第十八章～二十一章综合评价
一、选择题（本题共7个小题，每小题3分，共21分.第1～6题为单项选择题.第7题为多项选择题，在每小题给出的四个选项中，至少有两项是符合题目要求的，全选对的得3分，选对但不全的得1分，选错或不选得0分）
1.关于磁场，下列说法正确的是（ B ）
A.地磁场的南北极就是地理的南北极
B.磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
D.磁体周围的磁感线从磁体的S极出发，回到磁体N极
2.如图所示，下列说法中错误的是（ D ）
A.这是模拟奥斯特实验的一个场景
B.图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C.将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变
D.将图中导线断开，小磁针N极将指向地磁的北极
3.从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离.已知发电厂输出功率不变，为了减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，通常采取的方法是（ A ）
A.提高输电电压 B.加大输电电流
C.降低输电电压 D.更换更细的电线
4.如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关S后，下列判断中正确的是（ D ）
A.通电螺线管的左端为N极
B.小磁针将顺时针转动
C.小磁针会转动，是由于磁场对电流有力的作用
D.通电螺线管外A点的磁场方向向左
5.如图是核电站发电流程的方框图，关于方框图中各装置的能量转化，下列说法正确的是（ C ）
核反应堆蒸汽轮机发电机各种用电器
A.核反应堆将核能转化为电能
B.蒸汽轮机将机械能转化为内能
C.发电机将机械能转化为电能
D.各种用电器只能将电能转化为内能
6.如图所示是研究电磁现象的四个实验装置，下列相关说法正确的是（ B ）
甲 乙 丙 丁
A.甲图中导体棒ab左右运动时灵敏电流计指针偏转，根据该原理可以制成电动机
B.乙图中开关闭合，磁场中的导体棒会受力运动，该过程电能转化为机械能
C.丙图证明了通电导体周围有磁感线，这个现象是奥斯特首先发现的
D.丁图电磁铁的工作原理图，根据该原理可以制成动圈式扬声器
7.（多项选择）如图所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯，“脚踩”蓄电池.下列解释正确的是（ BC ）
A.小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
B.光电池板是将光能转化为电能的装置
C.照明灯工作时将电能转化为光能
D.蓄电池在夜晚供电时，将电能转化为化学能
二、填空题（本题共4个小题，每空2分，共10分）
8.无人机的使用涵盖了从物流配送、环保监测、灾害救援等多个领域，操控人员与无人机是通过 电磁波 （选填“电磁波”“次声波”或“声呐”）联系的.
9.通电线圈相当于一匝通电螺线管，把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上，且平行靠近放置.当线圈通入如图所示方向相同的电流时，线圈A和B将 靠近 （选填“靠近”或“远离”）.
第9题图
10.如图所示，电吉他的拾音器由磁体和线圈组成.钢弦被磁化，弹动钢弦，相当于线圈做 切割磁感线 运动，在线圈中就会产生对应的音频电流，电流经放大后通过音箱，我们就听到了声音.
第10题图
11.法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖.图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小.闭合开关S1、S2，电磁铁的左端为 N （选填“N”或“S”）极，将滑片P向a端滑动，指示灯亮度变 亮 （选填“亮”或“暗”）.
三、作图题（本题共3个小题，每小题2分，共6分）
12.如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为N极.请用箭头标出螺线管中a处的电流方向和b处的磁感线方向.
答案：如图所示.
13.请用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整.要求：闭合开关后处于电磁铁下方的小磁针N极指向向左；向右调节滑片P可使电磁铁磁性增强，导线不得交叉.
答案：如图所示.
14.如图甲所示为俯视图：粗糙的水平桌面上，在同一直线上相距较远地放置两个条形磁体A、B.现在A上施加水平力F使其沿直线向磁体B运动，假设当A运动一段时间后，两磁体间才出现吸引力，直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间.若整个过程保持A做匀速直线运动.请在图乙中画出在上述过程中作用于磁体A上的力F其大小随时间t变化关系的大致图像.（只需画出一种可能的情况）.
答案：如图所示.
四、简答题（本题共3个小题，每小题3分，共9分）
15.为了解决能源问题，各国都在大力地发展理想能源，实现对石油等化石能源的替换.请回答：
（1）对于理想能源，你认为它需要满足哪几个条件？（请至少写出两条）
（2）对可燃物垃圾我们可用它来焚烧发电，请你就能量转化方面描述垃圾发电原理？
答：（1）对于理想能源满足的条件：①必须足够丰富，保证长期使用；②必须足够便宜，可以保证多数人用得起；③必须足够安全、清洁，以保证不会严重地污染环境.
（2）利用焚烧垃圾放出的热量进行发电的过程中，垃圾具有化学能，燃烧时，化学能转化为内能，高温蒸汽推动汽轮机转动，内能转化为机械能，然后机械能转化为电能.
16.电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器，其射速可达当前海军舰炮的3倍.其射程可达100英里（约161 km）以上，以舰船上储存的电能为动力来源.小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型如图所示，请你简述电磁炮发射原理，并为如何提高所发射的炮弹速度提出两条建议.
答：电磁炮发射的工作原理是通电导体在磁场中要受到力的作用，将电能转化为机械能.由于磁场力的大小与电流的大小、磁场的强弱有关，要继续提高电磁炮的发射速度，需要增大磁场力，所以可以增大电流、增大磁场的强度.
17.如图所示，用细线悬挂铝环制成一单摆，悬挂点正下方有一定区域的均匀磁场，“×”表示磁场方向垂直竖直面向里.现将铝环从A点由静止释放，铝环摆动到右侧最高点B，继而摆回.请判断铝环能否摆回到左侧与B点等高的C点？写出你判断的理由.（不计摩擦和空气阻力）
答：铝环能摆回到左侧与B点等高的C点.理由如下：
当铝环进入磁场后，铝环中无感应电流，铝环整体不受力的作用，机械能守恒，所以在磁场中，铝环可以摆回与B点等高的位置，即C点.
五、实验与科学探究题（本题共3个小题，共28分）
18.（8分）如图甲所示是“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验电路，小磁针涂黑部分是N极.
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片需移至阻值最 大 处.
（2）闭合开关后，发现螺线管周围的小磁针几乎不转动，猜想可能是螺线管周围的磁场太弱，你的解决办法是 移动滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器连入电路的电阻 .
（3）解决上述问题后，小磁针静止时的指向如图乙所示，则该小磁针所在位置的磁场方向是 向左 .
（4）若要探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，可以采取的操作是 BC （选填字母代号）.
A.对调左右两侧的小磁针
B.对调连接电池正、负极的导线
C.对调螺线管两接线柱上的导线
19.（10分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图所示的电路.
（1）实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 转换法 .
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 增加 （选填“增加”或“减少”），说明线圈匝数相同时，电流越 大 ，电磁铁磁性越强.
（3）根据图示的情形可知，电磁铁 B （选填“A”或“B”）的磁性强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强.
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 同名磁极相互排斥 .
20.（10分）利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”.
（1）磁体不动，闭合开关，导体棒沿 左右 （选填“上下”或“左右”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转.
（2）导体棒不动，闭合开关，磁体上下运动，灵敏电流计指针 不会 （选填“会”或“不会”）发生偏转.
（3）断开开关，无论磁体如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不发生偏转.由此得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时，电路中就会产生感应电流.
（4）若要探究“感应电流的大小可能与导体运动速度有关”，可以保持磁场方向和导体运动方向一定，让导体以 不同 速度运动，进行多次实验，实验测得的数据如表所示，分析数据可得出结论： 在磁场强度相同时，导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大 .
实验次数 1 2 3 4 5 6
速度/（cm·s－1） 1 2 3 4 5 6
电流/mA 2.0 4.0 5.5 8.3 9.2 12.8
六、综合应用题（本题共2个小题，共16分.解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程，若只写出计算结果将不得分）
21.（8分）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：
太阳照射 时间/h 装水 量/kg 吸热板 面积/m2 水升高的 温度/℃ 水的比热容/ [J·（kg·℃）－1] 太阳辐射功率/ [J·（m2·h）－1]
10 100 2.5 50 4.2×103 1.68×106
其中太阳辐射功率是指1 h内投射到1 m2面积上的太阳能.求：
（1）水在10 h内吸收的热量.
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气；（天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率.
（4）与其他形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？（写出两点即可）
解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×100 kg×50 ℃＝2.1×107 J；
（2）由题知，Q放＝Vq＝Q吸＝2.1×107 J，
需要天然气的体积：V＝＝＝0.25 m3；
（3）10 h太阳能热水器吸收的太阳能：
Q总＝1.68×106 J/（m2·h）×2.5 m2×10 h＝4.2×107 J，
转化效率：η＝＝＝50％.
（4）使用太阳能洁净、无污染，同时太阳能分布广，在地球的各个角落几乎都可以利用，太阳能量极其丰富，相对于人类来讲，可以认为是取之不竭的.
22.（8分）为避免雨天路上的积水流进地下停车场，小宁设计了自动控制装置——浮体式拦水坝，其工作原理如图所示，当路面积水上升没过上行缓坡，水从进水口进入蓄水池，水位上升到C点时浮体式拦水坝开始向上浮起；当路面积水下降，单向阀门左侧液体压强大于右侧液体压强时，蓄水池中的水就会通过单向阀门（水只能从左向右流动）沿排水管道排出，最终使浮体式拦水坝下降到蓄水池底部.（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3）
（1）若浮体式拦水坝的质量为9 kg，则它所受的重力为多大；
（2）当蓄水池中的水深度为0.2 m时，水对蓄水池底部的压强为多大；
（3）A、B两点分别固定有金属块在蓄水池侧壁，当水位到达A点时系统将自动响铃报警，请说明其工作原理；
（4）请判断浮体式拦水坝从开始下降到蓄水池中的水位降到C点的过程中所受浮力的变化情况，并用所学物理知识加以解释.
解：（1）若浮体式拦水坝的质量为9 kg，则它所受的重力：
G＝mg＝9 kg×10 N/kg＝90 N.
（2）当蓄水池中的水深度为0.2 m时，水对蓄水池底部的压强：
p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m＝2×103 Pa.
（3）由于水是导体，当水位到达A点时，A、B两金属块所在电路接通，因为电流的磁效应，电路中螺线管具有磁性，将衔铁吸下，此时动触点与下静触点接触，电铃所在电路接通，响铃报警.
（4）浮体式拦水坝从开始下降到蓄水池中的水位降到C点的过程中，浮体式拦水坝始终处于漂浮状态，浮力等于重力，水位降到C点时，浮体式拦水坝所受浮力也等于重力，所以浮体式拦水坝从开始下降到蓄水池中的水位降到C点的过程中所受浮力始终不变.第十八章～二十一章综合评价
一、选择题（本题共7个小题，每小题3分，共21分.第1～6题为单项选择题.第7题为多项选择题，在每小题给出的四个选项中，至少有两项是符合题目要求的，全选对的得3分，选对但不全的得1分，选错或不选得0分）
1.关于磁场，下列说法正确的是（ ）
A.地磁场的南北极就是地理的南北极
B.磁极间的相互作用是通过磁场发生的
C.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
D.磁体周围的磁感线从磁体的S极出发，回到磁体N极
2.如图所示，下列说法中错误的是（ ）
A.这是模拟奥斯特实验的一个场景
B.图示实验说明了通电导线周围存在磁场
C.将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变
D.将图中导线断开，小磁针N极将指向地磁的北极
3.从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的距离.已知发电厂输出功率不变，为了减少远距离输电中的电能损失，根据焦耳定律，通常采取的方法是（ ）
A.提高输电电压 B.加大输电电流
C.降低输电电压 D.更换更细的电线
4.如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关S后，下列判断中正确的是（ ）
A.通电螺线管的左端为N极
B.小磁针将顺时针转动
C.小磁针会转动，是由于磁场对电流有力的作用
D.通电螺线管外A点的磁场方向向左
5.如图是核电站发电流程的方框图，关于方框图中各装置的能量转化，下列说法正确的是（ ）
核反应堆蒸汽轮机发电机各种用电器
A.核反应堆将核能转化为电能
B.蒸汽轮机将机械能转化为内能
C.发电机将机械能转化为电能
D.各种用电器只能将电能转化为内能
6.如图所示是研究电磁现象的四个实验装置，下列相关说法正确的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A.甲图中导体棒ab左右运动时灵敏电流计指针偏转，根据该原理可以制成电动机
B.乙图中开关闭合，磁场中的导体棒会受力运动，该过程电能转化为机械能
C.丙图证明了通电导体周围有磁感线，这个现象是奥斯特首先发现的
D.丁图电磁铁的工作原理图，根据该原理可以制成动圈式扬声器
7.（多项选择）如图所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯，“脚踩”蓄电池.下列解释正确的是（ ）
A.小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
B.光电池板是将光能转化为电能的装置
C.照明灯工作时将电能转化为光能
D.蓄电池在夜晚供电时，将电能转化为化学能
二、填空题（本题共4个小题，每空2分，共10分）
8.无人机的使用涵盖了从物流配送、环保监测、灾害救援等多个领域，操控人员与无人机是通过 （选填“电磁波”“次声波”或“声呐”）联系的.
9.通电线圈相当于一匝通电螺线管，把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上，且平行靠近放置.当线圈通入如图所示方向相同的电流时，线圈A和B将 （选填“靠近”或“远离”）.
第9题图
10.如图所示，电吉他的拾音器由磁体和线圈组成.钢弦被磁化，弹动钢弦，相当于线圈做 运动，在线圈中就会产生对应的音频电流，电流经放大后通过音箱，我们就听到了声音.
第10题图
11.法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应而荣获2007年度诺贝尔物理学奖.图中GMR代表巨磁电阻，在磁场中，其阻值随磁场的逐渐变强而减小.闭合开关S1、S2，电磁铁的左端为 （选填“N”或“S”）极，将滑片P向a端滑动，指示灯亮度变 （选填“亮”或“暗”）.
三、作图题（本题共3个小题，每小题2分，共6分）
12.如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为N极.请用箭头标出螺线管中a处的电流方向和b处的磁感线方向.
13.请用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整.要求：闭合开关后处于电磁铁下方的小磁针N极指向向左；向右调节滑片P可使电磁铁磁性增强，导线不得交叉.
14.如图甲所示为俯视图：粗糙的水平桌面上，在同一直线上相距较远地放置两个条形磁体A、B.现在A上施加水平力F使其沿直线向磁体B运动，假设当A运动一段时间后，两磁体间才出现吸引力，直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间.若整个过程保持A做匀速直线运动.请在图乙中画出在上述过程中作用于磁体A上的力F其大小随时间t变化关系的大致图像.（只需画出一种可能的情况）.
四、简答题（本题共3个小题，每小题3分，共9分）
15.为了解决能源问题，各国都在大力地发展理想能源，实现对石油等化石能源的替换.请回答：
（1）对于理想能源，你认为它需要满足哪几个条件？（请至少写出两条）
（2）对可燃物垃圾我们可用它来焚烧发电，请你就能量转化方面描述垃圾发电原理？
16.电磁轨道炮是一种远程、高能、多任务的武器，其射速可达当前海军舰炮的3倍.其射程可达100英里（约161 km）以上，以舰船上储存的电能为动力来源.小明通过查阅资料设计了一款简易版的电磁炮模型如图所示，请你简述电磁炮发射原理，并为如何提高所发射的炮弹速度提出两条建议.
17.如图所示，用细线悬挂铝环制成一单摆，悬挂点正下方有一定区域的均匀磁场，“×”表示磁场方向垂直竖直面向里.现将铝环从A点由静止释放，铝环摆动到右侧最高点B，继而摆回.请判断铝环能否摆回到左侧与B点等高的C点？写出你判断的理由.（不计摩擦和空气阻力）
五、实验与科学探究题（本题共3个小题，共28分）
18.（8分）如图甲所示是“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验电路，小磁针涂黑部分是N极.
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片需移至阻值最 处.
（2）闭合开关后，发现螺线管周围的小磁针几乎不转动，猜想可能是螺线管周围的磁场太弱，你的解决办法是 .
（3）解决上述问题后，小磁针静止时的指向如图乙所示，则该小磁针所在位置的磁场方向是 .
（4）若要探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，可以采取的操作是 （选填字母代号）.
A.对调左右两侧的小磁针
B.对调连接电池正、负极的导线
C.对调螺线管两接线柱上的导线
19.（10分）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图所示的电路.
（1）实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 .
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”），说明线圈匝数相同时，电流越 ，电磁铁磁性越强.
（3）根据图示的情形可知，电磁铁 （选填“A”或“B”）的磁性强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强.
（4）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是 .
20.（10分）利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”.
（1）磁体不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”或“左右”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转.
（2）导体棒不动，闭合开关，磁体上下运动，灵敏电流计指针 （选填“会”或“不会”）发生偏转.
（3）断开开关，无论磁体如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不发生偏转.由此得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时，电路中就会产生感应电流.
（4）若要探究“感应电流的大小可能与导体运动速度有关”，可以保持磁场方向和导体运动方向一定，让导体以 速度运动，进行多次实验，实验测得的数据如表所示，分析数据可得出结论： .
实验次数 1 2 3 4 5 6
速度/（cm·s－1） 1 2 3 4 5 6
电流/mA 2.0 4.0 5.5 8.3 9.2 12.8
六、综合应用题（本题共2个小题，共16分.解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程，若只写出计算结果将不得分）
21.（8分）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：
太阳照射 时间/h 装水 量/kg 吸热板 面积/m2 水升高的 温度/℃ 水的比热容/ [J·（kg·℃）－1] 太阳辐射功率/ [J·（m2·h）－1]
10 100 2.5 50 4.2×103 1.68×106
其中太阳辐射功率是指1 h内投射到1 m2面积上的太阳能.求：
（1）水在10 h内吸收的热量.
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气；（天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）
（3）该太阳能热水器的能量转化效率.
（4）与其他形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？（写出两点即可）
22.（8分）为避免雨天路上的积水流进地下停车场，小宁设计了自动控制装置——浮体式拦水坝，其工作原理如图所示，当路面积水上升没过上行缓坡，水从进水口进入蓄水池，水位上升到C点时浮体式拦水坝开始向上浮起；当路面积水下降，单向阀门左侧液体压强大于右侧液体压强时，蓄水池中的水就会通过单向阀门（水只能从左向右流动）沿排水管道排出，最终使浮体式拦水坝下降到蓄水池底部.（g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3）
（1）若浮体式拦水坝的质量为9 kg，则它所受的重力为多大；
（2）当蓄水池中的水深度为0.2 m时，水对蓄水池底部的压强为多大；
（3）A、B两点分别固定有金属块在蓄水池侧壁，当水位到达A点时系统将自动响铃报警，请说明其工作原理；
（4）请判断浮体式拦水坝从开始下降到蓄水池中的水位降到C点的过程中所受浮力的变化情况，并用所学物理知识加以解释.
