第二十章 电与磁 单元复习（含答案） 2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第二十章 电与磁
(时间:85分钟　分值:80分)
一、填空题(共16分,每空1分)
1.最早发现磁偏角的是我国宋代学者　　　　,第一个发现电和磁之间有联系的是丹麦物理学家　　　　。
2.进入中考考场前,监考人员用手持式金属探测器对考生进行检查,当金属探测器靠近金属物体时,会使金属物体中产生涡流电流,探测器发出警报。该工作原理与　　　　(选填“发电机”或“电动机”)的工作原理相似,是英国物理学家　　　　首次发现。
3.如图所示的实验中,电路通电前小磁针静止时总是指向南北方向,是因为受到　　　　作用;接通电路后下方的小磁针发生了偏转,是因为　　　　产生了磁场,对小磁针产生力的作用。
4.小明所在地区夏天经常下暴雨,他担心家里车库中的车被水淹,从而设计了如图所示的车库积水自动报警器原理图,图中A、B位置可以安装电铃或LED灯,要求车库没有积水时,LED灯亮,车库有积水时,电铃响。电铃工作时利用了电流的　　　　效应;电铃应该安装在图中的　　　　(选填“A”或“B”)位置。
5.如图所示,甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃棒上,a、b间用柔软的导线相连。当S闭合时,两线圈将　　　　(选填“远离”、“靠近”或“都不动”),这是因为　　　　　　　　　　。
6.如图所示,一条形磁铁放在水平木桌上,电磁铁右端固定并与条形磁铁在同一水平面上。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时,条形磁铁仍保持静止,此时条形磁铁受到的摩擦力　　　　(选填“变大”、“变小”或“不变”),方向水平　　　　(选填“向左”或“向右”)。
7.如图所示,这是一种手压式电筒,只要将它的手柄来回按压,使里面的机械装置带动微型发电机发电,它的灯泡随之发光,这种手电筒发电过程中是利用　　　　现象工作的,其发电过程将　　　　能转化成电能。
8.如图所示,电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠　　　　来实现的。它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的　　　　,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
二、选择题(共14分,把你认为正确选项的代号填在题后的括号内。第9~12小题,每小题只有一个正确答案,每小题2分;第13、14小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确答案,每小题3分,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
9.关于条形磁铁,下列描述错误的是 (　　)
A.条形磁铁周围存在磁感线 B.条形磁铁能指南北
C.条形磁铁两端的磁性最强 D.条形磁铁不能吸引铜屑
10.电动汽车动能回收的原理:在汽车刹车时带动发电机工作,把电动机转换为发电机,将制动产生的能量回收,将其储存在高压蓄电池中。下列实验与动能回收系统原理相同的是 (　　)
11.如图所示,这是电磁学的两个实验。下列说法正确的是 (　　)
A.图甲是“探究磁场对电流的作用”实验,图乙是“探究电磁感应现象”实验
B.在图甲中,线圈的ab边和cd边中电流的方向是相同的
C.在图乙中,线圈所在的位置是平衡位置
D.在图乙中,线圈的ab边和cd边受力的方向是相反的
12.如图所示,这是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,以下说法正确的是 (　　)
A.温度达到90 ℃时,绿灯亮
B.自动报警器的触点类似一种开关
C.自动报警器中的电磁铁运用了电磁感应现象
D.想要调高报警的温度,可以适当提高控制电路的电压
13.如图甲所示,这是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置图,图乙中的〇表示垂直于纸面的导线,它在磁场中按箭头方向运动时,可以产生感应电流的是 (　　)
14.如图所示,关于电和磁,下列说法正确的是 (　　)
A.图甲,地理的两极和地磁场的两极并不重合
B.图乙,导体ab沿竖直方向上下运动时,电流表指针偏转
C.图丙,小电动机的工作原理是利用通电导线在磁场中受力而运动
D.图丁,通电螺线管的左侧磁感线方向向右,说明螺线管左侧是N极
三、计算题(共22分,第15、16小题各7分,第17小题8分)
15.最近,我市出现了许多共享电动汽车,这种新型低碳的交通工具深受市民喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。
电池容量(kW·h) 22
车载充电器输入电压(V) 220
车载充电器输入电流(A) 16
电能转化为机械能的效率 70%
(1)如图 1 所示,租车时,租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器,感应器即能读取卡中的信息,将车解锁。刷卡所用的原理是什么
(2)某次启动后,汽车显示屏上出现了如图2 所示的输出电压与电流,求此时电动汽车的输出功率为多少瓦
(3)根据表中的数据,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要多少时间
16.为了比赛的公平公正,小芸为学生短跑比赛设计了一款防抢跑装置,该装置安装在起跑线前,如图甲所示,图丙是其工作原理图,起跑发令枪发令前,开关S1、S2、S3都闭合,K与A端相连,绿灯亮;发令枪扳机和开关S2相连接,扣动扳机,枪响同时开关S2断开;当电流表示数小于或等于30 mA时,在弹簧测力作用下,K与A端相连,绿灯亮,无人抢跑;当电流表示数大于30 mA时,衔铁被吸下,K与B端相连,红灯亮同时铃声响,有人抢跑。 已知两电路电源电压均为6 V恒定不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示,压板重力不计,电磁铁线圈电阻不计。
(1)起跑发令枪发令前,开关S1、S2、S3都闭合,压力传感器R压板上无人(压力F=0 N)时,左端电路消耗的电功率为多少
(2)比赛时,起跑发令枪发令前,抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时,左端电路电流表读数为多少
(3)比赛时,枪声响起后,若某同学踩在压板上的力F为1500 N时,要使得红灯不亮,电阻R0至少为多大
17.图甲为一恒温水箱电路结构示意图,包括控制电路和工作电路两部分,控制电路:电源电压恒为12 V,R1为热敏电阻(置于水箱中),阻值随温度变化的关系如图乙所示,R0为滑动变阻器,线圈电阻不计,线圈中电流大于0.2 A时衔铁被吸下。工作电路:R2为电热器,上面标有“220 V　1000 W”的字样,L1、L2为红绿指示灯,其额定电压均为220 V。
(1)加热时　　　　灯正常发光,　　　　灯不亮。
(2)为了使水箱内温度保持在60 ℃(水温低于60 ℃时电热器工作,高于60 ℃时停止加热),滑动变阻器接入电路阻值应为多少
(3)水箱内装有质量为6 kg、20 ℃的冷水,电热器正常工作20 min后自动停止加热,求电热器的加热效率。
四、实验与探究题(共28分,每小题7分)
18.亲爱的同学,请用所学的物理知识解决下列问题。
(1)如图甲,在条形磁铁与回形针之间插入　　　　(选填“铁片”或“铝片”),条形磁铁对悬在空中的回形针没有力的作用。
(2)图乙是研究短路引起熔丝熔断的实验,则应该将导线接在　　　　两点间造成短路,引起熔丝熔断。
(3)图丙是为了研究温度对导体电阻的影响,设计实验电路:用酒精灯对电路中的一段灯丝(阻值约30 Ω)加热,观察导体电阻的变化,该实验方案存在的缺陷是　　　　　　　　　　　　　　　　　,改进方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)如图丁,在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中,在螺线管的两端各放一个小磁针,并在有机玻璃板上均匀的撒满铁屑,放小磁针的目的是　　　　　　　　　　　;闭合开关后为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况,接下来的操作是　　　　　　　　　　　　,这样做的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦,使铁屑在磁场力的作用下动起来,表明通电螺线管周围　　　　　　　　　　　　。
19.如图所示,兴趣小组的同学们设计的研究电磁铁的实验电路图。
(1)当闭合开关S时,小磁针将向　　　　(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。
(2)要改变电磁铁线圈中的电流大小,可通过　　　　　　　　　　　　　　　来实现;要判断电磁铁磁性强弱,可观察　　　　　　　　　　　　　　　　　来确定。
(3)下表是该组同学所做实验的记录。
电磁铁(线圈) 50匝 50匝 50匝 100匝 100匝 100匝
实验序号 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14
①比较实验1、2、3(或4、5、6),可得出的结论是电磁铁的匝数一定时,通过电磁铁线圈中的电流　　　　,磁性越强;
②比较实验1和4(或“2和5”或“3和6”),可得出的结论是电磁铁线圈中的电流一定时,线圈匝数越多,磁性　　　　。
(4)在与同学们交流讨论时,另一组的一个同学提出了一个问题:“当线圈中的电流和匝数一定时,电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关 ”
①你对此的猜想:　;
②现有两根大小不同的铁芯,利用本题电路说出验证你猜想的方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
20.根据古文《论衡·是应篇》中的记载:“司南之杓,投之于地,其柢(握柄)指南”,学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
(1)如图甲所示,当磁勺在正确指南时,是指向　　　　(选填“南极”或“南极附近”)。
(2)1952年,中国科学院物理研究所尝试制作了一个司南。如图乙所示,制作人员根据天然磁石的磁感线分布,将磁石的　　　　(选填“B”、“C”、“D”或“E”)处打磨成磁勺的A端。
(3)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后,放在粗糙的木盘上,使磁勺水平自由转动直至最终静止,但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的　　　　力影响了实验效果。
(4)为了达到理想的指向效果,制作人员将磁勺靠近电磁铁,如图丙所示。闭合开关S,磁勺和电磁铁相互　　　　,为了增加电磁铁的磁性,滑动变阻器应向　　　　(选填“左”或“右”)端移动。H为电源的　　　　(选填“正”或“负”)极。
(5)历史上真有这样的司南吗 目前仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更　　　　(选填“轻”或“重”),从而具有更好的指向效果;另一种观点认为除非今后出土了司南实物,才能真正下结论。
21.某物理兴趣小组的同学开展了“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”的探究实验。
【提出问题】通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有什么关系呢
【实验器材】边长AB不同的矩形线圈a、b、c三个,足够宽的U形磁铁、弹簧测力计、电源、开关各一个、足够的导线。
【设计和进行实验】
(1)如图所示,用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力,再将a放入磁场中,通电后读出弹簧测力计的示数即线圈受到的拉力大小,比较线圈所受拉力与其重力的大小,发现拉力大于重力,说明通电线圈受到的磁场力的方向是　　　　的。
(2)换用不同的矩形线圈,重复上述步骤进行实验,每次实验时,控制所研究的线圈边长在磁场中的位置相同,且保持磁场和　　　　的方向不变,比较线圈所受拉力与其重力的大小。
(3)将三次实验相关数据比较后的结果填入以下表格:
线圈AB边的长L/cm 最短 较长 最长
拉力与重力的差值ΔF/N 最小 较大 最大
【分析与论证】控制实验中的有关变量相同时,根据实验数据进行分析,说明通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中的长度有关,长度越长,所受的磁场力越　　　　。
【提出新问题】为什么上述实验中总是拉力大于重力呢
【再次设计和进行实验】
甲同学:用同一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将　　　　位置互换,实验结果说明拉力小于重力;
乙同学:用另一个线圈,控制其他因素或条件不变,只将线圈中　　　　改变,与甲同学改变的变量不一样,实验结果也说明了拉力小于重力。
【猜想】借助以上实验,该物理兴趣小组的同学将知识迁移,从而提出了以下合理的猜想:通电导体在磁场中所受力的大小,除了与导体在磁场中的长度有关外,还与　　　　和　　　　有关。
参考答案
1.沈括　奥斯特
2.发电机　法拉第
3.地磁场　电流
4.磁　　B
5.远离　同名磁极相互排斥
6.变大　向左
7.电磁感应　机械
8.换向器　电流方向
9.A　10.D　11.D　12.B　13.CD　14.AC
15.解:(1)将租车卡(带有磁条)靠近电动汽车上的感应器,检测头的线圈中就会产生变化的电流,感应器即能读取卡中的信息,其原理就是电磁感应现象;　(2分)
(2)由图2可知,电动汽车的输出电压U=339 V,输出电流I=1 A
则此时电动汽车的输出功率:P=UI=339 V×1 A=339 W　(2分)
(3)电池容量为W电=22 kW·h=22×3.6×106 J=7.92×107 J
根据表格数据可知,充电器输入电压为220 V,输入电流为16 A
由W=UIt得,将已经耗完电能的电池充满,理论上需要的时间:
t===2.25×104 s=6.25 h　(3分)
16.解:(1)当开关S1、S2、S3都闭合,压力传感器R压板上无人时,由图像知,压力传感器的电阻为R=300 Ω, 左端电路消耗的电功率:
P= ==0.12 W　(2分)
(2)当有人抢跑时,对传感器的压力为900 N,由图像知,此时压力传感器的电阻为R'=100 Ω,
左端电路电流表读数:
I'= = =0.06 A　(2分)
(3)由题意知,红灯不亮时的电路最小电流为I最小=30 mA=0.03 A,此时的电路最大电阻:
R总= ==200 Ω　(1分)
由图像知,当传感器受到的压力是1500 N时,此时的电阻为R最小=50 Ω,所以保护电阻的阻值最小:
R0=R总-R最小=200 Ω-50 Ω=150 Ω　(2分)
17.解:(1)红　绿　(2分)
(2)根据图乙可知,当温度为60 ℃时,热敏电阻R1的阻值为32 Ω;
由I=可知,当电路电流为0.2 A时,控制电路的总电阻:R===60 Ω
所以R0接入电路的阻值:R0=R-R1=60 Ω-32 Ω=28 Ω　(3分)
(3)水吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×6 kg×(60 ℃-20 ℃)=1.008×106 J
电流做的功:W=Pt=1000 W×20×60 s=1.2×106 J
电热器的加热效率:η=×100%=×100%=84%　(3分)
18.(1)铁片
(2)BD
(3)无法看出电阻变化　在电路中添加电流表或灯泡
(4)显示磁场的方向　轻敲纸板　存在磁场
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
19.(1)顺时针
(2)调节滑动变阻器滑片　吸引铁钉的多少
(3)①越大
②越强
(4)①电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关
②保证两次电路中的线圈匝数和电流相同,让两次插入的铁芯的大小不一样,看吸引的铁钉数目的多少,如果两次吸引的数目不一样,则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
20.(1)南极附近
(2)D
(3)摩擦
(4)吸引　左　负
(5)轻
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
21.【设计和进行实验】(1)竖直向下
(2)电流
【分析和论证】大
【再次设计和进行实验】磁极　电流方向
【猜想】磁场强弱　电流大小
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分