2020沪科版九年级物理全册第十七章从指南针到磁浮列车第二节电流的磁场作业设计(有答案）

第二节 电流的磁场
一、单选题
1.如图所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通上如图所示的电流，请你想一想会发生的现象是（???）
A.?通电螺线管仍保持静止不动??????????????????????????????
B.?通电螺线管能在任意位置静止C.?通电螺线管转动，直至A端指向南，B端指向北???
D.?通电螺线管转动，直至B端指向南，A端指向北
2.如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关S后，下列判断正确的是（? ）???????????????????????????
A.?通电螺线管外A点的磁场方向向右???????????B.?通电螺线管的左端为S极C.?小磁针一直保持静止?????????????????D.?小磁针N极向左转动
3.法国科学家阿尔贝和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获诺贝尔物理学奖．如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图．实验发现，巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小．当闭合开关S1， S2，使滑片P向左滑动过程中，关于指示灯亮度的变化，下列判断正确的是（　　）
A.?逐渐变暗??????B.?逐渐变亮????C.?亮度不变?????D.?无法判断
4.如图所示是教材中关于电磁联系的四幅图片，关于这四幅图片的说法中正确的是?
A.?甲图中，当导线中有电流通过时，若将小磁针移开，导线周围的磁场也随之消失B.?乙图中，若同时改变电源正负极的接线和磁体的N、S极同时对调，导体棒ab将向相反方向运动C.?丙图的实验可以说明电动机的工作原理D.?丁图中的线圈在磁场中转动时，线圈中除了因接入电源而产生的电流外，还会产生感应电流
5.如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图．光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆．下列有关说法正确的是（　　）?
A.?只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄B.?机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄C.?只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄D.?若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
6.如图所示，当闭合开关S，且将滑动变速器的滑片P向左移动时，电磁铁（? ）?
A.?a端是N极，磁性增强??????????????B.?a端是S极，磁性增强C.??b端是N极，磁性减弱????????????D.?b端是S极，磁性减弱
7.下列说法中正确的是（　　）
A.?磁铁能够吸引所有的金属物品?????????B.?通电导丝周围和磁铁周围一样存在磁场C.?磁体周围的磁感线是真实存在的????????D.?通电螺线管内部不存在磁场
8.如图所示，小磁针甲、乙处于静止状态．根据标出的磁感线方向，可以判断出（　　）
A.?螺线管的右端为N极?????????????????B.?电源的左端为负极C.?小磁针甲的右端为N极????????????????D.?小磁针乙的左端为N极
9.如图所示的奥斯特实验说明了（?? ）
A.?电流的周围存在着磁场??????????????B.?电流在磁场中会受到力的作用C.?导线做切割磁感线运动时会产生电流????????D.?小磁针在没有磁场时也会转动
10.如图是某科研小级设计的一种温度自动报警装置的电路图．当温度达到90℃时（　　）
A.?电铃响，绿灯亮?????????B.?电铃响，红灯亮?????
C.?电铃不响，绿灯亮????????D.?电铃不响，红灯不亮
二、填空题
11.如图所示是一种防汛报警器原理图，K是接触开关，B是一个漏斗形的圆筒，里面有个浮子A，水位上涨超过警戒线时，浮子A上升，使控制电路接通，于是受控电路中________?（甲/乙）灯亮，水位低于警戒线时，控制电路断开，衔铁在________?的作用下与电磁铁分离，受控电路中________?（甲/乙）灯亮．
12.在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”实验中，小明制成简易的电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路．通过观察图示情况，说明电磁铁磁性的强弱与________?有关；当滑动变阻器的滑片P向右移动时，甲能吸引的大头针的数量将________?（选填“变多”、“变少”或“不变”）．
13.上海磁浮列车是利用同名磁极________的原理使列车悬浮起来与铁轨分开．
14.如图所示是某宾馆走廊廊灯的自动控制电路，走廊入口上方安装有反射式光电传感器，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，定值电阻R两端的电压________，同时电磁铁磁性________，工作电路接通，灯泡发光，图中电磁铁的上端是________极．????????????????????????????????????????????
15.如图所示是温度自动报警器，当温度达到________?℃时，电铃发生报警，此时电磁铁的左端是________?极．温度计中的液体应该选用________?（选填“酒精”或“水银”）．
16.（2017?锦州）当开关S闭合时，通电螺线管左侧的小磁针静止时S极的指向如图所示，则电源的右端是________（“+”“﹣”）极．若滑动变阻器的滑片P向右移动，则通电螺线管周围的磁场会________（选填“增强”、“不变”或“减弱”）．
三、解答题
17.已知电磁铁磁性强弱与电流的大小和线圈匝数多少有关，请设计一个简易实验证明：当线圈匝数保持不变时，电磁铁的磁性随电流的增大而增强．写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论，要求设计的实验具有可行性，要符合安全规则．
四、实验探究题
18.沈仔细同学在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验时，做了如下猜想：猜想一：电磁铁磁性强弱跟通过电磁铁的电流大小有关；猜想二：电磁铁磁性强弱跟电磁铁的线圈匝数有关；猜想三：电磁铁磁性强弱跟铁芯的大小有关．为验证自己的猜想是否正确，他选用的器材有：电源一个，开关一个，滑动变阻器一个，电流表一个块，曲别针一盒，大小不同的铁钉若干，长导线若干，请你帮他完成下列任务．
（1）写出探究“猜想一”的实验方案
（2）设计出探究“猜想二”的记录数据表格．
五、作图题
19.科技改变生活，如图是一款街道路灯采用电磁继电器实现自动化智能控制的电路，其中R0为保护电阻.请你用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作（与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉），达到白天因光敏电阻变小而灯熄，夜晚因光敏电阻变大而灯亮的效果.
20.如图所示，根据小磁针静止时位置，标出螺线管上的电流方向，及电源的正负极．
六、综合题
21.某课外兴趣小组学习了电磁继电器以后，制作了如图所示的“自动保温控制电路”．
（1）已知热得快的功率为800W；水的质量为4kg，水的初温为20℃；若要使最高温度达到80℃；水需要吸收的热量是多少？假设加热效率为80%，则加热时间是多少？（水的比热容为4.2×103 J/（kg?℃））
（2）该温控电路的原理是接通220V的电源，电磁继电器常闭触点，使热得快通电，给水加热；当达到一定温度时，电磁铁磁性变强吸引衔铁；警报器响起．当温度降低时，电磁铁磁性变弱，热得快又重新开始工作，起到保温的效果．双金属片在电路中的作用相当于________?；当警报响起时，发光二极管的状态是________?．（发光/不发光）
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，因地球具有磁场，故可判出螺线管在地磁场中所受磁场力的作用而产生的偏转．
【解答】由右手螺旋定则可知，螺线管A端为N极；地球的南极为N极，北极为S极，螺线管东西悬挂，故在磁极的相互作用下，螺线管会转动，直至与N极向北，S极向南才能处于平衡状态．故选D．
【点评】可将螺线管当成自由悬挂的小磁针，小磁针静止时N极指向地球的北极，S极指向地球南极．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：结合图示的线圈绕向，利用安培定则可以确定电流从螺线管的右端为N极，左端为S极，在磁体外部磁感线方向从N极出发，回到S极，故通电螺线管外A点的磁场方向向左，故A错误；B正确；由磁极间的相互作用可知，小磁针S极向左运动，N极向右运动，故CD错误．故选B．【分析】利用安培定则可以确定可以确定螺线管的NS极；利用磁极间的相互作用可确定小磁针的转动方向；在磁体外部磁感线方向从N极出发，回到S极．对于通电螺线管的题，知道电流方向、螺线管的磁极、小磁针的磁极中的任意一者，都可以根据磁极间的作用和安培定则判断另外两者．
3.【答案】B
【解析】【解答】解：滑片向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路中的电流增大，灯泡的亮度逐渐变亮．故选B．【分析】由滑片的移动得到滑动变阻器接入电路的阻值的变化，由欧姆定律可知灯泡亮度的变化．　
4.【答案】D
【解析】【解答】解：A、通电直导线的周围存在磁场，磁场的存在不受小磁针的影响，将小磁针移开，导线周围的磁场依然存在，故A错误；B、通电导体在磁场中受力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关，若只改变其中的一个因素，力的方向改变，若两个因素同时改变力的方向不变，故B错误；C、丙图所示是电磁感应现象，根据电磁感应现象制成了发电机，故C错误；D、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电流，丁图中的线圈在磁场中转动时，做切割磁感线运动，故会产生电流，故D正确；故选：D．【分析】A、通电直导线的周围存在磁场，磁场的存在不受小磁针的影响；B、通电导体在磁场中受力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关；C、根据电磁感应现象制成了发电机；D、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电流．
5.【答案】C
【解析】【解答】解：（1）分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，因此A和B两个选项的说法是错误的；（2）分析可见，光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响的，因此这两个开关只能串联，不能并联，所以D选项的说法也是错误的．故选C．【分析】（1）只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶时，会压上压力开关，压力开关受到机动车的压力会闭合；（2）光控开关和压力开关都闭合后，电磁铁中有电流通过，产生磁性，电磁铁会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路接通，摄像机会对违规车辆进行拍照．
6.【答案】A
【解析】【解答】从图中可以看出，通电螺线管看到的电流方向是向上的，利用安培定则判断出 b端是S极，a端是N极；将滑动变阻器滑片P向左移动时，连入电路的电阻变小，电流增大，在螺旋管的匝数一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强．所以选A．【分析】（1）安培定则：伸出右手，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是N极．（2）影响电磁铁磁性强弱的因素：电流的大小和线圈的匝数．
7.【答案】B
【解析】【解答】解：A、磁铁能够吸引磁性材料，而很多金属不属于磁性材料，如铜、铝等金属，故A错误；B、奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，因此通电导丝周围和磁铁周围一样存在磁场，故B正确；C、人们为了研究方便引入了磁感线，磁感线并不存在，故C错误；D、通电螺线管的内外都有磁场，故D错误。故选B。【分析】（1）磁铁能够吸引磁性材料；（2）奥斯特实验表明通电导体周围存在磁场；（3）人们为了研究方便引入了磁感线。
8.【答案】B
【解析】【解答】解：A、在磁体的周围，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以利用磁感线的方向，可以确定螺线管的左端为N极，右端为S极．故A错误．B、根据螺线管的左端为N极结合图示的线圈绕向，利用安培定则可以确定电流从螺线管的右端流入左端流出．所以电源的右端为正极，左端为负极．故B正确；C、根据异名磁极相互吸引的理论可以确定小磁针甲右端为S极；故C错误；D、小磁针静止时，N极的指向跟通过该点的磁感线方向一致，S极跟通过该点的磁感线方向相反，所以乙的左端为S极，故D错误．故选B．【分析】根据磁感线的方向，可以确定螺线管的NS极；利用螺线管的N、S极，可以确定小磁针的N、S极；利用螺线管的N、S极和线圈的绕向，利用安培定则可以确定线圈中电流方向，进而确定电源的正负极；位于磁场中小磁针静止时，N极的指向跟通过该点的磁感线方向一致，S极跟通过该点的磁感线方向相反．
9.【答案】A
【解析】【解答】解：图中装置是奥斯特实验，在平行直导线下方平行地放置着小磁针，当导线中有电流通过时，小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁力的作用．因此说明电流周围存在磁场．故选A．【分析】要解决此题，需要掌握奥斯特实验，知道此实验证实了电流周围存在磁场．
10.【答案】B
【解析】【解答】解：当温度低于90℃时，控制电路断开，电磁铁无磁性，弹簧复位，上触点开关接通，报警装置不工作，绿灯亮，红灯不亮，电铃不响．当温度达到90℃时，控制电路接通，电磁铁有磁性吸引衔铁，下触点开关接通，报警装置就会响铃，同时红灯亮．故选B．【分析】温度自动报警器的原理是当温度达到一定值时，温度计内液体上升，该液体必须是导体，这样控制电路会接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引，将报警电路接通，电铃响，起到报警作用．
二、填空题
11.【答案】乙；弹簧；甲
【解析】【解答】解：此水位报警器也是一个电磁继电器，核心元件就是电磁铁，衔铁与动触点相连的杆子就是一根杠杆．当水位上升至警戒水位，浮子A使开关K接通，电磁铁中有电流通过，具有磁性，吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，甲灯断开，乙灯接触，甲灯不亮，乙灯亮．当水位较低时，浮子A的位置低，开关K无法接通，电磁铁中没有电流，没有磁性，在弹簧的作用下，动触点与上面的静触点接触，甲灯亮，乙灯不亮．故答案为：乙；弹簧；甲．【分析】电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合；这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．
12.【答案】线圈匝数；变少
【解析】【解答】解：（1）A、B两个电磁铁串联在电路中，电流相等，甲电磁铁的匝数越多，吸引的大头针越多，磁性越强．说明电磁铁磁性的强弱与线圈匝数有关；（2）电磁铁向右移动，长度越长，电阻越大，电压一定，电流越小，电磁铁的磁性越小，吸引的大头针数量将变少．故答案为：线圈匝数；变少．【分析】（1）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈多少、有无铁芯．在有铁芯时，电流越大，线圈匝数越多，磁性越强．（2）电磁铁的磁性不能直接看到，通过电磁铁吸引大头针的多少来反映．这种方法是转换法．
13.【答案】相互排斥
【解析】【解答】解：磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理来实现悬浮的．故答案为：相互排斥．【分析】要解答本题需掌握：磁悬浮列车的原理是同名磁极相互排斥．
14.【答案】增大；增强；S
【解析】【解答】解：该自动控制电路的光敏电阻R0与定值电阻R串联，当人靠近到一定距离时，从光电传感器上发射的红外线经人体反射后被接收器接收，接收器中的光敏电阻R0阻值减小，分的电压减小，电路电流变大，电磁继电器磁性增强，衔铁被吸下灯泡发光；电源左端是正极，因此电磁铁的下端是电流流进端，根据安培定则，右手四指顺电流方向握住螺线管后，大拇指指向下端，为N极，则上端是S极．故答案为：增大；增强；S．【分析】该自动控制电路的光敏电阻R0与定值电阻R串联，根据串联分压原理得出光敏电阻R0阻值减小时定值电阻电压变化和控制电路中电流变化，从而推出电磁铁磁性强弱变化；电磁铁的上端的磁极可根据安培定则判断．电磁铁的下端是电流流进端，右手四指顺电流方向握住螺线管后，大拇指指向下端，为N极，则上端是S极．本题考查电磁继电器的使用，并对右手定制的应用做了考查．
15.【答案】98；S；水银
【解析】【解答】解：由题干中图可知：当温度没有升高到98℃时，电磁铁无磁性，弹簧片把衔铁拉起来，电铃电路断开；当温度升高到98℃时，由于水银是导体，电磁铁电路就会接通，电磁铁有了磁性，且根据安培定则知左端为S极，衔铁就会在电磁力吸引的作用下接通电铃电路，电铃响，报警．故答案为：98；S；水银【分析】该温度计的分度值为1℃，金属丝下端指在96℃上面第2个小格上，因此金属丝下端所指的温度是96℃+2℃=98℃；电磁铁中有电流通过时，产生磁性会把衔铁吸来过，电铃电路接通；电磁铁中无电流时，无磁性，弹簧片把衔铁拉起来，电铃电路断开；用安培定则判断通电螺线管的极性，右手握住螺线管，四指弯向线圈中电流的方向，大拇指所指的就是通电螺线管的N极．
16.【答案】+；增强
【解析】【解答】解：（1）如图小磁极静止时左侧为N极、右侧为S极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以螺线管左端为N极、右端为S极；根据安培定则判断电流从螺线管右端流入，故电源右端是正极（+）；（2）当滑片向右移动时，滑动变阻器连入电阻减小，则由欧姆定律可得，电路中电流增大，故通电螺线管的磁性增强．故答案为：+；增强．【分析】（1）小磁针的左端为N极、右端是S极，根据磁极间的相互作用规律可得通电螺线管的N、S极；（2）由滑片的移动可知滑动变阻器接入电阻的变化，再由欧姆定律可知通过螺线管的电流的变化，得出通电螺线管磁性强弱的变化．
三、解答题
17.【答案】解：（1）实验器材：电源、开关、电磁铁、滑动变阻器、电流表、导线若干、大头针一盒；（2）实验步骤：①：把电磁铁、电流表、滑动变阻器组成串联电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I1．把电磁铁靠近大头针，观察电磁铁吸引大头针的个数．②：在第一步的基础上，调节滑动变阻器，使电流表的示数增大为I2，观察电磁铁吸引大头针的个数．（3）当电流增大时，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明在电磁铁匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强．故实验结论为：在电磁铁匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强．
【解析】【分析】（1）用电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱，这种方法是转换法．（2）用控制变量法研究电磁铁磁性强弱跟匝数、电流大小的关系．（3）电磁铁磁性的强弱跟电流大小、匝数、有无铁芯有关，电流越大，匝数越多，有铁芯时，电磁铁的磁性越强．（4）滑动变阻器的工作原理：改变连入电路电阻丝的长度，改变连入电路的电阻，从而改变电路中的电流．
四、实验探究题
18.【答案】（1）①将长导线绕在大铁钉上，制成电磁铁；将电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关组成串联电路，接在电源上；②闭合开关，调节滑动变阻器，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；③继续调节滑动变阻器，增大电路中的电流，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；④采取同样的实验方法，多做几次；⑤分析电磁铁吸引曲别针的数量多少，可知电磁铁的磁性强弱，比较电流表的示数大小，得出结论．（2）解：见表:
【解析】【解答】解：（1）探究电磁铁磁性强弱跟通过电磁铁的电流大小关系时，运用控制变量法，要控制电磁铁的匝数不变，改变电流的大小．实验方案如下：①将长导线绕在大铁钉上，制成电磁铁；将电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关组成串联电路，接在电源上；②闭合开关，调节滑动变阻器，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；③继续调节滑动变阻器，增大电路中的电流，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；④采取同样的实验方法，多做几次；⑤分析电磁铁吸引曲别针的数量多少，可知电磁铁的磁性强弱，比较电流表的示数大小，得出结论．（2）运用控制变量法探究电磁铁磁性强弱跟电磁铁的线圈匝数关系时，要控制电流大小不变，改变电磁铁线圈的匝数，观察吸引曲别针的数量多少；需要记录的数据有线圈的匝数，吸引曲别针的数量，设计表格如下： 故答案为：（1）①将长导线绕在大铁钉上，制成电磁铁；将电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关组成串联电路，接在电源上；②闭合开关，调节滑动变阻器，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；③继续调节滑动变阻器，增大电路中的电流，观察电磁铁吸引曲别针的数量，并记下电流表的示数；④采取同样的实验方法，多做几次；⑤分析电磁铁吸引曲别针的数量多少，可知电磁铁的磁性强弱，比较电流表的示数大小，得出结论；（2）见上表．【分析】电磁铁磁性的强弱的因素影响有：电磁铁的电流大小，线圈的匝数和有无铁芯．所以实验要采用控制变量法，由此设计实验；实验中电磁铁的磁性强弱由其吸引曲别针的多少反应；由实验中要记录控制的和不变量以及吸引曲别针多少，注意为了使结论具有普遍性要进行多次实验.
五、作图题
19.【答案】解：符合题意的电路图如下所示：
【解析】【分析】本题考查学生使用电磁继电器的能力。电磁继电器：实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。它的作用可实现远距离操作，利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。连接时分为两个电路，低压控制电路，高压工作电路。
20.【答案】解：如下图所示：
【解析】【解答】解：由图知：小磁针的磁极为：右S、左N，那么根据磁极间的相互作用，可知螺线管的磁极为：左N、右S；则据安培定则可知，螺线管上电流由左侧流入，右侧流出，故电源的左端为正极，右端为负极，如下图所示：【分析】根据磁极间的相互作用规律得出通电螺线管的右端为S极，左端为N极，再由安培定则得出电流的方向，标出电源的正、负极．
六、综合题
21.【答案】（1）解：（1）水吸收的热量：Q吸=cm（t2﹣t1）=4.2×103J/（kg?℃）×4kg×（80℃﹣20℃）=1.008×106J；则W=1.008×106J÷80%；由P=得：?答：水吸收的热量为1.008×106J；通电时间为1575s（2）开关；不发光
【解析】【分析】（1）知道水的质量、初温和末温、水的比热容，利用热量公式Q吸=cm△t进行计算；（2）电磁继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的