2024年中考科学二轮 专题8：电与磁的应用与突破
文档属性
| 名称 | 2024年中考科学二轮 专题8：电与磁的应用与突破 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-18 16:49:59 | ||
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文档简介
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专题8：电与磁的应用与突破
一、单选题
1． 如图所示的四个实验装置， 其相关分析不正确的是( )
A．如图甲， 小磁针的作用是判断通电导线的周围是否存在磁场
B．如图乙， 通电螺线管内插入铁棒， 可以使磁性大大加强
C．如图丙， 该实验是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
D．如图丁， 该实验原理与发电机的工作原理相同
2．如图所示，虚线是由一电子枪打出的南北方向的电子运动轨迹，以下关于电子枪的位置和磁针偏转情况的判断正确的是（ ）
A．若电子枪在图示左侧，磁针N极向纸外偏转
B．若电子枪在图示左侧，磁针N极向纸里偏转
C．若电子枪在图示右侧，磁针N极向纸里偏转
D．若电子枪在图示右侧，磁针N极向不偏转
3．小科通过微信公众号“胜哥课程”正在观看《通电螺线管周围的磁场》科学视频，只见“胜哥”在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．撒铁屑的目的是为了确定产生的磁场方向
B．改变电流方向，细铁屑的分布也会发生改变
C．用木屑代替铁屑进行实验也会有规律地排列
D．P和Q两处若都放上小磁针，静止后它们的指向相同
4．新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。电动机为电动汽车提供动力，其工作原理如下图中的（）
A． B．
C． D．
5．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《巨磁电阻的原理》科学视频，对相关知识有了深刻的理解。如图所示是“胜哥”在研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后，使滑片P向左滑动的过程中，指示灯（电阻不变）明显变亮，对上述过程的描述有如下说法：
①滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性增强；
②滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱；
③巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大；
④巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小。
其中说法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
6．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右做匀速直流运动。当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方的过程中，同时滑动变阻器上的滑片逐渐向上滑动，下列判断错误的是（ ）
A．电磁铁的上端是S极 B．电磁铁的磁性逐渐变强
C．铁块对地面的压强逐浙减小 D．地面对铁块的摩擦力变大
7．如图所示为一台非铁性物质制成的天平。天平左盘中的A是一铁块，B是电磁铁。未通电时天平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使电磁铁对铁块A的吸引力大于铁块受到的重力，铁块A被吸起。当铁块A向上加速运动的过程，下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持乎衡
B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C．电磁铁B的下端为N极，天平左盘下降
D．电磁铁B的下端为N极，无法判断天平的平衡状态
8．用螺丝钉、电池、导线和纽扣状磁铁，可以做成一个最简单的电动机。如图所示，螺丝钉的尾端吸着磁铁，尖端吸在电池的正极上，然后将导线的一端接到电池负极，另一端搭在磁铁边缘，螺丝钉就开始旋转。下列叙述错误的是（ ）
A．若将电池替换成电压更大的电池，螺丝钉转动速度加快
B．若仅改变电源正负极方向，螺丝钉会反向转动
C．若仅将纽扣磁铁上下翻转（改变磁极方向），螺丝钉会反向转动
D．工作时将机械能转化为电能
9．如图所示，是“线圈不能连续转动”的三幅实验图，下列说法中不正确的是（ ）
A．三图中，导线ab与cd所受的磁力方向始终没有发生改变
B．乙图中，线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈abcd最终会停止在乙图所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈abcd一定会在乙图的平衡位置左右摆动，永不停止
10． 如图所示，使一个铜盘绕其竖直轴转动，且摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁体移近铜盘，则（ ）
A．铜盘转动将变慢
B．铜盘转动将变快
C．铜盘仍以原来的转速转动
D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁体的两端哪端是N极，哪端是S极来决定
11．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《直流电动机的工作原理》科学视频，对相关知识有了深刻的理解。直流电动机中，换向器的作用是（ ）
A．转过平衡位置前，改变线圈中电流的方向
B．转过平衡位置后，改变线圈转动方向
C．转过平衡位置后，使线圈受力方向改变
D．转过平衡位直前，改变磁感应线的方向
二、填空题
12．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了电学的课程后，设计了雾灯模拟电路，右图所示。衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的 (选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为 。
13．电和磁之间有密切的联系。
（1）如图1是一种轮子会发光的自行车。轮子一圈是透明的，磁环固定在轮周上。由金属线圈和发光二极管LED组成的电路固定在轮子上。骑行时，轮子发光。共工作原理是 。
（2）如图⒉是小科在研究电与磁知识时做的实验，乙、丙对照说明了 。
（3）小科报据实验现象推断：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时（如图3），小磁针也将发生偏转，N极将偏向纸面向 （选填“外”或“内”）。
14．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知。当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则 B端是磁体的 极。断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 (填“北方”或“南方”)。
15．小科去超市、走到自动扶梯前时发觉它运行得较慢。当他站在自动扶梯上时又快了起来。小科依照所学的知识。画出了如图所示的电路（R为压敏电阻）．
（1）通电后，电磁铁的下端为 极。
（2）当没有人站在自动扶梯上时，动触点与触点 （填"1"或"2”）接触，电动机转速变小。由此可知，压敏电阻R的阻值随着压力的增大而 （填“增大“或“减小”）。
16．磁场对通电导线的作用
（1）通电导线在磁场中受到力的作用。
若通电导线的电流方向与磁感线方向平行时，导线不受磁场力的作用；当两者方向 时，导线受到的磁场力最大。
（2）受力方向与电流方向和 有关：只改变电流方向或只改变磁场方向，导 线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向 。
（3）受力大小与电流大小和磁场强弱有关：电流越大、磁场越 ，受力越大。
三、实验探究题
17．小正用左图所示装置探究电磁铁磁性强弱的影响因素。该实验是通过观察电磁铁吸引大头针数量来判断磁性强弱的。请回答：
（1）甲、乙两个电磁铁串联，是为了控制 一致，根据如图所示的实验现象，能得到的结论是 ；
（2）右图是小潘自制的探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图。它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A。当用导线a与接线柱⒉相连，闭合开关后，指针B发生偏转。则指针下方的物体A应由材料 制成。
A．铜 B．铁 C．塑料 D．铝
实验发现：将滑动变阻器的滑片P向 （填“左”或“右”）移动过程中，指针B偏转的角度将增大。这一实验基于的假设是 。
18．在物理学中，磁感应强度(用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T)表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 (选填“甲”“乙”“丙”“丁”)。
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后，测得的数据如表所示。
1 2 3
U/V 1.50 3.00 4.50
I/mA 3.00 6.00 9.00
③根据该磁敏电阻的R—B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。
（4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 。
19．通过微信公众号“胜哥课程”观看了《影响通电螺线管磁性强弱的因素》科学视频后，同学们一起设计了相关实验电路图。该组同学通过实验记录数据如下表：
通电螺线管中有无铁芯 无铁芯 有铁芯
线圈匝数 50匝 50匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/安 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引大头针的最多数目/枚 0 0 0 3 5 8
（1）同学们可以通过比较 （填实验序号）实验数据可以得出：在匝数相同的情况下，通电螺线管的磁性随电流增加而增大。
（2）同学们发现前面3次实验中没有吸引起大头针，可以采用什么方法验证有磁性呢？请写出一种： 。
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小（粗细）有关？”现有大小不同的两根铁芯，请利用本题电路，写出简要的操作方案： 。
四、解答题
20．鱼群通常生存需要一定的水温，小组成员群策群力自己设计鱼池加热装置。装置的优秀标准为：防干烧，水达到温度自动恒温，能够手动调节恒定水温。
项目设计：如图所示为设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的增大而减小，可感知水温。一开始开关S闭合，水加热后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温到达至设定温度，电路进入恒温状态。
项目疑难：
（1）无水时，图中R1 R2+R3。(填“>”、“<”或“=”)。
（2）若R0=48.4Ω，900s内电热丝工作p-t图如下所示，(后300s电流通断时间比为1：5)，则这段时间内电热丝用于把20℃的水升温到28℃所消耗的电能是多少
（3）该装置自评为优秀，请说明手动调节温度的方法及理由(以温度从28℃调到26℃为例。)
21．如图甲，小科设计的“加热恒温水壶”电路可实现以下功能：①防“干烧”，即壶内水量低于一定值，不能加热：②壶内的水先煮沸后才自动恒温；③恒温的温度可以手动调节。
【电路简介】压敏电阻R可感知壶内水量：热敏电阻R2可感知水温，阻值变化趋势如图乙；L1、L2为完全相同的两个电磁铁(电阻不计，忽略距离对电磁铁磁性的影响)﹔电热丝R0电阻恒为24.2欧，当加入水量达到最低水位时，电热丝工作；烧水至沸腾后，可手动调节滑动变阻器R3，实现恒温的温度调节。
（1）要实现防“干烧”功能，加入水量未到最低水位时，L1磁性 L2磁性(填“<”、“=”或“>”)。
（2）水沸腾后，要使壶内水温从恒温60℃调节至55℃，R3阻值需适当调小，请简要分析原因。 。
（3）如图丙，若电热丝加热300秒使水沸腾，水温冷却至恒温温度后重新加热，加热、冷却反复循环，每次时长均为10秒，实现水温恒定。求900秒内电热丝R0消耗的电能大小。
（4）小红认为该设计还有不足，请指出其中一处 。
22．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图甲所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成，在低水位时，铜片E位于固定支架上；当水位上升到距池底的高度为H时，铜片E刚好与C、D接触，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强度随着其两端电压的增大而增大。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。
（1）请结合图甲说明当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理 ；
（2）在衔铁被释放和吸下过程中，蜂鸣器R两端电压随时间变化如图乙所示；在未解除报警的情况下，求开始报警后10s内电路所消耗的电能？（写出计算过程）
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，提出一条改进措施 。
23．我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】通电直导线周围的磁场；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁感应；磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】认真观察图片，分析其中包含的物理原理即可。
【解答】A.如图甲， 当导线中通过电流时，小磁针的指向发生改变，说明电流周围存在磁场，即小磁针的作用是判断通电导线的周围是否存在磁场，故A正确不合题意；
B.如图乙， 通电螺线管内插入铁棒， 铁棒被磁化后也变成一个磁体，可以使磁性大大加强，故B正确不合题意；
C.如图丙，闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理，故C错误符合题意；
D.如图丁， 当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针发生摆动，这就是电磁感应现象，与发电机的工作原理相同，故D正确不合题意。
故选C。
2．【答案】B
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】电子运动方向与电流方向相反。
【解答】AB.若电子枪在图示左侧，电子运动方向与电流方向相反，根据安培定则，磁针N极向纸里偏转，A错误，B正确；
CD.若电子枪在图示右侧，电子运动方向与电流方向相反，根据安培定则，磁针N极向纸外偏转，CD错误；
故答案为：B
3．【答案】D
【知识点】通电螺线管的磁场
【解析】【分析】A.根据铁屑是否能够指明方向分析；
B.根据螺线管周围磁场分布特点判断；
C.根据磁化的知识判断；
D.根据螺线管两极的磁场分布特点判断。
【解答】A.撒铁屑的目的是显示磁体周围磁场的分布规律，而铁屑无法显示磁场方向，故A错误；
B.改变电流方向，螺线管的磁极方向会发生变化，但是由于磁极负极磁场分布规律相同，因此细铁屑的分布保持不变，故B错误；
C.木屑不能被磁化，因此不会规则排列，故C错误；
D.假设螺线管的左端为N极，右端为S极，那么左端的小磁针N极向左，右端的小磁针N极也向左，即指向相同，故D正确。
故选D。
4．【答案】A
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁感应
【解析】【分析】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用。
【解答】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；
A.装置图电路中有电源，通电线圈或导体受到磁场力的作用运动，是电动机的工作原理，故A符合题意；
B.装置图是奥斯特实验图，小磁针指针偏转说明通电导体周围有磁场，故B不符合题意；
C.装置图是研究电磁铁的原理图，是根据电流的磁效应制成的，故C不符合题意；
D.装置图是电磁感应的实验图，属于发电机的原理，故D不符合题意。
故答案为：A。
5．【答案】D
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】根据滑片的移动方向分析的滑动变阻器接入电路中电阻的变化和总电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化，结合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性的变化。
根据灯泡的亮度变化，能够确定右侧电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系。
【解答】 ①②滑片P向左滑动过程中，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，故①正确，②错误。
③④由题可知，滑片向左滑动的过程中，指示灯明显变亮，说明右侧电路的电流增大，巨磁电阻GMR的电阻减小，
滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，左侧电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强；
所以，当电磁铁的磁性增强时，巨磁电阻的阻值减小，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小，故③错误，④正确。
综上所述：①④ 正确。
故答案为：D。
6．【答案】D
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 （1）由安培定则可判断电磁铁的极性。
（2）电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在线圈匝数一定时，电流越大电磁铁的磁性越强，根据电流的变化判断电磁铁磁性强弱如何变化。
（3）电磁铁对铁块的吸引会改变铁块对桌面的压力，进而改变压强和摩擦力的大小。
【解答】A、由安培定则（伸出右手，弯曲的四指指向电流方向，大拇指方向就是N极）可以判断，电磁铁的下端是N极，上端是S极，故A正确。
B、由电路图知，滑片逐渐向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路电流变大，通过电磁铁的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增强，故B正确。
C、电磁铁磁性增强，当铁块运动到其下方时会受到较大的吸引力，使铁块对桌面的压力减小，在接触面积不变的情况下，压强减小，故C正确。
D、铁块因被电磁铁吸引而压力减小，在接触面粗糙程度不变的情况下，摩擦力也跟着减小。故D错误。
故选：D。
7．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】利用安培定则判断出磁铁的方向；根据匀速运动的特点分析天平是否平衡。
【解答】由图可知，电流的方向从上到下，由安培定则可知，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，即电磁铁B的上端为S极，下端为N极。当当铁块A向上匀速运动的过程中，可知天平仍保持平衡。故A正确，BCD错误。
故选：A。
8．【答案】D
【知识点】磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】电动机原理是通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关。当电流方向或磁场方向发生改变时，导线的受力方向也发生改变。
【解答】A.若将电池替换成电压更大的电池，电流变大，通电导线在磁场中要受到力的作用变大，螺丝钉转动速度加快，A正确；
B.若仅改变电源正负极方向，电流方向改变，螺丝钉会反向转动，B正确；
C.若仅将纽扣磁铁上下翻转（改变磁极方向），磁场方向改变，螺丝钉会反向转动，C正确；
D.工作时将电能转化为机械能，D错误；
故答案为：D
9．【答案】D
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断
【解析】【分析】 A.导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，对线圈在磁场中的受力情况进行分析可对选项中的描述做出判断。
【解答】 A.导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，三图中，线圈在转动，但电流方向、磁场方向均未改变，所以 导线受力方向没有发生改变，故A正确不合题意；
B.乙图中，线圈中的ab与cd所受磁力在一条直线上，且方向相反，无法使线圈再转动，因此线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性，故B正确不合题意；
C.通电一段时间后，线圈abcd由于在竖直方向受力平衡，所以最终会停止在乙图所示的位置，故C正确不合题意；
D.闭合开关，线圈abcd会在乙图的平衡位置左右摆动，但最终会因为受力平衡而停止，故D错误符合题意。
故选D。
10．【答案】A
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断
【解析】【分析】（1）此时的铜盘是一个闭合电路，此在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，利用右手定则：伸出右手，让四指与大拇指在同一平面内垂直，磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向导体的运动方向，四指所指的方向就是感应电流的方向。
（2）通电导体在磁场中要受到力的作用，根据电流方向和磁场方向，利用左手定则：伸出左手，让四指与大拇指在同一平面内垂直，磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向，大拇指所在的方向就是导体的受力方向，由此可以确定导体的受力方向，从而可以判断铜盘的转动速度怎样变化。
【解答】（1）假设蹄形磁铁的上端为N极，下端为S极，铜盘顺时针转动。根据右手定则可以确定此时铜盘中的感应电流方向是从盘心指向边缘。
（2）通电导体在磁场中要受到力的作用，根据感应电流的方向和磁场的方向，利用左手定则可以确定磁场对铜盘的作用力的方向是沿逆时针方向，与其受力方向与铜盘的转动方向相反，所以铜盘的转动速度将减小。无论怎样假设，铜盘的受力方向始终与转动方向相反。同时，转动过程中，机械能转化为电能，所以转得慢了。
故答案为：A。
11．【答案】A
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【分析】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。
【解答】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。如果直流电动机没有换向器，线圈转过平衡位置，线圈转动受到阻碍，线圈不能连续转动，电动机不能进行工作。
故选：A。
12．【答案】（1）A
（2）0.75
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图片分析这个装置的工作过程，从而确定灯泡的位置；
（2）根据计算出灯泡的电阻，再根据R总=RL+R计算出此时的总电阻，根据计算出此时的总电流，最后根据PL=IL2RL计算灯泡的实际功率。
【解答】（1）如图所示，电阻R与线圈串联，当将警示灯连接在如图电路中的B点时，闭合开关，无论衔铁吸合还是断开，B点始终有电流经过，警示灯常亮，不符合题意；
当将警示灯连接在如图电路中的A点时，闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触电吸合，此时电流经过B点回到电压负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性使衔铁断开，A点处的警示灯又得电亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁。
故应将警示灯连接在如图电路中的A位置；
（3）警示灯的阻值，
闭合开关后，定值电阻与灯泡串联，
电路总电阻R总=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω，
故电路中的电流，
此时灯泡的实际功率为：PL=IL2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。
13．【答案】（1）电磁感应现象
（2）电流周围有磁场
（3）外
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】（1）产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，就会产生感应电流。
（2）电流周围存在磁场。
（3）电荷的定向移动形成电流；金属导体中电流的方向和自由电子定向移动方向相反。
【解答】（1）骑行时，磁环随轮周转动，相当于金属线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，这是电磁感应现象；
（2）乙图导体中没有电流时，小磁针不发生偏转，丙图导体中通电流时，小磁针发生了偏转，说明小磁针受到磁场作用，说明导体中通电流时产生磁场。
（3）电荷的定向移动形成电流；因为金属导体中电流的方向和自由电子定向移动方向相反，所以图3中导体中电流方向向左，和甲图电流相同的，磁场方向相同，小磁针偏转方向相同，故N极将偏向纸面向外偏转。
故答案为：（1）电磁感应现象；（2）电流周围有磁场；（3）外。
14．【答案】N；北方
【知识点】右手螺旋定则
【解析】【分析】根据安培定则和磁极间的相互作用规律判断磁体的极性；根据地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，可判断静止时磁体的指向。
【解答】当闭合电路开关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极。
由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极。
由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，由于受地磁场的影响，磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方。
故答案为：N；北方。
15．【答案】（1）S
（2）1；减小
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）安培定则的内容是：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指所指的就是N极。
（2）本题中有两个电路，左侧为压敏电阻与电磁铁串联为控制电路，右侧为电机控制工作电路，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R1断路，电机中电压增大；电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关，据此分析压敏电阻随压力的变化。
【解答】（1）如图所示，通过电磁铁的电流从下端流入，据安培定则可以判断，该电磁铁的上端是N极，下端是S极。
（2）当没有人站在电梯上时，电动机转速变慢，说明工作电路电流较小，则动触电与1相连，当有人时，电动机转的快，说明动触点与2相连，控制电路电流变大，由此可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小。
故答案为：（1）S；（2）1；减小。
16．【答案】（1）相互垂直
（2）磁场方向；不变
（3）强
【知识点】磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】（1）根据通电导体在磁场中的不受力的条件判断，并由电流的方向与磁场方向的位置关系，判断导体受到的磁场力的大小。
（2）改变电流的方向或磁场的方向都可以改变通电导体的受力方向，从而使其运动方向不同，若电流的方向和磁场的方向都同时改变，不可以改变通电导体的受力方向。
（3）通电导线在磁场与受到力的作用。
【解答】（1）通电导体在磁场中的不受力的条件是：电流的方向与磁感线方向相同或相反（即二者方向平行）时，通电导体不受磁场的作用力。并且通电导体中电流的方向垂直于磁场方向时，导体受到的磁场力最大。
（2）通电导线在磁场中受到力的作用受力方向与磁场方向或电流方向有关，同时改变磁场方向和电流方向，导体运动的方向不变。
（3）通电导线在磁场中受力的作用，受力大小与电流大小和磁场强弱有关：电流越大、磁场越强。
故答案为：（1）相互垂直；（2）磁场方向；不变；（3）强。
17．【答案】（1）通过两个电磁铁的电流；电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
（2）B；左；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】 （1）根据串联电路的电流规律分析，根据吸引大头针的多少分析磁性强弱，进而描述电磁铁的磁场强弱与线圈匝数的关系；
（2）①要使电磁铁吸引A，A必须是磁性材料。
②由电磁铁磁性的强弱可以通过指针的是否偏转角度来体现，即偏转角度越大，电磁铁的磁场越强，即通过电磁铁的电流越大，据此分析变阻器的阻值变化即可；
③根据描述分析影响电磁铁磁场强弱因素的知识分析。
【解答】 （1）甲、乙两个电磁铁串联，是为了控制电流一致，甲线圈匝数多，吸引大头针多，说明电流相等时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；
（2）①电磁铁具有吸引铁的特性，电磁铁吸引物体A使指针改变偏转角度，所以物体A应由铁质材料制成，故应选B。
②当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引物体A偏转角度增大，所以指针B偏转的角度将会变大。
③ 这一实验基于的假设是电磁铁的磁场强弱与电流大小有关。
18．【答案】（1）乙
（2）增大
（3）；1.0
（4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
【知识点】磁体、磁极、磁化；磁极间的相互作用；磁场和磁感线；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】 磁场是指传递实物间磁力作用的场。磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。磁场具有粒子的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度，带来的观测点处电荷所受力的变化的表现。
【解答】（1）小磁针静止时N极的指向是磁场方向，所以图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的乙；
（2） 根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而增大；
（3）②电流表和滑动变阻器串联在电路中，滑动变阻器的原则是一上一下原则；
③从C图可知，当 1处时，电压表为1.5V，电流表为0.003A，所以求得电阻R=U/I=1.5V/0.03A=500Ω，查表的磁感应强度为1.0T
（4） 就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
故答案为：（1） 乙 （2） 增大 （3） 1.0 （4） 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
19．【答案】（1）4、5、6
（2）断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。
（3）按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流大小、线圈的匝数、有无铁芯。电流越大， 磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强；有铁芯比没有铁芯磁性强。
【解答】（1）此实验主要体现了控制变量法，同学们可以通过比较456实验数据可以得出：在匝数相同的情况下，通电螺线管的磁性随电流增加而增大。
（2） 同学们发现前面3次实验中没有吸引起大头针，可能是磁性太弱了，所以可以选用小磁针， 方法如下：断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。
（3） 按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
故答案为：（1） 4、5、6 （2） 断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。 （3） 按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
20．【答案】（1）＞
（2）这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能为
p=(220V)2/48.4欧=1000w
t=300+300X1/6=350s
W=Pt=1000WX350s=3.5X105J
（3）滑动变阻器的滑片向下移动；为保持L1的力不变则通过电磁铁L1的电流不变，根据欧姆定律总电阻不变，温度降低热敏电阻变大，滑动变阻器接入电路的电阻需要减小
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）可知R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，据此可知此时电磁铁L1对衔铁的吸引力与L2对衔铁的吸引力的大小关系，根据影响电磁铁磁性大小的因素可知此时 通过L1的电流与通过L2的电流的大小关系，根据欧姆定律可知左侧电路总电阻与右侧电路总电阻的大小关系；
（2）根据计算电阻丝R0的电功率，已知后300s电流通断时间比为1：5，进一步计算电阻丝的工作时间，根据W=Pt计算这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
（3）电磁铁L1吸合时通过它的电流不变，据此根据欧姆定律分析总电阻的变化，再根据温度变化确定热敏电阻的阻值变化，最后根据R总=R2+R3分析变阻器接入阻值的变化。
【解答】（1） 根据体积可知，R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，此时电磁铁L1对衔铁的吸引力大于L2对衔铁的吸引力，即此时通过L1的电流大于通过L2的电流。根据欧姆定律可知，左侧电路总电阻小于右侧电路总电阻，所以R1>R2+R3；
21．【答案】（1）>
（2）恒温设定时，Rz+Rs与Ry动态平衡，图丙可知，R随温度降低而变大，恒温温度降低，Rz变大，则R3变小
（3）加热时间t=450s
=2000w
W=P0t=2000w×450s=9×105J
（4）电源U长期工作，不节能；每次烧水都需要调节Rs电阻，操作不便（合理即可）
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图片分析装置的工作过程即可；
（2）恒温设定时，电磁铁L1的磁场强弱不变，即通过它电流大小不变。根据U=IR可知，此时R1和R2的总电阻保持不变。当恒温降低后，热敏电阻R2的阻值增大，那么变阻器R3的阻值肯定要减小。
（3）根据图片可知，电热丝先加热300s，在停止工作300s，而在600s~900s之间，工作的时间恰好为总时间的一半，即150s，因此整个过程加热450s。首先根据 计算出总功率，再根据W=P0t计算消耗的电能。
（4）可从是否节能，操作是否方便的角度分析解答。
【解答】（1）当加入水量未达到最低水位时，衔铁不能被电磁铁L2吸引而接通电阻丝加热，因此L1磁性>L2磁性。
（4）小红认为该设计还有不足，例如：电源U长期工作，不节能；每次烧水都需要调节R3电阻，操作不便。
22．【答案】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，此时通过电路的电流：，
电路的电功率：P=UI=6V×A=4W，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，
此时通过电路的电流：，
此时电路的电功率：P′=UI′=6V×0.5A=3W，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，
那么完成一个周期消耗的电能：W=PtB+P′tA=3W×0.5s+4W×1.5s=7.5J，
开始报警后10s内电路所消耗的电能：W′=×W=5×7.5J=37.5J；
（3）增大木块的重力
【知识点】阿基米德原理；欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变化，据此判断蜂鸣器R报警声音的变化，进一步分析电磁铁磁性变化可知蜂鸣器R报警声音的变化；
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，根据欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，根据W=Pt计算完成一个周期消耗的电能，进一步计算开始报警后10s内电路所消耗的电能；
（3）木块处于漂浮状态，受到的浮力等于自身的重力，根据阿基米德原理可知木块的重力越大，木块浸入水中的体积越大，根据体积公式可知木块浸入水中的深度越大。由图可知报警时水面距池底的高度H越大，木块浸入水中的深度越大，所以要让H值增大，可以让木块的重力变大或者让木块底面积变小，据此分析解答。【解答】（1）根据图甲可知，当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理：当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱；
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，一条改进措施 ：增大木块的重力。
23．【答案】（1）解：
答：应选择允许通过最大电流至少为25安的导线
（2）解：
答：消耗电能1.17千瓦时。
（3）解：根据图乙可知，当温度为30℃时，Rt=20欧。根据图甲可知衔铁刚被吸下时线
圈的电流
当温度降为26℃时，Rt′=30欧
此时流过Rt的电流
工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作。气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15安，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）电功率最大时电流为最大值；
（2）电能=电功率x时间；
（3）自动控制模拟电路原理为：当气温升高时，电阻R1的阻值变小，控制电路中的电流增大，磁性增强，上方的衔铁被吸合，空调线路接通，空调工作；当空调工作，温度降低时，电阻R1升高，电流变小，衔铁向上运动，空调断路。
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专题8：电与磁的应用与突破
一、单选题
1． 如图所示的四个实验装置， 其相关分析不正确的是( )
A．如图甲， 小磁针的作用是判断通电导线的周围是否存在磁场
B．如图乙， 通电螺线管内插入铁棒， 可以使磁性大大加强
C．如图丙， 该实验是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
D．如图丁， 该实验原理与发电机的工作原理相同
2．如图所示，虚线是由一电子枪打出的南北方向的电子运动轨迹，以下关于电子枪的位置和磁针偏转情况的判断正确的是（ ）
A．若电子枪在图示左侧，磁针N极向纸外偏转
B．若电子枪在图示左侧，磁针N极向纸里偏转
C．若电子枪在图示右侧，磁针N极向纸里偏转
D．若电子枪在图示右侧，磁针N极向不偏转
3．小科通过微信公众号“胜哥课程”正在观看《通电螺线管周围的磁场》科学视频，只见“胜哥”在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．撒铁屑的目的是为了确定产生的磁场方向
B．改变电流方向，细铁屑的分布也会发生改变
C．用木屑代替铁屑进行实验也会有规律地排列
D．P和Q两处若都放上小磁针，静止后它们的指向相同
4．新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。电动机为电动汽车提供动力，其工作原理如下图中的（）
A． B．
C． D．
5．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《巨磁电阻的原理》科学视频，对相关知识有了深刻的理解。如图所示是“胜哥”在研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后，使滑片P向左滑动的过程中，指示灯（电阻不变）明显变亮，对上述过程的描述有如下说法：
①滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性增强；
②滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱；
③巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大；
④巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小。
其中说法正确的是（ ）
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
6．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右做匀速直流运动。当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方的过程中，同时滑动变阻器上的滑片逐渐向上滑动，下列判断错误的是（ ）
A．电磁铁的上端是S极 B．电磁铁的磁性逐渐变强
C．铁块对地面的压强逐浙减小 D．地面对铁块的摩擦力变大
7．如图所示为一台非铁性物质制成的天平。天平左盘中的A是一铁块，B是电磁铁。未通电时天平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使电磁铁对铁块A的吸引力大于铁块受到的重力，铁块A被吸起。当铁块A向上加速运动的过程，下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持乎衡
B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C．电磁铁B的下端为N极，天平左盘下降
D．电磁铁B的下端为N极，无法判断天平的平衡状态
8．用螺丝钉、电池、导线和纽扣状磁铁，可以做成一个最简单的电动机。如图所示，螺丝钉的尾端吸着磁铁，尖端吸在电池的正极上，然后将导线的一端接到电池负极，另一端搭在磁铁边缘，螺丝钉就开始旋转。下列叙述错误的是（ ）
A．若将电池替换成电压更大的电池，螺丝钉转动速度加快
B．若仅改变电源正负极方向，螺丝钉会反向转动
C．若仅将纽扣磁铁上下翻转（改变磁极方向），螺丝钉会反向转动
D．工作时将机械能转化为电能
9．如图所示，是“线圈不能连续转动”的三幅实验图，下列说法中不正确的是（ ）
A．三图中，导线ab与cd所受的磁力方向始终没有发生改变
B．乙图中，线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈abcd最终会停止在乙图所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈abcd一定会在乙图的平衡位置左右摆动，永不停止
10． 如图所示，使一个铜盘绕其竖直轴转动，且摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁体移近铜盘，则（ ）
A．铜盘转动将变慢
B．铜盘转动将变快
C．铜盘仍以原来的转速转动
D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁体的两端哪端是N极，哪端是S极来决定
11．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《直流电动机的工作原理》科学视频，对相关知识有了深刻的理解。直流电动机中，换向器的作用是（ ）
A．转过平衡位置前，改变线圈中电流的方向
B．转过平衡位置后，改变线圈转动方向
C．转过平衡位置后，使线圈受力方向改变
D．转过平衡位直前，改变磁感应线的方向
二、填空题
12．小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了电学的课程后，设计了雾灯模拟电路，右图所示。衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的 (选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为 。
13．电和磁之间有密切的联系。
（1）如图1是一种轮子会发光的自行车。轮子一圈是透明的，磁环固定在轮周上。由金属线圈和发光二极管LED组成的电路固定在轮子上。骑行时，轮子发光。共工作原理是 。
（2）如图⒉是小科在研究电与磁知识时做的实验，乙、丙对照说明了 。
（3）小科报据实验现象推断：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时（如图3），小磁针也将发生偏转，N极将偏向纸面向 （选填“外”或“内”）。
14．如图所示，用细线悬挂的磁体AB，磁极未知。当闭合电路开关S后，磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，则 B端是磁体的 极。断开开关S，磁体静止时，B端会指向地理的 (填“北方”或“南方”)。
15．小科去超市、走到自动扶梯前时发觉它运行得较慢。当他站在自动扶梯上时又快了起来。小科依照所学的知识。画出了如图所示的电路（R为压敏电阻）．
（1）通电后，电磁铁的下端为 极。
（2）当没有人站在自动扶梯上时，动触点与触点 （填"1"或"2”）接触，电动机转速变小。由此可知，压敏电阻R的阻值随着压力的增大而 （填“增大“或“减小”）。
16．磁场对通电导线的作用
（1）通电导线在磁场中受到力的作用。
若通电导线的电流方向与磁感线方向平行时，导线不受磁场力的作用；当两者方向 时，导线受到的磁场力最大。
（2）受力方向与电流方向和 有关：只改变电流方向或只改变磁场方向，导 线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向 。
（3）受力大小与电流大小和磁场强弱有关：电流越大、磁场越 ，受力越大。
三、实验探究题
17．小正用左图所示装置探究电磁铁磁性强弱的影响因素。该实验是通过观察电磁铁吸引大头针数量来判断磁性强弱的。请回答：
（1）甲、乙两个电磁铁串联，是为了控制 一致，根据如图所示的实验现象，能得到的结论是 ；
（2）右图是小潘自制的探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图。它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A。当用导线a与接线柱⒉相连，闭合开关后，指针B发生偏转。则指针下方的物体A应由材料 制成。
A．铜 B．铁 C．塑料 D．铝
实验发现：将滑动变阻器的滑片P向 （填“左”或“右”）移动过程中，指针B偏转的角度将增大。这一实验基于的假设是 。
18．在物理学中，磁感应强度(用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T)表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的 (选填“甲”“乙”“丙”“丁”)。
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像如图C所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。
（3）利用该磁敏电阻的R﹣B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小阳设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后，测得的数据如表所示。
1 2 3
U/V 1.50 3.00 4.50
I/mA 3.00 6.00 9.00
③根据该磁敏电阻的R—B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。
（4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 。
19．通过微信公众号“胜哥课程”观看了《影响通电螺线管磁性强弱的因素》科学视频后，同学们一起设计了相关实验电路图。该组同学通过实验记录数据如下表：
通电螺线管中有无铁芯 无铁芯 有铁芯
线圈匝数 50匝 50匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/安 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引大头针的最多数目/枚 0 0 0 3 5 8
（1）同学们可以通过比较 （填实验序号）实验数据可以得出：在匝数相同的情况下，通电螺线管的磁性随电流增加而增大。
（2）同学们发现前面3次实验中没有吸引起大头针，可以采用什么方法验证有磁性呢？请写出一种： 。
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小（粗细）有关？”现有大小不同的两根铁芯，请利用本题电路，写出简要的操作方案： 。
四、解答题
20．鱼群通常生存需要一定的水温，小组成员群策群力自己设计鱼池加热装置。装置的优秀标准为：防干烧，水达到温度自动恒温，能够手动调节恒定水温。
项目设计：如图所示为设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的增大而减小，可感知水温。一开始开关S闭合，水加热后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温到达至设定温度，电路进入恒温状态。
项目疑难：
（1）无水时，图中R1 R2+R3。(填“>”、“<”或“=”)。
（2）若R0=48.4Ω，900s内电热丝工作p-t图如下所示，(后300s电流通断时间比为1：5)，则这段时间内电热丝用于把20℃的水升温到28℃所消耗的电能是多少
（3）该装置自评为优秀，请说明手动调节温度的方法及理由(以温度从28℃调到26℃为例。)
21．如图甲，小科设计的“加热恒温水壶”电路可实现以下功能：①防“干烧”，即壶内水量低于一定值，不能加热：②壶内的水先煮沸后才自动恒温；③恒温的温度可以手动调节。
【电路简介】压敏电阻R可感知壶内水量：热敏电阻R2可感知水温，阻值变化趋势如图乙；L1、L2为完全相同的两个电磁铁(电阻不计，忽略距离对电磁铁磁性的影响)﹔电热丝R0电阻恒为24.2欧，当加入水量达到最低水位时，电热丝工作；烧水至沸腾后，可手动调节滑动变阻器R3，实现恒温的温度调节。
（1）要实现防“干烧”功能，加入水量未到最低水位时，L1磁性 L2磁性(填“<”、“=”或“>”)。
（2）水沸腾后，要使壶内水温从恒温60℃调节至55℃，R3阻值需适当调小，请简要分析原因。 。
（3）如图丙，若电热丝加热300秒使水沸腾，水温冷却至恒温温度后重新加热，加热、冷却反复循环，每次时长均为10秒，实现水温恒定。求900秒内电热丝R0消耗的电能大小。
（4）小红认为该设计还有不足，请指出其中一处 。
22．小华制作的蓄水池水位报警模拟装置如图甲所示：浮子由铜片E、空心杆F和木块Q构成，在低水位时，铜片E位于固定支架上；当水位上升到距池底的高度为H时，铜片E刚好与C、D接触，蜂鸣器R发出忽强忽弱的报警音，报警音的强度随着其两端电压的增大而增大。电源电压U=6V，定值电阻R0=3Ω，R可视为9Ω的定值电阻，不计其它电阻。
（1）请结合图甲说明当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理 ；
（2）在衔铁被释放和吸下过程中，蜂鸣器R两端电压随时间变化如图乙所示；在未解除报警的情况下，求开始报警后10s内电路所消耗的电能？（写出计算过程）
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，提出一条改进措施 。
23．我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】通电直导线周围的磁场；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁感应；磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】认真观察图片，分析其中包含的物理原理即可。
【解答】A.如图甲， 当导线中通过电流时，小磁针的指向发生改变，说明电流周围存在磁场，即小磁针的作用是判断通电导线的周围是否存在磁场，故A正确不合题意；
B.如图乙， 通电螺线管内插入铁棒， 铁棒被磁化后也变成一个磁体，可以使磁性大大加强，故B正确不合题意；
C.如图丙，闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理，故C错误符合题意；
D.如图丁， 当导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针发生摆动，这就是电磁感应现象，与发电机的工作原理相同，故D正确不合题意。
故选C。
2．【答案】B
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】电子运动方向与电流方向相反。
【解答】AB.若电子枪在图示左侧，电子运动方向与电流方向相反，根据安培定则，磁针N极向纸里偏转，A错误，B正确；
CD.若电子枪在图示右侧，电子运动方向与电流方向相反，根据安培定则，磁针N极向纸外偏转，CD错误；
故答案为：B
3．【答案】D
【知识点】通电螺线管的磁场
【解析】【分析】A.根据铁屑是否能够指明方向分析；
B.根据螺线管周围磁场分布特点判断；
C.根据磁化的知识判断；
D.根据螺线管两极的磁场分布特点判断。
【解答】A.撒铁屑的目的是显示磁体周围磁场的分布规律，而铁屑无法显示磁场方向，故A错误；
B.改变电流方向，螺线管的磁极方向会发生变化，但是由于磁极负极磁场分布规律相同，因此细铁屑的分布保持不变，故B错误；
C.木屑不能被磁化，因此不会规则排列，故C错误；
D.假设螺线管的左端为N极，右端为S极，那么左端的小磁针N极向左，右端的小磁针N极也向左，即指向相同，故D正确。
故选D。
4．【答案】A
【知识点】电磁铁的构造和原理；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁感应
【解析】【分析】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用。
【解答】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；
A.装置图电路中有电源，通电线圈或导体受到磁场力的作用运动，是电动机的工作原理，故A符合题意；
B.装置图是奥斯特实验图，小磁针指针偏转说明通电导体周围有磁场，故B不符合题意；
C.装置图是研究电磁铁的原理图，是根据电流的磁效应制成的，故C不符合题意；
D.装置图是电磁感应的实验图，属于发电机的原理，故D不符合题意。
故答案为：A。
5．【答案】D
【知识点】电磁铁的构造和原理
【解析】【分析】根据滑片的移动方向分析的滑动变阻器接入电路中电阻的变化和总电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化，结合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性的变化。
根据灯泡的亮度变化，能够确定右侧电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系。
【解答】 ①②滑片P向左滑动过程中，变阻器接入电路的电阻变小，左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，故①正确，②错误。
③④由题可知，滑片向左滑动的过程中，指示灯明显变亮，说明右侧电路的电流增大，巨磁电阻GMR的电阻减小，
滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，左侧电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强；
所以，当电磁铁的磁性增强时，巨磁电阻的阻值减小，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小，故③错误，④正确。
综上所述：①④ 正确。
故答案为：D。
6．【答案】D
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】 （1）由安培定则可判断电磁铁的极性。
（2）电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在线圈匝数一定时，电流越大电磁铁的磁性越强，根据电流的变化判断电磁铁磁性强弱如何变化。
（3）电磁铁对铁块的吸引会改变铁块对桌面的压力，进而改变压强和摩擦力的大小。
【解答】A、由安培定则（伸出右手，弯曲的四指指向电流方向，大拇指方向就是N极）可以判断，电磁铁的下端是N极，上端是S极，故A正确。
B、由电路图知，滑片逐渐向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路电流变大，通过电磁铁的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增强，故B正确。
C、电磁铁磁性增强，当铁块运动到其下方时会受到较大的吸引力，使铁块对桌面的压力减小，在接触面积不变的情况下，压强减小，故C正确。
D、铁块因被电磁铁吸引而压力减小，在接触面粗糙程度不变的情况下，摩擦力也跟着减小。故D错误。
故选：D。
7．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】利用安培定则判断出磁铁的方向；根据匀速运动的特点分析天平是否平衡。
【解答】由图可知，电流的方向从上到下，由安培定则可知，用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极，即电磁铁B的上端为S极，下端为N极。当当铁块A向上匀速运动的过程中，可知天平仍保持平衡。故A正确，BCD错误。
故选：A。
8．【答案】D
【知识点】磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】电动机原理是通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关。当电流方向或磁场方向发生改变时，导线的受力方向也发生改变。
【解答】A.若将电池替换成电压更大的电池，电流变大，通电导线在磁场中要受到力的作用变大，螺丝钉转动速度加快，A正确；
B.若仅改变电源正负极方向，电流方向改变，螺丝钉会反向转动，B正确；
C.若仅将纽扣磁铁上下翻转（改变磁极方向），磁场方向改变，螺丝钉会反向转动，C正确；
D.工作时将电能转化为机械能，D错误；
故答案为：D
9．【答案】D
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断
【解析】【分析】 A.导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，对线圈在磁场中的受力情况进行分析可对选项中的描述做出判断。
【解答】 A.导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，三图中，线圈在转动，但电流方向、磁场方向均未改变，所以 导线受力方向没有发生改变，故A正确不合题意；
B.乙图中，线圈中的ab与cd所受磁力在一条直线上，且方向相反，无法使线圈再转动，因此线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性，故B正确不合题意；
C.通电一段时间后，线圈abcd由于在竖直方向受力平衡，所以最终会停止在乙图所示的位置，故C正确不合题意；
D.闭合开关，线圈abcd会在乙图的平衡位置左右摆动，但最终会因为受力平衡而停止，故D错误符合题意。
故选D。
10．【答案】A
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断
【解析】【分析】（1）此时的铜盘是一个闭合电路，此在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，利用右手定则：伸出右手，让四指与大拇指在同一平面内垂直，磁感线垂直穿过掌心，大拇指指向导体的运动方向，四指所指的方向就是感应电流的方向。
（2）通电导体在磁场中要受到力的作用，根据电流方向和磁场方向，利用左手定则：伸出左手，让四指与大拇指在同一平面内垂直，磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流的方向，大拇指所在的方向就是导体的受力方向，由此可以确定导体的受力方向，从而可以判断铜盘的转动速度怎样变化。
【解答】（1）假设蹄形磁铁的上端为N极，下端为S极，铜盘顺时针转动。根据右手定则可以确定此时铜盘中的感应电流方向是从盘心指向边缘。
（2）通电导体在磁场中要受到力的作用，根据感应电流的方向和磁场的方向，利用左手定则可以确定磁场对铜盘的作用力的方向是沿逆时针方向，与其受力方向与铜盘的转动方向相反，所以铜盘的转动速度将减小。无论怎样假设，铜盘的受力方向始终与转动方向相反。同时，转动过程中，机械能转化为电能，所以转得慢了。
故答案为：A。
11．【答案】A
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【分析】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。
【解答】直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈转动获得动力而不断转动。如果直流电动机没有换向器，线圈转过平衡位置，线圈转动受到阻碍，线圈不能连续转动，电动机不能进行工作。
故选：A。
12．【答案】（1）A
（2）0.75
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图片分析这个装置的工作过程，从而确定灯泡的位置；
（2）根据计算出灯泡的电阻，再根据R总=RL+R计算出此时的总电阻，根据计算出此时的总电流，最后根据PL=IL2RL计算灯泡的实际功率。
【解答】（1）如图所示，电阻R与线圈串联，当将警示灯连接在如图电路中的B点时，闭合开关，无论衔铁吸合还是断开，B点始终有电流经过，警示灯常亮，不符合题意；
当将警示灯连接在如图电路中的A点时，闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触电吸合，此时电流经过B点回到电压负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性使衔铁断开，A点处的警示灯又得电亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁。
故应将警示灯连接在如图电路中的A位置；
（3）警示灯的阻值，
闭合开关后，定值电阻与灯泡串联，
电路总电阻R总=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω，
故电路中的电流，
此时灯泡的实际功率为：PL=IL2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。
13．【答案】（1）电磁感应现象
（2）电流周围有磁场
（3）外
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】（1）产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，就会产生感应电流。
（2）电流周围存在磁场。
（3）电荷的定向移动形成电流；金属导体中电流的方向和自由电子定向移动方向相反。
【解答】（1）骑行时，磁环随轮周转动，相当于金属线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，这是电磁感应现象；
（2）乙图导体中没有电流时，小磁针不发生偏转，丙图导体中通电流时，小磁针发生了偏转，说明小磁针受到磁场作用，说明导体中通电流时产生磁场。
（3）电荷的定向移动形成电流；因为金属导体中电流的方向和自由电子定向移动方向相反，所以图3中导体中电流方向向左，和甲图电流相同的，磁场方向相同，小磁针偏转方向相同，故N极将偏向纸面向外偏转。
故答案为：（1）电磁感应现象；（2）电流周围有磁场；（3）外。
14．【答案】N；北方
【知识点】右手螺旋定则
【解析】【分析】根据安培定则和磁极间的相互作用规律判断磁体的极性；根据地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，可判断静止时磁体的指向。
【解答】当闭合电路开关S后，电流从螺线管右端流入，左端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为N极，右端为S极。
由于磁体的B端与通电螺线管左端相互排斥，根据同名磁极相互排斥可知，B端是磁体的N极。
由于地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，由于受地磁场的影响，磁体静止时，B端（N极）会指向地理的北方。
故答案为：N；北方。
15．【答案】（1）S
（2）1；减小
【知识点】电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）安培定则的内容是：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指所指的就是N极。
（2）本题中有两个电路，左侧为压敏电阻与电磁铁串联为控制电路，右侧为电机控制工作电路，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R1断路，电机中电压增大；电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关，据此分析压敏电阻随压力的变化。
【解答】（1）如图所示，通过电磁铁的电流从下端流入，据安培定则可以判断，该电磁铁的上端是N极，下端是S极。
（2）当没有人站在电梯上时，电动机转速变慢，说明工作电路电流较小，则动触电与1相连，当有人时，电动机转的快，说明动触点与2相连，控制电路电流变大，由此可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小。
故答案为：（1）S；（2）1；减小。
16．【答案】（1）相互垂直
（2）磁场方向；不变
（3）强
【知识点】磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】（1）根据通电导体在磁场中的不受力的条件判断，并由电流的方向与磁场方向的位置关系，判断导体受到的磁场力的大小。
（2）改变电流的方向或磁场的方向都可以改变通电导体的受力方向，从而使其运动方向不同，若电流的方向和磁场的方向都同时改变，不可以改变通电导体的受力方向。
（3）通电导线在磁场与受到力的作用。
【解答】（1）通电导体在磁场中的不受力的条件是：电流的方向与磁感线方向相同或相反（即二者方向平行）时，通电导体不受磁场的作用力。并且通电导体中电流的方向垂直于磁场方向时，导体受到的磁场力最大。
（2）通电导线在磁场中受到力的作用受力方向与磁场方向或电流方向有关，同时改变磁场方向和电流方向，导体运动的方向不变。
（3）通电导线在磁场中受力的作用，受力大小与电流大小和磁场强弱有关：电流越大、磁场越强。
故答案为：（1）相互垂直；（2）磁场方向；不变；（3）强。
17．【答案】（1）通过两个电磁铁的电流；电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
（2）B；左；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】 （1）根据串联电路的电流规律分析，根据吸引大头针的多少分析磁性强弱，进而描述电磁铁的磁场强弱与线圈匝数的关系；
（2）①要使电磁铁吸引A，A必须是磁性材料。
②由电磁铁磁性的强弱可以通过指针的是否偏转角度来体现，即偏转角度越大，电磁铁的磁场越强，即通过电磁铁的电流越大，据此分析变阻器的阻值变化即可；
③根据描述分析影响电磁铁磁场强弱因素的知识分析。
【解答】 （1）甲、乙两个电磁铁串联，是为了控制电流一致，甲线圈匝数多，吸引大头针多，说明电流相等时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；
（2）①电磁铁具有吸引铁的特性，电磁铁吸引物体A使指针改变偏转角度，所以物体A应由铁质材料制成，故应选B。
②当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引物体A偏转角度增大，所以指针B偏转的角度将会变大。
③ 这一实验基于的假设是电磁铁的磁场强弱与电流大小有关。
18．【答案】（1）乙
（2）增大
（3）；1.0
（4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
【知识点】磁体、磁极、磁化；磁极间的相互作用；磁场和磁感线；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】 磁场是指传递实物间磁力作用的场。磁场是由运动着的微小粒子构成的，在现有条件下看不见、摸不着。磁场具有粒子的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是相对于观测点运动的电荷的运动的电场的强度与速度，带来的观测点处电荷所受力的变化的表现。
【解答】（1）小磁针静止时N极的指向是磁场方向，所以图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放一枚小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B中的乙；
（2） 根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而增大；
（3）②电流表和滑动变阻器串联在电路中，滑动变阻器的原则是一上一下原则；
③从C图可知，当 1处时，电压表为1.5V，电流表为0.003A，所以求得电阻R=U/I=1.5V/0.03A=500Ω，查表的磁感应强度为1.0T
（4） 就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
故答案为：（1） 乙 （2） 增大 （3） 1.0 （4） 磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？
19．【答案】（1）4、5、6
（2）断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。
（3）按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流大小、线圈的匝数、有无铁芯。电流越大， 磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强；有铁芯比没有铁芯磁性强。
【解答】（1）此实验主要体现了控制变量法，同学们可以通过比较456实验数据可以得出：在匝数相同的情况下，通电螺线管的磁性随电流增加而增大。
（2） 同学们发现前面3次实验中没有吸引起大头针，可能是磁性太弱了，所以可以选用小磁针， 方法如下：断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。
（3） 按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
故答案为：（1） 4、5、6 （2） 断开开关，把小磁针放到通电螺线管的下端，观察小磁针的指向，闭合开关，观察小磁针的指向是否发生偏转。 （3） 按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，断开开关，首先放入大的铁芯，闭合开关，观察吸引大头针最多的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针最多的数目，记录数据，两者进行比较。
20．【答案】（1）＞
（2）这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能为
p=(220V)2/48.4欧=1000w
t=300+300X1/6=350s
W=Pt=1000WX350s=3.5X105J
（3）滑动变阻器的滑片向下移动；为保持L1的力不变则通过电磁铁L1的电流不变，根据欧姆定律总电阻不变，温度降低热敏电阻变大，滑动变阻器接入电路的电阻需要减小
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）可知R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，据此可知此时电磁铁L1对衔铁的吸引力与L2对衔铁的吸引力的大小关系，根据影响电磁铁磁性大小的因素可知此时 通过L1的电流与通过L2的电流的大小关系，根据欧姆定律可知左侧电路总电阻与右侧电路总电阻的大小关系；
（2）根据计算电阻丝R0的电功率，已知后300s电流通断时间比为1：5，进一步计算电阻丝的工作时间，根据W=Pt计算这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
（3）电磁铁L1吸合时通过它的电流不变，据此根据欧姆定律分析总电阻的变化，再根据温度变化确定热敏电阻的阻值变化，最后根据R总=R2+R3分析变阻器接入阻值的变化。
【解答】（1） 根据体积可知，R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，此时电磁铁L1对衔铁的吸引力大于L2对衔铁的吸引力，即此时通过L1的电流大于通过L2的电流。根据欧姆定律可知，左侧电路总电阻小于右侧电路总电阻，所以R1>R2+R3；
21．【答案】（1）>
（2）恒温设定时，Rz+Rs与Ry动态平衡，图丙可知，R随温度降低而变大，恒温温度降低，Rz变大，则R3变小
（3）加热时间t=450s
=2000w
W=P0t=2000w×450s=9×105J
（4）电源U长期工作，不节能；每次烧水都需要调节Rs电阻，操作不便（合理即可）
【知识点】欧姆定律及其应用；影响电磁铁磁性强弱的因素；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据图片分析装置的工作过程即可；
（2）恒温设定时，电磁铁L1的磁场强弱不变，即通过它电流大小不变。根据U=IR可知，此时R1和R2的总电阻保持不变。当恒温降低后，热敏电阻R2的阻值增大，那么变阻器R3的阻值肯定要减小。
（3）根据图片可知，电热丝先加热300s，在停止工作300s，而在600s~900s之间，工作的时间恰好为总时间的一半，即150s，因此整个过程加热450s。首先根据 计算出总功率，再根据W=P0t计算消耗的电能。
（4）可从是否节能，操作是否方便的角度分析解答。
【解答】（1）当加入水量未达到最低水位时，衔铁不能被电磁铁L2吸引而接通电阻丝加热，因此L1磁性>L2磁性。
（4）小红认为该设计还有不足，例如：电源U长期工作，不节能；每次烧水都需要调节R3电阻，操作不便。
22．【答案】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，此时通过电路的电流：，
电路的电功率：P=UI=6V×A=4W，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，
此时通过电路的电流：，
此时电路的电功率：P′=UI′=6V×0.5A=3W，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，
那么完成一个周期消耗的电能：W=PtB+P′tA=3W×0.5s+4W×1.5s=7.5J，
开始报警后10s内电路所消耗的电能：W′=×W=5×7.5J=37.5J；
（3）增大木块的重力
【知识点】阿基米德原理；欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功计算公式的应用
【解析】【分析】（1）当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变化，据此判断蜂鸣器R报警声音的变化，进一步分析电磁铁磁性变化可知蜂鸣器R报警声音的变化；
（2）衔铁与B点接触时，电路为蜂鸣器的简单电路，根据欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
衔铁与A点接触时，两电阻串联接入电路，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算此时通过电路的电流，根据P=UI计算此时电路的电功率，
由图可知一个周期为2s，一个周期内tA=0.5s，tB=1.5s，根据W=Pt计算完成一个周期消耗的电能，进一步计算开始报警后10s内电路所消耗的电能；
（3）木块处于漂浮状态，受到的浮力等于自身的重力，根据阿基米德原理可知木块的重力越大，木块浸入水中的体积越大，根据体积公式可知木块浸入水中的深度越大。由图可知报警时水面距池底的高度H越大，木块浸入水中的深度越大，所以要让H值增大，可以让木块的重力变大或者让木块底面积变小，据此分析解答。【解答】（1）根据图甲可知，当E与C、D接触时，蜂鸣器R发出忽强忽弱报警音的工作原理：当E与C、D接触时，电路接通，蜂鸣器R报警，电磁铁开始工作，衔铁被吸下来，衔铁与B点接触，电磁铁和R0被短路，根据欧姆定律可知通过电路的电流变大，蜂鸣器R报警声音变强，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，衔铁与A点接触，蜂鸣器R报警声音变弱；
（3）要使刚开始报警时水面距池底的高度H增大，一条改进措施 ：增大木块的重力。
23．【答案】（1）解：
答：应选择允许通过最大电流至少为25安的导线
（2）解：
答：消耗电能1.17千瓦时。
（3）解：根据图乙可知，当温度为30℃时，Rt=20欧。根据图甲可知衔铁刚被吸下时线
圈的电流
当温度降为26℃时，Rt′=30欧
此时流过Rt的电流
工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作。气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15安，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）电功率最大时电流为最大值；
（2）电能=电功率x时间；
（3）自动控制模拟电路原理为：当气温升高时，电阻R1的阻值变小，控制电路中的电流增大，磁性增强，上方的衔铁被吸合，空调线路接通，空调工作；当空调工作，温度降低时，电阻R1升高，电流变小，衔铁向上运动，空调断路。
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