第20章电与磁单元同步测评2023-2024学年人教版九年级物理全一册（有解析）

第20章电与磁单元同步测评
(满分:60分 考试时间:60分钟)
第Ⅰ卷(选择题,共19 分)
一、选择题(1~5题为单选题，每小题2分，6~8题为多选题，每小题3分，共19分)
1.如图所示，甲、乙、丙、丁是四幅实验图，下列说法正确的是( )
A.甲实验说明同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥
B.乙实验说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流
C.丙实验说明利用磁场可以产生电流
D.丁实验说明机械能可以转化为电能
2.如图乙所示的装置中与图甲工作原理相同的是( )
3.如图所示，将某发光二极管的两极接入电路的a、b两点，闭合开关时，通电螺线管旁边小磁针S极向右偏转。下列判断正确的是( )
A.通电螺线管右端为N极
B.电源左端为正极，右端为负极
C. 发光二极管c极接b点，d极接a点
D.图中P处磁感线的方向从螺线管右端到左端
4.如图所示的是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列说法中正确的是( )
A.只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
B.若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
C.只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
D.只要机动车驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
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5.如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根与螺线管连接的导体棒ab，当ab棒水平向右运动时，小磁针 N 极转至右边。可使图甲位置的小磁针N极转至左边的操作是图乙中的( )
6.下列有关电与磁的说法正确的是( )
A.磁感线是用来形象描述磁场的，并不真实存在
B.悬吊着的小磁针静止时N极指向地理南极附近
C.法拉第在世界上第一个发现了电与磁之间的联系
D.电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关
7.下列关于电与磁的说法正确的是( )
A.磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的
B.改变通电螺线管中电流的方向，可以改变通电螺线管的N、S极
C.发电机是利用电磁感应原理制成的，工作时将机械能转化为电能
D.只改变直流电动机的电流方向，直流电动机内线圈的转向会发生改变
8.如图甲、乙所示的实验现象，下列有关说法正确的是( )
A.图甲演示的现象与扬声器的原理相同
B.图乙演示的是电流的磁效应现象
C.图甲演示过程中把电能转化成机械能
D.图乙中，导体ab 只要运动就能在电路中产生感应电流
第Ⅱ卷(非选择题，共41 分)
二、填空题(共5小题，每空1分，共13 分)
9.小明做了一个如图所示的装置。闭合开关，如果用外力使导体 ab水平向右运动，则光滑的导体棒 cd (选填“会”或“不会”)运动起来，此时甲部分利用的物理原理是 ；乙部分的能量转化是 。
10.如图所示的是探究电磁铁磁性特点的电路图，闭合开关后，电磁铁的A端是 极，当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，电流表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)，电磁铁的磁性 (选填“变强”“变弱”或“不变”)。
11.如图所示，两名同学像摇跳绳一样在空中摇动电线，使电线切割地磁场的磁感线。若灵敏电流表的指针发生偏转，则可以断定两同学站立在地面上的 (选填“东西”或“南北”)方向，这个实验的原理是 ，老师上课时常使用“小蜜蜂”扩音器，声音由话筒传入扩音器，经扩音器放大后又经扬声器传出。则在“小蜜蜂”中利用了上述原理的部件是 (选填“话筒”或“扬声器”)。
12.如图所示的是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中有电流通过时，线圈会转动，原因是 ；若改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向将 (选填“改变”或“不改变”)。
13.如图所示的是某同学设计的水位自动报警装置，当水位上升到与金属片 A接触时，控制电路接通，此时，工作电路中的 (选填“灯亮”或“铃响”)，通电螺线管上方为 (选填“N”或“S”)极。
三、实验探究题(共3 小题，每空1分，共15 分)
14.磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图甲、乙所示的电路，图甲中电源电压为6 V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图象如图丙所示。
(1)当S 断开、S 闭合时，电流表的示数为 mA。闭合S 和S ,图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感应电阻R处的磁感应强度 B 逐渐 。
(2)闭合S 和 S ，滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R，测出 R离电磁铁左端的距离x与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B 的数值如下表。请计算：当x=5 cm时,B= T。
x/cm 1 2 3 4 5 6
I/mA 10 12 15 20 30 46
B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 _____ 0.20
(3)综合以上实验数据可以得出电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 。
15.阅读短文，回答问题。
善变的软磁铁
如图甲所示的是中国科技馆探索与发现展厅的一个名为“善变的软磁铁”的展品，体验者推动如图乙所示的软磁铁 A 缓慢地向永磁铁B移动(永磁铁的右端是N极)，会感觉到同性的软磁铁和固定的永磁铁之间的斥力越来越大，推动越来越吃力。但是，当软磁铁继续靠近永磁铁，两者接近到一定距离时，两块磁铁之间的排斥力又忽然变成了吸引力。这件展品让观众们体验了软磁铁与永磁铁之间同性相吸的奇妙特性。
磁铁一般分为软磁铁和硬磁铁。所谓软，是指这些材料容易被磁化，在磁性上表现“软”。在一般情况下，软磁铁同样也表现出硬磁铁中的一类——永磁铁的正常属性，但当普通永磁铁非常接近软磁铁的尖端时，软磁材料的磁矩方向发生了变化，两者的斥力会突然转变为吸引力。软磁材料易被磁化，被磁化后，磁性也容易消失，也易于通过敲打和加热退磁，它广泛用于电工设备和电子设备，如用于电磁铁、变压器和电机的铁芯中，以便在断电后磁性消失。
(1)开始体验时，体验者缓慢用力推软磁铁时，永磁铁 B与软磁铁 A 之间相互排斥，此时，B对A的斥力与 A 对B的斥力，是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
(2)图乙中，当永磁铁 B 和软磁铁 A 相互排斥时，软磁铁 A 的左端是 极；当它们接近到一定距离，两磁铁间相互作用变为吸引时，软磁铁 A 的左端是 极。
(3)写出一条与硬磁铁相比，软磁铁的突出特点： 。如果一个软磁铁还留有磁性，把它的磁性消除或减弱的办法: 、 。
16.小明利用如图所示的实验装置探究电与磁之间的关系，实验中观察到的现象记录如下表。
次数 1 2 3 4 5
开关 断开 闭合 闭合 闭合 闭合
磁场方向 上 N 下S 上 N 下S 上 N 下S 上S 下 N 上S下 N
钢棒 ab 左右运动 左右 运动 上下运动 左右运动 上下运动
灵敏电流计指针 不偏转 偏转 不偏转 偏转 不偏转
(1)实验中，通过观察 判断电路中是否产生磁感应电流。
(2)比较实验1、2可知，导体中产生感应电流的一个条件是 。
(3)经过分析还可以得出，产生感应电流的条件是 。
(4)用这个实验原理可以制成 (选填“电动机”或“发电机”)。
四、画图题(共 2 小题,第17题6 分,第18 题7分,共13 分)
17.如图所示，按小磁针的指向标出螺线管的“N”“S”极和电源的“+”“ -”极。
18.图中电路连接正确，通电后小磁针指向如图所示(涂黑端表示 N极)。请在图中标出电源的“+”“-”极，并画出螺线管的绕法。
1.答案：B 解析：两磁铁悬挂起来，当同名磁极相对时，相互排斥，当异名磁极相对时，相互吸引，故 A 错误；导线与灵敏电流计相连，闭合电路时，当导体在磁场中做切割磁感线的运动时，灵敏电流计的指针发生偏转，说明产生了电流，故 B 正确；导线内通以电流后，放在其周围的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故C错误；导体棒与电源相连，当通以电流时，由于受磁场力的作用，导体棒会运动，说明通电导体在磁场中受磁场力的作用，将电能转化为机械能，故D错误。
2.答案：D 解析：图甲装置表明了通电导体在磁场中受力运动。自发电手电筒、话筒、手摇发电机的原理均是电磁感应现象，故A、B、C不符合题意；扬声器的原理是通电导体在磁场中受力运动，故D符合题意。
3.答案：C 解析：根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的左端，则通电螺线管的左端为N极，故A错误；由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向左端，电流从右端流入，左端流出，则电源右端为正极，故B错误；发光二极管c极接b点，d极接a点，发光二极管“正”“负”极接对，电路中有电流，故C正确；在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外P点的磁场方向从螺线管左端到右端，故D错误。
4.答案：C 解析：由题图可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响的，因此这两个开关只能串联，不能并联，故A、B、D错误，C正确。
5.答案：A 解析：ab水平向左运动，蹄形磁体的磁场方向不变，导体棒运动的方向相反，产生的感应电流反向，螺线管产生的磁场方向反向，小磁针 N极转至左边，故 A 正确；ab竖直向下或向上运动，导体棒不切割磁感线，不产生感应电流，小磁针不偏转，故 B、C错误；ab水平向左运动，蹄形磁体的磁场方向反向，导体棒ab的运动方向反向，导体棒切割磁感线产生的电流方向不变，则小磁针的偏转方向不变，故D 错误。
6.答案：AD 解析：磁场虽然看不见摸不着，但是实际存在的，磁感线是人为建立的模型，并不真实存在，故A正确；根据磁极间的相互作用规律可知，小磁针在地面上受到地磁场的作用静止时，小磁针的 N极指向地磁的南极即地理的北极附近，故 B错误；奥斯特最早发现了电与磁之间的联系——电流的磁效应，故C错误；继电器是利用低电压、弱电流电路的通断来间接控制高电压、强电流电路通断的装置，它是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关，故D 正确。
7.答案：BCD 解析：磁场中某点的磁场方向是一定的，可以由放在该点的小磁针来判断，但不是由小磁针决定的，故A错误；螺线管周围磁场的方向和电流的方向有关，改变电流的方向会改变磁场的方向，故 B 正确；发电机是利用电磁感应原理制成的，发电机工作时将机械能转化为电能，故C正确；电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理工作的，所受力的方向与电流方向和磁场方向有关，故只改变直流电动机的电流方向，直流电动机内线圈的转向会改变，故D正确。
8.答案：AC 解析：甲装置中有电源，说明通电导体在磁场中受力运动，扬声器就是利用这个原理制成的，故 A 正确；图乙中，当闭合电路中的金属棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，这是电磁感应现象，不是电流的磁效应，故B错误；图甲演示了通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能，故C正确；图乙中，导体 ab 只有做切割磁感线运动且电路闭合时，才能在电路中产生感应电流，故D错误。
9.答案：会 电磁感应 电能转化为机械能 解析：闭合开关，导体ab和cd组成一个闭合电路，闭合电路的一部分导体ab 在磁场中进行切割磁感线运动，闭合电路中有了感应电流，这是电磁感应现象；电路中有了感应电流之后，感应电流经过导体cd，导体cd成为通电导体在磁场中就会受力运动，该过程中电能转化为机械能。
10.答案：S 变小 变弱 解析：伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即螺线管的B端为通电螺线管的N极，A端是S极；当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，其接入电路的电阻变大，电路中的电流减小，所以电流表示数减小，当匝数一定时，电流减小，电磁铁的磁性减弱。
11.答案：东西 电磁感应 话筒 解析：因为地球是一个巨大的磁体，地理的南极附近是地磁的北极，地理的北极附近是地磁的南极，所以在地球周围存在着磁场，故题图中两名同学手持电线分别站在地面上的东西方向，像摇动跳绳一样在空中不停地摇动电线时，相当于做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象；话筒的工作原理是电磁感应现象，扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，即在“小蜜蜂”中利用了电磁感应现象的部件是话筒。
12.答案：通电线圈在磁场中受力 改变 解析：通电线圈在磁场中受力而转动，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大，因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。
13.答案：铃响 N 解析：当水位上升到与金属片 A 接触时，控制电路接通，此时，电磁铁有磁性，将衔铁吸引，工作电路中的铃响；电流从通电螺线管的上方流入，下方流出，根据安培定则可知通电螺线管上方为N极。
14. 答案:(1)60 增大 (2)0.40 (3)增大 小
解析：(1)当S 断开、S 闭合，即磁感应强度为零时，由图丙可知，此时磁感应电阻的阻值为 R =100 Ω，则此时电流表的示数为 0.06 A=60 mA;闭合S 和S ,图乙中滑动变阻器的滑片 P向右移动，变阻器接入电路的阻值变小，电路中的电流变大，磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感应电阻R的阻值变大，由此可知，磁感应电阻R处的磁感应强度 B逐渐增大。
(2)当x=5 cm时，由表格数据可知此时电流表的示数是30 mA，由欧姆定律可得，此时磁感应电阻的阻值为 由图丙可知，对应的磁感应强度为B=0.40 T。
(3)分析(2)中的表格数据可得，电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。
15. 答案:(1)相互作用力 (2)N S (3)容易被磁化高温 敲击
解析：(1)物体间力的作用是相互的，开始体验时，永磁铁对软磁铁有斥力，软磁体对永磁铁也有斥力，它们是一对相互作用力。
(2)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。图乙中，当永磁铁 B 和软磁铁 A 之间相互排斥时，因为永磁铁 B 的右端是 N 极，所以软磁铁 A 的左端是 N极；当永磁铁 B 和软磁铁 A 接近到一定距离，两磁铁间相互作用变为吸引时，软磁铁A的左端是S极。
(3)软磁体易被磁化，磁性也易消失，故与硬磁铁相比，软磁铁的突出特点是易被磁化；磁性消除或减弱的办法是敲打或加热。
16.答案：(1)灵敏电流计指针是否偏转 (2)电路闭合(3)闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动 (4)发电机
解析：(1)确定电路中有无感应电流产生的依据是灵敏电流计指针是否偏转。
(2)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。由表中数据可知，当开关断开时，不会有电流产生。
(3)由表中数据知，当开关断开时，不会有电流产生，若导体向上或向下运动，即不切割磁感线时，电路中也没有电流产生，因此可得产生感应电流的条件是闭合电路的部分导体，在磁场中做切割磁感线运动。
(4)发电机是靠导线切割磁感线产生电流的，与图示实验原理相同。
17.答案:如图所示。
解析：由异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端是S极，左端是 N 极。根据安培定则，伸出右手握住螺线管使大拇指指向通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流由螺线管的右端流入，即电源的右端是正极，左端是负极。
18.答案:如图所示。解析：已知小磁针的右端为 N极，由磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的右端为N极、左端为S极，由电流表的接线柱可知，电流从螺线管的右端流入，即电源的右端为正极，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，则螺线管的绕法如图所示。