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第一章 电与磁A
(分值：100分,时间：100分钟)
温馨提示：1.本卷共29题 2.g取10N/kg
一、选择题(共15小题,每题2分,共30分)
1、辨别家庭电路中的火线与零线,应该选用(▲)
A.放大镜 B.测电笔 C.红外线测温仪 D.弹簧测力计
2、下列有关家庭电路的说法正确的是(▲)
A、家庭电路中的插座应与用电器串联 B、家庭电路的电压对于人体是安全的
C、测电笔可以辨别零线与地线 D、电能表用来测量用户消耗的电能
3、如图所示是一款名为nPower 的充电器。它的内部主要由磁性物质以及线圈组成。消费者只需将它带在身上行走散步,或是用手摇方式让它震动即可产生电。此款充电器的发电原理与下列实验原理相同的是(▲)
A B C D
4、不同条形磁铁的两个磁极,弧线是部分未标方向的磁感线,如图所示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极,下列描述正确的是(▲)
A、甲、乙都是N极 B、甲、乙都是S极
C、甲是N极,乙是S极 D、甲是S极,乙是N极
5、以下四幅家庭电路图中,连接正确的是(▲)
A B C D
6、小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭(原理如图)。接通信号源后,电流的方向不断改变,导致线圈的磁极不断变化,通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,下列方法不可行的是(▲)
A、改变磁铁的磁极 B、改变电流的大小
C、改变磁铁磁性强弱 D、改变线圈的匝数
7、开关是电路的重要元件,既可确保安全用电,又能方便控制电路。学校的 STEM 课堂上,小科在家庭电路图中设置了五处开关(如图所示)。小江觉得该电路设计不合理,因为有几处开关必须处于常闭状态,所以无需设置,这几处开关是(▲)
A、1、2 B、1、4 C、2、4 D、3、5
8、如图所示,内部均装有磁铁的两块清洁器M和N隔着窗玻璃总能合在一起移动,这让玻璃清洁变得安全高效。关于清洁器的分析正确的是(▲)
A、两块清洁器能合在一起的原理是异名磁极相互吸引
B、N受到的重力和M对N的吸引力是一对平衡力
C、玻璃对N的支持力和M对N的吸引力是一对相互作用力
D、移动M时,N也能跟着一起移动,说明力能改变物体的形状
9、如图所示,甲站在干燥的木桌上一只手接触到火线;乙站在地上一只手接触到零线;丙站在干燥的木桌上一只手接触到火线;此时,丁站在地面上用手去拉丙。则(▲)
A、甲、乙都会触电 B、甲、丙都会触电
C、乙、丁都会触电 D、丙、丁都会触电
10、如图所示,几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上,关于比较甲、乙两图中桌面受到的压力的大小,下列说法正确的是(▲)
A、甲图中桌面受到的压力比乙图大 B、乙图中桌面受到的压力比甲图大
C、两图中桌面受到的压力相等 D、无法确定
为了得出条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性,某同学设计了以下四个实验,其中不能达到目的的是(▲)
A、将甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球
B、将乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近
C、将丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动
D、将丁实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起
12、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环,形成环形电流,让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示,当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时,下列图中磁针指向正确的是(▲)
A B C D
13、小科学习了家庭电路后,设计了如图所示的电路,若开关全部闭合,下列判断正确的是(▲)
A、只有乙灯发光 B、只有丙灯发光
C、只有丁灯发光 D、乙、丙、丁灯均发光
疫情期间只允许体温正常的师生进入校园。为此,小明设计了一款“智能门禁”,能检测体温并进行人脸识别。工作原理为：①若体温正常开关S1闭合,人脸识别成功开关S2闭合,电动机工作(门打开),警示灯不亮;②若体温异常S1不闭合,人脸识别成功S2闭合,电动机不工作且警示灯亮起;③不管体温是否正常,若人脸识别失败S2不闭合,电动机不工作且警示灯不亮。衔铁和动触点整体只能上下平行移动,如图所示电路设计符合要求的是(▲)
A B C D
15、如图所示。在两个完全相同的磁体的不同磁极上吸着铁钉,如果让两个磁体相互靠近并接触,下列说法正确的是(▲)
A、两铁钉没有相互作用 B、两铁钉相互吸引,最后落下来
C、两铁钉相互排斥,最后落下来 D、无法判断
二、填空题(共8小题,每空1分,共22分)
16、我国家庭电路的电压是 ▲ V,家里的电灯、电冰箱等是 ▲ 联,在电路中的。控制电灯的开关应安装在 ▲ 线上;电冰箱的插头应插入如图所示的三孔插座,目的是使其金属外壳通过插座 ▲ (选填“A”“B”或“C”)孔中的地线与大地相连,防止因漏电而造成触电事故。对于人体,一般情况下 ▲ V以下的电压才是安全的。安全用电的原则是不接触 ▲ ,不靠近 ▲ 。
17、在家庭电路中,触电事故通常是由于人们直接或间接与 ▲ (选填“火线”或“零线”)接触所造成的。如图所示,小明将台灯的两脚插头插入两孔插座AB中(图乙是台灯的电路图,CD表示台灯插头的两脚),连接情况是A与C、B与D连接。这种插入法,在断开开关情况下,手指接触台灯接点N时 ▲ (选填“会”或“不会”)触电。
18、现代家庭电路都安装“漏电保护器”和“空气开关”,比单独安装传统的保险丝更能保证用电安全。
(1)小科妈妈正在厨房里使用微波炉、电磁炉和电茶壶,当爸爸开启空调时,家中的“空气开关”立刻切断电路,“漏电保护器”没有反应,由此可以推断 ▲ (选填“空气开关”或“漏电保护器”)相当于保险丝。
(2)当漏电保护器检测到通过图甲中A、B两处的电流不相等(即发生漏电)时,会迅速切断电路。一赤脚站在地上的人,不小心接触了火线,如图乙、丙所示,在空气开关和漏电保护器完好的状态下,有触电危险的是 ▲ (选填“乙”或“丙”)。
19、小科观察了小区入口的车辆自助控制网,发现当车牌被识别系统识别后,绿灯亮,栏杆抬起,车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路,车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
(1)实验过程中,发现指示灯较暗,要使小灯泡正常发光,应将滑片P向 ▲ (填“上”或“下”)移动。
(2)若电源电压下降,栏杆不能抬起。下列方法能使栏杆正常抬起的是 ▲ (可多选)。
A、增加线圈匝数 B、B端换一个更重的铁柱 C、滑片P向下移动
20、图甲是一棵“风力发电树”,它的“树叶”是安装了涡轮的塑胶扇叶,其灵感来自于在微风中抖动的树叶,优点是：即使只有7.2km/h的风速也可以发电,不论什么风向都可以发电,且没有任何噪声。图
乙是风力等级划分。
甲 乙
(1)“风力发电树”的发电原理是 ▲ 。
(2)由图乙可知,当风速为7.2km/h时,相应的风力等级是 ▲ 级(用整数表示)。
21、将一节干电池正放在磁体上,再将铜质导线绕成线圈后放在电池上,如图所示。你会发现线圈竟然连续转动起来了,这是根据 ▲ 来实现的。下列对实验现象的判断,正确的有 ▲ (填序号)
①换用磁性更强的磁体,线圈转得更快
②干电池用久了后,线圈转速将变慢
③用同样长度和粗细的镍铬合金线做线圈,转速更快
④线圈与正极间摩擦大小不影响转速的快慢
22、如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,当温度达到90℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮,当温度低于90℃时,绿灯亮,电铃不响。
(1)请你根据科技小组的设计要求完成电路图。
(2)当图中左方电源正负极不小心被对调后,报警装置 ▲ (选填“能”或“不能”)正常工作。
23、小明用天然磁石仿制图甲所示的勺状的指南针——司南。
(1)他用的材料是图乙所示的天然磁石,该磁石的D端为 ▲ (选填“北极”或“南极”)。
(2)他用该磁石的D端磨成勺柄,打磨成勺状指南针(即“司南”),再用细线将其悬挂,如图丙所示,司南静止时,勺柄指向地球的 ▲ (选填“南方”或“北方”)。
(3)为增强司南的磁性,可用图丁所示装置,通过 ▲ (填字母序号),来增强电磁铁对司南磁化的效果。
A、改变电源的正负极 B、增大司南与下方线圈的距离 C、增加电源的电压
三、实验探究题(本题共3小题,每空2分,共26分)
24、在探究影响电磁铁磁性强弱因素的活动中,某科学小组设计的电路如图所示,并将实验结果记录在表格中。请回答：
线圈 线圈匝数/匝 电流/安 ？
A 50 1 11
B 20 1 5
(1)该表格中“ ”处应填 ▲ 。
(2)分析实验记录表中的数据,得出的结论是 ▲ 。
(3)在此前实验基础上若还要研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,具体操作是 ▲ 。
25、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 ▲ (选填“塑料”或“铝”)。
(2)实验时,通过观察 ▲ 判断电路中是否有感应电流产生。
(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)若将此装置中灵敏电流计换成 ▲ ,可进一步探究电动机的工作原理。
26、磁控防盗装置都装有干簧管(如图甲),干簧管由两个软铁片和玻璃管组成,软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时,软铁片触点状态会发生变化。
把条形磁体分别放置在乙图中的I、Ⅱ、Ⅲ三个位置时,触点的开合状态和软铁片的极性情况如下表。
磁体位置 竖直放置并靠近 竖直放置并靠近
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
触点状态 闭合 断开 闭合 ？
软铁片的极性情况 /
(1)铁片被磁化后,铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是 ▲ 。
(2)当条形磁体水平放置并靠近干簧管时(图乙Ⅳ位置),干簧管触点状态为 ▲ 。
(3)如图丙,门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管,其内部简化电路如图丁所示,磁控防盜装置的工作原理是：夜间关上门,闭合开关S,启动防盗报警器,此时报警电铃 ▲ (选填“工作”或“不工作”);当盗贼打开门时,干簧管远离磁体,电铃响起。图丁虚线框中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有 ▲ (选填图中的字母)。
四、简答题(本题共3小题,第27题8分,第28题、29题各7分,共22分)
27、图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路,继电器线圈的电阻为150欧,当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6伏,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为 ▲ 欧。
(2)恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端
(3)若恒温箱内的温度达到100℃时,通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态
(4)若在原控制电路中,串联接入一个可变电阻,当该电阻增大时,所控制的恒温箱内的最高温度将 ▲ (选填“变大”“不变”或“变小”)。
28、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表所示。已知继电器的线圈电阻R0=10Ω,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 600 550 500 450 420 390 360 330 300
(1)计算说明该空调的启动温度是多少 (2分)
(2)为了节省电能,将空调启动温度设定为30℃,控制电路中需要再串联多大的电阻 (3分)
(3)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。(2分)
29、某大桥因使用年限较长,桥体的部分区域变形影响了大桥的健康运行和过往车辆、行人的安全。导致大桥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,小林和科学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。Rx为压敏电阻,当车辆驶入被监测路段时,其阻值随它受到的压力变化而变化,变化关系如图乙所示。当电压表示数达到或超过5V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。已知电源电压U=10V,线圈电阻忽略不计,保护电阻R=15Ω,问：
(1)图甲中“”这个元件的名称是 ▲ 。(2分)
(2)若某车的总质量为15t,过桥时电压表的示数是多少 (2分)
(3)在保证不被该记录器所抓拍时的过桥车辆的最大质量是多少 (3分)
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第一章 电与磁A
(分值：100分,时间：100分钟)
温馨提示：1.本卷共29题 2.g取10N/kg
一、选择题(共15小题,每题2分,共30分)
1、辨别家庭电路中的火线与零线,应该选用(▲)
A.放大镜 B.测电笔 C.红外线测温仪 D.弹簧测力计
【答案】B
【解析】测电笔是用来辨别火线和零线的：用手接触笔尾的金属体,笔尖接触火线,测电笔的氖管将发光。
【分析】本题考查了一些物理仪器的作用,要熟知物理仪器的使用方法和作用。
【详解】测电笔可以辨别家庭电路中的火线与零线;放大镜利用的是凸透镜成像;红外线测温仪利用的红外线的特征;弹簧测力计是测量力的工具,故B正确。故选：B。
2、下列有关家庭电路的说法正确的是(▲)
A、家庭电路中的插座应与用电器串联 B、家庭电路的电压对于人体是安全的
C、测电笔可以辨别零线与地线 D、电能表用来测量用户消耗的电能
【答案】D
【解析】(1)明确家庭电路的各用电器都是并联的;用电器与用电器之间、用电器与插座之间都是并联的;(2)家庭电路的电压是220V,人体安全电压不高于36V;(3)使用测电笔可以辨别火线和零线;(4)根据电能表的用途进行分析,即电能表是测量用户在一定时间为消耗电能的多少。
【分析】本题考查的知识比较多,主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力。
【详解】A、家庭电路中用电器与用电器、用电器与插座、插座与插座之间都是并联连接的,故A错误;B、对人体的安全电压是不高于36V,家庭电路的电压是220V,所以家庭电路的电压对于人体是不安全的,故B错误;C、零线、地线和大地间的电压都是0V,用测电笔分别接触零线与地线时,氖管都不发光,所以测电笔不能辨别零线与地线,但测电笔可以辨别火线和零线,故C错误;D、电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能,并且根据电能的多少来收取电费,故D正确。故选：D。
3、如图所示是一款名为nPower 的充电器。它的内部主要由磁性物质以及线圈组成。消费者只需将它带在身上行走散步,或是用手摇方式让它震动即可产生电。此款充电器的发电原理与下列实验原理相同的是(▲)
A B C D
【答案】C
【解析】电磁感应现象,即闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电流的现象。
【分析】【详解】消费者只需将它带在身上行走散步,或是用手摇方式让它震动即可产生电,这是电磁感应现象;A、图中是奥斯特实验,说明了通电导体周围有磁场,故A错误;BD、图有电源,通电导体在磁场中受力而运动,这是电动机的原理图,故BD错误;C、由图知,开关闭合后,在外力作用下使导体左右移动,做切割磁感线运动,此时有感应电流产生,是电磁感应现象,故C正确;故选：C。
4、不同条形磁铁的两个磁极,弧线是部分未标方向的磁感线,如图所示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极,下列描述正确的是(▲)
A、甲、乙都是N极 B、甲、乙都是S极
C、甲是N极,乙是S极 D、甲是S极,乙是N极
【答案】B
【解析】由磁感线的分布可知两磁极极性的关系,由磁极间相互作用规律可知磁极的极性。
【分析】常见磁铁的磁感线的分布应牢记：如条形磁铁、蹄形磁铁、通电螺线管、同名磁极、异名磁极等。
【详解】由磁感线分布可知两磁极相互排斥,两磁极为同名磁极,小磁针静止时N极指向乙磁极,根据磁极间相互作用规律可知乙磁极为S极,故两磁极均为S极。故选：B。
5、以下四幅家庭电路图中,连接正确的是(▲)
A B C D
【答案】A
【解析】【分析】【详解】A、断路器接在火线上,火线首先进开关,再入灯泡,符合安全用电原则,故A正确,BC、断路器接在零线上,该断路器使零线断开后,用电器上还带电,此时人接触用电器,容易发生触电事故,不符合安全用电的原则,故BC错误;D、开关接在零线与灯之间,不符合安全用电原则,故D错误。故选：A。
6、小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭(原理如图)。接通信号源后,电流的方向不断改变,导致线圈的磁极不断变化,通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,下列方法不可行的是(▲)
A、改变磁铁的磁极 B、改变电流的大小
C、改变磁铁磁性强弱 D、改变线圈的匝数
【答案】A
【解析】(1)通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,可以改变条形磁铁的磁性,或改变电磁铁的磁性。(2)改变电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。从电磁铁磁性强弱的影响因素考虑。
【分析】本题是电磁铁和条形磁铁的共同作用,使纸盆发生振动产生声音,改变磁性强弱来改变两个磁铁的作用来改变响度。
【详解】由题知,接通信号源后,电流的方向不断改变,导致线圈的磁极不断变化,通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动发声;A、改变磁铁的磁极,并不能改变起到改变磁性强弱的作用,不能改变纸盆振动幅度(即不能调节喇叭响度),故A方法不可行。BCD、为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,可以改变电磁铁的磁性强弱,具体来说可以改变电流大小或改变线圈匝数;还可以改变永磁铁的磁性强弱(如更换永磁铁或充磁),故BCD都可行。故选：A。
7、开关是电路的重要元件,既可确保安全用电,又能方便控制电路。学校的 STEM 课堂上,小科在家庭电路图中设置了五处开关(如图所示)。小江觉得该电路设计不合理,因为有几处开关必须处于常闭状态,所以无需设置,这几处开关是(▲)
A、1、2 B、1、4 C、2、4 D、3、5
【答案】C
【解析】在家庭电路中,为了用电的安全,开关应该控制火线,据此分析。
【分析】本题考查了家庭电路的连接方法,为了用电安全,开关必须要控制火线,当开关断开时,用电器不带电。
【详解】在家庭电路中,电路的总开关应该接在干路中,在电能表之后,故1合理;三孔插座中,中间的孔接地,不要开关控制,故2是不合理的;三孔插座的右孔接的是火线,开关3控制的是火线,故3合理;控制灯泡的开关应该接在火线和灯泡之间,不能接在零线与灯泡之间,故4不合理,5合理。综上所述,无需设置的是2、4,故选：C。
8、如图所示,内部均装有磁铁的两块清洁器M和N隔着窗玻璃总能合在一起移动,这让玻璃清洁变得安全高效。关于清洁器的分析正确的是(▲)
A、两块清洁器能合在一起的原理是异名磁极相互吸引
B、N受到的重力和M对N的吸引力是一对平衡力
C、玻璃对N的支持力和M对N的吸引力是一对相互作用力
D、移动M时,N也能跟着一起移动,说明力能改变物体的形状
【答案】A
【解析】【分析】【详解】A、两块清洁器内部均装有磁铁,它们能合在一起的原理是异名磁极相互吸引,故A正确;B、受到的重力方向竖直向下,M对N的吸引力方向是水平的,所以不是一对平衡力,故B错误;C、玻璃对N的支持力和N对玻璃的压力是一对相互作用力,而不是与M对N的吸引力是一对相互作用力,故C错误;D、移动M时,N也能跟着一起移动,说明力能改变物体的运动状态,故D错误。故选：A。
9、如图所示,甲站在干燥的木桌上一只手接触到火线;乙站在地上一只手接触到零线;丙站在干燥的木桌上一只手接触到火线;此时,丁站在地面上用手去拉丙。则(▲)
A、甲、乙都会触电 B、甲、丙都会触电
C、乙、丁都会触电 D、丙、丁都会触电
【答案】D
【解析】触电的实质是当有一定大小的电流通过人体,就会引起人体触电;家庭电路的触电事故有两种：单相触电和双相触电。单相触电是站在地上和火线接触或间接接触火线;双相触电是人体一端接触火线,一端接触零线。
【分析】此题考查的是触电的两种类型和家庭电路的连接,掌握触电的实质是：人体直接或间接跟火线接触造成的。
【详解】甲站在干燥的木桌上一只手接触到火线,无法形成电流的通路,故不会发生触电;乙站在地上一只手接触到零线,因为零线与大地之间没有电压,因此没有电流通过人体,不会发生触电;丙站在干燥的木桌上一只手接触到火线,此时,丁站在地面上用手去拉丙,这样电流可以从火线经丙、丁导向大地,会造成丙、丁两人同时触电。综上所述,甲、乙都不会触电,丙、丁都会触电。故选：D。
10、如图所示,几个完全相同的条形磁体叠放在水平桌面上,关于比较甲、乙两图中桌面受到的压力的大小,下列说法正确的是(▲)
A、甲图中桌面受到的压力比乙图大 B、乙图中桌面受到的压力比甲图大
C、两图中桌面受到的压力相等 D、无法确定
【答案】C
【解析】置于水平面上的物体对水平面的压力等于其重力。
【分析】此题考查压力及重力与压力的区别,难度不大,条形磁体叠放在一起,彼此之间存在引力和斥力,是较为迷惑人的地方,但物体间力的作用是相互的,所以不需要考虑。易错题。
【详解】几个完全相同的条形磁体,则重力相等,叠放在水平桌面上,其对桌面的压力等于重力,故两图中桌面受到的压力相等。故选：C。
为了得出条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性,某同学设计了以下四个实验,其中不能达到目的的是(▲)
A、将甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球
B、将乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近
C、将丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动
D、将丁实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起
【答案】B
【解析】条形磁铁的磁性两端最强,中间最弱,为了判断这个特点,可以用两端和中间部分吸引其它磁性材料进行判断。
【分析】磁铁磁性强弱无法直接观察,要通过磁铁对磁性材料的作用来反映,这是一种转换法。
【详解】A、将甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球,可以发现条形磁铁的两端对小铁球的作用大,中间对小铁球的作用小。可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性。不符合题意。B、将乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近,由于两个条形磁铁的两端磁性最强,条形磁铁在两端的磁力作用下整个条形磁铁一起对另一条形磁铁进行作用。不能分辨条形磁铁哪个部位磁性最强。符合题意。C、将丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动,会发现条形磁铁两端对铁块的作用比中间对铁块的作用大,可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性。不符合题意。D、将丁实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起,会发现条形磁铁的两端比中间吸引大头针多,可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性。不符合题意。故选：B。
12、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环,形成环形电流,让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示,当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时,下列图中磁针指向正确的是(▲)
A B C D
【答案】A
【解析】先根据安培定则判断出通电导体周围磁场的方向,然后根据磁感线方向可知小磁针N极的指向。
【分析】本题主要考查安倍定则的使用、磁感线的方向,属于基础题。
【详解】伸出右手,大拇指指向电流的方向,四指的环绕方向为磁场的方向,故导体正下方为N极,上方为S极;在磁体的内部,磁感线是从S极到N极,小磁针N极的指向与磁感线方向相同,所以小磁针的下端为N极,上端为S极,故A正确。故选：A。
13、小科学习了家庭电路后,设计了如图所示的电路,若开关全部闭合,下列判断正确的是(▲)
A、只有乙灯发光 B、只有丙灯发光
C、只有丁灯发光 D、乙、丙、丁灯均发光
【答案】B
【解析】在家庭电路的连接中,各用电器之间应该是并联的,且都应并联在火线与零线之间,这样才能保证各用电器之间互不影响,都能正常工作。对照图中的连接,看是否符合上述要求,最后做出判断。
【分析】此题中之所以连接错误,主要在于没有按照并联的原则,将所有用电器并联在火线与零线之间,因此,会造成局部串联,互相影响。这是也我们在平时应该多加注意的。
【详解】甲插座串联在了火线上,如果插座上不接入用电器会使后面的电路出现断路,因此,由于甲的存在,会影响到乙、丁都不能发光。综上所述,只有丙可以发光,乙、丁均不能发光。故选：B。
疫情期间只允许体温正常的师生进入校园。为此,小明设计了一款“智能门禁”,能检测体温并进行人脸识别。工作原理为：①若体温正常开关S1闭合,人脸识别成功开关S2闭合,电动机工作(门打开),警示灯不亮;②若体温异常S1不闭合,人脸识别成功S2闭合,电动机不工作且警示灯亮起;③不管体温是否正常,若人脸识别失败S2不闭合,电动机不工作且警示灯不亮。衔铁和动触点整体只能上下平行移动,如图所示电路设计符合要求的是(▲)
A B C D
【答案】B
【解析】【分析】【详解】由题意可知,当S1、S2同时闭合时,电动机M才能工作;当S1断开、S2闭合时,警示灯才亮;只要S2不闭合,电动机和警示灯均不工作。A、当S1、S2均断开时,警示灯亮起,与以上分析不符,故A错误;B、当S1、S2同时闭合时,电动机M工作,警示灯不亮;当S1断开,S2闭合时,警示灯亮,电动机M不工作;只要S2不闭合,电动机和警示灯均不工作,与分析符合,故B正确;C、当S1、S2同时闭合时,电动机M工作,警示灯不亮;当S1断开,S2闭合时,警示灯不发光,电动机M不工作,与分析不相符,故C错误;D、当S1断开,S2闭合时,警示灯亮,与分析不符,故D错误。故选：B。
15、如图所示。在两个完全相同的磁体的不同磁极上吸着铁钉,如果让两个磁体相互靠近并接触,下列说法正确的是(▲)
A、两铁钉没有相互作用 B、两铁钉相互吸引,最后落下来
C、两铁钉相互排斥,最后落下来 D、无法判断
【答案】B
【解析】能够吸引铁钴镍一类物质的就是磁体;任何一个磁体都有两个磁极,这两个磁极间的相互作用是：同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;两个磁体合在一起形成一个新磁体,中间的磁性最弱。
【分析】【详解】在两个完全相同的磁体的不同磁极上吸着铁钉,两个磁体相互靠近时两铁钉会相互吸引,当两个磁体合在一起时,中间的磁性最弱,铁钉会由于重力作用而掉下来。故选：B。
二、填空题(共8小题,每空1分,共22分)
16、我国家庭电路的电压是 ▲ V,家里的电灯、电冰箱等是 ▲ 联,在电路中的。控制电灯的开关应安装在 ▲ 线上;电冰箱的插头应插入如图所示的三孔插座,目的是使其金属外壳通过插座 ▲ (选填“A”“B”或“C”)孔中的地线与大地相连,防止因漏电而造成触电事故。对于人体,一般情况下 ▲ V以下的电压才是安全的。安全用电的原则是不接触 ▲ ,不靠近 ▲ 。
【答案】220; 并; 火; A; 36; 低压带电体; 高压带电体
【解析】我国家庭电路的电压是220V;家庭电路中的用电器是并联的;开关与被控制的灯串联,为了安全开关接在灯与火线之间。三孔插座的正确接法：左零右火,中间接地线。
【分析】本题考查家庭电路的连接、家庭电路的电压,属于基础题。开关要控制火线,三孔插座接法左零右火,中间接地的原则。
【详解】我国家庭电路的电压是220V;家庭电路中的用电器工作时互不影响,所以家里的电灯、电冰箱等是并联的;开关应接在灯与火线之间,这样开关断开后,电灯就与火线断开;根据三孔插座的正确接法可知,B应与零线相连,C应与火线相连,A与地线相连。人体的安全电压是不高于36V,所以一般情况下36V以下的电压对人体是安全的;安全用电的原则,不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
17、在家庭电路中,触电事故通常是由于人们直接或间接与 ▲ (选填“火线”或“零线”)接触所造成的。如图所示,小明将台灯的两脚插头插入两孔插座AB中(图乙是台灯的电路图,CD表示台灯插头的两脚),连接情况是A与C、B与D连接。这种插入法,在断开开关情况下,手指接触台灯接点N时 ▲ (选填“会”或“不会”)触电。
【答案】火线; 会
【解析】(1)我国家庭电路的供电电压是220V;大量事实表明,不高于36V的电压才是安全的;(1)触电是指人直接或间接与火线接触,使电流从人体通过,对人造成了一定的伤害;(2)开关应该接在火线和用电器之间,若开关接在零线和用电器之间是不安全的。
【分析】本题考查了触电事故的原因和安全用电的原则,是一道基础题目。
【详解】(1)在家庭电路中,触电事故通常是由于人们直接或间接与火线接触所造成的;(2)按照小明的接法可知开关连在了零线和电灯之间,即使断开开关的情况下台灯仍与火线相连,手指接触台灯接点N时会触电。故答案为：火线; 会。
18、现代家庭电路都安装“漏电保护器”和“空气开关”,比单独安装传统的保险丝更能保证用电安全。
(1)小科妈妈正在厨房里使用微波炉、电磁炉和电茶壶,当爸爸开启空调时,家中的“空气开关”立刻切断电路,“漏电保护器”没有反应,由此可以推断 ▲ (选填“空气开关”或“漏电保护器”)相当于保险丝。
(2)当漏电保护器检测到通过图甲中A、B两处的电流不相等(即发生漏电)时,会迅速切断电路。一赤脚站在地上的人,不小心接触了火线,如图乙、丙所示,在空气开关和漏电保护器完好的状态下,有触电危险的是 ▲ (选填“乙”或“丙”)。
【答案】.(1)空气开关; (2)乙
【解析】(1)家庭电路中电流过大的原因：短路或用电器的总功率过大;家庭电路中电流过大时,空气开关会断开电路;(2)判断漏电保护器会不会切断电路,就是分析A、B两处的电流是否相等,如果相等就不会切断电路,如果不相等就会切断电路。
【分析】本题考查了空气开关和漏电保护器的作用,属于基础题。
【详解】(1)小科妈妈正在厨房里使用微波炉、电磁炉和电茶壶,当爸爸开启空调时,此时家庭电路中的总功率过大,干路中的电流过大,家中的“空气开关”立刻切断电路,“漏电保护器”没有反应,由此可以推断空气开关相当于保险丝;(2)乙图中,人接在了火线与大地之间,通过人体有电流,此时电路中的电流不会过大,空气开关不会断开电路,人会触电;丙图中,人接在了火线与大地之间,通过人体有电流,此时火线和零线上的电流大小不同,漏电保护器会断开电路,人不会触电;故有触电危险的是乙。故答案为：(1)空气开关; (2)乙。
19、小科观察了小区入口的车辆自助控制网,发现当车牌被识别系统识别后,绿灯亮,栏杆抬起,车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路,车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
(1)实验过程中,发现指示灯较暗,要使小灯泡正常发光,应将滑片P向 ▲ (填“上”或“下”)移动。
(2)若电源电压下降,栏杆不能抬起。下列方法能使栏杆正常抬起的是 ▲ (可多选)。
A、增加线圈匝数 B、B端换一个更重的铁柱 C、滑片P向下移动
【答案】(1)上; (2)AB
【解析】(1)指示灯较暗,说明灯泡两端的电压过低,要使其正常发光,应减小滑动变阻器的阻值,使灯泡两端的电压等于额定电压;(2)电磁继电器的吸合电流不变,电源电压下降,根据欧姆定律分析即可。
【分析】了解电磁继电器的工作原理和过程,掌握有关欧姆定律的简单计算是解答此题的关键。
【详解】(1)指示灯较暗,说明灯泡两端的电压低于灯泡的额定电压,要使灯泡正常发光,应减小滑动变阻器的阻值,将滑片P向上端移动;(2)若电源电压下降,根据I=知在电阻不变时电路的电流较小,电磁铁的磁性较弱,吸引力较小,不能将铁柱吸下来,栏杆不能抬起,此时可以将滑动变阻器的阻值调小些,即滑片P向上移动,增大了电路的电流,也可以增加线圈匝数,使电磁铁的磁性增强，将铁柱吸下来,可以使栏杆正常抬起来,故A正确,C错误;若在B端换一个更重的铁柱,铁柱对杠杆的拉力更大,电磁铁用较小的力就能使栏杆正常抬起,故B正确。故选：AB。故答案为：(1)上; (2)AB。
20、图甲是一棵“风力发电树”,它的“树叶”是安装了涡轮的塑胶扇叶,其灵感来自于在微风中抖动的树叶,优点是：即使只有7.2km/h的风速也可以发电,不论什么风向都可以发电,且没有任何噪声。图
乙是风力等级划分。
甲 乙
(1)“风力发电树”的发电原理是 ▲ 。
(2)由图乙可知,当风速为7.2km/h时,相应的风力等级是 ▲ 级(用整数表示)。
【答案】(1)电磁感应现象; (2)2
【解析】(1)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,这是电磁感应现象;(2)1m/s=3. 6km/h,对比乙图得出答案。
【分析】本题考查了“风力发电树”的工作原理、风力的大小,属于基础题。
【详解】(1)“风力发电树”的“树叶”是安装了涡轮的塑胶扇叶,风吹动扇叶时,扇叶中的线圈在磁场中做切割磁感线运动,会产生感应电流,所以“风力发电树”的工作原理是电磁感应现象;(2) 7. 2km/h=7. 2xm/s=2m/s,由图乙可知,此时的风力为2级。故答案为：(1)电磁感应现象; (2)2。
21、将一节干电池正放在磁体上,再将铜质导线绕成线圈后放在电池上,如图所示。你会发现线圈竟然连续转动起来了,这是根据 ▲ 来实现的。下列对实验现象的判断,正确的有 ▲ (填序号)
①换用磁性更强的磁体,线圈转得更快
②干电池用久了后,线圈转速将变慢
③用同样长度和粗细的镍铬合金线做线圈,转速更快
④线圈与正极间摩擦大小不影响转速的快慢
【答案】通电线圈在磁场中受力转动; ①②
【解析】通电线圈在磁场中受力转动,转动速度跟电流大小、线圈匝数、磁场强度有关,从影响因素上分析转动速度。
【分析】当电路中有电流有磁场时,这是根据通电导体在磁场中受力运动的,电路中没有电源只有磁场时,这是电磁感应,注意区分。
【详解】(1)铜质导线绕成线圈后放在电池上,会发现线圈竟然连续转动起来了,电路中有电源,可以有电流,线圈成为通电导体,线圈在磁场中受力而转动。(2)线圈转动速度跟电流大小、线圈匝数、磁场强度有关：①换用磁性更强的磁体,磁场增强,线圈转得更快,说法正确。②干电池用久了后,干电池的内阻增大,电流减小,线圈转速将变慢,说法正确。③同样长度和粗细的镍铬合金线比铜线的电阻大,在电源电压一定时,电流变小,则线圈会转速变慢,说法错误。④线圈与正极间的摩擦大、则转动速度小,线圈与正极间摩擦小、则转动速度大,所以线圈与正极间摩擦大小影响转速的快慢,说法错误。故答案为：通电线圈在磁场中受力转动; ①②。
22、如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,当温度达到90℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮,当温度低于90℃时,绿灯亮,电铃不响。
(1)请你根据科技小组的设计要求完成电路图。
(2)当图中左方电源正负极不小心被对调后,报警装置 ▲ (选填“能”或“不能”)正常工作。
【答案】(1)如下图;
(2)能
【解析】(1)温度自动报警器的原理是当温度达到一定值时,温度计内液体上升,该液体必须是导体,这样控制电路会接通,电磁铁产生磁性,将衔铁吸引,将报警电路接通,电铃响,起到报警作用。据此作图;(2)电磁铁产生磁性,将衔铁吸引,跟磁极无关。
【分析】此题主要考查了电磁继电器的工作原理、导体的概念和温度计的制作原理。电磁继电器的实质相当于工作电路中的开关。解决此类题目的关键是了解电磁继电器的构造,并搞清各部分的作用,同时要搞清控制电路和工作电路。
【详解】(1)由题意可知。该温度自动报警器的原理是：当温度达到90℃时,由于温度计内的液体是导体,这样控制电路会接通,电磁铁产生磁性,将衔铁吸引,将报警电路接通,电铃响,红灯亮,起到报警作用;当温度低于90℃时,控制电路断开,衔铁在弹簧的作用下会向上运动,只有绿灯亮,图如下所示：
(2)当图中左方电源正负极不小心被对调后,电磁铁还能产生磁性,将衔铁吸引,跟磁极方向无关,报警装置正常工作。故答案为：(1)如下图;
(2)能。
23、小明用天然磁石仿制图甲所示的勺状的指南针——司南。
(1)他用的材料是图乙所示的天然磁石,该磁石的D端为 ▲ (选填“北极”或“南极”)。
(2)他用该磁石的D端磨成勺柄,打磨成勺状指南针(即“司南”),再用细线将其悬挂,如图丙所示,司南静止时,勺柄指向地球的 ▲ (选填“南方”或“北方”)。
(3)为增强司南的磁性,可用图丁所示装置,通过 ▲ (填字母序号),来增强电磁铁对司南磁化的效果。
A、改变电源的正负极 B、增大司南与下方线圈的距离 C、增加电源的电压
【答案】(1)南极; (2)南方; (3)C
【解析】(1)磁体周围的磁感线,都是从磁体的N极出发,回到S极;(2)磁体静止时,指南的叫南极,用字母S表示;指北的叫北极,用字母N表示;(3)影响螺线管磁性强弱的因素有：线圈中电流的大小;线圈的匝数;线圈中有无铁芯。
【分析】此题考查了磁现象的诸多知识点,需将磁现象的多个知识点有机结合,融会贯通,方可解答此题。
【详解】(1)根据图乙可知,天然磁石外部的磁感线是从磁体的N极出发,回到S极,可以判断D端是南极。(2)指南针静止时,因为地磁场的作用,D端是南极,也就是磁勺的勺柄是南极,勺柄指向地磁场的北极,也就是地球的南方。(3)A、改变电源的正负极,改变电路中电流的方向,但不能改变大小,故不能增强电磁铁对司南磁化的效果,故A不符合题意;B、增大司南与下方线圈的距离,司南与下方线圈的距离越远,电磁铁对司南磁化的效果越弱,故B不符合题意;C、为了增强司南的磁化效果,可以增加电源电压,使线圈中电流增大,从而增强电磁铁对司南磁化的效果,故C符合题意。故选：C。故答案为：(1)南极; (2)南方; (3)C。
三、实验探究题(本题共3小题,每空2分,共26分)
24、在探究影响电磁铁磁性强弱因素的活动中,某科学小组设计的电路如图所示,并将实验结果记录在表格中。请回答：
线圈 线圈匝数/匝 电流/安 ？
A 50 1 11
B 20 1 5
(1)该表格中“ ”处应填 ▲ 。
(2)分析实验记录表中的数据,得出的结论是 ▲ 。
(3)在此前实验基础上若还要研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,具体操作是 ▲ 。
【答案】(1)吸引大头针的数目／个; (2)在电流相同时,线圈匝数越多,磁性越强; (3)通过移动滑动变阻器来改变电路中的电流,观察其中一个电磁铁吸引大头针数目的变化情况
【解析】电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少;用控制变量法和转换法探究电磁铁磁性强弱的影响因素;实验中用“吸引大头针的最多数目”来说明磁性强弱。
【分析】掌握电磁铁磁性强弱的影响因素,能根据实验数据总结实验结论。能利用控制变量法和转换法设计探究电磁铁磁性的强弱的影响因素的实验。
【详解】(1)实验中通过电磁铁吸引大头针的个数来表示电磁铁磁性的强弱,所以表格中“？”处应填：吸引大头针的数目／个。(2)根据表格中的数据可知,在电流相同时,线圈的匝数越多,吸引的大头针的个数越多,磁性越强,故结论为：在电流相同时,线圈匝数越多,磁性越强。(3)若要研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,需要控制线圈的匝数相同,通过移动滑动变阻器来改变电路中的电流,观察其中一个电磁铁吸引大头针数目的变化情况。故答案为：(1)吸引大头针的数目／个; (2)在电流相同时,线圈匝数越多,磁性越强; (3)通过移动滑动变阻器来改变电路中的电流,观察其中一个电磁铁吸引大头针数目的变化情况。
25、如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 ▲ (选填“塑料”或“铝”)。
(2)实验时,通过观察 ▲ 判断电路中是否有感应电流产生。
(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)若将此装置中灵敏电流计换成 ▲ ,可进一步探究电动机的工作原理。
【答案】(1)铝; (2)灵敏电流计的指针是否偏转; (3)切割磁感线; 电; (4)磁场方向; (5)电源(电池)。
【解析】(1)电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中产生电流的现象。(2)导体的运动方向与磁感线方向平行时,导体中不会产生感应电流。(3)发电机是将机械能转化为电能的装置;电动机是将电能转化为机械能的装置。
【分析】实验类探究题中,经常体现的实验方法有：控制变量法和转换法。我们在解答这类题时,也要注意应用这两种思维方式,如得出结论时,要注意实验结果成立的前提等。
【详解】(1)在探究电磁感应现象的实验中,我们必须保证处于磁场中的这部分是导体,铝是导体,所以我们应选择铝棒;(2)图中的灵敏电流计的指针,在电路中没有电流时,指在表盘中央;当有电流时,指针发生了偏转。由此可知,我们可以根据灵敏电流计指针是否偏转判断电路中是否有感应电流产生;(3)三次实验中,只有在AB棒在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流,则我们可以得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中才会产生感应电流。在此过程中,主要是将机械能转化为电能;(4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验时,只有磁场的方向发生了改变,则是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系;(5)电动机工作时,是将电能转化为机械能,由此可知,我们需要在电路中添加电源,即将灵敏电流计换成电源(电池)。故答案为：(1)铝; (2)灵敏电流计的指针是否偏转; (3)切割磁感线; 电; (4)磁场方向; (5)电源(电池)。
26、磁控防盗装置都装有干簧管(如图甲),干簧管由两个软铁片和玻璃管组成,软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时,软铁片触点状态会发生变化。
把条形磁体分别放置在乙图中的I、Ⅱ、Ⅲ三个位置时,触点的开合状态和软铁片的极性情况如下表。
磁体位置 竖直放置并靠近 竖直放置并靠近
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
触点状态 闭合 断开 闭合 ？
软铁片的极性情况 /
(1)铁片被磁化后,铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是 ▲ 。
(2)当条形磁体水平放置并靠近干簧管时(图乙Ⅳ位置),干簧管触点状态为 ▲ 。
(3)如图丙,门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管,其内部简化电路如图丁所示,磁控防盜装置的工作原理是：夜间关上门,闭合开关S,启动防盗报警器,此时报警电铃 ▲ (选填“工作”或“不工作”);当盗贼打开门时,干簧管远离磁体,电铃响起。图丁虚线框中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有 ▲ (选填图中的字母)。
【答案】(1)互为异名磁极; (2)闭合; (3)不工作; ACD
【解析】(1)干簧管被磁化后,靠近条形磁铁磁极的一端是异名磁极,远离的一端是同名磁极;(2)当条形磁体水平放置并靠近干簧管时(图乙Ⅳ位置),根据条形磁铁对干簧管产生的磁极确定干簧管的工作情况; (3)由电路图可知：干簧管和电铃并联后与电阻串联,根据闭合开关S和断开开关S时,电铃的工作情况判断出干簧管触点断开和闭合情况,然后由此判断磁体摆放方式。
【分析】干簧管实际是一种继电器控制电路,其利用的不是电磁铁,而是一个永久磁铁对磁簧片的磁化作用,搞清这一原理,才能对其工作情况进行有针对性的分析。解答中主要用到了磁化的特点,以及电路的设计,有一定的难度,但也给我们很多的启示,是一个很好的应用,也是一道不错的题目。
【详解】(1)由图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情况可知：铁片靠近条形磁铁的N极的一端是S极,另一端是N极;所以铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是互为异名磁极。(2)当条形磁体水平放置并靠近干簧管时(图乙Ⅳ位置),条形磁铁对铁片磁化后的情况如下图： 在两舌簧端面形成异名磁极,因相互吸引而吸合,所以干簧管触点为闭合状态。(3)由电路图可知：干簧管和电铃并联后与电阻串联,开关在干路上,夜间关上门,闭合开关S,由于此时报警电铃不响,则干簧管触点处于闭合状态,对电铃短路,所以报警电铃不响;当盗贼打开门时,干簧管远离磁体,干簧管退磁,触点在弹力作用下分开,干簧管触点处于断开状态,电流通过电铃,则电铃响起。由此可知：门处于关闭状态时,干簧管和磁体之间的距离最近,并且干簧管触点是处于闭合状态;由实验结果可知在干簧管和磁体靠近时,能使干簧管处于闭合状态的是磁体在ACD的位置。故答案为：(1)互为异名磁极; (2)闭合; (3)不工作; ACD。
四、简答题(本题共3小题,第27题8分,第28题、29题各7分,共22分)
27、图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路,继电器线圈的电阻为150欧,当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6伏,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为 ▲ 欧。
(2)恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端
(3)若恒温箱内的温度达到100℃时,通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态
(4)若在原控制电路中,串联接入一个可变电阻,当该电阻增大时,所控制的恒温箱内的最高温度将 ▲ (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)90; (2)恒温箱的加热器应接在A、B端; (3)若恒温箱内的温度达到100℃时,通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态; (4)变大
【解析】【分析】【详解】(1)分析图甲可知,50℃时热敏电阻的阻值为90Ω。(2)A、B当温度较低的时候,热敏电阻的电阻较大,电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与AB部分连接,此时是需要加热的,恒温箱内的加热器要工作,所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端。(3)当温度达到100℃时,据甲图可知,此时的电阻是50Ω,继电器线圈的电阻为150Ω,所以该电路的电流是：I=0. 03A=30mA,所以其大于28mA,故恒温箱不处于工作状态。(4)据题意可知,“当线圈中电流大于或等于28毫安时,继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作,故可知,若在控制电路中串联一个电阻后,电路电阻变大,同样情况下,使得电路电流变小,故控制电路达到28mA时所用的时间会更长,故可知,保温箱的加热时间会更长,故保温箱内的温度会更高。故答案为：(1)90; (2)恒温箱的加热器应接在A、B端; (3)若恒温箱内的温度达到100℃时,通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态; (4)变大。
28、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表所示。已知继电器的线圈电阻R0=10Ω,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 600 550 500 450 420 390 360 330 300
(1)计算说明该空调的启动温度是多少 (2分)
(2)为了节省电能,将空调启动温度设定为30℃,控制电路中需要再串联多大的电阻 (3分)
(3)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。(2分)
【答案】(1)该空调的启动温度是25℃; (2)将空调启动温度设定为30℃时,控制电路中需要再串联30Ω的电阻; (3)可以将左边电源改为可调压电源
【解析】【分析】【详解】(1)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,右侧空调电路电阻增大,电流减小,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。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-10Ω=390Ω,对照表格数据可知,此时的启动温度是25℃。(2)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30℃时,热敏电阻的阻值为360Ω,则电路中还应串联的电阻：R'=R热=R总-R-R=400Ω-360Ω-10Ω=30Ω。(3)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)该空调的启动温度是25℃; (2)将空调启动温度设定为30℃时,控制电路中需要再串联30Ω的电阻; (3)可以将左边电源改为可调压电源。
29、某大桥因使用年限较长,桥体的部分区域变形影响了大桥的健康运行和过往车辆、行人的安全。导致大桥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,小林和科学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。Rx为压敏电阻,当车辆驶入被监测路段时,其阻值随它受到的压力变化而变化,变化关系如图乙所示。当电压表示数达到或超过5V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。已知电源电压U=10V,线圈电阻忽略不计,保护电阻R=15Ω,问：
(1)图甲中“”这个元件的名称是 ▲ 。(2分)
(2)若某车的总质量为15t,过桥时电压表的示数是多少 (2分)
(3)在保证不被该记录器所抓拍时的过桥车辆的最大质量是多少 (3分)
【答案】(1)电磁铁; (2)若某车的总质量为15t,过桥时电压表的示数是3. 75V; (3)在保证不被该记录器所抓拍时的过桥车辆的最大质量是30t
【解析】(1)电磁继电器是电磁铁的一个具体应用,据此可知图示元件为电磁铁;(2)根据控制电路可知,线圈电阻忽略不计,则保护电阻R与压敏电阻Rx串联,电压表测R两端的电压,汽车对水平路面的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,根据乙图像读出压敏电阻对应的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数。(2)当电压表的示数最大时记录器所能记录的过桥车辆的质量最大,根据串联电路各处的电流相等和欧姆定律得出等式即可求出此时压敏电阻的阻值,再由乙图像得出此时对地面的压力即为车的最大重力,利用G=mg求出该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量。
【分析】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是从图像得出相关的信息。
【详解】(1)图甲中“”这个元件的名称是电磁铁;(2)由控制电路可知,线圈电阻忽略不计,则保护电阻R与压敏电阻Rx串联,电压表测R两端的电压,该车辆过桥时对桥面的压力：F=G=15x103kgx10N/kg=1. 5x105N,由乙图像可知,当F=1. 5x105N时,Rx=25Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流：I==0.25A,根据I=可得,电压表的示数：U1=IR=0. 25Ax15Ω=3. 75V;(3)当电压表的示数最大即U1'=5V时,记录器所能记录的过桥车辆的质量最大,因串联电路各处的电流相等,所以,电路中的电流：I =A,根据串联电路的电压规律可得：U=U -U1'=10V-5V,根据I=可得,R==15Ω,由乙图像可知,此时汽车对压敏电阻的压力F''=3x105N,因汽车的压力和自身的重力相等,所以最大车重为：G'=F'=3x105N,所以该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量：m最大==3x104kg=30t。故答案为：(1)电磁铁; (2)若某车的总质量为15t,过桥时电压表的示数是3. 75V; (3)在保证不被该记录器所抓拍时的过桥车辆的最大质量是30t。
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