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

第二十章 电与磁
能力提优测试卷
时间:60分钟　　满分:100分
题序 一 二 三 四 五 评卷人 总分
得分
一、填空题(本题共6小题,每空2分,共24分)
1.如图所示,这是一款自发电智能健身单车,骑行时利用线圈在磁场中转动发电,其发电的原理是　　　　　　　;发电过程中,　　　　能转化为电能。
2.小科在某科学探索中心参观时,体验了名为“铁钉桥”的游戏项目,该“铁钉桥”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a端和b端为　　　　(选填“同名”或“异名”)磁极。可以通过增大电磁铁中　　　　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”。
3.探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，在嵌入螺线管的玻璃板上均匀地撒些细铁屑，通电后轻敲玻璃板，细铁屑的排列情况如图所示，由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与　　　　周围的磁场分布相似。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.小金制作了一个悬浮地球仪摆件(如图所示),并且成功地将其稳定地“漂浮”起来,“漂浮”的磁体A端是　　　　极;若要增加地球仪“漂浮”的高度,可将滑片P向　　　　(选填“上”或“下”)移动。
5.如图甲所示,这是商场中常见的电梯,这种电梯的简易控制电路如图乙所示。当有人乘电梯时,电动机的转速会变快,R是一个压敏电阻,其阻值随压力的增大而　　　　(选填“变大”或“变小”);当人全部走下电梯后,电磁铁的磁性变　　　　(选填“强”或“弱”)。
6.在“安装直流电动机模型”的实验中,要改变电动机的转动方向,除了改变磁场方向外,还可以采用的方法是　　　　　　　　　。完成实验后,取下电源换接上小灯泡,在模型的转轴上绕上细线(如图所示),然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果小灯泡发光,此时该模型相当于发电机,其工作原理是　　　　　　　　　。
二、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
7.一节电池的负极吸附着一块圆柱形强磁铁,用铜导线做成一个如图所示的框架,现将铜框架转轴部分置于电池正极上,当将框架下方两侧作为电刷与强磁铁相接触时,铜框架就会旋转起来。该装置利用的物理知识是 (　　)
A.电流的磁效应 B.电磁感应现象
C.电荷间的相互作用 D.磁场对通电导体的作用
8.为了判断钢棒是否有磁性,小明进行了以下几组实验,不能达到目的的是 (　　)
A.图甲:钢棒吸引未被磁化的大头针
B.图乙:用细线将钢棒悬挂起来,拨动钢棒数次,钢棒静止时总是一端指南,另一端指北
C.图丙:钢棒的一端能吸引磁针的N极
D.图丁:水平向右移动钢棒,弹簧测力计的示数发生变化
9.在探究通电螺线管的实验中,小英连接了如图所示的电路,通电螺线管的A端放有一枚小磁针,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,则 (　　)
A.通电螺线管的B端为N极
B.小磁针的N极向右转动
C.通电螺线管外C点的磁场方向向左
D.滑动变阻器的滑片P向b端移动时,通电螺线管的磁性减弱
10.目前,我国所有高铁站都可以刷身份证进站乘车。如图所示,这是乘客刷身份证进站的情景,当乘客将身份证靠近检验口时,机器的感应电路中就会产生电流,从而识别乘客的身份。下图能说明这一原理的是 (　　)
11.如图所示,这是一种温度自动报警器的原理图,其中热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,当温度达到设定值时,指示灯熄灭,电铃工作,发出报警信号。下列关于该报警器的说法正确的是 (　　)
A.电磁继电器中电磁铁的工作原理是电磁感应
B.温度没有达到设定值时电磁铁无磁性
C.电磁继电器中电磁铁的上端为N极
D.电磁继电器实质上是一种电路开关,可以用一个电路控制另一个电路
12.关于如图所示的电磁实验现象,下列解释正确的是 (　　)
A.甲图中,闭合开关S,小磁针的N极向左偏转
B.乙图中,线圈匝数较多的电磁铁,其磁性更强
C.丙图中,该装置用来研究电磁感应现象
D.丁图中,导体ab竖直向上运动,灵敏电流计的指针一定会偏转
三、作图题(本题共2小题,每小题5分,共10分)
13.如图所示,闭合开关后,请标出通电螺线管的N、S极和小磁针静止后的N、S极。
14.如图所示,这是条形磁体与通电螺线管间磁感线的分布情况。请标出图中磁感线的方向和电源的正、负极。
四、实验探究题(本题共1小题,共24分)
15.如图所示,这是小明探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的装置图,它是由电源、滑动变阻器、电流表、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成的。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2相连时,闭合开关后,指针B发生偏转。
(1)指针下方的物体A应由　　　制成。
A.铜
B.铝
C.塑料
D.铁
(2)闭合开关后,电磁铁的左端为　　　极。
(3)实验发现:①将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,指针B偏转的角度　　　　(选填“增大”、“减小”或“不变”);②将导线a与接线柱2相连改为与接线柱1相连,闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P的位置,使电路中的电流保持不变,可发现指针B偏转的角度　　　　(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)经过对电磁铁的研究,可得出结论:当电磁铁的线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越　　　　;当通过电磁铁的电流一定时,电磁铁的线圈匝数越多,电磁铁的磁性越　　　　。
五、计算题(本题共1小题,共12分)
16.电动机是一种使用广泛的动力机械,从能量转化的角度看,它将电能主要转化为机械能,还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉了。现有一台电动机,当电动机两端的电压为220 V时,通过电动机线圈的电流为50 A。
(1)该电动机每分钟消耗的电能是多少
(2)若该电动机线圈的电阻是0.4 Ω,则线圈每分钟产生的热量是多少
(3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少
参考答案
一、填空题
1.电磁感应　机械
解析:自发电智能健身单车骑行时利用线圈在磁场中转动发电,其原理是电磁感应现象,发电过程中将机械能转化为电能。
2.异名　电流
解析:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。图中,左、右两块电磁铁将数枚原本没有磁性的细铁钉磁化后,细铁钉相互吸引,可见a端和b端为异名磁极。电磁铁的磁性与线圈的匝数、电流大小有关。若增大电磁铁中电流的大小,电磁铁的磁性增强,则可以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”。
3.条形磁体　N
解析:通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似;将小磁针放在通电螺线管外部,小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
4.N　上
解析:由安培定则可知,电磁铁的上端是S极,根据磁极间的相互作用可知,要实现“地球仪”稳定地“漂浮”,磁体的B端应与电磁铁的上端相互排斥,即磁体的B端应为S极,A端应为N极;若要增加“地球仪”“漂浮”的高度,可将滑片P向上移动,使电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。
5.变小　弱
解析:当有人乘电梯时,电动机的转速会变快,说明通过电动机的电流变大,R是一个压敏电阻,说明其阻值随压力的增大而变小;当人全部走下电梯后,压敏电阻受到的压力变小,其阻值变大,通过电磁铁的电流变小,电磁铁的磁性变弱。
6.改变电流方向　电磁感应
解析:在安装直流电动机模型的实验中,要改变线圈的转动方向,除了可以改变磁场方向,还可以用改变电流方向的方法来改变线圈的转动方向;完成以上实验后,取下电源换接上小灯泡,在模型的转轴上绕上细线,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果小灯泡发光,此时该模型就相当于发电机,其工作原理是电磁感应。
二、选择题
7 8 9 10 11 12
D C D D D B
7.D
解析:由题意可知,一节电池的负极吸附着一块圆柱形强磁铁,用铜导线做成一个如图所示的框架,将铜框架转轴部分置于电池正极上,当将框架下方的两侧电刷与强磁铁相接触时,铜框架就会旋转起来,这是利用通电导体在磁场中受力的原理使铜框架转动起来的。
8.C
解析:钢棒吸引未被磁化的大头针,说明钢棒一定具有磁性,故A选项不符合题意;拨动钢棒数次,钢棒静止时总是一端指南,另一端指北,说明钢棒一定具有磁性,故B选项不符合题意;钢棒的一端能吸引磁针的N极,原因可能是钢棒的一端是S极,也可能是钢棒不具有磁性而被磁针的N极吸引,不能判断钢棒一定具有磁性,故C选项符合题意;钢棒若有磁性,则其两端磁性强,中间磁性弱,水平向右移动钢棒,钢棒对铁块的吸引力会发生变化,弹簧测力计的示数会发生变化,能判断钢棒一定具有磁性,故D选项不符合题意。
9.D
解析:根据安培定则可知,通电螺线管的A端为N极,故A选项错误;根据同名磁极相互排斥可知,小磁针的N极向左转动,故B选项错误;通电螺线管的A端为N极,因此通电螺线管外C点的磁场方向向右,故C选项错误;滑动变阻器的滑片P向b端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,通过通电螺线管的电流变小,通电螺线管的磁性减弱,故D选项正确。
10.D
解析:由题意可知,当乘客将身份证靠近检验口,机器的感应电路中就会产生电流,所以其工作原理是电磁感应现象。D选项中没有电源,当导体棒做切割磁感线运动时,电路中就会产生感应电流,使灵敏电流计的指针发生偏转,这是电磁感应现象,发电机就是根据这一原理制成的,故D选项符合题意。
11.D
解析:电磁继电器中电磁铁的工作原理是电流的磁效应,与电磁感应无关,故A选项错误;因为电磁铁所在电路是通路,所以温度没有达到设定值时电磁铁也有磁性,只是磁性较小,不能将衔铁吸下来,故B选项错误;由安培定则可知,电磁铁的下端为N极,故C选项错误;电磁继电器的实质是一种电路开关,可以用一个电路控制另一个电路,从而实现远程控制和自动控制,故D选项正确。
12.B
解析:甲图中,根据安培定则可知,螺线管的右端是N极,左端是S极,则小磁针的N极将向右偏转,故A选项错误;电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈的匝数有关,电流相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强,故B选项正确;丙图所示的装置可以研究通电导体在磁场中受力的作用,不是研究电磁感应现象,故C选项错误;丁图中,当导体 ab 竖直向上运动时,不能切割磁感线,不会产生感应电流,故D选项错误。
三、作图题
13.如图所示。
14.如图所示。
四、实验探究题
15.(1)D　(2)S　(3)①增大　②增大
(4)强　强
五、计算题
16.解:(1)电动机每分钟消耗的电能W=UIt=220 V×50 A×60 s=6.6×105 J。 (4分)
(2)线圈每分钟产生的热量Q=I2Rt=(50 A)2×0.4 Ω×60 s=6×104 J。 (4分)
(3)这台电动机每分钟所做的机械功W机械=W-Q=6.6×105 J-6×104 J=6×105 J。 (4分)