[第七章 3.电磁铁]
一、选择题
1.电磁铁是一个带有铁芯的螺线管,有着广泛的应用。如果要增强其磁性,以下方法中可行的是( )
A.减少线圈的匝数
B.增大线圈中的电流
C.改变线圈中的电流方向
D.减小线圈两端的电压
2.如图所示,当闭合开关S,且将滑动变阻器的滑片P向左移动时,电磁铁
( )
A.b端是N极,磁性减弱
B.a端是N极,磁性增强
C.a端是S极,磁性增强
D.b端是S极,磁性减弱
3.如图所示,闭合开关S,条形磁体静止后,将滑动变阻器滑片P从左往右滑动的过程中,弹簧将
( )
A.缩短
B.伸长
C.静止不动
D.先伸长后缩短
二、填空题
4.如图所示是小壮同学自制的电磁铁。电磁铁的磁性有无可以通过____________来控制;电磁铁的磁性强弱可以通过_________和_________来调节;电磁铁的极性可以通过改变_______________来改变。?
5.如图所示,闭合开关,电磁铁通电时,它的上端是_________(选填“N”或“S”)极,若将滑动变阻器的滑片向左移动,则电磁铁吸引大头针的数目将_________。?
6.如图所示,GMR为巨磁电阻,其阻值随着磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1和S2,电磁铁的右端是_________极;将滑动变阻器的滑片P从中点滑到b端时,电压表的示数将_________(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
三、实验探究题
7.在“探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关”的实验中,小壮同学提出了以下猜想:
猜想一:电磁铁磁性的强弱可能与电流的大小有关;
猜想二:电磁铁磁性的强弱可能与线圈的匝数有关。
为了检验上述猜想是否正确,小壮自制了简单的电磁铁,并连入电路中,如图所示,下表是小壮同学所做实验的记录,请根据小壮的实验数据,完成下面的问题。
电磁铁(线圈)
50匝
100匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流表示数/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)要判断电磁铁的磁性强弱,可通过观察__________________来确定。?
(2)比较第1、2、3(或4、5、6)次实验,可得出的结论是___________________________。?
(3)为了验证猜想二,若需对比两组实验数据,应从表中选取实验_________(填写实验次数序号)。
8.如图所示,把电磁铁连入你设计的电路(在虚线框内完成)中,要求:
(1)电路能改变电磁铁磁性的强弱。
(2)使小磁针静止时如图所示,小磁针黑端为N极。
参考答案与部分提示
1.B
2.C [解析]
闭合开关后,电流从螺线管的左端流入,由安培定则知,b端是电磁铁的N极,a端是S极;将滑动变阻器滑片P向左移动时,其连入电路的电阻变小,电流增大,在线圈匝数一定时,电流越大,电磁铁的磁性越强。
3.B [解析]
滑片从左往右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。由图知,电流从螺线管的下方流入,根据安培定则可知,螺线管的上端为N极,下端为S极,则电磁铁和条形磁体相对的磁极为异名磁极,根据异名磁极相互吸引,则电磁铁对磁体的吸引力增大,弹簧的长度变长。
4.电流的通断 电流的大小 线圈匝数的多少 电流的方向
5.S 增多 [解析]
(1)由图可知,闭合开关后电流从电磁铁下端流入,根据安培定则,用右手握住螺线管,四指顺着电流方向,大拇指指向下端,所以下端为N极,上端为S极;滑动变阻器的滑片P向左移动时,它连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,电磁铁吸引大头针的数目将增多。
6.S 变小
[解析]
(1)闭合开关S1,由安培定则可知,电磁铁左端为N极,右端为S极。(2)将滑动变阻器的滑片P从中点滑到b端时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,由欧姆定律可知,电路中电流变小,电磁铁磁性减弱;GMR的阻值随着磁场的增强而急剧减小,则GMR的阻值增大,由串联电路分压的规律可知,电压表的示数变小。
7.(1)电磁铁吸引铁钉的数量多少
(2)线圈匝数一定时,电流越大,电磁铁的磁性越强
(3)1和4(或2和5,或3和6)
8.如图所示
[解析]
(1)由图可知,线圈的匝数不变,要改变电磁铁的磁性强弱,只能改变电磁铁中电流的大小,所以要在电路中串联一个滑动变阻器。
(2)要使小磁针在图示位置静止,就要保证电磁铁的左端为N极,右端为S极。结合线圈绕向利用安培定则可以确定电流是从电磁铁的左端流入,右端流出,进而确定电源的正、负极。[第七章 1.磁现象]
一、选择题
1.如图所示是生活中常用来固定房门的“门吸”,它由磁体和金属块两部分组成。该金属块能被磁体吸引,是因为可能含有以下材料中的( )
A.银
B.铁
C.铝
D.锌
2.将如图所示的条形磁体从中间截成两段,则
( )
A.左段是S极,右段是N极
B.左右两段都有S极和N极
C.左右两段都只有一个磁极
D.左右两段全部失去了磁性
3.如图所示,弹簧测力计下挂一小铁块,将弹簧测力计自左向右逐渐移动时,弹簧测力计的示数
( )
A.不变
B.逐渐减少
C.先减小再增大
D.先增大再减小
4.当小壮同学拿一根钢棒接近一个悬挂的小磁针的S极时,小磁针被吸向钢棒,如图24所示,则下列说法正确的是
( )
A.钢棒原来一定具有磁性,接近小磁针的一端是N极
B.钢棒原来一定具有磁性,接近小磁针的一端是S极
C.钢棒原来一定不具有磁性
D.钢棒原来不一定具有磁性
5.如图所示的条形磁体周围放有可以自由转动的小磁针甲、乙、丙、丁,当四个小磁针静止时,极性指向错误的一个是(小磁针的黑端为N极)( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
6.指南针是我国四大发明之一,《论衡》记载:司南之杓,投之于地,其柢指南。如图所示的司南放在水平光滑的“地盘”上,静止时它的长柄指向南方。司南长柄所指方向是
( )
A.地理南极,地磁北极
B.地理南极,地磁南极
C.地理北极,地磁北极
D.地理北极,地磁南极
7.关于磁场和磁感线,以下说法错误的是
( )
A.磁体周围存在着磁感线
B.磁体之间的相互作用是通过磁场产生的
C.磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极的
D.磁场中,小磁针静止时北极所指的方向为该点磁场的方向
8.如图所示,磁体两极间磁感线的画法正确的是
( )
9.在一个圆纸盒内放置一个条形磁体,在圆纸盒外放置一些小磁针,各个小磁针静止时的指向示意图如图所示(图中黑色一端表示北极),则如图所示,圆纸盒内条形磁体的放置位置和S、N极正确的是( )
二、填空题
10.
信鸽是靠地球的_________来导航的;指南针静止时S极指的是地理的_________(选填“南方”或“北方”)。?
11.小壮同学不小心将甲、乙两磁铁棒各摔成两半,破裂情况如图所示。若将两磁铁棒按原状自然接合,则甲棒两半将互相_________乙棒两半将互相_________。
12.一种磁浮列车的车厢和铁轨上分别安放磁体,使它们始终保持同名磁极相对。由于同名磁极_________列车就能“浮”在轨道上方,如图所示,消除了车体与轨道之间的_________使速度突破了轮式列车速度的极限。?
13.如图所示是条形磁体周围铁屑的分布情况及小磁针的指向。图中各点小磁针有固定指向,说明磁体周围的磁场具有_________;铁屑在磁场中被磁化成_________从而在磁场中有序排列。?
14.
三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如图所示,D端为_________极,B端为_________极。(均选填“N”或“S”)?
15.如图所示是用来描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线,由磁感线的分布特点可知,a点的磁场比b点的磁场_________(选填“强”或“弱”);若在b点放置一个可自由转动的小磁针,以b点的切线PQ为参照,则小磁针静止时,其N极指向_________(选填“P”或“Q”)处。
16.小壮同学设计了如图所示的实验装置,在桌边上放一条形磁体,用细线系一回形针缠在桌边适当位置的石头上,使回形针由于被磁体吸引而与磁体保持一段距离。将被探究的物体放入回形针与条形磁体之间,如果出现_________现象,说明该物质能阻断磁场。小壮想探究的问题是________________________________________。?
三、作图题
17.在图中标出小磁针的N、S极及磁感线的方向。
四、实验探究题
18.
小谦在探究“磁体间的相互作用规律”时发现:磁体间的距离不同,作用力大小也不同。他想:磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢?
(1)你的猜想是 。?
(2)小谦用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量,他通过观察细线与竖直方向的夹角的变化,来判断磁体间力的变化,用到的科学方法是_________法。?
(3)小谦分析三次实验现象,得出结论:磁极间距离越近,相互作用力越大。小月认为:这个结论还需要进一步实验论证,联想到磁体间的相互作用规律,还应研究甲、乙两块磁体相互_________时,磁体间作用力与距离的关系。?
参考答案与部分提示
1.B 2.B
3.C [解析]
条形磁体两端磁性最强,中间位置磁性最弱几乎为零。铁块从左向右移动过程中,在条形磁体的N极和S极处受到的吸引力最大,在中间处受到的吸引力很小,所以铁块受到的磁体的吸引力先减小后增大,而弹簧测力计示数的大小等于铁块所受的重力与磁体吸引铁块的引力之和,因此弹簧测力计的示数先减小后增大。
4.D [解析]
用钢棒靠近小磁针的S极,小磁针被吸引过来。有两种情况:钢棒可能是磁体,具有磁性,钢棒和小磁针的靠近端是异名磁极相互吸引;钢棒也可能不具有磁性,被小磁针吸引。
5.D
6.A [解析]
地球本身是一个大磁体,司南是用天然磁石磨制成的勺子,其实质就是一块磁体,在地球的磁场中受到磁力的作用,静止时其勺柄指向南方,地理上的南极附近是地磁的北极,故长柄所指方向是地磁北极、地理南极。
7.A [解析]
磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想曲线,磁感线不是真实存在的,故A错误;磁体间的相互作用是通过磁场发生的,故B正确;磁体外部,磁感线从它的N极出来,回到S极,故C正确;磁场中的小磁针自由静止时,N极所指的方向跟该点的磁场方向一致,故D正确。
8.A [解析]
在磁体的外部,磁感线从磁体的N极出发回到S极,且同名磁极相斥,异名磁极相吸,所以正确画法为图A。
9.A
10.磁场 南方
11.吸引 排斥
12.相斥 摩擦
13.方向 磁体
[解析]
磁场是有方向的,在磁场的不同位置,磁场方向一般不同,同一位置,磁场方向固定,所以图中各点小磁针有固定指向。铁屑在磁场中会被磁体磁化,成为一个个小磁体,从而在磁场中有序地排列起来。
14.N N
[解析]
(1)由中间磁体与右边磁体之间的磁感线分布可知,中间磁体的D端为N极,其C端为S极;
(2)由中间磁体与左边磁体之间的磁感线分布,左边磁体的B端为N极。
15.弱 Q [解析]
从图中可以看出,a点的磁感线比b点的磁感线疏,故a点的磁场比b点的磁场弱;小磁针静止在b点时,其N极指向与该点磁感线的方向一致,故N极指向Q处。
16.回形针掉落 什么物质可以阻断磁场
17.如图所示
18.(1)磁极间的距离越近,磁体间的作用力越大
(2)转换 (3)排斥
[解析]
(1)由生活经验可提出猜想:磁极间的距离越近,磁体间的作用力越大。
(2)磁力大小可以通过细线与竖直方向的夹角大小来反映,采用了转换法。
(3)根据磁体间的相互作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,还应研究甲、乙两块磁体相互排斥时,磁体间作用力与距离的关系。[第七章 4.电磁继电器]
一、选择题
1.电磁继电器控制电路的电压和电流与其工作电路的电压和电流相比一般是
( )
A.高电压、弱电流
B.高电压、强电流
C.低电压、弱电流
D.低电压、强电流
2.如图所示的自动控制电路中,当控制电路的开关S闭合时,工作电路的情况是
( )
A.灯不亮,电铃响
B.灯不亮,电铃不响
C.灯亮,电铃不响
D.灯亮,电铃响
3.如图所示是某温度过低报警电路,下列关于此电路的说法不正确的是
( )
A.通过改变金属丝下端在温度计内的位置可以调节报警温度值
B.当所测温度低于设定值时,报警电路的电铃会发出铃声
C.液体温度计在电路中相当于一个开关
D.液体温度计内的液体可以是水银、酒精或煤油
二、填空题
4.
电磁继电器是利用_________控制工作电路通断的开关,它的工作原理是:通过直接控制“控制电路”的通断,间接控制“_________电路”的通断。?
5.如图所示是家用空气开关的结构示意图,图中P是电磁铁,S是闸刀开关,Q是可绕O点转动的衔铁。当电路中通过如图所示的电流时,电磁铁P的右端为_________极,当电路由于工作用电器总功率过大等原因导致电流过大时,电磁铁的磁性_________吸引衔铁Q的力变大,使衔铁转动,闸刀开关S在弹力的作用下自动开启,切断电路起到保险作用。
三、简答题
6.图甲为某热敏电阻的R-t图像,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路,继电器线圈的电阻为150
Ω,当线圈中电流大于或等于28
mA时,继电器的衔铁被吸合,为继电器线圈供电的电池的电压为6
V,图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)从图甲中可得50
℃时热敏电阻的阻值为_________Ω。?
(2)恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端?
(3)若恒温箱内的温度达到100
℃时,通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态?
(4)若在原控制电路中,串联接入一个可变电阻,当该电阻增大时,所控制的恒温箱内的最高温度将_________(选填“变大”“不变”或“变小”)。?
参考答案与部分提示
1.C [解析]
电磁继电器是利用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路,实质上是一个由电磁铁控制工作电路通断的开关。
2.A [解析]
由图可知,当控制电路的开关S闭合时,电磁铁中有电流通过,产生磁性,吸引衔铁向下运动,动触点与上触点断开,与下触点接触,则灯不亮,电铃响。
3.D [解析]
金属丝是导体,起到连接电路的作用,因此,通过改变金属丝下端在温度计内的位置可以调节报警温度值,故A正确;当所测温度低于设定值时,左侧控制电路不能接通,电磁铁没有磁性,弹簧片向右弹回,报警电路接通,所以电铃会发出铃声,故B正确;液体温度计在电路中相当于一个开关,故C正确;液体温度计内的液体必须是导体,因此可以是水银,但酒精和煤油是绝缘体,不能使用,故D错误。
4.电磁铁 工作
5.S 增大
6.(1)90
(2)恒温箱的加热器应接在A、B端。
(3)由图乙可知,控制电路中,热敏电阻R与继电器线圈是串联的。当温度达到100
℃时,据图甲可知,此时R的电阻是50
Ω,继电器线圈的电阻为150
Ω,所以该电路中的电流是I===0.03
A=30
mA,由于30
mA>28
mA,故恒温箱没有处于工作状态。
(4)变大[第七章 2.电流的磁场]
一、选择题
1.如图所示是奥斯特实验的示意图,有关分析正确的是
( )
A.通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定
B.发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用
C.移去小磁针后通电导线周围不存在磁场
D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
2.如图所示,对电流和磁极方向之间关系的判断,正确的是
( )
3.1820年,安培在科学院的例会上做了一个小实验,引起与会科学家的极大兴趣。如图所示,把螺线管沿东西方向水平悬挂起来,然后给导线通电,看到的现象是:通电螺线管
( )
A.转动后停在任意位置
B.转动后停在南北方向上
C.不停地转动下去
D.仍保持在原来位置上
4.一通电螺线管中的电流方向和其周围磁感线的分布如图所示,其中正确的是
( )
5.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后轻敲玻璃板,铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是
( )
A.图中P、Q两点相比,P点的磁场较强
B.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点的磁场会减弱
C.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点的磁场方向会改变
D.若只增大螺线管中的电流,P、Q两点的磁场方向会改变
6.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.通电螺线管的左端为N极
B.小磁针一直保持静止
C.小磁针的S极向右转动
D.通电螺线管外A点的磁场方向向左
7.如图所示,闭合开关S1、S2后,下列关于螺线管A和B的说法,正确的是
( )
A.A的右端是N极,B的左端是S极,它们相吸
B.A的右端是S极,B的左端是S极,它们相斥
C.A的右端是N极,B的左端是N极,它们相斥
D.A的右端是S极,B的左端是N极,它们相吸
8.弹簧测力计挂着一条形磁体置于螺线管的正上方,如图所示。闭合开关,弹簧测力计的示数将
( )
A.变小
B.先变小后变大
C.变大
D.不变
二、填空题
9.如图所示的奥斯特实验说明__________________ ;如果移走小磁针,该结论_________(选填“成立”或“不成立”)。
10.小壮同学在一块有机玻璃板上,安装一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后铁屑的分布如图所示。图中A、B点相比,_________点磁场较强。实验中_________(选填“能”或“不能”)用铜屑代替铁屑显示磁场分布。?
11.通电螺线管的极性跟电流的方向有关系,可以用安培定则来判断。如图所示,用_________手握住通电螺线管,使四指弯曲与_________方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的_________极。?
12.如图所示漫画,蚂蚁和猴子分别用两种行动的语言来描述通电螺线管的电流方向与N极位置的关系。图甲中:蚂蚁沿着电流方向绕螺线管向上爬行,它说,N极就在我的_________(选填“左”或“右”)边;图乙中:猴子用右手把一个螺线管夹在腋下,它说,如果电流沿着我右臂所指的方向,N极就在我的_________(选填“前”或“后”)方。?
13.如图所示,根据磁感线方向,可以判断:电源的a端为_________极,小磁针的b端为_________极。
三、作图题
14.请在图中通电螺线管两端的括号内标出N、S极,并画出其外部磁感线的方向。
15.如图所示,根据图中磁感线的方向,标出电源的“+”“-”极和磁体A的N极。
四、实验探究题
16.如图所示,将一根直导线放在静止小磁针的正上方,并与小磁针平行。接通电路后,观察到小磁针偏转。
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在_________。?
(2)改变直导线中的电流方向,小磁针偏转方向也发生改变,这表明________________________。?
(3)实验中小磁针的作用是________________________。?
(4)实验中用到的一种重要科学研究方法是
( )
A.类比法
B.转换法
C.控制变量法
D.等效替代法
17.在探究通电螺线管外部磁场的实验中,采用了如图甲所示的实验装置。
(1)当闭合开关S后,小磁针_________(选填“会”或“不会”)发生偏转,说明通电螺丝管与小磁针之间是通过_________发生力的作用的。?
(2)用铁屑来做实验,得到了如图乙所示的情形,它与_________磁体的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线_________真实存在的。?
(3)为了研究通电螺线管的磁极极性,老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图所示的四种情况。
实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的_________有关,且这个关系可以用_________判断。?
(4)在螺线管周围不同位置放置一些小磁针,闭合开关S,小磁针的N极指向如图所示,由图可知:在通电螺线管外部,磁感线是从_________极发出,最后回到_________极。?
参考答案与部分提示
1.B [解析]
通电导线周围的磁场方向由电流的方向决定,故A、D错误;当将通电导线放在小磁针上方时,小磁针会发生偏转,说明小磁针受到了力的作用,根据力的相互性,小磁针对通电导线也有力的作用,故B正确;通电导线周围的磁场与小磁针的有无无关,移走小磁针后通电导线周围仍存在磁场,故C错误。
2.D
3.B [解析]
由安培定则判断出B端为N极,A端为S极,而地球本身是个大磁体,在地面附近,地磁场的方向是由南指向北的,故B端指向北方,A端指向南方。
4.B [解析]
根据安培定则判断,图A中螺线管的右端是N极,左端是S极,故磁感线的方向错误;
图B中螺线管的左端是N极,右端是S极,且磁感线的方向正确;
图C中螺线管的右端是N极,左端是S极,故磁感线的方向错误;
图D中螺线管的左端是N极,右端是S极,故磁感线的方向错误。
5.C [解析]
由图可以看出通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场相似,并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集,由此可以确定Q点的磁场比P点强,故A错误;只改变电流方向,通电螺线管的磁场方向会发生改变,但通电螺线管的磁场强弱不变,故B错误,C正确;只增大螺线管中的电流,磁场的强弱会发生改变,但磁场方向不变,故D错误。
6.D [解析]
由安培定则可知,右手握住螺线管,四指指向电流的方向,大拇指指向右端,则通电螺线管的右端为N极,故A错误;通电螺线管的右端是N极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的S极应靠近螺线管的右端,则小磁针的S极向左转动,故B、C错误;在磁体的外部,磁感线由N极指向S极,所以通电螺线管外A点的磁场方向向左,故D正确。
7.B
8.A [解析]
根据安培定则可知,通电后螺线管的上端是N极;因为同名磁极相互排斥,所以弹簧测力计的示数将变小。
9.通电导体周围存在磁场 成立
10.A 不能 [解析]
由图可以看出通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,并且可以看到A点铁屑的分布比B点密集,由此可以确定A点的磁场比B点强;磁体具有吸铁性,铜不是磁性材料,不能被磁化,所以不能用铜屑代替铁屑。
11.右 电流 N
12.左 前
13.负 N
14.如图所示
[解析]
用右手握住螺线管,四指指向电流方向,大拇指所指的方向是通电螺线管的N极,所以右端是N极,左端是S极。磁体周围的磁感线从N极出发回到S极,则通电螺线管外部的磁感线方向向左。
15.如图所示
[解析]
在磁体外部,磁感线总是从磁体的N极出发,回到S极,所以通电螺线管的右端为N极,左端为S极,磁体A的左端为N极。
根据安培定则,伸出右手,使右手大拇指指向通电螺线管的N极,则四指弯曲所指的方向为电流的方向,即电流是从螺线管的左端流入的,所以电源的左端为正极,右端为负极。
16.(1)磁场
(2)通电导体周围磁场的方向与电流方向有关
(3)检测磁场的存在并显示磁场的方向
(4)B
17.(1)会 磁场
(2)条形 不是
(3)电流环绕方向 安培定则
(4)N S
