第十四章 磁现象 单元练习（含答案）2023-2024学年北师大九年级全一册物理

第十四章 磁现象
(时间:75分钟　分值:70分)
一、填空题(每小题2分,共20分)
1.科学家的每次重大发现,都有力地推进了人类文明的进程。奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭开了电与磁的联系。法拉第发现了　　　　,进一步揭示了电与磁之间的联系;根据这个发现,后来发明了发电机,使人类大规模用电成为可能,开辟了电气化的时代。
2.在一次春游活动中,同学们用指南针来确定方向,静止时,小磁针的南极大约会指向地理的　　　　(选填“南”或“北”)极。
3.如图所示,磁悬浮地球仪应用了　　　　(选填“同”或“异”)名磁极相互排斥的规律。
4.乘坐地铁是一种环保、便捷的出行方式。地铁中的电动机是利用　　　　对通电导体产生力的作用这一原理来工作的。
5.小磁针可以在水平面内自由转动,当闭合开关后,小磁针的指向如图所示,由此可知电源的正极在　　　　(选填“左端”或“右端”)。
6.图示是一种节能电梯工作原理图,R是一个压敏电阻,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　　　　,触点3改变接触触点,电动机的转速变小,电梯速度变慢,从而达到节能的目的。
7.我国已成为世界上高铁发展最快、技术最先进的国家之一。在节能技术上,高铁动车组采用了再生制动方式:动车到站前先停止供电,由于惯性,动车会继续向前运行,电机线圈随车轮转动并在磁场中切割磁感线产生　　　　　　　　,将机械能转化为电能,自动输入电网。
8.如图所示,这是一种环保型手电筒。这种手电筒不用化学电池作为电源,使用时只要将它来回摇晃,就能发光,并且来回摇晃得越快,手电筒发光越强。这种手电筒能够发电的原理是　　　　　　　　。
9.如图所示,这是实验室所用电流表的内部结构示意图。将电流表以正确方式接入电路,有电流通过线圈时,线圈带动指针偏转。此时如果改变线圈中的电流方向,指针将　。
10.如图所示的电路中,要增加直流电动机的转速,滑动变阻器的滑片P应该向　　　(选填“左”或“右”)移动。
二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的)
11.下列关于磁现象的说法正确的是 (　　 )
A.磁体周围的磁感线从磁体N极发出,回到磁体S极
B.磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的
C.磁感线越密集的地方磁场越弱
D.磁场看不见、摸不着,不是真实存在的
12.汽车清洗机是利用高压水冲洗车辆表面污垢的机器,其动力设备主要是电动机。下图中能说明电动机工作原理的是 (　　 )
13.关于电磁铁,下面说法正确的是 (　　 )
A.电磁铁磁场和蹄形磁体的磁场相似
B.电磁继电器中的磁体,可以用永磁体,也可以用电磁铁
C.电磁继电器中的磁体,必须用电磁铁
D.电磁铁中的铁芯,可以用钢棒代替
14.电风扇是我们生活中的常用电器,工作时它自身的温度会升高,下列有关它的说法正确的是 (　　 )
A.工作时,它将机械能转化为电能
B.工作时,它将电能转化为机械能
C.工作时,它的线圈电阻不发热
D.工作时,它能降低温度
15.POS机的刷卡位置有一个由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。以下电器中,工作原理与此相似的是 (　　 )
A.扬声器
B.电磁继电器
C.电铃
D.发电机
16.如图,a表示垂直于纸面的一根导线,是闭合电路的一部分,它在磁场中按箭头所指方向运动时,其中能产生感应电流的是 (　　 )
A.甲
B.乙
C.丙
D.甲、乙、丙都能
17.如图所示,条形磁铁置于水平桌面上,电磁铁水平放置且左端固定,将电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向上移动,条形磁铁仍静止。在此过程中,条形磁铁受到的摩擦力 (　　 )
A.逐渐增大,方向向右
B.逐渐减小,方向向右
C.逐渐增大,方向向左
D.逐渐减小,方向向左
三、实验题(第18小题4分,第19小题6分,第20小题6分,共16分)
18.在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)根据图示情境可知,甲的磁性强,说明电磁铁磁性的强弱与　　　　有关。
(2)将滑动变阻器的滑片P向左移动,甲、乙电磁铁吸引的大头针数量增加,说明电磁铁的磁性强弱与　　　　有关。
19.如图所示的实验装置,在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
(1)接通电源,这时会看到导体ab向左运动,这表明　。
(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,这表明　。
(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab的电流方向,会看到导体ab的运动方向跟原来　　　　(选填“相同”或“相反”)。
20.如图所示,这是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。闭合开关后,导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。实验观察到的现象如下表。
　
实验序号 开关状态 导体棒ab的运动方向 灵敏电流计指针偏转情况
1 断开 向上 不偏转
2 向下 不偏转
3 向左 不偏转
4 向右 不偏转
5 闭合 向上 不偏转
6 向下 不偏转
7 向左 偏转
8 向右 偏转
(1)实验时通过观察　　　　　　　　　　来判断电路中是否产生感应电流。
(2)由实验可知,　　　　中的部分导体在磁场中做　　　　　　　　运动时,电路中产生感应电流。
四、计算题(第21小题5分,第22小题7分,第23小题8分,共20分;解答要有必要的公式和过程)
21.电动汽车由于相较于传统燃油汽车具有绿色环保、能源利用率高等优点,越来越受到消费者青睐。电动汽车采用电动机来获得动力,某直流电动机的铭牌上标有“220 V　5.5 kW”,电动机线圈的电阻为0.4 Ω。
(1)该电动机正常工作1 h,消耗多少电能 电动机线圈产生多少热量
(2)在工作过程中,电动机因故障卡住无法转动,很快就闻到焦糊的味道,请你从能量转化角度解释这个现象。
22.现在有厂家研制出一种“手机自生电”特制电池,它由固定线圈、可自由转动的小磁铁和充电电池组成。上下左右摇晃手机,小磁铁便在线圈内转动产生电能,充电电池同时将这些电能储存起来,每摇晃一分钟这种手机可通话两分钟。将手机上下摇晃一次,相当于将0.01 kg的重物举高0.2 m,每秒摇晃一次。(g取10 N/kg)
(1)这种装置能自生电的原理是什么
(2)将手机上下摇晃一次,人对手机做了多少功
(3)这种手机通话时的功率为多少
23.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=3 V,定值电阻R0=50 Ω,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=220 V,R1=836 Ω,R2=44 Ω。已知恒温调奶器容量为2 kg,水温达到80 ℃时衔铁会跳起。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的电流。
(2)求工作电路在保温状态下的电功率。
(3)当调奶器加满温度为25 ℃的水,加热元件工作500 s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。
参考答案
1.电磁感应现象
2.南
3.同
4.磁场
5.右端
6.弱
7.感应电流
8.电磁感应
9.反向偏转
10.左
11.A　12.A　13.C　14.B　15.D　16.B　17.A
18.(1)线圈匝数
(2)电流大小
评分标准:每空2分,共4分,有其他合理答案均参照给分
19.(1)通电导体在磁场中会受力的作用
(2)通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关
(3)相同
评分标准:每空2分,共6分,有其他合理答案均参照给分
20.(1)灵敏电流计指针是否偏转
(2)闭合电路　切割磁感线
评分标准:每空2分,共6分,有其他合理答案均参照给分
21.解:(1)电动机消耗的电能:W=Pt=5.5 kW×1 h=5.5 kW·h
由P=UI可得电动机正常工作时的电流:I===25 A　(2分)
线圈产生的热量:Q=I2Rt=(25 A)2×0.4 Ω×3600 s=9×105 J　(1分)
(2)电动机卡住无法转动,电能无法转化为机械能,消耗的电能全部转化为内能,因此产生大量的热,温度迅速升高。　(2分)
22.解:(1)电磁感应　(2分)
(2)W=Gh=mgh=0.01 kg×10 N/kg×0.2 m=0.02 J　(2分)
(3)每摇一分钟储存的电能:W总=0.02 J/s×60 s=1.2 J
通话时的功率:P===0.01 W　(3分)
23.解:(1)由图乙可知,当温度为80 ℃时,热敏电阻的阻值为100 Ω,串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以控制电路的总电阻:R控=R+R0=100 Ω+50 Ω=150 Ω
衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的电流:I===0.02 A　(2分)
(2)R1和R2串联接入工作电路时,处于保温状态,保温功率:P===55 W　(3分)
(3)水吸收的热量:Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃-25 ℃)=4.62×105 J
恒温调奶器加热状态下的电功率:P===1100 W
加热500 s消耗的电能:W=Pt=1100 W×500 s=5.5×105 J
恒温调奶器的加热效率:η=×100%=×100%=84%　(3分)