中小学教育资源及组卷应用平台
专题10 电和磁
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 磁现象和磁场 ☆☆ ①知道磁性概念，描述磁体周围存在着磁场，识别磁体的极性，绘制通电直导线、通电螺线管周围的磁感线与分布规律；②描述电磁感应现象，说明产生感应电流的条件，跟磁场方向和导体运动方向有关③描述家庭电路的组成，使用测电笔辨认火线和零线，说出电能表及熔断器（保险丝）的作用，树立安全用电的意识④根据具体要求绘制简单的电磁控制电路，以及电磁铁的计算
考点2 电磁感应、电动机 ☆☆
考点3 家庭电路 ☆☆
■考点一 磁现象和磁场
1．磁铁：磁性是磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质(吸铁性)。具有磁性的物质称为磁体，永磁体分为天然磁体和人造磁体。
2．磁极：磁体上磁性最强的部位叫磁极(磁体两端最强中间最弱)。能自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫南极(S)，指北的磁极叫北极(N)。磁极间的相互作用规律为：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【知识拓展】最早的指南针叫司南。其勺柄是磁铁的S极，指向地理南方。
一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。
磁化指使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。磁铁之所以可以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极后相互吸引的结果。
软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。
物体是否具有磁性的判断方法：①根据磁体的吸铁性判断；②根据磁体的指向性判断；③根据磁体相互作用规律判断；④根据磁极的磁性最强判断。
3．磁场：磁场是磁体周围存在着的看不见、摸不着的特殊物质。可利用转换法根据磁场所产生的作用来认识磁场。磁场对放入其中的磁体会产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。在磁场中某点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
4．磁感线：磁感线是用来描述磁场强弱、方向的一种科学模型。任何一点的曲线方向都跟__放在该点的小磁针北极所指的方向一致。磁感线的方向：磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。
【知识拓展】磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的。但磁场是客观存在的。用磁感线描述磁场的方法叫模型法。磁感线是封闭的曲线。磁感线立体的分布在磁体周围，而不是平面的，磁感线不相交，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
■考点二 电磁感应、电动机
1．奥斯特实验：小磁针在通电导线的周围发生偏转，称为电流的磁效应。该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且产生的磁场方向与电流方向有关。
2．通电螺线管的磁场：通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场很相似。其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由右手螺旋定则(或安培定则)来判断。
3．电磁铁是带有铁芯的通电螺线管。电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。电磁铁磁性的有无，可由开关来控制；电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制；电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制。
4．磁场对电流的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与磁场方向及电流方向有关。
通电线圈在磁场中，当线圈平面与磁感线不垂直时，磁场力会使线圈转动；当线圈平面与磁感线垂直时，线圈也会受到磁场力的作用，但不会转动，这一位置叫做平衡位置。
5．直流电动机：电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的。
直流电动机模型主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷四部分组成，其中，最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环，它的作用是当通电线圈由于惯性转过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，以实现线圈的持续转动。
直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。
6．电磁感应：英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。
电磁感应中产生的电流叫感应电流。感应电流的产生条件：电路必须是闭合电路，必须有一部分导体做切割磁感线运动。感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关。
7．发电机：发电机是根据电磁感应原理制成的。
交流发电机主要由定子(磁体)、转子(线圈)、铜环和电刷。
5．直流电与交流电：方向不变的电流叫直流电。大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
交流电的周期指电流发生一个周期性变化所用的时间，其单位就是时间的单位秒(s)。
交流电的频率指电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹，符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。
■考点三 家庭电路
（一）熔断器
(1)结构:熔断器一般有封闭管式熔断器和敞开插入式熔断器两种。熔断器内有保险丝，封闭管式熔断器的保险丝被封闭在玻璃管内，插入式熔断器的保险丝装在盒盖上。
(2)连接:串联在火线上。
(3)保险丝
①作用:当电路中的电流过大时，保险丝会自动熔断，切断电路，起到保护电路的作用。
②材料:一般由熔点较低的金属合金制成。
③选择依据:保险丝有各种不同的规格，通常标有额定电流(正常工作电流)。选用保险丝应使保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作时的电流。
（二）断路器
(1)作用:当流过断路器的电流超过额定电流时，断路器可以自动断开切断电路，从而起到保护电路的作用。
(2)连接:断路器一般串联在火线上。
(3)优点:断路器能手动复位，接通电路，也能手动切断电路。断路器因使用方便、安全而得到普及。
（三）家庭电路中电流过大的原因
(1)发生短路
短路就是指电流没有经过用电器而直接构成通路。发生短路时，电路中的电阻很小，由公式可得在电压U=220伏不变时，电路中电流很大。造成家庭电路短路的三种情况:
①电线或用电器使用太久绝缘皮破损或老化，使火线和零线直接连通。
②接线时没有仔细查看造成短路。
③用电器两端的接线柱上有一根导线没接牢而脱落并和另一根导线连通，造成短路。
(2)用电器的总功率过大，造成家庭电路中用电器的总功率过大的情况:
①使用了大功率的用电器。如使用大功率的空调或大功率的电热水器等。
②使用的用电器过多。如炎热的夏季傍晚，某家庭中可能同时使用照明电器、做饭的电器、消暑降温的电器和娱乐休闲的电器等。
■考点一 磁现象和磁场
◇典例1：（2023·台州）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物。下列磁感线模型正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】 磁感线是闭合曲线，周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在内部磁感线从S极到N极。
【解答】A.外部磁感线满足N极出来进入S极，故其正确；
B.s极磁感线画错了，故其不正确；
C.周围的磁感线都是从N极出来进入S极，故其错误；
D.N极磁感线都是出去的，故其错误；
◆变式训练1：（2022·金华）司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，一起置于装水的纸盘中，漂浮在水面上，能自由转动，从而得到一个仿制“司南”（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极
B．“司南”能指南北是受地磁场的作用
C．“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
【答案】B
【解析】根据对磁场、磁极和地磁场的认识分析判断。
【解答】A.“司南”静止时勺柄指南，标为S极，故A错误；
B.“司南”能指南北是受地磁场的作用，故B正确；
C.铁板能够被磁化，而纸板不能被磁化，因此“司南”的纸盘换成铁盘后就会对司南的指向发生影响，因此不能正常使用，故C错误；
D.“司南”会受到地磁场的磁力作用，因此勺柄的指向与地磁场的方向有关，与本身内部的磁极方向也有关，故D错误。
◆变式训练2：（2023·衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源 端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是 。
【答案】（1）B （2）物理间力的作用是相互的
【解析】（1）首先根据小磁针的指向确定导线周围磁场方向，再根据安培定则判断导线中的电流方向，进而确定电源的正负极方向；
（2）当甲对乙施加力的作用时，乙也同时对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性，据此分析解答。
【解答】（1）闭合开关后，小磁针N极向纸外偏转，则说明在导线下方磁场方向向外。用右手握住导线，弯曲的四指指尖向外，此时大拇指指向左端，则电流从右到左，因此电源的B端为正极，A端为负极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是：物理间力的作用是相互的。
◆变式训练3：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持水平平衡 能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为 极。
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作 。
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议： 。
【答案】（1）S
（2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向
（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置
【解析】（1）同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引；
（2）指南针指示南北是因为受到地磁场的作用；
（3）指南针的重心刚好在支架上时可以保持平衡。
【解答】
（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为S极；
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，可以多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”；为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。
故答案为：（1）S；（2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。
■考点二 电磁感应、电动机
◇典例1：（2023·丽水）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。
【解答】内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收 ，该句话描述的是电磁感应现象故选B。其中AC均为电流的磁效应，D为通电导体在磁场中受到力的作用。
故答案为：B
◆变式训练1：（2024·杭州模拟）如图所示， 甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、 紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是
A．该过程甲装置相当于电动机
B．该过程乙装置相当于发电机
C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变
D．若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则乙装置线圈的转动方向不变
【答案】C
【解析】A.电动机的工作原理：通电导体在磁场中受力转动。
B.电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，这种电流叫感应电流，这一现象叫电磁感应现象。
CD.感应电流的方向与导体运动和磁极的方向有关，磁场对电流作用力的方向与电流方向有关。
【解答】A.该过程中导体ab先运动，然后产生感应电流，甲装置相当于发电机，故A错误；
B.该过程中导体a'b'在磁场中受力转动，故乙装置的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，相当于电动机，故B错误；
C.若将甲装置中的两磁极对调，则产生感应电流的方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向会改变，故C正确；
D.若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则通过乙装置线圈的电流方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向改变，故D错误。
故选C。
◆变式训练2：（2023·台州）电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是 (填一种即可) 。（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的 ，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是 (选填“变化”或“不变")的。
【答案】（1）铁或钴或镍（2）磁感线；变化
【解析】（1）能够被磁化的材料为铁磁性材料，包括铁、钴、镍等。
（2）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，这就是电磁感应现象。感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关。
【解答】（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是：铁或钴或镍。
（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的磁感线，从而产生感应电流。由于金属弦的运动方向不断改变，则线圈中感应电流的方向是变化的。
◆变式训练3：（2023·宁波）如图所示是小宁设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为 V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的 处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当 （填“增加”或“减少”）电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
【答案】（1）220
（2）电动机M
（3）增加
【解析】（1）根据有关电压的常识解答；
（2）根据图片确定衔铁的位置，弄清被接通的电路，从而确定工作电路的状态；
（3）电磁铁磁场强弱的影响因素：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数。
【解答】（1）我国家庭电路电压为220V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，此时控制电路没有接通，电磁铁没有磁场，衔铁不能被吸下来，那么此时接通电动机所在的电路，即电动机M处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
■考点三 家庭电路
◇典例1：（2021·杭州）以下四幅家庭电路图中，连接正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】根据家庭电路安全用电的知识分析判断。
【解答】在家庭电路中，断路器应该接在火线上；开关应该接在火线和灯泡之间，故A正确，而B、C、D错误。
◆变式训练1：（2023·江山模拟）在如图所示的家庭电路中，闭合开关S，灯泡不能发光，用试电笔检测双孔插座左右两孔，氖管都发光。若电路中只有一处故障，则发生的故障是（ ）
A．插座发生短路 B．灯泡发生短路
C．开关S发生短路 D．ef间断路
【答案】D
【解析】家庭电路中分析电路故障中，若使用的测电笔的氖管发光则说明有电流流过。
【解答】A.若插座短路此时保险丝应该烧断了，左右两孔均不会发光；
同理若BC短路，保险丝均会烧断，氖管不发光；
D.ef断路使电路断路，不构成闭合回路此时灯泡不发光；
◆变式训练2：（2020·衢州）小明家里一盏电灯不能发光了，换上新的电灯，还是不能发光。于是小明拿来测电笔，闭合开关后，分别在如图a、b、c、d四个位置进行测量，测电笔均能发光。则电路故障是（ ）
A．a点与火线之间断路 B．a点与b点之间断路
C．c点与d点之间断路 D．d点与零线之间断路
【答案】D
【解析】测电笔只有接触火线或与火线连通的位置才会发光，据此对各个选项中故障对应的现象进行推测，哪个与题干描述一致，哪个就是正确选项。
【解答】A.如果a点与火线之间断路，那么这四个点都与火线断开，因此测电笔测试四个点时都不会发光，故A错误；
B.如果a点与b点之间断路，那么测电笔接触a点时发光，而接触后面三个点时不会发光，故B错误；
C.如果c点与d点之间断路，那么a、b、c三点测电笔发光，而d点不会发光，故C错误；
D.如果d点与零线之间断路，那么四个点都与火线连通，因此都会发光，而灯泡由于与零线断开，没有通路，因此不会发光，故D正确。故选D。
◆变式训练3：（2023·慈溪模拟）图甲为某家用电路示意图，为防止电路短路而引发火灾，小明欲将某款双金属片段路器接入该家庭电路中，图乙为断路器分别在“电路正常”和“某处短路”两种状态的示意图。
（1）图甲中灯泡与插座的联接方式是 。
（2）将断路器接入图甲中M处时，应选择a.b.c中的 两个接线柱。
（3）小明将该断路器接入图甲中N处，在使用中因电灯L发生短路导致断路器断开，若用测电笔测试插座三个孔的带电情况，其中能使氖管发光的是 。（可多选）
A.接地插孔 B.零线插孔 C.火线插孔
【答案】（1）并联 （2）a、c （3）B、C
【解析】家庭电路中的连接方式一般为并联连接，同时开关装在火线上，并在火线上装上铅锑合金丝的保险丝。
【解答】（1）家庭电路一般为并联，个用电器之间不会相互干扰；
（2）由图乙可知当双金属片处于平直状态时，ac相连，短路时向上弯曲至ab相连，故正常电路中应将ac接入电路；
（3）当将其接在零线处时，三孔插座的电流可从右孔流至左孔，故两个孔都会发光；
1.（2023·衢州）如图为某款玻璃清洁器，由两块各含磁铁的清洁片构成。使用时，两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动，这是因为（ ）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
【答案】B
【解析】磁体中有两个磁极，两个磁体的同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【解答】 两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动 ，故为相互吸引的异名磁极。
2．（2023·台州）电给人类的生活带来极大的方便，然而使用不当时，也会给人们带来危害，下列符合安全用电原则的是（ ）
A．超负荷使用插座 B．用湿手触摸开关
C．将插头的接地插脚掰弯使用 D．放风筝时远离高压设备
【答案】D
【解析】根据安全用电的原则判断。
【解答】超负荷使用插座，会导致插座发热，损坏电器甚至引发火灾，故A错误；
用湿手触摸开关会导致触电，故B错误；
将插头的接地插脚掰弯使用，致使用电器不能很好的接地，有安全隐患，故C错误；
安全用电的原则：不靠近高压带电体，不接触低压带电体，所以放风筝时远离高压设备，故D正确。
3．（2023·台州）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】 电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。
【解答】 内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收 ，该句话描述的是电磁感应现象故选B。其中AC均为电流的磁效应，D为通电导体在磁场中受到力的作用。
4．（2023·衢州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（ ）
A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细
【答案】A
【解析】根据描述分析影响电磁铁磁场强弱的因素发生改变即可。
【解答】根据图片可知，当变阻器的滑片从右向左移动时，变阻器的阻值减小，而通过电磁铁的电流增大，此时电磁铁吸引大头针的数量增多则说明磁场增大，那么得到影响电磁铁磁场强弱的因素是电流大小，故A正确，而B、C、D错误。
5.（2021·杭州）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上，下列判断正确的是（ ）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
【答案】A
【解析】（1）首先根据安培定则确定电磁铁的极性，再根据磁极之间的相互作用确定条形磁铁受到的作用力方向；
（2）根据二力平衡的折射判断条形磁铁受到摩擦力的方向；
（3）根据滑片移动方向确定阻值变化，进而确定电流变化，从而确定电磁铁的磁力变化，最后根据二力平衡确定条形磁铁受到摩擦力的大小变化；
（4）根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析判断。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向像下；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则右端为电磁铁的N极，左端为S极。根据“同名磁极相互排斥”可知，条形磁铁受到向左的排斥力，故A正确；
条形磁铁处于静止状态，它受到的摩擦力与排斥力相互平衡，即二者方向相反。因为排斥力向左，所以摩擦力向右，故B错误；
将滑动变阻器的滑片向右移动，变阻器的阻值变大，通过电磁铁的电流变小，电磁铁的磁场变弱，条形磁铁受到的排斥力减小。根据二力平衡的知识可知，它受到的摩擦力减小，故C错误；
若只改变电源的正负极，那么通过电磁铁的电流方向改变，但是电流大小不变，则条形磁铁受到的排斥力的大小不变，最终它受到的摩擦力大小不变，故D错误。
6．（2023·衢州）小科实验时发现两个有趣的现象：
（1）用导线将手摇发电机、电池和开关串联起来，闭合开关发电机就发生转动。此时，发电机变成了 。
（2）在测量通过某定值电阻的电流时，选择0～3A和0～0.6A两档量程测出的电流值分别为0.29A和0.28A。从精确测量的要求考虑，小科应选用的数据是
【答案】（1）电动机（2）0.28
【解析】（1）电动机通入电流就能转动，将电能转化为机械能；
（2）测量工具的分度值越小，则测量越准确。
【解答】（1）用导线将手摇发电机、电池和开关串联起来，闭合开关发电机就发生转动。此时，发电机将通入的电能转化为机械能，它变成一个电动机。
（2）0~3A和0~0.6A的两个量程通用一排刻度，则前者分度值大，后者分度值小，因后者测量结果更准确，那么小科选用的数据是0.28A。
7．（2023·台州）福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生 ，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有 而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达 瓦。
【答案】（1）力的作用；惯性（2）4×107
【解析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，原理是将电能转化为机械能；惯性的概念：物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；功率是指单位时间内所做的功，表示物体做功的快慢；
【解答】（1） 该装置将电能转化为机械能，原理是通电导体在磁场中受力运动；惯性的概念是物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；所以该模型中通电后磁场对弹射车产生力的作用， 从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有惯性；而保持原来的运动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。 ，
（2）P=W/t= 1.2×108焦 /3s=4×107w；故答案为：（1）力的作用，惯性（2） 4×107
8．（2023·衢州）新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。
（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中 冲程使汽车获得动力。
（2）电动机为电动汽车提供动力。下列实验可以演示电动机工作原理的是 。(填选项)
【答案】（1）做功（2）乙
【解析】（1）内燃机的做功冲程，将燃料的内能转化为活塞的机械能，其余三个冲程全靠飞轮的惯性完成；
（2）根据电动机的工作原理分析解答。
【解答】（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中做功冲程使汽车获得动力。
（2）甲：闭合开关后，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流计的指针摆动，产生了感应电流，为发电机的工作原理；
乙：闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理；
故选乙。
9．（2023·台州）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚防紫外线的遮阳布展开。
（1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向 (填“左”或“右”)移动。
（2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。
【答案】（1）右（2）相(火)
【解析】（1）电动机通过电磁铁控制，此时S2没有闭合，说明电磁铁的磁场太弱，根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析电流的变化，推测电阻的变化，最终确定变阻器的滑片移动方向。
（2）根据家庭电路安全用电的接线方法判断即可。
【解答】（1）电动机通过电磁铁控制，此时S2没有闭合，说明电磁铁的磁场太弱，即通过电磁铁的电流太小。为了增大磁场，就必须增大电流而减小电阻，因此变阻器的滑片应该向右移动。
（2）在家庭电路中，开关必须接在火线上，因此进户线a应该接火线。
10．（2023·衢州）人员密集的室内场所，容易造成二氧化碳含量偏高，对人体产生不利的影响。研究小组设计了如图所示的电路。R2为气敏电阻，其阻值随CO2气体浓度的增大而减小，当室内CO2气体含量升高到一定浓度时，工作电路中的排风扇开始工作，把室内气体排出。回答下列问题：
（1）在设计电路时要实现自动换气功能，排风扇应连接在工作电路中的 位置；
（2）要使排风扇在二氧化碳浓度更低时就能开始工作，以下几种改进方法正确的是 。
A．增加电磁铁线圈匝数
B．控制电路中再串联一个电阻
C．把滑动变阻器R1的滑片向上移
【答案】（1）AB或AD （2）A；C
【解析】（1）根据图片分析CO2的浓度达到一定程度时衔铁的位置和排风扇的工作状态，进而确定排风扇的位置。
（2）电磁铁吸合时需要的电磁力是不变的，可从影响电磁铁磁场强度的角度分析改进方法。
【解答】（1）根据图片可知，当CO2的浓度大到一定程度时，控制电路的电路达到一定程度时，电磁铁将衔铁吸下来，接通AB所在的电路，此时排风扇开始工作，因此排风扇应该接在AB或AD位置。
（2）电磁铁吸合时需要的电磁力是不变的。当CO2的浓度降低时，气敏电阻的阻值增大，那么总电阻增大，而通过电磁铁的电流减小，导致电磁力减小。为了增大电磁力，此时可以增加电磁铁的线圈匝数，故A正确；
根据上面的分析可知，此时通过电磁铁的电流减小，要恢复原来的电流就要减小电阻，而串联肯定不行，故B错误；
要恢复电磁铁的磁力，此时可以增大电流，即减小总电阻。根据R总=R1+R2可知，此时变阻器的阻值应该减小，即滑片向上移动，故C正确。
故选AC。
11．（2023·衢州）如图为市场上在售的某款鸡蛋孵化器，鸡蛋的孵化需要适宜的湿度和温度。某项目化小组设计了一个自动控湿电路(图甲)。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0的阻值为30欧，R1为湿敏电阻，其阻值随湿度的变化情况如图乙所示。当线圈中的电流为0.18安时，衔铁被吸合；当线圈中的电流为0.15安时，衔铁释放。(线圈电阻不计)
（1）由图乙可知，湿敏电阻的阻值随湿度增大而 (选填”增大”、”不变”或”减小”)。
（2）按控湿电路的工作要求，加湿器应接在工作电路的 (选填”AB”或”CD”)之间。
（3）通过计算说明该控湿电路的湿度变化范围。
（4）如果要适当提高控湿电路的最大湿度值，下列措施中可行的有 。
A．换用阻值更大的R0 B．适当提高电源电压U C．减少该电磁铁线圈匝数
【答案】（1）减小
（2）AB
（3）R总= = =50欧
R1=R总-R0=50欧-30欧=20欧
由图乙可知此时鸡蛋孵化器内的湿度为60%
R总'= = = 60欧
R1'=R总'-R0=60欧-30欧=30欧
由图乙可知此时鸡蛋孵化器内的湿度为40%．
答：湿度变化范围为40%~60%
（4）A；C
【解析】（1）根据图乙确定湿敏电阻的阻值随湿度的变化规律；
（2）根据甲图确定湿度达到一定程度时衔铁的位置变化即可；
（3）当电流为0.18A时，衔铁吸合，首先根据 计算出此时的总电阻，再根据 R1=R总-R0 计算出湿敏电阻的阻值，最后根据图乙确定此时的湿度。同理，计算出电流为0.15A时对应的湿度，从而确定鸡蛋孵化器的湿度范围。
（4）电磁铁吸合时需要的电磁力不变，可从影响电磁铁磁场强弱的因素的角度思考改进措施。
【解答】（1）根据图乙可知，湿敏电阻的阻值随湿度增大而减小；
（2）当湿度达到一定数值时，湿敏电阻的阻值减小，则通过控制电路的电流增大，电磁铁的磁场增强，将衔铁吸下来，接通CD所在的电路，此时加湿器停止工作，因此加湿器应该连接在AB之间。
（4）电磁铁吸合时需要的电磁力不变，即电磁铁的磁场强弱不变。当湿度值增大时，湿敏电阻的阻值减小，而通过电磁铁的电流增大，则电磁铁的磁场强度变大。为了使其恢复原来的强度，可以减小通过它的电流，即增大阻值，故A正确；
当电源电压增大时，根据U=IR可知，通过电磁铁的电流会更大，故B错误；
减小电磁铁的线圈匝数，也能减弱电磁铁的磁场强度，故C正确。
故选AC。
12.（2023·台州）我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
【答案】（1）解：
答：应选择允许通过最大电流至少为25安的导线
（2）解：
答：消耗电能1.17千瓦时。
（3）解：根据图乙可知，当温度为30℃时，Rt=20欧。根据图甲可知衔铁刚被吸下时线
圈的电流
当温度降为26℃时，Rt′=30欧
此时流过Rt的电流
工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作。气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15安，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
【解析】（1）电功率最大时电流为最大值；
（2）电能=电功率x时间；
（3）自动控制模拟电路原理为：当气温升高时，电阻R1的阻值变小，控制电路中的电流增大，磁性增强，上方的衔铁被吸合，空调线路接通，空调工作；当空调工作，温度降低时，电阻R1升高，电流变小，衔铁向上运动，空调断路。
13．（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。
他们制定的产品评价表如下。
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ 。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。
【答案】（1）改变通过电动机中的电流方向
（2）变小
（3）合格
【解析】（1）电动机的转动方向与线圈在磁场中的受力方向有关，而通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关；
（2）根据滑片的移动方向确定变阻器的阻值变化，进而确定通过电动机的电流大小变化，最终确定电动机的转速变化；
（3）根据丙图分析吹风时是否有纸屑部分被吹出即可。
【解答】（1）根据乙图可知，开关接1时，电流从上面流入电动机；开关接2时，电流从下面流入电动机，那么改变电动机转向的原因是：改变通过电动机的电流方向。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入的阻值增大，那么通过电动机的电流减小，因此电动机转速变小。
（3）根据丙图可知，当向外吹风时，纸屑收集盒内气压减小，于是在外界大气压强的作用下纸屑被吸出来进而部分被吹出，因此“指标二”评价等级为合格。
1．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
【答案】D
【解析】根据电磁铁的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，当水位达到警戒线时，A、B通过水接通，此时电流通过电磁铁，电磁铁产生磁场将衔铁K向左吸，从而与触点C接触，与触点D分开。此时红灯和电铃都被接通，而绿灯断开，那么绿灯不亮，而红灯亮，电铃响。
故选D。
2．对下列四幅图的表述正确的是( )
A．甲图中，闭合开关，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧测力计的示数变小
C．丙图是发电机的工作原理图
D．丁图是电动机的工作原理图
【答案】A
【解析】甲图：由安培定则可知，螺线管的右端为N极，左端为S极，故小磁针静止时N极指向右侧；乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右侧滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，但不知电流的方向，无法判定螺线管的极性，故无法判定测力计的示数变化；丙图中有电源，若闭合开关，磁场中的导体会受力运动，即说明通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的原理图；丁图中没有电源，闭合开关后，当导体棒做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，是发电机的原理图。
3．（2024·路桥模拟）如图所示，给电磁铁通电，条形磁铁被上方弹簧悬挂在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度变化，下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加
B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加
D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
【答案】C
【解析】根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，确定条形磁铁受到磁力的方向。当变阻器的滑片向a端移动时，根据变阻器的阻值变化确定电流大小变化，弄清电磁铁的磁场强弱变化，确定条形磁铁受到磁力的变化，最后根据弹簧受到的拉力变化确定长度变化即可。
【解答】①根据图片可知，线圈上电流方向向右。根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。根据“同名磁极相互排斥”可知，条形磁铁受到向上的排斥力，即G=F排斥+F拉。
②当变阻器的滑片向a端移动时，变阻器的阻值变大而电流变小，即电流表的示数变小。此时电磁铁的磁场变弱，则条形磁铁受到的排斥力减小。根据G=F排斥+F拉可知，此时弹簧受到的拉力变大，即弹簧的长度增加。
故C正确，而A、B、D错误。故选C。
4．（2020·衢州）方方按右图电路进行实验。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，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 有关。
【答案】下方；电流大小
【解析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用判断小磁针的N极指向；
（2）硬币突然被吸起来，说明电磁铁的磁场变强了，分析影响电磁铁磁场强弱的哪个因素发生改变即可。
【解答】（1）根据图片可知，电磁铁线圈上电流方向向右，用右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，因此电磁铁的上面为N极，下面为S极。根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，小磁针的N极指向下方；
（2）向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，变阻器的电阻变小，通过电磁铁的电流变大，此时硬币被吸起来，说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关。
5．（2022·南湖模拟）雾天开车需开启雾灯，避免发生危险。右图是小科设计的雾灯模拟电路，衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的 (选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为 。
【答案】（1）A （2）0.75
【解析】（1）根据图片分析这个装置的工作过程，从而确定灯泡的位置；
（2）根据计算出灯泡的电阻，再根据R总=RL+R计算出此时的总电阻，根据计算出此时的总电流，最后根据PL=IL2RL计算灯泡的实际功率。
【解答】（1）如图所示，电阻R与线圈串联，当将警示灯连接在如图电路中的B点时，闭合开关，无论衔铁吸合还是断开，B点始终有电流经过，警示灯常亮，不符合题意；
当将警示灯连接在如图电路中的A点时，闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触电吸合，此时电流经过B点回到电压负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性使衔铁断开，A点处的警示灯又得电亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁。
故应将警示灯连接在如图电路中的A位置；
（3）警示灯的阻值，
闭合开关后，定值电阻与灯泡串联，
电路总电阻R总=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω，
故电路中的电流，
此时灯泡的实际功率为：PL=IL2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。
6．（2023·江山模拟）如图所示是小宁同学为自家的电热水器设计的一个自动控制装置，R1是热敏电阻(置于热水器水中)。
（1）该电热水器中热敏电阻的阻值随温度的升高而 (填“增大”或“减小”，它才能有效地工作。
（2）图中继电器的供电电压U0=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为40欧。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合。
电流等于50mA时，热敏电阻的阻值是 。
【答案】（1）减小（2）20欧
【解析】（1）温度升高时电热水器应停止工作，故电磁铁应将衔铁向下吸；
（2）利用临界电流求出总电阻，进一步求出热敏电阻大小。
【解答】（1）温度升高时电热水器应停止工作，故此时电流变大，电阻变小，即温度升高电阻变小；
（2）
7．（2024·东阳模拟）研习小组设计了新的实验方案，对电流的磁现象进行了再探究．
（1）实验一：如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片．预测小磁针的偏转情况 （填“偏转”或“不偏转”）．
（2）实验二：如图乙，小磁针静止后，使导线与小磁针互相平行放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片，实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小．为了使实验现象更明显，你的建议是 ．
（3）实验三：如图丙，通电直导线正下方的小磁针的S极向纸外偏转．现用“电子枪”发射大量电子，沿着水平方向由左到右平行飞过小磁针正上方，如图丁．则小磁针的S极将向纸 （选填“外”或“内”）偏转．
【答案】（1）不偏转
（2）增大电源电压或者时小磁针更靠近导线。
（3）内
【解析】电流磁效应是指任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。 电流磁场方向与电流方向有关。
【解答】（1） 如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置 ，小磁针指向和电流磁场方向一致，所以 并向左移动滑动变阻器的划片。只是改变小磁针受力大小，受力方向依然不变，预测小磁针的偏转情况不偏转；
（2） 实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小 ，说明小磁针受力较小，所以可以增大电源电压或者时小磁针更靠近导线。
（3）电流流向与电子运动方向相反，小磁针受力方向也会相反，所以小磁针的S极将向纸内偏转。
8．（2024九下·浙江模拟）人们对自我保护越来越关注。上表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（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，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30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲，工作电路处于加热状态时，继电器衔铁的触点应该与 （填“A”或“B”）相连。
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值。
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
【答案】（1）B
（2）根据足浴盆的相关参数，可知的功率：，利用可得的阻值：
（3）当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，可以求得控制电路的总电阻：，由图乙可知，此时，可得此时滑动变阻器的电阻阻值：；
（4）减小滑动变阻器的阻值
【解析】（1）如图甲所示，足浴盆加热至40℃时，温度升高了，热敏电阻Rx阻值变大，控制电路中电流减小，电磁铁磁性较弱，衔铁被释放，电磁继电器衔铁的触点与A点相连，电路中只有R1，自动进入保温模式；当足浴盆温度低于40℃时，热敏电阻Rx阻值变小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性较强，衔铁被吸下，电磁继电器衔铁的触点与B点相连，电路中R1、R2串联，自动进入加热模式；
（2）根据足浴盆的相关参数，可知R2的功率，可得R2的阻值；
（3）当温度加热至40℃时，此时电磁继电器线圈的电流达到I=30mA=0.03A，可以求得控制电路的总电阻，由图乙可知，此时Rx=40Ω，可得此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，控制电路工作电流不变，控制电路的总电阻不变，由图乙可知Rx变大，所以需减小滑动变阻器的阻值。
【解答】（1）如图甲所示，足浴盆加热至40℃时，温度升高了，热敏电阻Rx阻值变大，控制电路中电流减小，电磁铁磁性较弱，衔铁被释放，电磁继电器衔铁的触点与A点相连，电路中只有R1，自动进入保温模式；当足浴盆温度低于40℃时，热敏电阻Rx阻值变小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性较强，衔铁被吸下，电磁继电器衔铁的触点与B点相连，电路中R1、R2串联，自动进入加热模式；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，控制电路工作电流不变，控制电路的总电阻不变，由图乙可知Rx变大，所以需减小滑动变阻器的阻值。
9．（2024·椒江模拟）图甲为恒温水箱温控电路示意图。电热器上标有“220V1100W”字样，控制电路的电源电压为6伏，热敏电阻R1置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙，R1为滑动变阻器，电磁铁线圈的电阻忽略不计。闭合开关S，当通过电磁铁的电流达到100毫安时，电磁铁可将衔铁吸下。请回答下列问题：
（1）若电热器将水箱内的水加热到设定温度后，工作电路自动断开，则电热器两端分别与触点 （选填“AB”或“CD”）连接。
（2）工作电路中电热器正常工作时，通过电热器的电流为多少安？
（3）为了将恒温水箱内的水温控制在60℃，应将R1的阻值调到多少欧？
（4）若将R1的滑片往左移动时，则设定温度将 （选填“升高”或“降低”），请说明理由： 。
【答案】（1）AB
（2）5
（3）45
（4）降低；电磁体吸合时电流大小不变，则总电阻不变。当R1的滑片向左移动时，R1的阻值减小，根据R总=Rt+R1可知，此时热敏电阻的阻值变大。根据乙图可知，此时设定温度降低。
【解析】（1）根据题意和图甲，分析电路的工作状态，据此确定电热器的接线情况；
（2）根据计算电热器正常工作时的电流；
（3）首先根据计算电磁体将衔铁吸下来时的总电阻，然后根据乙图确定60℃时的热敏电阻的阻值，最后根据R1=R总-Rt计算R1的阻值。
（4）电磁体吸合时电流大小不变，则总电阻不变，根据R总=Rt+R1分析热敏电阻的阻值变化，根据乙图确定设定温度的变化即可。
【解答】（1） 若电热器将水箱内的水加热到设定温度后，工作电路自动断开。根据乙图可知，此时热敏电阻的阻值减小而总电流变大，那么电磁体的磁场变强，因此衔铁被吸下来，与触点CD接触。由于此时电路断开，那么电热器的两端应该与触点AB连接。
（2）根据题意可知，通过电热器的电流为：；
（3）磁体将衔铁吸下来时的总电阻；
根据乙图可知，60℃时热敏电阻的阻值为15Ω；
则此时R1的阻值为：R1=R总-Rt=60Ω-15Ω=45Ω。
（4）电磁体吸合时电流大小不变，则总电阻不变。当R1的滑片向左移动时，R1的阻值减小，根据R总=Rt+R1可知，此时热敏电阻的阻值变大。根据乙图可知，此时设定温度降低。
1．（2024·杭州模拟）如图，一质量为40g，体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一个已经接入电路的螺线管，电源电压恒定为6V，滑动变阻器最大阻值为48Ω，阻值变化均匀，滑片能移动的最大距离为20cm，小灯泡标有“6V3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）闭合开关后，通电螺线管A端的磁极是 极。
（2）闭合开关前，小球受到水的浮力为 牛。
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力多大？
（4）请在答题卷虚线框中，用直角坐标描绘出滑动变阻器滑片从最左端移动到最右端过程中，小球所受浮力F与滑动变阻器滑片移动距离L的关系图像。
【答案】（1）N
（2）0.4
（3）0.15N
（4）
【解析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的磁极。
（2）闭合开关前，小球在水面漂浮，根据漂浮条件计算小球受到的浮力；
（3）先算出小灯泡正常发光时的电流，从表中找出此时通电螺线管对小球的吸引力，然后对小球进行受力分析，算出容器对小球的支持力即可算出小球对容器底的压力。
（4）根据表格数据确定变阻器的滑片在最左端时，即滑片移动距离为0时电流表的示数和对应的吸引力大小，根据平衡力的知识计算出此时小球受到的浮力；
当小球悬浮在水中时，根据平衡力的知识计算出它受到的吸引力，根据表格确定此时的电流，根据欧姆定律计算出总电阻，根据串联电路的电阻规律计算出变阻器接入的阻值，最后根据“电阻与长度成正比”计算滑片移动的距离即可。
【解答】（1）如图所示，电流从左端流入，伸出右手，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即螺线管的A端为通电螺线管的N极，所以上端即A端为N极；
（2）小球受到的重力G=mg=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
S闭合前，小球在水面漂浮，则它受到的浮力等于重力，即F浮=0.4N；
（3）闭合开关后，小球悬浮，此时小球所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103×10×50×10-6N=0.5N；
当小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流；
查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力F=0.25N；
当小球沉底静止时，由受力分析可知：F+G=F浮+N；
0.25N+0.4N=0.5N+N；
解得：N=0.15N；
即容器对小球的支持力N=0.15N，
故小球对容器底的压力F压=0.15N。
（4）根据表格可知，当变阻器接入的阻值最大时，通过电路的最小电流为0.1A，此时螺线管对小球的吸引力为0.05N；
此时小球向下的合力为：0.4N+0.05N=0.45N<0.5N；
因此此时小球仍然漂浮，那么此时多大的浮力等于向下的力的和，即滑片移动距离为0时小球浮力为0.45N；
当小球完全浸没时，它受到的浮力最大，此时为0.5N；
此时螺线管对小球的吸引力为F吸=F浮-G=0.5N-0.4N=0.1N；
根据表格可知，此时电流为0.2A，那么此时总电阻为：；
灯泡的电阻为：；
此时变阻器接入的阻值为：R变=R总-RL=30Ω-12Ω=18Ω；
导体的电阻与长度成正比，即此时滑片移动的距离：，
如下图所示：
2．（2024·平湖模拟） 【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成(如图甲所示)。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6伏 报警电流：≥250毫安
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示，其中，光敏电阻的大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
（1）【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压 恒为6伏，滑动变阻器规格为“2安 50欧”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻 Rx的阻值大小随光照强度变化的图像应为
A． B． C． D．
（2）【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值 欧(线圈电阻不计)。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求(即报警电流≥250毫安) ，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多大 (写出具体的计算过程)
（3） 【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警) ，该组同学提出以下几种方法，其中正确的是____。
A．增大电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大线圈和衔铁之间的距离 D．更换阻值较小的保护电阻
【答案】（1）D
（2）9Ω
（3）A
【解析】（1）根据图乙，结合题目的描述，分析光敏电阻Rx的阻值随光照强度的变化规律。
（2）当线圈电流为200毫安时，首先根据公式计算出总电阻，再根据串联电路特点计算出Rx的阻值。当通过线圈的电流为250mA时，再根据计算出总电阻，最后根据串联电路特点计算出变阻器此时接入阻值。
（3）当烟雾较小时，光敏电阻的阻值增大，而电磁铁吸合需要的磁场力不变，根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析判断。
【解答】（1）根据图乙可知，当烟雾增大时，接受电路接收到的光强度越弱，衔铁被吸下来，接通报警器所在的电路而报警。此时电磁铁的磁场增强，电流增大，而总电阻减小，也就是光敏电阻的阻值减小，反之，当接受电路接收到的光强度越强时，电磁铁的磁场减弱，电流变小，而总电阻增大，也就是光敏电阻的阻值会增大，故选D。
（2）由图乙可知，控制电路中光敏电阻Rx与滑动变阻器串联；
由题知，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值Rp=15Ω，由欧姆定律可知，此时电路的总电阻为：，
根据串联电路的电阻特点可知报警时光敏电阻的阻值：Rx=R-Rp=30Ω-15Ω=15Ω；
当通过线圈的电流为250mA时，电路的总电阻为：，
报警时光敏电阻的阻值不变，
则此时滑动变阻器连入电路的阻值应为：RP'=R'-Rx=24Ω-15Ω=9Ω。
（3）当烟雾较小时，光敏电阻的阻值增大，为了使衔铁被吸合；
A.为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。根据R总=R1+R2可知，此时总电阻增大，根据U=IR可知，此时需要增大电源电压，故A符合题意；
B.总电阻增大时，通过电磁铁的电流减小。为了保持电磁铁的磁场强度不变，可以换用线圈匝数更多的电磁铁，故B符合题意；
C.增大线圈和衔铁之间的距离时，根据杠杆的平衡原理可知，此时磁力的力臂减小，为了吸合需要更大的磁场，故C不符合题意；
D.为了保持磁场强度不变，需要保持电流不变。当电源电压不变时，需要控制总电阻不变。根据R总=R1+R2可知，光敏电阻的阻值增大，则需要减小阻值更小的保护电阻，故D符合题意。
故选ABD。
3．（2024九下·钱塘模拟）某项目化学习小组设计一个用于监测CO浓度的安全断路器，当装置监测到CO的浓度超过设定值时，安全断路器就会自动拉开闸刀开关，保证安全。设计思路：如图甲，装置由控制电路部分（含电源、气敏电阻R0、调试电阻R、电磁铁E等）与机械传动部分（含闸刀开关S2、轻质杠杆AB、配重C、铁块D、滑轮等）组成。工作原理是当控制电路中的电流超过设定值时，铁块D被电磁铁E吸起，杠杆AB偏转，自动切断电路。
小组同学根据产品特点，设计了如下的评价表（节选）。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 能快速切断电路，安全可靠 能切断电路 不能切断电路
指标二 有调节结构，调节方便 有调节结构，调节不便 无调节结构，不能调节
（1）【方案论证】机械传动装置中，杠杆B端置于水平台面上，有以下方案：方案一AO：OB＝3：1；方案二AO：OB＝1：2，方案三AO：OB＝1：1，要达到优秀，应采用方案一，从杠杆角度分析其原因是 ；
（2）【装置测试】小组同学采用方案一进行测试，将0.21千克的铁块D当定在杠杆B端支架上，让杠杆处于水平，E对D的吸引力F0与通过控制电路电流的关系如下表，气敏电阻R0的阻值与CO气体浓度的关系如图乙。已知电源电压U为9伏，调试电阻R最大阻值为20欧，滑片P移到中点时，开关拉开，则需取多大质量的配重C固定在A端支架上才符合设计要求 ；（电磁铁的电阻和杠杆自重均忽略不计）
电流I（安） 0 0.2 0.4 0.6 0.8
吸引力F0（牛） 0 1.2 2.4 3.6 4.8
（3）【迭代升级】如果CO气体浓度在20毫克/米3就要将闸刀开关拉开，以下调整可以实现的有 （填序号）。
①调试电阻滑片P向上移到适当位置
②支点O向左移到适当位置
③适当提高电源电压
【答案】动力臂小于阻力臂，更省距离，在铁块D移动距离一定时，A端移动距离更大，更便于快速切断电路；需取0.02kg的配重C固定在A端支架上才符合设计要求；①③
4．（2024九下·杭州模拟）【项目背景】2023年2月11日，永嘉历史上投资规模最大的水资源综合利用项目——水嘉抽水蓄能电站主体工程开工，抽水蓄能电站在下半夜用电低谷时，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，并流入下水库，其工作原理如图，并制定如下评价量表。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 电路能随时控制实现抽水和发电功能 电路只能实现抽水或发电功的 电路不能实现抽水和发电功能
指标二 能实现远距离、低电压控制，安全方便 能实现远距离、低电压控制，操作复杂，存在安全隐患 不能实现远距离、低电压控制
（1）【方案设计】完善如图的电路连接，要求：
当控制电路开关S断开时，“可逆水轮电动发电机”在电源U2供电下实现抽水功能：当控制电路开关S闭合时，“可逆水轮电动发电机”实现发电为灯泡L提供照明电源。
（2）【装置测试】小组同学根据设计的电路进行测试，其中R0为定值电阻，线圈电阻为10Ω，当电流达到0.04A时开始吸合衔铁。已知电源电压U1＝4V，U2＝220V。则需取阻值最大为多少才符合设计要求。（写出计算分析过程）
（3）【迭代升级】项目小组同学发现该设计指标一智能化水平不够，如白天和夜晚不能自动控制需要人为操作，请你提出一种解决方法。 。
【答案】；定值电阻R0的最大阻值不超过90Ω；将控制电路中的开关换成光控开关。
备考指南
知识导图
考点梳理
考点突破
真题在线
专项练习
思维拓展
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
专题10 电和磁
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1 磁现象和磁场 ☆☆ ①知道磁性概念，描述磁体周围存在着磁场，识别磁体的极性，绘制通电直导线、通电螺线管周围的磁感线与分布规律；②描述电磁感应现象，说明产生感应电流的条件，跟磁场方向和导体运动方向有关③描述家庭电路的组成，使用测电笔辨认火线和零线，说出电能表及熔断器（保险丝）的作用，树立安全用电的意识④根据具体要求绘制简单的电磁控制电路，以及电磁铁的计算
考点2 电磁感应、电动机 ☆☆
考点3 家庭电路 ☆☆
■考点一 磁现象和磁场
1．磁铁：磁性是磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质(吸铁性)。具有磁性的物质称为磁体，永磁体分为天然磁体和人造磁体。
2．磁极：磁体上磁性最强的部位叫磁极(磁体两端最强中间最弱)。能自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫南极(S)，指北的磁极叫北极(N)。磁极间的相互作用规律为：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【知识拓展】最早的指南针叫司南。其勺柄是磁铁的S极，指向地理南方。
一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。
磁化指使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。磁铁之所以可以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极后相互吸引的结果。
软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。
物体是否具有磁性的判断方法：①根据磁体的吸铁性判断；②根据磁体的指向性判断；③根据磁体相互作用规律判断；④根据磁极的磁性最强判断。
3．磁场：磁场是磁体周围存在着的看不见、摸不着的特殊物质。可利用转换法根据磁场所产生的作用来认识磁场。磁场对放入其中的磁体会产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。在磁场中某点，小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
4．磁感线：磁感线是用来描述磁场强弱、方向的一种科学模型。任何一点的曲线方向都跟__放在该点的小磁针北极所指的方向一致。磁感线的方向：磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来，回到磁体的南极。
【知识拓展】磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线，不是客观存在的。但磁场是客观存在的。用磁感线描述磁场的方法叫模型法。磁感线是封闭的曲线。磁感线立体的分布在磁体周围，而不是平面的，磁感线不相交，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
■考点二 电磁感应、电动机
1．奥斯特实验：小磁针在通电导线的周围发生偏转，称为电流的磁效应。该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且产生的磁场方向与电流方向有关。
2．通电螺线管的磁场：通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场很相似。其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由右手螺旋定则(或安培定则)来判断。
3．电磁铁是带有铁芯的通电螺线管。电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。电磁铁磁性的有无，可由开关来控制；电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制；电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制。
4．磁场对电流的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与磁场方向及电流方向有关。
通电线圈在磁场中，当线圈平面与磁感线不垂直时，磁场力会使线圈转动；当线圈平面与磁感线垂直时，线圈也会受到磁场力的作用，但不会转动，这一位置叫做平衡位置。
5．直流电动机：电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的。
直流电动机模型主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷四部分组成，其中，最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环，它的作用是当通电线圈由于惯性转过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，以实现线圈的持续转动。
直流电动机的转速可由电流大小来控制；转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。
6．电磁感应：英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。
电磁感应中产生的电流叫感应电流。感应电流的产生条件：电路必须是闭合电路，必须有一部分导体做切割磁感线运动。感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关。
7．发电机：发电机是根据电磁感应原理制成的。
交流发电机主要由定子(磁体)、转子(线圈)、铜环和电刷。
5．直流电与交流电：方向不变的电流叫直流电。大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
交流电的周期指电流发生一个周期性变化所用的时间，其单位就是时间的单位秒(s)。
交流电的频率指电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹，符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。
■考点三 家庭电路
（一）熔断器
(1)结构:熔断器一般有封闭管式熔断器和敞开插入式熔断器两种。熔断器内有保险丝，封闭管式熔断器的保险丝被封闭在玻璃管内，插入式熔断器的保险丝装在盒盖上。
(2)连接:串联在火线上。
(3)保险丝
①作用:当电路中的电流过大时，保险丝会自动熔断，切断电路，起到保护电路的作用。
②材料:一般由熔点较低的金属合金制成。
③选择依据:保险丝有各种不同的规格，通常标有额定电流(正常工作电流)。选用保险丝应使保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作时的电流。
（二）断路器
(1)作用:当流过断路器的电流超过额定电流时，断路器可以自动断开切断电路，从而起到保护电路的作用。
(2)连接:断路器一般串联在火线上。
(3)优点:断路器能手动复位，接通电路，也能手动切断电路。断路器因使用方便、安全而得到普及。
（三）家庭电路中电流过大的原因
(1)发生短路
短路就是指电流没有经过用电器而直接构成通路。发生短路时，电路中的电阻很小，由公式可得在电压U=220伏不变时，电路中电流很大。造成家庭电路短路的三种情况:
①电线或用电器使用太久绝缘皮破损或老化，使火线和零线直接连通。
②接线时没有仔细查看造成短路。
③用电器两端的接线柱上有一根导线没接牢而脱落并和另一根导线连通，造成短路。
(2)用电器的总功率过大，造成家庭电路中用电器的总功率过大的情况:
①使用了大功率的用电器。如使用大功率的空调或大功率的电热水器等。
②使用的用电器过多。如炎热的夏季傍晚，某家庭中可能同时使用照明电器、做饭的电器、消暑降温的电器和娱乐休闲的电器等。
■考点一 磁现象和磁场
◇典例1：（2023·台州）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的事物。下列磁感线模型正确的是（ ）
A． B． C． D．
◆变式训练1：（2022·金华）司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，一起置于装水的纸盘中，漂浮在水面上，能自由转动，从而得到一个仿制“司南”（如图所示）。下列说法正确的是（ ）
A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极
B．“司南”能指南北是受地磁场的作用
C．“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
◆变式训练2：（2023·衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源 端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是 。
◆变式训练3：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持水平平衡 能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为 极。
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作 。
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议： 。
■考点二 电磁感应、电动机
◇典例1：（2023·丽水）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
◆变式训练1：（2024·杭州模拟）如图所示， 甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、 紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是
A．该过程甲装置相当于电动机
B．该过程乙装置相当于发电机
C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变
D．若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则乙装置线圈的转动方向不变
◆变式训练2：（2023·台州）电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是 (填一种即可) 。（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的 ，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是 (选填“变化”或“不变")的。
◆变式训练3：（2023·宁波）如图所示是小宁设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为 V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的 处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当 （填“增加”或“减少”）电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
■考点三 家庭电路
◇典例1：（2021·杭州）以下四幅家庭电路图中，连接正确的是（ ）
A． B．
C． D．
◆变式训练1：（2023·江山模拟）在如图所示的家庭电路中，闭合开关S，灯泡不能发光，用试电笔检测双孔插座左右两孔，氖管都发光。若电路中只有一处故障，则发生的故障是（ ）
A．插座发生短路 B．灯泡发生短路
C．开关S发生短路 D．ef间断路
◆变式训练2：（2020·衢州）小明家里一盏电灯不能发光了，换上新的电灯，还是不能发光。于是小明拿来测电笔，闭合开关后，分别在如图a、b、c、d四个位置进行测量，测电笔均能发光。则电路故障是（ ）
A．a点与火线之间断路 B．a点与b点之间断路
C．c点与d点之间断路 D．d点与零线之间断路
◆变式训练3：（2023·慈溪模拟）图甲为某家用电路示意图，为防止电路短路而引发火灾，小明欲将某款双金属片段路器接入该家庭电路中，图乙为断路器分别在“电路正常”和“某处短路”两种状态的示意图。
（1）图甲中灯泡与插座的联接方式是 。
（2）将断路器接入图甲中M处时，应选择a.b.c中的 两个接线柱。
（3）小明将该断路器接入图甲中N处，在使用中因电灯L发生短路导致断路器断开，若用测电笔测试插座三个孔的带电情况，其中能使氖管发光的是 。（可多选）
A.接地插孔 B.零线插孔 C.火线插孔
1.（2023·衢州）如图为某款玻璃清洁器，由两块各含磁铁的清洁片构成。使用时，两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动，这是因为（ ）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
2．（2023·台州）电给人类的生活带来极大的方便，然而使用不当时，也会给人们带来危害，下列符合安全用电原则的是（ ）
A．超负荷使用插座 B．用湿手触摸开关
C．将插头的接地插脚掰弯使用 D．放风筝时远离高压设备
3．（2023·台州）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2023·衢州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（ ）
A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细
5.（2021·杭州）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上，下列判断正确的是（ ）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
6．（2023·衢州）小科实验时发现两个有趣的现象：
（1）用导线将手摇发电机、电池和开关串联起来，闭合开关发电机就发生转动。此时，发电机变成了 。
（2）在测量通过某定值电阻的电流时，选择0～3A和0～0.6A两档量程测出的电流值分别为0.29A和0.28A。从精确测量的要求考虑，小科应选用的数据是
7．（2023·台州）福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生 ，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有 而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达 瓦。
8．（2023·衢州）新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。
（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中 冲程使汽车获得动力。
（2）电动机为电动汽车提供动力。下列实验可以演示电动机工作原理的是 。(填选项)
9．（2023·台州）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚防紫外线的遮阳布展开。
（1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向 (填“左”或“右”)移动。
（2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。
10．（2023·衢州）人员密集的室内场所，容易造成二氧化碳含量偏高，对人体产生不利的影响。研究小组设计了如图所示的电路。R2为气敏电阻，其阻值随CO2气体浓度的增大而减小，当室内CO2气体含量升高到一定浓度时，工作电路中的排风扇开始工作，把室内气体排出。回答下列问题：
（1）在设计电路时要实现自动换气功能，排风扇应连接在工作电路中的 位置；
（2）要使排风扇在二氧化碳浓度更低时就能开始工作，以下几种改进方法正确的是 。
A．增加电磁铁线圈匝数
B．控制电路中再串联一个电阻
C．把滑动变阻器R1的滑片向上移
11．（2023·衢州）如图为市场上在售的某款鸡蛋孵化器，鸡蛋的孵化需要适宜的湿度和温度。某项目化小组设计了一个自动控湿电路(图甲)。控制电路电源电压U为9伏，定值电阻R0的阻值为30欧，R1为湿敏电阻，其阻值随湿度的变化情况如图乙所示。当线圈中的电流为0.18安时，衔铁被吸合；当线圈中的电流为0.15安时，衔铁释放。(线圈电阻不计)
（1）由图乙可知，湿敏电阻的阻值随湿度增大而 (选填”增大”、”不变”或”减小”)。
（2）按控湿电路的工作要求，加湿器应接在工作电路的 (选填”AB”或”CD”)之间。
（3）通过计算说明该控湿电路的湿度变化范围。
（4）如果要适当提高控湿电路的最大湿度值，下列措施中可行的有 。
A．换用阻值更大的R0 B．适当提高电源电压U C．减少该电磁铁线圈匝数
12.（2023·台州）我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
13．（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。
他们制定的产品评价表如下。
评价指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ 。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。
1．如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（ ）
A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响
C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响
2．对下列四幅图的表述正确的是( )
A．甲图中，闭合开关，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧测力计的示数变小
C．丙图是发电机的工作原理图
D．丁图是电动机的工作原理图
3．（2024·路桥模拟）如图所示，给电磁铁通电，条形磁铁被上方弹簧悬挂在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度变化，下列判断正确的是（ ）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加
B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加
D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
4．（2020·衢州）方方按右图电路进行实验。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，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 有关。
5．（2022·南湖模拟）雾天开车需开启雾灯，避免发生危险。右图是小科设计的雾灯模拟电路，衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的 (选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为 。
6．（2023·江山模拟）如图所示是小宁同学为自家的电热水器设计的一个自动控制装置，R1是热敏电阻(置于热水器水中)。
（1）该电热水器中热敏电阻的阻值随温度的升高而 (填“增大”或“减小”，它才能有效地工作。
（2）图中继电器的供电电压U0=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R2为40欧。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合。
电流等于50mA时，热敏电阻的阻值是 。
7．（2024·东阳模拟）研习小组设计了新的实验方案，对电流的磁现象进行了再探究．
（1）实验一：如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片．预测小磁针的偏转情况 （填“偏转”或“不偏转”）．
（2）实验二：如图乙，小磁针静止后，使导线与小磁针互相平行放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片，实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小．为了使实验现象更明显，你的建议是 ．
（3）实验三：如图丙，通电直导线正下方的小磁针的S极向纸外偏转．现用“电子枪”发射大量电子，沿着水平方向由左到右平行飞过小磁针正上方，如图丁．则小磁针的S极将向纸 （选填“外”或“内”）偏转．
8．（2024九下·浙江模拟）人们对自我保护越来越关注。上表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（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，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30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲，工作电路处于加热状态时，继电器衔铁的触点应该与 （填“A”或“B”）相连。
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值。
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
9．（2024·椒江模拟）图甲为恒温水箱温控电路示意图。电热器上标有“220V1100W”字样，控制电路的电源电压为6伏，热敏电阻R1置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙，R1为滑动变阻器，电磁铁线圈的电阻忽略不计。闭合开关S，当通过电磁铁的电流达到100毫安时，电磁铁可将衔铁吸下。请回答下列问题：
（1）若电热器将水箱内的水加热到设定温度后，工作电路自动断开，则电热器两端分别与触点 （选填“AB”或“CD”）连接。
（2）工作电路中电热器正常工作时，通过电热器的电流为多少安？
（3）为了将恒温水箱内的水温控制在60℃，应将R1的阻值调到多少欧？
（4）若将R1的滑片往左移动时，则设定温度将 （选填“升高”或“降低”），请说明理由： 。
1．（2024·杭州模拟）如图，一质量为40g，体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一个已经接入电路的螺线管，电源电压恒定为6V，滑动变阻器最大阻值为48Ω，阻值变化均匀，滑片能移动的最大距离为20cm，小灯泡标有“6V3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）闭合开关后，通电螺线管A端的磁极是 极。
（2）闭合开关前，小球受到水的浮力为 牛。
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力多大？
（4）请在答题卷虚线框中，用直角坐标描绘出滑动变阻器滑片从最左端移动到最右端过程中，小球所受浮力F与滑动变阻器滑片移动距离L的关系图像。
2．（2024·平湖模拟） 【项目名称】制作烟雾报警器。
【相关资料】烟雾报警器内部由发射电路和接受电路组成(如图甲所示)。发射电路发射的红外光源会被外界烟尘粒子散射，烟的浓度越大，接受电路接收到的光强度越弱。接收电路能够将光信号转化为电信号，最后转化为报警信号。
【项目任务】小组同学讨论后，确定烟雾报警器的要求如下：
供电电源：6伏 报警电流：≥250毫安
功能：当环境中的烟雾浓度升高至一定值时，立刻报警鸣叫。
【方案设计】小组同学讨论后，利用光敏电阻对烟雾报警器的接收电路部分进行设计，如图乙所示，其中，光敏电阻的大小会随着接收到的红外光束的强弱发生变化。
（1）【器材选择】根据上述要求，该兴趣小组的同学从实验室选择所需器材，其中，电源电压 恒为6伏，滑动变阻器规格为“2安 50欧”，要想实现烟雾报警器的功能，他们选择的光敏电阻 Rx的阻值大小随光照强度变化的图像应为
A． B． C． D．
（2）【项目调试】该组同学组装好电路后开始测试，闭合开关S，发现当通过线圈的电流为200毫安时，报警器就开始工作，此时滑动变阻器的阻值 欧(线圈电阻不计)。在光照强度不变的情况下，为了符合制作要求(即报警电流≥250毫安) ，应调节滑动变阻器连入电路的阻值为多大 (写出具体的计算过程)
（3） 【项目评价与反思】为了提高该烟雾报警器的灵敏度(即在烟雾更少条件下就能报警) ，该组同学提出以下几种方法，其中正确的是____。
A．增大电源电压 B．增加线圈匝数
C．增大线圈和衔铁之间的距离 D．更换阻值较小的保护电阻
3．（2024九下·钱塘模拟）某项目化学习小组设计一个用于监测CO浓度的安全断路器，当装置监测到CO的浓度超过设定值时，安全断路器就会自动拉开闸刀开关，保证安全。设计思路：如图甲，装置由控制电路部分（含电源、气敏电阻R0、调试电阻R、电磁铁E等）与机械传动部分（含闸刀开关S2、轻质杠杆AB、配重C、铁块D、滑轮等）组成。工作原理是当控制电路中的电流超过设定值时，铁块D被电磁铁E吸起，杠杆AB偏转，自动切断电路。
小组同学根据产品特点，设计了如下的评价表（节选）。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 能快速切断电路，安全可靠 能切断电路 不能切断电路
指标二 有调节结构，调节方便 有调节结构，调节不便 无调节结构，不能调节
（1）【方案论证】机械传动装置中，杠杆B端置于水平台面上，有以下方案：方案一AO：OB＝3：1；方案二AO：OB＝1：2，方案三AO：OB＝1：1，要达到优秀，应采用方案一，从杠杆角度分析其原因是 ；
（2）【装置测试】小组同学采用方案一进行测试，将0.21千克的铁块D当定在杠杆B端支架上，让杠杆处于水平，E对D的吸引力F0与通过控制电路电流的关系如下表，气敏电阻R0的阻值与CO气体浓度的关系如图乙。已知电源电压U为9伏，调试电阻R最大阻值为20欧，滑片P移到中点时，开关拉开，则需取多大质量的配重C固定在A端支架上才符合设计要求 ；（电磁铁的电阻和杠杆自重均忽略不计）
电流I（安） 0 0.2 0.4 0.6 0.8
吸引力F0（牛） 0 1.2 2.4 3.6 4.8
（3）【迭代升级】如果CO气体浓度在20毫克/米3就要将闸刀开关拉开，以下调整可以实现的有 （填序号）。
①调试电阻滑片P向上移到适当位置
②支点O向左移到适当位置
③适当提高电源电压
4．（2024九下·杭州模拟）【项目背景】2023年2月11日，永嘉历史上投资规模最大的水资源综合利用项目——水嘉抽水蓄能电站主体工程开工，抽水蓄能电站在下半夜用电低谷时，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，并流入下水库，其工作原理如图，并制定如下评价量表。
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 电路能随时控制实现抽水和发电功能 电路只能实现抽水或发电功的 电路不能实现抽水和发电功能
指标二 能实现远距离、低电压控制，安全方便 能实现远距离、低电压控制，操作复杂，存在安全隐患 不能实现远距离、低电压控制
（1）【方案设计】完善如图的电路连接，要求：
当控制电路开关S断开时，“可逆水轮电动发电机”在电源U2供电下实现抽水功能：当控制电路开关S闭合时，“可逆水轮电动发电机”实现发电为灯泡L提供照明电源。
（2）【装置测试】小组同学根据设计的电路进行测试，其中R0为定值电阻，线圈电阻为10Ω，当电流达到0.04A时开始吸合衔铁。已知电源电压U1＝4V，U2＝220V。则需取阻值最大为多少才符合设计要求。（写出计算分析过程）
（3）【迭代升级】项目小组同学发现该设计指标一智能化水平不够，如白天和夜晚不能自动控制需要人为操作，请你提出一种解决方法。 。
备考指南
知识导图
考点梳理
考点突破
真题在线
专项练习
思维拓展
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
