第十四章 电磁现象 练习（含解析）

第十四章 电磁现象 练习
一、选择题
1．关于磁场，下列说法正确的是
A．磁感线是磁体周围存在的曲线
B．地球的地理两极与地磁场两极完全重合
C．地球周围存在磁场
D．小磁针静止时，S极的指向与该点磁场方向相同
2．如图所示的四幅图中能说明将电能转化为机械能的是（　　）
A． 钻木取火
B． 水蒸气将塞子冲出
C． 通电导体在磁场中受力
D． 焦耳定律实验
3．如图所示，放在磁场中的矩形线圈ABCD自图示位置（即线圈平面垂直于磁感应线的位置）开始绕轴沿逆时针匀速转动，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈在磁场中转动过程中不受磁场力的作用
B．线圈在转动的前半周中，线圈中的电流方向不变
C．线圈在转动的过程中，每时每刻都有感应电流产生
D．线圈在转动的过程中，AB、BC、CD及AD边都不停地切割磁感线
4．如图所示，通电螺线管与条形磁铁相互吸引的是（ ）
A． B． C． D．
5．如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中实验现象说明磁场对电流的作用
B．图乙中闭合开关，在实验过程中机械能转换为电能
C．图丙中闭合开关，当导体在磁场中沿竖直方向上下运动时，电流计指针会偏转
D．图丁中动圈式扬声器的工作原理和电动机原理相同
6．如图是一模拟风力发电的模型，电动机通电时，风扇a高速转动产生风力模拟自然风，风扇b在风力作用下带动发电机发电，同时与发电机相连的小灯泡发光，下列说法正确的是
A．电动机转动时把机械能转化为电能
B．发电机是利用电磁感应现象工作的
C．电池电压降低时，风扇a的转速不会改变
D．风力大小不会影响小灯泡发光亮度
7．如图所示，与电动机工作原理相同的是
A． 电磁继电器
B． 扬声器
C． 电磁感应
D． 动圈式话筒
8．如图是课本上的四幅图，关于这些图的说法中正确的是（　　）
A．图甲：试管中的冰熔化在过程中，温度计的示数不变
B．图乙：摩擦生热使玻璃筒内气体温度升高，内能变大
C．图丙：不经用电器用导线连通电源两极，会发生短路
D．图丁：当两个磁体的同名磁极靠近时，二者相互排斥
9．有几位同学讨论磁感线时有以下几种说法,你认为正确的是( )
A．条形磁体周围越接近磁极的地方磁感线越密
B．磁感线并不存在,是一种假想的线
C．磁场是真实存在的,但是看不见、摸不着
D．通电螺线管磁感线的方向总是从北极到南极
10．下列关于四幅图片的描述中正确的是（　　）
A．闭合后小磁针极向左偏转 B．表示的是汽油机的做功冲程
C．图中船闸的工作过程应用了伯努利原理 D．验钞机利用了紫外线来辨别钞票的真伪
二、填空题
11．（1）探究电磁感应现象应选用如图 （选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验．在这个现象中感应电流的方向与 的方向和磁感应线方向有关．
（2）如图丙所示， A 为弹簧测力计（量程足够大）， B 为条形磁铁（下端为 S 极）， C 为螺线管．现将 S 1 断开， S 2 由1改接到2，则弹簧测力计的示数将 ；若 S 2 接2 不变，再闭合S 1 ，弹簧测力计的示数将 ．（都选填“变大”、“变小”或“不变”）
12．磁感线上任意一点的 方向都与该点的小磁针静止时，N极所指的方向 ，与该点的 方向一致。它与光线都是应用了 法的研究方法。磁感线的 表示磁场强弱。
13．如图所示的磁悬浮列车，它是利用电流的 效应使得列车悬浮于轨道上，采用了 的办法减小了摩擦，使得列车可以高速行驶。磁悬浮列车上的电磁铁通过的电流很大，为了防止电流产生的热量烧坏电磁铁的线圈，所以列车上的电磁铁线圈选用的是超低温条件下的 （填“半导体”或“超导体”）材料，就可以很好的解决这一难题。
14．小明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，小磁针极将偏向纸外，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 （填“东西”或“南北”）方向放置，这是由于考虑到 的影响.
15．如图是小华设计的一种节能电梯工作原理图，R是一个压敏电阻，电磁铁上端是 （N/S）极。当电梯上无人时，压敏电阻受到的压力变小，阻值变大，电磁铁的磁性变 （强/弱），触点3与触点 （1/2）接触，电动机的转速变小，电梯变慢，从而达到节能目的。
三、作图题
16．（1）如图所示的电路，请在虚线框内画出对应的电路图，并在电路图中标出电路中的电流方向 。
（2）如图所示是家庭电路的某一部分的示意图，请按照安全用电的原则请分别在虚框内填上开关和电灯的元件符号，再用笔画线代替导线将插座接入电路中 。
（3）按要求连接好电路。要求当闭合开关时小磁针静止时（如图所示），且当滑动变阻器的滑片向左滑动螺线管周围的磁场逐渐减弱 。
17．根据要求完成下列作图
（1）如图，为反射光线，请画出该光线的入射光线及其折射光线。
（2）如图，小球静止，墙壁光滑，请以球心为各力作用点，作出小球所受各力的示意图。
（3）如图，请完成对应的折射光路图。
（4）如图，请标出小磁针的N、S极及磁感线的方向。
四、实验题
18．探究“电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关”，做了如图所示的几次实验。
（1）通电导线周围有磁场是丹麦物理学家奥斯特发现的，我们把这种现象称为电流的磁效应，磁场的方向与 有关。
（2）三次实验中通过观察比较电磁铁 来判断磁性的大小。
（3）观察图甲中的AB可知：有相同的铁芯，当线圈中电流相等时，匝数越多，电磁铁磁性越 。
（4）通过观察图乙、丙两图可知：当线圈匝数相同、有相同的铁芯时，流经的电流越 ，电磁铁磁性越强，
19．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中通过观察 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同。
（2）滑片P向右端移动时，甲的磁性将 。（填“变大”“变小”或“不变”）
（3）实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是： 。
五、简答题
20．某实验小组安装的直流电动机电路如图所示．
（1）当他们闭合开关后，发现电动机转动的方向与要求的方向相反，他们怎样做才能达到要求？
（2）当他们闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，电动机的转速怎样变化？
21．参照图简述扬声器的工作原理．
六、计算题
22．许多大桥被损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载，为了能抓拍超载车辆，小明及其物理兴趣小组成员决定为大桥管理者设计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理。如图甲为该超载记录器原理图，已知电源电压，电压表量程为0～5V，线圈电阻，保护电阻，为压敏电阻，当车辆驶入被检测路段时，其阻值随它受到的压力变化的情况如图乙所示，当电压表示数达到或超过4V时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆。试问：（g取10N/kg）
（1）若某车的质量为15t，静止时轮胎与路面接触的总面积为0.3m2，则静止时该车对路面的压强为多少？
（2）第（1）问中该车辆过桥时，电压表的示数是多少？
（3）该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是多少？
23．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。求：
(1)工作电路中电热丝R0工作时的电流；
(2)电热丝R0工作5min产生的热量；
(3)如果恒温箱的温度设定为60°C，则电阻箱R1应取多大阻值；
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少°C。
参考答案：
1．C
【分析】（1）磁感线是不存在的，是人们为了研究方便假想出来的；
（2）地球的地理两极与地磁场两极不是完全重合的，是存在一个磁偏角的；
（3）地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场；
（4）据磁场方向的规定可知，小磁针静止时，N极的指向与该点磁场方向相同；
【详解】A、磁感线是不存在的，是人们为了研究方便假想出来的，故A错误；
B、地球的地理两极与地磁场两极不是完全重合的，我国宋代的沈括第一次发现磁偏角，故B错误；
C、地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场，故C正确；
D、磁针静止时，N极的指向就是该点的磁场方向，故D错误．
故选C．
2．C
【详解】A．钻木取火是通过做功的形式改变物体的内能，是机械能转化为内能的过程，故A不符合题意；
B．水蒸气将塞子冲出是通过做功的形式改变物体的内能，是内能转化为机械能的过程，故B不符合题意；
C．通电导体在磁场中受力运动时消耗的是电能，获得的是机械能，是将电能转化为机械能的过程，故C符合题意；
D．焦耳定律实验中消耗的是电能，获得的是内能，是将电能转化为内能的过程，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】A．在磁场中的矩形线圈ABCD自图示位置（即线圈平面垂直于磁感应线的位置）开始绕轴沿逆时针匀速转动，线圈在磁场中转动过程中线圈切割磁感线，产生感应电流，电流在磁场中受磁场力的作用，故A错误；
B．线圈在转动的前半周中，磁场方向不变，切割磁感线的运动方向不变，线圈中产生的电流方向不变，故B正确；
C．线圈在转动的过程中，当线圈处在其平面垂直于磁感应线的位置时，运动方向与磁场方向平行，线圈没有切割磁感应线，此时没有感应电流产生，故C错误；
D．线圈在转动的过程中，BC、AD边没有切割磁感线，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】由右手螺旋定则可知：A图中螺线管左端是N极，应排斥；B图中螺线管左端是N，应吸引；C图中螺线管左端是S极，应排斥；D图中螺线管左端是N极，应排斥；故应选B．
5．D
【详解】A．图甲中实验现象说明通电导体的周围存在磁场，故A错误；
B．图乙中闭合开关后，导线会受到力的作用发生运动，在实验过程中电能转化为机械能，故B错误；
C．图丙中闭合开关，当导体在磁场中沿竖直方向上下运动时，不切割磁感线，不会产生感应电流，电流计指针不会偏转，故C错误；
D．动圈式扬声器和电动机都是利用磁场对通电导线产生力的作用来工作的，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】解：A．电动机转动时把电能转化为机械能，故A错误．
B．发电机是利用电磁感应现象工作的，故B正确．
C．电池电压降低时，电路中的电流会减小，风扇a的转速减小，故C错误．
D．风力越大，风扇b转动越快，发电机产生的电流越大，则小灯泡越亮，故D错误．
故答案为B．
点睛：影响感应电流的因素有导体运动的速度和磁场的强弱，因此风力大小会影响小灯泡发光亮度．
7．B
【详解】A．电磁继电器主要利用了电流的磁效应，与电动机的原理不同，故A不符合题意；
B．扬声器是利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理，将电信号转化为声信号，与电动机的原理相同，故B符合题意；
C．该装置没有电源，将机械能转化为电能，所以是利用了电磁感应的原理，与电动机的原理不同，故C不符合题意；
D．动圈式话筒主要利用了电磁感应的原理，与电动机的原理不同，故D不符合题意．
故选B.
8．ACD
【详解】A．冰是晶体，冰达到熔点后熔化，虽不断吸热但温度保持不变，所以温度计的示数不变，故A正确；
B．图乙中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故B错误；
C．图丙中不经用电器，用导线直接连通电源两极，会发生电源短路，故C正确；
D．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，当两个磁体的同名磁极靠近时，二者相互排斥，故D正确。
故选ACD。
9．ABC
【详解】A．磁体周围越接近磁极的地方磁感线越密，因为越接近磁极的地方磁性越强；故A正确；
B．人们为了形象描述磁场而引入了磁感线的概念，其实磁感线并不存在，故B正确；
C．磁场是真实存在的，但是看不见、摸不着，故C正确；
D．在通电螺线管的外部，磁感线的方向是从北极到南极，而在通电螺线管的内部，磁感线的方向是从南极到北极，故D错误。
10．AD
【详解】A．电流表的正确接法是正接线柱流入，负接线柱流出，由图知道 ，电流表的上端是“”接线柱，说明电流是从螺线管的右侧流入，则由右手螺旋定则知道，螺线管左端为N极，右端为S极；又因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，小磁针N极受力向左，即N极向左偏转，故A正确；
B．图中的气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，故B错误；
C．船闸都有阀门和闸门，船要从上游驶向下游时，需先打开上游的阀门，让上游和闸室构成了一个连通器，待上游和闸室水位相平时，打开上游的闸门，船从上游驶向闸室；然后打开下游阀门，让闸室和下游构成一个连通器，待下游和闸室的水位相平时，打开下游闸门，船驶向下游，故C错误；
D．紫外线具有荧光效应，验钞机利用了紫外线的荧光作用，故D正确。
故选AD。
11．（1）甲，导体切割磁感应线的运动（或“导体运动的方向”）（2）变小，变大
【详解】（1）电磁感应现象的特点是没有电源而有一个电流表，用来测量产生的电流；故A是探究电磁感应现象的实验；乙图是探究通电导体在磁场中受力转动的实验；
感应电流的方向与磁感线的方向和导体运动的方向有关；（2）现将S1断开，两电阻串联，S2由1改接到2，通电螺线管的线圈匝数变小，磁性变弱，所以弹簧测力计的示数变小；若S2接2 不变，再闭合S1，此时电阻R2被短路，电阻变小，电源电压不变，所以电流变大，所以磁性增强，弹簧测力计的示数变大．
12． 切线 一致 磁场 模型 疏密程度
【详解】[1][2][3]磁感线上任意一点的切线方向都与该点的小磁针静止时，N极所指的方向一致，与该点的磁场方向一致。
[4][5]磁感线和光线都是为了描述所要描述的物理现象而创造出来的，都不是真实存在的，应用了模型法。磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
13． 磁 使接触面分离 超导体
【详解】[1]磁悬浮列车上的电磁铁的特点是：有电流时有磁性，是利用电流的磁效应工作的。
[2]列车悬浮于轨道上，是通过使接触面分离的方法来减小摩擦力，从而提高了运行速度。
[3] 列车上的电磁铁线圈一般用超导体材料（电阻小到可以忽略）绕制，原因是线圈的电阻越小，电流通过时产生的热量越少。
14． 磁场 南北 地磁场
【详解】[1] 当水平导线中通入电流时，会发现小磁针发生了偏转，说明通电导线周围存在着一种物质，这种物质就是磁场，对小磁针产生力的作用．
[2][3]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会更明显．这是由于考虑到地磁场的影响．
15． S 弱 1
【详解】[1]电流从电磁铁的上端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是S极。
[2][3]当电梯上无人时，压敏电阻受到的压力变小，阻值变大，控制电路中电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁被拉起与触点1接触，R1与电机串联，电动机两端电压变小，电动机的功率变小，电动机转速变小。
16．
【详解】（1）灯泡、干电池和开关，用导线连接组成最简单的电路，据此画出电路图如下：
（2）三孔插座的接法：上面接地线，左边接零线，右边接火线。家庭电路中，火线首先过保险丝进入开关，然后再进入灯泡顶端的金属点，零线直接和灯泡的螺旋套相连，在更换灯泡时，断开开关，切断火线，操作更安全。因此左边方框内应为开关，右边方框内应为灯泡，三孔插座的上面的孔接地线，左孔与零线相连，右孔与火线相连。如图所示：
（3） 由磁极间的相互作用规律可知，使得闭合开关时小磁针静止时（如图所示），螺线管的左端为S极；由安培定则可确定，电流要从螺线管的左下端流入，右下端流出。当滑动变阻器的滑片向左滑动螺线管周围的磁场逐渐减弱，就要选取滑动变阻器的B接线柱。故电路图设计如下∶
17．
【详解】(1)[1]根据反射角等于入射角画出入射光线；光线从水斜射入空气，折射角大于入射角画出折射光线。如图所示
(2)[2]小球受到竖直向下的重力、沿绳子方向向右上方的拉力和垂直墙面向左的弹力，三个力的作用点画在小球的重心上。如图所示
(3)[3]根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点作出入射光线；根据通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，作出折射光线；如图所示
(4)[4]如图，电流从螺线管右侧流向左侧，用右手握住螺线管，使四指环绕的方向与电流的方向相同，此时拇指所指的一端就是螺线管的N极，故螺线管右端为N极，左端为S极。磁感线在螺线管外部总是从N极指向S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针左端为N极，右端为S极，如图所示
18． 电流方向 吸引大头针的个数 强 大
【详解】（1）[1]奥斯特实验时发现，与通电导线平行的小磁针，在导线通电时小磁针发生偏转，并且改变电流方向，小磁针偏转方向也随之改变。这说明通电导线的周围存在磁场，磁场方向与电流的方向有关。
（2）[2]根据转换法可知，实验中通过电磁铁吸引大头针的个数来判定电磁铁磁性的大小。
（3）[3]图甲中A、B两电磁铁，通过线圈的电流大小相同、有相同的铁芯，但甲电磁铁线圈的匝数多，吸引大头针数目多，这表明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数多少有关，即当电流相等，有相同铁芯时，电磁铁线圈匝数越多磁性越强。
（4）[4]通过观察图乙、丙两图可知，电磁铁线圈的匝数相同，有相同的铁芯，通过电磁铁的电流不同。滑动变阻器接入电路中的电阻越小，通过电磁铁的电流越大，吸引的大头针的个数越多，电磁铁的磁性就越强。
19． 吸引大头针数目 变小 同名磁极互相排斥
【详解】（1）[1]磁性的强弱是直接看不出来的，可以应用转换法，通过电磁铁吸引铁钉的多少来认识其磁性强弱，电磁铁吸引的铁钉个数越多，说明其磁性越强。
（2）[2]当滑动变阻器滑片向右移动时，接入电路中的总电阻变大，由欧姆定律知道，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，则电磁铁甲吸引铁钉的个数变小。
（3）[3]由于大头针被磁化，同一端的磁极相同，同名磁极相互排斥，所以，下端分散。
20． 将电源正负极对调即可 转速变大
【详解】 (1)影响电动机的转向的因素是电流的方向和磁场的方向，由于磁场的方向已经在电动机内部固定，故要改变电动机的转动方向，只能改变一下电流的方向，即将电源正负极对调；
(2)当他们闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左滑动时，接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大即通过电动机的电流变大，因通过电动机的电流越大、转速越大，所以此时电动机的转速变大．
点睛：通电导体在磁场中会受力转动，影响电动机转动方向的因素有：电流的方向和磁场的方向；根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化即通过电动机电流的变化，再根据其他条件相同时电流越大、电动机转速越大解答转速的变化．
21．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成．当线圈中通过随声音变化的电流时，据通电导线在磁场中受力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈所受力时而排斥，时而吸引，从而使得线圈振动，将电能转化为机械能，同时线圈的振动也会带动纸盆也来回振动，又将电信号转化成声信号，于是扬声器就发出了声音．
【详解】解答：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成．当线圈中通过随声音变化的电流时，据通电导线在磁场中受力的作用的原理知，通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用，即线圈所受力时而排斥，时而吸引，从而使得线圈振动，将电能转化为机械能，同时线圈的振动也会带动纸盆也来回振动，又将电信号转化成声信号，于是扬声器就发出了声音．
点睛：（1）根据图示，由安培定则可以判断出通电线圈的N、S极，然后根据磁极间的相互作用规律，判断出线圈的运动方向．（2）线圈中电流反向时，通电线圈极性相反，然后判断线圈受力方向与运动方向．（3）线圈中的变化的电流产生变化的磁场，与磁体发生相互作用而带动纸盆运动而发声．
22．(1)5×105Pa；(2)2.5V；(3)5.5×104kg。
【分析】固体压强的理解及相关计算，与敏感电阻有关的计算；
求解 题干信息 所用公式
（1）静止时该车对路面的压强 若某车的质量为15t，静止时轮胎与路面接触的总面积为0.3m2
（2）第（1）问中该车辆过桥时，电压表的示数 已知电源电压，线圈电阻，保护电阻
（3）该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量 电压表量程为0～5V
【详解】(1)静止时对该车对路面的压力：
，
该车对路面的压强：
；
(2)根据控制电路可知，三电阻串联，电压表测两端的电压，由乙图像可知，
时，此时压敏电阻的阻值
电路中的电流
电压表测两端的电压，示数为
(3)经分析当电压表示数最大时，记录器所能记录的过桥车辆的质量最大，电路中的电流
两端电压
压敏电阻两端的电压
压敏电阻的阻值
由图乙可知此时的压力
则记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是
。
答：(1)该车对路面的压强为5×105Pa；
(2)第(1)问中该车辆过桥时，电压表的示数是2.5V；
(3)该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是4×104kg。
【点睛】失分原因
题号 失分原因
（1） 不会运用固体压强公式进行计算
（2） ①不会根据图像得出的阻值； ②对电路的串并联识别不清
（3） ①不会根据“电压表量程为0～5V”确定两端的最大电压为5V； ②不会根据串联电路的电压关系间接计算出两端的电压； ③不会根据图像得出此时的阻值
23．(1)2.5A；(2) ；(3) 70Ω；(4)150°C
【详解】(1)根据计算工作电路中电热丝R0工作时的电流为
(2)工作电路工作5min产生的热量为
(3)如果恒温箱的温度设定为60°C，由图乙知，此时热敏电阻的阻值为80Ω，则由可得控制电路的总电阻为
则电阻箱R1的阻值为
(4)因为电磁继电器的吸合电流一定，吸合时总电阻一定，所以当电阻箱的电阻最大时，热敏电阻的阻值最小，此时设定温度最高,可得热敏电阻最小为
由图乙得，热敏电阻为30Ω时，设定最高温度为150°C。
答：(1)工作电路中电热丝R0工作时的电流是2.5A；
(2)电热丝R0工作5min产生的热量是；
(3)如果恒温箱的温度设定为60°C，则电阻箱R1应取阻值70Ω；
(4)该恒温箱可设定的最高温度是150°C。