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第一章电与磁
竞赛与培优
考试时间：100分钟；命题人：马鹏炎
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
题号 一 二 三 四 五 总分
得分
一．选择题（共15小题，每题3分，合计45分）
1．20世纪90年代，在美国航天飞机“阿特兰蒂斯”号上进行过一项卫星悬绳发电实验：航天飞机在赤道上空的圆形轨道上由西向东飞行，从航天飞机上发射出的一颗卫星，携带一根长金属悬绳与航天飞机相连，航天飞机和卫星间的这条悬绳方向与地磁场垂直，做切割磁感线运动。运动过程中，悬绳、航天飞机、卫星和大气层的电离层形成闭合回路。这样能产生感应电流吗（ ）21教育网
A．不能 B．不能确定 C．要看气候 D．能
【解答】解：航天飞机和卫星间的这条悬绳方向与地磁场垂直，做切割磁感线运动。运动过程中，悬绳、航天飞机、卫星和大气层的电离层形成闭合电路，符合产生感应电流的条件。21cnjy.com
故选：D。
2．如图所示，小明同学做了一个小小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法，你认为正确的是（ ）【出处：21教育名师】
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动
C．线圈两端（作为转轴）的漆皮在同一侧刮去半周，这样才可持续转动
D．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
【解答】解：电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。如图所示，当线圈转至平衡位置时，线圈不再转动。为了使线圈能持续转动，采取的办法是将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样可以做成一个换向器，及时改变线圈中电流的方向，使线圈继续转动下去。21*cnjy*com
故选：C。
3．用一块条形磁体的N极沿同一方向摩擦一枚粗缝衣针若干次，使缝衣针磁化，如图甲。然后把这枚缝衣针用细线悬挂起来，如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．缝衣针磁化后，针尖部分是S极
B．缝衣针停止运动后，针尖指向南方
C．缝衣针停止运动后，针尖指向北方
D．缝衣针停止运动后，针尖指向不确定
【解答】解：
用磁铁的一极在缝衣针上从针尖向针尾反复摩擦几次后，缝衣针被磁化；在磁铁和缝衣针最后接触的位置上，即磁铁的N极与缝衣针的针尾相互接触时的位置，缝衣针的针尾与磁铁的N极相互吸引，根据磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，针尾为S极，则针尖为N极，把这枚缝衣针用细线悬挂起来，缝衣针停止运动后，针尖（N）极指向北方，故C正确。
故选：C。
4．如图所示，是一种自行车前轮的结构图，行驶中，磁铁靠近传感器时磁场能使其中的带电粒子发生偏转（即相当于通电导体在磁场中受力运动），产生一种信号，信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程。下列能说明其原理的是图（ ）
ABCD
【解答】解：
由题意可知，该装置能测出自行车行驶速度和里程的原理是通电导体在磁场中受力运动；
A、由图知，这是演示电流磁效应的实验装置（奥斯特实验的装置），故A不符合题意；
B、由图知，这是演示磁场对电流作用的实验装置，即通电导体在磁场中受力运动，故B符合题意；
C、由图知，这是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故C不符合题意；
D、由图知，这是研究电磁感应现象的实验装置，是发电机的原理，故D不符合题意。
故选：B。
5．如图所示，“×”表示磁场方向垂直纸面向里，金属棒MN、PQ在光滑水平金属导轨ab和cd上。当MN在外力作用下水平运动时，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合回路MNPQ中无电流产生
B．PQ将不会运动
C．MN水平左右移动的方向，对PQ受力方向有影响
D．仅增大MN的水平运动速度，PO受力方向将发生改变
【解答】解：当MN在外力作用下水平运动时，闭合电路的一部分导体MN在磁场中做切割磁感线运动，MN中会产生感应电流，所以通过PQ有电流，PQ是通电导体，在磁场中受到磁场力的作用而运动；改变MN的运动方向，感应电流的方向会改变，通过导体PQ的电流的方向改变，受到的磁场力的方向会改变；磁场力的方向与MN运动的速度无关；www.21-cn-jy.com
综上所述，C正确。
故选：C。
6．家庭电路中所有开关都闭合时总开关S跳闸，复位时又立即跳闸。拔去保险丝，并在此处接入一只普通的白炽灯泡L0，当闭合开关S2时，L0正常发光；当闭合开关S、S1时，L0和L1都发出暗红色光。则可以确定电路故障是（ ）
A．L1断路 B．灯L1短路 C．电风扇断路 D．电风扇短路
【解答】解：
家庭电路中所有开关都闭合时总开关S跳闸，复位时又立即跳闸，这说明电路中有短路故障；
当只闭合S、S2时，L0正常发光（其两端电压为220V），说明电风扇没有分得电压，是因为电风扇短路造成的，此时灯泡L0直接接在电源上，L0正常发光；
当只闭合S、S1时，L0呈暗红色，是因为灯泡L1与灯泡L0串联接入电路，分得的电压均低于220V，也说明L1支路正常、无故障；综上所述，D正确，ABC错误。
故选：D。
7．“珍爱生命、安全用电”是人们日常生活中必须具有的意识，下列做法符合安全用电原则的是（ ）
A．甲图，用湿毛巾包好电饭煲的三脚插头再拔下来
B．乙图，熔断后的保险丝用铅笔芯代替
C．丙图，多个用电器共用一个插板
D．丁图，用测电笔辨别火线和零线的操作
【解答】解：A、生活用水是导体，若用湿手把电饭煲的三脚插头拔下来可能发生触电事故，故A不符合安全用电的原则；
B、铅笔芯熔点高，在电流过大时，产生的热量不容易达到熔点，因此不会熔断，起不到保险的作用，故B不符合安全用电的原则；
C、多个大功率用电器同时使用一个插座，接线板负载过多，电流过大，容易造成火灾，故C不符合安全用电的原则；
D、使用试电笔时，手要与笔尾金属体相连，故D符合安全用电的原则。
故选：D。
8．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动
B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动
C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动
D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动
【解答】解：（1）当钥匙插入钥匙孔并转动时，电路接通，电磁铁中的电流是从下边导线流入的，根据安培定则可以判断出电磁铁的上端为N极；2-1-c-n-j-y
（2）当电磁铁电路接通时，电磁铁具有磁性，将上边的触点A吸下，使BC触点接通，电动机工作，进而汽车启动。
故选：D。
9．如图所示，a为垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在图示磁场中按箭头方向运动时，不产生感应电流的是（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：
磁极间的磁感线是从N极指向S极，由图可知，ABC中导体做切割磁感线运动，所以会产生感应电流，故ABC不符合题意；
D中的导体运动时，导体运动方向与磁感线方向平行，不会切割磁感线，所以不会产生感应电流，故D符合题意。
故选：D。
10．空气开关可以实现过流保护、短路保护等，漏电保护器是漏电保护，简单地说：漏电保护器主要保护人身安全的，空气开关只保护线路。小明在家里安装电路时，若出现以下情况：①灯头里的两线头相碰 ②插座中的两线头相碰 ③拉线开关里的两个线头相碰④照明电路里闸刀开关的两线头相碰⑤电路中接入大功率用电器⑥进户火线绝缘皮破损，这些情况中可能引起空气开关“跳闸”的是（ ）
A．①②⑥ B．②④⑤⑥ C．①②④⑤ D．①②④⑥
【解答】解：
①灯头里的两线头相碰，会造成电路短路，从而造成电流过大，会引起空气开关“跳闸”；
②插座中的两线头相碰，会造成电路短路，从而造成电流过大，会引起空气开关“跳闸”；
③拉线开关里的两个线头相碰，会导致开关无法控制用电器，用电器将一直工作，但不会导致电流过大，空气开关不会“跳闸”；21·世纪*教育网
④照明电路里闸刀开关的两线头相碰，会导致火线与零线直接接触，造成电路短路，空气开关会“跳闸”；
⑤电路中接入大功率用电器，会导致用电器的总功率过大，会导致电流过大，可能引起空气开关“跳闸”；
⑥进户火线绝缘皮破损，可能造成漏电或触电，但不会引起家庭电路电流过大，空气开关不会“跳闸”。
综上所述，这些情况中可能引起空气开关“跳闸”的是①②④⑤。
故选：C。
11．一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现了灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（ ）
A．灯丝晃动是一种电磁感应现象
B．灯丝晃动是内能转化成了机械能
C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用
D．灯丝晃动是磁场对电流的作用
【解答】解：有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用。在这个过程中，是电能转化为机械能。
综上分析
故选：D。
12．照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安装一漏电保护器，如图所示，当火线上的电流跟零线上的电流相等时漏电保护器的ef两端没有电压，脱扣开关K能始终保持接通，当火线上的电流跟零线上的电流不相等时漏电保护器的ef两端就有了电压，脱扣开关K立即断开。下列说法正确的是（ ）
A．站在地面上的人触及b线时，K自动断开，有触电保护作用
B．当用户家的电流超过一定值时，K自动断开，有过流保护作用
C．当火线和零线间电压太高时，K自动断开，有过压保护作用
D．人站在绝缘物上两手分别触到b线和d线时，K自动断开，有触电保护作用
【解答】解：A、正常状态时，脱扣开关K保持接通，站在地面上的人触及b线时，电流通过人体流入大地，火线和零线中电流不同，则脱扣开关会断开。故A正确。
B、当输入电压过低或用户电流超过一定值时，通过火线与零线的电流没有差值，不会使ef中产生感应电动势，脱扣开关不会断开。故B错误。【来源：21cnj*y.co*m】
C、当火线和零线间电压太高时，只要火线上的电流跟零线上的电流相等，K不会自动断开，故C错误。
D、当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时（双线触电），流过火线与零线的电流相等，保护器中火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消，不会使ef中产生感应电动势，脱扣开关不会断开。故D错误。
故选：A。
某宿舍楼一单元的几家住户为增强安全感。在单元楼梯口安装了防盗门。如图所示为单元防盗门门锁的原理图。各家住户都安有一个控制开关S，用来控制门锁，图中只画出了其中一家住户的控制开关。该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S．门锁上通电后的电磁铁吸引卡入右侧门上门扣中的衔铁，衔铁脱离门扣，门可打开。关于该门锁。下列说法中正确的是（ ）
①闭合开关后，电磁铁的右端为S极；
②闭合开关后，电磁铁的右端为N极；
③该单元的各住户控制门锁的开关是并联的；
④该单元的各住户控制门锁的开关是串联的。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【解答】解：由图可知电流由右侧流入，则由右手螺旋定则可知电磁铁的左端为N极，右侧为S极；故①正确；
因各用户要独立控制门锁，即有一个开关闭合即能打开门锁，故只有并联电路才能完成该功能；若为串联应让各开关均闭合才能控制门锁；故③正确；
故选：A。
14．小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线。小明认为，零线在户外就已经和大地相连，把图中A孔与B点连接起来，就可以将A孔接地了。如果按小明的说法连接，当C点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接入插座后，带来的安全隐患是（ ）【版权所有：21教育】
A．用电器开关闭合时，外壳会带电，人接触外壳易触电
B．用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾
C．无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电
D．用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时，外壳才带电，人接触外壳易触电
【解答】解：将电器外壳与零线相连，如果零线出现了断路，则当用电器开关闭合时零线与火线直接相连，金属外壳带电，此时若人接触金属外壳会发生触电事故。
故选：A。
15．如图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（ ）
A．温度升高至74℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78℃时，L2亮灯报警
【解答】解：由题干中图可知：金属丝下端所指的示数为：70℃+2×4℃＝78℃；当温度升高到78℃，水银温度计顶端封入的一段金属丝就和水银相接，接通电路，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引下来，L2亮，报警。www-2-1-cnjy-com
故选：D。
二．填空题（共7小题，每空一分，合计15分）
16．如图，闭合开关，此时条形磁铁受到地面对它的摩擦力向 。若将滑动变阻器滑片P向下移动，条形磁铁受到的摩擦力将会 （整个过程中条形磁铁始终不动）
【解答】解：由安培定则得，电磁铁右端为N极，则与条形磁铁的异名极相对，相互吸引，则条形磁铁受到电磁铁向左的吸引力，因条形磁铁条形磁铁始终保持静止，所以它受到的吸引力和桌面给它的摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以条形磁铁受到的摩擦力的方向是向左的；2·1·c·n·j·y
当滑片逐渐向下移动时，连入电路的电阻逐渐减小，由欧姆定律可得线圈中电流逐渐变大，则磁场逐渐变强，条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变大，因条形磁铁受的是平衡力，故摩擦力的大小也会逐渐变大。
故答案为：左；变大。
17．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”）。
【解答】解：由图可知，电流是从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极；
闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机的原理；
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。
故答案为：N；电动机；相同。
研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路中，GMR为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动。
【解答】解：
闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明通过指示灯的电流变大，根据欧姆定律可知，GMR的电阻减小；
由于磁敏电阻的阻值随所处空间磁场的增强而增大，GMR的电阻减小，说明磁场强度变小，即电磁铁磁性变小，通过电磁铁的电流减小，由欧姆定律可知，滑动变阻器的阻值增大，故滑动变阻器滑片应向右移动。
故答案为：右。
19．根据古文《论衡 是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
（1）如图（甲）所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 （N/S）极。
（2）1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南，如（乙）所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 （B/C/D/E）处打磨成磁勺的A端。
（3）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南，将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善，这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。
（4）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图（丙）所示，闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性，H为电源的 极。
【解答】解：
（1）磁勺在正确指南时，地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，其A端为该磁体S极；
（2）如（乙）所示，根据天然磁石的磁感线分布，可判断D端是S极，也就是磁勺的A端；
（3）将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘，这样减小了接触面的粗糙程度，从而减小了摩擦力，故古代的磁勺有更好的指向效果，因此是磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果；
（4）因为异名磁极相互吸引，则与磁勺柄所靠近的下端是通电螺线管的N极，用安培定则可判断通电螺线管中的电流方向，再根据电流方向是从电源正极出发通过用电器回到负极，所以H端为电源的正极。
故答案为：（1）S；（2）D；（3）摩擦；（4）正。
20．如图所示，一个轻质铝环悬挂在支架上，当把条形磁铁靠近铝环时，铝环被推开，这是因为铝环相当于一个闭合回路，当条形磁铁靠近铝环时，铝环中会产生电流，这是 现象；通有电流的铝环相当于一个单匝通电螺线管，请在图中画出铝环中电流的方向。
【解答】解：（1）铝环相当于一个闭合回路，当条形磁铁靠近铝环时，铝环中会产生电流，这是电磁感应现象。
（2）∵同名磁极相互排斥，磁铁的N极靠近铝环时，铝环被推开，
∴铝环的左侧是N极，由安培定则可知，从左向右看，铝环中电流沿逆时针方向，如图所示。
21．丹麦物理学家奥斯特通过实验证实了电流周围存在着磁场，我市某校学生在实验室验证奥斯特实验，当水平导线中通有如图所示的电流时，S极将偏向 （选填“纸内”或“纸外”）；要使实验效果更加明显应使通电导线沿 （选填“东西”或“南北”）方向放置。
【解答】解：（1）根据安培定则可知，在判断直导线的磁场时，大拇指指向电流的方向，四指环绕方向为磁场方向。又知道小磁针N极的方向与磁场方向一致，所以N极将偏向纸里，S极将偏向纸外；【来源：21·世纪·教育·网】
（2）由于小磁针静止时要指南北方向，在验证电流周围有磁场时，一般也把直导线南北放置，这样导线下方的小磁针偏转，不再指示南北，这更能说明是受到了新的磁场的作用，使实验更具说服力。
故答案为：纸外；南北。
22．在一次课外活动中，小红和小刚设计了如图4甲所示的实现当他们闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转，这说明 的周围存在着磁场。接着小红又想用该电路判断电源的正负极。经过讨论小刚找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁连在电路中，当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示。据此他们判断出电源的 端是正极（选填“a或“b”）
【解答】解：甲图中，小磁针发生了偏转，说明通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应。
乙图中，小磁针N极朝右，所以电磁铁的右端为N极，左端为S极。
根据安培定则，大拇指指向N极，四指的指向便是电流的方向，所以在螺线管的外部，电流方向向下。所以a端为正极。b端为负极。
故答案为：通电导体；a。
三．作图题（共1小题，合计4分）
23．如图甲所示，用弹簧测力计吊着磁体（重力为G），沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端，请在图乙中画出测力计示数与磁体位置的关系变化图。
【解答】解：条形磁体两极的磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
当磁体甲经过A点时，同名磁极相互排斥，弹簧测力计的示数：FA＜G；
向右移动时，相互排斥力逐渐减小，则测力计的示数增大；
甲经过乙磁体的中点O时，磁体乙中间的磁性最弱（相当于普通的铁块），但上面的磁铁依然与它相互吸引，所以，到达O点时测力计的示数：FO＞G；
继续向右移动时，异名磁极相互吸引，弹簧测力计示数进一步增大，达到B点时测力计的示数：FB＞G；
所以，测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的，其示数与水平位置的关系变化图，如图所示：
四．实验探究题（共3小题，每空2分，合计16分）
24．磁体会向其周围空间散发磁场，磁场是一种特殊的物质，我们既不能看见它，也摸不着它。把一枚小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转，证明了磁场的真实存在。我们可用磁感线这一模型来描述磁场的分布。老师为了激发同学们探究科学问题的兴趣，提出了一个非常肯定的结论：磁场中任何两条磁感线不可能相交。金欣是一位善于思考和探究的同学，他想，看似杂乱无章的磁感线，为什么不可能相交呢？他做了一个简单的探究，从而证明了老师的说法是正确的。他的方法是：已知某磁场中过A点有一条已知的磁感线a，假设另有两条磁感线b、c也经过A点，他把一枚小磁针放在A点，结果发现 。
【解答】解：磁感线的方向表示的就是磁场的方向，所以把一枚小磁针放在A点，小磁针静止在一个方向，而不是左右摆动，故磁感线不能相交。
故答案为：小磁针静止在一个方向，而不是左右摆动。
25．小红利用图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
（1）实验中，通过观察灵敏电流计的 来判断电路中是否产生感应电流。
（2）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，电流表指针会发生偏转；若导体棒不动，让磁铁沿左右方向运动时，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流。
（3）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。
（4）如果将灵敏电流计换成 ，可以探究磁场对通电导体是否有力的作用。
【解答】解：
（1）实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流，这用到了转换法；
（2）闭合开关若导体不动，只让磁铁左右运动，导体ab相对磁铁水平运动切割磁感线，导体中有感应电流产生；
（3）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动时，导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，电流表指针不会发生偏转；
（4）磁场对通电导体的作用，电路中一定有电源，所以把灵敏电流计换成电源，导体成为通电导体在蹄型磁体的磁场中受力的作用。
故答案为：（1）指针是否偏转；（2）有；（3）不会；（4）电源。
26．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（2）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将 ，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 Ω。
（3）若将滑动变阻器R2的阻值调小，则货架能承受的最大压力将 （选填“增大”，“减小”或“不变”）。
【解答】解：（1）将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；补充电路如图所示：
；
（2）∵R1和线圈电阻及变阻器R2串联，
∴I1＝I2＝Imax＝30mA＝0.03A，
由图乙可知：F＝800N时，R1＝80Ω，
由I＝得：
U1＝I1R1＝0.03A×80Ω＝2.4V，
U′＝U﹣U1＝6V﹣2.4V＝3.6V，
R′＝＝＝120Ω。
即：滑动变阻器R2的最大阻值至少为120Ω。
（3）由图乙中的图像可知，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，电流则随之增大，若将滑动变阻器R2的阻值调小，根据欧姆定律可知电路中的电流将变大，则相当于增大了压力，所以货架能承受的最大压力将减小。
五．解答题（共5小题，合计20分）
27．医学上对病人进行心脏手术时，病人的心肺功能由心肺机取代。心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏推动血液循环。某兴趣小组设计如图甲所示的装置模拟“电动泵”，电磁铁固定在电动泵的支架上，螺线管与活塞固定连接，活塞可以在左右一定的范围内往返运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开S2只能向里开。工作时智能电源能产生周期性的电流（如图乙），使血液从S2流向S1。请说明电动泵的工作原理？
【解答】答：智能电源能产生周期性的电流；螺线管线圈中的电流从a流向b时，由安培定则可知，螺线管左端为N极，若此时电磁铁的右端是S极，异名磁极相互吸引，则活塞向左移动，S1关闭，S2打开，血液流入活塞筒；智能电源能产生的电流的方向改变时，电磁铁的右端是N极，同名磁极相互排斥，则活塞向右移动，S2关闭，S1打开，血液流出活塞筒，从而实现血液从S2流向S1。21教育名师原创作品
28．明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用﹣﹣压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
压力/×105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R'（最大电阻999.9Ω）及部分其它器材设计了图甲所示的电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。（假设U不受继电器电路影响）21世纪教育网版权所有
（1）根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图象；
（2）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在 （选填“A、B”或“C、D”）两端；21*cnjy*com
（3）小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R′的电阻应调节到多大？
（4）要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
【解答】解：（1）横坐标表示压力，纵坐标表示输出电压，对应表中数据，绘制图象如下：
（2）当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C、D之间；
答：图甲中的电铃应接在C、D之间。
（3）由图象可知，当压力为2.4×105N时，输出电压U＝2V，使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A，
∴此时电路的总电阻R总＝＝＝100Ω
又∵继电器线圈的电阻R线＝25Ω
∴电阻箱接入电路的阻值R′＝R总﹣R线＝100Ω﹣25Ω＝75Ω
答：电阻箱R'的电阻应调节到75Ω。
（4）∵使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A，继电器线圈的电阻R线＝25Ω
∴要使该装置报警，压力传感器输出的电压最小值为
U最小＝IR线＝0.02A×25Ω＝0.5V
由图象可知，输出电压为0.5V时，对应的压力为6×104N。
答：汽车的最小重力为6×104N。
29．如图所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型。指示灯的规格均为“6V 0.5A”，R0为6Ω的定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，电源电压为6V。根据要求回答下列问题：
（1）当汽车正常直行时，转向开关应处于 位置。
（2）请你解释一下当汽车左转弯时，左转指示灯会较暗、较亮交替闪烁的工作原理。
（3）当左转弯时，指示灯发光较暗时它两端的电压为多少？
【解答】解：
（1）当汽车正常直行时，左转指示灯和右转指示灯均不亮，电路处于断开状态，所以转向开关应处于1和2的位置；
（2）当转向开关与触点4和5刚接通时，电磁铁中有电流通过，左转指示灯发光较暗，接着衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，左转指示灯发光较亮，此时由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，左转指示灯会较暗、较亮交替闪烁；
（3）当左转弯时，指示灯发光较暗时，左转指示灯和R0串联，
指示灯的电阻＝12Ω；
因为电磁铁线圈阻值不计，根据欧姆定律可得，电路中电流为：
＝；
指示灯发光较暗时它两端的电压为；
U暗＝IRL＝×12Ω＝4V。
答：（1）当汽车正常直行时，转向开关应处于1和2的位置；（2）当转向开关与触点4和5刚接通时，电磁铁中有电流通过，左转指示灯发光较暗，接着衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，左转指示灯发光较亮，此时由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，左转指示灯会较暗、较亮交替闪烁；（3）当左转弯时，指示灯发光较暗时它两端的电压为4V。
如图甲所示，PQ、MN分别是电阻可以不计的金属导轨，导体AB电阻也不计且AB和PQ、MN接触良好，将它们放入均匀磁场中，当改变导轨间AB的长度l和导体AB的运动速度v时，记录了电压表的示数如下：
导体的长度L（m） 0.1 0.2
导体的运动速度v（m/s） 1 2 4 1 2 4
电压表的示数U（V） 1 2 4 2 4 8
（1）分析表中的数据可以看出导体AB在磁场中做切割磁感线运动时产生的电压与导体切割磁感线的长度和导体运动速度有关，其关系式可以写成 。若R＝5Ω，电流表的示数为2.4A时，电压表的示数是 。
（2）上述现象即电磁感应现象的一个重要应用就是制造发电机。下面是一种向自行车车灯供电的小发电机（如图乙），上端有一半径r0＝1cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力。自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4cm，大齿轮的半径R3＝10cm。求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比是 。（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）
【解答】解：（1）根据表格中6次数据分析电压表的示数U与导体的长度L和导体的运动速度v乘积的比值，始终是定值且等于10，即U：（LV）＝10，所以可得U＝10LV；
因为U＝IR，当R＝5Ω，I＝2.4A时，
U＝IR＝2.4A×5Ω＝12V；
（2）共轴转动，角速度相等，故小齿轮和车轮角速度相等；
靠摩擦传动以及靠链条传动，线速度大小相等，故大齿轮和小齿轮边缘点线速度相等，车轮与摩擦小轮边缘点线速度也相等；
设大齿轮的角速度为ω，则大齿轮的线速度为v大齿轮＝R3ω，大齿轮和小齿轮靠链条传动，则线速度相等，所以小齿轮的线速度为v小齿轮＝R3ω，所以小齿轮的角速度为ω小齿轮＝，
因为小齿轮和车轮共轴转动，角速度相等，所以车轮的角速度为ω车轮＝，根据v＝rω，
则车轮的线速度为v车轮＝，
摩擦小轮的线速度与车轮的线速度相等，
则摩擦小轮的角速度为ω小轮＝
故：ω：ω小轮＝＝＝2：175。
故答案为：（1）U＝10LV； 12V，（2）2：175。
31．小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用﹣压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
压力/×105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R'（最大电阻999.9Ω）及部分其他器材设计了图所示的电路。闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。（假设U不受继电器电路影响）21·cn·jy·com
（1）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在 （填“A、B”或“C、D”）两端；
（2）小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R的电阻应调节到多大？
（3）要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
【解答】解：（1）当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，因此电铃应接在C、D之间；
（2）由图象可知，当压力为2.4×105N时，输出电压U＝2V，使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A，
此时电路的总电阻R总＝＝＝100Ω
由于继电器线圈的电阻R线＝25Ω，关键串联电路的总电阻等于各电阻之和可知：
电阻箱接入电路的阻值R＝R总﹣R线＝100Ω﹣25Ω＝75Ω
（3）使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A，继电器线圈的电阻R线＝25Ω，要使该装置报警，压力传感器输出的电压最小值为：
U最小＝IR线＝0.02A×25Ω＝0.5V；
由图象可知，输出电压为0.5V时，对应的压力为6×104N。
答：（1）C、D；
（2）电阻箱R的电阻应调节到75Ω。
（3）汽车的最小重力为6×104N。
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第一章电与磁
竞赛与培优
考试时间：100分钟；命题人：
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
题号 一 二 三 四 五 总分
得分
一．选择题（共15小题，每题3分，合计45分）
1．20世纪90年代，在美国航天飞机“阿特兰蒂斯”号上进行过一项卫星悬绳发电实验：航天飞机在赤道上空的圆形轨道上由西向东飞行，从航天飞机上发射出的一颗卫星，携带一根长金属悬绳与航天飞机相连，航天飞机和卫星间的这条悬绳方向与地磁场垂直，做切割磁感线运动。运动过程中，悬绳、航天飞机、卫星和大气层的电离层形成闭合回路。这样能产生感应电流吗（ ）21教育网
A．不能 B．不能确定 C．要看气候 D．能
2．如图所示，小明同学做了一个小小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法，你认为正确的是（ ）【出处：21教育名师】
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动
C．线圈两端（作为转轴）的漆皮在同一侧刮去半周，这样才可持续转动
D．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
3．用一块条形磁体的N极沿同一方向摩擦一枚粗缝衣针若干次，使缝衣针磁化，如图甲。然后把这枚缝衣针用细线悬挂起来，如图乙。下列说法中正确的是（ ）
A．缝衣针磁化后，针尖部分是S极
B．缝衣针停止运动后，针尖指向南方
C．缝衣针停止运动后，针尖指向北方
D．缝衣针停止运动后，针尖指向不确定
4．如图所示，是一种自行车前轮的结构图，行驶中，磁铁靠近传感器时磁场能使其中的带电粒子发生偏转（即相当于通电导体在磁场中受力运动），产生一种信号，信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程。下列能说明其原理的是图（ ）
ABCD
5．如图所示，“×”表示磁场方向垂直纸面向里，金属棒MN、PQ在光滑水平金属导轨ab和cd上。当MN在外力作用下水平运动时，下列说法中正确的是（ ）
A．闭合回路MNPQ中无电流产生
B．PQ将不会运动
C．MN水平左右移动的方向，对PQ受力方向有影响
D．仅增大MN的水平运动速度，PO受力方向将发生改变
6．家庭电路中所有开关都闭合时总开关S跳闸，复位时又立即跳闸。拔去保险丝，并在此处接入一只普通的白炽灯泡L0，当闭合开关S2时，L0正常发光；当闭合开关S、S1时，L0和L1都发出暗红色光。则可以确定电路故障是（ ）
A．L1断路 B．灯L1短路 C．电风扇断路 D．电风扇短路
7．“珍爱生命、安全用电”是人们日常生活中必须具有的意识，下列做法符合安全用电原则的是（ ）
A．甲图，用湿毛巾包好电饭煲的三脚插头再拔下来
B．乙图，熔断后的保险丝用铅笔芯代替
C．丙图，多个用电器共用一个插板
D．丁图，用测电笔辨别火线和零线的操作
8．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电磁铁上端为S极，触点B与C断开，汽车启动
B．电磁铁上端为S极，触点B与C接通，汽车启动
C．电磁铁上端为N极，触点B与C断开，汽车启动
D．电磁铁上端为N极，触点B与C接通，汽车启动
9．如图所示，a为垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在图示磁场中按箭头方向运动时，不产生感应电流的是（ ）
A． B． C． D．
10．空气开关可以实现过流保护、短路保护等，漏电保护器是漏电保护，简单地说：漏电保护器主要保护人身安全的，空气开关只保护线路。小明在家里安装电路时，若出现以下情况：①灯头里的两线头相碰 ②插座中的两线头相碰 ③拉线开关里的两个线头相碰④照明电路里闸刀开关的两线头相碰⑤电路中接入大功率用电器⑥进户火线绝缘皮破损，这些情况中可能引起空气开关“跳闸”的是（ ）
A．①②⑥ B．②④⑤⑥ C．①②④⑤ D．①②④⑥
11．一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现了灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（ ）
A．灯丝晃动是一种电磁感应现象
B．灯丝晃动是内能转化成了机械能
C．灯丝晃动是受到磁体的吸引作用
D．灯丝晃动是磁场对电流的作用
12．照明电路中，为了安全，一般在电能表后面电路上安装一漏电保护器，如图所示，当火线上的电流跟零线上的电流相等时漏电保护器的ef两端没有电压，脱扣开关K能始终保持接通，当火线上的电流跟零线上的电流不相等时漏电保护器的ef两端就有了电压，脱扣开关K立即断开。下列说法正确的是（ ）
A．站在地面上的人触及b线时，K自动断开，有触电保护作用
B．当用户家的电流超过一定值时，K自动断开，有过流保护作用
C．当火线和零线间电压太高时，K自动断开，有过压保护作用
D．人站在绝缘物上两手分别触到b线和d线时，K自动断开，有触电保护作用
某宿舍楼一单元的几家住户为增强安全感。在单元楼梯口安装了防盗门。如图所示为单元防盗门门锁的原理图。各家住户都安有一个控制开关S，用来控制门锁，图中只画出了其中一家住户的控制开关。该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S．门锁上通电后的电磁铁吸引卡入右侧门上门扣中的衔铁，衔铁脱离门扣，门可打开。关于该门锁。下列说法中正确的是（ ）
①闭合开关后，电磁铁的右端为S极；
②闭合开关后，电磁铁的右端为N极；
③该单元的各住户控制门锁的开关是并联的；
④该单元的各住户控制门锁的开关是串联的。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
14．小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线。小明认为，零线在户外就已经和大地相连，把图中A孔与B点连接起来，就可以将A孔接地了。如果按小明的说法连接，当C点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接入插座后，带来的安全隐患是（ ）【版权所有：21教育】
A．用电器开关闭合时，外壳会带电，人接触外壳易触电
B．用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾
C．无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电
D．用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时，外壳才带电，人接触外壳易触电
15．如图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（ ）
A．温度升高至74℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78℃时，L2亮灯报警
二．填空题（共7小题，每空一分，合计15分）
16．如图，闭合开关，此时条形磁铁受到地面对它的摩擦力向 。若将滑动变阻器滑片P向下移动，条形磁铁受到的摩擦力将会 （整个过程中条形磁铁始终不动）
17．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”）。
研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路中，GMR为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明滑片P向 （选填“左”或“右”）滑动。
19．根据古文《论衡 是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
（1）如图（甲）所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 （N/S）极。
（2）1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南，如（乙）所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 （B/C/D/E）处打磨成磁勺的A端。
（3）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南，将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善，这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。
（4）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图（丙）所示，闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性，H为电源的 极。
20．如图所示，一个轻质铝环悬挂在支架上，当把条形磁铁靠近铝环时，铝环被推开，这是因为铝环相当于一个闭合回路，当条形磁铁靠近铝环时，铝环中会产生电流，这是 现象；通有电流的铝环相当于一个单匝通电螺线管，请在图中画出铝环中电流的方向。
21．丹麦物理学家奥斯特通过实验证实了电流周围存在着磁场，我市某校学生在实验室验证奥斯特实验，当水平导线中通有如图所示的电流时，S极将偏向 （选填“纸内”或“纸外”）；要使实验效果更加明显应使通电导线沿 （选填“东西”或“南北”）方向放置。
22．在一次课外活动中，小红和小刚设计了如图4甲所示的实现当他们闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转，这说明 的周围存在着磁场。接着小红又想用该电路判断电源的正负极。经过讨论小刚找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁连在电路中，当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示。据此他们判断出电源的 端是正极（选填“a或“b”）
三．作图题（共1小题，合计4分）
23．如图甲所示，用弹簧测力计吊着磁体（重力为G），沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端，请在图乙中画出测力计示数与磁体位置的关系变化图。
四．实验探究题（共3小题，每空2分，合计16分）
24．磁体会向其周围空间散发磁场，磁场是一种特殊的物质，我们既不能看见它，也摸不着它。把一枚小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转，证明了磁场的真实存在。我们可用磁感线这一模型来描述磁场的分布。老师为了激发同学们探究科学问题的兴趣，提出了一个非常肯定的结论：磁场中任何两条磁感线不可能相交。金欣是一位善于思考和探究的同学，他想，看似杂乱无章的磁感线，为什么不可能相交呢？他做了一个简单的探究，从而证明了老师的说法是正确的。他的方法是：已知某磁场中过A点有一条已知的磁感线a，假设另有两条磁感线b、c也经过A点，他把一枚小磁针放在A点，结果发现 。
25．小红利用图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
（1）实验中，通过观察灵敏电流计的 来判断电路中是否产生感应电流。
（2）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，电流表指针会发生偏转；若导体棒不动，让磁铁沿左右方向运动时，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流。
（3）导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针 （选填“会”或“不会”）发生偏转。
（4）如果将灵敏电流计换成 ，可以探究磁场对通电导体是否有力的作用。
26．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（2）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将 ，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 Ω。
（3）若将滑动变阻器R2的阻值调小，则货架能承受的最大压力将 （选填“增大”，“减小”或“不变”）。
五．解答题（共5小题，合计20分）
27．医学上对病人进行心脏手术时，病人的心肺功能由心肺机取代。心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏推动血液循环。某兴趣小组设计如图甲所示的装置模拟“电动泵”，电磁铁固定在电动泵的支架上，螺线管与活塞固定连接，活塞可以在左右一定的范围内往返运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开S2只能向里开。工作时智能电源能产生周期性的电流（如图乙），使血液从S2流向S1。请说明电动泵的工作原理？
28．明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用﹣﹣压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
压力/×105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R'（最大电阻999.9Ω）及部分其它器材设计了图甲所示的电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。（假设U不受继电器电路影响）21世纪教育网版权所有
（1）根据表格中数据，请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图象；
（2）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在 （选填“A、B”或“C、D”）两端；21*cnjy*com
（3）小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R′的电阻应调节到多大？
（4）要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
29．如图所示，这是物理兴趣小组设计的汽车转向指示灯电路模型。指示灯的规格均为“6V 0.5A”，R0为6Ω的定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，电源电压为6V。根据要求回答下列问题：
（1）当汽车正常直行时，转向开关应处于 位置。
（2）请你解释一下当汽车左转弯时，左转指示灯会较暗、较亮交替闪烁的工作原理。
（3）当左转弯时，指示灯发光较暗时它两端的电压为多少？
如图甲所示，PQ、MN分别是电阻可以不计的金属导轨，导体AB电阻也不计且AB和PQ、MN接触良好，将它们放入均匀磁场中，当改变导轨间AB的长度l和导体AB的运动速度v时，记录了电压表的示数如下：
导体的长度L（m） 0.1 0.2
导体的运动速度v（m/s） 1 2 4 1 2 4
电压表的示数U（V） 1 2 4 2 4 8
（1）分析表中的数据可以看出导体AB在磁场中做切割磁感线运动时产生的电压与导体切割磁感线的长度和导体运动速度有关，其关系式可以写成 。若R＝5Ω，电流表的示数为2.4A时，电压表的示数是 。
（2）上述现象即电磁感应现象的一个重要应用就是制造发电机。下面是一种向自行车车灯供电的小发电机（如图乙），上端有一半径r0＝1cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力。自行车车轮的半径R1＝35cm，小齿轮的半径R2＝4cm，大齿轮的半径R3＝10cm。求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比是 。（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）
31．小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用﹣压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以称量汽车的重。某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
压力/×105N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1 2 3 4 5
小明利用该压力传感器和电阻箱R'（最大电阻999.9Ω）及部分其他器材设计了图所示的电路。闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。（假设U不受继电器电路影响）21·cn·jy·com
（1）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在 （填“A、B”或“C、D”）两端；
（2）小明希望压力大于或等于2.4×105N时，启动报警系统，则电阻箱R的电阻应调节到多大？
（3）要使该装置报警，汽车的最小重力为多少？
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