2022年浙江中考科学复习重难点精练 精练18 电磁相关问题

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1．有两根外形完全相同的钢棒a和b；按图甲放置，手拿住a时，b不会掉下来；按图乙放置，手拿住b时，a会掉下来。这说明（ ）
A．钢棒a具有磁性B．钢棒b具有磁性
C．钢棒a和b都具有磁性D．钢棒a和b都不具有磁性
2．在如图所示的电路中，有四个电磁继电器，相关参数标注在图上，其中电源电压1.5V且和一个1Ω的电阻串在一起（图中把它们画在一起），灯泡电阻8Ω，刚闭合开关后，下列说法错误的是（ ）
A．若滑片位于最左边，三个灯泡从左往右依次点亮
B．若滑片位于最左边，当最后一个继电器闭合后，三个灯泡从左往右依次熄灭
C．若滑片位于最右边，三个灯泡从左往右依次点亮
D．若滑片位于最右边，当最后一个继电器闭合后，三个灯泡从左往右依次熄灭
3．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．①②B．②③C．①③D．①④
二．填空题（共1小题）
4．回顾与电和磁完成下列有关问题。
（1）由（图1）的实验可知： 有磁场；此磁场的方向跟 有关。这种现象叫电流的 效应，电磁铁就是利用这种效应制成的。
（2）小红利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器（如图2）．在微机室房门处安装开关S，电铃安在传达室。当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁 （填“有”或“无”）磁性，跟金属弹性片上的磁铁相互 ，电铃电路接通电铃报警。
三．实验探究题（共5小题）
5．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整。
（2）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将 ，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为 Ω。
（3）若将滑动变阻器R2的阻值调小，则货架能承受的最大压力将 （选填“增大”，“减小”或“不变”）。
6．小明在探究“怎样产生感应电流”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流
计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）悬挂金属棒静置于∪形磁铁的磁场中，此时两极正对区域磁感线的箭头方向是
竖直向 （选填：“上”或“下“）。
（2）灵敏电流计的作用是用来检测 的。若闭合开关后并未发现电流计指针偏转，经检查器材均完好，各器材间连接无误，那么接下来你认为最应该关注的器材是 。
（3）小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致，他提出更换磁性更强的磁铁，就在他移动原磁铁时，你发现电流计的指针出现了晃动，你认为接下来最应该做什么来找到让电流计指针偏转的原因 。（仅写出最应该进行的一步操作）
（4）就根据上述探究过程，小明就说：“我们找到产生感应电流的秘密了!”此时你对小明的“成果发布”作何评价？ 。
7．小明根据所学的电学知识，想设计一个汽车超载自动报警电路。他查阅了相关资料。
资料一：压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件，并了解到压敏电阻在生活中的一种应用﹣﹣压力传感器。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大。并查到某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
资料二：电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和动触点、静触点（如图1所示）。 继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器的触点有三种基本形式：1．动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。2．动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。3．转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。电磁继电器主要技术参数：电磁继电器吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所通过的工作电流，一般不要超过吸合电流的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。电磁继电器释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。
小明利用该压力传感器、电磁继电器和电阻箱R'（最大电阻200Ω）及部分其它器材设计了图2压力/×105N
0
1.2
2.4
3.6
4.8
6.0
输出电压/V
0
1
2
3
4
5
甲所示的超载报警电路，闭合开关S，当线圈中电流大于或等于20mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25Ω，继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供。（假设U不受继电器电路影响）
（1）根据表格中数据，请在图2乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像；
（2）小明所用电磁继电器的触点形式是 型（选填“H”、“D”、“Z”），常开触点是 （选填“a”、“b”、“c”）。
（3）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在 （选填“A、B”或“C、D”）两端；
（4）小明希望压力大于或等于3.0×105N时，启动报警系统，则电阻箱R'的电阻应调节到 Ω。
（5）若要使该报警装置不被烧坏，汽车的最大质量不能超过 吨（g取10N/kg）。
8．如图为一仿制的发电机，装有手摇柄（未画出）的转轴垂直穿过圆盘中心，金属圆盘放在蹄形磁铁之间，圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁力线的运动，从而产生持续电流。当以某一转速匀速转动金属圆盘时，电流表有一定的示数。根据上述材料，请回答下列问题：
（1）换用 的磁铁，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小跟 有关；
（2）换用一个半径大一些的金属圆盘，其它条件不变，发现电流表读数增大，说明感应电流大小也跟 有关；
（3）当圆盘转速增大，其它条件不变时，发现电流表读数也增大，说明感应电流大小还跟 有关。
9．小红在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强弱、导体在磁场中的长度以及导体中的电流大小有关。她设计了如图所示的装置，验证磁场对通电导体的作用力大小跟电流大小有关。实验步骤如下：
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与蹄形磁铁磁极间的磁感线方向垂直。②给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1。
③给导体两端加电压U2，U2＞U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α2。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）如果α1 α2（选填“等于”或“不等于”），即可验证磁场对通电导体的作用力大小与电流大小有关。
（2）小红想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她更换了另一根较长的导体棒，并更换了一个较大的蹄形磁铁，她这样做存在的问题是 。
四．计算题（共2小题）
10．小张同学利用如图所示的器材，为三防指挥部设计了一个水位自动报警器：当水位尚未达到金属块A所在的高度时，工作电路中绿灯L1亮，表示水位正常；当水位达到A高度时（河水含有杂质，属于导体），红灯L2亮（发出报警信号）。
（1）请按照上述要求将图中的电路连接完整；
（2）若绿灯L1内的灯丝断了，装置其它元件正常，当水位达到A高度时，红灯L2能不能亮？
（3）若两灯的功率相同，都为2W，则这个报警器正常工作2h，绿灯L1和红灯L2总共消耗的电能是多少千瓦时？
11．如图甲为小园同学设计的水箱水量预警装置电路设计图圆柱体水箱底面积S＝0.45米2，高H＝10米，浮球质量为3千克，永久磁铁质量为2千克。干簧管是一种磁敏开关，其工作原理如图乙，当永久磁铁靠近干簧管时，簧片的触点部位会被磁力吸引而吸合；当永久磁铁远离干簧管，磁场减弱后，簧片由于本身的弹性而释放断开。当水箱水面高度高于8米或低于2米时，相应的干簧管簧片触点会一直吸合，电路中对应的预警灯亮，发出预警。
已知电源电压U＝6伏，红灯规格为“6伏1.2瓦”，绿灯规格为“6伏0.6瓦”。
（1）图中滑轮的作用是 。
（2）求完成该实验浮球的最小体积。（g取10N/kg）
（3）图丙表示水箱内每秒放水的体积（秒流量）与水位高h的关系。当水箱装满水后，闭合开关的同时从出水口开始放水，到恰好放水完毕，断开开关，整个过程电路消耗的电能。（干簧管电阻忽略不计）
五．综合能力题（共2小题）
12．电动汽车是未来汽车的一种发展方向，由于受电池技术的限制，混合动力汽车是一种较好的过渡产品。某油电混合动力汽车相关信息如甲图，工作原理如图乙所示，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机就会启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，电动汽车所受阻力与车速的关系如图丙所示，在某次测试中，测试前蓄电池已储存的电能为1×108J，测试中全部由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度水平匀速行驶了1h，同时蓄电池的电能增加了25%，求：
（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转变为发电机给蓄电池充电，发电机的原理是 ，产生的电能是由汽车的 能转化而来的。
（2）在该次测试中，所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗10kg燃料，燃料完全燃烧释放的热量是多少J？
（3）在该次测试中，汽车牵引力做的功是多少J？
（4）在该次测试中，内燃机的效率是多少？（忽略蓄电池和驱动电机的热损失）
13．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R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）
六．解答题（共4小题）
14．阅读短文，回答问题：
巨磁电阻效应1988年阿尔贝•费尔和彼得•格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”。进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复含膜R与R0之比与膜睽厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图所示。
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
（1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是 。
A．铜、银 B．铁、铜 C．铜、铝 D．铁、镍
（2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻 。（选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。
（3）“新型读出磁头”可将微弱的 信息转化为电信息。“新型读出磁头”的工作原理是 。
（4）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0 。（选填“大”或“小”）得多。
（5）如图是硬盘某区域磁记录的分布情况，其中1表示有磁区域，0表示无磁区域。将“新型读出磁头”组成如图所示电路，当磁头从左向右匀速经过该区域过程中，电流表读数变化情况应是图中的 。
15．网络上有一个国外“牛人”制作的“电池磁力小火车”的视频。视频中，“牛人”把由铁铷合金制作的超强磁铁分别吸附在电池的正负极两端制成“小火车”，并将其整个放入自制的铜质螺线管中，发现电池与磁铁竟然沿着螺线管向右运动起来，直到从螺线管的另一端穿出（如图1）。小明对“小火车”为什么会运动非常感兴趣，便动手进行了实验。
（1）图1中，两侧磁铁之间的线圈中会有电流通过，他由此推测：只有当线圈中有电流通过时，火车才会受力运动。为验证这一假设，他需要进一步的操作是 ；
（2）预测图2中的小火车将向 运动（选填“左”或“右”）；
（3）要让小火车快地过螺线管，可以采取的措施是 （写出一种方法）；
（4）欲使小火车由静止开始顺利通过螺线管，下列摆放方式可行的是 。
16．阅读短文，回答问题：
电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器，它是利用感温磁钢（软磁体）的磁性随温度的变化而变化的特性来设计的，这样可以限制煮饭过程中的最高温度。
感温磁钢的磁性随着本身温度作非线性变化，其特性曲线如图甲所示。
磁钢限温器结构如图乙所示，它主要由感温磁钢、永磁体和弹簧构成。感温磁钢及其外套、内锅由弹簧支撑。感温磁钢与受热面固定在一起，受热面直接把热量传递给锅底。
煮饭时用手按下按钮开关，通过杠杆AOC使永磁体和感温磁钢吸合，在吸力作用下永磁体不会落下，金属触点闭合，电路接通，加热元件开始发热。当饭煮熟后，温度继续上升，当升高到某一温度时，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，加热元件停止发热，同时按钮开关跳起。
（1）与铜导线相比，制作电饭锅加热元件的材料应具备的特性是 ；
A．电阻较大，熔点较低 B．电阻较大，熔点较高
C．电阻较小，熔点较低 D．电阻较小，熔点较高
（2）在磁钢限温器工作过程中，感温磁钢的磁性急剧减弱是在 ；
A．按下按钮开关时 B．加热升温过程中
C．按钮开关跳起时 D．降温过程中
（3）煮饭时用手按按钮开关，杠杆AOC属于 杠杆；饭煮熟后，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，杠杆CBO属于 杠杆；
（4）永磁体落下时，感温磁钢的温度为 ℃；永磁体下落过程中，感温磁钢对永磁体 （选填“有”或“没有”）磁力的作用。
（5）未按下按钮开关时，弹簧 （选填“有”或“没有”）弹性势能，弹簧片 （选填“有”或“没有”）弹性势能。
17．阅读下面的短文，回答问题
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图①所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中B和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成，A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触，当绕在干簧管上的线圈通电时，如图②所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触。而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触。
请回答下列问题：
（1）在图②中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是 极。
（2）簧片A、B和C所对应的材料可能是 。（填写序号）
①铁、铁、铜 ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝
（3）当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有 势能。
（4）如图③所示，请将电路连接完整，要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电。