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人教版九年级全册单元分层过关检测（2024·新教材）第20章电与磁单元测试A卷试题含解析答案
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第二十章 电与磁单元测试A卷时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。1．能被磁体吸引的物体是（ ）A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔2．我国是世界上最早使用指南针的国家，东汉学者王充在《论衡》中记载到：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。那么，司南的“柢”相当于磁体的（ ）A．S极 B．N极 C．可能S极 D．可能N极3．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）A．所有金属都能够被磁体所磁化B．指南针指南北是因为受到地磁场的作用C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点小磁针N极决定的D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线4．小阳利用如图甲所示装置进行如下实验：断开开关，小磁针的指向如图甲所示；闭合 开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论正确的是（ ）A．由甲、乙两图可得电流周围可以产生磁场B．由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关5．如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是（ ）A．调换电源的正、负极 B．增大电源电压C．向右移动滑动变阻器滑片 D．向左移动滑动变阻器滑片6．如图是小徐为栽种蔬菜的大棚设计的温度自动报警器，它运用了许多物理知识．以下说法中不正确的（ ）A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的C．报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应 D．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压7．夏天到了，小明用自己的零花钱为奶奶买了一个充电式电风扇，下列与该电风扇工作原理相同的是（ ）A． B． C． D． 8．如图所示，用绝缘细线分别将铜棒ab、cd水平悬挂，置于磁场方向竖直的蹄形磁体间，两铜棒间用柔软的细长导线连接成闭合回路。下列说法不正确的是（ ）A．竖直上下移动铜棒ab，闭合回路abcd中没有电流产生B．左右移动铜棒ab，闭合回路abcd中有电流产生C．铜棒ab左右移动的方向对铜棒cd的受力方向无影响D．铜棒ab左右移动时，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力二、填空题（每空1分，共计11分）9．如图所示的装置可以把机械能转换为电能，与其工作原理相同的产品 （选填“电动机”或“发电机”），它的基本原理是：闭合电路的部分导体在磁场中做 运动，产生感应电流。10．如图所示，这是小明为弟弟自制的玩具，将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。该玩具的工作原理是 ；若想让线框逆时针转动，可采取的措施是 （写出一条即可）。11．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会 ；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会 （以上两空均选填“变长”、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。12．如图所示，在固定有螺线管的水平塑料板上均匀地撒满铁屑，通电后 （填操作方法）塑料板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似。13．如图所示： 一表面平整的长条形磁铁固定在水平面上，一铁块放在磁铁一端，用一水平拉力F拉着匀速运动到另一端，在此过程中，拉力F （选填“先变小后变大” “先变大后变小”或“不变”）。若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向 （选填“左”或“右”）。 三、作图题（共2分）14．请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题8分，第16题5分，第17题7分）15．为了探究磁场，小红做了如下实验。（1）探究磁体周围的磁场：①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后 玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针 极所指的方向就是该点的磁场方向；③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫做 ；（2）探究通电螺线管周围的磁场：①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似，图中 端是螺线管的N极；②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明 ，断开开关后，小磁针静止时 极指向南方。16．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用两个相同的大铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。（1）实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱的。（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制 相同，以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。（3）由现象可得出结论：电流一定时， ，电磁铁磁性越强。（4）若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将 （填“增加”或“减少”）。17．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。【证据】（1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转；（2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转；【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”）【交流】（1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转；（2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关；（3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）18．冬天老杨用家用交流充电桩在给电动汽车充电时，由于电池电芯温度低于0℃，系统开始给电池预热，加热电路如图甲所示，加热时电阻通电放出热量，冷却液吸收热量温度升高，从而对电池进行加热。已知控制电路电压恒为12V，，温度传感器的阻值随温度的变化如图乙所示，所测温度即为汽车电池温度；工作电路中的加热电阻，冷却液的比热容，质量为2.4kg，当冷却液从升高到30℃，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，系统开始给电池充电。求：（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流；（2）加热电阻加热冷却液的效率；（3）判断电磁铁a端的极性。19．如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求：（1）受控电路30min内消耗的电能；（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流；（3）热敏电阻Rt的变化范围。 参考答案：1．A【详解】磁体能吸引含有铁、钴、镍的物体，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．A【详解】司南是用天然磁石磨制成的勺子，其实质就是一块磁铁，“其柢指南”，静止时指向南方的是南极，用S表示，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3．B【详解】A．铁、钴、镍等物质和它们的氧化物容易被磁化，但有些金属不容易被磁化，故A错误；B．地球有磁场，指南针指南北是因为受到地磁场的作用，故B正确；C．磁场中某点的磁场方向和放在该点小磁针N极指向，是相同的，而不是由放在该点小磁针N极决定的，故C错误；D．磁场中的磁感线不是实际存在的曲线，是人们在磁场中画出来的能够形象的描述磁场分布情况的曲线，故D错误。故选B。4．A【详解】AB．甲中开关断开，没有电流，小磁针的指向不发生改变；乙中开关闭合，有电流经过，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A正确，B错误；C．乙和丙中，其它因素相同，只有电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关，并不能说明电流产生的磁场的强弱与电流大小有关，故C错误；D．甲中没有电流，小磁针指向不变；丙中开关闭合，电路有电流，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，并不能说明电流产生的磁场的方向与电流方向有关，故D错误。故选A。5．A【详解】A．通电螺线管外的磁场方向与电流方向有关，调换电源的正、负极，可以改变电流方向，从而改变磁场方向，使小磁针N极指向改变。故A符合题意；BCD．增大电源电压、移动滑动变阻器的滑片只能改变电路中的电流大小，不能改变电流方向，所以不能改变通电螺线管外磁场方向，小磁针N极指向不会改变，故BCD不符合题意。故选A。6．D【详解】A．水银是金属，金属是导体，故A正确，不符合题意；B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，故B正确，不符合题意；C．此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，工作电路接通，电铃响，起到报警作用，所以电磁铁运用了电流的磁效应，故C正确，不符合题意；D．适当增大电源电压可增大电磁铁的磁性，但却无法提高报警的温度，故D错误，符合题意。故选D。7．D【详解】A．图中是奥斯特实验的装置，证明了电流可以产生磁场，故A不符合题意；B．该图是探究影响电磁铁磁性强弱的因素，故B不符合题意；C．图中没有电源，是电磁感应现象的实验装置，故C不符合题意；D．该图有电源，是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动，故D符合题意。故选D。8．C【详解】A．产生感应电流的条件是闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，竖直上下移动铜棒ab，没有做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中没有电流产生，故A正确，不符合题意；B．左右移动铜棒ab，铜棒ab做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中有电流产生，故B正确，不符合题意；C．感应电流的方向与磁场方向及导体做切割磁感线运动的方向有关，所以铜棒ab左右移动的方向对感应电流的方向有影响，铜棒cd相当于电动机，电流方向对铜棒cd受力方向有影响，故C错误，符合题意；D．铜棒ab左右移动时，相当于发电机，电路中有电流通过，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力，相当于电动机，故D正确，不符合题意。故选C。9． 发电机 切割磁感线【详解】[1]图中装置将机械能转换为电能。电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，从而运动起来。这是电能转换为机械能的过程。发电机的工作原理则是利用电磁感应现象，将机械能转换为电能。因此，图中的装置与发电机的工作原理相同。[2]发电机的基本原理：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流。10． 通电导体在磁场中受力的作用 调换电池两极【详解】[1]将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，线框顺时针转动，说明通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的原理。[2]通电导体受力方向与电流方向、磁场方向有关，若想让线框逆时针转动，可以改变电流方向或改变磁场方向，调换电池两极（调换磁铁两极）。11． 变短 变短 增大【详解】[1] 电流从电源的正极流出，从螺线管上端流入，下端流出，经滑动变阻器后回到负极，根据安培定则，可以判断出通电螺线管的下端为N极，上端为S极；异名磁极相互吸引，通电螺线管会对上方的条形磁铁产生向下的吸引力，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可得，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，对上方磁铁的吸引力减小，弹簧长度变小。[2]保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，电流方向改变，螺线管的磁极方向也随之对调，上方变为N级，与磁铁的N相互排斥，弹簧的长度再次变短。[3] 当螺线管和磁铁相互排斥时，磁铁给螺线管一个向下的排斥力，铁芯对地面的压力增大，在受力面积不变的情况下，压强增大。12． 轻敲 条形【详解】[1][2]为了观察通电螺线管外部的磁场分布，我们需要先给螺线管通电，然后轻轻敲击塑料板，使铁屑在磁场的作用下重新排列。 观察铁屑的排列情况，我们会发现通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场非常相似。13． 先变小后变大 左【详解】[1]当小铁块从磁铁一端匀速滑到另一端的过程中，因为条形磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，因此磁铁对小铁块的吸引是先变小再变大，那么，小铁块对磁铁的压力相应的也是先减小再变大。而压力又影响到摩擦力的大小，所以摩擦力也是先变小再变大，又因为是匀速运动，拉力F和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力F和摩擦力一样也是先变小再变大。[2]由于长条形磁铁的磁感线是从N极到S极，小磁针在磁场中，静止时N极指向磁场的方向，可知若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向左。14．【详解】由图得，电流从螺线管右端流入，由右手螺旋定则得，螺线管左端为N极，右端为S极；磁体外部磁场方向从N极到S极，则P点的磁感线方向从左端到右端，如图所示15． 轻敲 磁化 N 磁感线 条形 右 通电螺线管的极性跟电流方向有关 S【详解】（1）①[1]轻敲玻璃板，可以减小摩擦力对铁屑的影响。[2]铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了。②[3]在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。③[4]为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场强弱及方向，这样的曲线叫做磁感线。（2）①[5]由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。[6]根据安培定则可知，螺线管的右端是N极。②[7]对调电源的正负极重复上述实验，电流的方向发生了变化，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟电流方向有关。[8]断开开关后，在地磁场的作用下，小磁针静止时S极指向南方。16． 吸引大头针个数 电流 线圈匝数 线圈匝数越多 减少【详解】（1）[1]实验中是通过观察吸引大头针个数来比较电磁铁磁性强弱的，吸引大头针个数越多，表示磁性越强，采用了转换法。（2）[2] [3]串联电路中各处电流相等，把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制电流相同；由图可知，两个电磁铁的线圈匝数不同，所以，是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。（3）[4]由图可知，两个电磁铁串联，通过它们的电流相等，甲电磁铁线圈匝数较多，吸收大头针较多，磁性较强，由现象可得出结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。（4）[5]若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将减少。17． 没有 有 金属棒根数 会 速度 方向 磁场的强度【详解】【解释】[1]由图丙给出的条形磁体的磁感线分布可知，当金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，它的运动方向是与磁感线平行的，不能切割磁感线，所以不会产生感应电流。[2]由图丙可知，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，它能够较为明显地切割磁感线，所以产生的感应电流也比较明显，灵敏电流计会产生明显地偏转。【交流】（1）[3]线圈相当于是很多金属棒叠在一起，所以是相当于增加了金属棒根数。[4]当线圈左右运动时，相当于很多个金属棒并联在一起切割磁感线，产生的感应电流较为明显，所以灵敏电流计的指针会发生明显偏转。（2）[5]根据实验现象可知，当导体向同一方向运动的速度越大时，灵敏电流计指针偏转的角度越大，说明感应电流越大，故可知感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关。（3）[6]将条形磁体插入线圈内和从线圈内拔出的过程中，线圈切割磁感线运动的方向发生了改变，而灵敏电流计指针偏转的方向也随之改变，这说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动时的方向有关。[7]换用磁场强度更大的磁体后，还是用相同的速度插入或拔出条形磁体即导体做切割磁感线运动的速度不变，发现灵敏电流计的指针偏转的角度比之前更大，所以由控制变量法可知，导体做切割磁感线运动产生的感应电流的大小与磁场的强度有关。18．（1）0.3A；（2）70%；（3）N极【详解】解：（1）由图可知，随着温度升高，温度传感器的阻值变大，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，此时温度传感器的阻值最大，为20欧姆，电路中总电阻最大，电流最小，故加热电路断开前低压控制电路的最小电流（2）冷却液从升高到30℃，温度变化量为40℃，吸收的热量消耗的电能加热电阻加热冷却液的效率（3）由图可知，电源左侧是正极，电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，a是N极。答：（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流为0.3A；（2）加热电阻加热冷却液的效率为70%；（3）电磁铁a端是N极。19．（1）1.44×106J；（2）0.03A；（3）20Ω≤Rt≤25Ω【详解】解：（1）由图像可知，受控电路30min内工作了20min消耗的电能为 W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J（2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为U0＝U＝3V通过电阻R0的电流为（3）当室温上升至28℃时冷却系统开始工作前，控制电路只有热敏电阻接入电路，此时断路，此时经过热敏电阻的电流最大为0.15A，电阻最小时恰好衔铁被吸下，因此可以求出Rt的最小值衔铁被下瞬间，冷却系统开始工作，温度不再上升，而是下降，电阻Rt开始变大，但由于衔铁被吸下后定值电阻被接入电路，与并联，当电路中的总电流小到1.5A时，衔铁才会被弹回，此时经过的电流为It＝I－I0＝0.15A－0.03A＝0.12A此时Rt的阻值最大为因为Rt的阻值随温度的升高而减小，若Rt的阻值继续增大，电路中的电流变小，衔铁被弹回，冷却系统开始工作，温度降低，此时Rt的阻值会减小，故Rt的阻值最大为25Ω，故热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。答：（1）受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J；（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.03 A；（3）热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。
第二十章 电与磁单元测试A卷时间：60分钟 满分：70分 试卷得分：________一、选择题（每题3分，共计24分）下列各小题均有四个选项，其中只有一个是正确的。1．能被磁体吸引的物体是（ ）A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔2．我国是世界上最早使用指南针的国家，东汉学者王充在《论衡》中记载到：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。那么，司南的“柢”相当于磁体的（ ）A．S极 B．N极 C．可能S极 D．可能N极3．关于磁现象，以下说法正确的是（ ）A．所有金属都能够被磁体所磁化B．指南针指南北是因为受到地磁场的作用C．磁场中某点的磁场方向是由放在该点小磁针N极决定的D．磁场中的磁感线是实际存在的曲线4．小阳利用如图甲所示装置进行如下实验：断开开关，小磁针的指向如图甲所示；闭合 开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论正确的是（ ）A．由甲、乙两图可得电流周围可以产生磁场B．由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关D．由甲、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关5．如图所示，闭合开关，小磁针N极指向右，下列操作能改变小磁针N极指向的是（ ）A．调换电源的正、负极 B．增大电源电压C．向右移动滑动变阻器滑片 D．向左移动滑动变阻器滑片6．如图是小徐为栽种蔬菜的大棚设计的温度自动报警器，它运用了许多物理知识．以下说法中不正确的（ ）A．温度计中的水银是导体 B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的C．报警器中的电磁铁运用了电流的磁效应 D．若要提高报警温度，可以增大控制电路的电源电压7．夏天到了，小明用自己的零花钱为奶奶买了一个充电式电风扇，下列与该电风扇工作原理相同的是（ ）A． B． C． D． 8．如图所示，用绝缘细线分别将铜棒ab、cd水平悬挂，置于磁场方向竖直的蹄形磁体间，两铜棒间用柔软的细长导线连接成闭合回路。下列说法不正确的是（ ）A．竖直上下移动铜棒ab，闭合回路abcd中没有电流产生B．左右移动铜棒ab，闭合回路abcd中有电流产生C．铜棒ab左右移动的方向对铜棒cd的受力方向无影响D．铜棒ab左右移动时，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力二、填空题（每空1分，共计11分）9．如图所示的装置可以把机械能转换为电能，与其工作原理相同的产品 （选填“电动机”或“发电机”），它的基本原理是：闭合电路的部分导体在磁场中做 运动，产生感应电流。10．如图所示，这是小明为弟弟自制的玩具，将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，观察到线框顺时针转动。该玩具的工作原理是 ；若想让线框逆时针转动，可采取的措施是 （写出一条即可）。11．如图所示电路，当开关闭合，变阻器的滑片向右移动时，弹簧的长度会 ；保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，弹簧的长度会 （以上两空均选填“变长”、“不变”或“变短”），且铁芯对地面的压强会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。12．如图所示，在固定有螺线管的水平塑料板上均匀地撒满铁屑，通电后 （填操作方法）塑料板，观察铁屑的排列情况，发现通电螺线管外部磁场与 磁体磁场相似。13．如图所示： 一表面平整的长条形磁铁固定在水平面上，一铁块放在磁铁一端，用一水平拉力F拉着匀速运动到另一端，在此过程中，拉力F （选填“先变小后变大” “先变大后变小”或“不变”）。若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向 （选填“左”或“右”）。 三、作图题（共2分）14．请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。四、实验题（共20分，第15题-17题，第15题8分，第16题5分，第17题7分）15．为了探究磁场，小红做了如下实验。（1）探究磁体周围的磁场：①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后 玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极，某点小磁针 极所指的方向就是该点的磁场方向；③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫做 ；（2）探究通电螺线管周围的磁场：①把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似，图中 端是螺线管的N极；②对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明 ，断开开关后，小磁针静止时 极指向南方。16．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用两个相同的大铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。（1）实验中是通过观察 来比较电磁铁磁性强弱的。（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制 相同，以探究电磁铁磁性强弱与 的关系。（3）由现象可得出结论：电流一定时， ，电磁铁磁性越强。（4）若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将 （填“增加”或“减少”）。17．【探究名称】探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件【问题】小明同学课堂上观察了物理老师演示的实验，发现金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针会偏转，上下运动时不会偏转，他还想知道若利用条形磁体代替蹄形磁体，如何能产生感应电流，于是他利用金属棒及导线、条形磁体、灵敏电流计等器材进行了如下实验探究。【证据】（1）如图甲所示，连接好电路，将金属棒沿着条形磁体的轴线放置。金属棒上下运动时，灵敏电流计的指针没有偏转；金属棒左右运动时，灵敏电流计的指针几乎没有偏转；（2）如图乙所示，将金属棒垂直于条形磁体的轴线放置，金属棒前后运动时，灵敏电流计的指针偏转；【解释】图甲实验中，金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，对照图丙可知，此时金属棒 切割磁感线，所以未能产生感应电流；图乙实验中，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，此时金属棒 切割磁感线，所以能产生感应电流。（均选填“有”或“没有”）【交流】（1）经过同学们讨论，用线圈来代替金属棒（如图丁），相当于增加了 （选填“金属棒根数”或“磁场强度”），左右运动时，灵敏电流计的指针 （选填“会”或“不会”）偏转；（2）实验中发现，往相同的方向运动时，速度越快，指针偏转的角度越大，说明了感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的 有关；（3）将条形磁体插入线圈内的过程中，发现灵敏电流计的指针也会偏转，拔出来时，发现指针的偏转方向发生了改变，说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的 有关；换用磁场强度更大的磁体，用相同的速度插入或拔出条形磁体，发现指针的偏转角度更大，说明了产生感应电流的大小与 有关。五、计算题（共13分，第18题6分，第19题7分，解答应写成文字说明、演算步骤或证明过程）18．冬天老杨用家用交流充电桩在给电动汽车充电时，由于电池电芯温度低于0℃，系统开始给电池预热，加热电路如图甲所示，加热时电阻通电放出热量，冷却液吸收热量温度升高，从而对电池进行加热。已知控制电路电压恒为12V，，温度传感器的阻值随温度的变化如图乙所示，所测温度即为汽车电池温度；工作电路中的加热电阻，冷却液的比热容，质量为2.4kg，当冷却液从升高到30℃，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，系统开始给电池充电。求：（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流；（2）加热电阻加热冷却液的效率；（3）判断电磁铁a端的极性。19．如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路，受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作，当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，当控制电路中的电流为0.15A时，衔铁刚好被吸下，控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω，线圈电阻忽略不计。求：（1）受控电路30min内消耗的电能；（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流；（3）热敏电阻Rt的变化范围。 参考答案：1．A【详解】磁体能吸引含有铁、钴、镍的物体，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．A【详解】司南是用天然磁石磨制成的勺子，其实质就是一块磁铁，“其柢指南”，静止时指向南方的是南极，用S表示，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3．B【详解】A．铁、钴、镍等物质和它们的氧化物容易被磁化，但有些金属不容易被磁化，故A错误；B．地球有磁场，指南针指南北是因为受到地磁场的作用，故B正确；C．磁场中某点的磁场方向和放在该点小磁针N极指向，是相同的，而不是由放在该点小磁针N极决定的，故C错误；D．磁场中的磁感线不是实际存在的曲线，是人们在磁场中画出来的能够形象的描述磁场分布情况的曲线，故D错误。故选B。4．A【详解】AB．甲中开关断开，没有电流，小磁针的指向不发生改变；乙中开关闭合，有电流经过，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A正确，B错误；C．乙和丙中，其它因素相同，只有电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关，并不能说明电流产生的磁场的强弱与电流大小有关，故C错误；D．甲中没有电流，小磁针指向不变；丙中开关闭合，电路有电流，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，并不能说明电流产生的磁场的方向与电流方向有关，故D错误。故选A。5．A【详解】A．通电螺线管外的磁场方向与电流方向有关，调换电源的正、负极，可以改变电流方向，从而改变磁场方向，使小磁针N极指向改变。故A符合题意；BCD．增大电源电压、移动滑动变阻器的滑片只能改变电路中的电流大小，不能改变电流方向，所以不能改变通电螺线管外磁场方向，小磁针N极指向不会改变，故BCD不符合题意。故选A。6．D【详解】A．水银是金属，金属是导体，故A正确，不符合题意；B．温度计是根据液体热胀冷缩的性质工作的，故B正确，不符合题意；C．此原理是当温度达到一定值时，温度计内水银上升，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，工作电路接通，电铃响，起到报警作用，所以电磁铁运用了电流的磁效应，故C正确，不符合题意；D．适当增大电源电压可增大电磁铁的磁性，但却无法提高报警的温度，故D错误，符合题意。故选D。7．D【详解】A．图中是奥斯特实验的装置，证明了电流可以产生磁场，故A不符合题意；B．该图是探究影响电磁铁磁性强弱的因素，故B不符合题意；C．图中没有电源，是电磁感应现象的实验装置，故C不符合题意；D．该图有电源，是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动，故D符合题意。故选D。8．C【详解】A．产生感应电流的条件是闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，竖直上下移动铜棒ab，没有做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中没有电流产生，故A正确，不符合题意；B．左右移动铜棒ab，铜棒ab做切割磁感线运动，所以闭合回路abcd中有电流产生，故B正确，不符合题意；C．感应电流的方向与磁场方向及导体做切割磁感线运动的方向有关，所以铜棒ab左右移动的方向对感应电流的方向有影响，铜棒cd相当于电动机，电流方向对铜棒cd受力方向有影响，故C错误，符合题意；D．铜棒ab左右移动时，相当于发电机，电路中有电流通过，铜棒cd运动是因为通电导体在磁场中受力，相当于电动机，故D正确，不符合题意。故选C。9． 发电机 切割磁感线【详解】[1]图中装置将机械能转换为电能。电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，从而运动起来。这是电能转换为机械能的过程。发电机的工作原理则是利用电磁感应现象，将机械能转换为电能。因此，图中的装置与发电机的工作原理相同。[2]发电机的基本原理：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生感应电流。10． 通电导体在磁场中受力的作用 调换电池两极【详解】[1]将一块圆形磁铁吸在干电池底部，把一段裸露的铜线折成矩形线框，上边与电池正极接触，下边搭接在磁铁上，线框顺时针转动，说明通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的原理。[2]通电导体受力方向与电流方向、磁场方向有关，若想让线框逆时针转动，可以改变电流方向或改变磁场方向，调换电池两极（调换磁铁两极）。11． 变短 变短 增大【详解】[1] 电流从电源的正极流出，从螺线管上端流入，下端流出，经滑动变阻器后回到负极，根据安培定则，可以判断出通电螺线管的下端为N极，上端为S极；异名磁极相互吸引，通电螺线管会对上方的条形磁铁产生向下的吸引力，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可得，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性减弱，对上方磁铁的吸引力减小，弹簧长度变小。[2]保持滑片位置不变，把电源的正、负极对调，电流方向改变，螺线管的磁极方向也随之对调，上方变为N级，与磁铁的N相互排斥，弹簧的长度再次变短。[3] 当螺线管和磁铁相互排斥时，磁铁给螺线管一个向下的排斥力，铁芯对地面的压力增大，在受力面积不变的情况下，压强增大。12． 轻敲 条形【详解】[1][2]为了观察通电螺线管外部的磁场分布，我们需要先给螺线管通电，然后轻轻敲击塑料板，使铁屑在磁场的作用下重新排列。 观察铁屑的排列情况，我们会发现通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场非常相似。13． 先变小后变大 左【详解】[1]当小铁块从磁铁一端匀速滑到另一端的过程中，因为条形磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱，因此磁铁对小铁块的吸引是先变小再变大，那么，小铁块对磁铁的压力相应的也是先减小再变大。而压力又影响到摩擦力的大小，所以摩擦力也是先变小再变大，又因为是匀速运动，拉力F和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力F和摩擦力一样也是先变小再变大。[2]由于长条形磁铁的磁感线是从N极到S极，小磁针在磁场中，静止时N极指向磁场的方向，可知若在条形磁铁的右端放一小磁针，则小磁针静止时N极指向左。14．【详解】由图得，电流从螺线管右端流入，由右手螺旋定则得，螺线管左端为N极，右端为S极；磁体外部磁场方向从N极到S极，则P点的磁感线方向从左端到右端，如图所示15． 轻敲 磁化 N 磁感线 条形 右 通电螺线管的极性跟电流方向有关 S【详解】（1）①[1]轻敲玻璃板，可以减小摩擦力对铁屑的影响。[2]铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了。②[3]在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。③[4]为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场强弱及方向，这样的曲线叫做磁感线。（2）①[5]由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。[6]根据安培定则可知，螺线管的右端是N极。②[7]对调电源的正负极重复上述实验，电流的方向发生了变化，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管的极性跟电流方向有关。[8]断开开关后，在地磁场的作用下，小磁针静止时S极指向南方。16． 吸引大头针个数 电流 线圈匝数 线圈匝数越多 减少【详解】（1）[1]实验中是通过观察吸引大头针个数来比较电磁铁磁性强弱的，吸引大头针个数越多，表示磁性越强，采用了转换法。（2）[2] [3]串联电路中各处电流相等，把甲、乙两个电磁铁串联，目的是控制电流相同；由图可知，两个电磁铁的线圈匝数不同，所以，是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系。（3）[4]由图可知，两个电磁铁串联，通过它们的电流相等，甲电磁铁线圈匝数较多，吸收大头针较多，磁性较强，由现象可得出结论：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。（4）[5]若将图中滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，则电磁铁甲、乙吸引大头针的数量将减少。17． 没有 有 金属棒根数 会 速度 方向 磁场的强度【详解】【解释】[1]由图丙给出的条形磁体的磁感线分布可知，当金属棒沿着条形磁体的轴线上下运动时，它的运动方向是与磁感线平行的，不能切割磁感线，所以不会产生感应电流。[2]由图丙可知，将金属棒垂直于条形磁体的轴线前后运动时，它能够较为明显地切割磁感线，所以产生的感应电流也比较明显，灵敏电流计会产生明显地偏转。【交流】（1）[3]线圈相当于是很多金属棒叠在一起，所以是相当于增加了金属棒根数。[4]当线圈左右运动时，相当于很多个金属棒并联在一起切割磁感线，产生的感应电流较为明显，所以灵敏电流计的指针会发生明显偏转。（2）[5]根据实验现象可知，当导体向同一方向运动的速度越大时，灵敏电流计指针偏转的角度越大，说明感应电流越大，故可知感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关。（3）[6]将条形磁体插入线圈内和从线圈内拔出的过程中，线圈切割磁感线运动的方向发生了改变，而灵敏电流计指针偏转的方向也随之改变，这说明了感应电流的方向与导体做切割磁感线运动时的方向有关。[7]换用磁场强度更大的磁体后，还是用相同的速度插入或拔出条形磁体即导体做切割磁感线运动的速度不变，发现灵敏电流计的指针偏转的角度比之前更大，所以由控制变量法可知，导体做切割磁感线运动产生的感应电流的大小与磁场的强度有关。18．（1）0.3A；（2）70%；（3）N极【详解】解：（1）由图可知，随着温度升高，温度传感器的阻值变大，电池的温度上升到5℃，耗时10min，加热电路断开，此时温度传感器的阻值最大，为20欧姆，电路中总电阻最大，电流最小，故加热电路断开前低压控制电路的最小电流（2）冷却液从升高到30℃，温度变化量为40℃，吸收的热量消耗的电能加热电阻加热冷却液的效率（3）由图可知，电源左侧是正极，电流从b流向a，由右手螺旋定则可知，a是N极。答：（1）加热电路断开前低压控制电路的最小电流为0.3A；（2）加热电阻加热冷却液的效率为70%；（3）电磁铁a端是N极。19．（1）1.44×106J；（2）0.03A；（3）20Ω≤Rt≤25Ω【详解】解：（1）由图像可知，受控电路30min内工作了20min消耗的电能为 W＝Pt＝1200W×20×60s＝1.44×106J（2）衔铁被吸下时，受控电路工作，此时控制电路中R0与Rt并联，由并联电路中电压的规律知，R0两端的电压为U0＝U＝3V通过电阻R0的电流为（3）当室温上升至28℃时冷却系统开始工作前，控制电路只有热敏电阻接入电路，此时断路，此时经过热敏电阻的电流最大为0.15A，电阻最小时恰好衔铁被吸下，因此可以求出Rt的最小值衔铁被下瞬间，冷却系统开始工作，温度不再上升，而是下降，电阻Rt开始变大，但由于衔铁被吸下后定值电阻被接入电路，与并联，当电路中的总电流小到1.5A时，衔铁才会被弹回，此时经过的电流为It＝I－I0＝0.15A－0.03A＝0.12A此时Rt的阻值最大为因为Rt的阻值随温度的升高而减小，若Rt的阻值继续增大，电路中的电流变小，衔铁被弹回，冷却系统开始工作，温度降低，此时Rt的阻值会减小，故Rt的阻值最大为25Ω，故热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。答：（1）受控电路30min内消耗的电能为1.44×106J；（2）受控电路工作时，通过电阻R0的电流为0.03 A；（3）热敏电阻Rt的变化范围为20Ω≤Rt≤25Ω。
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