第十七章 从指南针到磁浮列车(60分钟 100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。
1. (2023·温州中考)如图是某同学发明的“铁皮自动分开装置”。将强磁铁靠近一叠铁皮,被磁化后的铁皮会自动分开。铁皮分开的原因是 ( )
A.同名磁极相互吸引 B.异名磁极相互吸引
C.同名磁极相互排斥 D.异名磁极相互排斥
2.(2023·荆州中考)下列关于电与磁的说法,错误的是 ( )
A.通过电流越大的线圈磁性一定越强
B.任何磁体都有N、S两极
C.导体中负电荷的定向移动会产生磁场
D.发电机是利用电磁感应的原理工作的
3.关于如图所示的磁场,下列说法正确的是 ( )
A.左端为磁体的N极
B.a处的磁场比b处的磁场弱
C.a点所放小磁针静止时北极指向右
D.如果将此磁体在教室中吊起来,静止时图示的右端指南
4.放在条形磁铁和通电螺线管旁边的小磁针,静止时N极的指向就是小磁针中心所在位置的磁场方向,如图所示的四幅图中,小磁针的指向错误的是 ( )
5.(2023·百色中考)如图所示,闭合开关,下列判断正确的是 ( )
A.小磁针偏转,说明通电导体周围存在磁场
B.只对调电源正负极,小磁针偏转方向不变
C.通电螺线管的右端为N极
D.在螺线管内插入铁芯,螺线管的磁性强弱不变
6.小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭(原理如图)。接通信号源后,电流的方向不断改变,导致线圈的磁极不断变化,通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,下列方法不可行的是 ( )
A.改变磁铁的磁极 B.改变电流的大小
C.改变磁铁磁性强弱 D.改变线圈的匝数
7. (2023·宿迁中考)新能源汽车越来越普及,如图所示为新能源汽车专用号牌,号牌中的字母“D”表示纯电动汽车,这类汽车的动力装置为电动机,下列选项所示实验与其工作原理相同的是 ( )
8.(2023·江西中考)如图所示是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S,滑片P向左移动,使静止在水平桌面的条形磁体滑动,打开门锁。
下列说法正确的是 ( )
A.通电后电磁铁a端为S极
B.滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C.条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D.条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
9.如图所示,小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材,成功制作了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向,下列方法可行的是 ( )
A.只增强磁铁的磁性 B.只增加线圈的匝数
C.只增大线圈中的电流 D.只将磁铁的磁极对调
10.如图为直流电动机的工作原理图,以下相关的分析中正确的是 ( )
A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为内能
B.电动机工作过程中,消耗的电能几乎全部转化为机械能
C.电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力的作用
D.电动机工作过程中,线圈中的电流方向保持不变
二、填空题:本题共8小题,每空2分,共34分。
11.(2023·枣庄中考)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。”如图,“柢”即握柄,是磁体的 极,司南之所以能指向南北方向,是由于受到 的作用。
12.在一块有机玻璃板上,安装一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后铁屑的分布如图所示。图中A、B两点相比, 点磁场较强。实验中 (选填“能”或“不能”)用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
13.小科在宁波科学探索中心参观时,体验了名为“铁钉桥”的游戏项目。利用左右两块电磁铁将数枚原本没有磁性的细铁钉磁化后相互吸引搭建而成。小科推测:两块电磁铁相互靠近的两端,a端和b端为 (选填“同名磁极”或“异名磁极”)。可以通过增加电磁铁中 的方法,搭建起由等量的粗铁钉(长度、密度等与细铁钉一致)组成的“铁钉桥”。
14.某校刚刷完地坪漆的地下室内,弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体,兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是 。在讨论时,物理老师指出该方案的不足:每当线圈平面转过与磁感线相 (“平行”或“垂直”)的位置时,换向器自动改变线圈中电流的方向,电路处于“通路→开路→通路”快速切换状态,极易激发电火花,成为火灾隐患。
15.如图所示,开关闭合,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则铁片受到电磁铁的吸引力将 ,铁片受到的摩擦力将 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
16.小明借助如图甲所示的实验装置探究“磁场对通电导体的作用”,闭合开关,原本静止的轻质铜棒ab水平向左运动。小明由此推测:若电子沿着垂直于纸面向内的方向飞入磁场(如图乙所示),电子的运动方向将发生改变,小明推测的依据是 ,你认为电子会偏向 (选填“左”或“右”)侧运动。
17.通电导线能使小磁针发生偏转,这是因为通电导线周围存在 ;如图所示,把通电导线放在两个磁极中间,磁极对导线的力垂直指向纸里,如果导线中电流方向相反,则磁极对导线的力垂直指向 (选填“纸里”或“纸外”)。
18.(2023·泸州中考)小吴通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸,发现当车牌被识别系统识别后,指示灯亮、栏杆抬起、车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟装置,电源电压恒定,指示灯L标有“3 V 1.8 W”字样,电磁铁的线圈阻值不计。当车牌识别成功,相当于将图中开关S闭合,
当滑动变阻器接入电阻为10 Ω时,指示灯L刚好正常发光,铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆,此时电磁铁的上端为 极,电源电压为 V;若电源电压降低,闭合开关,电磁铁栏杆磁性减弱,栏杆不能自动抬起,除了更换电源外,请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法: 。
三、作图题:本题共1小题,共4分。
19.(2023·福建模拟)如图电路连接正确后,闭合开关S,A、B两个螺线管通电后小磁针C在如图位置静止,画出螺线管B的绕法,标出小磁针C的N极。
四、简答题:本题共1小题,共4分。
20.如图所示是一种安全门锁的工作原理示意图。保安室里的工作人员通过开关即可控制安全门锁的开、闭。请你根据示意图,分析安全门锁的工作原理。
五、实验探究题:本题共4小题,共28分。
21.(5分)(2023·河南中考)在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中:
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑,通电后铁屑分布无明显变化,这时需 纸板,观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见,通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时,发现小磁针没有标N、S极,请写出一种判断小磁针N、S极的做法: 。
(3)对调螺线管所接电源正、负极,周围小磁针的指向也随之对调,说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 有关。
22.(6分)用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、b、c、d的电磁铁,使用不同的接线柱,可改变电磁铁线圈的匝数。电磁铁和其他实验器材组成如图所示电路,用该电路来研究影响电磁磁性强弱的因素”。请完成如下问题:
(1)实验中电磁铁磁性的强弱用电磁铁吸引 来反映的;按图中所示的连接,铁钉的下端应是电磁铁的 极。
(2)连接电磁铁线圏的接线柱a,闭合开关,调节滑动变阻器,可以探究电磁铁磁性强弱与 是否有关;当变阻器滑片移至最右端时,电磁铁的磁性 。
(3)滑动变阻器滑片保持不动,导线夹子分别连接线圈的接线柱a、b、c、d,可以探究电磁铁磁性强弱与 是否有关。当导线夹子连接接线柱 时,电磁铁的磁性最强。
23. (8分)(2023·莆田期末)探究“感应电流产生的条件”的实验装置如图所示,将灵敏电流计连接在电路中。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 (选填“塑料”或“铝”)。
(2)实验中通过观察 来判断是否有感应电流产生。
(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,导体中就产生电流。这种现象叫作电磁感应,是由英国物理学家 在1831年发现的。
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 可进一步探究电动机的工作原理。
24.(9分)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,图甲电源电压6 V,R为磁感电阻,其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙。
(1)当图乙S2断开,图甲S1闭合时,电流表的示数为 mA。闭合S1和S2,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,说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 。
(2)闭合S1和S2,滑片P不动,沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻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)综合以上实验可以得出:电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流增大而 ;离电磁铁越远,磁感应强度越 。 第十七章 从指南针到磁浮列车(60分钟 100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。
1. (2023·温州中考)如图是某同学发明的“铁皮自动分开装置”。将强磁铁靠近一叠铁皮,被磁化后的铁皮会自动分开。铁皮分开的原因是 (C)
A.同名磁极相互吸引 B.异名磁极相互吸引
C.同名磁极相互排斥 D.异名磁极相互排斥
2.(2023·荆州中考)下列关于电与磁的说法,错误的是 (A)
A.通过电流越大的线圈磁性一定越强
B.任何磁体都有N、S两极
C.导体中负电荷的定向移动会产生磁场
D.发电机是利用电磁感应的原理工作的
3.关于如图所示的磁场,下列说法正确的是 (B)
A.左端为磁体的N极
B.a处的磁场比b处的磁场弱
C.a点所放小磁针静止时北极指向右
D.如果将此磁体在教室中吊起来,静止时图示的右端指南
4.放在条形磁铁和通电螺线管旁边的小磁针,静止时N极的指向就是小磁针中心所在位置的磁场方向,如图所示的四幅图中,小磁针的指向错误的是 (C)
5.(2023·百色中考)如图所示,闭合开关,下列判断正确的是 (A)
A.小磁针偏转,说明通电导体周围存在磁场
B.只对调电源正负极,小磁针偏转方向不变
C.通电螺线管的右端为N极
D.在螺线管内插入铁芯,螺线管的磁性强弱不变
6.小明在科学拓展课上制作了一个简易喇叭(原理如图)。接通信号源后,电流的方向不断改变,导致线圈的磁极不断变化,通过吸引或排斥磁铁,带动纸盆振动。为改变纸盆振动幅度以调节喇叭响度,下列方法不可行的是 (A)
A.改变磁铁的磁极 B.改变电流的大小
C.改变磁铁磁性强弱 D.改变线圈的匝数
7. (2023·宿迁中考)新能源汽车越来越普及,如图所示为新能源汽车专用号牌,号牌中的字母“D”表示纯电动汽车,这类汽车的动力装置为电动机,下列选项所示实验与其工作原理相同的是 (C)
8.(2023·江西中考)如图所示是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S,滑片P向左移动,使静止在水平桌面的条形磁体滑动,打开门锁。
下列说法正确的是 (B)
A.通电后电磁铁a端为S极
B.滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C.条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D.条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
9.如图所示,小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材,成功制作了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向,下列方法可行的是 (D)
A.只增强磁铁的磁性 B.只增加线圈的匝数
C.只增大线圈中的电流 D.只将磁铁的磁极对调
10.如图为直流电动机的工作原理图,以下相关的分析中正确的是 (C)
A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为内能
B.电动机工作过程中,消耗的电能几乎全部转化为机械能
C.电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力的作用
D.电动机工作过程中,线圈中的电流方向保持不变
二、填空题:本题共8小题,每空2分,共34分。
11.(2023·枣庄中考)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。”如图,“柢”即握柄,是磁体的 S(或南) 极,司南之所以能指向南北方向,是由于受到 地磁场 的作用。
12.在一块有机玻璃板上,安装一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后铁屑的分布如图所示。图中A、B两点相比, A 点磁场较强。实验中 不能 (选填“能”或“不能”)用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
13.小科在宁波科学探索中心参观时,体验了名为“铁钉桥”的游戏项目。利用左右两块电磁铁将数枚原本没有磁性的细铁钉磁化后相互吸引搭建而成。小科推测:两块电磁铁相互靠近的两端,a端和b端为 异名磁极 (选填“同名磁极”或“异名磁极”)。可以通过增加电磁铁中 电流 的方法,搭建起由等量的粗铁钉(长度、密度等与细铁钉一致)组成的“铁钉桥”。
14.某校刚刷完地坪漆的地下室内,弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体,兴趣小组设计了如图所示的可调直流排气扇。直流电动机的工作原理是 通电线圈在磁场中受力转动 。在讨论时,物理老师指出该方案的不足:每当线圈平面转过与磁感线相 垂直 (“平行”或“垂直”)的位置时,换向器自动改变线圈中电流的方向,电路处于“通路→开路→通路”快速切换状态,极易激发电火花,成为火灾隐患。
15.如图所示,开关闭合,滑动变阻器的滑片位于A端,小铁片被竖直吸在电磁铁的左侧。若将滑片从A端移动到中点,则铁片受到电磁铁的吸引力将 变大 ,铁片受到的摩擦力将 不变 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
16.小明借助如图甲所示的实验装置探究“磁场对通电导体的作用”,闭合开关,原本静止的轻质铜棒ab水平向左运动。小明由此推测:若电子沿着垂直于纸面向内的方向飞入磁场(如图乙所示),电子的运动方向将发生改变,小明推测的依据是 磁场对电流的作用 ,你认为电子会偏向 右 (选填“左”或“右”)侧运动。
17.通电导线能使小磁针发生偏转,这是因为通电导线周围存在 磁场 ;如图所示,把通电导线放在两个磁极中间,磁极对导线的力垂直指向纸里,如果导线中电流方向相反,则磁极对导线的力垂直指向 纸外 (选填“纸里”或“纸外”)。
18.(2023·泸州中考)小吴通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸,发现当车牌被识别系统识别后,指示灯亮、栏杆抬起、车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟装置,电源电压恒定,指示灯L标有“3 V 1.8 W”字样,电磁铁的线圈阻值不计。当车牌识别成功,相当于将图中开关S闭合,
当滑动变阻器接入电阻为10 Ω时,指示灯L刚好正常发光,铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆,此时电磁铁的上端为 S 极,电源电压为 9 V;若电源电压降低,闭合开关,电磁铁栏杆磁性减弱,栏杆不能自动抬起,除了更换电源外,请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法: 调节滑动变阻器,使接入的阻值变小 。
三、作图题:本题共1小题,共4分。
19.(2023·福建模拟)如图电路连接正确后,闭合开关S,A、B两个螺线管通电后小磁针C在如图位置静止,画出螺线管B的绕法,标出小磁针C的N极。
答:
四、简答题:本题共1小题,共4分。
20.如图所示是一种安全门锁的工作原理示意图。保安室里的工作人员通过开关即可控制安全门锁的开、闭。请你根据示意图,分析安全门锁的工作原理。
答:闭合开关后,电磁铁中有电流通过产生磁性,电磁铁吸引铁质插销使门锁打开,并且弹簧被拉长。断开开关后,电磁铁中无电流通过失去磁性,插销在弹簧的作用下插入插槽,门锁关闭。
五、实验探究题:本题共4小题,共28分。
21.(5分)(2023·河南中考)在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中:
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑,通电后铁屑分布无明显变化,这时需 轻敲 纸板,观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见,通电螺线管外部磁场与 条形 磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时,发现小磁针没有标N、S极,请写出一种判断小磁针N、S极的做法: 将小磁针水平放置在水平桌面上,待其静止时,指向北的一端为N极,指向南的一端为S极 。
(3)对调螺线管所接电源正、负极,周围小磁针的指向也随之对调,说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 方向 有关。
22.(6分)用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、b、c、d的电磁铁,使用不同的接线柱,可改变电磁铁线圈的匝数。电磁铁和其他实验器材组成如图所示电路,用该电路来研究影响电磁磁性强弱的因素”。请完成如下问题:
(1)实验中电磁铁磁性的强弱用电磁铁吸引 大头针的数量 来反映的;按图中所示的连接,铁钉的下端应是电磁铁的 S 极。
(2)连接电磁铁线圏的接线柱a,闭合开关,调节滑动变阻器,可以探究电磁铁磁性强弱与 电流大小 是否有关;当变阻器滑片移至最右端时,电磁铁的磁性 最弱 。
(3)滑动变阻器滑片保持不动,导线夹子分别连接线圈的接线柱a、b、c、d,可以探究电磁铁磁性强弱与 线圈匝数 是否有关。当导线夹子连接接线柱 d 时,电磁铁的磁性最强。
23. (8分)(2023·莆田期末)探究“感应电流产生的条件”的实验装置如图所示,将灵敏电流计连接在电路中。
(1)实验中,AB棒的材料可能是 铝 (选填“塑料”或“铝”)。
(2)实验中通过观察 灵敏电流计的指针是否偏转 来判断是否有感应电流产生。
(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示,根据实验现象,初步得出:闭合电路的一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。这种现象叫作电磁感应,是由英国物理学家 法拉第 在1831年发现的。
次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流
1 静止 无
2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无
3 切割磁感线运动 有
(4)若将此装置中的灵敏电流计换成 电源 可进一步探究电动机的工作原理。
24.(9分)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,图甲电源电压6 V,R为磁感电阻,其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图丙。
(1)当图乙S2断开,图甲S1闭合时,电流表的示数为 60 mA。闭合S1和S2,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,说明磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐 增大 。
(2)闭合S1和S2,滑片P不动,沿电磁铁轴线向左移动磁感电阻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x=5 cm时,B= 0.40 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)综合以上实验可以得出:电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流增大而 增大 ;离电磁铁越远,磁感应强度越 小 。
