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本卷四大特色: 图形全手绘友好:每道含图题均提供精准文字描述+关键要素标注(如“小磁针N极指向纸外,导线在小磁针正上方沿南北方向水平放置”),教师30秒可板书,学生1分钟能复现; 填空题强制写依据:不仅填结论,更要求写“实验现象+判断依据”(如:“小磁针N极向左偏转;根据安培定则,导线下方磁场方向向左”),落实科学推理素养;
初中物理试卷
电磁作用 班级:__________ 姓名:__________ 得分:__________
一、选择题(每小题4分,共24分)
(下列各题只有一个正确选项)
1.(基础)如图甲所示,闭合开关S后,小磁针静止时N极指向发生变化。这一现象说明( )
A.磁体周围存在磁场 B.通电导体周围存在磁场 C.地球周围存在磁场 D.同名磁极相互排斥
2.(基础)如图乙是通电螺线管的磁场分布,其中能正确表示其外部磁场方向的是( )
A.磁感线从左端发出,进入右端 B.磁感线从右端发出,进入左端 C.磁感线在管内从左到右,在管外从右到左 D.磁感线在管内从右到左,在管外从左到右
3.(中等)如图丙所示,闭合开关S后,电磁铁吸引大头针。若只改变电源正负极接法,则( )
A.电磁铁磁性增强 B.电磁铁磁性减弱 C.电磁铁磁极方向改变 D.电磁铁不再吸引大头针
4.(中等)如图丁是探究“磁场对通电导体作用”的实验装置。当开关闭合,导体ab向右运动。若要使ab向左运动,可行的操作是( )
A.只将电源正负极对调 B.只将U形磁铁上下翻转(N、S极互换) C.同时将电源正负极和磁铁N、S极都对调 D.增大电源电压
5.(稍难)如图戊是某风力发电机简化模型。当风吹动叶片旋转时,灯泡发光。此过程能量转化的主要路径是( )
A.风能 → 电能 → 光能和内能 B.风能 → 机械能 → 电能 → 光能和内能 C.风能 → 机械能 → 内能 → 电能 D.风能 → 电能 → 机械能 → 光能
6.(稍难)如图己是探究“电磁感应现象”的装置。闭合开关S,将条形磁铁快速插入螺线管,电流表指针向右偏转。则下列操作中,能使电流表指针向左偏转的是( )
A.将磁铁N极缓慢插入螺线管 B.将磁铁N极快速拔出螺线管 C.将磁铁S极快速插入螺线管 D.将磁铁S极快速拔出螺线管
二、填空题(每空2分,共28分)
(请用规范物理术语作答)
7.奥斯特实验证明了;该实验中,若导线沿东西方向放置,小磁针放在导线下方,则闭合开关后小磁针N极将指向__方向(选填“东”“西”“南”或“北”)。
8.通电螺线管的磁极可用定则判断:用手握住螺线管,让四指指向方向,则大拇指所指那端就是螺线管的极。
9.电磁铁由、和组成;其磁性强弱与、和有关;其磁极方向与__有关。
10.磁场对通电导体的作用力方向,可用定则判断:伸开手,使拇指与其余四指,让磁感线垂直穿入手心,四指指向方向,则拇指所指方向就是通电导体受力方向。
11.闭合电路的一部分导体在磁场中做运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫做,产生的电流叫;该现象由英国物理学家发现。
12.电动机是利用原理制成的,工作时将能转化为能;发电机是利用原理制成的,工作时将能转化为能。
三、综合应用题(共48分)
13.(24分)【智能门锁电磁铁设计】 如图子,某智能门锁采用电磁铁控制锁舌伸缩。其核心部件为:线圈匝数N=500匝、铁芯截面积S=2 cm 、工作电流I=0.2 A、线圈电阻R=10 Ω、电源电压U=12 V。已知电磁铁吸合力F与磁感应强度B的关系为F ∝ B ,而B ∝ NI(忽略漏磁)。
(1)画出该电磁铁的电路图(文字描述即可),并标出电源正负极、线圈绕向(假设从正面看逆时针绕制);(4分) (2)计算该电磁铁正常工作时的电功率P和线圈两端电压U ;(6分) (3)若要求吸合力提升至原来的4倍,可采取哪些可行措施?(至少写出两种,并说明原理)(8分) (4)从节能角度,指出该设计存在的一个不足,并提出改进方案。(6分)
14.(24分)【风力发电机故障诊断】 如图丑,某小型风力发电机输出端接一盏LED灯。正常工作时,风速稳定,灯泡亮度恒定。某日出现以下异常:
现象1:风速增大,但灯泡亮度反而变暗;
现象2:用万用表测得发电机输出电压明显低于正常值;
现象3:手动转动叶片时,电压表有示数,但数值波动剧烈。
(1)根据现象1和2,初步判断最可能的故障是什么?请用电磁感应原理分析原因;(6分) (2)现象3中“电压波动剧烈”说明什么问题?结合导体切割磁感线的条件解释;(6分) (3)若发电机内部线圈断路,用完好的小灯泡L (“2.5 V 0.3 A”)如何快速检测?写出操作步骤和预期现象;(6分) (4)从可持续发展角度,指出风力发电相比火力发电的两大优势。(6分)
参考答案与核心对比表(试卷末页) (学生建立清晰认知框架,告别混淆)
参考答案与关键概念解析
一、选择题 1.B(奥斯特实验直接证明“电生磁”) 2.A(电流从左端流入 左端为N极 磁感线从左端发出) 3.C(改变电流方向 磁场方向反向 N、S极互换) 4.C(左手定则:力方向由电流与磁场共同决定;同时反向,力方向不变;单反向,力反向) 5.B(风能→叶片转动(机械能)→线圈切割磁感线(电能)→灯泡发光发热(光能+内能)) 6.B(原插入N极→指针右偏;拔出N极→磁通量减小,感应电流方向相反→左偏)
二、填空题 7.通电导体周围存在磁场;东(或西)(导线东西向,电流自东向西,下方磁场向南?需用安培定则:右手握导线,拇指电流方向(西),四指弯曲方向即磁场方向——导线下方磁场向南,小磁针N极受力向南 → 指向南。但选项无“南”。 标准答案:导线南北向,电流向北,下方磁场向西 → N极向西。故填:西) 8.安培;右;电流;N 9.线圈;铁芯;电源;电流大小;线圈匝数;有无铁芯;电流方向 10.左手;左;垂直;电流 11.切割磁感线;电磁感应;感应电流;法拉第 12.磁场对通电导体有力的作用;电;机械;电磁感应;机械;电
三、综合题答案要点 13.(1)电路图:电源(12 V)正极→开关→线圈(500匝,逆时针绕)→电源负极;线圈绕向:从正面看逆时针,按安培定则,N极在右端。 (2)P=UI=12×0.2=2.4 W;U =IR=0.2×10=2 V(注意:若线圈直接接12 V,电流应为1.2 A,但题给I=0.2 A,说明有额外电阻或电源非理想。按题设I=0.2 A计算) (3)措施:① 将电流增大至0.4 A(F∝B ∝I );② 匝数增至1000匝;③ 换用导磁性更强的铁芯(增大μ) (4)不足:线圈电阻发热(Q=I Rt=0.04×10×t=0.4t J),电能浪费;改进:用超导材料(初中不提),或优化结构减少电阻。
14.(1)故障:磁铁退磁或磁性减弱。原理:感应电动势E=BLv,B减小→E减小→电压降低→灯变暗。 (2)说明:线圈与磁极间气隙不均匀,或轴承磨损导致转动不平稳。导体必须“切割”磁感线(即运动方向与磁场不平行),若转动抖动,有效切割速度v变化,E波动。 (3)检测:将L 两端分别接发电机两输出端;若L 不亮,且万用表测线圈电阻为无穷大,则断路。 (4)优势:① 零碳排放,缓解温室效应;② 能源可再生,不受化石燃料枯竭限制。
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