第十六章 电磁铁与自动控制 单元测试 同步习题 初中物理沪粤版九年级下册

第十六章  电磁铁与自动控制 单元测试

【满分：100分  时间：45分钟】

一、选择(每题只有一个选项符合题目要求，共15小题，每小题3分，本大题共45分)

1.关于磁感线的概念，下面说法中错误的是  (  )

A．磁感线是磁场中确实存在的

B．磁体周围越接近磁极的地方磁感线越密

C．磁感线是一种假想的曲线，在磁体外都是从N极到S极

D．磁针N极在某点所受的磁力方向跟该点磁感线的方向一致

【答案】A

【解析】磁感线是人们为了直观形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是客观存在于磁场中的真实曲线，磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，磁体周围的磁感线疏密表示磁场的强弱，磁感线越密，表示该点的磁场越强。静止在磁场中的小磁针N极所指的方向跟该点的磁场方向一致。故选项A说法错误。

2.实验表明，磁体能吸引1元硬币，对这种现象解释正确的是(　　)

A．硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁

B．硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝

C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多

D．硬币只含有磁性材料，磁化后能被吸引

【答案】D

【解析】磁体具有吸引铁、钴、镍等含有磁性材料的物质，磁体吸引物质的种类与磁性的强弱无关。磁体能吸引一元硬币，只能说明硬币中含有磁性材料，磁化后被吸引。

3.在研究“磁极间的相互作用规律”时，实验小组的同学分别设计了如下四个方案，其中最合理的是(   )

A．两人各拿一块条形磁铁，并将各自的一个磁极相互靠近

B．用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间

C．将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近

D．用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极

【答案】D

【解析】研究磁极间相互作用的规律，实际就是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；在选择实验方案时一定要使两极相互靠近来观察现象，而且选择的实验要易于观察出现象，操作比较简单；针对这几点即可选出最合理的实验方案。D选项将磁体悬挂后磁体受力运动状态容易改变，能体现出磁极间的相互作用。

4.下图中，正确的是图(　　)

A．                   B．                C．                D．

【答案】C

【解析】A错误，磁感线应从N极发出；B错误，上下两个小磁针的方向错了；C正确；D、错误，磁感线应从N极发出。

5.下列现象中，哪些现象证明钢棒具有磁性(　　)

A．将钢棒一端接近磁针N极，互相吸引

B．将钢棒一端接近磁针S极，互相吸引

C．将钢棒与另一钢棒靠近，互相吸引

D．将钢棒一端接近磁针N极，互相排斥

【答案】D

【解析】A、钢棒即使没有磁性，由于小磁针有磁性，也会吸引钢棒，故A错误；

B、钢棒即使没有磁性，由于小磁针有磁性，也会吸引钢棒，故B错误；

C、这个钢棒没有磁性，另一个钢棒有磁性，两者也会相互吸引，故C错误；

D、只有两个物体都有磁性，并且靠近的是同名磁极时，两者才会排斥。故这种现象可以确定钢棒有磁性，并且该端是钢棒的N极，故D正确。

6.如图所示，开关闭合后，以下操作可使通电螺线管磁性增强的是 (  )

A．减少电池个数               B．增加通电时间

C．滑动变阻器滑片P向右移              D．滑动变阻器滑片P向左移

【答案】D

【解析】要使通电螺线管的磁性增强，可以增大螺线管的电流，增大线圈的匝数。减少电池个数会减小电流，减弱线圈的磁性；增加通电时间与磁性的增强无关；滑片向右移动时，电阻变大，电流变小，磁性减弱；只有D是正确的。

7.如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置．下列措施中能使电磁铁磁性增强的是(　　)

A．滑片P向右移动，其他条件不变

B．滑片P向左移动，其他条件不变

C．开关S由1扳到2，其他条件不变

D．电源的正负极对调，其他条件不变

【答案】B

【解析】滑片右移，电路中的电阻增大，电流减小，电磁铁的磁性会减弱，故A不合题意；滑片左移，电路中的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性会增强，故B符合题意；开关S由1扳到2时，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性会减弱，故C不符合题意；电源的正负极对调只会改变电流的方向，对电磁铁的磁性不会有影响，故D不合题意。

8.如图所示，通电螺线管周围的四个小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是(　　)

A．a                         B．b                    C．c                    D．d

【答案】A

【解析】根据电源的正负极在图上标出通电螺线管的电流方向，根据电流方向，利用安培定则判断螺线管的磁极，根据磁体周围的磁感线从N极出来回到S极，画出磁体周围的磁感线，根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以a点磁针北极指向左端；b点磁针北极指向右端；c点磁针北极指向右端；d点磁针北极指向左端，如图所示。

9.如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．当S1断开S2闭合时，红灯亮     B．当S1断开S2闭合时，绿灯亮   

C．当S1闭合S2断开时，绿灯亮     D．当S1、S2均闭合时，绿灯亮

【答案】B

【解析】当S1断开、S2断开时，左侧的控制电路无电流，电磁铁无磁性，右侧的工作电路也是断开的，所以两灯均不能工作；当S1断开、S2闭合时，左侧的控制电路无电流，电磁铁无磁性，由于弹簧的原因，动触点与绿灯的触电接触，同时由于右边的工作电路也是闭合的，所以此时的绿灯亮，故A错误、B正确；当S1、S2闭合时，左侧的控制电路有电流，电磁铁有磁性，由于弹簧的原因，动触点与红灯的触电接触，同时由于右边的工作电路也是闭合的，所以此时的红灯亮，故D错误。当S1闭合S2断开时，左侧的控制电路断开，电磁铁无磁性，同时右侧的工作电路断开，因此工作电路无电流，所以两灯都不亮，故C错误。

10.小明在学习电与磁的知识后，标出了如图所示四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为N极)，其中正确的是(　　)

A．       B.          C.       D. 

【答案】C

【解析】A.在磁体外部磁感线的方向是由N极到S极，则小磁针静止时N极指向磁感线的方向，故A错误；

B.由安培定则可以判定螺线管的左端为N极，根据异名磁极相互吸引，小磁针的N极应指向右端，故B错误；

C.由安培定则可以判定螺线管的上端是N极，异名磁极相互吸引，故C正确；

D.同A一样，磁感线的方向与小磁针N极的指向是相同的，现在正好相反，故D错误；故选C。

11.关于磁体和磁场，以下说法中错误的是(　　)

A．悬挂起来的小磁针静止时，小磁针的S极指向地理的南极附近

B．磁体之间的相互作用力是通过磁场而发生的

C．铁、锌、铝、锡等金属材料都能够被磁化

D．通电导体周围一定存在磁场

【答案】B

【解析】互联网是将图片、语音、文字等信息转化成数字文件来进行传输的，物理课程中的声音、文字、图片、视频可以转换为数字文件，所以利用互联网可以做到远程学习物理课程；而运动鞋、电能、纸质信件不能转换为数字文件，所以不能利用互联网来传输。故B正确。A、C、D错误。

12.在一次实验中，小宇连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个小磁针，闭合开关后，下列说法正确的是(　　)

　A．电磁铁的A端为N极

　B．小磁针静止时，S极水平指向左

　C．当滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电磁铁磁性增强

　D．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机

【答案】A

【解析】A、电流从右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的A端是N极，B端是S极，故A正确；

B、据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是N极，右端是S极，故B错误；

C、滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱，故C错误；

D、该实验表明了电能生磁，此现象与发电机无关，故D错误。

故选A。

13.下列各图中，正确的是(　　)

【答案】D

【解析】A.由图知，入射角为90°﹣40°=50，反射角等于入射角，也是50°．此选项错误；

B.物体在平面镜中所成的像要用虚线表示．此选项错误；

C.力臂是支点到力的作用线的垂直距离，不是支点到力的作用点距离．此选项错误；

D.由图知，磁极相互排斥，所以是同名磁极；磁感线从磁极发出，所以都是N极．此选项正确。

故选D。

14.关于电磁铁，下面说法中正确的是(  )

A．电磁铁是根据电磁感应原理制作的

B．电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁

C．电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁

D．电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替

【答案】B

【解析】A.电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故选项A错误；

B.电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故选项B正确；

C.电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁，通过电流的通断控制磁性的有无，不能用永磁体，故选项C错误；

D.钢棒是永磁体，磁化后不容易退磁，故不能用钢棒代替铁芯，故选项D错误。

故选B。

15.如图，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小．则下列分析正确的是(　　)

A．电磁铁的上端为S极              B．电源左端为“+”极

C．断开开关，弹簧测力计的示数为零

D．若滑动变阻器的滑片P不动，抽去电磁铁铁芯，弹簧测力计的示数增大

【答案】D

【解析】A.滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，从而可以确定电磁铁的磁性变强；而磁体的下端为N极，并且弹簧测力计的示数变小，因为异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，所以电磁铁的上端为N极．故A不符合题意；

B、由于电磁铁的上端为N极，下端为S极，由安培定则可知，电流电磁铁的下端流入，故电源右侧为正极，左端为负极．故B不符合题意；

C、断开开关，电路中没有电流，所以电磁铁磁性无磁性，即电磁铁对条形磁铁即不吸引也不排斥，但条形磁体有重力，故弹簧测力计有示数．故C不符合题意；

D、由于抽去铁芯后，电磁铁的磁性变弱，而电磁铁的上端为N极，并且同名磁极相互排斥，

所以对条形磁铁的排斥力减小，故弹簧测力计的示数将变大．故D符合题意。

故选D。

二、填空 (每空2 分，13个空 ，本题共26分)

16.下图为奥斯特实验示意图，比较甲与乙可得出的结论是：                  ；比较甲与丙可得出的结论是：                  。

【答案】通电导体周围存在着磁场(或电流的磁效应)；电流的磁场方向跟电流方向有关

【解析】该实验中的甲、丙图表明，当有电流通过导体时，就有磁场产生，可通过电流的方向不同，说明小磁针偏转不同，即电流的磁场方向跟电流的方向有关。乙图断开，无电流，则小磁针不偏转。

17.如图所示，闭合开关S，通电螺旋管右侧的小磁针静止时，小磁针的N极指向左，则电源的右端为          极。若使通电螺线管的磁性增强，滑动变阻器额滑片P应向         端移动。

【答案】正；右

【解析】小磁针静止时N极向左，则由磁极间的相互作用可知，通电螺线管右端为S极，则左端为N极，根据安培定则可以判断电源的右端为正极，左端为负极；为使通电螺线管的磁性增强，需增大电路中电流，由欧姆定律可知要减小电路中电阻，故滑片向右移动。

18.桌面上放有一定量的铁屑，现将两根完全相同的条形磁铁A的N极和磁铁B的S极如甲图所示放置在靠近铁屑的上方，吸附一定量的铁屑。若将吸附有铁屑的两极靠在一起，则吸附在连接处的铁屑会        (选填“增加”、“不变”或“减少”)；如乙图所示，将一根长度略大于两磁铁间距的软铁棒，轻轻搁在两磁铁上，则被吸附的铁屑会        (选填：“增加”、“不变”或“减少”)。

【答案】减少；减少

【解析】如甲图，当A磁体的N极和B磁体的S极靠在一起时，AB两个磁体相当于一个大磁体，大磁体的中间磁极减弱，吸引的铁屑会减少。如乙图，当A磁体的N极和B磁体的S极间放一个软铁棒时，软铁棒会被AB磁体磁化，两个磁体和被磁化的软铁棒相当于一个磁体，中间磁极减弱，吸引的铁屑会减少。

19.学校教学楼里安装的应急照明灯，内部结构如图所示．分电器的作用是把220V的交流高压转化为12V的直流低电压，并且分两路输出．220V的供电线路有电和停电时蓄电池、灯泡的工作状态分别是___________。

【答案】开路和通路

【解析】在22V照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，电磁铁吸引衔铁，将灯泡与蓄电池所在电路形成开路，灯泡不发光；

当照明电源突然停电时，电磁铁没有磁性，衔铁在弹簧的作用下向上抬起，使灯泡和蓄电池所在的电路形成通路，灯泡发光，从而实现自动应急照明。

故答案为：开路和通路。

20.如图所示，当开关S接“1”，将滑动变阻器片P由a端滑向b端，弹簧将_______(选填：“伸长”或“缩短”)；当开关S接“2”，将滑动变阻器片P滑至b端，并剪断弹簧，让条形磁体穿过线圈，产生电磁感应，电流表的指针会_________(选填：“发生偏转”或“不动”)。

【答案】伸长；发生偏转

【解析】当开关S接“1”，将滑动变阻器片P由a端滑向b端，根据右手定则判断电螺线管的上端为N极，异名磁极相互吸引，又因为通电螺线管的磁性增强，弹簧长度会伸长；当开关S接“2”，将滑动变阻器片P滑至b端，并剪断弹簧，让条形磁体穿过线圈，产生电磁感应，电流表的指针会发生偏转，因为线圈相当于做切割磁感线运动，电路又闭合，所以会产生感应电流，故电流表指针会偏转。

故答案为：伸长；发生偏转。

21. 家庭电路中常用带有开关的移动插座，插座上的开关与插座是______联，插座与插座之间是_______联。如图所示，A、B弹簧下方分别吊着软铁棒和条形磁铁，闭合开关，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移动时，A弹簧的长度将_____，B弹簧的长度将______(选填“伸长”、“缩短”或“不变”)。

【答案】串；并；伸长；缩短

【解析】(1)插座是用来连接用电器的，开关与被控制的用电器是串联的，所以插座上的开关与插座是串联的；用电器之间是并联的，所以插座与插座之间并联的；

(2)开关闭合，动变阻器滑片向右移动时，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，对铁棒的吸引力增强，弹簧A长度会伸长。

根据安培定则判断电螺线管的上端为S极，同名磁极相互排斥，弹簧长度会缩短；动变阻器滑片向右移动时，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，条形磁铁的排斥力增大，所以弹簧B长度会缩短。

故答案为：串；并；伸长；缩短

二、作图 (22题2分，23题1分，24题2分，本题共5分)

22.如图甲所示，根据通入电流的方向，标出U形电磁铁的N、S极，在图乙中画出导线的绕法。

【答案】 ；。

23.通电螺线管下方自由转动的小磁针静止后如图所示，请在图中标出螺线管的N、S极和螺线管中的电流方向。

【答案】。

24.根据图中小磁针N极指向，标出磁体的磁极名称，并画出磁感线。

【答案】

【解析】由小磁针的指向可知磁感线的方向，即可知磁极的分布。图一小磁针指向外，故两磁铁应为同名磁极相对，且为N极；图二小磁针N极向右，故磁体左侧为N极，右侧为S极；图三中小磁针N极指向左侧磁极，故右侧磁铁的左端为N极，左侧磁铁的右端为S极。25.如图所示，是小磁针的一端靠近条形磁体S极静止时的情景，请在图中的括号内标出小磁针的N、S极，并用箭头标出条形磁体外部磁感线的方向。

【答案】

【解析】根据异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则小磁针的左上端是N极，右下端是S极。

因为在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，所以磁感线的方向是指向右的。

二、实验 (每空2 分，12个空 ，本题共24分)

26.物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉(符号是T)，磁感应强度B越大表明磁场越强；B=0表明没有磁场。有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻，图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象．为了研究某磁敏电阻R的性质，小刚设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：

(1)当S1断开，S2闭合时，电压表的示数为3V，则此时电流表的示数为_______A。

(2)只闭合S1，通电螺线管的左端为_____极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度为_______T。

(3)实验中小刚将电路中电源的正负极对调，发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的_________无关。

(4)实验中小刚通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，请你再提供一种改变磁感应强度的方法_______________。

【答案】(1)0.03；(2)S；0.3；(3)方向；(4)改变通电螺线管的磁性大小。

【解析】(1)由图象知，当R没有磁性时，R=100Ω，

根据欧姆定律得，电流表的示数为I==0.03A。

(2)闭合开关S1时，螺线管产生磁性，由安培定则知：左端为S极；

当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，

磁敏电阻的阻值为R′==150Ω，

由图象知，此时的磁感应强度为0.3T。

(3)小刚将电源的正负极对调，螺线管的磁极发生变化；发现乙电路中电压表和电流表的示数不变，也就是磁敏电阻的阻值不变．这表明：该磁敏电阻的阻值与磁场的方向无关；

(4)已知磁敏电阻的大小随磁场强弱的变化而变化，所以可以通过改变通电螺线管中电流的大小改变螺线管的磁性强弱，间接改变磁敏电阻的阻值。

故答案为：(1)0.03；(2)S；0.3；(3)方向；(4)改变通电螺线管的磁性大小。

27.如图为探究通电直导线周围磁场分布的实验，实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，接下去的操作是                    ，该操作的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力作用下动起来，说明力能               ，为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用             代替铁屑进行实验。

【答案】轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针

【解析】在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，为了减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，需轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁场力作用下动起来，说明力能改变物体的运动状态；

由于放在磁场的小磁针会由于磁力作用而运动，因此为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用小磁针代替铁屑进行实验。

故答案为：轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针。

28.归纳式探究﹣研究带电粒子在回旋加速器中的运动：

(1)磁体周围存在磁场，磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T。我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小．磁感应强度大的地方，磁感线密；磁感应强度小的地方，磁感线疏。

条形磁体外部的磁感线分布如图甲所示，则a、b两点磁感应强度较大的是______。

磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场。

(2)回旋加速器的原理如图乙所示，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，它们接在电压一定的交流电源上，从D1的圆心O处释放不同的带电粒子(加速度可以忽略，重力不计)，粒子在两金属盒之间被不断加速，最终离开回旋加速器时，获得一定的最大动能．改变带电粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度B，金属盒半径R，带电粒子的最大动能E1随之改变．得到数据如表：

①Ek=________，其中k=_________(填上数值和单位)。

②对于同一带电粒子．在不同的同旋加速器中，要获得相同的最大动能，则金属盒半径R与磁感应强度B的关系可以用图象中的图线__________表示。

【答案】(1)a；(2)①；0.5J•kg/(C2•T2•m2)；②c

【解析】(1)由题意可知，磁感线密集的地方磁感应强度大，磁感线稀疏的地方磁感应强度小，由图甲所示可知，a处磁感线密度，a点磁感应强度较大．

(2)①由表中2、4两组实验数据刻度值，在m、q、R相同的情况下，磁感应强度变为原来的2倍，动能变为原来的4倍，由此可知，动能与磁感应强度B的平方成正比，

由表中1、3两组实验数据可知，在m、B、R相同的情况下，电荷量变为原来的3倍，动能变为原来的9倍，由此可知，动能与电荷量q的平方成正比，

由表中1、2两组实验数据可知，在q、B、R相同的情况下，质量变为原来的2倍，动能变为原来的一半，由此可知，动能与质量m成反比，

由表中1、5两组实验数据可知，q、B相同，质量变为原来的一半，半径变为原来的3倍，动能变为原来的18倍，则动能与半径R的平方成正比，

由以上分析可知：EK=k，把第一组使用数据代入解得，k=0.5J•kg/(C2•T2•m2)；

②对于同一带电粒子，在不同的同旋加速器中，q、m相同，B、R不同，由EK=k可知，BR=，由此可知，B与R成反比，由图丙所示图象可知，图线c正确；

故答案为：(1)a；(2)①；0.5J•kg/(C2•T2•m2)；②c。