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第二十章 电与磁单元测试A卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．能被磁体吸引的物体是（ ）
A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔
【答案】A
【知识点】磁性、磁体的概念及分类
【详解】磁体能吸引含有铁、钴、镍的物体，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．我国是世界上最早使用指南针的国家，东汉学者王充在《论衡》中记载到：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。那么，司南的“柢”相当于磁体的（ ）
A．S极 B．N极 C．可能S极 D．可能N极
【答案】A
【知识点】磁体的磁极、磁极间的相互作用规律
【详解】司南是用天然磁石磨制成的勺子，其实质就是一块磁铁，“其柢指南”，静止时指向南方的是南极，用S表示，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）
A．所有金属都能够被磁体所磁化
B．指南针指南北是因为受到地磁场的作用
C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点小磁针N极决定的
D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线
【答案】B
【知识点】磁化的概念、磁场的客观存在性，磁场方向的规定、磁感线的定义及其基本规律、指南针的工作原理
【详解】A．铁、钴、镍等物质和它们的氧化物容易被磁化，但有些金属不容易被磁化，故A错误；
B．地球有磁场，指南针指南北是因为受到地磁场的作用，故B正确；
C．磁场中某点的磁场方向和放在该点小磁针N极指向，是相同的，而不是由放在该点小磁针N极决定的，故C错误；
D．磁场中的磁感线不是实际存在的曲线，是人们在磁场中画出来的能够形象的描述磁场分布情况的曲线，故D错误。
故选B。
4．小阳利用如图甲所示装置进行如下实验：断开开关，小磁针的指向如图甲所示；闭合 开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论正确的是（ ）
A．由甲、乙两图可得电流周围可以产生磁场
B．由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流
C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关
D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
【答案】A
【知识点】奥斯特实验
【详解】AB．甲中开关断开，没有电流，小磁针的指向不发生改变；乙中开关闭合，有电流经过，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A正确，B错误；
C．乙和丙中，其它因素相同，只有电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关，并不能说明电流产生的磁场的强弱与电流大小有关，故C错误；
D．甲中没有电流，小磁针指向不变；丙中开关闭合，电路有电流，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，并不能说明电流产生的磁场的方向与电流方向有关，故D错误。
故选A。
5．如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是（ ）
A．调换电源的正、负极 B．增大电源电压
C．向右移动滑动变阻器滑片 D．向左移动滑动变阻器滑片
【答案】A
【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系
【详解】A．通电螺线管外的磁场方向与电流方向有关，调换电源的正、负极，可以改变电流方向，从而改变磁场方向，使小磁针N极指向改变。故A符合题意；
BCD．增大电源电压、移动滑动变阻器的滑片只能改变电路中的电流大小，不能改变电流方向，所以不能改变通电螺线管外磁场方向，小磁针N极指向不会改变，故BCD不符合题意。
故选A。
6．如图是小徐为栽种蔬菜的大棚设计的温度自动报警器，它运用了许多物理知识．以下说法中不正确的（ ）
A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
C．报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应 D．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压
【答案】D
【知识点】生活中常见的导体、电磁铁的构成、原理与优点、影响电磁铁磁性强弱的因素、温度计的构造和原理
【详解】A．水银是金属，金属是导体，故A正确，不符合题意；
B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，故B正确，不符合题意；
C．此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，工作电路接通，电铃响，起到报警作用，所以电磁铁运用了电流的磁效应，故C正确，不符合题意；
D．适当增大电源电压可增大电磁铁的磁性，但却无法提高报警的温度，故D错误，符合题意。
故选D。
7．夏天到了，小明用自己的零花钱为奶奶买了一个充电式电风扇，下列与该电风扇工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】电动机的工作原理
【详解】A．图中是奥斯特实验的装置，证明了电流可以产生磁场，故A不符合题意；
B．该图是探究影响电磁铁磁性强弱的因素，故B不符合题意；
C．图中没有电源，是电磁感应现象的实验装置，故C不符合题意；
D．该图有电源，是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动，故D符合题意。
故选D。
8．如图所示，用绝缘细线分别将铜棒ab、cd水平悬挂，置于磁场方向竖直的蹄形磁体间，两铜棒间用柔软的细长导线连接成闭合回路。下列说法不正确的是（ ）
A．竖直上下移动铜棒ab，闭合回路abcd中没有电流产生
B．左右移动铜棒ab，闭合回路abcd中有电流产生
C．铜棒ab左右移动的方向对铜棒cd的受力方向无影响
D．铜棒ab左右移动时，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力
【答案】C
【知识点】影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素、电动机的工作原理、产生感应电流的条件
【详解】A．产生感应电流的条件是闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，竖直上下移动铜棒ab，没有做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中没有电流产生，故A正确，不符合题意；
B．左右移动铜棒ab，铜棒ab做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中有电流产生，故B正确，不符合题意；
C．感应电流的方向与磁场方向及导体做切割磁感线运动的方向有关，所以铜棒ab左右移动的方向对感应电流的方向有影响，铜棒cd相当于电动机，电流方向对铜棒cd受力方向有影响，故C错误，符合题意；
D．铜棒ab左右移动时，相当于发电机，电路中有电流通过，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力，相当于电动机，故D正确，不符合题意。
故选C。
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．如图所示的装置可以把机械能转换为电能，与其工作原理相同的产品 （选填“电动机”或“发电机”），它的基本原理是：闭合电路的部分导体在磁场中做 运动，产生感应电流。
【答案】 发电机 切割磁感线
【知识点】产生感应电流的条件、发电机的构造和工作原理
【详解】[1]图中装置将机械能转换为电能。电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，从而运动起来。这是电能转换为机械能的过程。发电机的工作原理则是利用电磁感应现象，将机械能转换为电能。因此，图中的装置与发电机的工作原理相同。
[2]发电机的基本原理：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流。
10．如图所示，这是小明为弟弟自制的玩具，将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。该玩具的工作原理是 ；若想让线框逆时针转动，可采取的措施是 （写出一条即可）。
【答案】 通电导体在磁场中受力的作用 调换电池两极
【知识点】影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素、电动机的工作原理
【详解】[1]将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，线框顺时针转动，说明通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的原理。
[2]通电导体受力方向与电流方向、磁场方向有关，若想让线框逆时针转动，可以改变电流方向或改变磁场方向，调换电池两极（调换磁铁两极）。
11．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会 ；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会 （以上两空均选填“变长”、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 变短 变短 增大
【知识点】压强公式的简单应用、通电螺线管之间或与磁体的相互作用、改变电磁铁磁的磁极的方法、影响电磁铁磁性强弱的因素
【详解】[1] 电流从电源的正极流出，从螺线管上端流入，下端流出，经滑动变阻器后回到负极，根据安培定则，可以判断出通电螺线管的下端为N极，上端为S极；异名磁极相互吸引，通电螺线管会对上方的条形磁铁产生向下的吸引力，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可得，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，对上方磁铁的吸引力减小，弹簧长度变小。
[2]保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，电流方向改变，螺线管的磁极方向也随之对调，上方变为N级，与磁铁的N相互排斥，弹簧的长度再次变短。
[3] 当螺线管和磁铁相互排斥时，磁铁给螺线管一个向下的排斥力，铁芯对地面的压力增大，在受力面积不变的情况下，压强增大。
12．如图所示，在固定有螺线管的水平塑料板上均匀地撒满铁屑，通电后 （填操作方法）塑料板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似。
【答案】 轻敲 条形
【知识点】探究通电螺线管的磁场特点
【详解】[1][2]为了观察通电螺线管外部的磁场分布，我们需要先给螺线管通电，然后轻轻敲击塑料板，使铁屑在磁场的作用下重新排列。 观察铁屑的排列情况，我们会发现通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场非常相似。
13．如图所示： 一表面平整的长条形磁铁固定在水平面上，一铁块放在磁铁一端，用一水平拉力F拉着匀速运动到另一端，在此过程中，拉力F （选填“先变小后变大” “先变大后变小”或“不变”）。若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向 （选填“左”或“右”）。
【答案】 先变小后变大 左
【知识点】不同磁体周围磁感线的分布情况与小磁针指向
【详解】[1]当小铁块从磁铁一端匀速滑到另一端的过程中，因为条形磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，因此磁铁对小铁块的吸引是先变小再变大，那么，小铁块对磁铁的压力相应的也是先减小再变大。而压力又影响到摩擦力的大小，所以摩擦力也是先变小再变大，又因为是匀速运动，拉力F和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力F和摩擦力一样也是先变小再变大。
[2]由于长条形磁铁的磁感线是从N极到S极，小磁针在磁场中，静止时N极指向磁场的方向，可知若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向左。
三、作图题（共2分）
14．请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。
【答案】
【知识点】磁感线的定义及其基本规律、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系
【详解】由图得，电流从螺线管右端流入，由右手螺旋定则得，螺线管左端为N极，右端为S极；磁体外部磁场方向从N极到S极，则P点的磁感线方向从左端到右端，如图所示
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题8分，第16题5分，第17题7分）
15．为了探究磁场，小红做了如下实验。
（1）探究磁体周围的磁场：
①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后 玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；
②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针 极所指的方向就是该点的磁场方向；
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫做 ；
（2）探究通电螺线管周围的磁场：
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似，图中 端是螺线管的N极；
②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明 ，断开开关后，小磁针静止时 极指向南方。
【答案】 轻敲 磁化 N 磁感线 条形 右 通电螺线管的极性跟电流方向有关 S
【知识点】设计实验：通电导体周围存在磁场、探究通电螺线管的磁场特点
【详解】（1）①[1]轻敲玻璃板，可以减小摩擦力对铁屑的影响。
[2]铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了。
②[3]在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。
③[4]为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场强弱及方向，这样的曲线叫做磁感线。
（2）①[5]由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
[6]根据安培定则可知，螺线管的右端是N极。
②[7]对调电源的正负极重复上述实验，电流的方向发生了变化，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟电流方向有关。
[8]断开开关后，在地磁场的作用下，小磁针静止时S极指向南方。
16．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用两个相同的大铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱的。
（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制 相同，以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。
（3）由现象可得出结论：电流一定时， ，电磁铁磁性越强。
（4）若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将 （填“增加”或“减少”）。
【答案】 吸引大头针个数 电流 线圈匝数 线圈匝数越多 减少
【知识点】探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验装置和实验步骤、探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验结论
【详解】（1）[1]实验中是通过观察吸引大头针个数来比较电磁铁磁性强弱的，吸引大头针个数越多，表示磁性越强，采用了转换法。
（2）[2] [3]串联电路中各处电流相等，把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制电流相同；由图可知，两个电磁铁的线圈匝数不同，所以，是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。
（3）[4]由图可知，两个电磁铁串联，通过它们的电流相等，甲电磁铁线圈匝数较多，吸收大头针较多，磁性较强，由现象可得出结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
（4）[5]若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将减少。
17．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。
【证据】
（1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转；
（2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转；
【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”）
【交流】
（1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转；
（2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关；
（3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。
【答案】 没有 有 金属棒根数 会 速度 方向 磁场的强度
【知识点】产生感应电流的条件、影响感应电流大小和方向的因素
【详解】【解释】
[1]由图丙给出的条形磁体的磁感线分布可知，当金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，它的运动方向是与磁感线平行的，不能切割磁感线，所以不会产生感应电流。
[2]由图丙可知，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，它能够较为明显地切割磁感线，所以产生的感应电流也比较明显，灵敏电流计会产生明显地偏转。
【交流】
（1）[3]线圈相当于是很多金属棒叠在一起，所以是相当于增加了金属棒根数。
[4]当线圈左右运动时，相当于很多个金属棒并联在一起切割磁感线，产生的感应电流较为明显，所以灵敏电流计的指针会发生明显偏转。
（2）[5]根据实验现象可知，当导体向同一方向运动的速度越大时，灵敏电流计指针偏转的角度越大，说明感应电流越大，故可知感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关。
（3）[6]将条形磁体插入线圈内和从线圈内拔出的过程中，线圈切割磁感线运动的方向发生了改变，而灵敏电流计指针偏转的方向也随之改变，这说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动时的方向有关。
[7]换用磁场强度更大的磁体后，还是用相同的速度插入或拔出条形磁体即导体做切割磁感线运动的速度不变，发现灵敏电流计的指针偏转的角度比之前更大，所以由控制变量法可知，导体做切割磁感线运动产生的感应电流的大小与磁场的强度有关。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．冬天老杨用家用交流充电桩在给电动汽车充电时，由于电池电芯温度低于0℃，系统开始给电池预热，加热电路如图甲所示，加热时电阻通电放出热量，冷却液吸收热量温度升高，从而对电池进行加热。已知控制电路电压恒为12V，，温度传感器的阻值随温度的变化如图乙所示，所测温度即为汽车电池温度；工作电路中的加热电阻，冷却液的比热容，质量为2.4kg，当冷却液从升高到30℃，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，系统开始给电池充电。求：
（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流；
（2）加热电阻加热冷却液的效率；
（3）判断电磁铁a端的极性。
【答案】（1）0.3A；（2）70%；（3）N极
【知识点】电功的公式及简单应用、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、计算物体温度变化时的吸放热、热机效率的计算
【详解】解：（1）由图可知，随着温度升高，温度传感器的阻值变大，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，此时温度传感器的阻值最大，为20欧姆，电路中总电阻最大，电流最小，故加热电路断开前低压控制电路的最小电流
（2）冷却液从升高到30℃，温度变化量为40℃，吸收的热量
消耗的电能
加热电阻加热冷却液的效率
（3）由图可知，电源左侧是正极，电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，a是N极。
答：（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流为0.3A；
（2）加热电阻加热冷却液的效率为70%；
（3）电磁铁a端是N极。
19．如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求：
（1）受控电路30min内消耗的电能；
（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流；
（3）热敏电阻Rt的变化范围。
【答案】（1）1.44×106J；（2）0.03A；（3）20Ω≤Rt≤25Ω
【知识点】欧姆定律的简单计算、电功率P=W/t的简单计算、电磁继电器的常见应用
【详解】解：（1）由图像可知，受控电路30min内工作了20min消耗的电能为
W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J
（2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为
U0＝U＝3V
通过电阻R0的电流为
（3）当室温上升至28℃时冷却系统开始工作前，控制电路只有热敏电阻接入电路，此时断路，此时经过热敏电阻的电流最大为0.15A，电阻最小时恰好衔铁被吸下，因此可以求出Rt的最小值
衔铁被下瞬间，冷却系统开始工作，温度不再上升，而是下降，电阻Rt开始变大，但由于衔铁被吸下后定值电阻被接入电路，与并联，当电路中的总电流小到0.15A时，衔铁才会被弹回，此时经过的电流为
It＝I－I0＝0.15A－0.03A＝0.12A
此时Rt的阻值最大为
因为Rt的阻值随温度的升高而减小，若Rt的阻值继续减小， 电路中的电流变大， 衔铁被吸下，冷却系统开始工作，温度降低，此时Rt的阻值会增大，故Rt的阻值最大为25Ω，故热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。
答：（1）受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J；
（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.03 A；
（3）热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。
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第二十章 电与磁单元测试A卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．能被磁体吸引的物体是（ ）
A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔
2．我国是世界上最早使用指南针的国家，东汉学者王充在《论衡》中记载到：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。那么，司南的“柢”相当于磁体的（ ）
A．S极 B．N极 C．可能S极 D．可能N极
3．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）
A．所有金属都能够被磁体所磁化
B．指南针指南北是因为受到地磁场的作用
C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点小磁针N极决定的
D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线
4．小阳利用如图甲所示装置进行如下实验：断开开关，小磁针的指向如图甲所示；闭合 开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论正确的是（ ）
A．由甲、乙两图可得电流周围可以产生磁场
B．由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流
C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关
D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关
5．如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是（ ）
A．调换电源的正、负极 B．增大电源电压
C．向右移动滑动变阻器滑片 D．向左移动滑动变阻器滑片
6．如图是小徐为栽种蔬菜的大棚设计的温度自动报警器，它运用了许多物理知识．以下说法中不正确的（ ）
A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的
C．报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应 D．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压
7．夏天到了，小明用自己的零花钱为奶奶买了一个充电式电风扇，下列与该电风扇工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
8．如图所示，用绝缘细线分别将铜棒ab、cd水平悬挂，置于磁场方向竖直的蹄形磁体间，两铜棒间用柔软的细长导线连接成闭合回路。下列说法不正确的是（ ）
A．竖直上下移动铜棒ab，闭合回路abcd中没有电流产生
B．左右移动铜棒ab，闭合回路abcd中有电流产生
C．铜棒ab左右移动的方向对铜棒cd的受力方向无影响
D．铜棒ab左右移动时，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．如图所示的装置可以把机械能转换为电能，与其工作原理相同的产品 （选填“电动机”或“发电机”），它的基本原理是：闭合电路的部分导体在磁场中做 运动，产生感应电流。
10．如图所示，这是小明为弟弟自制的玩具，将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。该玩具的工作原理是 ；若想让线框逆时针转动，可采取的措施是 （写出一条即可）。
11．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会 ；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会 （以上两空均选填“变长”、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
第11题图 第12题图
12．如图所示，在固定有螺线管的水平塑料板上均匀地撒满铁屑，通电后 （填操作方法）塑料板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似。
13．如图所示： 一表面平整的长条形磁铁固定在水平面上，一铁块放在磁铁一端，用一水平拉力F拉着匀速运动到另一端，在此过程中，拉力F （选填“先变小后变大” “先变大后变小”或“不变”）。若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向 （选填“左”或“右”）。
三、作图题（共2分）
14．请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题8分，第16题5分，第17题7分）
15．为了探究磁场，小红做了如下实验。
（1）探究磁体周围的磁场：
①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后 玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；
②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针 极所指的方向就是该点的磁场方向；
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫做 ；
（2）探究通电螺线管周围的磁场：
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似，图中 端是螺线管的N极；
②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明 ，断开开关后，小磁针静止时 极指向南方。
16．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用两个相同的大铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱的。
（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制 相同，以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。
（3）由现象可得出结论：电流一定时， ，电磁铁磁性越强。
（4）若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将 （填“增加”或“减少”）。
17．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。
【证据】
（1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转；
（2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转；
【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”）
【交流】
（1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转；
（2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关；
（3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．冬天老杨用家用交流充电桩在给电动汽车充电时，由于电池电芯温度低于0℃，系统开始给电池预热，加热电路如图甲所示，加热时电阻通电放出热量，冷却液吸收热量温度升高，从而对电池进行加热。已知控制电路电压恒为12V，，温度传感器的阻值随温度的变化如图乙所示，所测温度即为汽车电池温度；工作电路中的加热电阻，冷却液的比热容，质量为2.4kg，当冷却液从升高到30℃，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，系统开始给电池充电。求：
（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流；
（2）加热电阻加热冷却液的效率；
（3）判断电磁铁a端的极性。
19．如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求：
（1）受控电路30min内消耗的电能；
（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流；
（3）热敏电阻Rt的变化范围。
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第二十章 电与磁单元测试B卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．如图所示，重为G的小铁块在水平方向拉力F的作用下，沿条形磁铁的表面从N极匀速滑到S极的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做功的功率先变小后变大
B．小铁块对磁铁的压力先变大后变小
C．小铁块对磁铁的压强始终不变
D．小铁块受到的摩擦力始终不变
【答案】A
【知识点】影响滑动摩擦力大小的因素、压强公式的简单应用、P=W/t、磁极间的相互作用规律
【详解】ABD．铁块在左端时，受到N极的引力较大，铁块对磁铁的压力较大；越靠近中间，磁性减弱，磁铁对铁块的作用减小，铁块对磁铁的压力减小；靠近S极，磁性增强，引力增大，铁块对磁铁的压力较大；也就是铁块对磁铁的压力先变小后变大；由于粗糙程度不变，压力先变小后变大，所以摩擦力也是先变小后变大，小铁块做匀速直线运动，所以拉力等于摩擦力，也是先减小后增大，由P=Fv可知，速度不变，拉力F先减小后增大，拉力做功的功率先减小后增大，故A正确，BD错误；
C．铁块在条形磁铁的两端受到的吸引力大，在中间受到的吸引力小，所以小铁块对磁铁的压力先减小后增大，根据可知，受力面积一定，小铁块对磁铁的压强先减小后增大，故C错误。
故选A。
2．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）
A．所有金属都能够被磁体所磁化
B．磁体周围的磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极
C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针的N极决定的
D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线
【答案】B
【知识点】磁化的概念、磁场的客观存在性，磁场方向的规定、磁感线的定义及其基本规律、不同磁体周围磁感线的分布情况与小磁针指向
【详解】A．并不是所有的金属能够被磁体所磁化，铁、钴、镍等物质和它们的氧化物容易被磁化，故A错误；
B．磁体的外部磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极，在磁体内部磁感线从S极回到N极，故B正确；
C．磁场中某点的磁场方向与放在该点的小磁针N极指向一致，某点的磁场方向由磁体决定，并不是由该点小磁针N极决定的，故C错误；
D．磁场中的磁感线是为了形象地描述磁场而画出的线，不是实际存在的曲线，故 D错误。
故选B。
3．创新小组使用两根缝衣针、一个按扣、一个大头针和一块橡皮制作指南针。他们用橡皮和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后，穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，就制成了小指南针，如图所示。下列关于这个指南针的说法中正确的是（ ）
A．静止时针尖指北方，那么针尖是N极
B．指南针周围存在磁感线但不存在磁场
C．指南针能够转动的原理和电动机一样
D．指南针周围各点的磁场方向都相同
【答案】A
【知识点】磁场的客观存在性，磁场方向的规定、磁感线的定义及其基本规律、指南针的工作原理
【详解】A．静止时针尖指北方，地理的北方即地磁的南极，根据磁极间的相互作用可知，针尖是N极，故A正确；
B．磁感线是为了描述磁场而引入的，是假想的曲线，实际并不存在，但磁场是真实存在的，故B错误；
C．指南针能够转动是因为受到地磁场的作用，电动机是利用通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故C错误；
D．磁场的方向为该点磁感线的切线方向，由于磁感线是从N极出发回到S极，且磁场的分布是不均匀的，因此指南针周围各点的磁场方向不同，故D错误。
故选A。
4．如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（ ）
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
【答案】A
【知识点】奥斯特实验、电流周围的磁场及其分布规律
【详解】A．因通电直导线周围的磁场方向与导线垂直，所以若导线与小磁针垂直放置，小磁针有可能不转动，平行放置时，小磁针N极的指向为该点的磁场方向，这时实验现象最明显，故A正确；
B．根据奥斯特实验，人们发现改变导线中电流方向，小磁针偏转方向改变，说明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，故B错误；
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，因磁场方向改变，所以小磁针偏转方向改变，它将转动，故C错误；
D．通电导线周围有磁场是因为通电导线中存在电流，通电导线中的电流是通电导线周围磁场形成的原因，与小磁针无关，小磁针只是为了证明有磁场产生，故D错误。
故选A。
5．如图所示，“GMR”是巨磁电阻，它的阻值随磁场的增强而变小。当闭合开关S1和S2，滑动变阻器的滑片向左移动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电压表V1与电压表V2之和不变
B．电磁铁的右端为N极
C．电压表V2与电流表A的比值不变
D．电压表V1与电流表A的比值变大
【答案】A
【知识点】含有变阻器电路的动态分析、含有敏感电阻的动态分析、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、影响电磁铁磁性强弱的因素
【详解】由图可知，巨磁电阻与指示灯串联，电压表V1测量巨磁电阻的两端电压，电压表V2测量小灯泡的两端电压，电流表测量通过巨磁电阻和指示灯的电流。闭合S1、S2并使滑片P向左滑动，滑动变阻器连入电路的阻值变小，根据欧姆定律可知，通过电磁铁电流变大，磁性变强，则巨磁电阻阻值变小，巨磁电阻所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，巨磁电阻所在电路的电流变大，电流表示数A变大；根据串联分压规律可知，巨磁电阻所分电压变小，电压表示数V1变小，灯泡所分电压变大，电压表V2示数变大。
A．电压表V1与电压表V2之和等于巨磁电阻所在电路的电源电压，电源电压不变，所以电压表V1与电压表V2之和不变，故A正确；
B．由题图可知，电流从电磁铁的右端外侧流入，根据安培定则可知，电磁铁的左端是N极，右端是S极，故B错误；
C．电压表V2与电流表A的比值为灯泡灯丝的电阻大小，由于灯泡的灯丝电阻随温度变化而变化，不是一个定值，所以电压表V2与电流表A的比值一定改变，故C错误；
D．电压表示数V1变小，电流表示数A变大，电压表V1与电流表A的比值变小，故D错误。
故选A。
6．下列描述的物理现象或规律中正确的是（ ）
A．甲图中，闭合开关后，通电螺线管左端为N极，小磁针逆时针偏转
B．乙图中，烧杯内水位未达到金属块A底部时，衔铁会被弹起，铃不响灯亮
C．丙图中，验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
D．丁图中，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒对电子的束缚能力比较弱
【答案】B
【知识点】摩擦起电的实质、验电器的构造和原理、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、生活中利用电磁铁工作的设备
【详解】A．甲图中，闭合开关后，电流从螺线管左端流入，右端流出，由右手螺旋定则得，通电螺线管右端为N极，由于同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，则小磁针顺时针偏转，故A错误；
B．乙图中，烧杯内水位未达到金属块A底部时，电磁铁所在电路断路，电磁铁没有电流经过，没有磁性，衔铁会被弹起，灯泡接入电路中，电铃断路，因此铃不响灯亮，故B正确；
C．丙图中，验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故C错误；
D．丁图中，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒对电子的束缚能力比较强，得到电子，带负电，故D错误。
故选B。
7．如图所示，导线a、b通电前固定不动，已知通电后左磁体对a的作用力的方向为水平向右（在图中已正确标出F1）。判断在图中标注力F2、F3、F4的方向。哪个标注是正确的（ ）
A．只有F2正确 B．只有F3正确
C．F2、F3都不正确 D．F2、F4正确
【答案】B
【知识点】通电线圈在磁场中受力情况分析
【详解】由图可知，当导线a、b通电后，左磁体对a的作用力的方向为水平向右，而右磁体中b的电流方向与a的相反，其中磁场的方向相同，所以磁场对b的作用力F2的方向应为水平向左；当电流方向改变，同时磁场方向改变时，磁场对通电导体的作用力的方向将保持不变，故F3的方向与F1的方向相同，为水平向右，而F2的方向与F4的方向相同，为水平向左，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．下列有关“电与磁”的四幅图，描述正确的是（ ）
A．图中，验电器的金属箔片张开，是因为异种电荷相互吸引
B．图中，导线中有电流通过时，下方的小磁针会发生偏转，说明电流周围存在磁场
C．图中，由小磁针静止N极的指向可以判断螺线管的b端与电源正极连接
D．图中，动圈式话筒的原理与电动机工作原理相同
【答案】B
【知识点】验电器的构造和原理、奥斯特实验、判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、发电机的构造和工作原理
【详解】A．图中，验电器的金属箔片张开，是因为同种电荷相互排斥，故A错误；
B．图中，导线中有电流通过时，下方的小磁针会发生偏转，说明小磁针受到磁力的作用，说明电流周围存在磁场，故B正确；
C．图中，由小磁针静止N极的指向说明螺线管的左端为S极，右端为N极，由右手定则得，电流从螺线管的左端流入，右端流出，说明螺线管的a端与电源正极连接，故C错误；
D．图中，动圈式话筒的原理是电磁感应现象，电动机工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，故D错误。
故选B。
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．让较长的软电线两端与灵敏电流计两接线柱相连，如图所示。两同学手持电线分别站在地面上的东西方向，像跳绳一样在空中不停地摇动电线，可看到灵敏电流计的指针发生偏转，这是 现象。摇动电线的过程中，灵敏电流计的指针左右摆动，这说明了 。
【答案】 电磁感应 感应电流的方向发生了变化
【知识点】产生感应电流的条件、影响感应电流大小和方向的因素
【详解】[1]两同学手持电线分别站在地面上的东西方向，像跳绳一样在空中不停地摇动电线，可看到灵敏电流计的指针发生偏转，这是电磁感应现象，即电线切割磁感线产生感应电流。
[2]摇动电线的过程中，灵敏电流计的指针左右摆动，这说明了切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向发生了变化。
10．将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是 （选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 （选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向 。
【答案】 导体 有 相反
【知识点】生活中常见的导体、影响磁场对通电导线作用力大小和方向的因素、电动机的工作原理
【详解】[1]支架A是铜或者铁这些金属制成的，容易导电，是导体。
[2]闭合开关，线圈开始转动，说明磁场对线圈有力的作用，使线圈运动状态发生改变。
[3]当仅仅调换磁体的磁极时，磁场方向改变，使线圈受力方向改变，所以线圈转动方向与原转动方向相反。
11．如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有 效应；他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用 电流的方法来实现。
【答案】 磁 增大
【知识点】奥斯特实验、改变电磁铁磁的磁极的方法
【详解】[1]电磁铁能吸引曲别针，这说明电流具有磁效应。
[2]因为电磁铁磁性的大小与电流的大小、线圈的匝数多少有关，且电流越大、线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，所以若他想让电磁铁吸引更多的曲别针，小刚可以采用增大的方法来实现。
12．如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为 极；通电螺线管左侧的小磁针将 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转。
【答案】 S 顺时针
【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、通电螺线管之间或与磁体的相互作用
【详解】[1]由图可知，电流从螺线管左端流入，从螺线管右端流出，由安培定则可得，螺线管右端为N极，左端为S极。
[2]由于螺线管左端为S极，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故小磁针N极向右，S极向左偏转，即顺时针转动。
13．两块外形相同的长方体A和B，其中一块是铁块，另一块是磁铁。如图所示，琳琳将长方体A的一端从长方体B的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明有磁性的是 （选填“A”或“B”，下同）；若发现吸引力由大变小再变大，则说明 有磁性。
【答案】 A B
【知识点】磁场的客观存在性，磁场方向的规定
【详解】[1]A从B左端向右滑动的过程中，吸引力不变，说明A有磁铁，B是铁块。A在移动过程中，对B的位置不变，磁场强度不变，吸引力不变。
[2]B是磁铁时，B对A的吸引力先变小，再变大，因为条形磁体两端的磁场最强，中间最小。
三、作图题（共2分）
14．如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。
【答案】
【知识点】判断螺线管极性、电流方向、绕线方式的关系、通电螺线管之间或与磁体的相互作用
【详解】通电螺线管的外部磁场是“N极出S极入”，故通电螺线管左侧是N极，右侧是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左侧是N极，则小磁针的右侧是S极，根据右手螺旋定则可知，在通电螺线管的外部，电流的方向是自下向上，故电流从电源左侧流出，电源左侧为正极，如下图所示：
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题7分，第16题7分，第17题6分）
15．如图所示，是某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图。
（1）当闭合开关S时，小磁针将向 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动；
（2）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察 来确定；
（3）如表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈） 50匝 50匝 50匝 100匝 100匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14
①比较实验1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流 ，磁性越强；
②比较实验1和4（或“2和5”或“3和6”），可得出的结论是电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数越多，磁性 ；
（4）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此的猜想： ；
②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法： 。
【答案】 顺时针 滑动变阻器滑片的滑动 吸引大头针的多少 越大 越强 电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关 见解析
【知识点】探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验装置和实验步骤、探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验结论
【详解】（1）[1]开关闭合后，由安培定则可知螺线管上方为N极，故小磁针S极会向下转动，N极向上转动，故小磁针顺时针转动。
（2）[2][3]实验时，移动滑动变阻器的滑片，可以改变电路中的电流大小；要判断电磁铁磁性强弱，可观察吸引大头针的多少。
（3）[4]比较实验中的1、2、3（或4、5、6）可以看出，在线圈的匝数相同时，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。
[5]比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可以得出通过电磁铁的电流都为0.8A时，线圈匝数50匝的吸引5枚铁钉，线圈匝数为100匝的吸引铁钉7枚，说明在通过电磁铁的电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
（4）[6]电磁铁的磁性强弱可能跟铁芯大小有关。探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小。
[7]验证方案：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关。
16．小红用如图所示装置探究磁与电的关系。
（1）由图a、图b、图c可知：电流周围存在 ，且 ；
（2）实验中小磁针的作用是 ；
（3）该实验应用的科学研究方法是 ；
（4）小红推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图d所示，小磁针也会发生偏转。其依据是： ；
（5）图d中小磁针N极偏转方向和图 中小磁针的偏转方向相同，依据是： 。
【答案】 磁场 磁场的方向与电流的方向有关 检测磁场的存在 转换法 电荷的定向移动会形成电流 （c）##c 电子定向移动的方向与电流的方向相反
【知识点】奥斯特实验、设计实验：通电导体周围存在磁场、转换法
【详解】（1）[1]由图a、图b、图c可知，通电后，小磁针发生了偏转，这说明电流的周围存在磁场。
[2]改变电流的方向，小磁针的偏转方向发生了变化，这说明磁场的方向与电流的方向有关。
（2）[3]该实验通过小磁针的偏转来探究通电导线周围是否存在磁场，小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针可以检测磁场的存在。
（3）[4]本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示通过导体周围的磁场，故采用的是转换法。
（4）[5]电荷的定向移动会形成电流，电流的周围存在磁场，一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，会形成电流，所以小磁针也会发生偏转。
（5）[6][7]电子定向移动的方向与电流的方向相反，电子向右定向移动，则电流的方向是向左的，所以图d中小磁针N极偏转方向和图（c）中小磁针的偏转方向相同。
17．小丹做了一个有趣的实验，她将两个相同的玩具电机A、B的转轴用塑料管连接起来，图甲是电机A、B简易结构的示意图。
（1）如图乙所示，闭合开关S，电流通过电机B，B中线圈在磁场中会受到 的作用转动起来，带动电机A中线圈转动，小灯泡发光。此时，电机A相当于 （选填“用电器”“开关”或“电源”），这是利用了 原理；
（2）若想改变电机B中线圈的转动方向，可以通过改变 来实现；
（3）当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也随之改变，通过小灯泡的电流方向 （选填“会”或“不会”）改变。在电机A所在电路中添加 （一种器材），用来判断电路中电流方向是否改变。
【答案】 力 电源 电磁感应 电流方向 会 发光二极管
【知识点】探究磁场对电流的力的作用、产生感应电流的条件
【详解】（1）[1][2][3]通电导体在磁场中会受到力的作用。如图乙，当有电流通过电机B，B中线圈在磁场中会受到力的作用，从而使线圈转起来；B中线圈带动A中线圈转动，导体做切割磁感线的运动产生电流，小灯泡发光，这种现象称为电磁感应现象，此时的电机A相当于电源。
（2）[4]通电导体在磁场中要受到力的作用，受到的力的方向跟电流方向和磁场方向有关，电机B中磁场方向是固定的，所以只能通过改变电流方向来改变导体在磁场中的受力的方向。
（3）[5]当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也会随之改变，线圈的转动方向不同，所产生的电流方向也会发生变化，即通过小灯泡的电流方向会发生改变。
[6]发光二极管具有单向导电性，所以可以在电机A所在电路中添加一个发光二极管，用来判断电路中电流方向是否改变。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．为节能减排，某景区购置了一批四轮电动观光车，如图所示。该车满载时的总质量为1800kg，蓄电池最大可储存电能24，最大行驶速度为5m/s，g取。
（1）电动观光车上使用的是直流电动机，这种电动机的工作原理是 ；电动车与汽油为燃料的汽车比较，它的优点是 （写出一条即可）；
（2）该观光车满载且静止在水平路面上时，轮胎与路面接触的总面积为，则车对路面的压强是多大 ？
（3）该观光车满载且以最大速度在水平路面上匀速行驶时，受到的平均阻力为重力的0.15倍。满载时电能转化为机械能的效率为75％，则充满电后，在满载状态下以最大速度行驶最多能跑多远 ？
【答案】 通电导体在磁场中受力转动 环保 24km
【知识点】二力或多力平衡问题、压强公式的简单应用、功的计算和估算、电动机的工作原理、热机效率的计算
【详解】解：（1）电动机的原理：通电导体在磁场中受力转动，将电能转化为机械能。
电动车与汽油为燃料的汽车比较，它的优点是环保，燃料燃烧会产生大气污染物，污染环境。
（2）车对路面的压强
（3）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，在满载状态下以最大速度行驶最多能跑的距离
答：（1）电动机的原理：通电导体在磁场中受力转动，电动车比燃油车更环保；
（2）车对路面的压强为；
（3）满电后，在满载状态下以最大速度行驶最多能跑24km。
19．甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为12V，继电器线圈的电阻R1=15Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示，R0和R3均置于恒温箱中。某次将最高控温设置在80℃时，把1kg的20℃牛奶放入恒温箱，接通电源3min后，继电器的衔铁会把弹簧片吸下，工作电路断电停止加热，此时继电器线圈中电流为50mA。（牛奶的比热容c=2.5×103J/（kg ℃））求：
（1）牛奶吸收多少热量；
（2）该恒温箱的加热效率（结果精确到0.1%）；
（3）滑动变阻器接入电路中的阻值。
【答案】（1）1.5×105J；（2）75.8%；（3）155Ω
【知识点】欧姆定律的简单计算、电功的公式及简单应用、电磁铁的构成、原理与优点、计算物体温度变化时的吸放热
【详解】解：（1）牛奶吸收的热量
Q吸=cm（t﹣t0）=2.5×103J/（kg ℃）×1kg×（80℃﹣20℃）=1.5×105J
（2）由图甲可知，恒温箱的工作中只有R0工作，恒温箱消耗的电能
恒温箱的加热效率
（3）当继电器线圈中的电流达到50mA时，继电器的衔铁会把弹簧片吸下，工作电路断电停止加热，由可知，此时控制电路的总电阻
由图乙可知，当控温设置在80℃时，热敏电阻R3的阻值为70Ω，根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路中的阻值
R2=R总﹣R1﹣R3=240Ω﹣15Ω﹣70Ω=155Ω
答：（1）牛奶吸收的热量为1.5×105J；
（2）该恒温箱的加热效率为75.8%；
（3）滑动变阻器接入电路中的阻值为155Ω。
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第二十章 电与磁单元测试B卷
时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________
一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。
1．如图所示，重为G的小铁块在水平方向拉力F的作用下，沿条形磁铁的表面从N极匀速滑到S极的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F做功的功率先变小后变大
B．小铁块对磁铁的压力先变大后变小
C．小铁块对磁铁的压强始终不变
D．小铁块受到的摩擦力始终不变
2．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）
A．所有金属都能够被磁体所磁化
B．磁体周围的磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极
C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针的N极决定的
D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线
3．创新小组使用两根缝衣针、一个按扣、一个大头针和一块橡皮制作指南针。他们用橡皮和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后，穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，就制成了小指南针，如图所示。下列关于这个指南针的说法中正确的是（ ）
A．静止时针尖指北方，那么针尖是N极
B．指南针周围存在磁感线但不存在磁场
C．指南针能够转动的原理和电动机一样
D．指南针周围各点的磁场方向都相同
4．如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（ ）
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
5．如图所示，“GMR”是巨磁电阻，它的阻值随磁场的增强而变小。当闭合开关S1和S2，滑动变阻器的滑片向左移动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电压表V1与电压表V2之和不变
B．电磁铁的右端为N极
C．电压表V2与电流表A的比值不变
D．电压表V1与电流表A的比值变大
6．下列描述的物理现象或规律中正确的是（ ）
A．甲图中，闭合开关后，通电螺线管左端为N极，小磁针逆时针偏转
B．乙图中，烧杯内水位未达到金属块A底部时，衔铁会被弹起，铃不响灯亮
C．丙图中，验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引
D．丁图中，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒对电子的束缚能力比较弱
7．如图所示，导线a、b通电前固定不动，已知通电后左磁体对a的作用力的方向为水平向右（在图中已正确标出F1）。判断在图中标注力F2、F3、F4的方向。哪个标注是正确的（ ）
A．只有F2正确 B．只有F3正确
C．F2、F3都不正确 D．F2、F4正确
8．下列有关“电与磁”的四幅图，描述正确的是（ ）
A．图中，验电器的金属箔片张开，是因为异种电荷相互吸引
B．图中，导线中有电流通过时，下方的小磁针会发生偏转，说明电流周围存在磁场
C．图中，由小磁针静止N极的指向可以判断螺线管的b端与电源正极连接
D．图中，动圈式话筒的原理与电动机工作原理相同
二、填空题（每空1分，共计11分）
9．让较长的软电线两端与灵敏电流计两接线柱相连，如图所示。两同学手持电线分别站在地面上的东西方向，像跳绳一样在空中不停地摇动电线，可看到灵敏电流计的指针发生偏转，这是 现象。摇动电线的过程中，灵敏电流计的指针左右摆动，这说明了 。
10．将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是 （选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈 （选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向 。
11．如图所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有 效应；他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用 电流的方法来实现。
12．如图所示，闭合开关后，通电螺线管的左端为 极；通电螺线管左侧的小磁针将 （选填“顺时针”或“逆时针”）旋转。
13．两块外形相同的长方体A和B，其中一块是铁块，另一块是磁铁。如图所示，琳琳将长方体A的一端从长方体B的左端向右端滑动，若在滑动过程中发现吸引力的大小不变，则说明有磁性的是 （选填“A”或“B”，下同）；若发现吸引力由大变小再变大，则说明 有磁性。
三、作图题（共2分）
14．如图，小磁针静止在通电螺线管右侧，请根据图中磁感线的方向，在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性（“N”或“S”），在电源左边的括号内标出极性（“+”或“﹣”）。
四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题7分，第16题7分，第17题6分）
15．如图所示，是某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图。
（1）当闭合开关S时，小磁针将向 （选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动；
（2）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察 来确定；
（3）如表是该组同学所做实验的记录：
电磁铁（线圈） 50匝 50匝 50匝 100匝 100匝 100匝
实验次数 1 2 3 4 5 6
电流/A 0.8 1.2 1.5 0.8 1.2 1.5
吸引铁钉的最多数目/枚 5 8 10 7 11 14
①比较实验1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流 ，磁性越强；
②比较实验1和4（或“2和5”或“3和6”），可得出的结论是电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数越多，磁性 ；
（4）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此的猜想： ；
②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法： 。
16．小红用如图所示装置探究磁与电的关系。
（1）由图a、图b、图c可知：电流周围存在 ，且 ；
（2）实验中小磁针的作用是 ；
（3）该实验应用的科学研究方法是 ；
（4）小红推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图d所示，小磁针也会发生偏转。其依据是： ；
（5）图d中小磁针N极偏转方向和图 中小磁针的偏转方向相同，依据是： 。
17．小丹做了一个有趣的实验，她将两个相同的玩具电机A、B的转轴用塑料管连接起来，图甲是电机A、B简易结构的示意图。
（1）如图乙所示，闭合开关S，电流通过电机B，B中线圈在磁场中会受到 的作用转动起来，带动电机A中线圈转动，小灯泡发光。此时，电机A相当于 （选填“用电器”“开关”或“电源”），这是利用了 原理；
（2）若想改变电机B中线圈的转动方向，可以通过改变 来实现；
（3）当电机B中线圈转动方向改变时，电机A中线圈的转动方向也随之改变，通过小灯泡的电流方向 （选填“会”或“不会”）改变。在电机A所在电路中添加 （一种器材），用来判断电路中电流方向是否改变。
五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）
18．为节能减排，某景区购置了一批四轮电动观光车，如图所示。该车满载时的总质量为1800kg，蓄电池最大可储存电能24，最大行驶速度为5m/s，g取。
（1）电动观光车上使用的是直流电动机，这种电动机的工作原理是 ；电动车与汽油为燃料的汽车比较，它的优点是 （写出一条即可）；
（2）该观光车满载且静止在水平路面上时，轮胎与路面接触的总面积为，则车对路面的压强是多大 ？
（3）该观光车满载且以最大速度在水平路面上匀速行驶时，受到的平均阻力为重力的0.15倍。满载时电能转化为机械能的效率为75％，则充满电后，在满载状态下以最大速度行驶最多能跑多远 ？
19．甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为12V，继电器线圈的电阻R1=15Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示，R0和R3均置于恒温箱中。某次将最高控温设置在80℃时，把1kg的20℃牛奶放入恒温箱，接通电源3min后，继电器的衔铁会把弹簧片吸下，工作电路断电停止加热，此时继电器线圈中电流为50mA。（牛奶的比热容c=2.5×103J/（kg ℃））求：
（1）牛奶吸收多少热量；
（2）该恒温箱的加热效率（结果精确到0.1%）；
（3）滑动变阻器接入电路中的阻值。
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