【专项培优】第十八章磁及其相互作用（含答案）

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【专项培优】第十八章磁及其相互作用
一、单选题
1．如图所示，下列实验原理与电动机原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
2．要改变直流电动机线圈转动的方向，可行的办法是（　　）
A．改变电流的大小 B．改变磁场的强弱
C．只改变电流方向 D．同时改变电流方向和磁场方向
3．奥斯特做电流磁效应实验时应排除地磁场对实验的影响，下列关于奥斯特实验的说法中正确的是（　　）。
A．通电直导线必须竖直放置
B．该实验必须在地球赤道上进行
C．通电直导线应该水平东西方向放置
D．通电直导线可以水平南北方向放置
4．我国航母舰载机起飞，将使用电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞。下列设备的工作原理与电磁弹射器的工作原理相同的是（　　）
A．电铃 B．电磁起重机
C．动圈式扬声器 D．动圈式话筒
5．在我国古代的四大发明中，利用磁现象的是（　　）
A．火药 B．指南针 C．印刷术 D．造纸术
6．下列各图中，有错误的是：（　　）
A．条形磁体周围的磁感线及小磁针的指向
B．异名磁极间的磁感线
C．同名磁极周围的磁感线
D．通电螺线管对小磁针的作用
7．如图所示的图中，通电螺线管右侧小磁针静止时N极标注正确的是（　　）
A． B．
C． D．
8．电磁铁有广泛的应用，下列用电器中应用到电磁铁设备的是 （　　）
A．电话的听筒 B．普通电熨斗 C．电风扇 D．电热水壶
9．如图，导线ab放在磁场中，接通电源后，ab向右运动，如要使其向左运动，下列方法可行的是（　　）
A．增大电路中的电流
B．换用磁性更强的磁铁
C．将电源正负极对调
D．同时对调磁铁两极和电源正负极
10．如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制。某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图所示。干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括（　　）
A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用
C．磁极间的相互作用 D．磁化
二、填空题
11．地磁的南极在地理的北极附近，地理的两极和地磁的两极并不重合，这一现象是我国宋代学者　 　发现的地磁偏角，比西方早400多年；在厨房的洗菜池与下水管道之间常常要装一段U形管，起隔绝臭气的作用，U形管相当于一个　 　。
12．通电线圈在磁场中受力的大小与　 　和　 　有关。
13．如图所示为一款磁悬浮手机无线充电器，可让手机悬停在磁场中接受无线充电，充电时，手机处于　 　状态（选填“平衡”或“非平衡”），悬浮是利用同名磁极相互　 　的原理。
14．将缝衣针的一端在磁铁的一端接触一会儿，它就被磁化有了磁性。将磁化后的两根缝衣针穿过按扣的两个孔，放在底座的钉尖上，就制作成了一个如图所示的小指南针。小指南针静止时恒指南北方向是因为受到了　 　的作用。该指南针静止后，发现其针尖指北，则针尖是小指南针的　 　（选填“N”或“S”）极。
15．小芳对奥斯特实验非常兴趣，于是连接如图所示的电路进行探究。她先用两节干电池串联进行实验，发现小磁针只是微微动了一下，接着用三节干电池串联进行实验，而小磁针发生了明显的偏转。根据小芳的实验过程及现象，可以得出两点结论：一是电流周围确实存在着　 　，而是电流磁场的强弱与　 　有关。
16．如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向 　 　方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将旋转，说明通电导线周围存在 　 　。
17．如图所示，线圈 位于磁场中，当K与1接通时， 段导线中电流方向为　 　（选填“ “或“ ”）， 段导线受磁场力 的方向竖直向上，请在图中画出此时 段导线受到的磁场力 　 　；当K改为与2接通时， 段导线受磁场力方向　 　。
18．在如图所示的电路中，所有电灯的额定电压为U，额定电流为I；其中L6，LR分别为绿色、红色指示灯，L1，L2，L3，…为照明灯. A为电磁继电器中的电磁铁，B为弹簧，C为可绕O轴转动的铁质动触片，P，Q为静触片.请用笔画线代替导线正确连接接线柱a，b，c，d，e，f，使指示灯起到这样的作用：当电路中的照明灯均不使用时，绿灯亮；当电路中开启的照明灯数目超过某个值时，红灯亮.若当流过电磁铁A的电流达到5I时，红灯亮.则此时电路中至少有　 　盏照明灯点亮.
三、计算题
19．如图所示是某品牌扫地机器人，其额定工作电压是15V，额定功率为30W，电池容量为，其净重4kg，最大集尘量为1kg。
真空度/（） 400 450 500 550 600
风量/（m3/s） 0.025 0.02 0.017 0.015 0.013
吸入功率/W 10.00
8.50 8.25 7.80
（1）扫地机器人内部电动机的工作原理是　 　；
（2）该扫地机器人与水平地面的接触面积为10cm2，则其集满灰尘静止时，对水平地面的压强是多少　 　（g=10N/kg）；
（3）当供电系统检测到电池容量低至10%，扫地机器人会自动停止工作并返回充电，若不考虑能量损耗，电池满电状态下扫地机器人能否连续正常工作60min？　 　
（4）该扫地机器人内部的吸尘电机的吸入功率是衡量机器人优劣的重要参数，测得该吸尘电机的吸入功率与真空度、风量间的对应关系如乙表（真空度指主机内部气压与外界气压差；风量指单位时间内通过吸尘电机排出的空气体积；吸尘电机吸入功率与输入功率的比值叫做效率）。请通过分析上表数据求：当风量为0.02m3/s，效率为36%时，该吸尘电机的输入功率为多少？　 　
20．科技小组的同学为疏菜大棚设计了一个自动喷雾系统，其简化电路图如图16甲所示。喷雾系统用于调节空气相对湿度，控制电路中的电源电压为且保持不变，定值电阻的阻值为，为装在探头上的湿敏电阻，其阻值随相对湿度（空气中含有水蒸气的百分比，单位为%）变化的图像如图16乙所示。当控制电路中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到时，衔铁被释放。
（1）开关闭合，电磁铁的上端为　 　极；随着蔬菜大棚内空气相对湿度减小，控制电路的电流　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）求蔬菜大棚里的相对湿度最大值及相对湿度最大值时定值电阻的电功率。
（3）若要增大蔬菜大棚里的相对湿度最大值，下列措施可行的是____（填选项）。
A．减小控制电路中的电源电压
B．增大定值电阻的阻值
C．将另一定值电阻与定值电阻并联
D．减少电磁铁线圈的匝数
四、作图题
21．如图所示，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．要求：
①小磁针的指向满足如图所示方向；
②滑动变阻器的滑片向右端移动后，通电螺线管的磁性减弱；
③原有导线不得更改．
五、实验探究题
22．小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻. 可变电阻器 等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图（a）所示.其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）； 处于恒温箱内，图（b）是小明通过实验测得的. 的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压 ，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为 30mA 时，电磁继电器的衔铁被吸合.
（1）请简述此恒温箱的工作过程.
（2）为什么恒温箱的加热器应该接在A，B端，而不能接在C，D端
（3）如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是（ ，可供选择的可变电阻器 的电阻值有如下的几种：
A.0~100Ω B.0~200Ω C.0~1000Ω D.0~1500Ω
请问应选择哪一个可变电阻器 为什么
（4）小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处 请你提出一种解决的方案.
六、综合题
23． 2015年4月16日，我国首创的30s级闪充电车在宁波正式下线。这种电动汽车采用超级电容作为电能存储设备（电源），这种超级电容具有安全环保，反复充放电，使用寿命长等特点。充电桩给电动汽车充电和电容存储设备工作时的有关技术参数如下表所示。则：
（1）关于电动汽车的物理知识，下列说法错误的是（　　）
A．电动汽车的能量转化是电能转化为机械能
B．电动汽车的电动机的是根据电磁感应发明而来
C．电动汽车前进和倒车，通过改变电流方向来改变电动机转动方向的
D．首先发现电与磁之间联系的科学家是奥斯特
（2）充电桩为电动汽车充电时的输出功率是多少？电容存储设备正常工作时的电流是多少？
（3）如果电容存储设备的输出电能的60%转化为汽车前进的机械能，则电动汽车匀速行驶过程中，受到的阻力为多大？此时电动汽车速度是多少？
（4）如果电价按0.5元/（kW h）计费，那么，电动汽车每行驶1km需要花费多少钱？
24．在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）左图为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是右图中的　 　
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而　 　（填“增大”、“减小”或“不变”），图线没有过坐标原点，是因为　 　。
（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整　 　。
　 1 2 3
U/V 1.5 3 4.5
I/mA 3 6 9
②正确接线后，测得的数据如上表所示。该磁敏电阻的测量值为　 　Ω。
③根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知，1处的磁感应强度为　 　T。
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处其他条件不变，那么电流表的示数　 　，电压表的示数　 　（填“增大”、“减小”或“不变”）。
七、科普阅读题
25．请阅读《分子电流假说》并回答问题。
分子电流假说
通过这学期的学习，我们知道磁体和电流都能产生磁场，而且通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场十分相似，它们的磁场是否有什么联系呢？安培由此受到启发，提出了分子电流假说。安培认为：在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。当分子电流I方向如图甲所示，则可用右手螺旋定则判断出它的两侧相当于N、S两个磁极。用安培的分子电流假说能够解释一些磁现象，一根铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性，如图乙所示。当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁性，形成磁极，如图丙所示。
在安培所处的时代，人们不知道物质内部为什么会有分子电流，20世纪后，人们认识到原子内部带电粒子在不停的运动，这种运动对应于安培所说的环形电流。“分子电流假说”提出以后，经历了“不太清楚”“遭到拒绝”到“逐渐明朗”几个阶段，这也告诉我们，科学的发现、科学理论的提出以及人们对科学成果的接受，不会都是一帆风顺的，但有益的学术论争可以促进科学的发展。
根据上述材料，回答下列问题。
（1）安培认为，在物质内部存在着的分子电流，使得每个物质微粒都成为了　 　；
（2）若物质内部某一个分子电流的方向如图所示，若将这个分子电流等效成一个微小条形磁铁，则该微小条形磁铁的上端是　 　（选填“N极”或“S极”）上；
（3）20世纪后，人们认识到原子可分为原子核和电子，原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外微小空间运动，那么形成环形电流的是　 　；（选填“原子核”或“电子”）
（4）一根铁棒被磁化，两端会对外界显示出较强的磁性，但当它受到猛烈撞击后会失去磁性，请你用安培分子电流假说解释其原因。　 　
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】磁场对通电导线的作用
2．【答案】C
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
3．【答案】D
【知识点】地磁场；通电直导线周围的磁场
4．【答案】C
【知识点】扬声器和耳机的构造和原理
5．【答案】B
【知识点】磁现象
6．【答案】C
【知识点】磁现象；磁场
7．【答案】C
【知识点】通电螺线管的磁场
8．【答案】A
【知识点】电磁铁的其他应用
9．【答案】C
【知识点】磁场对通电导线的作用
10．【答案】B
【知识点】磁场对通电导线的作用
11．【答案】沈括；连通器
【知识点】连通器原理及其应用；地磁场
12．【答案】电流的大小；磁场的强弱
【知识点】磁场对通电导线的作用
13．【答案】平衡；排斥
【知识点】平衡力的辨别；磁现象
14．【答案】地磁场；N
【知识点】地磁场
15．【答案】磁场；电流强弱(大小)
【知识点】通电直导线周围的磁场；通电螺线管的磁场
16．【答案】北；磁场
【知识点】磁场；通电直导线周围的磁场
17．【答案】；；竖直向下
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程
18．【答案】4
【知识点】电磁铁的其他应用
19．【答案】通电导体在磁场中受到力的作用；；不能；25W
【知识点】压强的大小及其计算；电功的计算；直流电动机的构造原理与工作过程
20．【答案】（1）N；变小
（2）解：当控制电路中的电流达到时，继电器的衔铁被吸合，喷雾系统停止工作，此时蔬菜大棚里的相对湿度最大。此时电路中的总电阻：
此时湿敏电阻的阻值：
由图乙可知，此时蔬菜大棚的相对湿度为70%。
定值电阻的功率：
（3）A；B；D
【知识点】电功率；电磁铁的构造和原理
21．【答案】如图．
【知识点】电磁铁的构造和原理
22．【答案】（1）解：恒温箱温控系统由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内.工作过程如下：当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻 R1 阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁，切断交流加热电路，恒温箱开始降温.当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1 阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温.如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内.
（2）解：恒温箱的加热器应接在A，B端.这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热.这样才能实现温度控制.如果加热器接在C，D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制.
（3）解：电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻
控制在90℃时，由题图(b)可知： 可变电阻值.
控制在150℃时，由题图(b)可知， 可变电阻值
所以要选一个能提供150Ω~170Ω阻值的可变电阻器，选项B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可.
（4）解：小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时就会出现恒温箱内在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的.为了解决这个问题，可以设想制造一种继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值(如此题中的30mA)，这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路.当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁，从而实现继电器和加热电路有一个较长的稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的.(说明：只要提出的设计合理即可)
【知识点】电阻的串联；欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
23．【答案】（1）B
（2）解：由表中数据知，每次充满时的能量1.8×107J，每次充满的时间30s，
充电桩为电动汽车充电时的输出功率： ；
电容存储设备的额定输出功率72kW，电容存储设备的额定输出电压700V，
根据P=UI可得，电容存储设备输出的电流： ；
答：充电桩为电动汽车充电时的输出功率是6×105W，电容存储设备正常工作时的电流是102.9A；
（3）解：电容存储设备的输出电能的60%转化为汽车前进的机械能，即：W机械=60%W电能，
汽车匀速行驶，所以阻力f=F，由W=Fs可得阻力： ；
由题意可知P机械=60%P输出，由P=Fv可得，电动汽车速度： ；
答：电动汽车匀速行驶过程中，受到的阻力为2.16×103N，此时电动汽车速度是20m/s；
（4）解：每次充满时的能量： ，
每次充满电正常行驶的距离为5km，则所需费用n=5kW h×0.5元/（kW h）=2.5元；电动汽车每行驶1km所需要的费用
答：电动汽车每行驶1km需要花费0.5元．
【知识点】功率计算公式的应用；电功率的计算；直流电动机的构造原理与工作过程
24．【答案】（1）乙
（2）增大；磁感应强度B为零时，磁敏电阻的阻值不为零
（3）；500；5；增大；减小
【知识点】影响电阻大小的因素；欧姆定律及其应用；磁场
25．【答案】（1）磁体
（2）N极
（3）电子
（4）由于机械振动使分子电流的取向又变的杂乱无章，所以铁棒的磁性因此消失。
【知识点】电流的形成；磁现象；通电直导线周围的磁场
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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