第五章 电和磁 培优练习（含解析）

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电和磁
一．选择题（共15小题）
1．小亮在学完“电与磁”的相关知识后，自己制作了一个如图所示的装置。关于此装置，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关后，通电螺线管的b端是N极
B．闭合开关后，通电螺线管外部磁感线方向是从b到a
C．闭合开关后，通电螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转
D．只改变电流方向可以改变通电螺线管的磁性强弱
2．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈ab固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。下列说法正确的是（　　）
A．要使血液流出“血泵”，电流需从a端流进线圈，从b端流出线圈
B．要使血液流入“血泵”，电流需从a端流进线圈，从b端流出线圈
C．若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁左侧为S极
D．若电流从b端流进线圈，从a端流出线圈，则S1会开启，S2会关闭
3．如图所示，小磁针N极的指向和通电螺线管的磁感线方向标注均正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．关于电磁联系，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，若将小磁针拿走，则通电直导线周围的磁场消失
B．乙图中若电流方向和磁场方向都改变，导体棒受力运动的方向也随之改变
C．丙图中电源上端为负极
D．丁图中的动圈式话筒的工作原理与发电机的工作原理相同
5．如图所示，在一通电环形线圈内放一小磁针，小磁针最终的指向是（　　）
A．N极垂直纸面指向纸外
B．N极垂直纸面指向纸内
C．N极指向右
D．N极指向左
6．科学家已经发现了巨磁电阻（GMR）效应：微弱的磁场可以导致某种材料的电阻阻值急剧变化。如图所示的电路是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现：闭合开关S1、S2后，在向左轻轻地移动滑片P的过程中，指示灯明显变亮。则下列说法中正确的悬（　　）
A．电磁铁右端为N极
B．该巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
C．滑片P向左轻轻移动过程中电磁铁的磁性减弱
D．小磁针将顺时针旋转
7．如图所示，变阻器的电阻丝MN间的总电阻为R，滑片P从M点向右移动到N的过程中，a、b两点间的电阻的变化情况是（　　）
A．电阻由0增大到R
B．电阻由0增大到
C．电阻由0增大到，再减小到0，最大值为
D．电阻由0增大到，再减小到0，最大值为
8．探究“电流与电阻的关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干，以下说法正确的是（　　）
A．电压预设值越小，在获得3组实验数据过程中，滑动变阻器阻值调节范围越小
B．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1V～4V
C．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为3V～5V
D．实验电压预设值为2V，要获得3组实验数据，要更换最大阻值为30Ω的滑动变阻器
9．如图所示电路中，电源电压相同且不变，电路元件均完好，电流表A1的示数比A2大，下列方案中有可能使两电流表示数相同的有（　　）
A．用一个更小的电阻替换R3
B．将图（a）中的R与（b）中的R1互换
C．用一个更大的电阻替换R
D．将图（a）中的R与（b）中的R3互换
10．在“伏安法测灯泡电阻”实验中，小章发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是（　　）
A．导体电阻与导体两端的电压有关
B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比
C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻减小
D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小
11．如图所示的电路，电源电压不变，当开关S闭合后，移动滑片P，改变滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数从6V变化到2V，同时观察到电流表的示数从0.5A变化到1A．定值电阻R0值和电源电压分别为（　　）
A．4Ω、8V
B．8Ω、10V
C．8Ω、8V
D．16Ω、10V
12．如图所示的电路，已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电源电压为6V．开关S闭合后，在滑动变阻器滑片滑动的过程中，保证电流表、电压表不超过量程，以下说法正确的是（　　）
A．电路中允许通过的最大电流是0.6A
B．滑动变阻器滑片允许滑到最左端
C．滑动变阻器接入电路的最小阻值为10Ω
D．滑动变阻器滑片移动的过程中，电流表先达到量程
13．在如图所示的电路中，设电源电压不变，灯L电阻不变。闭合开关S，在变阻器滑片P移动过程中，电流表的最小示数为0.2A，电压表V的最大示数为4V，电压表V1的最大示数ULmax与最小示数ULmin之比为3：2．则下列判断中正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．L的阻值为20Ω
C．滑动变阻器的最大电阻为40Ω
D．电路中的最大电流为0.3A
14．图中电源电压10伏保持不变，L1电阻100欧，L2电阻400欧，当L1灯丝烧断后，各表读数（　　）
A．电流表读数0.025安，V读数0，V2读数10伏
B．电流表读数0，V2读数0，V读数0
C．电流表读数0.02安，V2读数8伏，V读数0
D．电流读数0，V2读数0，V读数10伏
15．如图是简易“电动火车”的示意图，把一个干电池两端吸有短小圆柱形强磁铁的“结合体”，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈内，干电池和强磁铁的“结合体”就会在螺旋线圈内运动。关于简易“电动火车”的说法有：①线圈可以用漆包线绕成，确保各处绝缘；②强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；③“结合体”受到磁场力的作用；④“结合体”受到电源产生的电力。其中正确的是（　　）
A．①②
B．②③
C．①③
D．①④
二．填空题（共6小题）
16．如图所示，闭合开关，铁块、弹簧在图中位置静止，电磁铁的上端为　
　极（选填“N”或“S”），小磁针N极　
　时针旋转（选填“顺”或“逆”）；当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度将　
　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。并在图上标出一端磁感线的方向。
17．在如图甲的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P，电压表和电流表示数的U﹣I关系图象如图（乙），则电源电压为　
　，变阻器的最大阻值为　
　。
18．定值电阻R1和R2分别标有“20Ω
1A”和“30Ω
0.5A”的字样，现将它们串联起来接到某电源两端，为了不损坏电阻，该电源电压不能超过　
　V；若将它们并联起来，在不损坏电阻的情况下，干路上最大电流是　
　A。
19．甲、乙两灯的I﹣U图象如图所示。将甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，甲、乙两灯的电阻之比为　
　；将甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，甲、乙两灯两端电压之比为　
　。
20．如图1是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方体形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平。已知电源电压恒为12V，小灯泡标有“4V
4W”字样（灯丝电阻不变）。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图2所示（x为容器内水柱高度h的倒数，即x＝）。求：
（1）湖水水位高于警戒水位　
　m时，灯泡正常工作。
（2）若将电流表改为水位计，设电源电压恒为U，灯丝电阻为R1且保持不变，请写出超出警戒水位高度h与电流表的示数I的关系式　
　。
21．如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V．闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图2所示。在滑片P左移过程中，灯泡亮度　
　（选填“变亮”“变暗”“不变”），电源电压为　
　V，滑动变阻器的最大阻值为　
　Ω。
三．作图题（共2小题）
22．如图所示，开关S闭合，发现弹簧拉长，小磁针旋转到如图中所示位置静止，请标出电源的“+”极和小磁针的N极。
23．为保证桥梁以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的人口处安装了“超载检测报警系统”。检测时，当车辆重量小于限定值时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于限定值时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行。图中压敏电阻的阻值随着压力增大而减小。请用比划线代替导线完成电路连接。
四．实验探究题（共1小题）
24．在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”时，小科同学作出以下三种猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
猜想B：电磁铁的磁性强弱与通过的电流大小有关
猜想C：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关
为了检验上述猜想是否正确，小科所在实验小组设计了如图实验装置：
由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的指针式刻度板组成（线圈电阻忽略不计）．在指针下方固定一个小铁块A，当导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。
（1）小科是通过观察　
　来判断电磁铁磁性强弱的。
（2）为了验证猜想B，他应该进行的操作是　
　。
（3）保持滑片P位置不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度变大。由此，小科得出的结论是　
　。
五．计算题（共6小题）
25．如图所示的电路中，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器R1的规格为“20Ω
0.5A”，R2＝7.5Ω，R3＝15Ω，电压表V1和V2接入电路的量程均为0～3V，电流表接入电路的量程为0～0.6A。
（1）闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片，使电流表的示数为0.3A，求此时R1接入电路的阻值是多少Ω？
（2）闭合开关S和S1，将滑片从滑动变阻器R1的最左端移动到中点的过程中，求电流表的示数变化范围？
（3）若电源电压大小可调，闭合开关S和S2，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R1可接入的最大阻值是最小阻值的4倍，求此时电源电压是多少V？
26．如图所示是小川同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，原理如图所示，小筒底面积为10cm2，高20cm，大桶底面积为60cm2，装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计），并随托盘一起自由滑动，定值电阻R0＝5Ω，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10Ω，电源电压为6V，电流表量程0～0.6A。当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深（称量过程中大桶水未溢出）。求：
（1）托盘和小筒的总质量；
（2）开关S闭合，此时电路中电流表的示数；
（3）若要保证电路安全，则浮力秤的最大称量为多少g？
27．用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻，a、b为接线柱。已知电源电压恒为U，毫安表量程为Ig、内阻为Rg。
（1）用导线将a、b直接连起来，移动滑动变阻器R1的滑片P，使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig，Ig处就可以标为“0Ω”，求出此时滑动变阻器接入电路中的阻值R1。
（2）保持滑动变阻器R1接入电路中的阻值不变，在a、b间接入被测电阻Rx，推导出毫安表的示数I与Rx的关系式。
（3）若U＝1.5V，Ig＝10mA，图乙毫安表的表盘上已经标出了0Ω的位置，请在图乙中标出150Ω、1100Ω的位置。
28．如图所示，电源电压不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，R2＝20Ω，滑动变阻器R1的规格为“100Ω
1A”当S1、S2都断开，R1调到中点时，电流表示数为0.08A，电压表示数为4V。
求：（1）电阻R3是多大；
（2）电源电压多大
（3）闭合开关S1、S2，在不损坏电压表、电流表的情况下，求R1的阻值范围。
29．小明设计了如图1所示的实验装置，通过测电流表的示数来探究不同物体在木板上所受摩擦力的大小。将物体放置在水平的长木板上，导电性能良好的弹簧右端与物体及滑动变阻器R1滑片P相连（不计滑片与滑动变阻器线圈间的摩擦）；滑动变阻器总长18cm，其阻值随长度均匀变化；弹簧处于原长时，指针正好指在a端。探究过程中，滑片P始终在a、b间，弹簧的左端固定在墙壁上。当木板沿箭头所示的方向匀速运动时，物体和木板间发生相对滑动，物体处于平衡状态时，电流表的示数稳定不变，物体和木板间的摩擦力也不变。换用质量不同的物体，重复上述实验，发现电流表的示数随所放置物体的质量的变化而变化，电流表的量程为“0～0.6A”，定值电阻R0＝5Ω，电源电压为3V，问：
（1）当滑片移动到ab中间位置时，电流表的示数是0.15A，求此时滑动变阻器的阻值。
（2）当滑片移动到距离b端6cm处时，求R0的实际功率。
（3）向右拉动长木板，当指针P稳定时，指在变阻器离a端15cm处，此时物体A相对长木板静止，受到的摩擦力为90N。求当电流表的示数是0.1A时，物体受到的拉力。换上物体B，重复实验，当物体B处于平衡状态时，如果电流表的示数是0.1A，则物体B受到的摩擦力为多少？（弹簧始终在弹性限度内，弹簧的拉力与弹簧的伸长量成正比）
30．如图甲所示，重3N、底面积为150cm2的圆柱形容器置于水平升降台中央，容器中原来装有16cm深的水。一圆柱体A悬挂在轻质细杆下保持静止。已知圆柱体A与容器高度相同。质量为1.6kg。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，电源电压为18V，原理如图甲所示，可通过电流表示数测得轻杆对物体的弹力大小，如表格所示。在向上调节升降台直至圆柱体A与容器底部刚好接触的过程中，记录下电流表示数I与升降台移动的距离h的关系，如图乙所示。求：
电流表示数I与力传感器所受弹力F关系
I/A
9
6
3
2
1
F/N
16
10
4
2
0
（1）未调节升降台时，甲图中力传感器R的阻值大小；
（2）圆柱体A的密度；
（3）当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A静止，容器对升降台的压强为多大？
六．综合能力题（共1小题）
31．小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流　
　，Rx的阻值　
　（选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与　
　接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是　
　。
（2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载　
　人。（设每人质量约为55kg）
七．解答题（共3小题）
32．如图所示，是“探究产生感应电流的条件”实验装置。
（1）当磁铁在线圈中静止时，电流表指针　
　（填“能”或“不能”）发生偏转。
（2）要使电流表指针发生偏转，磁铁应　
　运动，这是一种　
　现象，利用这一原理可制成　
　。
（3）要使电流表指针偏转，也可以磁铁静止，使　
　运动。
（4）当磁铁的N极分别向上运动和向下运动时，电流表指针偏转方向　
　（填“变化”或“不变”）。
（5）学校的广播系统中，其中　
　是利用这个原理工作的。
33．如图为条形磁铁与通电螺线管之间的磁感线分布情况，请标出磁感线方向，并画出螺线管的绕法。
34．如图甲所示是一种家庭水箱水位测量装置示意图，电源电压18V保持不变，电压表量程0?15V，电流表量程0?3A，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R1是长20cm、阻值为20Ω的电阻丝，滑片P把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起。圆柱体M长80cm，底面积为200cm2．当水位处于最高处时，M刚好浸没在水中，滑片P恰好在R1的最上端。轻质弹簧阻值不计，M全部露出水面前，弹簧的伸长长度△L始终与受到的拉力F成正比，如图乙所示。
（1）如要求电表指针偏转的幅度随水位的上升而增大，则选用电路中　
　表的示数来显示水位变化。
（2）当水位处于最高处时，电压表的示数为多少？
（3）当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，电流表示数为多少？（g取10N/kg）
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．小亮在学完“电与磁”的相关知识后，自己制作了一个如图所示的装置。关于此装置，下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关后，通电螺线管的b端是N极
B．闭合开关后，通电螺线管外部磁感线方向是从b到a
C．闭合开关后，通电螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转
D．只改变电流方向可以改变通电螺线管的磁性强弱
【解答】解：
A、闭合开关后，电流从螺线管的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的b端是S极，故A错误；
B、磁体外部的磁感线是从N极出来，回到S极的，故通电螺线管外部磁感线方向是从a到b，故B错误；
C、闭合开关后，异名磁极相互吸引，则通电螺线管右侧的小磁针将顺时针旋转，故C正确；
D、只改变电流方向无法改变通电螺线管的磁性强弱，故D错误。
故选：C。
2．医生给心脏疾病的患者做手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图是该装置的示意图，线圈ab固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），通电时线圈与活塞柄组成的系统与固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞通过阀门与血管相通，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。下列说法正确的是（　　）
A．要使血液流出“血泵”，电流需从a端流进线圈，从b端流出线圈
B．要使血液流入“血泵”，电流需从a端流进线圈，从b端流出线圈
C．若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁左侧为S极
D．若电流从b端流进线圈，从a端流出线圈，则S1会开启，S2会关闭
【解答】解：
A、由图知，要使血液流出“血泵”，需要S1开启，S2关闭，活塞向右移动，根据磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的左端应该为N极，根据安培定则可知，电流需从a端流进线圈，从b端流出线圈，故A正确；
B、要使血液流入“血泵”，需要S2开启，S1关闭，活塞向左移动，根据磁极间的相互作用规律可知，电磁铁的左端应该为S极，根据安培定则可知，电流需从b端流进线圈，从a端流出线圈，故B错误；
C、若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，根据安培定则可知，电磁铁左侧为N极，故C错误；
D、若电流从b端流进线圈，从a端流出线圈，电磁铁的左端为S极，异名磁极相互吸引，活塞向左移动，则S2会开启，S1会关闭，故D错误。
故选：A。
3．如图所示，小磁针N极的指向和通电螺线管的磁感线方向标注均正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：
由图知，四幅图中电流方向和线圈的绕法都相同，且电流从左方流入、右方流出，根据安培定则，伸出右手，四指弯曲所指的方向为电流的方向，则大拇指指向通电螺线管的左端为S极，螺线管的右端为N极；在磁体外部，磁感线方向由N极指向S极，则磁感线方向向左，故AB错误；
由磁极间的相互作用规律可知，小磁针左下端为S极，右上端为N极，故C正确，D错误。
故选：C。
4．关于电磁联系，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，若将小磁针拿走，则通电直导线周围的磁场消失
B．乙图中若电流方向和磁场方向都改变，导体棒受力运动的方向也随之改变
C．丙图中电源上端为负极
D．丁图中的动圈式话筒的工作原理与发电机的工作原理相同
【解答】解：
A、通电导线周围存在磁场，将小磁针移走，磁场仍存在，故A错误；
B、通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关，改变电流方向并对调N，S极，导体棒摆动方向不变，故B错误；
C、由图可知，小磁针的下端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，下面螺线管的右端为S极，根据安培定则可知，下面螺线管中的电流从左端流入，右端流出，故电源上端为正极，故C错误；
D、导体棒在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，根据该原理制成了发电机，动圈式话筒的工作原理与发电机的工作原理相同，故D正确。
故选：D。
5．如图所示，在一通电环形线圈内放一小磁针，小磁针最终的指向是（　　）
A．N极垂直纸面指向纸外
B．N极垂直纸面指向纸内
C．N极指向右
D．N极指向左
【解答】解：如图所示，若通电时，据安培定则不难看出此时环形线圈的前面是N极，其后面是S极，故其磁感线的方向是应该是垂直于纸面向外，故此时小磁针静止时的N极指向与环形线圈的磁感线的方向是一致的，由于小磁针的磁感线应是从小磁针的N极出发回到S极的，故此时小磁针的静止时的N极应该是垂直纸面向外。故A符合题意；BCD不符合题意。
故选：A。
6．科学家已经发现了巨磁电阻（GMR）效应：微弱的磁场可以导致某种材料的电阻阻值急剧变化。如图所示的电路是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现：闭合开关S1、S2后，在向左轻轻地移动滑片P的过程中，指示灯明显变亮。则下列说法中正确的悬（　　）
A．电磁铁右端为N极
B．该巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
C．滑片P向左轻轻移动过程中电磁铁的磁性减弱
D．小磁针将顺时针旋转
【解答】解：AD、电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，由磁极间的相互作用可知，小磁针将逆时针旋转，故A、D错误；
BC、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小。故C错误，B正确；
故选：B。
7．如图所示，变阻器的电阻丝MN间的总电阻为R，滑片P从M点向右移动到N的过程中，a、b两点间的电阻的变化情况是（　　）
A．电阻由0增大到R
B．电阻由0增大到
C．电阻由0增大到，再减小到0，最大值为
D．电阻由0增大到，再减小到0，最大值为
【解答】解：（1）当滑片在M端或者N端时，ab两点间的电阻均为0，在中间时，ab间的电阻最大；
（2）当滑片在中间时，长度变为原来的二分之一，横截面积变为原来的一倍，则电阻变为原来的四分之一。
即电阻由0增大到R/4，再减小到0，最大值为R/4。
故选：D。
8．探究“电流与电阻的关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源（6V）、滑动变阻器（20Ω，1A）、电流表、电压表、开关、三个定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω）及导线若干，以下说法正确的是（　　）
A．电压预设值越小，在获得3组实验数据过程中，滑动变阻器阻值调节范围越小
B．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1V～4V
C．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为3V～5V
D．实验电压预设值为2V，要获得3组实验数据，要更换最大阻值为30Ω的滑动变阻器
【解答】解：A、电压预设值越大，电路中电流越大，电阻电阻两端电压越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，滑动变阻器阻值调节范围越小。故A错误；
BC、由图知，R与变阻器串联，电压表测R两端电压，电流表测电路中电流，
当定值电阻最大R＝20Ω，当电压预设值最小为1V时，由欧姆定律，电路中电流最小：
I最小＝IR＝＝＝0.05A，
由串联电路特点和欧姆定律可得，此时变阻器接入电路中的电阻最大：
R滑最大＝＝＝＝100Ω＞20Ω，
所以此预设电压值不正确，即B错误；
设电压表示数为UV，根据串联电路电压的规律和分压原理有：＝，即﹣1＝﹣﹣﹣﹣①，
故当R取最大值时，滑动变阻器也接入最大阻值，此时通过电路的电流最小，即R＝20Ω，R滑＝20Ω，
所以有﹣1＝，
故电压表控制的最小电压为UV＝3V；
滑动变阻器（20Ω，1A）即电路中允许通过的最大电流为1A，此时电路中的电阻最小，故定值电阻接入电路的也为最小电阻，即R＝20Ω，由欧姆定律，电阻两端的最大电压为：
U＝IR小＝1A×5Ω＝5V，故要获得3
组实验数据，电压预设值范围为3﹣5V；故C正确；
D、实验电压预设值为2V时，当R＝20Ω时，变阻器需连入阻值最大，
由欧姆定律，此时电路中电流：
I＝＝＝0.1A，
由欧姆定律，此时变阻器连入电路的阻值：
R＝＝＝40Ω，故D错误。
故选：C。
9．如图所示电路中，电源电压相同且不变，电路元件均完好，电流表A1的示数比A2大，下列方案中有可能使两电流表示数相同的有（　　）
A．用一个更小的电阻替换R3
B．将图（a）中的R与（b）中的R1互换
C．用一个更大的电阻替换R
D．将图（a）中的R与（b）中的R3互换
【解答】解：由（a）电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测干路电流；由（b）电路图可知，R1与R3串联，电流表A2测干路电流；
因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，
所以，图（a）中的总电阻小于R1，图（b）中的总电阻大于R1，
A．用一个更小的电阻替换R3时，图（a）中的总电阻仍然小于R1，图（b）中的总电阻仍然大于R1，则电流表A1的示数比A2大，故A不可能；
B．当R1的阻值比R2和R3都大时，将图（a）中的R2与（b）中的R1互换后，有可能两个R1并联后的总电阻等于R2与R3串联的总电阻，使两电流表的示数相等，故B可能；
C．用一个更大的电阻替换R2时，图（a）中的总电阻仍然小于R1，图（b）中的总电阻仍然大于R1，则电流表A1的示数比A2大，故C不可能；
D．将图（a）中的R2与（b）中的R3互换后，图（a）中的总电阻仍然小于R1，图（b）中的总电阻仍然大于R1，则电流表A1的示数比A2大，故D不可能。
故选：B。
10．在“伏安法测灯泡电阻”实验中，小章发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是（　　）
A．导体电阻与导体两端的电压有关
B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比
C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻减小
D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小
【解答】解：（1）导体的电阻是导体本身的基本性质，它与导体的材料、长度以及横截面积，还有温度有关，与导体两端的电压和导体中电流大小都无关。故ABC都不正确；
（2）温度影响导体电阻阻值的大小，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，实际电功率减小，温度降低，所以测量的小灯泡电阻也相应减小。故D解释正确。
故选：D。
11．如图所示的电路，电源电压不变，当开关S闭合后，移动滑片P，改变滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数从6V变化到2V，同时观察到电流表的示数从0.5A变化到1A．定值电阻R0值和电源电压分别为（　　）
A．4Ω、8V
B．8Ω、10V
C．8Ω、8V
D．16Ω、10V
【解答】解：
由图知，R0与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
由欧姆定律可得，
第一次R0两端的电压：U1＝I1R0＝0.5A×R0；
第二次R0两端的电压：U2＝I2R0＝1A×R0；
由题意可知，滑动变阻器两端电压减小了4V，而电源电压不变，
所以，由串联电路的电压特点可知，R0两端的电压一定增大了4V，即U2﹣U1＝4V；
则有：1A×R0﹣0.5A×R0＝4V，
解得：R0＝8Ω；
由串联分压的规律可知，电压表示数为6V时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中电流最小为0.5A；
此时R0两端的电压：U1＝I1R0＝0.5A×R0＝0.5A×8Ω＝4V，
则电源电压：U＝U1+U滑＝4V+6V＝10V；
故选：B。
12．如图所示的电路，已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电源电压为6V．开关S闭合后，在滑动变阻器滑片滑动的过程中，保证电流表、电压表不超过量程，以下说法正确的是（　　）
A．电路中允许通过的最大电流是0.6A
B．滑动变阻器滑片允许滑到最左端
C．滑动变阻器接入电路的最小阻值为10Ω
D．滑动变阻器滑片移动的过程中，电流表先达到量程
【解答】解：（1）由电路图可知，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，
因电源的电压6V大于电压表的最大量程3V，
所以，滑动变阻器的滑片不能移到最左端，故B错误；
此时电路中的电流：
I＝＝＝0.6A，
所以，电路中的最大电流不能为0.6A，且两电表中电压表先达到最大量程，故AD错误；
（2）当电压表的示数U1＝3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器两端的电压：
U2＝U﹣U1＝6V﹣3V＝3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，此时电路中的电流：
I′＝＝，即＝，
解得：R2＝10Ω，故C正确。
故选：C。
13．在如图所示的电路中，设电源电压不变，灯L电阻不变。闭合开关S，在变阻器滑片P移动过程中，电流表的最小示数为0.2A，电压表V的最大示数为4V，电压表V1的最大示数ULmax与最小示数ULmin之比为3：2．则下列判断中正确的是（　　）
A．电源电压为6V
B．L的阻值为20Ω
C．滑动变阻器的最大电阻为40Ω
D．电路中的最大电流为0.3A
【解答】解：由电路图可知，电灯L与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表V测滑动变阻器两端的电压，电压表V1测小灯泡L两端的电压。
（1）当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电路中的电流最小I＝0.2A；此时电压表V的最大U2＝4V，电压表V1的示数最小为ULmin；
∴滑动变阻器最大阻值：
R＝＝＝20Ω
灯泡L两端电压：
ULmin＝IRL，
电源电压：
U＝I（R2+RL）＝0.2A×（20Ω+RL）＝4+0.2RL。
（2）当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，电路中的电流最大为I′，此时灯泡L两端的电压ULmax最大等于电源电压，
则ULmax＝I′RL。
①∵电压表V1的最大示数与最小示数之比为3：2；
∴＝＝＝，
I′＝I＝×0.2A＝0.3A
∴电源电压U＝I′RL＝0.3RL
②电源两端电压不变，灯L的电阻不随温度变化，
∴4+0.2RL＝0.3RL
解得灯泡电阻RL＝40Ω，电源电压U＝12V
故选：D。
14．图中电源电压10伏保持不变，L1电阻100欧，L2电阻400欧，当L1灯丝烧断后，各表读数（　　）
A．电流表读数0.025安，V读数0，V2读数10伏
B．电流表读数0，V2读数0，V读数0
C．电流表读数0.02安，V2读数8伏，V读数0
D．电流读数0，V2读数0，V读数10伏
【解答】解：当L1灯丝烧断后，L2、V2被断路，所以电压表V2的示数为0；
此时电压表V与电流表A串联在电源的两端，测电源的电压，故电压表V的示数为10V；
电压表相当于断路，所以此时电路的电流为0，即电流表的示数为0。
故选：D。
15．如图是简易“电动火车”的示意图，把一个干电池两端吸有短小圆柱形强磁铁的“结合体”，放入很长的固定在水平桌面的螺旋线圈内，干电池和强磁铁的“结合体”就会在螺旋线圈内运动。关于简易“电动火车”的说法有：①线圈可以用漆包线绕成，确保各处绝缘；②强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；③“结合体”受到磁场力的作用；④“结合体”受到电源产生的电力。其中正确的是（　　）
A．①②
B．②③
C．①③
D．①④
【解答】解：
由图和题意可知，螺旋线圈和结合体构成一个闭合回路，强磁铁与线圈在任何位置都应保持良好接触；当吸附着磁铁的电池进入线圈后，线圈中有电流通过，通电线圈会产生磁场，“结合体”在线圈所形成的磁场中会受到磁场力的作用，“结合体”与通电线圈之间相吸、相斥，这样“结合体”就会在螺旋线圈内运动，故②③正确。
故选：B。
二．填空题（共6小题）
16．如图所示，闭合开关，铁块、弹簧在图中位置静止，电磁铁的上端为　N　极（选填“N”或“S”），小磁针N极　顺　时针旋转（选填“顺”或“逆”）；当滑动变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度将　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。并在图上标出一端磁感线的方向。
【解答】解：
（1）根据安培定则可得，右手握住螺线管，四肢指向电流的方向，大拇指指向螺线管的上端为N极，下端为S极，
由磁极间的相互作用可知，磁针N极顺时针旋转；
（2）若将变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，所以电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强；故对铁块的吸引力增大，即弹簧长度应变大。
（3）在磁体外部，磁感线的方向都是从N极指向S极。如图所示：
故答案为：N；顺；变大；见上图。
17．在如图甲的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P，电压表和电流表示数的U﹣I关系图象如图（乙），则电源电压为　9V　，变阻器的最大阻值为　20Ω　。
【解答】解：由电路图可知，滑动变阻器的左右两部分电阻并联，再与电阻R1串联，电流表测量左边部分电阻的电流，电压表测量aP、bP并联部分两端电压；
（1）根据图乙可知，当电压表示数为4V时，左边部分电流为0.25A，通过右边部分电流为1A，
则干路电流为I＝0.25A+1.0A＝1.25A，
根据串联电路的特点和欧姆定律可得电源电压：
U总＝U+IR1＝4V+1.25A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当电压表读数为5V时，左右两部分的电流都为0.5A，则干路电流为I′＝0.5A+0.5A＝1A，
同理可得电源电压：
U总＝U′+I′R1＝5V+1A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解得：U＝9V，R1＝4Ω；
（2）根据图乙可知，当电压表示数为4V时，通过aP的电流为0.25A，通过bP的电流为1A；或通过aP的电流为1A，通过bP的电流为0.25A；
由I＝可知，左右两部分的电阻分别为：
RaP＝＝＝16Ω，RbP＝＝＝4Ω；
或：RaP′＝＝＝4Ω，RbP′＝＝＝16Ω；
则滑动变阻器R的最大阻值：R＝RaP+RbP＝16Ω+4Ω＝20Ω。
故答案为：9V；20Ω。
18．定值电阻R1和R2分别标有“20Ω
1A”和“30Ω
0.5A”的字样，现将它们串联起来接到某电源两端，为了不损坏电阻，该电源电压不能超过　25　V；若将它们并联起来，在不损坏电阻的情况下，干路上最大电流是　1.25　A。
【解答】解：I1＝1A，I2＝0.5A
因为I1＞I2
所以串联电路中的电流为0.5A；
因此串联电路两端的电压为
U＝I2（R1+R2）＝0.5A×（20Ω+30Ω）＝25V；
U1＝I1R1＝1A×20Ω＝20V，U2＝I2R2＝0.5A×30Ω＝15V
因为U1＞U2
所以并联电路两端的电压为15V，
通过定值电阻R1的电流为：I′1＝＝＝0.75A，
故并联电路中干路上允许的最大电流为
I＝I′1+I2＝0.75A+0.5A＝1.25A。
故答案为
25；1.25。
19．甲、乙两灯的I﹣U图象如图所示。将甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，甲、乙两灯的电阻之比为　2：3　；将甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，甲、乙两灯两端电压之比为　1：3　。
【解答】解：（1）甲、乙两灯并联在2V的电源两端时，它们两端的电压均为2V，
由图象可知：I甲＝0.3A，I乙＝0.2A，
由I＝可得，当电压一定时，电流与电阻成反比，
故甲、乙两灯的电阻之比＝＝＝；
（2）把甲、乙两灯串联接在8V的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和；
由图象可知，当电路中的电流为0.3A，甲灯的实际电压为2V，乙灯的实际电压为6V时满足电源电压为8V，
所以甲、乙两灯两端的电压之比U甲：U乙＝2V：6V＝1：3。
故答案为：2：3；
1：3。
20．如图1是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方体形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与湖水相通，且容器底面与警戒水位相平。已知电源电压恒为12V，小灯泡标有“4V
4W”字样（灯丝电阻不变）。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图2所示（x为容器内水柱高度h的倒数，即x＝）。求：
（1）湖水水位高于警戒水位　2.5　m时，灯泡正常工作。
（2）若将电流表改为水位计，设电源电压恒为U，灯丝电阻为R1且保持不变，请写出超出警戒水位高度h与电流表的示数I的关系式　h＝　。
【解答】解：（1）由P＝UI＝可得，小灯泡的电阻：
RL＝＝＝4Ω；
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，电路中的电流：
I＝IL＝＝＝1A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，湖水电阻两端的电压：
UR＝U﹣UL＝12V﹣4V＝8V，
则湖水的电阻：
R＝＝＝8Ω，
由图乙可知，x＝0.4m﹣1，
此时湖水水位高于警戒水位的高度：h＝＝m＝2.5m，灯泡正常工作；
（2）由图象可知，R与x成正比例函数，设为R＝kx，k为比例系数，
把R＝8Ω、x＝0.4m﹣1代入可得：k＝20Ω?m，
则湖水电阻R＝20Ω?m×x＝，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流（电流表的示数）：
I＝＝＝，
则变形化简可得h与I的关系式：
h＝。
故答案为：（1）2.5；（2）h＝。
21．如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V．闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I﹣U关系图象如图2所示。在滑片P左移过程中，灯泡亮度　变亮　（选填“变亮”“变暗”“不变”），电源电压为　12　V，滑动变阻器的最大阻值为　9　Ω。
【解答】解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，R接入电路中的电阻变大，
由串联电路的分压特点可知，灯泡两端分得的电压变大，
由图2可知，通过灯泡的电流变大，
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，
所以，由P＝UI可知，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮；
（2）当滑片位于左端时，电路为L的简单电路，此时电压表的示数最大，
由图2可知，电压表的最大示数为12V，即电源的电压U＝12V；
（3）当滑片位于右端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
由图2可知，电压表的示数UL＝3V，电流表的示数即电路中的电流I＝1.0A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R两端的电压UR＝U﹣UL＝12V﹣3V＝9V，
由I＝可得，滑动变阻器的最大阻值R＝＝＝9Ω。
故答案为：变亮；12；9。
三．作图题（共2小题）
22．如图所示，开关S闭合，发现弹簧拉长，小磁针旋转到如图中所示位置静止，请标出电源的“+”极和小磁针的N极。
【解答】解：已知开关闭合后，发现弹簧拉长，根据磁极间的相互作用，异名磁极相互吸引，则螺线管上端为S极，下端为N极，由右手螺旋定则可得，电流由左侧流入，故电源左侧为正极，右侧为负极；由磁极间的相互作用可知小磁针的上端为S极，下端为N极，如图所示：
23．为保证桥梁以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的人口处安装了“超载检测报警系统”。检测时，当车辆重量小于限定值时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于限定值时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行。图中压敏电阻的阻值随着压力增大而减小。请用比划线代替导线完成电路连接。
【解答】解：由于绿灯、红灯的正常工作电压均为220V，所以用导线将电池组、压敏电阻、定值电阻和电磁继电器顺次连接起来；使电磁继电器的静触点P与电源相连，动触点M和N分别与绿灯和红灯的一个接线柱相连，红灯和绿灯另外一个接线柱分别与电源相连。如图所示：
四．实验探究题（共1小题）
24．在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”时，小科同学作出以下三种猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性
猜想B：电磁铁的磁性强弱与通过的电流大小有关
猜想C：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关
为了检验上述猜想是否正确，小科所在实验小组设计了如图实验装置：
由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的指针式刻度板组成（线圈电阻忽略不计）．在指针下方固定一个小铁块A，当导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。
（1）小科是通过观察　指针的偏转角度　来判断电磁铁磁性强弱的。
（2）为了验证猜想B，他应该进行的操作是　移动变阻器的滑片，改变通电螺线管的电流大小　。
（3）保持滑片P位置不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度变大。由此，小科得出的结论是　电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越大，磁性越强　。
【解答】解：（1）当电磁铁磁性强时，对右边的A吸引力大而向左运动幅度大，从而使指针向右偏转的角度大。即：指针B的偏转角度变大，电磁铁的磁性增强。这是一种转换法，电磁铁磁性的强弱可以通过指针的偏转角度来体现；
（2）验证猜想B，根据控制变量法保持匝数不变、有铁芯，他应该进行的操作是移动变阻器的滑片，改变通电螺线管的电流大小；
（3）若保持滑片不动，即保持电流大小不变，将接线柱改接到1位置时，此时线圈的匝数变大，即电磁铁的磁性变强，会发现此时指针的偏转角度变大。小科得出的结论是电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越大，磁性越强。
故答案为：（1）指针的偏转角度；（2）移动变阻器的滑片，改变通电螺线管的电流大小；（3）电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，匝数越大，磁性越强。
五．计算题（共6小题）
25．如图所示的电路中，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器R1的规格为“20Ω
0.5A”，R2＝7.5Ω，R3＝15Ω，电压表V1和V2接入电路的量程均为0～3V，电流表接入电路的量程为0～0.6A。
（1）闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片，使电流表的示数为0.3A，求此时R1接入电路的阻值是多少Ω？
（2）闭合开关S和S1，将滑片从滑动变阻器R1的最左端移动到中点的过程中，求电流表的示数变化范围？
（3）若电源电压大小可调，闭合开关S和S2，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R1可接入的最大阻值是最小阻值的4倍，求此时电源电压是多少V？
【解答】解：（1）由I＝可知，电路的总电阻：R总＝＝＝20Ω，
因串联电路中的总电阻等于各部分电阻之和，所以R1接入电路的阻值：R1＝R总﹣R3＝20Ω﹣15Ω＝5Ω；
（2）当滑片在最左端时，电路电流：I′＝＝＝0.4A，
当滑片在中点时，电路电流：I″＝＝＝0.24A，
因此电流表的变化范围是：0.24A～0.4A；
（3）闭合开关S和S2，R1、R2串联，电流表测量电路电流；
因滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，电流表量程为0～0.6A，因此电路允许通过的最大电流为0.5A，
由I＝可知，此时R2两端电压：U2＝ImaxR2＝0.5A×7.5Ω＝3.75V＞3V，
因此当电压表V2示数为3V时，电路电流最大，即Imax′＝＝＝0.4A，
电源电压：U＝0.4A×（R1小+7.5Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当电压表V1示数等于3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，则电路电流：Imin＝＝
因滑动变阻器R1可接入的最大阻值是最小阻值的4倍，那么电源电压：U＝×（4R1小+7.5Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得：U＝1.5V（舍去）或U＝4.5V。
答：（1）此时R1接入电路的阻值是5Ω；
（2）电流表的示数变化范围为0.24A～0.4A；
（3）此时电源电压是4.5V。
26．如图所示是小川同学设计的一台浮力电子秤，其结构由浮力秤和电路两部分组成，原理如图所示，小筒底面积为10cm2，高20cm，大桶底面积为60cm2，装有适量水。P为金属滑片固定在托盘下面（滑片质量和滑片受到的摩擦力均忽略不计），并随托盘一起自由滑动，定值电阻R0＝5Ω，AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10Ω，电源电压为6V，电流表量程0～0.6A。当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深（称量过程中大桶水未溢出）。求：
（1）托盘和小筒的总质量；
（2）开关S闭合，此时电路中电流表的示数；
（3）若要保证电路安全，则浮力秤的最大称量为多少g？
【解答】解：（1）当托盘不放物体时，P位于R最上端，小筒浸入水中5cm深，
此时小桶排开水的体积：
V排＝S小筒h浸＝10cm2×5cm＝50cm3＝5×10﹣5m3，
此时小筒受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣5m3＝0.5N，
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，
所以，由F浮＝G＝mg可得，秤盘和小筒的总质量：
m0＝＝＝0.05kg＝50g；
（2）开关S闭合，滑动变阻器R和定值电阻R0串联接入电路，滑动变阻器接入电路的是最大阻值，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以此时电路总电阻：R总＝R+R0＝10Ω+5Ω＝15Ω，
电流表测通过电路的电流，由欧姆定律可知通过电路的电流：I＝＝＝0.4A，即电流表示数为0.4A；
（3）当秤盘上放的物体越重时，滑片下移得越多，变阻器接入电路的阻值越小，电路的总电阻越小，电流越大，
由电流表的量程为0～0.6A可知，当电路中的电流为0.6A时，浮力秤达到最大称量，
由I＝可得，此时电路中的总电阻：
R总＝＝＝10Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电阻丝接入电路中的电阻：
R′＝R总﹣R0＝10Ω﹣5Ω＝5Ω，
AB是一根长为10cm均匀电阻丝，其阻值为10Ω，即1cm长的电阻丝的阻值为1Ω，
所以滑动变阻器接入电路的电阻最小为5Ω时，其接入电路的电阻丝的长度l＝5cm，此时滑片下移的距离：d0＝10cm﹣5cm＝5cm，
秤盘上放置物体后，滑片下移5cm，小筒向下移动的距离：d＝d0＝5cm，
由于小筒向下移动，大筒中的水面上升，设水面升高△h，则小筒浸入水中的深度会增加：△h浸＝△h+d，
则△V排＝S大△h＝S小△h浸，即S大△h＝S小（△h+d），
化简可得水面上升的高度：△h＝＝＝1cm，
所以小筒排开水的体积变化量：△V排＝S大△h＝60cm2×1cm＝60cm3，
秤盘上放置物体后，小筒处于漂浮状态，由漂浮条件可得，被测物体的重力等于增加的浮力，
所以G＝△F浮＝ρ水g△V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3＝0.6N，
由G＝mg可得浮力秤的最大称量：m＝＝＝0.06kg＝60g。
答：（1）秤盘和小筒的总质量为50g；
（2）开关S闭合，此时电路中电流表的示数为0.4A；
（3）若要保证电路安全，则浮力秤的最大称量为60g。
27．用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻，a、b为接线柱。已知电源电压恒为U，毫安表量程为Ig、内阻为Rg。
（1）用导线将a、b直接连起来，移动滑动变阻器R1的滑片P，使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig，Ig处就可以标为“0Ω”，求出此时滑动变阻器接入电路中的阻值R1。
（2）保持滑动变阻器R1接入电路中的阻值不变，在a、b间接入被测电阻Rx，推导出毫安表的示数I与Rx的关系式。
（3）若U＝1.5V，Ig＝10mA，图乙毫安表的表盘上已经标出了0Ω的位置，请在图乙中标出150Ω、1100Ω的位置。
【解答】解：（1）用导线将a、b直接连起来，移动滑动变阻器R1的滑片P，使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig，Ig处就可以标为“0欧”，此时R1与Rg串联，
根据I＝可得：此时电路中的总电阻R＝，
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得，此时变阻器接入电路中的阻值：
R1＝R﹣Rg＝R＝﹣Rg；
（2）保持变阻器R1接入电路中阻值不变，在a、b间接入被测电阻Rx，此时R1、Rg、Rx串联，
则此时的总电阻：
R′＝Rx+R1+Rg＝Rx+﹣Rg+Rg＝Rx+，
由欧姆定律可得，毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式为：
I＝＝＝；
（3）若U＝1.5V，Ig＝10mA＝0.01A，分别将150Ω、1100Ω代入上式中得，对应的电流分别为：
I1＝×0.01A＝0.005A＝5mA；
I2＝×0.01A＝1.2×10﹣3A＝1.2mA；
乙图中，毫安表指针正好偏转到满刻度Ig＝10mA，则毫安表分度值为0.2mA，据此在5mA和1.2mA的位置标出标出150Ω、1100Ω，如下所示：
答：（1）此时滑动变阻器接入电路中的阻值R1＝﹣Rg；
（2）毫安表的示数I与Rx的关系式为I＝；
（3）图乙中标出150Ω、1100Ω的位置如下图所示
。
28．如图所示，电源电压不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，R2＝20Ω，滑动变阻器R1的规格为“100Ω
1A”当S1、S2都断开，R1调到中点时，电流表示数为0.08A，电压表示数为4V。
求：（1）电阻R3是多大；
（2）电源电压多大
（3）闭合开关S1、S2，在不损坏电压表、电流表的情况下，求R1的阻值范围。
【解答】解：（1）当S1、S2都断开，R1、R3串联，电流表测量电路中电流，电压表测量R3两端的电压，
由I＝得，电阻R3的阻值：
R3＝＝＝50Ω。
（2）R1调到中点，则R1连入电路的电阻为R′＝R1＝×100Ω＝50Ω；
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，
所以，总电阻：R总＝R′+R3＝50Ω+50Ω＝100Ω，
由I＝可得，电源电压：
U＝I串R总＝0.08A×100Ω＝8V。
（3）闭合开关S1、S2，R1、R2并联，电流表测干路电流，电压表被短路没有示数，则电压表安全；
通过R2的电流I2＝＝＝0.4A，
电流表的量程为0～0.6A，则干路电流最大为0.6A，
由并联电路电流的规律，通过滑动变阻器的最大电流：
I变大＝I总大﹣I1＝0.6A﹣0.4A＝0.2A，
由欧姆定律可得，滑动变阻器连入电路的最小电阻：
R滑小＝＝＝40Ω，
当变阻器滑片移动最左端时，变阻器接入阻值最大，总电流最小，没有超过电流表量程，故变阻器的最大电阻为100Ω，
所以，滑动变阻器R2的阻值取值范围为40Ω～100Ω。
答：（1）电阻R3是50Ω；
（2）电源电压为8V；
（3）闭合开关S1、S2，在不损坏电压表、电流表的情况下，R1的阻值范围为40Ω～100Ω。
29．小明设计了如图1所示的实验装置，通过测电流表的示数来探究不同物体在木板上所受摩擦力的大小。将物体放置在水平的长木板上，导电性能良好的弹簧右端与物体及滑动变阻器R1滑片P相连（不计滑片与滑动变阻器线圈间的摩擦）；滑动变阻器总长18cm，其阻值随长度均匀变化；弹簧处于原长时，指针正好指在a端。探究过程中，滑片P始终在a、b间，弹簧的左端固定在墙壁上。当木板沿箭头所示的方向匀速运动时，物体和木板间发生相对滑动，物体处于平衡状态时，电流表的示数稳定不变，物体和木板间的摩擦力也不变。换用质量不同的物体，重复上述实验，发现电流表的示数随所放置物体的质量的变化而变化，电流表的量程为“0～0.6A”，定值电阻R0＝5Ω，电源电压为3V，问：
（1）当滑片移动到ab中间位置时，电流表的示数是0.15A，求此时滑动变阻器的阻值。
（2）当滑片移动到距离b端6cm处时，求R0的实际功率。
（3）向右拉动长木板，当指针P稳定时，指在变阻器离a端15cm处，此时物体A相对长木板静止，受到的摩擦力为90N。求当电流表的示数是0.1A时，物体受到的拉力。换上物体B，重复实验，当物体B处于平衡状态时，如果电流表的示数是0.1A，则物体B受到的摩擦力为多少？（弹簧始终在弹性限度内，弹簧的拉力与弹簧的伸长量成正比）
【解答】解：（1）由图1可知，R1与R0串联，电流表测电路中的电流，
当滑片移动到ab中间位置时，电路中的电流I＝0.15A，
由I＝可得，电路中的总电阻：
R总＝＝＝20Ω，
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得R1接入电路中的电阻：
R中＝R总﹣R0＝20Ω﹣5Ω＝15Ω；
因滑动变阻器总长18cm，其阻值随长度均匀变化，
所以，变阻器R1的最大电阻：
R1＝2R中＝2×15Ω＝30Ω；
（2）当滑片移动到距离b端6cm处时，则R1接入电路中的电阻R′＝×6cm＝10Ω；
R总′＝R′+R0＝10Ω+5Ω＝15Ω，
则此时电路中的电流I′＝＝＝0.2A，
R0的实际功率P0＝I′2R0＝（0.2A）2×5Ω＝0.2W；
（3）当指针P稳定时，指在变阻器离a端15cm处，弹簧的伸长量为△x1＝15cm，
因向右拉动长木板，此时物体A相对长木板静止处于平衡状态，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，
则物体受到的拉力F1＝f1＝90N；
当电流表的示数是0.1A时，由I＝可得，电路中的总电阻：
R总″＝＝＝30Ω，
根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得R1接入电路中的电阻：
R″＝R总″﹣R0＝30Ω﹣5Ω＝25Ω；
因滑动变阻器的阻值随长度均匀变化，所以，指针P在变阻器离a端的距离为：
L′＝（30Ω﹣25Ω）×＝3cm，
由于弹簧处于原长时，指针正好指在a端，所以，弹簧的伸长量为△x2＝3cm，
根据弹簧在弹性限度内，拉力与弹簧的伸长量成正比可得：
＝，
解得：F2＝＝×90N＝18N；
换上物体B，重复实验，当物体B处于平衡状态时，如果电流表的示数是0.1A，则弹簧的伸长量仍为△x2＝3cm，所以，物体B受到的拉力也是18N，根据物体B处于平衡状态，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，所以物体B受到的摩擦力为18N。
答：（1）此时滑动变阻器的阻值为15Ω．
（2）当滑片移动到距离b端6cm处时，R0的实际功率为0.2W．
（3）当电流表的示数是0.1A时，物体受到的拉力为18N．物体B受到的摩擦力为18N。
30．如图甲所示，重3N、底面积为150cm2的圆柱形容器置于水平升降台中央，容器中原来装有16cm深的水。一圆柱体A悬挂在轻质细杆下保持静止。已知圆柱体A与容器高度相同。质量为1.6kg。轻杆与圆柱体衔接处为力传感器，电源电压为18V，原理如图甲所示，可通过电流表示数测得轻杆对物体的弹力大小，如表格所示。在向上调节升降台直至圆柱体A与容器底部刚好接触的过程中，记录下电流表示数I与升降台移动的距离h的关系，如图乙所示。求：
电流表示数I与力传感器所受弹力F关系
I/A
9
6
3
2
1
F/N
16
10
4
2
0
（1）未调节升降台时，甲图中力传感器R的阻值大小；
（2）圆柱体A的密度；
（3）当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A静止，容器对升降台的压强为多大？
【解答】解：（1）未调节升降台时h0＝0，I1＝9A，U＝18
V，甲图中力传感器R的阻值：R＝＝＝2Ω；
（2）由图乙可知，当h01＝12cm时，通过电路电流为1A，由表格可知此时力传感器所受弹力为0N，
也就是说此时圆柱体A所受浮力等于自身重力，圆柱体A的重力：G＝mg＝1.6kg×10N/kg＝16N，随着h的增大，物体所受浮力会变大，
当A完全浸没时，h02＝16
cm，通过电路电流I2＝3A，由表格可知力传感器所受弹力为4N，此时杆对物体有竖直向下的压力：F杆＝4
N，
圆柱体A所受浮力：F浮＝G+F杆＝16N+4
N＝20N，
此时排开水的体积为：V＝＝＝2×10﹣3m3，
因物体完全浸没，所以物体排开水的体积即物体体积，则圆柱体A的密度：ρ＝＝＝0.8×103kg/m3；
（3）由图可知，当h03＝2cm，I′＝6A时，水刚好溢出，此时F杆′＝10N，G＝16N，所以A受到的浮力F浮′＝G﹣F杆′＝16N﹣10N＝6N，
V排′＝＝＝6×10﹣4m3＝600cm3，
水面升高的距离：△h水＝＝＝4cm，
所以此时容器内水面的高度：h容＝h1+△h水＝16cm+4cm＝20cm，
由表格可知当通过电路的电流I3＝2A时，力传感器所受弹力为F＝2N，方向可能向下也可能向上，
杆对物体的作用力方向向上时，A受到的浮力：F浮1＝G﹣F杆1′＝16N﹣2N＝14N，
当拿走轻杆后，A向下沉，水向外溢出，水深始终为容器高度20cm，当A完全浸没时A受到的浮力为20N，而A的重力为16N，所以A不会触底。
所以容器对升降台的压强：P＝+P水＝+ρ水gh容＝+1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m＝2200Pa，
杆对物体的作用力方向向下时，A受到的浮力：F浮2＝G+F杆1′＝16N+2N＝18N，
此时水面与容器口齐平，当拿走轻杆后，A上浮最终漂浮，A受到的浮力：F浮3＝G＝16N，
水面下降，水对容器底减少的压强：△P＝＝≈133Pa，
此时容器对升降台的压强：P′＝P﹣△P＝2200Pa﹣133Pa＝2067Pa。
答：（1）未调节升降台时，甲图中力传感器R的阻值为2Ω；
（2）圆柱体A的密度为0.8×103kg/m3；
（3）当电流表示数为2A时，缓慢撤走细杆和力传感器后，待物体A静止，容器对升降台的压强为2200Pa或2067Pa。
六．综合能力题（共1小题）
31．小明乘电梯时，发现电梯超载会自动报警。于是喜好钻研的他对电梯的电路图进行了研究，并设计了以下探究实验，如图甲所示。电源电压恒定不变，R0为定值电阻。用杯中水量调节压敏电阻受到压力的大小，压敏电阻Rx的电流与受到压力大小的关系如图乙所示：
（1）分析图乙I﹣F图象可知：压敏电阻Rx受到的压力增大时，通过它的电流　变大　，Rx的阻值　变小　（选填“变大”“变小”或“不变”）；当压力增大到一定程度时，触点K与　B　接触，电铃响，实现自动报警，图片中Ro的作用是　保护电路　。
（2）某电梯超载报警的Rx﹣F图象如图丙所示，空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，当压力F2＝1×104N时，电梯报警，则此电梯限载　10　人。（设每人质量约为55kg）
【解答】解：
（1）在控制电路中，当压敏电阻Rx受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强；
当压力增大到一定程度时，即电梯超载时，压敏电阻Rx受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作；
由图乙知压敏电阻的电流随受到压力大小的增大而增大，给电路串联电阻R0起到分压作用，保护电路；
（2）由图丙知：空载时电梯厢对Rx的压力F1等于电梯厢的重力，大小为F1＝4×103N时，当压力F2＝1×104N时超载，电梯报警，
故电梯中人的重力为：G总＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N，
一个人的重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N，
电梯限载的人数：n＝＝≈10。
故答案为：（1）变大；变小；B；保护电路；（2）10。
七．解答题（共3小题）
32．如图所示，是“探究产生感应电流的条件”实验装置。
（1）当磁铁在线圈中静止时，电流表指针　不能　（填“能”或“不能”）发生偏转。
（2）要使电流表指针发生偏转，磁铁应　在线圈中上下　运动，这是一种　电磁感应　现象，利用这一原理可制成　发电机　。
（3）要使电流表指针偏转，也可以磁铁静止，使　线圈　运动。
（4）当磁铁的N极分别向上运动和向下运动时，电流表指针偏转方向　变化　（填“变化”或“不变”）。
（5）学校的广播系统中，其中　动圈式话筒　是利用这个原理工作的。
【解答】解：
（1）磁铁是静止的。此时线圈没有做切割磁感线运动，因此不会产生感应电流，电流表指针是静止的；
（2）将磁铁快速向下插入螺线管时，观察到电流表原来静止在中间的指针向左偏转，这就是电磁感应现象，根据这一原理制成了发电机；
（3）要使电流表指针偏转，也可以磁铁静止，使线圈运动；
（4）当磁铁的N极分别向上运动和向下运动时，相当于线圈切割磁感线运动运动方向发生了改变，产生感应电流方向也会改变，电流表指针偏转方向改变；
（5）当人对着动圈式话筒说话时，它会产生随人的声音变化而变化的电流，即：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时能够产生感应电流。
故答案为：
（1）不能；
（2）在线圈中上下；电磁感应；发电机；
（3）线圈；
（4）变化；
（5）动圈式话筒。
33．如图为条形磁铁与通电螺线管之间的磁感线分布情况，请标出磁感线方向，并画出螺线管的绕法。
【解答】解：磁体外部磁感线由N极指向S极，根据图中磁感线的形状可知，两磁极间一定为同名磁极，故通电螺线管的左端为S极，右端为N极。根据右手定则，伸出右手使大拇指指示螺线管的N极，四指弯曲指向电流的方向，沿电流的方向画出螺线管的绕线。
故答案为：
34．如图甲所示是一种家庭水箱水位测量装置示意图，电源电压18V保持不变，电压表量程0?15V，电流表量程0?3A，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R1是长20cm、阻值为20Ω的电阻丝，滑片P把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起。圆柱体M长80cm，底面积为200cm2．当水位处于最高处时，M刚好浸没在水中，滑片P恰好在R1的最上端。轻质弹簧阻值不计，M全部露出水面前，弹簧的伸长长度△L始终与受到的拉力F成正比，如图乙所示。
（1）如要求电表指针偏转的幅度随水位的上升而增大，则选用电路中　电压　表的示数来显示水位变化。
（2）当水位处于最高处时，电压表的示数为多少？
（3）当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，电流表示数为多少？（g取10N/kg）
【解答】解：（1）由图可知，变阻器与定值串联，电压有测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，当水位上升时，变阻器连入电路中的电阻变大，根据电阻的串联和欧姆定律，此时电路中的电流变小，即电流表示数变小，根据U＝IR，定值电阻的电压变小，由串联电路电压的规律，电压表示数变大，因要求电表指针偏转的幅度随水位的上升而增大，故应选用电路中电压表的示数来显示水位变化；
（2）当水位处于最高处时，R1＝20Ω，根据电阻的串联和欧姆定律，电路中的电流：
I＝＝＝0.6A，
根据串联电路电流的规律和欧姆定律，变阻器的电压：
U变＝IR1＝0.6A×20Ω＝12V，即电压表的示数为12V；
（3）当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，圆柱体受到的浮力减小量：
△F浮＝ρgV排＝ρgSV露＝1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣4m2×50×10﹣2m＝100N，
弹簧对圆柱体增加的拉力：
△F＝△F浮＝100N，
由图象可知，此时弹簧测力计的伸长量增加10cm，即轻质弹簧指针从最高处下降10cm，
此时变阻器接入电路中的阻值：
R1′＝20Ω﹣×10cm＝10Ω，
电流表示数：
I′＝＝＝0.9A。
答：（1）如要求电表指针偏转的幅度随水位的上升而增大，则选用电路中电压表的示数来显示水位变化；
（2）当水位处于最高处时，电压表的示数为12V；
（3）当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，电流表示数为0.9A。
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精品试卷·第
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