第二十章 电与磁
(满分:90分 时间:75分钟)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一项符合题目要求,第8～10小题有多项符合题目要求。全部选对得 3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.世界上最早记述磁偏角的科学家是( )
A.牛顿 B.哥伦布 C.爱迪生 D.沈括
2.“发电鞋”是一种新型科研产品,其内部安装有磁铁和线圈,当人行走时带动磁铁运动,线圈中就产生了感应电流,“发电鞋”的工作原理是( )
A.电磁感应 B.电流的磁效应
C.电流的热效应 D.磁场对电流的作用
3.战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说:“郑子取玉,必载司南,为其不惑也”,这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南,下列说法正确的是( )
A.司南周围存在磁感线
B.司南周围各点的磁场方向都是相同的
C.司南可以吸引铁屑,利用了同名磁极相互吸引
D.司南可以指示方向是因为受到地磁场的作用
4.闭合开关,小磁针静止时指向如图所示,则( )
A.通电螺线管的左端为N极
B.电源的左端为正极
C.电流表的左端为“+”接线柱
D.R的滑片不能置于最右端
5.跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳,将它的两端与固定在地面上的灵敏电流表相连,摇动跳绳时,发现灵敏电流表的指针左右摆动。则( )
A.向任意方向摇绳均可产生电流
B.电流方向与绳子运动方向无关
C.此过程中机械能转化为电能
D.跳绳发电属于电流的磁效应
6.下列有关电铃(如图)说法正确的是( )
A.电铃的工作原理是电磁感应
B.小锤击打到铃碗时,电磁铁仍具有磁性
C.要使铃声响度大一些,可适当降低电压
D.滑动变阻器的滑片向左移动,电磁铁的磁性增强
7.如图所示,GMR是一个巨磁电阻,其特性是电阻在磁场中会急剧减小,且磁场越强电阻越小。闭合开关S2后,下列四种情况相比较,指示灯最亮的是( )
A.S1断开,滑片P在图示位置 B.S1闭合,滑片P在图示位置
C.S1闭合,滑片P在滑动变阻器最右端 D.S1闭合,滑片P在滑动变阻器最左端
8.将导体ab、开关和灵敏电流表用导线连接,导体ab放置在磁极间,如图所示。下列说法错误的是( )
A.开关闭合,磁铁不动,ab水平向左快速移动,指针不偏转
B.磁极对调后,开关闭合,ab水平向右快速运动,指针会偏转
C.开关闭合,ab竖直上下运动,指针会偏转
D.开关断开,ab快速运动,指针可能偏转
9.如图所示,关于电与磁的知识,下列说法正确的是( )
A.图(甲):司南静止时勺柄指向地理的正北方向
B.图(乙):磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
C.图(丙):该实验中电流方向发生改变时,小磁针的偏转方向会发生改变
D.图(丁):该实验说明电磁铁的磁性大小与线圈匝数有关
10.为了应对即将到来的汛期,某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置,其原理如图所示。L为安全指示灯,电铃为报警器,R1为定值电阻,R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒,滑片P可以在电阻棒上自由滑动,并与浮子用竖直的绝缘杆连接,可随着浮子的上下移动而改变电阻棒R2接入电路的阻值,从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片P指向R2的中点时,水位达到警戒值,电磁铁吸下衔铁报警。则该检测器正常工作时( )
A.电磁铁的上端为N极
B.水位较低时,电磁铁的磁性较弱
C.若减小R1的阻值,警戒水位会变高
D.电流表示数越大,表示水位越高
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题2分,16题 4分,共
14分)
11.《论衡》中有关于用布摩擦过的琥珀吸引轻小的干草和天然磁石吸引铁针的记载。这是因为用布摩擦过的琥珀带了 ,天然的磁石具有 。
12.如图所示,用细线悬挂的磁体,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 (选填“北方”或
“南方”)。
13.如图为电动机和发电机模型,其中图 [选填“(甲)”或“(乙)”]为电动机模型,电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 实现的。
14.如图所示的装置,闭合开关后,电磁铁左端与条形磁体N极相互吸引,则电源E端为 (选填“正极”或“负极”)。为增强电磁铁磁性,滑动变阻器滑片P应向 (选填“A”或“B”)端移动。
15.方方按如图所示的电路进行实验,闭合开关后,小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 (选填“上方”或“下方”)。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,铁块突然被吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 有关。
16.我国自行生产的某品牌混合动力汽车已经上市,小惠家打算换辆混合动力汽车,于是,小惠在网上了解了混合动力汽车的一些情况。混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成,这台电机既可以充当电动机驱动汽车,又可以充当发电机给磷酸铁锂蓄电池充电。混合动力汽车启动时,内燃机并不工作,蓄电池通过电机向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,向车轮输送能量,并通过电机给蓄电池充电。某种型号的混合动力汽车,所用的蓄电池组和电机的部分参数如表所示,当储存的电能降到最大值的20%时,必须停止对外供电。汽车行驶过程中受到的阻力来自两部分,一是路面对汽车的摩擦阻力,这个阻力约为车重的;二是空气对行驶汽车的阻力,这个阻力与速度的平方成正比。将这种汽车放在风洞静止测试时,风速 45 km/h 时,汽车所受的总阻力为850 N。
输出电压/V 最大功率/kW 最大容量/ (kW·h) 总质量/kg
500 100 1 000 1 000
(1)电池组输出的最大电流为 A,用最大功率供电时,可供电 h。
(2)小惠思考,电机充当电动机驱动汽车时,可以驱动汽车前进,如果倒车是不是可以使电动机反转就行了 因为小惠在物理课里学到磁场方向不变时,只要改变 方向,就可以改变通电导体受力的方向。如果要增大车速,可以增大通过电动机的 大小,增大电动机的转速来实现。
三、作图题(本大题共1小题,共 4分)
17.(1)如图,小磁针静止在通电螺线管左侧,请标出小磁针的N极和电源正极。
(2)某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极,在水银温度计中封入一段金属丝,当温度低于设定温度时,安全指示灯常亮;当温度达到设定温度时,安全指示灯熄灭,电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性(用“+”或“-”表示),并在虚线框内填入电铃()和指示灯的电路元件符号。
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题4分,第19题 8分,第20 题8分,第21题4分,共24分)
18.(4分)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中。
(1)为使磁场加强,可以在螺线管中插入一根 棒。
(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置,螺线管通电后记录小磁针 极的方向,这个方向就是该点的磁场方向。
(3)根据图(甲)、(乙)、(丙)记录的小磁针指向,可以得出:通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似。
(4)如果(丙)和(丁)两个螺线管同时通电,则这两个螺线管之间会相互 (选填“吸引”或“排斥”)。
19.(8分)在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,电源电压恒定,大、小铁钉各自完全相同,进行如图所示的(甲)、(乙)、(丙)三次实验。
(1)(甲)图中大铁钉的N极是 (选填“钉尖”或“钉帽”)。
(2)通过观察(甲)、(乙)两次实验现象,得出的结论是 。
(3)通过观察(丙)图实验现象得出的结论是 。
(4)将(甲)图中的小铁钉换成小钢钉进行实验,断开开关后,发现的有趣的实验现象是 。
20.(8分)如图所示是探究通电导线在磁场中受力运动的实验。回答下列问题:
(1)把导线放在磁场里,接通电源,闭合开关,让电流通过导线ab,会发现导线ab (选填“运动”或“静止”)。
(2)把电源的正负极对调后,使通过导线的电流方向与原来相反,这时导线ab 。
(3)保持电源的正负极不变,对调磁体的磁极,使磁场的方向与原来相反,这时导线ab将 。由此可以得出通电导线在磁场中受力的作用,力的方向跟 的方向和 的方向都有关系。根据这个原理制成了 (选填“发电机”或“电动机”)。
(4)通过观察导线运动方向,来判断导线在磁场中受力方向,用到的物理学方法是 (选填下列选项对应的符号)。
A.类比法
B.控制变量法
C.转换法
(5)小李想在这个实验的基础上进行改造,来探究“哪些因素影响感应电流的方向”。为了观察到明显的实验现象,他应把图中的电源换成很灵敏的 (选填“电流表”或“电压表”)。
21.(4分)周末,小梦骑行时发现自行车上的指南针指向出现故障。她怀疑长时间的剧烈撞击、高温暴晒导致指南针消磁了,于是把指南针卸下准备验证自己的猜想。请你帮小梦设计实验方案,并完成实验。
添加物品: 。
实验步骤: 。
现象及结论:多次转动,若指南针静止时总是指南北,说明小梦的猜想是 的;反之,小梦的猜想是 的。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)图(甲)为某品牌足浴盆的相关参数,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分[如图(乙)所示]。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6 V,电磁继电器线圈的电阻可不计,加热至40 ℃时,自动进入保温模式,此时电磁继电器线圈的电流达到30 mA,热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图(丙)所示。
(1)求R2的阻值。
(2)在一次使用过程中,加热时间为5 min,则加热过程中消耗的电能是多少 不计热损失,这些热量可使5 kg的水温度升高多少摄氏度
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)为使温度加热至40 ℃时,自动进入保温模式,求滑动变阻器接入电路的阻值。
(4)若想温度加热到45 ℃时,自动进入保温状态,应该如何操作
23.(9分)小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220 V 44 W”的灯泡L,天暗时灯自动发光,天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为 6 V,定值电阻R0为200 Ω。在一定范围内,光敏电阻R的阻值与光照强度E(光照强度E的单位为lx,光越强光照强度越大)之间存在一定关系,部分数据如表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计,当天色渐暗,通过线圈的电流为0.02 A时,恰好启动工作电路的照明系统。试问:
光照强度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏电阻R/ Ω 120 60 40 30 24
(1)随着光照强度减小,光敏电阻R的阻值 (选填“增大”或“减小”),电磁铁的磁性 (选填“增强”或“减弱”),当光照强度减小到一定值时,衔铁会被 (选填“吸下”或“释放”),照明系统启动。
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流是多少
(3)照明系统恰好启动时,光敏电阻R的阻值为多少 此时光照强度为多少 第二十章 电与磁
(满分:90分 时间:75分钟)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1～7小题只有一项符合题目要求,第8～10小题有多项符合题目要求。全部选对得 3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.世界上最早记述磁偏角的科学家是(D)
A.牛顿 B.哥伦布 C.爱迪生 D.沈括
2.“发电鞋”是一种新型科研产品,其内部安装有磁铁和线圈,当人行走时带动磁铁运动,线圈中就产生了感应电流,“发电鞋”的工作原理是(A)
A.电磁感应 B.电流的磁效应
C.电流的热效应 D.磁场对电流的作用
3.战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说:“郑子取玉,必载司南,为其不惑也”,这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南,下列说法正确的是(D)
A.司南周围存在磁感线
B.司南周围各点的磁场方向都是相同的
C.司南可以吸引铁屑,利用了同名磁极相互吸引
D.司南可以指示方向是因为受到地磁场的作用
4.闭合开关,小磁针静止时指向如图所示,则(C)
A.通电螺线管的左端为N极
B.电源的左端为正极
C.电流表的左端为“+”接线柱
D.R的滑片不能置于最右端
5.跳绳也可以“发电”。用一根带有绝缘皮的长铜导线做跳绳,将它的两端与固定在地面上的灵敏电流表相连,摇动跳绳时,发现灵敏电流表的指针左右摆动。则(C)
A.向任意方向摇绳均可产生电流
B.电流方向与绳子运动方向无关
C.此过程中机械能转化为电能
D.跳绳发电属于电流的磁效应
6.下列有关电铃(如图)说法正确的是(D)
A.电铃的工作原理是电磁感应
B.小锤击打到铃碗时,电磁铁仍具有磁性
C.要使铃声响度大一些,可适当降低电压
D.滑动变阻器的滑片向左移动,电磁铁的磁性增强
7.如图所示,GMR是一个巨磁电阻,其特性是电阻在磁场中会急剧减小,且磁场越强电阻越小。闭合开关S2后,下列四种情况相比较,指示灯最亮的是(D)
A.S1断开,滑片P在图示位置 B.S1闭合,滑片P在图示位置
C.S1闭合,滑片P在滑动变阻器最右端 D.S1闭合,滑片P在滑动变阻器最左端
8.将导体ab、开关和灵敏电流表用导线连接,导体ab放置在磁极间,如图所示。下列说法错误的是(ACD)
A.开关闭合,磁铁不动,ab水平向左快速移动,指针不偏转
B.磁极对调后,开关闭合,ab水平向右快速运动,指针会偏转
C.开关闭合,ab竖直上下运动,指针会偏转
D.开关断开,ab快速运动,指针可能偏转
9.如图所示,关于电与磁的知识,下列说法正确的是(CD)
A.图(甲):司南静止时勺柄指向地理的正北方向
B.图(乙):磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
C.图(丙):该实验中电流方向发生改变时,小磁针的偏转方向会发生改变
D.图(丁):该实验说明电磁铁的磁性大小与线圈匝数有关
10.为了应对即将到来的汛期,某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置,其原理如图所示。L为安全指示灯,电铃为报警器,R1为定值电阻,R2为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒,滑片P可以在电阻棒上自由滑动,并与浮子用竖直的绝缘杆连接,可随着浮子的上下移动而改变电阻棒R2接入电路的阻值,从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片P指向R2的中点时,水位达到警戒值,电磁铁吸下衔铁报警。则该检测器正常工作时(BD)
A.电磁铁的上端为N极
B.水位较低时,电磁铁的磁性较弱
C.若减小R1的阻值,警戒水位会变高
D.电流表示数越大,表示水位越高
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题2分,16题 4分,共
14分)
11.《论衡》中有关于用布摩擦过的琥珀吸引轻小的干草和天然磁石吸引铁针的记载。这是因为用布摩擦过的琥珀带了 电 ,天然的磁石具有 磁性 。
12.如图所示,用细线悬挂的磁体,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 N 极,断开开关S,磁体静止时,B端会指向地理的 北方 (选填“北方”或
“南方”)。
13.如图为电动机和发电机模型,其中图 (甲) [选填“(甲)”或“(乙)”]为电动机模型,电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 换向器 实现的。
14.如图所示的装置,闭合开关后,电磁铁左端与条形磁体N极相互吸引,则电源E端为 负极 (选填“正极”或“负极”)。为增强电磁铁磁性,滑动变阻器滑片P应向 B (选填“A”或“B”)端移动。
15.方方按如图所示的电路进行实验,闭合开关后,小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 下方 (选填“上方”或“下方”)。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,铁块突然被吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 电流的大小 有关。
16.我国自行生产的某品牌混合动力汽车已经上市,小惠家打算换辆混合动力汽车,于是,小惠在网上了解了混合动力汽车的一些情况。混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成,这台电机既可以充当电动机驱动汽车,又可以充当发电机给磷酸铁锂蓄电池充电。混合动力汽车启动时,内燃机并不工作,蓄电池通过电机向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,向车轮输送能量,并通过电机给蓄电池充电。某种型号的混合动力汽车,所用的蓄电池组和电机的部分参数如表所示,当储存的电能降到最大值的20%时,必须停止对外供电。汽车行驶过程中受到的阻力来自两部分,一是路面对汽车的摩擦阻力,这个阻力约为车重的;二是空气对行驶汽车的阻力,这个阻力与速度的平方成正比。将这种汽车放在风洞静止测试时,风速 45 km/h 时,汽车所受的总阻力为850 N。
输出电压/V 最大功率/kW 最大容量/ (kW·h) 总质量/kg
500 100 1 000 1 000
(1)电池组输出的最大电流为 200 A,用最大功率供电时,可供电 8 h。
(2)小惠思考,电机充当电动机驱动汽车时,可以驱动汽车前进,如果倒车是不是可以使电动机反转就行了 因为小惠在物理课里学到磁场方向不变时,只要改变 电流 方向,就可以改变通电导体受力的方向。如果要增大车速,可以增大通过电动机的 电流 大小,增大电动机的转速来实现。
三、作图题(本大题共1小题,共 4分)
17.(1)如图,小磁针静止在通电螺线管左侧,请标出小磁针的N极和电源正极。
答案:如图所示
(2)某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极,在水银温度计中封入一段金属丝,当温度低于设定温度时,安全指示灯常亮;当温度达到设定温度时,安全指示灯熄灭,电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性(用“+”或“-”表示),并在虚线框内填入电铃()和指示灯的电路元件符号。
答案:如图所示
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题4分,第19题 8分,第20 题8分,第21题4分,共24分)
18.(4分)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中。
(1)为使磁场加强,可以在螺线管中插入一根 铁 棒。
(2)把小磁针放到螺线管四周不同位置,螺线管通电后记录小磁针 N 极的方向,这个方向就是该点的磁场方向。
(3)根据图(甲)、(乙)、(丙)记录的小磁针指向,可以得出:通电螺线管外部的磁场与 条形 磁体的磁场相似。
(4)如果(丙)和(丁)两个螺线管同时通电,则这两个螺线管之间会相互 排斥 (选填“吸引”或“排斥”)。
19.(8分)在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,电源电压恒定,大、小铁钉各自完全相同,进行如图所示的(甲)、(乙)、(丙)三次实验。
(1)(甲)图中大铁钉的N极是 钉帽 (选填“钉尖”或“钉帽”)。
(2)通过观察(甲)、(乙)两次实验现象,得出的结论是 在线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强 。
(3)通过观察(丙)图实验现象得出的结论是 在电流一定时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强 。
(4)将(甲)图中的小铁钉换成小钢钉进行实验,断开开关后,发现的有趣的实验现象是 小钢钉不会掉下来 。
20.(8分)如图所示是探究通电导线在磁场中受力运动的实验。回答下列问题:
(1)把导线放在磁场里,接通电源,闭合开关,让电流通过导线ab,会发现导线ab 运动 (选填“运动”或“静止”)。
(2)把电源的正负极对调后,使通过导线的电流方向与原来相反,这时导线ab 反向运动 。
(3)保持电源的正负极不变,对调磁体的磁极,使磁场的方向与原来相反,这时导线ab将 反向运动 。由此可以得出通电导线在磁场中受力的作用,力的方向跟 电流 的方向和 磁场 的方向都有关系。根据这个原理制成了 电动机 (选填“发电机”或“电动机”)。
(4)通过观察导线运动方向,来判断导线在磁场中受力方向,用到的物理学方法是 C (选填下列选项对应的符号)。
A.类比法
B.控制变量法
C.转换法
(5)小李想在这个实验的基础上进行改造,来探究“哪些因素影响感应电流的方向”。为了观察到明显的实验现象,他应把图中的电源换成很灵敏的 电流表 (选填“电流表”或“电压表”)。
21.(4分)周末,小梦骑行时发现自行车上的指南针指向出现故障。她怀疑长时间的剧烈撞击、高温暴晒导致指南针消磁了,于是把指南针卸下准备验证自己的猜想。请你帮小梦设计实验方案,并完成实验。
添加物品: 细棉线 。
实验步骤: 用细棉线将指南针悬挂使其能在水平面自由转动 。
现象及结论:多次转动,若指南针静止时总是指南北,说明小梦的猜想是 错误 的;反之,小梦的猜想是 正确 的。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)图(甲)为某品牌足浴盆的相关参数,其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分[如图(乙)所示]。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6 V,电磁继电器线圈的电阻可不计,加热至40 ℃时,自动进入保温模式,此时电磁继电器线圈的电流达到30 mA,热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图(丙)所示。
(1)求R2的阻值。
(2)在一次使用过程中,加热时间为5 min,则加热过程中消耗的电能是多少 不计热损失,这些热量可使5 kg的水温度升高多少摄氏度
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)为使温度加热至40 ℃时,自动进入保温模式,求滑动变阻器接入电路的阻值。
(4)若想温度加热到45 ℃时,自动进入保温状态,应该如何操作
解析:(1)由题知,加热至40 ℃时,控制电路中的弹簧会将衔铁拉起来,自动进入保温模式,由图(乙)知,此时工作电路中只有R1接入电路;当温度降低时,控制电路中的电磁铁会将衔铁吸下来,进入加热模式,由图(乙)知,此时工作电路中R1和R2并联接入电路;所以R2的功率P2=P加热-P保温=2 100 W-100 W=2 000 W,
R2的阻值R2===24.2 Ω。
(2)加热5 min消耗的电能
W=P加热t=2 100 W×5×60 s=6.3×105 J,
水升高的温度
Δt====30 ℃。
(3)温度加热至40 ℃时,此时电磁继电器线圈的电流达到30 mA,由图(丙)知,此时热敏电阻Rx的阻值为 40 Ω,电路的总电阻R===200 Ω,
滑动变阻器接入电路的电阻
R滑=R-Rx=200 Ω-40 Ω=160 Ω。
答案:(1)24.2 Ω (2)6.3×105 J 30 ℃ (3)160 Ω
(4)若想温度加热到45 ℃时,自动进入保温状态,即要提高恒温箱的设定温度,从图(丙)可知,要提高恒温箱的设定温度,就要增大热敏电阻的阻值,但为了使衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍为30 mA,根据欧姆定律就要减小滑动变阻器接入电路的电阻。
23.(9分)小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220 V 44 W”的灯泡L,天暗时灯自动发光,天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为 6 V,定值电阻R0为200 Ω。在一定范围内,光敏电阻R的阻值与光照强度E(光照强度E的单位为lx,光越强光照强度越大)之间存在一定关系,部分数据如表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计,当天色渐暗,通过线圈的电流为0.02 A时,恰好启动工作电路的照明系统。试问:
光照强度E/lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏电阻R/ Ω 120 60 40 30 24
(1)随着光照强度减小,光敏电阻R的阻值 (选填“增大”或“减小”),电磁铁的磁性 (选填“增强”或“减弱”),当光照强度减小到一定值时,衔铁会被 (选填“吸下”或“释放”),照明系统启动。
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流是多少
(3)照明系统恰好启动时,光敏电阻R的阻值为多少 此时光照强度为多少
解析:(1)由表格信息可知,光照强度由 5.0 lx 减小到 1.0 lx时,光敏电阻的阻值从 24 Ω 增大到120 Ω,说明随着光照强度的减小,光敏电阻的阻值增大;影响电磁铁磁性的因素有电流大小和线圈匝数。由题意可知,光敏电阻阻值变大时,电路中的电流变小,在线圈匝数不变时,电磁铁磁性减弱。当光照强度减小到一定值时,衔铁会被释放,此时工作电路接通,照明系统启动。
(2)由工作电路电路图可知,两个同规格的灯泡并联在220 V电压上,则电路中的总电流为I总=+=+=0.2 A+0.2 A=0.4 A。
(3)照明系统恰好启动时,通过线圈的电流为0.02 A,则此时控制电路的总电阻为
R总===300 Ω,
则R光敏=R总-R0=300 Ω-200 Ω=100 Ω;
由表格信息可知,光敏电阻的阻值和光照强度的乘积是一个定值,即120 Ω·lx,
所以光敏电阻的阻值和光照强度成反比,则当光敏电阻阻值为100 Ω时,光照强度为
E==1.2 lx。
答案:(1)增大 减弱 释放 (2)0.4 A (3)100 Ω 1.2 lx
