人教版九年级物理同步练习20.2电生磁（培优卷）
一、选择题
1．（2018九上·德州期末）在探究通电螺线管的实验中，小明连接了如图所示的电路，通电螺线管M端放有一小磁针，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，下面说法正确的是（ ）
A．通电螺线管M端为S极
B．小磁针N极指向水平向右
C．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性增强
D．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性减弱
2．如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小，则变阻器接入电路的方式可以是
A．C接E，D接F B．C接E，B接F C．A接E，D接F D．A接E，B接F
3．（2024九下·深圳模拟）如图甲所示的智能照明电路，该电路可实现生态节能，天暗时灯L自动发光，天亮时自动熄灭，其中为光敏电阻，其阻值会随着光照强度的变化而变化，为滑动变阻器，电磁铁线圈电阻不计。若保持光照强度不变，闭合S后，将滑片P从下端移至上端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁是利用电磁感应原理工作的
B．工作电路中导线A应连接家庭电路中的零线
C．由图乙可知在该光照强度下的阻值为20Ω
D．在控制电路中，电磁铁的上端为N极
4．（2020九上·湘潭期末）820年，安培在科学院例会上做了一个实验，引起了众科学家的兴趣。如图所示，把通电螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，会发生的现象是（ ）
A．通电螺线管仍保持原位置静止
B．通电螺线管转动，但最后又回到原位置
C．通电螺线管转动，直至A指向北，B指向南
D．通电螺线管转动，直至A指向南，B指向北
5．（2024九下·南宁月考） 如图所示，小磁针甲、乙处于静止状态。根据标出的磁感线方向，可以判断出（ ）
A．螺线管的右端为N极 B．电源的左端为正极
C．小磁针甲的右端为S极 D．小磁针乙的左端为N极
6．（2024九下·龙岗模拟）科技节上有一个“听话”的小瓶子，调节滑片P，能让敞口的小瓶子在水中上浮、下沉或悬停，如图所示，闭合开关S，移动滑片P，使小瓶子悬停。下列分析正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．此时，小瓶子所受重力大于浮力
C．若滑片P向左移，则活塞向左移
D．若小瓶子下沉，则桌面所受压力变小
二、多选题
7．（2024九下·南宁开学考）如图所示，电源电压不变，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，向左调节滑片P，下列说法正确的是
A．指示灯逐渐变亮 B．电压表示数变大
C．电磁铁左端为N极 D．两电路的总功率均变大
8．如图 9.51 所示，两根平行放置的长直导线 和 通有大小相同、方向相同的电流， 受到的磁场力大小为，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后， 受到的磁场力大小变为，则此时 受到的磁场力大小可能变为 （ ）。
A． B． C． D．
三、填空题
9．（2024九下·赤峰模拟）心脏病是威胁人类生命健康的“头号杀手”。目前医学可以在人体心脏因病损时移植人工心脏替代心脏，从而延续患者生命。如图所示是人工心脏的原理图，泵室通过单向阀门与血管相通。当电流从线圈A端流入时，活塞向 （选填“左”或“右”）移动，人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈AB中电流的 （选填“方向改变”或“大小”） 决定。
四、综合题
10．（2024九下·宝安模拟）如图－1为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路．Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小．R1、R2、R3均为电热丝，且R1＝R2＝400Ω．闭合开关S1、S2，电热器开始加热．
（1）控制电路中，电磁铁的上端是 极．
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，工作电路的总功率是多少？
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图－2所示．当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？ （电磁铁线圈电阻不计）
（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？
11．（2024九下·扶沟模拟）某电热水器有加热和保温两种状态，其内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，当开关S0和S都闭合时，电热水器开始工作；（已知 R1=435.6Ω， R2=48.4Ω）
（1） 电磁铁的下端为 （选填“S”或“N”）极，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的升高而降低，当水的温度升高到80℃时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，此时电热水器处于 状态；（选填“加热”或“保温”）
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为多少 若通电加热时电热水器的加热效率为84%，电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要多长时间 [已知水的密度 ρ=1.0×103kg/m3，水的比热容 c=4.2×103J/(kg ℃)]
（3）若燃烧天然气加热这些水（不计热量损失），则需要完全燃烧多少立方米的天然气 （天然气的热值 q=3.6×107J/m3）
12．（2023九上·河南期末）寒冬，为给小鸡提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图甲，控制电路由电磁继电器（电阻20Ω）、定值电阻R1为20Ω、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，其阻值随温度的变化情况如图乙）、低压电源（恒为12V）等组成：加热电路由电源（恒为220V）、电热丝R3和R4等组成，其中加热功率800W，保温功率220W，当继电器线圈中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合。
（1）通电线圈上端是 极，电热丝R3阻值 R4阻值（选填“＞”或“＜”）。
（2）求R3的阻值 ；
（3）恒温箱里控制的温度为多少 ；
（4）若使恒温箱控制的温度再高一些，应如何对控制电路进行改动（写出一条即可）
五、作图题
13．（2024九下·通榆月考）
（1）如图①所示，请完成光线通过透镜的光路图。
（2）请在如图②所示的方框中填入开关和灯泡的符号。
（3）如图③所示为通电螺线管，闭合开关，请在 A 点标出磁感线方向，并标出小磁针右侧的磁极。
14．（2023九下·汕头月考）
（1）图甲所示，一小车水平向右匀速运动，在车厢顶部用细绳竖直悬挂一个小球，小球处于竖直状态，作出小车向右匀速运动时小球受力的示意图。（不计空气阻力）。
（2）如图所示为一个三孔带开关的插座。此插座的优点是：不用拔下插座上的插头，只需将插座上的开关断开就可以安全切断插座电源。如图乙要把此插座接入家庭电路，部分电路已接好，请用笔画线代替导线将电路补画完整。
（3）小磁针在通电螺线管产生的磁场中静止不动，如图所示，请标出电源的正负极符号，并标出小磁针的N极、S极。
15．（2024九上·南海期末）如图所示，一个条形磁铁放在水平桌面上，另一个带铁芯的螺线管置于条形磁铁旁，闭合开关后，条形磁铁向左运动，请在图中标出条形磁铁的N、S极。
六、实验探究题
16．（2018九上·海陵期末）如图所示是探究通电直导线周围磁场的实验装置．
（1）小磁针放置在桌面上静止时，将直导线AB沿 （选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在小磁针正上方，实验时效果更明显．
（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明 ．此时若移去小磁针，上述结论是否成立？ （选填“是”或“否”）．实验中小磁针的作用是 ．
（3）仅将电源正负极对调，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与 有关．
（4）为了验证是“通电直导线产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是 ．
17．（2018-2019学年人教版物理九年级全册 20.1 磁现象 磁场 同步练习（1））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”．为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图．
（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的数值如表．请计算x=5cm时，B= T．
（3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 ．
18．（2017九上·市北区期中）创造与探究
科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图1所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）．
（1）可见，平行通电导线之间有力的作用．而且，当通入的电流方向相反时，导线相互 ；
（2）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小与两根导线中的电流，I1、I2，导线的长度l，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 l/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10﹣7
2 1 0.5 0.2 0.1 2.5×10﹣7
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10﹣7
4 1.5 0.2 0.2 0.3 0.5×10﹣7
5 1.5 0.4 0.1 0.2
①请将表格填写完整
②两平行导线间的相互作用力F的表达式为F=k （其中k为常数），k= （填数值和单位）．
③对于长度一定的两根平行导线，如果保持通入电流，I1、I2大小不变，导体所受到的力F与导线间距离r之间的关系可以用图2所示图象中的图线 来表示．
④如果导线的长度为0.8m，导线之间的距离为0.4m，一根导线电流为0.5A，导线所受到的力为5×10﹣7N，则另一根导线电流为 A．
七、科普阅读题
19．（2017九下·盐城期中）阅读材料，回答问题．
血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环．如图甲是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动．活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启．手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示．使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度．
研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力与血液的流速成正比．当血管横截面积为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表所示．
（1）甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向 （选填“左”或“右”）运动，此时处于： (抽血或送血)状态。
（2）线圈AB所固定的活塞柄适宜用 （选题铜、铁、铝合金）金属 材料制作，线圈中的电流应该用 （选题交流电或直流电）。
（3）血管中有血液流过时，电磁血流计能检测到微弱的电流，从能量转化的角度分析，这是 能转化为 能的过程．
（4）当心脏主动脉血管的横截面积变化时，其内血液匀速流动，推动血液流动的功率P与下列哪一选项成正比
A．n B． 1/n C．n2 D．1/n2
（5）交警常根据司机呼出的气体检测血液中的酒精含量，检测原理如图丙所示，电流表示数反映酒精浓度大小，R0为定值电阻，D为陶瓷气敏传感器，其电阻的倒数1/R与气体中酒精蒸气浓度c的关系如图丁所示．则当气体中酒精蒸气的浓度增大时，气敏传感器两端电压将 （选填“增大”或“减小”）；若电池用久后电压减小，将会使测得的酒精浓度 （选填“偏大”、 “偏小”或“不变”）．
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】A、电流从螺线管左端流入，右端流出，据安培定则可知，此时电磁铁的M端是N极，N端是S极，A不符合题意；
B、据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即小磁针N极指向水平向左．B不符合题意；
CD、滑动变阻器的滑动片P向b端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱．C不符合题意、D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化.
2．【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计；滑动变阻器的原理及其使用；通电螺线管的磁场
【解析】【分析】分析题中图，根据右手螺旋定则得出通电螺线管的上端为N极，
将AC或AD接入电路，当滑片P向右端移动时，连入的电阻变大，电路中电流变小，通电螺线管的磁性减弱，磁极间的吸引力变小，使得弹簧测力计的示数变小．
故选C
【点评】本题是有关通电螺线管和滑动变阻器的小综合题，本题关键：一是通电螺线管N、S极的判断，二是知道滑动变阻器的变阻原理和正确使用方法。
3．【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；家庭电路的连接；通电直导线周围的磁场；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】A．电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故A错误；
B．在家庭电路中，开关必须接在火线上，所以工作电路中导线A应连接家庭电路中的火线，故B错误；
C．由图乙可知，电压为12V时，电流为0.6A，则在该光照强度下的阻值为，故C正确；
D．在控制电路中，根据安培定则，电磁铁的上端为S极，故D错误。
故选C。
【分析】1、通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关；
2、家庭电路的连接：为了避免用电器彼此干扰，所以用电器之间为并联，且开关在火线和用电器之间；
3、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
4．【答案】D
【知识点】通电螺线管的磁场；安培定则
【解析】【解答】由右手螺旋定则可知，螺线管A端为S极B端为地磁N极；地球的南极为地磁N极，北极为S极，螺线管东西悬挂，故在地磁的相互作用下，螺线管会转动，直至A指向南，B指向北才能处于平衡状态，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据安培定则，结合电流方向判断磁极位置；磁体的南极指南。
5．【答案】C
【知识点】通电螺线管的磁场；安培定则
【解析】【解答】A.磁感线从磁体的N级出发回到S极，可判断螺线管的右端为S极，故A不符合题意；
B.螺线管的右端为S极，根据右手螺旋定则可知电源的左端为负极，故B不符合题意；
C.螺线管的右端为S极，同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引，可判断小磁针甲的右端为S极，故C符合题意；
D.磁感线的方向与小磁针N极的指向一致，可判断小磁针的左端为S极，故D不符合题意。
故选C。
【分析】A.在磁体的外部，磁感线从磁体的N级出发回到S极，在磁体的内部，磁感线从磁体的S级出发回到N极；
B.已经判断了通电螺线管的极性，根据右手螺旋定则可求解电源的正负极；右手螺旋定则为四指的指向为电流的环绕方向大拇指的指向为通电螺线管的N极；
CD.已经判断了通电管螺旋管的极性，可根据磁体之间的相互作用求解小磁针甲的极性，也可根据磁感线的方向进行判断，磁感线的方向始终与小磁针N极的指向保持一致，即可判断小磁针甲、乙的磁性。
6．【答案】A
【知识点】压力及重力与压力的区别；物体的浮沉条件及其应用；电路的动态分析；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】A．图中，电流从螺线管的右侧流入，根据安培定则，电磁铁的右端是N 极，故A正确；
B．电磁铁和磁铁相互排斥，活塞向右移动，压缩瓶内体积，小瓶子悬停，悬浮物体受到的浮力等于重力，小瓶子所受重力与浮力相等，故B错误；
C．当滑片P向左移，电路的阻值变小，电流变大，电磁铁的磁性变强，电磁铁与磁铁排斥作用变大，活塞向右运动，故C错误；
D．若小瓶子下沉，则小瓶子所受的重力大于浮力，整个容器的重力不变，对桌面的压力不变，故D错误。
故选A。
【分析】根据安培定则判断电磁铁的南北极；根据同名磁极相互排斥，判断活塞运动方向；悬浮的物体受到的浮力等于重力；容器中物体受力改变时，地面上受到的压力不变。
7．【答案】A,C,D
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电功率的计算；安培定则
【解析】【解答】A、滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的电阻变小， 根据欧姆定律可知右侧电路中的电流增大，通过指示灯的电流增大，指示灯变亮 ，故A正确；
B 、右侧电路中，电压表测量的是GMR两端的电压，滑片P向左滑动， GMR的电阻变小，根据串联电路的分压规律可知，GMR分担的电压减小，电压表示数减小 ，故B错误；
C、 右手握住螺线管，四指环绕方向与电流方向相同，大拇指指向N极，则电磁铁的左端N极，故C正确 ；
D、 根据P=UI知，两个电路的电压不变，电流都变大，因此电功率变大，故D正确。
故选：ACD。
【分析】A、 根据滑片移动的方向判定滑动变阻器接入电路电阻的变化，根据欧姆定律判定电路中电流的变化；电磁铁磁场的大小与电流大小、线圈的匝数的多少有关，据此判断出电磁铁的磁场强弱变化和GMR电阻的变化，根据欧姆定律可知右侧电路中的电流变化，根据通过灯泡的电流判定灯泡亮度的变化；
B、右侧电路中，电压表测量的是GMR两端的电压，根据串联电路的分压规律判断滑片P向左滑动，电压表示数的变化；
C、利用安培定则可知得出电磁铁的两极；
D、根据P=UI判断两电路的总功率的变化。
8．【答案】B,C,D
【知识点】安培定则
【解析】【解答】据题可知，未加入匀强磁场时，ab受到相互作用力，所以 受到的磁场力大小为 ， b 受到的磁场力大小为，方向相反，当磁场方向为垂直纸面向外，此时增加的力F2-F1，增加方向与F1方向相反，当增加的力大于F1b磁场力为D正确，当增加的力小于F1，b磁场力可能为，C正确
当 磁场方向为垂直纸面向内，此时增加的力为F2-F1；F或者为1-F2，所以b受到的力为F2，A正确
综上选ACD
【分析】根据左手定则分情况讨论安培力
左手定则： 伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向，当磁场方向为垂直纸面向外，此时增加的力F2-F1，增加方向与F1方向相反，当增加的力小于F1，b磁场力可能为；当 磁场方向为垂直纸面向内，此时增加的力为F2-F1；F或者为1-F2，据此计算b受到力
9．【答案】左；方向改变
【知识点】通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】根据安培定则，螺线管左端为S极，异名磁极相互吸引，活塞左移。图中的线圈移动的次数与交流电的频率有关，与电流大小无关，心脏泵每分钟跳动的次数不变。
故答案为：左；方向改变。【分析】根据安培定则分析磁极；根据磁极间的作用规律分析运动方向：根据运动方向与电流方向由于，得出频率影响左右运动的快慢。
10．【答案】N；242W；30Ω；2640J
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）图1中，根据右手螺旋定则，判断电磁铁的上端为N极；
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，R1与R2并联，计算功率为：
；
（3）在图2中，当电磁铁吸引力为1N时，控制电路中的电流I＝0.2A，此时热敏电阻的阻值：；
（4）保温状态时，动触点a与下方静触点d接通，R1与R3串联，根据P＝I2R，
，
计算工作电路30s消耗的电能：W＝UI保温t＝220V×0.4A×30s＝2640J。
【分析】（1）根据安培定则，判断电磁铁的磁极位置；
（2）根据，结合电压和电阻，可以计算电功率的大小；
（3）利用不同压力，判断电流大小，根据，计算电阻；
（4）根据P＝I2R，可以计算用电器电流大小，结合W=UIt，计算消耗电能的多少。
11．【答案】S；保温；1000W；300s；7×10-3m3
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据图片可知，线圈上电流方向向右。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，则电磁铁的上端为N极，电磁铁的下端为S极。
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联。比较可知，前者的总电阻大于后者，由得，前者的电路电功率较小，后者电功率较大，那么前者为为保温档，后者为加热档。
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为：；
被加热的水的质量为：；
水吸收的热量为：；
热水器加热水消耗的电能为：；
水被加热的时间为：；
（3）依题意得，天然气完全燃烧释放的热量为：；
天然气完全燃烧的体积为：；
故答案为：S；保温；1000W；300s；7×10-3m3。
【分析】（1）由图得，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由右手螺旋定则得电磁铁的上端极性；
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小，由得电路电功率较大，为加热档；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联，电路电阻较大，由得电路电功率较小，为保温档；
（2）由可得电热水器处于加热状态时的电功率，由得被加热的水的质量，由Q吸=cmΔt可得水吸收的热量，由效率公式可得热水器加热水消耗的电能，由得水被加热的时间；
（3）依题意得天然气完全燃烧释放的热量，由得天然气完全燃烧的体积。
12．【答案】（1）N；＜
（2）60.5Ω
（3）34℃
（4）将R1的阻值调大一些，或减小控制电路的电源电压
【知识点】串联电路的电压规律；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）①根据图片可知，闭合开关S1，线圈上电流方向向右。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，则线圈的上端为N极，下端为S极；
②温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态
；因加热功率大于保温功率，且电源电压不变，
由可知，R3阻值小于R4阻值；
（2）R3的阻值：；
（3）当电磁继电器中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合，处于保温状态，
此时控制电路的总电阻：，
则热敏电阻R2=R-R1-R线=240Ω-20Ω-20Ω=200Ω，
由乙图可知，控制的温度为34℃；
（4）若使恒温箱控制的温度再高一些，那么可以：将R1的阻值调大一些，或减小控制电路的电源电压。
【分析】（1）①根据安培定则判断通过后电磁铁的极性；
②温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态；根据分析R3与R4的阻值大小；
（2）根据求出求R3的阻值；
（3）当电磁继电器中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合，处于保温状态，根据欧姆定律求出控制电路的总电阻R，在根据R2=R-R1-R线计算热敏电阻的阻值，最后由乙图可查出对应的控制温度；
（4）电磁铁吸合时电流不变，则总电阻不变。根据乙图可知，当温度升高时，热敏电阻减小。根据R总=R2+R1+R线可知，将R1的阻值调大一些。或减小控制电路的电源电压。如果变阻器的阻值不变，那么总电阻减小，根据U=IR可知，此时要减小电源电压，据此分析解答。
13．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】凸透镜成像的应用；家庭电路的连接；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】1）过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；如图所示：
2）开关接在火线上 ，如图所示：
3）右手螺旋定则知道A点得磁场方向向左，通电螺线管后侧为N极。小磁针后侧为N极。
【分析】1）根据在作凸透镜的光路图时，先确定所给光线的特点再根据透镜的光学特点(三条特殊光线)来作图分析得出。
2）根据开关接在火线上分析得出。
3）根据右手螺旋定则分析得出。
14．【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】二力平衡的条件及其应用；家庭电路的连接；安培定则
【解析】【解答】（1）把小车和小球看作一个整体，整体向右做匀速直线运动，则小车水平向右匀速运动，小球向右匀速运动，由于小球向右做匀速直线运动，则小球处于平衡状态，所以小球受平衡力的作用，在水平方向由于没有施力物体，小球在水平方向没有力的作用，在竖直方向上，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力是一对平衡力，从小球的重心和拉力的方向画出力的示意图，如图所示
（2）安装三孔插座的方法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线，上面为火线，中间为零线，下面为地线，要使开关控制三孔插座，应将开关与插座的右孔连接，如下图所示
（3）根据电流表的接法：电流从电流表的正接线柱流入，可知电源的左端为负极，根据安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的右端，则四指弯曲的方向为电流的方向，据此确定螺线管右端为N极，左端为S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针左端为N极，右端为S极，如下图所示
【分析】根据二力平衡、家庭安全用电和家庭电路的连接方法和安培定则分析作图。
15．【答案】
【知识点】通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】当开关闭合时，电流从螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极、右端是S极；闭合开关，条形磁体向左运动，说明通电螺线管的左端与条形磁体的右端相互排斥，由于同名磁极相互排斥，所以条形磁体的左端为S极、右端为N极。
【分析】先根据安培定则判断出通电螺线管的N、S极；闭合开关后，条形磁体向左运动，说明通电螺线管的左端与条形磁体的右端相互排斥，根据同名磁极相互排斥判断出条形磁体的N、S极。
16．【答案】（1）南北
（2）电流周围存在磁场；是；判断电流周围是否存在磁场
（3）电流方向
（4）断开开关观察小磁针是否恢复原状
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）因为地磁场的方向是从地理的南极指向北极，所以若将导线东西放置，导线周围的磁场方向是南北的，此时很多的磁场方向与地磁场方向可能一致，而导致实验现象不明显；若将导线南北放置，此时导线的磁场方向是东西的，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下指示东西，实验时效果更明显；
（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场。此时若移去小磁针，上述结论仍成立。所以实验中小磁针的作用是判断电流周围是否存在磁场。
（3）仅将电源正负极对调，通电导线中的电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与电流方向有关。
（4）为了验证是“通电直导线产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是断开开关，观察小磁针是否恢复原状。
故答案为：（1）南北；（2）通电导线周围有磁场；是；小磁针可以检测磁场的存在；（3）电流的方向；（4）断开开关观察小磁针是否恢复原状.
【分析】奥斯特实验说明了：①通电直导线周围存在磁场；②磁场方向与电流方向有关；注意由于小磁针静止时要指南北方向，在验证电流周围有磁场时，一般也把直导线南北放置，这样在直导线下方的磁场方向是东西方向的；要验证某个因素是否对现象是否有影响，可以取消这个因素，看现象是否依然存在.
17．【答案】（1）60；增大
（2）0.40
（3）增大；小
【知识点】变阻器；欧姆定律及其应用；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R=100Ω，故此时电路中的电流是：I=U/R=6V/100Ω=0.06A=60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；（2）x=5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R=U/I=6V/0.03A=200Ω，故对应磁场的强度是0.40T；（3）综合以上实验数据，分析（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线撒花姑娘磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。
【分析】（1）根据电压和电阻，利用欧姆定律可以计算电流的大小，滑动变阻器电阻减小时，电路中电流变大，磁性变强，但另一电路中电流计减小，说明电阻变大了，于是得出电阻随磁性增强而变大；
（2）根据电源电压和测量的电流计算电阻，结合电阻和磁场强弱的关系图像判断磁场强度大小；
（3）电磁铁的磁性随电流增大而增大，离磁体越远，磁感应强度减弱。
18．【答案】（1）排斥
（2）0.75×10﹣7；；2.5×10﹣7N/A2；b；2
【知识点】电流的大小；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用．由图1左图可知，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互吸引，由图1右图可知，当通入的电流方向相反时，导线A与导线B相互排斥．（2）②表格中数据1和2，导线长度、I2、导线之间的距离r相同，I1不同，且I1越大，F越大，此时F与I1成正比；
实验数据3和5，导线的长度l、I1、导线的距离r相同，I2不同，且I2越大，F越大，此时F与I2成正比；
实验数据1和3，I1、I2、r相同，导线长度l不同，且长度越大，F越大，此时F与长度l成正比；
实验数据1和4，导线长度l、I1、I2相同，导线间距离不同，且距离越大，F越小，此时F与距离r成反比；
由上分析可知，F与l成正比，与I1成正比、与I2成正比，与r成反比，若比例系数为k，则关系式应为： ；由上述关系式可知， ，将其中一组代入，由第一组数据知： ；③由 ，对于长度一定的两根平行导线，如果保持通入电流，I1、I2大小不变，导体所受到的力F与导线间距离r成反比，故导体所受到的力F与导线间距离r之间的关系可以用图b表示；
④如果导线的长度为0.8m，导线之间的距离为0.4m，一根导线电流为0.5A，导线所受到的力为5×10﹣7N，则另一根导线电流为：根据
得
故答案为：（1）排斥；（2）0.75×10﹣7 ； ；2.5×10﹣7N/A2； b； 2.
【分析】根据图像中的形变现象，可见有力的作用，根据表格中的数据分析电流的大小和导线长短、导线间的距离之间的关系，并计算电流的大小.
19．【答案】（1）左；抽血
（2）铁；交流电
（3）机械；电
（4）D
（5）减小；偏小
【知识点】功率的计算；电路的动态分析；安培定则
【解析】【解答】解：（1）当线圈中的电流从A流向B时，由右手螺旋定则可知，螺线管左端为S极，此时异名磁极相互吸引，故活塞左移，S1 关闭，S2 打开，血液从S2 流入，此时处于抽血状态；
（2）根据题意可知，通电时线圈与活塞柄组成的系统相当于电磁铁，因此活塞柄适合的材料铁，这样可使电磁铁的磁性增强；由题意可知，发电机线圈中产生的电流的方向发生变化，是交流电；
（3）血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，因此其原理相当于发电机，将机械能转化为电能；
（4）要保证血液匀速运动，则有：f=F=kv，v=0.18/nm/s由功率公式可得：P=Fv=kv2 =（k/0.18/nm/s）2 =0.324k/n2W；故使用D正确；
（5）由图传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成反比，浓度C越大，电阻越小，电流越大，R0 两端电压越大，因为电源电压不变，所以气敏传感器两端电压将变小；电池用的时间长了，电压降低，内阻变大，电路中电流变小，则会导致测得的酒精浓度偏低.
故答案为：（1）左；抽血；（2）铁；交流电；（3）机械；电；（4）D；（5）减小；偏小.
【分析】（1）由右手螺旋定则可知电磁铁的磁极，由磁极间的相互作用可知活塞的移动方向，则可知血液的流动方向；
（2）根据题意，明确通电时线圈与活塞柄组成的系统相当于电磁铁，据此可判断活塞柄适合的材料；交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变；
（3）血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，故原理与发电机原理相似，将机械能转化为电能；
（4）根据血管横截面积前后变化的定量关系，结合前面列出的等式，再由功率公式P=Fv可列式，联立成方程组，就可求出答案；
（5）由图知传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸汽浓度C成正比，则电阻与C成反比，根据C变化时，确定电阻的变化，再由欧姆定律分析电压、电流的变化．
1 / 1人教版九年级物理同步练习20.2电生磁（培优卷）
一、选择题
1．（2018九上·德州期末）在探究通电螺线管的实验中，小明连接了如图所示的电路，通电螺线管M端放有一小磁针，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，下面说法正确的是（ ）
A．通电螺线管M端为S极
B．小磁针N极指向水平向右
C．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性增强
D．若滑动变阻器的滑片P向b端移动，通电螺线管的磁性减弱
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】A、电流从螺线管左端流入，右端流出，据安培定则可知，此时电磁铁的M端是N极，N端是S极，A不符合题意；
B、据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，即小磁针N极指向水平向左．B不符合题意；
CD、滑动变阻器的滑动片P向b端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱．C不符合题意、D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化.
2．如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小，则变阻器接入电路的方式可以是
A．C接E，D接F B．C接E，B接F C．A接E，D接F D．A接E，B接F
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计；滑动变阻器的原理及其使用；通电螺线管的磁场
【解析】【分析】分析题中图，根据右手螺旋定则得出通电螺线管的上端为N极，
将AC或AD接入电路，当滑片P向右端移动时，连入的电阻变大，电路中电流变小，通电螺线管的磁性减弱，磁极间的吸引力变小，使得弹簧测力计的示数变小．
故选C
【点评】本题是有关通电螺线管和滑动变阻器的小综合题，本题关键：一是通电螺线管N、S极的判断，二是知道滑动变阻器的变阻原理和正确使用方法。
3．（2024九下·深圳模拟）如图甲所示的智能照明电路，该电路可实现生态节能，天暗时灯L自动发光，天亮时自动熄灭，其中为光敏电阻，其阻值会随着光照强度的变化而变化，为滑动变阻器，电磁铁线圈电阻不计。若保持光照强度不变，闭合S后，将滑片P从下端移至上端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁是利用电磁感应原理工作的
B．工作电路中导线A应连接家庭电路中的零线
C．由图乙可知在该光照强度下的阻值为20Ω
D．在控制电路中，电磁铁的上端为N极
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用；家庭电路的连接；通电直导线周围的磁场；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】A．电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故A错误；
B．在家庭电路中，开关必须接在火线上，所以工作电路中导线A应连接家庭电路中的火线，故B错误；
C．由图乙可知，电压为12V时，电流为0.6A，则在该光照强度下的阻值为，故C正确；
D．在控制电路中，根据安培定则，电磁铁的上端为S极，故D错误。
故选C。
【分析】1、通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关；
2、家庭电路的连接：为了避免用电器彼此干扰，所以用电器之间为并联，且开关在火线和用电器之间；
3、电压表与待测用电器并联测量电压，电流表串联测量用电器电流，根据欧姆定律U=IR计算用电器的电流和电阻以及电压。
4．（2020九上·湘潭期末）820年，安培在科学院例会上做了一个实验，引起了众科学家的兴趣。如图所示，把通电螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，会发生的现象是（ ）
A．通电螺线管仍保持原位置静止
B．通电螺线管转动，但最后又回到原位置
C．通电螺线管转动，直至A指向北，B指向南
D．通电螺线管转动，直至A指向南，B指向北
【答案】D
【知识点】通电螺线管的磁场；安培定则
【解析】【解答】由右手螺旋定则可知，螺线管A端为S极B端为地磁N极；地球的南极为地磁N极，北极为S极，螺线管东西悬挂，故在地磁的相互作用下，螺线管会转动，直至A指向南，B指向北才能处于平衡状态，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据安培定则，结合电流方向判断磁极位置；磁体的南极指南。
5．（2024九下·南宁月考） 如图所示，小磁针甲、乙处于静止状态。根据标出的磁感线方向，可以判断出（ ）
A．螺线管的右端为N极 B．电源的左端为正极
C．小磁针甲的右端为S极 D．小磁针乙的左端为N极
【答案】C
【知识点】通电螺线管的磁场；安培定则
【解析】【解答】A.磁感线从磁体的N级出发回到S极，可判断螺线管的右端为S极，故A不符合题意；
B.螺线管的右端为S极，根据右手螺旋定则可知电源的左端为负极，故B不符合题意；
C.螺线管的右端为S极，同名磁极相互排斥异名磁极相互吸引，可判断小磁针甲的右端为S极，故C符合题意；
D.磁感线的方向与小磁针N极的指向一致，可判断小磁针的左端为S极，故D不符合题意。
故选C。
【分析】A.在磁体的外部，磁感线从磁体的N级出发回到S极，在磁体的内部，磁感线从磁体的S级出发回到N极；
B.已经判断了通电螺线管的极性，根据右手螺旋定则可求解电源的正负极；右手螺旋定则为四指的指向为电流的环绕方向大拇指的指向为通电螺线管的N极；
CD.已经判断了通电管螺旋管的极性，可根据磁体之间的相互作用求解小磁针甲的极性，也可根据磁感线的方向进行判断，磁感线的方向始终与小磁针N极的指向保持一致，即可判断小磁针甲、乙的磁性。
6．（2024九下·龙岗模拟）科技节上有一个“听话”的小瓶子，调节滑片P，能让敞口的小瓶子在水中上浮、下沉或悬停，如图所示，闭合开关S，移动滑片P，使小瓶子悬停。下列分析正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．此时，小瓶子所受重力大于浮力
C．若滑片P向左移，则活塞向左移
D．若小瓶子下沉，则桌面所受压力变小
【答案】A
【知识点】压力及重力与压力的区别；物体的浮沉条件及其应用；电路的动态分析；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】A．图中，电流从螺线管的右侧流入，根据安培定则，电磁铁的右端是N 极，故A正确；
B．电磁铁和磁铁相互排斥，活塞向右移动，压缩瓶内体积，小瓶子悬停，悬浮物体受到的浮力等于重力，小瓶子所受重力与浮力相等，故B错误；
C．当滑片P向左移，电路的阻值变小，电流变大，电磁铁的磁性变强，电磁铁与磁铁排斥作用变大，活塞向右运动，故C错误；
D．若小瓶子下沉，则小瓶子所受的重力大于浮力，整个容器的重力不变，对桌面的压力不变，故D错误。
故选A。
【分析】根据安培定则判断电磁铁的南北极；根据同名磁极相互排斥，判断活塞运动方向；悬浮的物体受到的浮力等于重力；容器中物体受力改变时，地面上受到的压力不变。
二、多选题
7．（2024九下·南宁开学考）如图所示，电源电压不变，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，向左调节滑片P，下列说法正确的是
A．指示灯逐渐变亮 B．电压表示数变大
C．电磁铁左端为N极 D．两电路的总功率均变大
【答案】A,C,D
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电路的动态分析；电功率的计算；安培定则
【解析】【解答】A、滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的电阻变小， 根据欧姆定律可知右侧电路中的电流增大，通过指示灯的电流增大，指示灯变亮 ，故A正确；
B 、右侧电路中，电压表测量的是GMR两端的电压，滑片P向左滑动， GMR的电阻变小，根据串联电路的分压规律可知，GMR分担的电压减小，电压表示数减小 ，故B错误；
C、 右手握住螺线管，四指环绕方向与电流方向相同，大拇指指向N极，则电磁铁的左端N极，故C正确 ；
D、 根据P=UI知，两个电路的电压不变，电流都变大，因此电功率变大，故D正确。
故选：ACD。
【分析】A、 根据滑片移动的方向判定滑动变阻器接入电路电阻的变化，根据欧姆定律判定电路中电流的变化；电磁铁磁场的大小与电流大小、线圈的匝数的多少有关，据此判断出电磁铁的磁场强弱变化和GMR电阻的变化，根据欧姆定律可知右侧电路中的电流变化，根据通过灯泡的电流判定灯泡亮度的变化；
B、右侧电路中，电压表测量的是GMR两端的电压，根据串联电路的分压规律判断滑片P向左滑动，电压表示数的变化；
C、利用安培定则可知得出电磁铁的两极；
D、根据P=UI判断两电路的总功率的变化。
8．如图 9.51 所示，两根平行放置的长直导线 和 通有大小相同、方向相同的电流， 受到的磁场力大小为，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后， 受到的磁场力大小变为，则此时 受到的磁场力大小可能变为 （ ）。
A． B． C． D．
【答案】B,C,D
【知识点】安培定则
【解析】【解答】据题可知，未加入匀强磁场时，ab受到相互作用力，所以 受到的磁场力大小为 ， b 受到的磁场力大小为，方向相反，当磁场方向为垂直纸面向外，此时增加的力F2-F1，增加方向与F1方向相反，当增加的力大于F1b磁场力为D正确，当增加的力小于F1，b磁场力可能为，C正确
当 磁场方向为垂直纸面向内，此时增加的力为F2-F1；F或者为1-F2，所以b受到的力为F2，A正确
综上选ACD
【分析】根据左手定则分情况讨论安培力
左手定则： 伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向，当磁场方向为垂直纸面向外，此时增加的力F2-F1，增加方向与F1方向相反，当增加的力小于F1，b磁场力可能为；当 磁场方向为垂直纸面向内，此时增加的力为F2-F1；F或者为1-F2，据此计算b受到力
三、填空题
9．（2024九下·赤峰模拟）心脏病是威胁人类生命健康的“头号杀手”。目前医学可以在人体心脏因病损时移植人工心脏替代心脏，从而延续患者生命。如图所示是人工心脏的原理图，泵室通过单向阀门与血管相通。当电流从线圈A端流入时，活塞向 （选填“左”或“右”）移动，人工心脏泵每分钟“跳动”的次数由线圈AB中电流的 （选填“方向改变”或“大小”） 决定。
【答案】左；方向改变
【知识点】通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】根据安培定则，螺线管左端为S极，异名磁极相互吸引，活塞左移。图中的线圈移动的次数与交流电的频率有关，与电流大小无关，心脏泵每分钟跳动的次数不变。
故答案为：左；方向改变。【分析】根据安培定则分析磁极；根据磁极间的作用规律分析运动方向：根据运动方向与电流方向由于，得出频率影响左右运动的快慢。
四、综合题
10．（2024九下·宝安模拟）如图－1为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路．Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小．R1、R2、R3均为电热丝，且R1＝R2＝400Ω．闭合开关S1、S2，电热器开始加热．
（1）控制电路中，电磁铁的上端是 极．
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，工作电路的总功率是多少？
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图－2所示．当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？ （电磁铁线圈电阻不计）
（4）保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？
【答案】N；242W；30Ω；2640J
【知识点】欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）图1中，根据右手螺旋定则，判断电磁铁的上端为N极；
（2）加热时，动触点与上方静触点b、c接通，R1与R2并联，计算功率为：
；
（3）在图2中，当电磁铁吸引力为1N时，控制电路中的电流I＝0.2A，此时热敏电阻的阻值：；
（4）保温状态时，动触点a与下方静触点d接通，R1与R3串联，根据P＝I2R，
，
计算工作电路30s消耗的电能：W＝UI保温t＝220V×0.4A×30s＝2640J。
【分析】（1）根据安培定则，判断电磁铁的磁极位置；
（2）根据，结合电压和电阻，可以计算电功率的大小；
（3）利用不同压力，判断电流大小，根据，计算电阻；
（4）根据P＝I2R，可以计算用电器电流大小，结合W=UIt，计算消耗电能的多少。
11．（2024九下·扶沟模拟）某电热水器有加热和保温两种状态，其内部简化电路如图所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，当开关S0和S都闭合时，电热水器开始工作；（已知 R1=435.6Ω， R2=48.4Ω）
（1） 电磁铁的下端为 （选填“S”或“N”）极，Rx为热敏电阻，其阻值随温度的升高而降低，当水的温度升高到80℃时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个触点接通，此时电热水器处于 状态；（选填“加热”或“保温”）
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为多少 若通电加热时电热水器的加热效率为84%，电热水器将2L的水从25℃加热到55℃需要多长时间 [已知水的密度 ρ=1.0×103kg/m3，水的比热容 c=4.2×103J/(kg ℃)]
（3）若燃烧天然气加热这些水（不计热量损失），则需要完全燃烧多少立方米的天然气 （天然气的热值 q=3.6×107J/m3）
【答案】S；保温；1000W；300s；7×10-3m3
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）根据图片可知，线圈上电流方向向右。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，则电磁铁的上端为N极，电磁铁的下端为S极。
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联。比较可知，前者的总电阻大于后者，由得，前者的电路电功率较小，后者电功率较大，那么前者为为保温档，后者为加热档。
（2）电热水器处于加热状态时的电功率为：；
被加热的水的质量为：；
水吸收的热量为：；
热水器加热水消耗的电能为：；
水被加热的时间为：；
（3）依题意得，天然气完全燃烧释放的热量为：；
天然气完全燃烧的体积为：；
故答案为：S；保温；1000W；300s；7×10-3m3。
【分析】（1）由图得，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，由右手螺旋定则得电磁铁的上端极性；
当BA接通时，定值电阻R2工作，电路电阻较小，由得电路电功率较大，为加热档；当BC接通时，定值电阻R1、R2串联，电路电阻较大，由得电路电功率较小，为保温档；
（2）由可得电热水器处于加热状态时的电功率，由得被加热的水的质量，由Q吸=cmΔt可得水吸收的热量，由效率公式可得热水器加热水消耗的电能，由得水被加热的时间；
（3）依题意得天然气完全燃烧释放的热量，由得天然气完全燃烧的体积。
12．（2023九上·河南期末）寒冬，为给小鸡提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图甲，控制电路由电磁继电器（电阻20Ω）、定值电阻R1为20Ω、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，其阻值随温度的变化情况如图乙）、低压电源（恒为12V）等组成：加热电路由电源（恒为220V）、电热丝R3和R4等组成，其中加热功率800W，保温功率220W，当继电器线圈中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合。
（1）通电线圈上端是 极，电热丝R3阻值 R4阻值（选填“＞”或“＜”）。
（2）求R3的阻值 ；
（3）恒温箱里控制的温度为多少 ；
（4）若使恒温箱控制的温度再高一些，应如何对控制电路进行改动（写出一条即可）
【答案】（1）N；＜
（2）60.5Ω
（3）34℃
（4）将R1的阻值调大一些，或减小控制电路的电源电压
【知识点】串联电路的电压规律；电功率的计算；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】（1）①根据图片可知，闭合开关S1，线圈上电流方向向右。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，则线圈的上端为N极，下端为S极；
②温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态
；因加热功率大于保温功率，且电源电压不变，
由可知，R3阻值小于R4阻值；
（2）R3的阻值：；
（3）当电磁继电器中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合，处于保温状态，
此时控制电路的总电阻：，
则热敏电阻R2=R-R1-R线=240Ω-20Ω-20Ω=200Ω，
由乙图可知，控制的温度为34℃；
（4）若使恒温箱控制的温度再高一些，那么可以：将R1的阻值调大一些，或减小控制电路的电源电压。
【分析】（1）①根据安培定则判断通过后电磁铁的极性；
②温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态；根据分析R3与R4的阻值大小；
（2）根据求出求R3的阻值；
（3）当电磁继电器中的电流大于等于50mA时，衔铁被吸合，处于保温状态，根据欧姆定律求出控制电路的总电阻R，在根据R2=R-R1-R线计算热敏电阻的阻值，最后由乙图可查出对应的控制温度；
（4）电磁铁吸合时电流不变，则总电阻不变。根据乙图可知，当温度升高时，热敏电阻减小。根据R总=R2+R1+R线可知，将R1的阻值调大一些。或减小控制电路的电源电压。如果变阻器的阻值不变，那么总电阻减小，根据U=IR可知，此时要减小电源电压，据此分析解答。
五、作图题
13．（2024九下·通榆月考）
（1）如图①所示，请完成光线通过透镜的光路图。
（2）请在如图②所示的方框中填入开关和灯泡的符号。
（3）如图③所示为通电螺线管，闭合开关，请在 A 点标出磁感线方向，并标出小磁针右侧的磁极。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】凸透镜成像的应用；家庭电路的连接；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】1）过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；如图所示：
2）开关接在火线上 ，如图所示：
3）右手螺旋定则知道A点得磁场方向向左，通电螺线管后侧为N极。小磁针后侧为N极。
【分析】1）根据在作凸透镜的光路图时，先确定所给光线的特点再根据透镜的光学特点(三条特殊光线)来作图分析得出。
2）根据开关接在火线上分析得出。
3）根据右手螺旋定则分析得出。
14．（2023九下·汕头月考）
（1）图甲所示，一小车水平向右匀速运动，在车厢顶部用细绳竖直悬挂一个小球，小球处于竖直状态，作出小车向右匀速运动时小球受力的示意图。（不计空气阻力）。
（2）如图所示为一个三孔带开关的插座。此插座的优点是：不用拔下插座上的插头，只需将插座上的开关断开就可以安全切断插座电源。如图乙要把此插座接入家庭电路，部分电路已接好，请用笔画线代替导线将电路补画完整。
（3）小磁针在通电螺线管产生的磁场中静止不动，如图所示，请标出电源的正负极符号，并标出小磁针的N极、S极。
【答案】（1）
（2）
（3）
【知识点】二力平衡的条件及其应用；家庭电路的连接；安培定则
【解析】【解答】（1）把小车和小球看作一个整体，整体向右做匀速直线运动，则小车水平向右匀速运动，小球向右匀速运动，由于小球向右做匀速直线运动，则小球处于平衡状态，所以小球受平衡力的作用，在水平方向由于没有施力物体，小球在水平方向没有力的作用，在竖直方向上，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力是一对平衡力，从小球的重心和拉力的方向画出力的示意图，如图所示
（2）安装三孔插座的方法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线，上面为火线，中间为零线，下面为地线，要使开关控制三孔插座，应将开关与插座的右孔连接，如下图所示
（3）根据电流表的接法：电流从电流表的正接线柱流入，可知电源的左端为负极，根据安培定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的右端，则四指弯曲的方向为电流的方向，据此确定螺线管右端为N极，左端为S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针左端为N极，右端为S极，如下图所示
【分析】根据二力平衡、家庭安全用电和家庭电路的连接方法和安培定则分析作图。
15．（2024九上·南海期末）如图所示，一个条形磁铁放在水平桌面上，另一个带铁芯的螺线管置于条形磁铁旁，闭合开关后，条形磁铁向左运动，请在图中标出条形磁铁的N、S极。
【答案】
【知识点】通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【解答】当开关闭合时，电流从螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极、右端是S极；闭合开关，条形磁体向左运动，说明通电螺线管的左端与条形磁体的右端相互排斥，由于同名磁极相互排斥，所以条形磁体的左端为S极、右端为N极。
【分析】先根据安培定则判断出通电螺线管的N、S极；闭合开关后，条形磁体向左运动，说明通电螺线管的左端与条形磁体的右端相互排斥，根据同名磁极相互排斥判断出条形磁体的N、S极。
六、实验探究题
16．（2018九上·海陵期末）如图所示是探究通电直导线周围磁场的实验装置．
（1）小磁针放置在桌面上静止时，将直导线AB沿 （选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在小磁针正上方，实验时效果更明显．
（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明 ．此时若移去小磁针，上述结论是否成立？ （选填“是”或“否”）．实验中小磁针的作用是 ．
（3）仅将电源正负极对调，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与 有关．
（4）为了验证是“通电直导线产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是 ．
【答案】（1）南北
（2）电流周围存在磁场；是；判断电流周围是否存在磁场
（3）电流方向
（4）断开开关观察小磁针是否恢复原状
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【解答】（1）因为地磁场的方向是从地理的南极指向北极，所以若将导线东西放置，导线周围的磁场方向是南北的，此时很多的磁场方向与地磁场方向可能一致，而导致实验现象不明显；若将导线南北放置，此时导线的磁场方向是东西的，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下指示东西，实验时效果更明显；
（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场。此时若移去小磁针，上述结论仍成立。所以实验中小磁针的作用是判断电流周围是否存在磁场。
（3）仅将电源正负极对调，通电导线中的电流方向改变，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与电流方向有关。
（4）为了验证是“通电直导线产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是断开开关，观察小磁针是否恢复原状。
故答案为：（1）南北；（2）通电导线周围有磁场；是；小磁针可以检测磁场的存在；（3）电流的方向；（4）断开开关观察小磁针是否恢复原状.
【分析】奥斯特实验说明了：①通电直导线周围存在磁场；②磁场方向与电流方向有关；注意由于小磁针静止时要指南北方向，在验证电流周围有磁场时，一般也把直导线南北放置，这样在直导线下方的磁场方向是东西方向的；要验证某个因素是否对现象是否有影响，可以取消这个因素，看现象是否依然存在.
17．（2018-2019学年人教版物理九年级全册 20.1 磁现象 磁场 同步练习（1））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”．为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小鹭设计了如图所示的电路，图甲电源电压6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图．
（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的数值如表．请计算x=5cm时，B= T．
（3）综合以上实验数据可以得出“电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而 ，离电磁铁越远，磁感应强度越 ．
【答案】（1）60；增大
（2）0.40
（3）增大；小
【知识点】变阻器；欧姆定律及其应用；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】（1）当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R=100Ω，故此时电路中的电流是：I=U/R=6V/100Ω=0.06A=60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；（2）x=5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R=U/I=6V/0.03A=200Ω，故对应磁场的强度是0.40T；（3）综合以上实验数据，分析（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线撒花姑娘磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。
【分析】（1）根据电压和电阻，利用欧姆定律可以计算电流的大小，滑动变阻器电阻减小时，电路中电流变大，磁性变强，但另一电路中电流计减小，说明电阻变大了，于是得出电阻随磁性增强而变大；
（2）根据电源电压和测量的电流计算电阻，结合电阻和磁场强弱的关系图像判断磁场强度大小；
（3）电磁铁的磁性随电流增大而增大，离磁体越远，磁感应强度减弱。
18．（2017九上·市北区期中）创造与探究
科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图1所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）．
（1）可见，平行通电导线之间有力的作用．而且，当通入的电流方向相反时，导线相互 ；
（2）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小与两根导线中的电流，I1、I2，导线的长度l，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 l/m I1/A I2/A r/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10﹣7
2 1 0.5 0.2 0.1 2.5×10﹣7
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10﹣7
4 1.5 0.2 0.2 0.3 0.5×10﹣7
5 1.5 0.4 0.1 0.2
①请将表格填写完整
②两平行导线间的相互作用力F的表达式为F=k （其中k为常数），k= （填数值和单位）．
③对于长度一定的两根平行导线，如果保持通入电流，I1、I2大小不变，导体所受到的力F与导线间距离r之间的关系可以用图2所示图象中的图线 来表示．
④如果导线的长度为0.8m，导线之间的距离为0.4m，一根导线电流为0.5A，导线所受到的力为5×10﹣7N，则另一根导线电流为 A．
【答案】（1）排斥
（2）0.75×10﹣7；；2.5×10﹣7N/A2；b；2
【知识点】电流的大小；通电螺线管的磁场
【解析】【解答】（1）通过现象可知，平行通电导线之间有力的作用．由图1左图可知，当通入的电流方向相同时，导线A与导线B相互吸引，由图1右图可知，当通入的电流方向相反时，导线A与导线B相互排斥．（2）②表格中数据1和2，导线长度、I2、导线之间的距离r相同，I1不同，且I1越大，F越大，此时F与I1成正比；
实验数据3和5，导线的长度l、I1、导线的距离r相同，I2不同，且I2越大，F越大，此时F与I2成正比；
实验数据1和3，I1、I2、r相同，导线长度l不同，且长度越大，F越大，此时F与长度l成正比；
实验数据1和4，导线长度l、I1、I2相同，导线间距离不同，且距离越大，F越小，此时F与距离r成反比；
由上分析可知，F与l成正比，与I1成正比、与I2成正比，与r成反比，若比例系数为k，则关系式应为： ；由上述关系式可知， ，将其中一组代入，由第一组数据知： ；③由 ，对于长度一定的两根平行导线，如果保持通入电流，I1、I2大小不变，导体所受到的力F与导线间距离r成反比，故导体所受到的力F与导线间距离r之间的关系可以用图b表示；
④如果导线的长度为0.8m，导线之间的距离为0.4m，一根导线电流为0.5A，导线所受到的力为5×10﹣7N，则另一根导线电流为：根据
得
故答案为：（1）排斥；（2）0.75×10﹣7 ； ；2.5×10﹣7N/A2； b； 2.
【分析】根据图像中的形变现象，可见有力的作用，根据表格中的数据分析电流的大小和导线长短、导线间的距离之间的关系，并计算电流的大小.
七、科普阅读题
19．（2017九下·盐城期中）阅读材料，回答问题．
血液是人体输送氧气与营养的主要载体，心脏就像发动机，为这一输送提供了动力．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环．如图甲是该装置的示意图，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动．活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启．手术时，还需要利用电磁血流计来检测血流速度和血流量（血流量指单位时间内通过血管横截面的血液体积），其示意图如图乙所示．使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度．
研究表明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力与血液的流速成正比．当血管横截面积为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表所示．
（1）甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，活塞向 （选填“左”或“右”）运动，此时处于： (抽血或送血)状态。
（2）线圈AB所固定的活塞柄适宜用 （选题铜、铁、铝合金）金属 材料制作，线圈中的电流应该用 （选题交流电或直流电）。
（3）血管中有血液流过时，电磁血流计能检测到微弱的电流，从能量转化的角度分析，这是 能转化为 能的过程．
（4）当心脏主动脉血管的横截面积变化时，其内血液匀速流动，推动血液流动的功率P与下列哪一选项成正比
A．n B． 1/n C．n2 D．1/n2
（5）交警常根据司机呼出的气体检测血液中的酒精含量，检测原理如图丙所示，电流表示数反映酒精浓度大小，R0为定值电阻，D为陶瓷气敏传感器，其电阻的倒数1/R与气体中酒精蒸气浓度c的关系如图丁所示．则当气体中酒精蒸气的浓度增大时，气敏传感器两端电压将 （选填“增大”或“减小”）；若电池用久后电压减小，将会使测得的酒精浓度 （选填“偏大”、 “偏小”或“不变”）．
【答案】（1）左；抽血
（2）铁；交流电
（3）机械；电
（4）D
（5）减小；偏小
【知识点】功率的计算；电路的动态分析；安培定则
【解析】【解答】解：（1）当线圈中的电流从A流向B时，由右手螺旋定则可知，螺线管左端为S极，此时异名磁极相互吸引，故活塞左移，S1 关闭，S2 打开，血液从S2 流入，此时处于抽血状态；
（2）根据题意可知，通电时线圈与活塞柄组成的系统相当于电磁铁，因此活塞柄适合的材料铁，这样可使电磁铁的磁性增强；由题意可知，发电机线圈中产生的电流的方向发生变化，是交流电；
（3）血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，因此其原理相当于发电机，将机械能转化为电能；
（4）要保证血液匀速运动，则有：f=F=kv，v=0.18/nm/s由功率公式可得：P=Fv=kv2 =（k/0.18/nm/s）2 =0.324k/n2W；故使用D正确；
（5）由图传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成反比，浓度C越大，电阻越小，电流越大，R0 两端电压越大，因为电源电压不变，所以气敏传感器两端电压将变小；电池用的时间长了，电压降低，内阻变大，电路中电流变小，则会导致测得的酒精浓度偏低.
故答案为：（1）左；抽血；（2）铁；交流电；（3）机械；电；（4）D；（5）减小；偏小.
【分析】（1）由右手螺旋定则可知电磁铁的磁极，由磁极间的相互作用可知活塞的移动方向，则可知血液的流动方向；
（2）根据题意，明确通电时线圈与活塞柄组成的系统相当于电磁铁，据此可判断活塞柄适合的材料；交流电是指电流的方向发生变化的电流，直流电的方向不变；
（3）血液流动就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度，故原理与发电机原理相似，将机械能转化为电能；
（4）根据血管横截面积前后变化的定量关系，结合前面列出的等式，再由功率公式P=Fv可列式，联立成方程组，就可求出答案；
（5）由图知传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸汽浓度C成正比，则电阻与C成反比，根据C变化时，确定电阻的变化，再由欧姆定律分析电压、电流的变化．
1 / 1
