单元评价检测(八)(第二十章)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.电流的磁效应被发现后,科学家笃信自然力的统一,以逆向的思想,开始在磁生电的研究中进行艰辛地探索。下列科学家与其重要发现对应正确的是 ( )
A.法拉第——电磁感应现象
B.奥斯特——电流的热效应
C.安培——通电导体周围存在磁场
D.焦耳——磁场对通电导体的作用
2.放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示,三个小磁针的N极和一个小磁针的S极被涂黑,则S极被涂黑的小磁针是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
3.学习科学知识的价值之一是将所学知识创造性地服务于社会。如“通电导线在磁场中受到力的作用”就有许多实际应用。下列发明成果应用了这一知识的
是 ( )
A.发电机 B.动圈式话筒 C.电磁继电器 D.电动机
4.磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。每块磁力片每条塑料边内有一个可旋转的圆柱形磁体,如图所示。任意两块磁力片的塑料边靠近均能相互吸引。下列关于该磁体磁极分布最合理的是 ( )
5.如图所示,在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中,开关闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.小磁针甲静止时N极指向右端,小磁针乙静止时N极指向左端
B.小磁针甲静止时N极指向左端,小磁针乙静止时N极指向右端
C.小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端
D.小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端
6.物理学是认识世界、改变世界、服务人类的应用型学科。请仔细分析图中的几个探究实验装置,选出对图中规律的发明应用描述有误的一项 ( )
A.发电机的发明应用了①图的实验探究结论
B.动圈式话筒的发明应用了②图的实验探究结论
C.电磁继电器的发明应用了③图的实验探究结论
D.磁悬浮列车的发明应用了④图的实验探究结论
7.(多项选择)如图所示的实验装置,当开关S闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.通电螺线管上端为N极
B.弹簧测力计示数会变小
C.若滑动变阻器滑片P向右滑动,弹簧测力计示数变大
D.若增大电源电压,弹簧测力计示数变大
8.(多项选择)小张学习了“电与磁”知识后,设计了如图所示的装置:用导线将磁场中的导体ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是
( )
A.当左右移动cd时,ab不会运动
B.当左右移动ab时,cd会运动
C.当上下移动右侧磁体时,ab不会运动
D.当左右移动cd时,左侧装置工作原理与电动机原理相同
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.公元1世纪初,东汉学者王充在《论衡》中记载:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”司南之所以能指向南北方向,是由于受到 的作用。
10.如图所示是悬浮球摆件及其内部结构示意图。球体稳定地“悬浮”在底座正上方,若要增加球体“悬浮”的高度,应将滑片P向 (选填“a”或“b”)端移动。
11.在一次实验中,小宇连接了如图所示的电路,电磁铁的B端有一个小磁针。闭合开关后,电磁铁的A端为 极。当滑动变阻器的滑片P向左端移动,电磁铁磁性将 。
12.如图是小华设计的一种节能电梯工作原理图,R是一个力敏电阻,当电梯上无人时,力敏电阻受到的压力变小,阻值变大,电磁铁的磁性变弱,触点3与触点
(选填“1”或“2”)接触,电动机的转速变小,电梯变慢,从而达到节能目的。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.如图所示是小磁针的一端靠近条形磁体S极静止时的情景,请在图中的括号内标出小磁针的N、S极,并用箭头标出条形磁体外部磁感线的方向。
14.开关S闭合后,小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
15.图甲为俯视图:粗糙的水平桌面上,在同一直线上相距较远地放置两个完全相同的条形磁体A、B。现在A上施加水平力F使其沿直线向磁体B运动,假设当A运动一段时间后,两磁体间才出现吸引力,直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间。若整个过程A做匀速直线运动。请在图乙中画出在上述过程中作用于磁体A上的力F其大小随时间t变化关系的大致图象。(只需画出一种可能的情况)。
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.有A、B两根钢棒,用B棒接触A棒的中间部分,A、B间几乎没有吸引和排斥现象,如果因此而判断A、B棒均无磁性,对吗 为什么
17.(2023·贵阳云岩区模拟)如图所示,把质量和形状相同的金属框和塑料框竖直固定在两辆相同的木质小车匀强磁场上,让它们以相同的速度进入一个垂直纸面均匀分布的磁场区域。已知固定塑料框的小车最终运动到Q点静止。若不计空气阻力,请你判断固定金属框的小车能否运动到Q点,并结合功能关系的知识说明理由。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中。
(1)在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒些细铁屑,通电后轻敲有机玻璃板,细铁屑的排列如图甲所示。
(2)由此可以判断,通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布是相似的。
(3)将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时 (选填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
(4)小明利用上述通电螺线管制成了简易的电磁铁甲、乙,并设计了如图乙所示的电路。根据图示的情景可知 (选填“甲”或“乙”)的磁性强。
(5)被电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 。
19.小明在探究“怎样产生感应电流”的实验中,用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题。
(1)悬挂金属棒静置于U形磁铁的磁场中,此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向 (选填“上”或“下”)。
(2)灵敏电流计的作用是用来检测 的。若闭合开关后并未发现电流计指针偏转,经检查器材均完好,各器材间连接无误,那么接下来你认为最应该关注的器材是 。
(3)小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致,他提出更换磁性更强的磁铁,就在他移动原磁铁时,你发现电流计的指针出现了晃动,你认为接下来最应该做什么来找到让电流计指针偏转的原因 。(仅写出最应该进行的一步操作)
(4)根据上述探究过程,小明就说:“我们找到产生感应电流的秘密了!”此时你对小明的“成果发布”作何评价
20.两个电磁铁A和B都用粗细相同的漆包线绕制而成,其外形及所用的铁芯都相同,但线圈匝数不同(外观上看不出)。要比较哪个电磁铁的线圈匝数多,小明用相同的恒压电源、滑动变阻器、导线、开关,并提供足够多的大头针,连接电路进行了实验。
(1)关于小明的实验:
①磁性较强的电磁铁是 (选填“A”或“B”)。依据是 。
②该实验,无法比较哪个电磁铁的线圈匝数更多,原因是 。
(2)利用上述器材设计实验,要求能比较哪个电磁铁的线圈匝数更多(可增加一个器材,或不增加器材)
①步骤(可用文字或画图表述): 。
②结论: 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.科技小组的同学利用电磁继电器设计了一套温度自动控制装置。如图甲所示,电磁铁线圈阻值忽略不计,R1为热敏电阻。压缩机启动可以起到调节温度的作用,当温度升高到启动值时,控制电路中电流达到0.15 A,衔铁吸下,压缩机启动工作;当温度降低到设定值后,工作电路断开,压缩机停止工作,如此进行间歇性循环工作。图乙为工作电路某30分钟内压缩机功率与时间的关系图。请你回答:
(1)压缩机启动工作时,控制电路中热敏电阻的阻值;
(2)在如图乙所示的30 min内工作电路中压缩机消耗的总电能。
22.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=10 Ω,左边电源电压为6 V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA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)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)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。单元评价检测(八)(第二十章)
(90分钟 90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.电流的磁效应被发现后,科学家笃信自然力的统一,以逆向的思想,开始在磁生电的研究中进行艰辛地探索。下列科学家与其重要发现对应正确的是 (A)
A.法拉第——电磁感应现象
B.奥斯特——电流的热效应
C.安培——通电导体周围存在磁场
D.焦耳——磁场对通电导体的作用
2.放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示,三个小磁针的N极和一个小磁针的S极被涂黑,则S极被涂黑的小磁针是 (A)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
3.学习科学知识的价值之一是将所学知识创造性地服务于社会。如“通电导线在磁场中受到力的作用”就有许多实际应用。下列发明成果应用了这一知识的
是 (D)
A.发电机 B.动圈式话筒 C.电磁继电器 D.电动机
4.磁力片是一种能拼出各种造型的玩具。每块磁力片每条塑料边内有一个可旋转的圆柱形磁体,如图所示。任意两块磁力片的塑料边靠近均能相互吸引。下列关于该磁体磁极分布最合理的是 (B)
5.如图所示,在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中,开关闭合后,下列说法正确的是 (B)
A.小磁针甲静止时N极指向右端,小磁针乙静止时N极指向左端
B.小磁针甲静止时N极指向左端,小磁针乙静止时N极指向右端
C.小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端
D.小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端
6.物理学是认识世界、改变世界、服务人类的应用型学科。请仔细分析图中的几个探究实验装置,选出对图中规律的发明应用描述有误的一项 (B)
A.发电机的发明应用了①图的实验探究结论
B.动圈式话筒的发明应用了②图的实验探究结论
C.电磁继电器的发明应用了③图的实验探究结论
D.磁悬浮列车的发明应用了④图的实验探究结论
7.(多项选择)如图所示的实验装置,当开关S闭合后,下列说法正确的是 (A、D)
A.通电螺线管上端为N极
B.弹簧测力计示数会变小
C.若滑动变阻器滑片P向右滑动,弹簧测力计示数变大
D.若增大电源电压,弹簧测力计示数变大
8.(多项选择)小张学习了“电与磁”知识后,设计了如图所示的装置:用导线将磁场中的导体ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是
(B、C、D)
A.当左右移动cd时,ab不会运动
B.当左右移动ab时,cd会运动
C.当上下移动右侧磁体时,ab不会运动
D.当左右移动cd时,左侧装置工作原理与电动机原理相同
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.公元1世纪初,东汉学者王充在《论衡》中记载:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”司南之所以能指向南北方向,是由于受到 地磁场 的作用。
10.如图所示是悬浮球摆件及其内部结构示意图。球体稳定地“悬浮”在底座正上方,若要增加球体“悬浮”的高度,应将滑片P向 a (选填“a”或“b”)端移动。
11.在一次实验中,小宇连接了如图所示的电路,电磁铁的B端有一个小磁针。闭合开关后,电磁铁的A端为 N 极。当滑动变阻器的滑片P向左端移动,电磁铁磁性将 减弱 。
12.如图是小华设计的一种节能电梯工作原理图,R是一个力敏电阻,当电梯上无人时,力敏电阻受到的压力变小,阻值变大,电磁铁的磁性变弱,触点3与触点
1 (选填“1”或“2”)接触,电动机的转速变小,电梯变慢,从而达到节能目的。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.如图所示是小磁针的一端靠近条形磁体S极静止时的情景,请在图中的括号内标出小磁针的N、S极,并用箭头标出条形磁体外部磁感线的方向。
答:
14.开关S闭合后,小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
答:
15.图甲为俯视图:粗糙的水平桌面上,在同一直线上相距较远地放置两个完全相同的条形磁体A、B。现在A上施加水平力F使其沿直线向磁体B运动,假设当A运动一段时间后,两磁体间才出现吸引力,直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间。若整个过程A做匀速直线运动。请在图乙中画出在上述过程中作用于磁体A上的力F其大小随时间t变化关系的大致图象。(只需画出一种可能的情况)。
答:
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.有A、B两根钢棒,用B棒接触A棒的中间部分,A、B间几乎没有吸引和排斥现象,如果因此而判断A、B棒均无磁性,对吗 为什么
答:不对;由磁现象知识可知磁体中间部分的磁性最弱,假设A棒有磁性,用没有磁性的B棒接触A棒的中间部分时,A、B间几乎没有吸引和排斥现象,所以这只能说明B棒没有磁性,并不能判断A棒没有磁性。
17.(2023·贵阳云岩区模拟)如图所示,把质量和形状相同的金属框和塑料框竖直固定在两辆相同的木质小车匀强磁场上,让它们以相同的速度进入一个垂直纸面均匀分布的磁场区域。已知固定塑料框的小车最终运动到Q点静止。若不计空气阻力,请你判断固定金属框的小车能否运动到Q点,并结合功能关系的知识说明理由。
答:让它们以相同的速度进入一个垂直纸面均匀分布的磁场区域。已知固定塑料框的小车最终运动到Q点静止。若不计空气阻力,固定塑料框的小车的动能全部克服摩擦力做功转化为内能,运动的距离较大,到达Q点,而当固定金属框的小车进入和离开磁场时,都会存在闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动,导体中会产生电流,这是电磁感应现象,将机械能转化为电能,因而克服摩擦力做功的机械能较少,运动的距离较短,不能到达Q点。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中。
(1)在嵌入螺线管的有机玻璃板上均匀撒些细铁屑,通电后轻敲有机玻璃板,细铁屑的排列如图甲所示。
(2)由此可以判断,通电螺线管外部的磁场分布与 条形磁体 周围的磁场分布是相似的。
(3)将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时 N (选填“N”或“S”)极的指向就是该点处磁场的方向。
(4)小明利用上述通电螺线管制成了简易的电磁铁甲、乙,并设计了如图乙所示的电路。根据图示的情景可知 甲 (选填“甲”或“乙”)的磁性强。
(5)被电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 大头针被磁化,同一端的极性相同,互相排斥 。
19.小明在探究“怎样产生感应电流”的实验中,用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题。
(1)悬挂金属棒静置于U形磁铁的磁场中,此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向 下 (选填“上”或“下”)。
(2)灵敏电流计的作用是用来检测 感应电流 的。若闭合开关后并未发现电流计指针偏转,经检查器材均完好,各器材间连接无误,那么接下来你认为最应该关注的器材是 金属棒 。
(3)小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致,他提出更换磁性更强的磁铁,就在他移动原磁铁时,你发现电流计的指针出现了晃动,你认为接下来最应该做什么来找到让电流计指针偏转的原因 让金属棒在水平方向运动 。(仅写出最应该进行的一步操作)
(4)根据上述探究过程,小明就说:“我们找到产生感应电流的秘密了!”此时你对小明的“成果发布”作何评价 小明的“成果发布”是不合理的,因为只做了一次实验,得出的结论具有偶然性,不具有普遍性,应该用不同种类的金属棒,还要使金属棒朝各个方向运动 。
20.两个电磁铁A和B都用粗细相同的漆包线绕制而成,其外形及所用的铁芯都相同,但线圈匝数不同(外观上看不出)。要比较哪个电磁铁的线圈匝数多,小明用相同的恒压电源、滑动变阻器、导线、开关,并提供足够多的大头针,连接电路进行了实验。
(1)关于小明的实验:
①磁性较强的电磁铁是 A (选填“A”或“B”)。依据是 电磁铁磁性越强,吸引大头针越多 。
②该实验,无法比较哪个电磁铁的线圈匝数更多,原因是 没有控制电流大小相等 。
(2)利用上述器材设计实验,要求能比较哪个电磁铁的线圈匝数更多(可增加一个器材,或不增加器材)
①步骤(可用文字或画图表述): 两个电磁铁串联在电路中,观察电磁铁吸引大头针数目多少(或在电路中增加电流表,调节滑动变阻器滑片,使电磁铁的电流相等,观察电磁铁吸引大头针数目多少) 。
②结论: 在电流和铁芯相同时,电磁铁吸引大头针越多,线圈匝数越多 。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.科技小组的同学利用电磁继电器设计了一套温度自动控制装置。如图甲所示,电磁铁线圈阻值忽略不计,R1为热敏电阻。压缩机启动可以起到调节温度的作用,当温度升高到启动值时,控制电路中电流达到0.15 A,衔铁吸下,压缩机启动工作;当温度降低到设定值后,工作电路断开,压缩机停止工作,如此进行间歇性循环工作。图乙为工作电路某30分钟内压缩机功率与时间的关系图。请你回答:
(1)压缩机启动工作时,控制电路中热敏电阻的阻值;
(2)在如图乙所示的30 min内工作电路中压缩机消耗的总电能。
解:(1)压缩机启动工作时,由图甲可知,R1和R2串联,此时控制电路中电流达到
0.15 A;由欧姆定律可得,压缩机启动工作时控制电路的总电阻:R===20 Ω;
由串联电路的电阻规律可得,热敏电阻的阻值:
R1=R-R2=20 Ω-10 Ω=10 Ω。
(2)由图乙可知,压缩机的工作功率P=200 W,30 min 内压缩机的工作时间:
t=15 min+(30 min-20 min)=25 min=1 500 s;
30 min内工作电路中压缩机消耗的总电能:
W=Pt=200 W×1 500 s=3×105 J。
22.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=10 Ω,左边电源电压为6 V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA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)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)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。
【解析】(1)由题知,当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时,衔铁被吸合,右边的空调电路正常工作,所以空调启动时左边控制电路的总电阻:R总===400 Ω,
此时热敏电阻的阻值:R热=R总-R0=400 Ω-10 Ω=390 Ω,
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400 Ω,
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360 Ω,
则电路中还应串联的电阻:
R'=R总-R热'-R0=400 Ω-360 Ω-10 Ω=30 Ω。
(3)因为本装置启动的电流是一定的,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。
答案:(1)25 ℃ (2)30 Ω (3)可将左边电源改为可调压电源
