1]车辆底部的悬浮架装有电磁铁,电磁铁通电后具有磁性,是利用电流的磁效应产生强磁场。
[2]通过精确控制电流的大小可以控制电磁铁磁性的强弱,电流越大,电磁铁的磁性越强。
[3]电磁铁的磁极与铺设在轨道下方的铁芯由于异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥。
[4]直线电机驱动列车前行时会消耗电能,机械能增大,将电能转化为机械能。
17. 右 电动机
【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力的作用,作用力的方向与磁场方向和电流方向有关。若只改变电流方向,ab会向右运动;应用此原理可制成电动机。
18. 乙 甲 丁 电磁铁磁性强弱 扬声器、电动机
【详解】(1)[1]图乙是电流的磁效应实验,能说明电流周围存在磁场。
(2)[2]动圈式话筒是利用电磁感应现象工作的,图甲中没有电源,探究电磁感应现象,可以解释这个工作原理。
(3)[3]图丁能够解释电风扇的工作原理,通电导体在磁场中会受到力的作用。
(4)[4]图丙是探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验装置,由图可知,当电流相同时,线圈匝数越多则磁场力越大。
(5)[5]在扬声器、发电机和电动机中,扬声器、电动机利用了通电导体在磁场中会受到力的作用,将电能转化为机械能,而发电机利用的是电磁感应原理,机械能转化为电能。
19.
【详解】通电螺线管的磁场与条形磁体磁场相似,磁体极性与导线的绕法和电流方向有关,磁体的极性和电流方向关系用安培定则记忆;磁体的磁感线都是从磁体的N极出发,回到磁体的S极;同名磁体磁极相互排出,异名磁体磁极相互吸引,如上图所示.
20.
【详解】由题意可知,闭合开关S后小磁针沿顺时针方向偏转90°后静止,则小磁针N极指向右端,S极指向左端,根据异名磁极相互吸引可知,通电螺线管的右端为N极、左端为S极.因为在磁体外部,磁感线总是从N极发出,回到S极,所以图中磁感线的方向是指向左的.根据安培定则,伸出右手使大拇指指向螺线管的N极(即右端),则四指弯曲所指的方向为电流的方向,所以电流从螺线管的左端流入,则电源的左端为正极,右端为负极,如图所示:
21.
【详解】已知条形磁体下端为S极,根据同名磁极相互排斥,可知,电磁铁的上端为S极,则下端为N极;根据安培定则,使右手大拇指指向电磁铁的N极(下端),则四指弯曲所指的方向为电流的方向,即电流从螺线管的下端流入,所以电源的下端为正极、上端为负极。如图:
22.
【分析】在磁体的外部,磁感线从N极指向S极.
【详解】据图可知,此时一定是异名磁极,左端是N极,右端一定是S极,故磁感线的方向是向右的,如下图所示:
23.
【详解】闭合开关后,船头最终指向北方,所以电磁铁的右端为N极,根据右手螺旋定则可知,电流从电源正极出发,在电磁铁右端,从电磁铁的前方流入,在电磁铁左端,从电磁铁的后方流出,螺线管绕线方法如图所示:
24. 磁化 N 磁感线 条形 电流方向 S
【详解】(1)[1]铁屑原来没有磁性,但在磁场的作用下能够获得磁性,说明铁屑被磁化了。
(2)[2]在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时 N极所指的方向就是该点的磁场方向,由此判断条形磁体右端的磁极为N极。
(3)[3]为了形象地描述磁场,人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱,这样的曲线叫做磁感线。
(4)[4]由图可看出,通电螺线管外部的磁针排列与条形磁铁的排列顺序相同,因此通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似。
(5)[5]对调电源的正负极重复上述实验,电流的方向发生了变化,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟电流方向有关;断开开关后,在地磁场的作用下,由于异名磁极互相吸引,小磁针静止时S极指向南方。
25. 线圈的匝数越多 增加 电流越大 S B
【详解】(1)[1]由图可知,甲乙串联在一起,通过它们的电流相等,乙电磁铁吸引大头针的个数比甲多,所以乙电磁铁磁性强,乙电磁铁的线圈匝数较多,这说明:在电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强。
(2)[2][3]当滑片P向左移动时,变阻器连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,线圈匝数不变,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数都增加,这说明:在线圈匝数一定时,电流越大,电磁铁磁性越强。
(3)[4]图中电流从甲电磁铁上端流入,由安培定则可知,电磁铁甲的下端是N极,其上端是S极。
(4)[5]AC.电炉、白炽灯是利用电流的热效应工作的,故AC不符合题意。
B.电铃的主要组成部分是电磁铁,是利用电磁铁通电时有磁性,断电时无磁性的原理工作的,故B符合题意。
故选B。
26. 磁性 吸引 见详解 丙方案可以设定报警的具体温度
【详解】(1)[1][2]如图甲所示,开始磁体的右端吸引了很多的铁钉,说明磁体的磁性很强,加热一段时间后,当磁铁被烧红时,发现铁钉纷纷落下,说明没有了磁性,实验表明温度影响磁体的磁性,温度越高,磁性越弱,高温下可以消磁;如图乙所示,开始时磁体吸引弹簧开关,当温度逐渐升高时,磁铁的磁性减弱直至消失,无法吸引弹簧开关,弹簧开关向下恢复原状,这样下面的电路就被接通,从而使电铃报警。
(2)[3]电流从电磁铁的右端流入,左端流出,根据安培定则可知,电磁铁的右端为N极,左端为S极;根据安培定则可知,电流从电磁铁的右端流入,左端流出,如下图所示
(3)[4]当温度上升到80℃时,控制电路接通,电路中有电流,电磁铁具有磁性,吸引衔铁,使得电铃的电路接通,电铃发出响声。
[5]通过对比乙丙实验设计,图丙报警器可以设定具体的报警温度,而乙图设计难以设定具体的报警温度。
27. N 电动机 相同
【详解】[1]由图得,电磁铁上表面的电流方向向由,由右手安培定则得,电磁铁的上端是N极。
[2]该图中线圈的转动是靠通电导体在磁场中受力的作用,电动机就是利用该原理制成的。
[3]通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关,若只将电源的正负极互换,则电流的方向发生改变,磁极的方向也发生了改变,则受到的磁场力的方向不改变,线圈转动方向会与原来的转动方向相同。
28. 甲 ② 右 机械
【详解】(1)[1]甲图中没有电源,是探究电磁感应现象的装置,能说明发电机的原理,所以,小明应选用甲装置进行实验;乙图中有电源,是探究通电导体在磁场中受力而运动的装置,能说明电动机的原理。为了探究电磁感应现象,小明应选用甲装置进行实验。
(2)[2]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流。甲图中磁感线方向是从上到下,导线ab在磁场中静止时不会切割磁感线,上下运动时也不会切割磁感线,不会产生感应电流,不会使电流表指针发生偏转;让导线ab在磁场中左右运动时,会切割磁感线,会产生感应电流,会使电流表指针发生偏转,故②符合题意。①③不符合题意。
故选②。
(3)[3]要改变导线的受力方向,可改变磁场方向或线圈中电流方向;若只改变磁场方向,导体棒ab受力方向改变。故导体棒向右运动。
[4]通电导体在磁场中受力运动,其能量的转化是:电能转化为机械能。
29. 100 60 变小 变小 0.6
【详解】(1)[1]当图乙S2断开时,电磁铁没有磁性,磁敏电阻处的磁感应强度为零,根据图丙可知,此时的磁敏电阻R的阻值
R=100Ω
[2]图甲为磁敏电阻的简单电路,电流表测电路中的电流。由欧姆定律,此时图甲电路中的电流是
所以,电流表示数为60mA。
(2)[3]闭合开关S1和S2,图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器连入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,电路的电流变大,电磁铁磁感应强度变强,根据图丙可知,磁敏电阻变大,根据欧姆定律可知,图甲电路中电流变小,所以图甲中电流表的示数变小。
(3)[4]根据表中的数据可知,磁敏电阻与电磁铁左端的距离l 变大时,对应的电流表示数I也变大,根据欧姆定律可知,磁敏电阻的阻值会变小。
[5]当l =3cm时,对应的电流为15mA,由欧姆定律可知,磁敏电阻为
由图丙可知,磁敏电阻R所在位置的磁感应强度
B=0.6T
30. 甲 液体的种类 电流 线圈匝数 吸引大头针的个数
【详解】(1)[1]酒精灯火焰的温度高于碘的熔点、沸点的温度,导致出现的碘蒸气可能是碘先熔化后汽化形成的,采用水浴法,水的沸点低于碘的熔点,碘会直接升华为气态,最佳方案为甲。
(2)[2]发烧病人使用酒精擦拭身体降温比用水擦拭的效果更好。提出猜想:液体蒸发的快慢与液体的种类是否有关?
(3)[3][4][5]由图丁可知,将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中,是为了控制电流不变,研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系,实验中电磁铁磁性强弱用吸引大头针的个数来显示。
31. 增强 0.01A 电梯超载
【详解】解:(1)在控制电路中,当压敏电阻 R2受到的压力F增大时,由图乙知道,其阻值减小,控制电路中的总电阻减小,由知道,电路中的电流变大,则电磁铁的磁性增强。
(2)由图乙知道,当电梯载重为6000N时,R2的阻值为500Ω,根据串联电路电阻的规律和欧姆定律可知通过电磁铁线圈的电流大小为
(3)电梯自重忽略不计,电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,压敏电阻受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=104 N
由图乙可知,当压力F=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
因30 mA>20 mA,所以,此时电梯超载。
答:(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。
(2)通过电磁铁线圈的电流大小为0.01A;
(3)通过计算知道电梯超载。