第二十章 电与磁 单元测试题（有解析）

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第二十章 电与磁
1、 单选题（每题3分，共30分）
题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答 案
1．以下对四个实验的认识，正确的是（　　）
A．甲图实验演示的是电流的磁效应
B．乙图实验可用来演示电动机的工作原理
C．丙图实验中通电螺线管的B端是S极
D．丁图实验可用来演示电磁感应现象
2．如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（　　）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
3．如图所示，是研究电磁铁实验，下列说法正确的是（　　）
A．比较图中甲、乙吸引大头针的数量可知磁性强弱与电流大小的关系
B．乙铁钉的上端是N极
C．大头针的下端散开是因为同名磁极相互排斥
D．该实验不能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
4．如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法错误的是（　　）
A．甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线
B．乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密
C．丙图中，小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相反
D．丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理北极附近
5．在科学晚会上，小明所在的科技小组展示了一个“隔板推物”的节目，其原理如图所示。甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两线圈通过导线连接构成一个闭合电路。用手推动甲线圈摆动时，乙线圈会随之摆动。对于这个过程，下列说法正确的是（　　）
A．甲线圈相当于电源，乙线圈相当于用电器
B．推动甲线圈摆动时电能转化为机械能
C．乙线圈随之摆动时机械能转化为电能
D．乙线圈摆动的原理是电磁感应现象
6．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 180°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
7．备受瞩目的日兰高铁曲阜至菏泽段于2021年12月26日开通运营，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示，这是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器就会产生感应电流，从而识别乘客身份。与这一原理相同的是（　　）
A．发电机 B．电动机 C．电磁继电器 D．电磁起重机
8．下列作图中，错误的是（　　）
A． B．
C． D．
9．小潭同学观察到学校楼道里的消防应急灯，平时灯是熄的，一旦停电，两盏标有“36V”灯泡就会正常发光。下图所示是小潭设计的四个电路，其中满足条件的电路是（　　）
A． B．
C． D．
10．闭合开关S，通电螺线管周围的磁感线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．A端为电源的正极
B．通电螺线管右端为N极
C．小磁针左端为N极
D．改变电流的大小可以改变通电螺线管的磁场方向
二、填空题（每空1分，共19分）
11．如图是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连．当线圈中有电流通过时，线圈会转动，原因是　 　；若改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向将　 　．
12．回顾了电和磁，完成下列有关问题。
（1）由图1的实验可知：　 　有磁场；此磁场的方向跟　 　有关。这种现象叫电流的　 　效应，电磁铁就是利用这种效应制成的；
（2）小红利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器（如图2）。在微机室房门处安装开关S，电铃安装在传达室。当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁有磁性，跟金属弹性片上的磁铁（涂黑端为N）相互　 　，电铃电路接通电铃报警。
13．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。
14．如图是我国古代的四大发明之一的指南针（司南）。指南针（司南）自由转动静止时，长柄指向地理南方，则它的长柄是　 　极，长柄所指的方向是地球磁场的　 　极（两空均选填“南”或“北”）。
15．在探究通电螺线管内外部磁场的方向时，玻璃板上均匀地撒上铁屑，闭合开关，轻敲玻璃板，铁屑的分布情况如图所示，铁屑在玻璃板上的分布与　 　 的磁场分布非常相似．若把连接电源正负极的接线对调，再闭合开关，轻敲玻璃板，此时铁屑分布情况　 　 (选填“改变”或“不变”)，小磁针N、S极的指向　 　 （选填“改变”或“不变”）。
16．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　 　。
三、实验探究题（17题6分，18题7分。19题7分，20题7分，21题8分，共35分）
17．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小晴按照图示组装实验器材。
（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒（金属棒为实心且形状体积相同，）(　　)
A．铁棒 B．钢棒 C．铜棒 D．铝棒
（2）选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，闭合开关，看到直导线EF向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，　 　（选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向右端移动，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与　 　有关；改变电流方向，导体向另一方向运动，这说明导体运动方向与　 　有关。
（4）若要使直导线运动速度加快，除了增大电流，还可采取的方法（写出一种）：　 　。
（5）若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成　 　（选填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流计”），再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，较清楚的观察实验现象。
18．如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1）实验中，AB棒的材料应该是　 　（填“塑料”、“铝”或“铁”）；
（2）我们可以通过小量程电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断　 　；
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动（不切割磁感线运动） 无
3 切割磁感线运动 有
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做　 　运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为　 　能；
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与　 　的关系；
（5）为了利用此装置探究电动机的工作原理，小明在图中“电路中直接再接入一个电源”。对此，你有何看法？　 　。
19．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图1所示的电路。而小华同学学习了电磁方面的知识后，做了以下两个实验（如图2所示）。
（1）由图1可知，电磁铁甲的磁性　 　电磁铁乙的磁性（选填“大于”、“小于”或“等于”），这是通过观察　 　来判断的；
（2）图1中把电磁铁甲和乙串联起来是为了控制　 　不变，在此条件下可得出的结论是，线圈的匝数　 　（选填“越多”或“越少”），电磁铁的磁性越强；
（3）小华用图2的甲装置进行了如下的操作：①让导体AB静止在磁场中；②让导体AB在磁场中左右运动；③让导体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）
（4）如果小华在图2的乙装置的实验中，当开关闭合时，发现导体ab向左运动，若要使导体ab向右运动，下列措施不可行的是____；
A．调换电源正、负极；
B．调换磁体N、S极；
C．同时调换电源正负极和磁体N、S极
（5）根据图2中的乙装置的原理，人们发明了　 　。（选填“发电机”或“电动机”）
20．探究影响电磁铁磁性强弱的因素。
利用如图所示装置探究影响电磁铁磁性强弱的因素，A是铁块，B是电磁铁，R是定值电阻，R'是滑动变阻器。
（1）开关接1时，电磁铁有磁性将铁块A磁化，A的下端为　 　极；
（2）开关接1时，弹簧的长度　 　，向左移动滑动变阻器的滑片P，弹簧的长度变　 　，说明：其它条件相同时，　 　越大，电磁铁的磁性越强；
（3）开关接1时，移动滑动变阻器的滑片P到某位置，读出电流表示数I1。然后再将开关接2时，向　 　移动滑动变阻器的滑片，使电流I2＝　 　，就可以探究电磁铁磁性强弱与　 　的关系。
21．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：　 　。
四、计算题（22题8分，23题8分，共16分）
22．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示．已知继电器的线圈电阻R0=15Ω，左边电源电压为6V恒定不变．当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作．
温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
电阻R/Ω 550 500 445 415 385 355 325 295 265
（1）请简要说明该自动控制装置的工作原理．
（2）计算说明该空调的启动温度是多少？
（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为25℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？
（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案．
23．小明在研究性学习活动中，查阅到一种热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表，并将该型号的热敏电阻应用于如图所示由“控制电路”和“工作电路”组成的恒温箱电路中。“控制电路”由热敏电阻R1、电磁铁（线圈阻值R0 = 50Ω）、电源U1、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路则断开；“工作电路”由工作电源U2（U2= 10V）、发热电阻R2（R2 = 5Ω）、导线等组成。问：
（1）工作电路工作时的电流为多大？电阻R2的发热功率为多大？
（2）若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作多长时间（不计热量的损失）？
（3）若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为多大？
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A．甲图的铁钉通电有磁性，断电无磁性，说明电流具有磁效应，A符合题意；
B．乙图说明导体在磁场中切割磁感线时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，B不符合题意；
C．由右手定则可知，丙图中的B端是N极，C不符合题意；
D．丁图演示的是影响磁场力大小的因素，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】研究通电导体在磁场中受力的实验装置中有电池，电能转化为机械能，根据此原理制成电动机；研究电磁感应现象的实验装置中没有电池，机械能转化为电能，根据此原理制成发电机。
通电导体周围存在着磁场，利用安培定则可对通电螺线管的磁场做出判断。
2．【答案】A
【解析】【解答】A．由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，A符合题意；
B．条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，B不符合题意；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，C不符合题意；
D．若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用和二力平衡知识可判断条形磁铁受到的摩擦力的方向。
根据二力平衡的条件分析桌面对条形磁铁的摩擦力的方向。
电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．图中甲乙两个电磁铁串联，所以通过的电流相等；甲吸引的大头针多，说明它的磁性强，进一步观察发现，甲的线圈匝数比乙的线圈匝数多，由此可知：当通过的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，其磁性越强，A不符合题意；
B．根据右手螺旋定则可知，乙铁钉的下端是N极，其上端是S极，B不符合题意；
C．大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以大头针的下端散开，C符合题意；
D．该实验也能探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，移动滑动变阻器的滑片可以改变电流大小，比较甲或乙前后吸引大头针的多少可得出结论，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在串联电路中电流相等，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；磁极间同名磁极相互排斥。
4．【答案】A
【解析】【解答】A．磁感线不是真实存在的，所以在甲图中，所观察到的不是磁感线，是铁屑受到磁场力的作用而分布周围，A错误，符合题意；
B．U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较密，远离磁极处分布得比较疏，B正确，不符合题意；
C．小磁针S极的受力方向向左，根据安培定则，通电螺线管左侧为N极，那么通电螺线管在该点的磁感线切线方向向右，则这两个方向是相反的，C正确，不符合题意；
D．小磁针静止时，N极指向是指向地磁南极附近，地理北极附近，D正确，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】磁体周围存在磁场；利用假想的线描述磁场的分别，是磁感线；小磁针的北极的指向和磁场方向一致。
5．【答案】A
【解析】【解答】用手推动甲线圈摆动时，线圈甲的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，是发电机的工作原理，工作时将机械能转化为电能。乙线圈随之摆动，乙线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的工作原理，所以甲线圈相当于电源，乙线圈相当于用电器，工作时将电能转化为机械能，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】闭合电路中线圈一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，有感应电流产生，是电磁感应现象；通电导体在磁场中受到力的作用，是电动机的工作原理。
6．【答案】D
【解析】【解答】通电导体在磁场受力方向与磁场方向和导体中电流方向有关，磁场方向或导体中电流方向改变时，导体受力方向改变，磁场方向和导体中电流方向都改变，导体受力方向不变。
A．图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，ab边与dc边中电流方向相反，磁场方向不变，所以ab边受到磁场的作用力向上，A不符合题意；
B．线圈由图示位置转过180°时，ab转到右侧，dc转到左侧，线圈中电流沿abcd流过线圈，B不符合题意；
CD．线圈由图示位置转过 180°时，磁场方向不变，此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反，所以dc边受到磁场力方向向上， ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反，所以ab边受到磁场的作用力向下，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向和电流方向有关，和磁场方向有关。
7．【答案】A
【解析】【解答】由题意可知，刷身份证时，会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象；
A．根据发电机的工作原理可知，其利用的正是电磁感应，A符合题意；
B．根据电动机的工作原理可知，其利用的是通电导体在磁场中受力运动，B不符合题意；
C．电磁继电器利用的是电流的磁效应，即利用衔铁被吸动而改变电路的闭合、断开情况进行工作，C不符合题意；
D．电磁起重机利用的也是电流的磁效应的原理工作的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】导体切割磁感线时，产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的工作原理。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．同名磁极相互排斥，在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极，图中磁感线分布是正确的，A正确，不符合题意；
B．在磁体外部，磁感线是N极发出，回到S极，而图中磁感线分布正确，B正确，不符合题意；
C．异名磁极相互吸引，图中小磁针的S极和磁体的N极吸引，C正确，不符合题意；
D．根据螺线管中的电流方向和线圈的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极、右端为S极，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】磁体的磁极从北极出来回到南极；根据安培定则判断通电螺线管的磁极。
9．【答案】A
【解析】【解答】根据题意，分析各图可知，当照明电路正常工作时，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使消防应急灯所在电路断开，而当停电后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下向上弹起，与触点接触，两灯泡连接，且为并联。因此，对照各图发现，只有图A符合这一要求。
故答案为：A。
【分析】当照明电路正常工作时，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使消防应急灯所在电路断开，而当停电后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下向上弹起，与触点接触，两灯泡连接，且为并联。
10．【答案】C
【解析】【解答】ABC．由图可知，磁感线是从螺线管的左端出来的，则左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，螺线管外侧电流的方向是向上的，即电源的B端为正极；根据异名磁极相互吸引，所以小磁针的左端为N极，右端为S极；AB不符合题意，C符合题意；
D．磁场的方向与电流的大小无关（与电流的方向有关），改变电流的大小可以改变通电螺线管的磁场强弱，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】在磁体外部，磁感线是从N极出来回到S极的；利用安培定则可以确定螺线管中电流方向，进而可以确定电源的正负极；结合磁极间的作用规律，可以确定小磁针的NS极；磁场的方向与电流的大小无关。
11．【答案】通电线圈在磁场中受力；改变
【解析】【解答】灵敏电流计是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，因此当线圈中有电流通过时，线圈会转动，原因是通电线圈在磁场中受力；通电线圈在磁场中受力的方向与导体电流方向、磁场方向有关，当改变导体电流方向或磁场方向，指针的偏转方向将改变．
【分析】通电导体在磁场中受到力的作用，电动机根据这一原理工作；改变电流方向或磁场方向，受力方向会改变。
12．【答案】（1）通电导线周围；电流的方向；磁
（2）排斥
【解析】【解答】（1）由图1甲、丙可知，导线中有电流时，小磁针发生偏转，说明小磁针周围存在磁场；图乙导线中没有电流，小磁针不偏转，说明小磁针周围不存在磁场；图1的甲与丙还能看出，导线电流方向不同，小磁针偏转方向不同，这说明电流方向不同，磁场方向不同，磁场方向与电流方向有关；该现象就是电流的磁效应。
（2）图2左侧为控制电路，当开关闭合时，电磁铁获得磁性，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，跟金属弹性片上的磁铁（涂黑端为N）为同名磁极，由同名磁极相互排斥可知，此时金属弹簧片向右运动，将电铃电路接通，右侧工作电路开始工作，电铃报警。
【分析】（1）通电导体周围存在磁场，磁场方向和电流方向有关；电流周围有磁场，是电流的磁效应；
（2）磁体间，同名磁极相互排斥。
13．【答案】磁；需要；流入
【解析】【解答】线圈中有电流通过时，线圈周围会产生磁场，与左边的条形磁场产生相互作用，推动活塞完成工作，所以该装置运用了电流的磁效应。
阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启，所以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，要使血液推开阀门S2流入活塞筒内，则应使活塞向左运动，工作时活塞的运动方向不同，通过改变电流方向才能改变活塞的运动方向，所以需要改变线圈AB中电流方向。
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，而血管内血压较大、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。
【分析】电流通过时，产生磁场，是电流的磁效应；当电流的方向改变时，磁场的方向改变；根据异名磁极相互吸引判断工作情况。
14．【答案】南；北
【解析】【解答】地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，即其实质就是一块磁铁，在地球的磁场中受到磁力的作用，其静止时其勺柄指向地理南方，即指南的南极用S表示，而地磁的北极在地理的南极附近，故长柄所指的方向是地球磁场的北极。
【分析】磁体的北极指北，南极指南。
15．【答案】条形磁体；不变；改变
【解析】【解答】铁屑的分布情况看，铁屑在玻璃板上的分布与条形磁铁的磁场分布非常相似。
若把连接电源正负极的接线对调，再闭合开关，磁场方向改变了，但磁感线的形状不变，因此轻敲玻璃板，此时铁屑分布情况不变，小磁针N、S极的指向改变。
【分析】通电螺线管的磁场和条形磁体相似；改变通电螺线管的电流方向，磁场方向改变，磁场分布不变。
16．【答案】磁场；南北；地磁场；显示磁场方向；轻敲玻璃板观察铁屑的分布情况
【解析】【解答】奥斯特实验中，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方向放置，这是由于考虑到地磁场的影响；
探究通电螺线管外部磁场的实验中，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观察铁屑的分布情况。
【分析】通电导线周围有磁场，磁场会让小磁针发生偏转；
小磁针北极所指方向为该点磁场方向，碎铁屑可以显示磁场的分布情况；
地磁场是从地理南极到地理北极，为了避免地磁场的影响，应该让小磁针按照南北方向放置；
17．【答案】（1）D
（2）电动机
（3）电流大小；电流方向
（4）增大磁体磁性（或将导线换成轻质线圈）
（5）灵敏电流计
【解析】【解答】（1）为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF的质量尽可能小，因金属棒为实心且形状体积相同，根据，因铝的密度最小，故应选择铝棒，即选D。
（2）发电机是根据通电导体在磁场中受力运动制成的。选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，闭合开关，看到直导线EF向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据该原理制成的。
（3）将滑动变阻器的滑片向右端移动，变阻器连入电路的电阻变小，由欧姆定律，电路的电路变大，发现直导线EF向右运动并摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与电流大小有关；改变电流方向，导体向另一方向运动，说明导体的受力方向改变，这说明导体运动方向与电流方向有关。
（4）通电导体在磁场中受力大小与磁场的强弱与电流的大小有关。若要使直导线运动速度加快，除了增大电流，还可采取的方法：增大磁体磁性。
（5）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导电中就会产生感应电流（较小）。故若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成灵敏电流计，再闭合开关，让导线EF左右切割磁感线运动，较清楚的观察实验现象。
【分析】（1）探究磁场对通电导线的作用时，不能用磁性材料，且密度越小，质量越小，效果越明显；
（2）通电导体在磁场中受到力的作用，可以制成电动机；
（3）磁场对通电导体的作用力的方向，和磁场方向有关，和电流方向有关；力的大小和电流大小有关；
（4）增大电流或增大磁性，可以增大导体受到的力；
（5）探究电磁感应时，电路中有磁体、导线和灵敏电流计。
18．【答案】（1）铝
（2）电流方向
（3）切割磁感线；电
（4）磁场
（5）电路中直接再接入一个电源，此时电路中仅有电阻很小的铝棒及电流表，会导致电流过大而损坏电流表及电源，所以这种做法不合理，应串联一个合适的电阻，对电路起保护作用。
【解析】【解答】（1） 探究感应电流产生的条件，AB棒应是导体，探究磁场对电流的作用时，因为磁体能够吸引磁性材料（铁、钴、镍等），所以通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，AB棒的材料应该是铝。
（2）当电流从电流表正接线柱流入时，向右偏转，如果电流从负接线柱流入则反偏，即向左偏转，故可以根据指针的偏转判断电流的方向。
（3）根据表格记录的实验现象，当AB棒做切割磁感线运动时有感应电流产生，静止或运动但不切割磁感线时则没有感应电流产生，故产生感应电流的必要条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。
在该运动过程中，AB棒做机械运动，导线中产生电流，即将机械能转化成了电能。
（4）将磁体N、S极对调，改变了磁场方向，运动方向不变，根据控制变量法，是为了探究感应电流方向与磁场方向的关系。
（5）电路中直接再接入一个电源，此时电路中仅有电阻很小的铝棒及电流表，会导致电流过大而损坏电流表及电源，所以这种做法不合理，应串联一个合适的电阻，对电路起保护作用。
【分析】（1）探究感应电流产生条件时，导线不能用磁性材料；
（2）通过灵敏电流表的指针偏转方向，判断电流方向的不同；
（3）产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动；
（4）感应电流的方向和磁场方向有关，和导体的运动方向有关；
（5）在电阻较小的电路中，串联电阻，可以保护电路。
19．【答案】（1）小于；电磁铁吸引大头针数目的多少
（2）电流；越多
（3）②
（4）C
（5）电动机
【解析】【解答】（1）由图1可知，乙电磁铁吸引的铁钉多，因此电磁铁甲的磁性小于电磁铁乙的磁性，这是通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断的，电磁铁吸引铁钉的数目越多，磁性越强。
（2）把甲、乙两个电磁铁串联，由于串联电路电路处处相等可知，目的是使通过它们的电流相等。
由图可知，甲乙电磁铁的线圈匝数不同，所以是探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，在此条件下可得出的结论是：电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁吸引铁钉的数目越多，电磁铁的磁性越强。
（3）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；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。
故答案为：②。
（4）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；乙图中改变磁场方向的方法，可以调换磁极，或改变电流方向的方法，可以调换电源正负极；同时调换电源正负极和磁体N、S极，通电导体在磁场中受力方向不变，C符合题意，AB不符合题意。
故答案为：C。
（5）图乙中有电源，这是磁场对电流的作用的实验，磁场对通电导线有力的作用，使导线产生运动，利用这一规律，人们发明了电动机。
【分析】（1）通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少，来判断的磁性强弱；
（2）电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；
（3）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；
（4）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；
（5）将电能转化为机械能，是电动机的能量转化。
20．【答案】（1）N
（2）变长；长；电流
（3）右；I1；线圈匝数
【解析】【解答】（1）由图可知，电流从B电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，下端为N极；电磁铁有磁性，将铁块A磁化，由磁化规律可知A的下端为N极。
（2）开关接1，电磁铁有磁性将铁块吸下，弹簧的长度变长。
当滑片P向左滑动过程中，变阻器的阻值变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，对铁块的吸引力增大，故弹簧会变长一些。这说明：其它条件相同时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）实验中，他将开关S从1换到2上时，连入电路中线圈的匝数减少，连入电路中线圈的电阻减小；由实验操作可知该实验是为了探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，则应控制两次实验中电流的大小不变（即I2＝I1），电路的总电阻不变，因连入电路中线圈的电阻减小，由电阻的串联可知变阻器接入电路的阻值应增大，所以应向右调节变阻器的滑片。
【分析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的磁极；
（2）通电螺线管有磁性，吸引铁块；电磁铁的电流变大，磁性变强；
（3）改变通电螺线管的匝数时，电流保持一定。
21．【答案】（1）磁性；吸引
（2）
（3）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；丙方案可以设定报警的具体温度
【解析】【解答】（1）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）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）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。
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。
【分析】（1）磁体的温度变高，磁性减弱，不能吸引铁钉；
（2）根据安培定则判断通电螺线管的磁极位置；
（3）根据温度不会判断电磁继电器的电路接通，工作电路接通。
22．【答案】解：（1）答：随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作．当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制．
（2）电路启动时的总电阻：R总===400Ω，
此时热敏电阻的阻值：R热=R总﹣R0=400Ω﹣15Ω=385Ω，
对照表格数据可知，此时的启动温度是20℃．
（3）因为电路启动时的总电阻为400Ω，
由表中数据可知，空调启动温度设定为25℃时，热敏电阻的阻值为355Ω，
则电路中还应串联的电阻：R′=R总﹣R热′﹣R0=400Ω﹣355Ω﹣15Ω=30Ω．
（4）因为本装置启动的电流是一定的，因此，既可通过改变电阻来改变电流，可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制．
故答案为：（1）见上面的分析；（2）答：该空调的启动温度是20℃．（3）答：将空调启动温度设定为25℃时，控制电路中需要再串联30Ω的电阻．
（4）答：可以将左边电源改为可调压电源；
【解析】【分析】（1）由题意可知，这一自动控制装置的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理，结合在此处的运用可描述其原理；
（2）根据左边电源电压为6V，继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器启动，可计算出此时，继电器的总电阻，再减去线圈电阻，可得到热敏电阻的阻值，最后从表中找出对应温度；
（3）当温度设定为25℃时，从表中找出对应的电阻值，用同样的方法求出总电阻，减去表中对应的阻值，即可得出应串联的电阻大小；
（4）本装置通过调节电阻来改变设定温度，我们也可以考虑通过改变电源电压，实现对其调节的作用．
23．【答案】（1）解：工作电路工作时的电流 ；
电阻R2的发热功率
答：工作电路工作时的电流为2A，电阻R2的发热功率为20W
（2）解：因为电阻消耗的电能等于电流通过电阻时产生的热量，即W2=P2t=Q，
所以，工作电路的工作时间
答：若发热电阻R2需提供1.2×104J的热量，则工作电路要工作600s
（3）解：由图可知，当电阻R1为50℃时，其阻值R1=250Ω，因为R1与R0串联，所以
总电阻R总=R1+R0=250Ω+50Ω=300Ω，
电路中最小电流I1=20mA=0.02A，
因此控制电路的电源电压U1最小值为U1=I1R总=0.02A×300Ω=6V
答：若恒温箱的温度最高不得超过50℃，则控制电路的电源电压U1最小值为6V
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律公式I=就可以直接算出电流；根据电功率公式P=UI算出电功率；
（2）根据题意需要用公式t=进行计算，不过电阻R2是一个纯电阻电路且不计热量损失，所以它在工作时，将电能全部转化为热能，则可知电阻产生的热量即为消耗的电能；
（3）先从表格中找出温度为50℃时热敏电阻的阻值，然后利用串联电路电阻规律算出总电阻，最后用最小电流乘以总电阻算出最小电源电压值.
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