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第十六章 电和磁 单元综合素养提升卷
一、单选题
1．世界上第一个发现电和磁之间联系的科学家是（ ）
A．安培 B．牛顿 C．焦耳 D．奥斯特
2．我国第三艘航母“福建”舰采用了电磁弹射新技术，它是利用直线电动机将舰载机进行弹射的装置。下列四幅图中用来演示该原理的是( )
A． B．
C． D．
3．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右作匀速直线运动．当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是（ ）
A．维持铁块作匀速直线运动的拉力逐渐减小
B．电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块对地面的压强先减小后增大
D．铁块所受摩擦力不变
4．如图中，下列说法不正确的是（ ）
A．甲图：司南能指南北是因为地球周围存在地磁场
B．乙图：说明通电导体周围存在磁场
C．丙图：水位自动报警器原理是当水位达到到图水位金属块时，红灯亮
D．丁图：说明同名磁极相互吸引
5．如图是课本中的几个实验，演示磁场对通电导体有力作用的是（ ）
A． B．
C． D．
6．在深圳共享单车给人们出行提供很多便利，乐乐发现骑共享单车要比普通单车费劲一些。他查阅资料得知：脚蹬单车踏板在驱动自行车前进时，也在转动线圈做切割磁感线运动给自行车的内部电池充电。下图中与上述原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
7．下面是小钱同学在学习物理过程中所整理的相关笔记，其中错误的是（ ）
A．摩擦起电的过程就是电子转移的过程
B．指南针指南北，是因为地磁场的作用
C．超导材料可用来制作电饭锅的发热体
D．病毒、原子、电子三者中电子尺度最小
8．下列物品属于电磁感应现象应用的是（ ）
A．发电机 B．电吹风 C．电磁铁 D．电动机
9．如图所示的四幅图中，用来说明发电机原理的实验装置是（ ）
A． B．
C． D．
10．在如图所示的实验装置中，闭合开关后，当左右移动导体棒AB运动时，能观察到电流计指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（ ）
A．发电机 B．电热器 C．电动机 D．电磁铁
二、填空题
11．电动机的原理是 其中的通电导体应该选用 ( 选填“铁线”或“铜线”)。电磁铁的铁芯应选用 (选填“软铁棒”或“钢棒”)。
12．指南针是中国古代四大发明之一。用指南针来确定方向，就是 由于地球周围存在 。如图所示，磁悬浮地球仪应用了 （选填“同”或“异”）名磁极相互排斥的规律。
13．把漆包线紧密缠绕在铁钉上，就制成一个电磁铁．把线两端的漆刮掉，通过滑动变阻器与电源相连，如图所示．闭合开关，就有电流通过紧密缠绕的线圈，此时钉帽一端的磁极为 （选填“N”或“S”）极．将滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁吸引的大头针数目将 （选填“增加”、“减少”或“不变”）．
14．磁体上存在两个 的部分叫磁极．将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫 ，指北的磁极叫 ．
15．如图所示，质量和形状完全相同的金属线框A和塑料线框B，从同一高度同时自由落下（“×”表示磁场方向垂直纸面向里）。不计空气阻力，由于 现象，线框 （选填“A”、“B”）会有电流产生，使该线框的一部分重力势能转化为 能，导致线框A落到地面所需时间tA 线框B落到地面所需时间tB（选填“＞”、“＜”或“＝”）
16．研究磁场对电流有力的作用．
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入 ，根据该原理可制成 ．（选填电动机/发电机）
（2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，一般在上述电路中再串联一个 ，根据导体 判断受力的大小．
（3）乙、丙两个图中， 图的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反但不满足二力平衡条件的原因是这两个力 ．
（4）丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈 （选填刚转到/即将转到/刚转过）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
17．探究“感应电流产生的条件”，小明将铁架台、导体AB、小量程电流表、蹄形磁体、开关和若干导线按图连接。实验中，小明在电路闭合时将导体AB向右移动一段距离后松开手，此时小量程电流表的指针 （左右摆动/偏向一边/静止不动），表明电路中产生了 。导体AB摆动过程中，如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦，导体AB的机械能 （变大/不变/变小）。
18．电梯均有额定运载人数标准，当人员超载时，电梯内报警装置会发出声音提示，此时乘客应主动减员，退出电梯。 电梯的工作原理如图所示，R 为保护电阻，R0 为压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。电磁铁的上端为 极，电梯超载时，电磁铁的磁性 。
三、计算题
19．阅读短文，回答下列问题：
干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高．如图1所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上．
（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图2所示，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开．请简述其原理．当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，干簧管中相互靠近的两个触点被 成异名磁极而相互靠近，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的 消失，在弹力的作用下触点断开．
（2）小阳想用干簧管制作一个水位自动报警器，除干簧管外，还有实验器材：开关、红灯、绿灯和电源各一个，导线若干，如图3是小阳设计的一部分电路，请帮助小阳在图3中的虚线方框内画出报警电路其余部分的电路设计，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警．
20．如图所示，这是陕西某景区为游客服务的观光车，方便快捷，其质量为1000kg。（g取10N/kg）
（1）观光车的主要部件是电动机，其工作原理是 ；
（2）当观光车上司机和乘客的总质量为600kg时，观光车静止在水平路面上，轮胎与路面的总接触面积是400cm2，则观光车对水平路面的压强为多少？
（3）若观光车在水平路面上匀速直线行驶时，受到的阻力是500N，则观光车以5m/s的速度匀速直线行驶5min牵引力所做的功是多少？
四、作图题
21．如图所示，闭合开关后，套在通电螺线管上的磁环会向右运动，已知磁环的左侧为N极；请在图中标出电源右端的极性（用“+”或“﹣”表示）
22．如图中小磁针静止在通电螺线管旁，请你在图上标明：
①电源的正负极； ②通电螺线管的N、S极．
23．根据下图通电螺线管的磁感线方向，标出电源的正极和小磁针的N极．
五、实验探究题
24．如图所示为“探究磁生电”的实验装置。
（1）实验中，通过观察 来判断电路中是否有感应电流；
（2）闭合开关，若导体ab不动，左右移动磁铁，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流；
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显。请提出一条
改进措施： ；
（4）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做 时，导体中就会产生感应电流。
25．
（1）如图1所示，电能表读数为 kW h。
（2）图2是使用试电笔的两种方式，其中正确的是 ；若氖管发光，则正在测试的导线是 （选填“火”或“零”）线。
（3）利用图3的实验装置探究什么情况下磁可以生电时，需在导线夹a、b间接入 （选填“电源”或“电流表”），闭合开关，当导体左右运动时， （选填“能”或“不能”）产生电流。
（4）利用图4的装置探究通电螺线管外部磁场的分布情况，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；对调电源的正负极，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。
26．小红认为“闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，导体中就一定会产生电流”．请你利用图所示的装置，证明小红的观点是错误的．请写出实验步骤、实验现象及实验结论．
27．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，闭合开关后，铜棒 ab、电流表、开关组成闭合电路.小明将实验中观察到的现象记录在下表中.
次数 开关 磁场方向 导体 ab的运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上 N下S 向右运动 不偏转
2 闭合 上 N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上 N下 S 向左运动 向右偏转
4 闭合 上 N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上 S下 N 向下运动 不偏转
6 闭合 上 S下 N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上 S下 N 向左运动 向左偏转
（1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做 时，导体中就会产生感应电流.
（2）比较实验2 和3（或6 和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与 有关.
（3）比较实验2 和6（或3和7）可知： .
（4）此实验的研究方法有控制变量法和 法.在此实验的过程中是 能转化为 能，重要的应用是 .
（5）针对这个实验小明进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此以外你的猜想是： .
①写出验证你的猜想的主要步骤.
②你怎样对实验结果进行分析判断
六、综合题
28．根据所学知识，完成填空
（1）如图甲所示的热水壶，倒水时需用力握紧壶柄，是通过 来增大摩擦的。
（2）该壶嘴上有一个能绕A点活动的金属片，水烧开时，“热气”会将金属片冲开，此时“热气”的内能转化为金属片的 ，这与光油机的 冲程能量转化过程相同。
（3）学校饮水机具有恒温功能，其内部简化电路如图乙（、均为加热电阻），闭合S，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极；而当温控区温度达到60℃时，通过温度传感器与电磁铁共同作用，使饮水机进入保温状态，此时电磁铁衔铁应与 （选填“a”或“b”）触点接触；已知，若加热和保温产生的热量相等，则两阶段各自所需时间之比为 。
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第十六章 电和磁 单元综合素养提升卷
一、单选题
1．世界上第一个发现电和磁之间联系的科学家是（ ）
A．安培 B．牛顿 C．焦耳 D．奥斯特
【答案】D
【解析】【解答】解：世界上第一个发现电和磁之间联系的科学家是奥斯特；著名的奥斯特实验说明：通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应．
故ABC错误；D正确．
故选D
【分析】奥斯特实验首先证实了电与磁之间的联系，实验说明：通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应．
2．我国第三艘航母“福建”舰采用了电磁弹射新技术，它是利用直线电动机将舰载机进行弹射的装置。下列四幅图中用来演示该原理的是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】电磁弹射技术本质为电能转化为机械能
A、磁极的相互作用规律：同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引，A错误
B、电磁感应定律的应用，闭合回路中的导体不断做切割磁感线的运动，导体中就会产生感应电流的现象就是电磁感应现象，B错误；
C、通电导线在磁场中受到力的作用，实例有：电动机，C正确
D、通电螺线管磁性的影响因素：匝数越多，磁性越强，电流越大，次性越强，D错误
综上选C
【分析】根据磁极的相互作用规律、电磁感应、通电导线在磁场中受到力的作用、通电螺线管磁性的影响因素判识选项
1、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流的现象，实例：发电机、 POS机读出信息
2、电流的磁效应：通电导线周围存在磁场，使得小磁针发生偏转
3、通电导线在磁场中受到力的作用，实例有：电动机
4、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
3．如图所示，电磁铁的左下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向右作匀速直线运动．当铁块从电磁铁的左下方运动到正下方过程中，同时滑片逐渐向上滑动，下列判断正确的是（ ）
A．维持铁块作匀速直线运动的拉力逐渐减小
B．电磁铁的磁性逐渐减弱
C．铁块对地面的压强先减小后增大
D．铁块所受摩擦力不变
【答案】A
【解析】【解答】解：观察图可知，当滑动变阻器的滑片向上滑动时，接入电路的阻值会变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，故选项B是错误的．
电磁铁磁性增强，当铁块运动到其下方时会受到较大的吸引力，使铁块对桌面的压力减小，在接触面积不变的情况下，压强也减小，故选项C也是错误的．
铁块因被电磁铁吸收而压力减小，在接触面粗糙程度不变的情况下，摩擦力也跟着减小，故选项D是错误的．
当铁块做匀速直线运动时，拉力与摩擦力是一对平衡力，摩擦力减小，当然拉力就是逐渐减小，故选项A是正确的．
故选A．
【分析】此题应从两个方面进行分析，一是滑动变阻器的移动对电路中电流大小的影响，这决定了电磁铁磁性的强弱；二是电磁铁对铁块的吸引会改变铁块对桌面的压力，进而改变压强和摩擦力的大小．
4．如图中，下列说法不正确的是（ ）
A．甲图：司南能指南北是因为地球周围存在地磁场
B．乙图：说明通电导体周围存在磁场
C．丙图：水位自动报警器原理是当水位达到到图水位金属块时，红灯亮
D．丁图：说明同名磁极相互吸引
【答案】D
【解析】【解答】A．地球周围存在磁场，司南是小磁针，受到地磁场的影响，其N极指向北，S极指向南，故A正确；
B．乙图中，导体通电，周围的小磁针发生偏转，是通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故B正确；
C．图丙中，当水位没有到达金属块A时，电磁铁没有磁性，动触点与上端连接，绿灯亮；当达到警戒水位A金属块时，电磁铁所在电路接通，向下吸引衔铁，红灯所在电路接通，红灯亮，故C正确；
D．丁图，磁体靠近，相互排斥，说明同名磁极相互排斥，故D错误。
故选D。
【分析】地球周围存在磁场，使磁体能指示南北；电流周围存在磁场，是电流的磁效应；电磁铁通电有磁性，断电没有磁性，是电流的磁效应；磁铁间，同名磁极相互排斥。
5．如图是课本中的几个实验，演示磁场对通电导体有力作用的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】解：
A、该实验装置中没有电源，当放在磁场中的导体AB在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏检流计的指针就会偏转，即产生了感应电流，这是电磁感应现象，故A不符合题意；
B、当导体中有电流通过时，放在导体下方的小磁针发生了偏转，说明通电导线周围存在磁场，故B不符合题意；
C、当闭合开关后，放在磁场中的导体AB中有电流通过，且导体会动起来，说明磁场对通电导体有力的作用，故C符合题意；
D、该实验中当扇叶转动时小灯泡会发光，演示的电磁感应现象，故D不符合题意．
故选C．
【分析】由实验的装置及现象可知实验的原理和目的，则可判断哪一个符合要求．
6．在深圳共享单车给人们出行提供很多便利，乐乐发现骑共享单车要比普通单车费劲一些。他查阅资料得知：脚蹬单车踏板在驱动自行车前进时，也在转动线圈做切割磁感线运动给自行车的内部电池充电。下图中与上述原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】【解答】脚蹬单车踏板在驱动自行车前进时，也在转动线圈做切割磁感线运动给自行车的内部电池充电，利用的是电磁感应的原理；
A.图中验电器的原理是同种电荷相互排斥，故A不符合题意；
B.图中是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故B不符合题意；
C.图中有电源，演示的是通电导体在磁场里受到力的作用，是电动机的原理，故C不符合题意
D.图中没有电源，演示电磁感应现象的，发电机的工作原理根据的就是电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
【分析】1.发电机的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流；
2.奥斯特实验，说明通电导体周围存在着磁场，磁场方向与电流方向有关；
3.验电器的原理是同种电荷相互排斥；
4.电动机的原理：通电导体在磁场里受到力的作用。
7．下面是小钱同学在学习物理过程中所整理的相关笔记，其中错误的是（ ）
A．摩擦起电的过程就是电子转移的过程
B．指南针指南北，是因为地磁场的作用
C．超导材料可用来制作电饭锅的发热体
D．病毒、原子、电子三者中电子尺度最小
【答案】C
【解析】【解答】A．摩擦起电的过程并不是创造了电荷，实质是电子的转移的过程，A正确，不符合题意；
B．地球是一个磁体，周围存在着磁场，指南针指南北，就是在地磁场的作用下指示南北的，B正确，不符合题意；
C．超导材料电阻为零，不可用来制作电饭锅的发热体，C错误，符合题意；
D．病毒的直径约为100nm，原子的直径约为10nm，电子的直径约为1×10-6nm，故空间尺度最大的是新冠病毒，最小的是电子，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】摩擦起电实现了电子的转移；指南针在地磁场的作用下指示南北；超导体的电阻为零，不能产生热量。
8．下列物品属于电磁感应现象应用的是（ ）
A．发电机 B．电吹风 C．电磁铁 D．电动机
【答案】A
【解析】【解答】解：A、发电机是利用电磁感应的原理制成的，故A正确；
B、电吹风内部是电动机，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故B错误；
C、电磁铁是利用电流的磁效应的原理工作的，故C错误；
D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的，故D错误；
故选A．
【分析】本题考查了电和磁的相关知识，知道各种电磁类电器的工作原理是解决问题的关键．（1）电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流；（2）发电机就是利用电磁感应原理制成的，工作时把机械能转化成电能．
9．如图所示的四幅图中，用来说明发电机原理的实验装置是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】解：A、图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故该选项不符合题意；
B、图示的通电导体在磁场中受到力的作用，受力的大小与电流的大小有关，是电动机的工作原理，故该选项不符合题意；
C、图示的是闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故该选项符合题意；
D、图示的是通电线圈在磁场中受力转动，是电动机的工作原理，故该选项不符合题意。
故选C。
【分析】（1）发电机的工作原理是电磁感应，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流；
（2）电动机的工作原理是磁场对电流的作用，即通电线圈在磁场中受力转动；
（3）奥斯特实验第一个揭示了电和磁之间的联系，说明了电流周围存在磁场。
10．在如图所示的实验装置中，闭合开关后，当左右移动导体棒AB运动时，能观察到电流计指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（ ）
A．发电机 B．电热器 C．电动机 D．电磁铁
【答案】A
【解析】【解答】解：如图所示，闭合开关后，当左右移动导体棒AB运动时，导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，能观察到电流计指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是发电机．故选A．
【分析】闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会产生感应电流，这就是电磁感应现象；利用这一原理制成了发电机．此题考查了电磁感应现象及其应用，知道电磁感应现象中，是通过磁场产生了电流，是发电机的原理．
二、填空题
11．电动机的原理是 其中的通电导体应该选用 ( 选填“铁线”或“铜线”)。电磁铁的铁芯应选用 (选填“软铁棒”或“钢棒”)。
【答案】通电导体在磁场中受到力的作用；铜线；软铁棒
【解析】【解答】电动机的原理是通电导体在磁场中受力的作用，所以通电导体应该选用电阻较小的铜线，铁芯应选择软铁棒，磁性更强。
【分析】电动机的原理是通电导体在磁场中受力的作用。
12．指南针是中国古代四大发明之一。用指南针来确定方向，就是 由于地球周围存在 。如图所示，磁悬浮地球仪应用了 （选填“同”或“异”）名磁极相互排斥的规律。
【答案】地磁场；同
【解析】【解答】地球本身是一个大磁体，地球周围存在地磁场，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近；由图知道，球体与底座是相互分离的，地球仪悬浮在空中，是因为受到了底座的排斥力作用，即该悬浮地球仪是利用了同名磁极相互排斥的规律。
【分析】任何磁铁都具有两个磁极，即N极和S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
13．把漆包线紧密缠绕在铁钉上，就制成一个电磁铁．把线两端的漆刮掉，通过滑动变阻器与电源相连，如图所示．闭合开关，就有电流通过紧密缠绕的线圈，此时钉帽一端的磁极为 （选填“N”或“S”）极．将滑动变阻器的滑片P向右移动时，电磁铁吸引的大头针数目将 （选填“增加”、“减少”或“不变”）．
【答案】S；减少
【解析】【解答】解：（1）由电源正负极知，电流从铁钉的上端流入，从下端流出，根据安培定则知，钉尖一端是N极，钉帽一端是S极．（2）滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路电阻变大，电路中电流减小，在线圈和铁芯一定时，电流越小，电磁铁磁性越弱，所以能够吸引的大头针数目将减少．
故答案为：S；减少．
【分析】（1）电磁铁的N极和S极通过安培定则进行判断：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是电磁铁的N极．（2）电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯．在电流和铁芯一定时，线圈的匝数越多，电磁铁磁性越强；在线圈和铁芯一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；在线圈和电流一定时，有铁芯时电磁铁磁性越强．
14．磁体上存在两个 的部分叫磁极．将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫 ，指北的磁极叫 ．
【答案】磁性最强；南极；北极
【解析】【解答】解：磁体上存在两个磁性最强的部分叫磁极．将一个磁体用线悬挂起来，静止时指南的磁极叫南极，指北的磁极叫北极．
故答案为：磁性最强；南极；北极．
【分析】①磁体上磁性的分布是不均匀的，磁性最强的部位叫磁极；②磁体具有指示南北方向的性质．
15．如图所示，质量和形状完全相同的金属线框A和塑料线框B，从同一高度同时自由落下（“×”表示磁场方向垂直纸面向里）。不计空气阻力，由于 现象，线框 （选填“A”、“B”）会有电流产生，使该线框的一部分重力势能转化为 能，导致线框A落到地面所需时间tA 线框B落到地面所需时间tB（选填“＞”、“＜”或“＝”）
【答案】电磁感应；A；电；大于
【解析】【解答】根据图片可知，磁场与纸面垂直朝向内外方向，金属线圈A在自由下落时做切割磁感线运动，此时会发生电磁感应现象，那么线圈A会有电流产生。
当线圈下落时，高度减小，则线框的重力势能减小，则使该线框的一部分重力势能转化为电能。
由于线框A转化的动能减小，那么速度变慢，根据公式可知，线框A落到地面所需时间tA大于线框B落到地面所需时间tB。 【分析】闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时会产生感应电流。根据能量转化的知识确定重力势能转化的能量形式。 根据能量转化的知识确定金属线框的速度变化，根据分析下落时间的变化。
16．研究磁场对电流有力的作用．
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入 ，根据该原理可制成 ．（选填电动机/发电机）
（2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，一般在上述电路中再串联一个 ，根据导体 判断受力的大小．
（3）乙、丙两个图中， 图的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反但不满足二力平衡条件的原因是这两个力 ．
（4）丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈 （选填刚转到/即将转到/刚转过）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
【答案】电源；电动机；滑动变阻器；摆动幅度；丙；没有作用在同一直线上；换向器；刚转过
【解析】【解答】解：（1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入电源，根据此原理制成了电动机；
（2）滑动变阻器串联在电路中可以改变电路中电流的大小，若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个滑动变阻器；改变电流大小后，根据导体棒偏动幅度可初步判断受力的大小是否发生改变；
（3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，所以图丙的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受的两个力大小相等、方向相反但不满足二力平衡条件中的不在同一直线上；
（4）丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
故答案为：（1）电源； 电动机；
（2）滑动变阻器； 摆动幅度；
（3）丙； 没有作用在同一直线上；
（4）换向器； 刚转过．
【分析】（1）通电导线在磁场中受到力的作用；
（2）滑动变阻器串联在电路中可以改变电路中电流的大小；导体棒偏动幅度可以反映所受力的大小；
（3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡；二力平衡的条件是同物、等大、反向、共线；
（4）换向器可以改变线圈中电流的方向，使得线圈连续转动下去．
17．探究“感应电流产生的条件”，小明将铁架台、导体AB、小量程电流表、蹄形磁体、开关和若干导线按图连接。实验中，小明在电路闭合时将导体AB向右移动一段距离后松开手，此时小量程电流表的指针 （左右摆动/偏向一边/静止不动），表明电路中产生了 。导体AB摆动过程中，如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦，导体AB的机械能 （变大/不变/变小）。
【答案】左右摆动；电流；变小
【解析】【解答】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时， 导体中会产生感应电流。切割磁感线的方向发生变化时，感应电流的方向发生改变，则此时小量程电流表的指针会左右摆动。导体AB摆动过程中，如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦，导体1B的机械能转化为电能，所以导体AB的机械能变小。
故答案为：左右摆动；电流；变小。
【分析】知道感应电流产生的条件，故理解实验过程是正确解题的关键。感应电流方向与磁感线方向与导体切割磁感线方向有关，根据能量的转化情况判断机械能的变化。
18．电梯均有额定运载人数标准，当人员超载时，电梯内报警装置会发出声音提示，此时乘客应主动减员，退出电梯。 电梯的工作原理如图所示，R 为保护电阻，R0 为压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。电磁铁的上端为 极，电梯超载时，电磁铁的磁性 。
【答案】北；增强
【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，则上端为电磁铁的N极；
（2）当电梯超载时，压敏电阻受到的压力增大而阻值减小，那么通过电磁铁的电流增大，则它的磁性增强。
【分析】（1）根据安培定则判断电磁铁的极性；
（2）当电梯超载时，首先确定压敏电阻的阻值变化，再根据欧姆定律判断通过电磁铁的电流变化，最终确定电磁铁的磁性强弱变化。
三、计算题
19．阅读短文，回答下列问题：
干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高．如图1所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上．
（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图2所示，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开．请简述其原理．当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，干簧管中相互靠近的两个触点被 成异名磁极而相互靠近，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的 消失，在弹力的作用下触点断开．
（2）小阳想用干簧管制作一个水位自动报警器，除干簧管外，还有实验器材：开关、红灯、绿灯和电源各一个，导线若干，如图3是小阳设计的一部分电路，请帮助小阳在图3中的虚线方框内画出报警电路其余部分的电路设计，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警．
【答案】（1）闭合；磁性
（2）解：当浮球上升到最高水位时，条形磁铁下沉到干簧管2所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以红灯亮，电铃响．同理，当浮球下降到最低水位时，条形磁铁上升到干簧管1所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以绿灯亮，电铃响．
如下图所示：
【解析】【解答】解：（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开．
【分析】（1）根据磁化的规律可以判断磁簧片的极性，再根据磁极间的相互作用，可解释为什么条形磁铁靠近时电路接通，远离时触点断开；（2）由题意可知，这应该是一个由两个干簧管分别控制一个支路的并联电路，据此来完成电路的连接；浮球的位置，可以确定条形磁铁的位置，而条形磁铁的位置可以确定哪个干簧管在工作，同时确定了哪个干簧管所在的电路工作．
20．如图所示，这是陕西某景区为游客服务的观光车，方便快捷，其质量为1000kg。（g取10N/kg）
（1）观光车的主要部件是电动机，其工作原理是 ；
（2）当观光车上司机和乘客的总质量为600kg时，观光车静止在水平路面上，轮胎与路面的总接触面积是400cm2，则观光车对水平路面的压强为多少？
（3）若观光车在水平路面上匀速直线行驶时，受到的阻力是500N，则观光车以5m/s的速度匀速直线行驶5min牵引力所做的功是多少？
【答案】（1）通电线圈在磁场中受力转动
（2）解：观光车上司机和乘客的总质量为600kg时，对地面的压力大小等于车、司机和乘客的重力大小，即F=G=mg=(1000kg+600kg)×10N/kg=1.6×104N
对水平地面的压强为
答：观光车对水平路面的压强为4×105Pa；
（3）解：观光车以5m/s的速度匀速直线行驶5min通过的路程为s=vt=5m/s×5×60s=1500m
当观光车做匀速直线运动时，牵引力和阻力是一对平衡力，所以F=f=500N
牵引力所做的功为W=Fs=500N×1500m=7.5×105J
答：牵引力所做的功为7.5×105J。
【解析】【解答】解：（1）观光车的主要部件是电动机，将电能转化为机械能，其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。
答：观光车的主要部件是电动机，其工作原理是：通电线圈在磁场中受力转动；
【分析】（1）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用；
（2）根据物体的质量计算重力，利用压力和受力面积的比值， 计算压强；
（3）根据速度和时间的乘积计算路程；根据力和距离的乘积计算做功多少。
四、作图题
21．如图所示，闭合开关后，套在通电螺线管上的磁环会向右运动，已知磁环的左侧为N极；请在图中标出电源右端的极性（用“+”或“﹣”表示）
【答案】解：如图所示：
【解析】【解答】
答案为：
【分析】
闭合开关后，套在通电螺线管上的磁环会向右运动，已知磁环的左侧为N极 则通电螺线管右侧为N极，根据右手定则，可以判断出电源的正负极。
22．如图中小磁针静止在通电螺线管旁，请你在图上标明：
①电源的正负极； ②通电螺线管的N、S极．
【答案】解：如图所示：
【解析】【解答】解：
从图可知，小磁针静止时左端是S极，右端是N极，因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是N极，右端是S极．
根据安培定则，四指顺着电流的方向握住螺线管，大拇指指螺线管的左端，电流从螺旋管的右端流入，所以电源的右端为正极，左端为负极．
【分析】①知道小磁针静止时的NS极指向，利用磁极间的相互作用规律判断通电螺线管的N、S极．②根据安培定则判断电流的方向，从而可以确定电源的正负极．
23．根据下图通电螺线管的磁感线方向，标出电源的正极和小磁针的N极．
【答案】解：内部磁感线向右，故右侧为N极，由安培定则可知电充由右侧流入螺线管，则电源右侧为正极；
小磁针所在处的磁场向左，故小磁针N极向左．
故答案如图：
【解析】【分析】由磁感线的方向可知磁铁的极性，由安培定则可知电流的方向；由电磁铁的磁场分布可得出小磁针的N极方向．
五、实验探究题
24．如图所示为“探究磁生电”的实验装置。
（1）实验中，通过观察 来判断电路中是否有感应电流；
（2）闭合开关，若导体ab不动，左右移动磁铁，电路中 （选填“有”或“无”）感应电流；
（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显。请提出一条
改进措施： ；
（4）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做 时，导体中就会产生感应电流。
【答案】（1）灵敏电流表指针是否偏转
（2）有
（3）将导体棒ab换成多匝线圈、或使用磁性更强的磁铁、或增大导体ab切割磁感线的运动速度
（4）切割磁感线运动
【解析】【解答】(1)实验中如果产生感应电流，电流表会发生偏转，所以可以通过电流表是否发生偏转来判断电路中是否有感应电流。(2)产生感应电流的条件是闭合回路的部分导体切割磁感线。闭合开关，使导体ab、电流表、导线、开关构成完整闭合的回路。若导体ab不动，左右移动磁铁，导体ab有切割磁感线，所以电路中有感应电流。(3)感应电流的大小与导线切割的速度大小、导线切割的速度方向、永磁体的强度有关。将导体棒ab换成多匝线圈、或使用磁性更强的磁铁、或增大导体ab切割磁感线的运动速度、或调整切割方向。(4)产生感应电流的条件是闭合回路的部分导体切割磁感线。
【分析】导体棒做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流，这种现象叫做法拉第电磁感应定律。导体棒做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流，产生的电流很小，需要用灵敏电流计来测量。
25．
（1）如图1所示，电能表读数为 kW h。
（2）图2是使用试电笔的两种方式，其中正确的是 ；若氖管发光，则正在测试的导线是 （选填“火”或“零”）线。
（3）利用图3的实验装置探究什么情况下磁可以生电时，需在导线夹a、b间接入 （选填“电源”或“电流表”），闭合开关，当导体左右运动时， （选填“能”或“不能”）产生电流。
（4）利用图4的装置探究通电螺线管外部磁场的分布情况，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；对调电源的正负极，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与 方向有关。
【答案】（1）8633.5
（2）乙；火
（3）电流表；能
（4）磁场；电流
【解析】【解答】（1）电能表的读数为8633.5 kW·h。最后一位是小数位，单位为kW·h，直接读取数字即可。
（2）正确的使用方式是 乙。使用试电笔时，手必须接触笔尾的金属体，才能形成电流回路，使氖管发光。
若氖管发光，说明正在测试的是火线。火线与大地之间有220V电压，能使试电笔的氖管发光。
（3）需在导线夹 a、b 间接入电流表。电磁感应实验是为了检测感应电流，因此需要用电流表，而不是电源。
当导体左右运动时，能产生电流。因为导体左右运动时切割了磁感线，满足电磁感应的条件（闭合电路、导体切割磁感线）。
（4）闭合开关后，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。这是电流的磁效应，即电流周围存在磁场。
调换电源的正负极，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。电流方向改变，磁场方向也随之改变。
故答案为：8633.5；（2）乙；火；（3）电流表；能；（4）磁场；电流。
【分析】1、电能表读数：最后一位是小数，单位是kW·h（度）。
2、试电笔使用
必须手碰笔尾金属体，否则不管碰火线还是零线都不亮
亮 → 火线，不亮 → 零线。
3、电磁感应
条件：闭合电路的一部分导体切割磁感线运动；
装置：用电流表（不用电源）；
应用：发电机（机械能→电能）。
4、电流的磁效应
通电导线周围有磁场，能让小磁针偏转，这是电生磁的现象。
5、通电螺线管
用安培定则（右手螺旋定则）判断N极。
26．小红认为“闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，导体中就一定会产生电流”．请你利用图所示的装置，证明小红的观点是错误的．请写出实验步骤、实验现象及实验结论．
【答案】解：步骤一：让导体ab做切割磁感线方向运动，现象：发现电流表指针摆动，说明导体中产生电流；
步骤二：让导体ab顺着磁感线方向上下运动，现象：发现电流表指针不摆动，说明导体中没有电流．
结论：闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，导体中不一定产生电流，因此，小红的观点是错误的．
【解析】【分析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应现象．根据电磁感应定义进行判断．
27．如图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，闭合开关后，铜棒 ab、电流表、开关组成闭合电路.小明将实验中观察到的现象记录在下表中.
次数 开关 磁场方向 导体 ab的运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上 N下S 向右运动 不偏转
2 闭合 上 N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上 N下 S 向左运动 向右偏转
4 闭合 上 N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上 S下 N 向下运动 不偏转
6 闭合 上 S下 N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上 S下 N 向左运动 向左偏转
（1）小明分析得出：闭合电路中的部分导体在磁场里做 时，导体中就会产生感应电流.
（2）比较实验2 和3（或6 和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与 有关.
（3）比较实验2 和6（或3和7）可知： .
（4）此实验的研究方法有控制变量法和 法.在此实验的过程中是 能转化为 能，重要的应用是 .
（5）针对这个实验小明进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此以外你的猜想是： .
①写出验证你的猜想的主要步骤.
②你怎样对实验结果进行分析判断
【答案】（1）切割磁感线运动(或与磁场方向垂直的运动)
（2）导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)
（3）在导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)不变时，感应电流的方向与磁场方向有关
（4）转换；机械；电；发电机（或动圈话筒）
（5）感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关①主要步骤：保持磁场强弱不变，让导体 ab以不同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小.②如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关；如果电流表指针偏转幅度不相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关.
【解析】【解答】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件时，
（1）根据表中数据，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直时，就会产生感应电流，导体必须在磁场里做切割磁感线运动。
（2）比较实验2和3（或6和7），磁场方向相同，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向改变，表明：感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关；
（3）比较实验2和6（或3和7）可知：导体切割磁感线的运动方向不变，磁场方向改变，感应电流的方向就改变，表明：感应电流的方向与磁场方向有关。
（4）实验中，研究感应电流的方向与磁场方向有关时，控制切割磁感线的方向不变；研究感应电流的方向与导体运动方向有关时，控制磁场方向不变，探究方法是控制变量法；导体中有无电流是通过电流表的指针是否偏转来判断的，即研究方法有转换法；
闭合电路中的电能是由于导体运动而产生的，可见消耗的是机械能，实验过程中，机械能转化为电能；应用这一现象制造的是发电机。
（5）影响感应电流大小分因素有：导体的运动情况、磁场的强弱等；所以猜想除了感应电流的大小可能与磁场的强弱有关，还可以猜想感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关。
【分析】（1）根据实验数据，分析产生感应电流时，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动情况；
（2）根据数据，感应电流的方向是在什么方向的变化下而变化的，若在磁场方向不变，只有导体运动方向改变，感应电流分析变化，则说明感应电流的方向与导体运动方向有关；
（3）当导体的运动方向相同，磁场方向改变，感应电流方向改变，可知感应电流的方向和磁场方向有关；
（4）实验中，有多个影响因素时，需要利用控制变量法；利用电流表指针偏转判断电流产生，是转换法；电磁感应现象中，能量是由机械能转化成电能，实际应用是发电机；
（5）根据电磁感应中，感应电流的影响因素，猜想：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动速度有关。
六、综合题
28．根据所学知识，完成填空
（1）如图甲所示的热水壶，倒水时需用力握紧壶柄，是通过 来增大摩擦的。
（2）该壶嘴上有一个能绕A点活动的金属片，水烧开时，“热气”会将金属片冲开，此时“热气”的内能转化为金属片的 ，这与光油机的 冲程能量转化过程相同。
（3）学校饮水机具有恒温功能，其内部简化电路如图乙（、均为加热电阻），闭合S，电磁铁上端为 （选填“N”或“S”）极；而当温控区温度达到60℃时，通过温度传感器与电磁铁共同作用，使饮水机进入保温状态，此时电磁铁衔铁应与 （选填“a”或“b”）触点接触；已知，若加热和保温产生的热量相等，则两阶段各自所需时间之比为 。
【答案】增大压力；机械能；做功；S；a；1∶3
【解析】【解答】（1）根据题意可知，倒水时需用力握紧壶柄，是通过增大压力来增大摩擦的。
（2）水烧开时，“热气”会将金属片冲开，将内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程能量转化相似。
（3）①由图知道，控制电路中的电流是从电磁铁的下端流入、上端流出，由安培定则知道，电磁铁下端为N极，上端为S极。
②由电路图知道，衔铁接b触点位置时，只有电阻R1接入电路，此时电路中电阻最小，电源电压U一定，由知道，此时电路的功率最大，饮水机处于加热状态；当衔铁接a触点位置时，R1 、R2 串联，电路中总电阻最大，此时电路的总功率最小，饮水机处于保温状态。
③已知R1∶R2=1∶2；
若加热和保温产生相等的热量，即Q1 =Q2 ，
由可知，所需时间之比。
【分析】 （1）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力；在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
（2）做功可以使内能与机械能之间进行转化：对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；
汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，根据进气门和排气门的开关情况和活塞的运动方向来判断冲程的类型。
（3）①根据安培定则判断电磁铁的磁极方向；
②根据分析衔铁在不同位置时总功率的大小，从而确定对应的工作状态；
③根据计算所需时间之比。
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