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第一章 电与磁B
(分值：100分, 时间；120分钟)
温馨提示：1.本卷共31题 2.g取10N/kg
一、选择题(共15小题,每题2分,共30分)
1、地球是个大磁体,将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上,静止时指向如图所示。下列指南针方向表示正确的是(▲)
A B C D
2、如图所示,磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。任意两块磁力片的塑料边靠近均相互吸引,其主要原因在于每条塑料边内有一可旋转的圆柱形磁体,下列关于该磁体的磁极分布合理的是(▲)
3、如图,电磁铁的左下方有条形磁铁,在弹簧测力计作用下向右沿水平方向缓慢移动。闭合开关,当条形磁铁从电磁铁的左下方运动到正下方过程中,下列判断正确的是(▲)
A、电磁铁的下端为S极
B、滑片逐渐向下移动时,电磁铁的磁性逐渐减弱
C、若只改变电源正负极,弹簧秤的拉力会逐渐变大
D、条形磁铁对地面的摩擦力逐渐减小
4、如图是一种名为“铁钉桥”的游戏,它是利用左右两块同一电路的电磁铁将数枚细铁钉搭建而成,下列说法正确的是(▲)
A、“铁钉桥”利用了异名磁极相互吸引 B、被磁化后的“铁钉桥”中间磁性最强
C、电磁铁断电后“铁钉桥”也不会倒塌 D、改变电流方向会导致“铁钉桥”倒塌
5、一条形磁铁放在水平桌面上,处于静止状态,电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中,正确的是(▲)
A、闭合开关前,电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B、闭合开关后,条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C、闭合开关后,滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D、闭合开关后,滑片P向a移动过程中,若条形磁铁始终处于静止状态,则它受到桌面的摩擦力大小保持不变
6、如图是某家庭电路的一部分,家中用电器都正常工作。下列正确的是(▲)
A、若断开开关S,站在地上的人接触A点或B点都不会触电
B、为防止烧坏保险丝,将保险丝用铜丝替换
C、若闭合开关S,用测电笔分别测试电路中的A、B、C、D、E、F点,以上所有的点氖管均发光
D、若CD间断路,灯泡仍能正常工作
7、司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内,在勺下垫泡沫,一起置于装水的纸盘中,漂浮在水面上,能自由转动,从而得到一个仿制“司南”(如图所示)。下列说法正确的是(▲)
A、“司南”静止时勺柄指南,标为N极
B、“司南”能指南北是受地磁场的作用
C、“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D、“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
8、有外形相同的两根钢条M、N,按图甲、图乙两种方式接触时,它们之间都有较大吸引力。则下列推断正确的是(▲)
A、M无磁性、N无磁性 B、M无磁性、N有磁性
C、M有磁性、N无磁性 D、M有磁性、N有磁性
9、磁悬浮地球仪由底座和球体两部分组成,底座通电后会产生磁场,球体能实现凌空悬浮如图所示,底座上的调节旋钮可使球体小幅升降,以下说法中不合理的是(▲)
A、球体内可能暗藏磁体 B、底座的工作原理与奥斯特实验相似
C、升降调节旋钮可能是变阻器 D、球体升高后所受磁力增大
10、如图所示是家庭用插线板,断开开关,指示灯不亮,插孔不能提供工作电压;闭合开关,指示灯亮,插孔提供工作电压;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔仍能提供工作电压,则插线板内部电路连接符合上述现象及安全用电要求的是(▲)
A B C D
11、一款校园路灯内部装有一个光敏电阻R以实现自动控制：晚上自动亮灯,白天自动灭灯,R的阻值随光照强度变化关系如图,弹性衔铁和电磁铁线圈电阻很小,下列电路中最符合设计要求的是(▲)
A B C D
12、能写红黑双色的磁画板截面如图所示,按下写字笔黑色按钮写出黑色的字,按下红色按钮写出红色的字,刷子左右移动则字消失。下列说法正确的是(▲)
A、刷子可以用铁制作 B、写黑字时笔尖为S极
C、写红字时笔尖为N极 D、写字的原理是同名磁极相互排斥
13、磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是(▲)
A、铁在磁场里会被磁化 B、磁能生电
C、电流的热效应 D、同名磁极相互排斥
14、要求设计一个电磁限流器,当电路中电流过大时,它能切断电路,并需手动闭合。兴趣小组设计了两个电磁限流器,示意图如下,其中的C、D为动触点。下列说法中正确的是(▲)
A、甲能满足设计要求,乙不能满足设计要求
B、乙能满足设计要求,甲不能满足设计要求
C、甲和乙都能满足设计要求
D、当电路中电流过大时,弹簧1和弹簧2都变短
15、在如图所示的电路中,有四个电磁继电器,相关参数标注在图上,其中电源电压1.5V且和一个1Ω的电阻串在一起(图中把它们画在一起),灯泡电阻8Ω,刚闭合开关后,下列说法错误的是(▲)
A、若滑片位于最左边,三个灯泡从左往右依次点亮
B、若滑片位于最左边,当最后一个继电器闭合后,三个灯泡从左往右依次熄灭
C、若滑片位于最右边,三个灯泡从左往右依次点亮
D、若滑片位于最右边,当最后一个继电器闭合后,三个灯泡从左往右依次熄灭
二、填空题(本题共9小题,每空1分,共20分)
16、如图所示,重为G的小铁块在水平方向力F的作用下,沿条形磁铁的表面从N极滑到S极,在此过程中小铁块对磁铁的压力大小变化情况是 ▲ ,小铁块的运动状态 ▲ (选填“不变”或“改变”)。
17、爱因斯坦曾说过,磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。磁场虽然看不见、摸不着,但可以通过它对放入其中的 ▲ 产生力的作用来认识它,还可以用 ▲ 形象地来描述它,这是一种科学的思维方法。
18、如图所示,闭合开关使螺线管通电,A螺线管的上端相当于磁体的 ▲ 极,可以观察到左边弹簧 ▲ ,右边弹簧 ▲ 。(后两空选填“伸长”“不变”或“缩短”)
19、1820年,丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论,那么他观察到的现象是 ▲ 。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示,当变化的电流通过线圈时,电磁铁的 ▲ 强弱发生变化,对薄铁片产生变化的吸引力,从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音,这样就可以听到对方的讲话了。
20、如图所示,开关闭合,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则铁片受到电磁铁的吸引力将 ▲ ,铁片受到的摩擦力将 ▲ 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
21、如图所示,在观察奥斯特实验时,小明注意到置于通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转。小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,小磁针也将发生偏转。请你说出小明推测的依据是： ▲ ,你认为磁针的N极会向 ▲ (选填“纸内”或“纸外”)偏转。
22、拓展课中,小科做了如图磁铁小车实验。
(1)闭合开关S,观察到装有条形磁铁的小车向右运动,则电路中电源A端为 ▲ 极。
(2)若想让小车向右运动得更远,针对图中甲部分可采取的操作方法有 ▲ (写出一种即可)。
23、无锡城市发展迅速,目前地铁1、2号均已全线开通。小霖去乘坐地铁时发现“聪明的电梯”(如图甲),小霖根据网络搜索的如乙图所示的简易控制电路,R是一个压敏电阻,其电阻阻值随压力的增大而减小。分析：当人走下电梯后,电磁铁的磁性变 ▲ (选填“强”或“弱”),电动机的转速变 ▲ (选填“大”或“小”)。
24、组装直流电动机后,接通电源,若出现表中左边的现象,请分析原因,然后将右边的故障原因填在横线上(填写选项对应字母)：
①转动较慢,显得很吃力 ▲ , A.摩擦阻力太大B.换向器与电刷接触不良C.启动前线圈刚好处于平衡位置
②刚接通电源时,电动机不转,但用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来 ▲ ,
③电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机才能转动起来 ▲ 。
三、实验探究题(本题共3小题,每空2分,共30分)
25、为了探究磁场,小科同学做了如下实验。
【探究磁体周围的磁场】
(1)在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布
情况。铁屑在磁场中被 ▲ 成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来,如图甲所示。
(2)再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时的情况如图乙所示,黑色一端表示磁体的N极,某点小
磁针北极所指的方向就是该点的 ▲ 方向。
【探究通电螺线管周围的磁场】
(3)把小磁针放在螺线管四周,通电后发现小磁针的指向如图丙所示,说明通电螺线管周围的磁场跟条
形磁体的磁场相似,图中 ▲ (选填“左”或“右”)端是螺线管的N极。
【反思推理】
(4)小科同学根据“小磁针在通电螺线管周围会受到磁力的作用,说明电流周围存在磁场”,从而猜想在地球周围也可能存在某种“重力场”。根据通电螺线管的磁场分布,小明推测“重力场”的最可能是图丁中的 ▲ (选填“A”“B”或“C”)。
26、在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中,实验设计如下：
(1)在螺线管的两端各放一个小磁针,在硬纸板上均匀的撒满铁屑,通电观察小磁针的指向,轻敲纸板,铁屑的排列情况如图甲所示。
(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置,通电后小磁针静止时的指向如图乙所示。
(3)根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的 ▲ (选填“左”或“右”)端为N极。通过进
一步的实验同学们发现,通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的 ▲ 方向有关。
(4)地球周围存在磁场,有学者认为,地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的,结合图甲、乙分析
推断;图丙3中地球的圆形电流方向与地球自转方向 ▲ (选填“相同”或“相反”)。
27、铝箔轻巧,导电性好,能做许多科学实验。
实验1：“铝箔小火箭”
将铝箔卷成筒状,上端封闭并装入一截火柴头,下端开口并装上尾翼,制成小火箭。将小火箭套在发射
架上,加热其上端,如图甲所示。稍后小火箭就会射到空中。
(1)小火箭与发射架不能套得太紧,否则会因 ▲ 力太大,难以起飞。
(2)火柴头燃尽后,空中的小火箭还能继续上升,这是因为小火箭具有 ▲ 。
实验2：“铝箔秋千”
折一个U形铝箔框,其两端通过回形针与干电池两端相连,置于磁铁上方,如图乙所示。通电时,铝箔框就会朝一个方向摆动。
(3)通电摆动时,电能转化为 ▲ 能和内能。
(4)若要改变铝箔框通电时的摆动方向,请写出一种方法： ▲ 。
28、某兴趣小组在研究扬声器结构时,发现扬声器中有一个环形磁体,他们不知道环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布(如图甲,左侧为N极,右侧为S极);
猜想2：磁极呈轴向分布(如图乙,上面为N极,下面为S极);
猜想3：磁极呈里外分布(如图丙,外侧为N极,内侧为S极);
为了验证其他猜想,他们进行了如下实验：
(1)用细棉线将环形磁体水平悬挂起来(如图丁所示),结果观察到磁体在任意位置都能保持静止,这说明
猜想 ▲ 是错误的。
(2)用细棉线将环形磁体竖直悬挂起来(如图戊所示),结果观察到磁体只在特定位置能保持静止,这说明猜想 ▲ 是错误的。
(3)为进一步确定这种环形磁铁磁极的分布情况,小李进行了以下实验：取两个完全相同的环形磁铁,将它们沿中心轴线互相靠近,发现它们相互排斥。接着将其中一个环形磁铁翻转,结果它们相互吸引,则验证了另一猜想是正确的。
(4)若将这两个完全相同,重均为G的环形磁铁a、b串在木制支架上,静止时如图已所示(不考虑环形磁铁与木杆间的摩擦力),则磁铁a对底座的压力 ▲ 。
A、等于G B、小于2G C、等于2G D、大于2G
(5)若再放上一个完全相同的磁铁c(b、c间也排斥),则相邻两个磁铁间的距离Lab ▲ Lbc(选填“大于”“小于”或“等于”)。
四、简答题(本题共3小题,第29题4分,第30题、第31题各8分,共20分)
29、某智能扫地机器人(如图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫,通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图,控制电路电源电压U为4.5V,定值电阻R0=12Ω,R为光敏电阻,其阻值随光照强度E(单位cd)的变化如图丙所示。
图甲 图乙 图丙
(1)当地面灰尘增多,使空气的透光程度减弱,使照射到光敏电阻上的光照强度减弱,B触头与静触头 ▲ _(选填“A”或“C”)接触,则电动机工作;反之,指示灯亮,从而达到自动控制的目的。
(2)若电压表示数小于等于3V时,电动机开始工作。求电压表示数为3V时,光照强度为多少
30、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/x105N 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)
甲
(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。
(3)小明希望压力大于或等于2.4x105N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
31、某实验要求盐水的密度控制在一定范围内,图1为小宇设计的盐水密度控制模拟装置,A物体浸没在盐水中,R为定值电阻,RF为力敏电阻,其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图2所示。已知：U=12V,VA=100cm3,ρA=1.6g/cm3;当电磁铁线圈中的电流I≥0.048A时,铁质开关K被吸上,当I≤0.04A,K被释放：从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内;电磁铁线圈电阻不计,设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。
(1)容器中的水蒸发后盐水密度 ▲ ,轻质细线上的拉力 ▲ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)请在图1中接入一电压表,要求当盐水密度变大时电压表的示数增大。
(3)若此装置所能控制的最大盐水密度为1.3g/cm3,则该装置所能控制的最小盐水密度是多少
(4)若将R更换为阻值更大的电阻,该装置控制的最大盐水密度将 ▲ 。此时该装置控制的最大盐水
密度与最小盐水密度的差值将 ▲ (选填“变大”“变小”或“不变”)
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第一章 电与磁B
(分值：100分, 时间；120分钟)
温馨提示：1.本卷共31题 2.g取10N/kg
一、选择题(共15小题,每题2分,共30分)
1、地球是个大磁体,将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上,静止时指向如图所示。下列指南针方向表示正确的是(▲)
A B C D
【答案】C
【解析】【分析】【详解】指南针受到地磁场的作用,会沿地理南北方向不是沿赤道方向,故A、B错误;地磁南极在地理北极附近,指南针静止时根据“异名磁极互相吸引”可知,指南针的北极应该在地理北极附近,故C正确,D错误。故选：C。
2、如图所示,磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。任意两块磁力片的塑料边靠近均相互吸引,其主要原因在于每条塑料边内有一可旋转的圆柱形磁体,下列关于该磁体的磁极分布合理的是(▲)
【答案】B
【解析】根据磁极间相互作用规律分析判断。
【分析】本题考查的是磁极间的相互作用规律的应用,属于磁现象的常规考查。
【详解】磁极间相互作用的规律为：同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;由题图知,圆形虚线为圆柱体截面,通过旋转圆柱体磁体,使相邻磁力片间的磁极为异名磁极,从而相互吸引,故B符合题意,ACD不符合题意。故选：B。
3、如图,电磁铁的左下方有条形磁铁,在弹簧测力计作用下向右沿水平方向缓慢移动。闭合开关,当条形磁铁从电磁铁的左下方运动到正下方过程中,下列判断正确的是(▲)
A、电磁铁的下端为S极
B、滑片逐渐向下移动时,电磁铁的磁性逐渐减弱
C、若只改变电源正负极,弹簧秤的拉力会逐渐变大
D、条形磁铁对地面的摩擦力逐渐减小
【答案】B
【解析】(1)根据安培定则判定电磁铁的极性;(2)根据滑动变阻器电阻的变化判定电流的变化,从而判定出磁性的变化;(3)(4)电磁铁磁极的性质与电流的方向有关;同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引;根据影响摩擦力大小的因素判定摩擦力的大小。
【分析】通过观察图中的情形对各个量的变化情况进行推理是本题的一大特点。滑片的移动改变了电阻,电阻影响了电流,电流影响了磁性的强弱,磁性强弱又改变了铁块的压力,进而改变了压强、摩擦力和拉力,这一系列的变化表明了各个量之间的相互联系,是一道立意较新的考题,值得我们关注。
【详解】A、电流从电磁铁的上端流入、下端流出,根据安培定则可知,电磁铁的下端是N极,故A错误;B、若滑动变阻器的滑片逐渐向下滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电流减小,则电磁铁的磁性减弱,故B正确;C、若只改变电源正负极,电流的方向发生了变化,电磁铁的磁性也会发生变化,电磁铁的下端为S极,异名磁极相互吸引,使得条形磁铁对地面的压力减小,接触面的粗糙程度不变,摩擦力会变小，所以弹簧秤的拉力会逐渐变小,故C错误;D、当条形磁铁从电磁铁的左下方运动到正下方过程中,同名磁极相互排斥,所以条形磁铁对地面的摩擦力逐渐变大,故D错误。故选：B。
4、如图是一种名为“铁钉桥”的游戏,它是利用左右两块同一电路的电磁铁将数枚细铁钉搭建而成,下列说法正确的是(▲)
A、“铁钉桥”利用了异名磁极相互吸引 B、被磁化后的“铁钉桥”中间磁性最强
C、电磁铁断电后“铁钉桥”也不会倒塌 D、改变电流方向会导致“铁钉桥”倒塌
【答案】A
【解析】(1)物体在磁体或电流的作用下,获得磁性的过程叫磁化。同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。(2)电磁铁的磁性与线圈的匝数、电流大小、铁芯的有无有关。
【分析】深入理解磁化现象和磁极间的作用规律、影响电磁铁磁性强弱的因素;可解答此题。
【详解】A、同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。图中,左右两块电磁铁将数枚原本没有磁性的细铁钉磁化后相互吸引,故A正确;B、被磁化后的“铁钉桥”两端最强,中间磁性最弱,故B错误;CD、电磁铁的磁性与线圈的匝数、电流大小有关。若增加电磁铁中电流的大小,磁性增强,则会搭建起由等量的粗铁钉(长度、密度等与细铁钉一致)组成的“铁钉桥”,断电后没有磁性,会倒塌;改变电流方向会导致“铁钉桥”极性改变,磁性不变,不会倒塌,故CD错误。故选：A。
5、一条形磁铁放在水平桌面上,处于静止状态,电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中,正确的是(▲)
A、闭合开关前,电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B、闭合开关后,条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C、闭合开关后,滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D、闭合开关后,滑片P向a移动过程中,若条形磁铁始终处于静止状态,则它受到桌面的摩擦力大小保持不变
【答案】C
【解析】(1)电磁铁是由通电线圈和铁芯组成,不通电磁铁对铁芯是有作用的。(2)首先根据安培定则判断电磁铁通电后的磁极,判断电磁铁和条形磁铁的吸引还是排斥。再判断条形磁铁的受摩擦力情况。(3)在线圈和铁芯一定时,电流越大,电磁铁磁性越强。(4)静止的物体受到平衡力的作用。
【分析】本题考查电磁铁的组成、摩擦力的方向和静止的物体受到平衡力的作用。
【详解】A、闭合开关前,虽然电磁铁没有磁性,但是电磁铁中间是有铁芯的,条形磁铁对铁芯是有吸引力作用的,故A错误。B、闭合开关后,电磁铁有磁性,根据图中的电流方向结合安培定则可知,电磁铁的左端是N极、右端是S极,因异名磁极相互吸引,则电磁铁对条形磁铁有向左的吸引力作用,条形磁铁有向左运动趋势,所以条形磁铁受到向右的静摩擦力作用。故B错误。CD、闭合开关后,滑片P向a移动时,变阻器接入电路的阻值变小,通过电磁铁的电流增大,磁性增强,对条形磁铁的吸引力增大,条形磁铁始终处于静止状态,受到向左的吸引力和向右的静摩擦力是平衡力,吸引力增大,则摩擦力也增大,故C正确,D错误。故选：C。
6、如图是某家庭电路的一部分,家中用电器都正常工作。下列正确的是(▲)
A、若断开开关S,站在地上的人接触A点或B点都不会触电
B、为防止烧坏保险丝,将保险丝用铜丝替换
C、若闭合开关S,用测电笔分别测试电路中的A、B、C、D、E、F点,以上所有的点氖管均发光
D、若CD间断路,灯泡仍能正常工作
【答案】D
【解析】(1)发生触电的原因是人体直接或间接接触了火线,并构成通路;(2)保险丝通常安装在火线上,它是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的,当电路中有过大电流通过时,保险丝发热自动熔断,切断电路,从而起到保护电路的作用;(3)试电笔的用途：辨别火线和零线;试电笔的使用方法：使用试电笔时,手要接触试电笔尾部的金属体,笔尖接触电线,氖管发光表明接触的是火线,不发光是零线;(4)若CD间断路,根据通过灯泡是否有电流判定灯泡的状态。
【分析】本题考查了学生对安全用电知识、试电笔的使用、家庭电路故障的了解与掌握,平时学习时多了解、多积累,加强安全意识,学好电、用好电！
【详解】A、若断开开关S,B点与零线相连,B点不带电,人接触B点不会触电;若接触A点,A点与火线相连,则会发生触电事故,故A错误;B、保险丝在电路中的作用是当电路中有过大电流通过时,保险丝发热自动熔断,切断电路,从而起到保护电路的作用;将保险丝用铜丝替换,由于铜的熔点较高,当电路中电流过大时,保险丝不会熔断,故B错误;C、若闭合开关S,A、B、F点与火线相连,用试电笔接触这三点时氖管发光;C、D与零线接通,C点、D点氖管不发光;E与地线接通,氖管不发光,故C错误;D、若CD间断路,灯泡的一端与火线相连,另一端与零线相连,通过灯泡有电流,灯泡仍能正常工作,故D正确。故选：D。
7、司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内,在勺下垫泡沫,一起置于装水的纸盘中,漂浮在水面上,能自由转动,从而得到一个仿制“司南”(如图所示)。下列说法正确的是(▲)
A、“司南”静止时勺柄指南,标为N极
B、“司南”能指南北是受地磁场的作用
C、“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D、“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
【答案】B
【解析】(1)司南指南北是因为受到地磁场的作用,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;(2)磁体对铁磁性物质具有吸引作用。
【分析】本题考查了磁极之间的相互作用以及磁体与地磁场的关系,是基础知识点,都是必须掌握的。
【详解】A、“司南”静止时勺柄指南,就是南极,为S极,故A错误;B、“司南”能指南北是因为受到地磁场的作用,故B正确;C、“司南”实质上是一个条形磁体,对铁磁性物质具有吸引作用,如果将纸盘换做铁盘,则会由于铁盘的吸引作用而无法指南北,故C错误;D、“司南”勺柄的为S极,与地磁场的N极相互吸引,因此才具有指南北的性质,故D错误。故选：B。
8、有外形相同的两根钢条M、N,按图甲、图乙两种方式接触时,它们之间都有较大吸引力。则下列推断正确的是(▲)
A、M无磁性、N无磁性 B、M无磁性、N有磁性
C、M有磁性、N无磁性 D、M有磁性、N有磁性
【答案】D
【解析】磁体具有吸引铁、钴、镍的性质,任何磁体都具有两个磁极,磁北极N,磁南极S,磁体中磁极部分磁性最强,中间部分磁性最弱。
【分析】本题考查了学生对物体是否具有磁性判断方法的掌握与应用,是一道较为简单的应用题。
【详解】由题意可知,图甲、图乙两种方式接触时,它们之间都有较大吸引力,因磁体的两端磁性最强,中间最弱,几乎没有磁性,所以,在图甲中,钢条M的中间位置几乎没有磁性,N却能吸引M,说明钢条N具有磁性;同理,由图乙可知,钢条M也具有磁性,由选项可知,只有D正确。故选：D。
9、磁悬浮地球仪由底座和球体两部分组成,底座通电后会产生磁场,球体能实现凌空悬浮如图所示,底座上的调节旋钮可使球体小幅升降,以下说法中不合理的是(▲)
A、球体内可能暗藏磁体 B、底座的工作原理与奥斯特实验相似
C、升降调节旋钮可能是变阻器 D、球体升高后所受磁力增大
【答案】D
【解析】(1)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;(2)电流的周围存在磁场;(3)电流的磁场的强弱与电流的大小有关;(4)根据球体的运动情况分析磁力的变化。
【分析】此题考查了磁体间相互作用以及电流的磁效应,难度不大,属基础题目。
【详解】AB、利用通电的金属线圈产生磁场,是电流的磁效应,因为球体与底座是相互分离的,所以球体与底座之间是相互排斥的,即该悬浮地球仪是利用的同名磁极相互排斥的原理制成的,故AB合理;C、升降调节旋钮可以改变磁力的大小,这说明升降调节旋钮可以改变电流的大小,所以升降调节旋钮可能是变阻器,故C合理;D、球体升高后处于静止状态,受到的磁力和重力是一对平衡力,重力不变,所受磁力不变,故D不合理。故选D。
10、如图所示是家庭用插线板,断开开关,指示灯不亮,插孔不能提供工作电压;闭合开关,指示灯亮,插孔提供工作电压;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔仍能提供工作电压,则插线板内部电路连接符合上述现象及安全用电要求的是(▲)
A B C D
【答案】A
【解析】干路开关控制所有的用电器。并联电路各用电器之间互不影响,串联电路的用电器互相影响。
【分析】根据用电器之间是否相互影响是判断用电器串联和并联的方法之一;家庭电路中,开关控制用电器,开关一定接在用电器和火线之间,既能控制用电器,又能保证使用安全。
【详解】插线板上的指示灯在开关闭合时会发光,插孔正常通电,说明开关同时控制灯泡和插座,灯泡和插座之间可能是串联,也可能是并联,如果两者并联,开关应该在干路上;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔也能正常通电,说明灯泡和插座之间是并联的,开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全,根据四个选项可知,A正确。故选：A。
11、一款校园路灯内部装有一个光敏电阻R以实现自动控制：晚上自动亮灯,白天自动灭灯,R的阻值随光照强度变化关系如图,弹性衔铁和电磁铁线圈电阻很小,下列电路中最符合设计要求的是(▲)
A B C D
【答案】B
【解析】由图象知,R阻值随光照强度的变化情况,再逐一分析各选项电路图得到正确答案。
【分析】本题考查电磁继电器的认识以及光敏电阻阻值变化引起的动态电路的设计,关键要明确电磁继电器的工作原理。
【详解】由R的阻值随光照强度变化关系图象知,R的阻值随光照强度的增加而增大;A、由电路图可知,电磁铁与光敏电阻串联后与灯泡并联;光照强度较弱时,光敏电阻阻值较小,闭合开关,由欧姆定律可知,通过电磁铁的电流较大,电磁铁的磁性较强,吸下衔铁,灯泡所在的支路为断路,即灯泡不发光;当光照强度较大时,光敏电阻的阻值较大,闭合开关,由欧姆定律可知,通过电磁铁的电流较小,电磁铁的磁性较弱,衔铁无法被吸下,灯泡所在的支路为通路,即灯泡发光,故A不符合要求;B、由电路图可知,电磁铁与光敏电阻串联后与灯泡并联;光照强度较弱时,光敏电阻阻值较小,闭合开关,由欧姆定律可知,通过电磁铁的电流较大,电磁铁的磁性较强,吸下衔铁,灯泡所在的支路为通路,即灯泡发光;当光照强度较大时,光敏电阻的阻值较大,闭合开关,由欧姆定律可知,通过电磁铁的电流较小,电磁铁的磁性较弱,衔铁无法被吸下,灯泡为所在的支路为断路,即灯泡不发光,故B符合要求;CD、由电路图可知,灯泡与R串联再与电磁铁并联,由于并联电路中支路间互不影响,电磁铁支路电阻很小,电流很大,易烧杯电磁铁线圈或电源,故C和D错误。故选：B。
12、能写红黑双色的磁画板截面如图所示,按下写字笔黑色按钮写出黑色的字,按下红色按钮写出红色的字,刷子左右移动则字消失。下列说法正确的是(▲)
A、刷子可以用铁制作 B、写黑字时笔尖为S极
C、写红字时笔尖为N极 D、写字的原理是同名磁极相互排斥
【答案】A
【解析】根据图分析写不同颜色的字,是把NS磁极设置成黑红两种颜色,然后根据异名磁极相互吸引,把黑色都吸引上来,或者把红色都吸引上来。
【分析】异名磁极相互吸引是磁画板的关键。
【详解】写黑字时小磁体的S极被吸引,说明黑色笔尖是N极,故选项B错误;写红字时小磁体的N极被吸引,说明红色笔尖是S极,故选项C错误;要想把写的字去掉,需要把笔尖吸引的小磁体恢复到原来位置,这就要用一个磁性材料去吸引,可以用软铁吸引,就用软铁制成刷子,故选项A正确。写字时是靠异名磁极相互吸引来完成的。故选项D错误。故选：A。
13、磁共振成像是一种较新的医学成像技术,它采用强静磁场和变化磁场使人体组织成像。若携带金属物做磁共振成像,强静磁场会吸引铁质物品,变化磁场会使携带的金属中产生感应电流,从而使金属发热而灼伤病人,重则危及生命。上述说明中,没有涉及的知识是(▲)
A、铁在磁场里会被磁化 B、磁能生电
C、电流的热效应 D、同名磁极相互排斥
【答案】D
【解析】解答从文本提取信息,然后跟选项进行对照即可：文本：强静磁场会吸引铁质物品－说明铁在磁场会被磁化;文本：变化磁场会使携带的金属中产生感应电流－电磁感应;文本：从而使金属发热面灼伤病人－电流的热效应。
【分析】学生能从本题题干抓取信息就能较容易得出答案。
【详解】从文本提取信息,然后跟选项进行对照即可：A、文本：强静磁场会吸引铁质物品－说明铁在磁场会被磁化;故A正确。B、文本：变化磁场会使携带的金属中产生感应电流－电磁感应(磁生电);故B正确。C、文本：使金属发热而灼伤病人(电流流过金属导体,金属导体发热)－电流的热效应;故C正确。D、文本未提及磁极间的相互作用,故D错误。故选：D。
14、要求设计一个电磁限流器,当电路中电流过大时,它能切断电路,并需手动闭合。兴趣小组设计了两个电磁限流器,示意图如下,其中的C、D为动触点。下列说法中正确的是(▲)
A、甲能满足设计要求,乙不能满足设计要求
B、乙能满足设计要求,甲不能满足设计要求
C、甲和乙都能满足设计要求
D、当电路中电流过大时,弹簧1和弹簧2都变短
【答案】A
【解析】通电磁继电器当电流变小或断电时,又能把开关闭合,而不能在排除故障之前断电。
【分析】本题考查了电磁铁在电磁继电器上的应用。电磁继电器实质上是一个由电磁铁来控制的自动开关,在图甲中,当电路由于电流过大而断电后,需要人工合闸才能通电。
【详解】在甲图中,电路中电流过大时,电磁铁A的磁性增强,对衔铁B的吸引力增大,使衔铁B逆时针旋转失去对闸刀S的制动作用,弹簧1把闸刀S拉起后,弹簧1缩短,切断电流,保护电路。在乙图中,电流过大时,电磁铁吸合衔铁,也能切断电路,此时弹簧2伸长,但切断电路之后,电磁铁没有了磁性,在弹簧拉力的作用下,开关又自动闭合;而甲图不能自动闭合,只有当检修完后,排除故障,需手动闭合;所以,甲能满足设计要求,乙不能满足设计要求。故选：A。
15、在如图所示的电路中,有四个电磁继电器,相关参数标注在图上,其中电源电压1.5V且和一个1Ω的电阻串在一起(图中把它们画在一起),灯泡电阻8Ω,刚闭合开关后,下列说法错误的是(▲)
A、若滑片位于最左边,三个灯泡从左往右依次点亮
B、若滑片位于最左边,当最后一个继电器闭合后,三个灯泡从左往右依次熄灭
C、若滑片位于最右边,三个灯泡从左往右依次点亮
D、若滑片位于最右边,当最后一个继电器闭合后,三个灯泡从左往右依次熄灭
【答案】D
【解析】本题是一个并联电路,甲电磁铁的工作电路是乙的控制电路,乙的工作电路是丙的控制电路,丙的工作电路是丁的控制电路,丁的工作电路又和甲的控制电路是并联的,从甲乙丙丁依次分析。
【分析】本题中涉及到五个电路,甲和乙是相关联的,乙和丙是相关联的,丙和丁是相关联的,丁和戊是相关联的,戊和甲又是并联的,弄清这几个电路的关系才能解题。
【详解】如图,当开关K闭合时,甲的控制电路电压是1. 5V,电池电阻是1Ω,甲线圈的电阻是1Ω,所以总电阻为R甲=1Ω+1Ω=2Ω,所以甲控制电路电流：I甲==0.75A,0.75A>0.1A,所以甲的工作电路即乙的控制电路接通,乙电路中有电流,左边第一个灯发光。在乙控制电路中,乙控制电路电压是1. 5V,电池电阻是1Ω,乙线圈的电阻是1Ω,左端第一个灯的电阻是8Ω,所以总电阻为R乙=1Ω+1Ω+8Ω=10Ω,所以乙控制电路电流：I乙==0. 15A, 0. 15A> 0. 1A,所以乙的工作电路即丙的控制电路接通,丙电路中有电流,中间灯发光。在丙控制电路中,丙控制电路电压是1. 5V,电池电阻是1Ω,丙线圈的电阻是1Ω,中间灯的电阻是8Ω,所以总电阻为R丙=1Ω+1Ω+8Ω=10Ω,所以丙控制电路电流：I丙==0. 15A,0. 15A>0. 1A,所以丙的工作电路即丁的控制电路接通,丁电路中有电流,最右面灯发光。在丁控制电路中,丁控制电路电压是1. 5V,电池电阻是1Ω,丁线圈的电阻是1Ω,最右面灯的电阻是8Ω,所以总电阻为R丁=1Ω+1Ω+8Ω=10Ω,所以丁控制电路电流：I丁==0. 15A,0. 15A>0. 1A,所以丁的工作电路即戊电路接通,戊电路中有电流,戊电路和甲电路是并联的,当滑动变阻器的滑片在最右端时,滑动变阻器的电阻是1Ω,戊电路和甲电路并联,此时整个电路三个灯都能工作。当滑动变阻器的滑片在最左端时,滑动变阻器的电阻是0Ω,戊电路和甲电路并联,此时把甲电路短路,甲电路中无电流,灯泡从左到右依次熄灭。综合分析后,当滑动变阻器无论滑片在什么位置,灯泡都是从左到右依次点亮的,但是当滑动变阻器在最左端时,当最后一个继电器闭合时,点亮的灯又从左到右依次熄灭,当滑动变阻器在最右端时,当最后一个继电器闭合时,所有的灯依然发光。故选项D是错误的。
故选： D。
二、填空题(本题共9小题,每空1分,共20分)
16、如图所示,重为G的小铁块在水平方向力F的作用下,沿条形磁铁的表面从N极滑到S极,在此过程中小铁块对磁铁的压力大小变化情况是 ▲ ,小铁块的运动状态 ▲ (选填“不变”或“改变”)。
【答案】先减小后增大; 改变
【解析】(1)条形磁体的两端磁性最强,中间磁性最弱,铁块在两端时,受到磁铁的作用较大,中间磁性最弱,铁块受到磁铁的作用较小;(2)滑动摩擦力的影响因素有：压力和接触面的粗糙程度。
【分析】本题考查磁体的磁性分布、摩擦力等内容,要求注意正确选择研究对象并进行受力分析才能正确得出结果。
【详解】小铁块在左端时,受到N极的引力较大,铁块对磁铁的压力较大;越靠近中间,磁性减弱,磁铁对铁块的作用减小,铁块对磁铁的压力减小;靠近S极,磁性增强,引力增大,铁块对磁铁的压力较大;由于粗糙程度不变,压力先变小后变大,所以摩擦力也是先变小后变大,即小铁块受到的合力一直在变化,所以它的运动状态改变。故答案为：先减小后增大; 改变。
17、爱因斯坦曾说过,磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。磁场虽然看不见、摸不着,但可以通过它对放入其中的 ▲ 产生力的作用来认识它,还可以用 ▲ 形象地来描述它,这是一种科学的思维方法。
【答案】磁体; 磁感线
【解析】磁场虽然是看不见、摸不着的,但它会对放入它中的磁体产生力的作用,正由于此,可用磁体是否受到力的作用来判断是否存在磁场。也可以由有方向的曲线来描述。
【分析】本题考查了磁场的性质和物理常用的模型法的特点。
【详解】磁场的性质：对磁场中的磁体有力的作用。光用带方向的直线来表示,则磁场可用有方向的曲线——磁感线来描述,这样的研究方法叫模型法。故答案为：磁体; 磁感线。
18、如图所示,闭合开关使螺线管通电,A螺线管的上端相当于磁体的 ▲ 极,可以观察到左边弹簧 ▲ ,右边弹簧 ▲ 。(后两空选填“伸长”“不变”或“缩短”)
【答案】N; 伸长; 缩短
【解析】【分析】【详解】据安培定则可知,A螺线管的上端相当于磁体的N极;对于左边的弹簧来说,不管通电螺线管的极性如何,铁棒都会被吸引,故左边的弹簧会伸长;对于右边的弹簧来说,要取决于通电螺线管的极性,如果上端是S极就会伸长,否则就会缩短;根据电源的正负极,可以确定电流从右螺线管的上端流入,下端流出,结合螺线管线圈的绕向,利用安培定则可以确定螺线管的上端为N极,下端为S极,根据同名磁极相互排斥可知,右端弹簧会缩短。故答案为：N; 伸长; 缩短。
19、1820年,丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论,那么他观察到的现象是 ▲ 。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示,当变化的电流通过线圈时,电磁铁的 ▲ 强弱发生变化,对薄铁片产生变化的吸引力,从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音,这样就可以听到对方的讲话了。
【答案】(1)小磁针会发生偏转; (2)磁性
【解析】1820年奥斯特发现电流的磁效应,即电流的周围存在磁场,当电流大小改变时,产生磁场的强弱也会改变,实验中小磁针的偏转方向也会改变。
【分析】本题考查了电流周围的磁场以及电流周围磁场的强弱与电流大小有关;在物理学习中不能只注重了结论的学习,还要注意过程和方法的学习。
【详解】(1)当开关闭合时,通电导线的周围产生了磁场,则导线右侧的小磁针在磁场的作用下会发生偏转;(2)电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关,当变化的电流通过线圈时,电磁铁的磁性强弱发生变化,对薄铁片产生变化的吸引力,从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音,这样就可以听到对方的讲话了。故答案为：(1)小磁针会发生偏转; (2)磁性。
20、如图所示,开关闭合,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则铁片受到电磁铁的吸引力将 ▲ ,铁片受到的摩擦力将 ▲ 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】变大; 不变
【解析】通电螺线管磁性的强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关,电流越大、匝数越多、有铁芯磁性越强;根据二力平衡的条件分析摩擦力的大小变化情况。
【分析】本题考查了影响电磁铁磁性大小的因素、二力平衡条件的应用,难度不大,要熟记。
【详解】如图所示,将滑片从A端移动到中点,接入电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中电流变大,螺线管磁性变强,铁片受到的吸引力变大;铁片处于静止状态,受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力不变。故答案为：变大; 不变。
21、如图所示,在观察奥斯特实验时,小明注意到置于通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转。小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,小磁针也将发生偏转。请你说出小明推测的依据是： ▲ ,你认为磁针的N极会向 ▲ (选填“纸内”或“纸外”)偏转。
【答案】电子的定向移动形成电流,电流周围存在磁场; 纸外
【解析】要解决此题,需要搞清电流的形成原因,知道电流是由于电荷的定向移动形成的。导线能够导电靠的就是自由电子的定向移动。同时要掌握电流的磁效应,知道电流周围存在磁场,磁场方向与电流方向有关。
【分析】此题主要考查了奥斯特实验的现象及结论,一定要掌握电流的磁效应。同时考查了学生利用所学知识解决问题的能力。关键是找出两者间的共同点,将复杂的问题简单化。同时在此题中一定要注意电流方向与电子的定向移动方向相反。
【详解】如图所示,奥斯特实验表明,当导线中有电流通过时,小磁针会发生偏转。说明了电流周围存在磁场。当电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,由于电子发生定向移动而形成电流,又因为电流周围存在磁场,所以小磁针会发生偏转。由图知,当电流向右时,小磁针的N极向纸内偏转,右图电子定向向右移动,而电流方向与电子定向移动方向相反,所以电流方向向左。因此小磁针受力方向与左图相反。N极将向纸外偏转。故答案为：电子的定向移动形成电流,电流周围存在磁场; 纸外。
22、拓展课中,小科做了如图磁铁小车实验。
(1)闭合开关S,观察到装有条形磁铁的小车向右运动,则电路中电源A端为 ▲ 极。
(2)若想让小车向右运动得更远,针对图中甲部分可采取的操作方法有 ▲ (写出一种即可)。
【答案】(1)正; (2)将变阻器的滑片向左移动
【解析】(1)根据装有条形磁铁的小车的运动方向,根据磁极间的相互作用规律(同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引)判断出通电螺线管的磁极;知道通电螺线管的磁极,利用安培定则判断出电源的正负极;(2)通电螺线管的磁性强弱跟电流大小和线圈匝数有关,据此可知采取何种操作方法。
【分析】本题考查了磁极间的相互作用规律、安培定则的应用以及影响通电螺线管磁性强弱的因素,是一道综合题。
【详解】(1)闭合开关S,观察到有条形磁铁的小车向右运动,说明条形磁铁受到了向右的排斥力,已知条形磁铁的左端为N极,根据同各磁极相互排斥可知通电螺线管的右端为N极;通电螺线管的右端为N极,根据安培定则可知,电流从通电螺线管的左侧流入,则电源的A端为正极;(2)若想让小车向右运动得更远,则需要使小车受到的排斥力增大,需要增强通电螺线管的磁性,可以增大通电螺线管中的电流,由欧姆定律可知需要减小变阻器接入电路中的电阻,则需要将变阻器的滑片向左移动;另外,还可以增加线圈匝数等。故答案为：(1)正; (2)将变阻器的滑片向左移动。
23、无锡城市发展迅速,目前地铁1、2号均已全线开通。小霖去乘坐地铁时发现“聪明的电梯”(如图甲),小霖根据网络搜索的如乙图所示的简易控制电路,R是一个压敏电阻,其电阻阻值随压力的增大而减小。分析：当人走下电梯后,电磁铁的磁性变 ▲ (选填“强”或“弱”),电动机的转速变 ▲ (选填“大”或“小”)。
【答案】弱; 小
【解析】本题中有两个电路,左侧为压敏电压与电磁铁串联,右侧为电机控制电路,当衔铁与触点1接触时,R1与电机串联,当衔铁与触点2接触时,电阻断路,电机中电流增大。
【分析】本题考查应用物理知识解决实际问题的能力,在本题中应认清电路的构造联系所学知识进行解答。
【详解】当人从电梯上走下后,R的阻值增大,电路中电流减小,电磁铁磁性变弱,则衔铁被拉起,与触点1接触,则电机上的电流减小,电动机转速变小。故答案为：弱; 小。
24、组装直流电动机后,接通电源,若出现表中左边的现象,请分析原因,然后将右边的故障原因填在横线上(填写选项对应字母)：
①转动较慢,显得很吃力 ▲ , A.摩擦阻力太大B.换向器与电刷接触不良C.启动前线圈刚好处于平衡位置
②刚接通电源时,电动机不转,但用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来 ▲ ,
③电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机才能转动起来 ▲ 。
【答案】①A; ②C; ③B
【解析】【分析】【详解】①因为电动机轴生锈,摩擦力过大电动机常常转速缓慢或者被卡住。所以故障现象①对应故障原因A。②因为线圈处于平衡位置时,通电后线圈受平衡力作用,保持原来运动状态不变,静止不转,用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来。所以故障现象②对应故障原因C;③如果换向器与电刷接触不良,电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机就能转动起来。所以故障现象③对应故障原因B。故答案为：①A; ②C; ③B。
三、实验探究题(本题共3小题,每空2分,共30分)
25、为了探究磁场,小科同学做了如下实验。
【探究磁体周围的磁场】
(1)在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布
情况。铁屑在磁场中被 ▲ 成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来,如图甲所示。
(2)再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时的情况如图乙所示,黑色一端表示磁体的N极,某点小
磁针北极所指的方向就是该点的 ▲ 方向。
【探究通电螺线管周围的磁场】
(3)把小磁针放在螺线管四周,通电后发现小磁针的指向如图丙所示,说明通电螺线管周围的磁场跟条
形磁体的磁场相似,图中 ▲ (选填“左”或“右”)端是螺线管的N极。
【反思推理】
(4)小科同学根据“小磁针在通电螺线管周围会受到磁力的作用,说明电流周围存在磁场”,从而猜想在地球周围也可能存在某种“重力场”。根据通电螺线管的磁场分布,小明推测“重力场”的最可能是图丁中的 ▲ (选填“A”“B”或“C”)。
【答案】(1)磁化; (2)磁场; (3)右; (4)A
【解析】(1)在磁体或电流的作用下,使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化;(2)小磁针在磁场中静止时N极的指向为该点的磁场方向;(3)通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场相似;根据安培定则分析通电螺线管的极性;(4)根据“重力方向竖直向下”推测重力场的分布。
【分析】本题考查了通电螺线管周围的磁场、磁场的方向、安培定则的应用、磁化等知识,难度不大。
【详解】(1)铁屑原来没有磁性,但在磁场的作用下能够获得磁性,说明铁屑被磁化了;(2)在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向;(3)由图可看出,通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似;根据安培定则可知,螺线管的右端是N极;(4)在磁场中,小磁针N极的受力方向和该处磁场方向相同;与此类似,物体所受重力的方向竖直向下,并大致指向地心,则我们可以用重力的方向反映重力场的方向,故图A最有可能是“重力场”的分布。故答案为：(1)磁化; (2)磁场; (3)右; (4)A。
26、在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中,实验设计如下：
(1)在螺线管的两端各放一个小磁针,在硬纸板上均匀的撒满铁屑,通电观察小磁针的指向,轻敲纸板,铁屑的排列情况如图甲所示。
(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置,通电后小磁针静止时的指向如图乙所示。
(3)根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的 ▲ (选填“左”或“右”)端为N极。通过进
一步的实验同学们发现,通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中的 ▲ 方向有关。
(4)地球周围存在磁场,有学者认为,地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的,结合图甲、乙分析
推断;图丙3中地球的圆形电流方向与地球自转方向 ▲ (选填“相同”或“相反”)。
【答案】(3)左; 电流; (4)相反
【解析】【分析】【详解】(3)根据安培定则可以判断出图乙所示的通电螺线管的左端为N极,磁感应线分布形状可知通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两个磁极。根据小磁针的指向和图乙可知通电螺线管的极性与环绕螺线管导线中电流方向有关;(4)地球周围存在磁场,地磁场的北极在地球的南极附近,地磁场的南极在地球的北极附近,根据右手定则可知,地球的圆形电流方向与地球自转方向相反。故答案为：(3)左; 电流; (4)相反。
27、铝箔轻巧,导电性好,能做许多科学实验。
实验1：“铝箔小火箭”
将铝箔卷成筒状,上端封闭并装入一截火柴头,下端开口并装上尾翼,制成小火箭。将小火箭套在发射
架上,加热其上端,如图甲所示。稍后小火箭就会射到空中。
(1)小火箭与发射架不能套得太紧,否则会因 ▲ 力太大,难以起飞。
(2)火柴头燃尽后,空中的小火箭还能继续上升,这是因为小火箭具有 ▲ 。
实验2：“铝箔秋千”
折一个U形铝箔框,其两端通过回形针与干电池两端相连,置于磁铁上方,如图乙所示。通电时,铝箔框就会朝一个方向摆动。
(3)通电摆动时,电能转化为 ▲ 能和内能。
(4)若要改变铝箔框通电时的摆动方向,请写出一种方法： ▲ 。
【答案】(1)摩擦; (2)惯性; (3)机械; (4)改变电流的方向(或磁场的方向)
【解析】(1)影响滑动摩擦力大小的因素有：压力的大小和接触面的粗糙程度;(2)一切物体都具有惯性;(3)通电导体在磁场中受力的作用,此过程将电能转化为机械能和内能;(4)通电导体在磁场中受力运动的方向与电流的方向和磁场的方向有关。
【分析】本题通过生活中的小实验考查了影响滑动摩擦力大小的因素、惯性、通电导体在磁场中受到力的作用等,涉及的知识点较多,但难度不大。
【详解】(1)小火箭与发射架不能套得太紧,否则火箭与发射架间的压力太大,火箭受到的摩擦力太大,难以起飞;(2)火柴头燃尽后,小火箭具有惯性,所以空中的小火箭还能继续上升;(3)铝箔框通电后摆动是因为通电铝箔框在磁场中受力的作用,且电流通过导体时会产生热量,则此过程中将电能转化为机械能和内能;(4)因为通电导体在磁场中受力运动的方向与电流的方向和磁场的方向有关。所以改变铝箔框通电时的摆动方向,可以改变电流的方向或磁场的方向。故答案为：(1)摩擦; (2)惯性; (3)机械; (4)改变电流的方向(或磁场的方向)。
28、某兴趣小组在研究扬声器结构时,发现扬声器中有一个环形磁体,他们不知道环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布(如图甲,左侧为N极,右侧为S极);
猜想2：磁极呈轴向分布(如图乙,上面为N极,下面为S极);
猜想3：磁极呈里外分布(如图丙,外侧为N极,内侧为S极);
为了验证其他猜想,他们进行了如下实验：
(1)用细棉线将环形磁体水平悬挂起来(如图丁所示),结果观察到磁体在任意位置都能保持静止,这说明
猜想 ▲ 是错误的。
(2)用细棉线将环形磁体竖直悬挂起来(如图戊所示),结果观察到磁体只在特定位置能保持静止,这说明猜想 ▲ 是错误的。
(3)为进一步确定这种环形磁铁磁极的分布情况,小李进行了以下实验：取两个完全相同的环形磁铁,将它们沿中心轴线互相靠近,发现它们相互排斥。接着将其中一个环形磁铁翻转,结果它们相互吸引,则验证了另一猜想是正确的。
(4)若将这两个完全相同,重均为G的环形磁铁a、b串在木制支架上,静止时如图已所示(不考虑环形磁铁与木杆间的摩擦力),则磁铁a对底座的压力 ▲ 。
A、等于G B、小于2G C、等于2G D、大于2G
(5)若再放上一个完全相同的磁铁c(b、c间也排斥),则相邻两个磁铁间的距离Lab ▲ Lbc(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)1; (2)3; (4)C; (5)小于
【解析】磁体上磁性最强的部位叫磁极,每个磁体都有N极和S极两个磁极。磁极间相互作用的规律是：同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
【分析】该题以实验探究题的形式考查了同学们对地球是一个大磁铁及磁体间的作用规律等知识点的理解和掌握,同时还检测了同学们设计实验的能力,需同学们细心解决。
【详解】(1)当按图丁的放置方法悬挂起来时,若猜想1是正确的,则环形磁体不会静止在任何位置,只会停留在一个方向：N极在北面,S极在南面,故猜想1是错误的。(2)当按图戊的方法用细棉线将环形磁体竖直悬挂起来,如果猜想3正确,由于地磁场的作用,应该在任何位置都能保持静止,结果观察到磁体在特定位置能保持静止,这说明猜想3是错误的。(4)设磁铁a对底座的压力为F1;a对b的排斥力为F2,对于磁铁b,受到重力和磁铁a的排斥力F2,根据平衡条件可得F2=G。以b和a整体为研究对象,因为磁铁a对底座的压力F1与底座对a和b的支持力是一对相互作用力,所以磁铁a对底座的压力等于它们的总重力,即F1=2G,故选C。(5)若再放上一个完全相同的磁铁c(b、c间也排斥),此时b磁铁受到3个力的作用,如图所示：
b磁铁静止时,由力的平衡条件可得Fa对b=G +Fc对b,即Fa对b>Fc对b,即Fa对b的排斥力更大,说明a、b间的距离更小,则相邻两个磁铁间的距离Lab小于Lbc。故答案为：(1)1; (2)3; (4)C; (5)小于。
四、简答题(本题共3小题,第29题4分,第30题、第31题各8分,共20分)
29、某智能扫地机器人(如图甲)可通过灰尘传感器自动寻找灰尘清扫,通过电动机旋转、产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。图乙为其部分工作原理图,控制电路电源电压U为4.5V,定值电阻R0=12Ω,R为光敏电阻,其阻值随光照强度E(单位cd)的变化如图丙所示。
图甲 图乙 图丙
(1)当地面灰尘增多,使空气的透光程度减弱,使照射到光敏电阻上的光照强度减弱,B触头与静触头 ▲ _(选填“A”或“C”)接触,则电动机工作;反之,指示灯亮,从而达到自动控制的目的。
(2)若电压表示数小于等于3V时,电动机开始工作。求电压表示数为3V时,光照强度为多少
【答案】(1)A; (2)光照强度为3cd
【解析】(1)由图丙知光照强度与电阻大小的关系判断电磁铁磁性的强弱;(2)根据串联电路电压和电流的规律算出电压表示数为3V时的电阻,找出对应的电流。
【分析】此题以某智能扫地机器人为题材,考查了电磁继电器的原理、欧姆定律的应用,是一道综合题,但难度不大。
【详解】(1)当地面灰尘增多,使空气的透光程度减弱,使照射到光敏电阻上的光照强度减弱,光敏电阻变大,电流变小,磁性减弱,弹簧将衔铁拉起,B触头与静触头A接触,电动机工作,反之,指示灯亮,从而达到自动控制的目的。(2)电压表示数为3V时,定值电阻R0的电流为：I==0. 25A;光敏电阻的电压：U'=4. 5V-3V=1. 5V,光敏电阻的电阻：R==6Ω,由图知光敏电阻的电阻为6Ω时,光照强度为3cd。故答案为：(1)A; (2)光照强度为3cd。
30、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/x105N 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)
甲
(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。
(3)小明希望压力大于或等于2.4x105N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
【答案】(1)见解析; (2)C、D; (3)75Ω; (4)6x104N
【解析】(1)明确横坐标表示压力,纵坐标表示输出电压,根据表中数据,利用描点法绘制图象;(2)由数据可知,压力越大,输出电压越大,电磁铁的磁性就越强,电磁铁把衔铁吸下来,C、D之间的电路就会接通;(4)压力传感器相当于电压可变的电源,从表或图象中找出2. 4x105N压力对应的电压,因为线圈中电流大于或等于20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合,结合继电器线圈的电阻为25Ω,利用欧姆定律的知识就可以求出电阻箱接入电路的阻值;(5)由数据可知,汽车重力越小,压力传感器输出电压越小,根据电磁继电器衔铁闭合的最小电流和线圈电阻,利用欧姆定律知识就可以求出最小输出电压,再对照图象就可以找到对应的压力值,就是汽车重力的大小。
【分析】此题需注意两点：(1)压力传感器的本质是可变电源,线圈和电阻箱串联,通过的电流相等;(2)电路中达到电磁继电器闭合的电流时,电磁铁才把衔铁吸下,发出超重报警信号,重点是电磁继电器的工作原理。
【详解】(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到达一定数值,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. 4x105N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. 02Ax25Ω=0. 5V由图象可知,输出电压为0. 5V时,对应的压力为6x104N。答：汽车的最小重力为6x104N。故答案为：(1)见解析; (2)C、D; (3)75Ω; (4)6x104N。
31、某实验要求盐水的密度控制在一定范围内,图1为小宇设计的盐水密度控制模拟装置,A物体浸没在盐水中,R为定值电阻,RF为力敏电阻,其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图2所示。已知：U=12V,VA=100cm3,ρA=1.6g/cm3;当电磁铁线圈中的电流I≥0.048A时,铁质开关K被吸上,当I≤0.04A,K被释放：从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内;电磁铁线圈电阻不计,设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。
(1)容器中的水蒸发后盐水密度 ▲ ,轻质细线上的拉力 ▲ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)请在图1中接入一电压表,要求当盐水密度变大时电压表的示数增大。
(3)若此装置所能控制的最大盐水密度为1.3g/cm3,则该装置所能控制的最小盐水密度是多少
(4)若将R更换为阻值更大的电阻,该装置控制的最大盐水密度将 ▲ 。此时该装置控制的最大盐水
密度与最小盐水密度的差值将 ▲ (选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】(1)变大;变小; (2)见解析; (3)该装置所能控制的最小盐水密度是1. 1x103kg/m3; (4)变大;变小
【解析】【分析】【详解】(1)容器中的水蒸发后,由于水的质量减小,则盐水密度变大,由于物体A浸没在盐水中,根据F浮=ρ液gV排可知物体A所受浮力变大,由于轻质细线上的拉力F=G-F浮,则拉力F变小;(2)图1控制电路中,R、电磁铁、RF串联;根据图2可知,当盐水密度变大时拉力F变小;力敏电阻的阻值会变小,由串联分压原理可知,RF两端的电压相应的会变小,R两端的电压相应的会变大,所以电压表应并联在定值电阻R的两端,如下图所示：
物体A的重力GA=mAg=ρAVAg=1. 6x103kg/m3x100x10-6m3x10N/kg=1. 6N,若此装置所能控制的最大盐水密度为1. 3g/cm3,物体A所受的最大浮力：F浮最大=ρ最大VAg=1. 3x103kg/m3x100x10-6m3x10N/kg=1. 3N,此时轻质细线上的拉力F最小=G-F浮=1.6N-1.3N=0.3N,根据图象可知,F最小=0.3N时,RF1=200Ω;此时铁质开关K应吸上,排水电路开始排水,则电磁铁线圈中的电流I≥0. 048A,由I=可得,电路中的总电阻：R总==250Ω;根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得：定值电阻R=R总-RF1=250Ω-200Ω=50Ω;根据题意可知,当电流达到I'=0. 04A时,铁质开关K被释放,停止放水;由I=可得,电路中的总电阻：R==300Ω;此时RF的阻值：RF=R-R=300Ω-50Ω=250Ω,由图2可知,此时的拉力为：F最大=0. 5N,物体A所受的最小浮力：F浮最小=G-F最大=1.6N-0. 5N=1.1N,根据F浮=ρ液V排g可得盐水的最小密度：ρ最小==1.1x103kg/m3;(4)当R的阻值调大时,由于控制电路中释放或吸上铁质开关的电流值不变,则控制电路对应的总电阻不变,由RF=R总-R可知,RF1和RF2的阻值都会变小,由图象可知物体A受到的拉力减小;根据F浮=G-F可知物体A受到的浮力变大,根据ρ液=可知液体的密度变大;最大盐水密度与最小盐水密度时,RF的对应的阻值差(RF1-RF2)却保持不变,由图象可知受到的拉力最大与最小的差值变小,根据F浮=G-F可知物体A受到的浮力最大与最小的差值变小,根据ρ液=可知液体的密度最大与最小的差值变小。故答案为：(1)变大;变小; (2)见解析; (3)该装置所能控制的最小盐水密度是1. 1x103kg/m3; (4)变大;变小。
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