初中物理粤沪版九年级下册第十六章 电磁铁与自动控制综合与测试综合训练题

这是一份初中物理粤沪版九年级下册第十六章 电磁铁与自动控制综合与测试综合训练题，共23页。

填空题（每题3分，共30分）


1．（2013•长沙） 电梯为居民出入很大的便利，出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小．下列说法正确的是（ ）





A．电磁铁是根据电磁感应原理制成的


B．工作时，电磁铁的上端为S极


C．超载时，电磁铁的磁性减小


D．正常情况下（未超载时），K与B接触


【考点】CF：电磁继电器的组成、原理和特点．


【难度】中等


【分析】（1）电磁铁是根据电流的磁效应制成的；


（2）知道电流的方向，根据安培定则判断出电磁铁的NS极；


（3）R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，所以知道超载时压敏电阻的阻值变化情况，根据I=判断出电流的变化；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈匝数多少有关；


（4）正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触．


【解答】解：A、电磁铁是根据电流的磁效应原理制成的，故A错误；


B、工作时，电流从电磁铁的下面导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B正确；


C、超载时，随着压力的增大，压敏电阻的阻值随着减小，电路中的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增强，故C错误；


D、正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触，故D错误．


故选B．


【点评】此题主要考查的是学生对电磁铁和电磁继电器的原理、磁性强弱的影响因素、安培定则的理解和掌握，知识点较多，但都是基础性题目．


2．（2013•烟台）小明利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭．在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常．下列调节能使控制电路达到要求的是（ ）





A．减少电磁铁线圈的匝数B．抽出电磁铁中的铁芯


C．滑动变阻器滑片P向左移动D．减少控制电路电源电压


【考点】CF：电磁继电器的组成、原理和特点．


【难度】中等


【分析】（1）在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常，说明工作电路一直是闭合的，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性．


（2）滑动变阻器的作用是改变连入电路电阻丝的长度，改变电阻的大小，改变电路中的电流．


【解答】解：电磁继电器的主要部分是电磁铁，电磁铁的磁性强弱跟电流的大小、线圈的匝数的多少、是否有铁芯插入，要想在光亮时灯灭，一定要增大电磁铁的磁性．采取的方法是增大电流、增加线圈的匝数．


A、减少线圈的匝数减弱电磁铁的磁性．不符合题意．


B、抽出铁芯减弱电磁铁的磁性．不符合题意．


C、滑动变阻器滑片向左滑动电阻连入电路中的长度减小，电流增大，磁性增大．符合题意．


D、减小电源电压，电路中的电流减小，磁性减小．不符合题意．


故选C．


【点评】（1）掌握电磁继电器的工作原理、特点．


（2）掌握电磁铁的磁性强弱的影响因素．


（3）掌握滑动变阻器的作用．


3．（2013•常州）小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动．为使线圈持续转动，下列措施中可行的是（ ）





A．换用电压更大的电源


B．换用磁性更强的磁体


C．重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去


D．在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈


【考点】CN：直流电动机的构造和工作过程．


【难度】中等


【分析】直流电动机中的换向器可以在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去．


【解答】解：将线圈两端的漆全部刮去后，没有了换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线圈的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，即在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故D符合要求；换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故ABC不符合要求．


故选D．


【点评】此题主要考查的是学生对换向器作用的理解和掌握，基础性题目．


4．（2012•益阳）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．


【考点】C7：磁感线及其特点；CB：安培定则；CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断．


【难度】易


【分析】（1）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引


（2）安培定则的内容；右手握住螺线管，其余四指弯向电流的方向，大拇指指的方向就是螺线管的N极．


【解答】解：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．


【点评】本题重点考查了磁感线的特点和安培定则；除利用磁感线的特点和磁场的方向来判断本题外，实际也可以用磁极间相互作用的规律来判断．


5．（2012•金华）小金设计了一个如图所示的线圈指南针，将它放入盛有食盐水的水槽中（铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，铜片为正极，锌片为负极），浮在液面上的线圈就能指示方向了．关于该装置的分析错误的是（ ）





A．线圈周围的磁场与条形磁铁的磁场相似


B．线圈能够指示方向是因为存在地磁场


C．利用该装置可以判断磁铁的南北极


D．交换铜片和锌片位置不会改变线圈的磁极


【考点】CA：通电螺线管的磁场．


【难度】中等


【分析】（1）据电流的磁效应可知，通电螺线管相当于一个磁体，其外部的磁场方向与条形磁铁的磁场相类似；


（2）地球是一个巨大的磁场，地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁场的南极；


（3）该题实际相当于原电池，铜片相当于正极，锌片相当于负极．


（4）通电螺线管的磁极与电流的方向和线圈的绕法有关．


【解答】解：（1）铜片和锌片分别与线圈两端相连后放入食盐水构成了化学电池，铜片为正极，锌片为负极，而与上面的线圈相连时，该线圈相当于一个通电螺线管，故其外部磁场与条形磁铁的外部磁场相类似；故A不符合题意；


（2）同时据安培定则能看出，此时该线圈的右端是N极，左端是S极，故在地磁场的作用下，其会指示南北，故线圈能够指示方向是由于地磁场造成的；故B不符合题意；


（3）该题实际相当于原电池，铜片相当于正极，锌片相当于负极，据安培定则可知，铜片一端是N极，另一端是S极；故C不符合题意；


（4）通电螺线管的磁极与电流的方向和线圈的绕法有关，故交换铜片和锌片位置，相当于改变了电流的方向，故该线圈的磁极方向会改变，故D选项符合题意．


故选D．


【点评】该题考查了通电螺线管外部磁场的特点、地磁场的理解和判断、影响通电螺线管磁极方向的因素的理解等知识点，是一道综合题．


6．（2012•佛山）如图，A是悬挂在弹簧下端的磁铁，B是螺线管的铁芯，S是单刀双掷开关，并与2保持接触．要使弹簧的长度变得更短，可采取的办法是（ ）





A．将螺线管的铁芯B抽出来


B．将滑动变阻器的滑片P向右移动


C．将S由2改接到1


D．减少一节干电池


【考点】CA：通电螺线管的磁场．


【难度】中等


【分析】（1）电磁铁的磁性的强弱与电流的强弱、铁芯的有无、线圈的匝数的多少有关；


（2）磁极间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；


故据上面的知识结合安培定则分析判断即可；


【解答】解：据安培定则可知，该螺线管的上端是N极，下端是S极，所以通电螺线管和上面的磁体是相互排斥的，


A、将螺线管的铁芯B抽出来，其磁性变弱，故弹簧长度变大，故A错误；


B、将滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，电流变小，磁性变弱，故弹簧长度变大，故B错误；


C、将S由2改接到1，线圈的匝数变多，磁性变强，故弹簧长度变短，故C正确；


D、减少一节干电池，故电流变小，磁性变弱，弹簧长度变大，故D错误；


故选C．


【点评】本题考查了影响电磁铁磁性强弱的因素和根据右手螺旋定则（安培定则）判断通电螺线管的极性．


7．（2012•莆田）如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁的右端固定，闭合开关，当滑动变阻器滑片P向右移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（ ）





A．方向向左，逐渐增大B．方向向右，逐渐增大


C．方向向左，逐渐减小D．方向向右，逐渐减小


【考点】CB：安培定则；7G：摩擦力的方向．


【专题】16 ：压轴题；551：磁现象、电生磁；573：重力、弹力、摩擦力．


【分析】由安培定则可知螺线管的磁极，由磁极间的相互作用可知条形磁铁的受力方向，则二力平衡可知摩擦力的方向；


由滑片的移动可知螺线管中电流的变化，则可知磁性强弱的变化及相互作用力的变化，由二力平衡关系可知条形磁铁的所受摩擦力的变化．


【解答】解：由安培定则可知，螺线管左侧为N极；因同名磁极相互排斥，故条形磁铁所受磁场力向左；因条形磁铁处于平衡状态，即条形磁铁所受摩擦力应与斥力大小相等方向相反，故摩擦力的方向水平向右；


当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变大，由欧姆定律得螺线管内的电流减小，则可知螺线的磁性减弱，条形磁铁所受到的排斥力减小；因条形磁铁仍处于平衡状态，所以条形磁铁所受摩擦力也减小．


故选D．


【点评】本题将力学与电磁学知识巧妙地结合起来考查了安培定则、滑动变阻器的使用、二力平衡等内容，考查内容较多，但只要抓住受力分析这条主线即可顺利求解，是一道典型的好题．


8．（2012•义乌市）如图所示，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．抽去铁芯，弹簧测力计示数增大


D．断开开关，弹簧测力计示数为零


【考点】CE：影响电磁铁磁性强弱的因素．


【难度】中等


【分析】首先要明确电磁铁磁性强弱的影响因素：有无铁芯、电流大小、线圈匝数的多少．


①首先判断出滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中电阻的变化，从而可以确定电路中电流大小的变化，再确定电磁铁磁性强弱的变化；知道磁体的下端为N极和弹簧测力计的示数变小，根据磁体间的相互作用规律，从而可以判断出电磁铁的磁极极性．判断A是否符合题意．


②知道电磁铁的磁极极性，可利用安培定则判断出电磁铁中电流的方向，从而可以确定电源的正负极．判断B是否符合题意．


③首先判断出抽去铁芯后，电磁铁磁性强弱的变化，再根据磁体间的相互作用规律，可以确定弹簧测力计示数的变化．判断C是否符合题意．


④电磁铁的磁性的有无可以通过电流的通断来控制，首先判断出断开开关，如何引起电流的变化，再判断出电磁铁磁性强弱的变化，可从而以确定弹簧测力计示数的变化．


【解答】解：


①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，


∵异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，


∴电磁铁的上端为N极．故A不符合题意．


②∵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．


③∵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，


∴对条形磁铁的排斥力减小，故弹簧测力计的示数将变大．故C符合题意．


④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D不符合题意．


故选C．


【点评】本题考查了学生对电磁铁磁性强弱的影响因素、磁体间的相互作用规律、安培定则的理解和应用，都是基础内容，要想很好的解决此题，就需要学生很好地掌握这些基础知识．


9．（2012•聊城）如图所示的四幅图中，用来“研究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验装置图是（ ）


A．B．C.D．


【考点】CE：影响电磁铁磁性强弱的因素．


【难度】易


【分析】电磁铁磁性的强弱与电流大小、线圈匝数、是否加入铁芯有关．其强弱是通过其吸引小铁钉的数目的多少来确定的，这里用到的转换的方法．


根据选择项中的实验装置，分析其反映的物理理论，然后与题目要求相对应即可确定其正误．


【解答】解：A、当导体ab在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这是用来研究电磁感应现象的实验装置．故A错误．


B、导体通电后，本来指向南北方向的小磁针的指向发生了偏转，这说明了电流周围存在磁场．这是奥斯特实验．故B错误．


C、开关闭合后，电磁铁吸引铁钉，通过比较两个电磁铁吸引铁钉数目的不同，可以确定电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系；移动滑片的位置，还可以得到电磁铁磁性强弱与电流大小的关系．故C正确．


D、闭合开关后，磁场中的导体运动起来，这说明通电导体在磁场中受到力的作用．这是用来研究通电导体在磁场中受力的实验装置．故D错误．


故选C．


【点评】（1）此题考查了奥斯特实验、电磁感应、影响电磁铁磁性强弱的因素、通电导体在磁场中受力等知识点．


（2）在电磁学中，有很多典型的实验装置，记住这些实验装置、实验过程中的现象及探究的目的，对于解决此题题目非常关键．


10．（2012•肇庆）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


【考点】CF：电磁继电器的组成、原理和特点．


【难度】易


【分析】判断此题首先要分清控制电路与工作电路，再从控制电路入手，分析电磁铁获得磁性时，对工作电路产生的影响，进而判断两灯的工作情况．


【解答】解：读图可知：


（1）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；


（2）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；


（3）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；


（4）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．


故选B．


【点评】分析电磁继电器首先要分清控制电路与工作电路，再观察电磁铁磁性的作用会使工作电路中触点连接位置发生的改变，最终做出正确的判断．


填空题（每空2分，共40 分）


11．（2012•南平）根据如图所示的磁感线分布，判断通电螺线管的右端是 S 极；电源的A端是 负 极．





【考点】CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断；C7：磁感线及其特点．


【难度】中等


【分析】由外部磁感线的特点（从N极指向S极）及图中磁感线的形状可判断通电螺线管的磁极，再由右手螺旋定则可得出电源的正负极．


【解答】解：因外部磁感线总是由N极指向S极，所以螺线管左端为N极、右端为S极，


由右手螺旋定则可得电流由右侧流入，左侧流出，故电源A端为负极，B端为正极．


故答案为：S；负．


【点评】本题考查磁体周围磁感线的特点及右手螺旋定则，要熟记常见磁铁的形状及熟练应用右手螺旋定则．





12．（2012•湛江）电流的磁效应是丹麦物理学家 奥斯特 在1820年发现的；通电螺线管附近的小磁针静止时N极的指向如图所示，则螺线管的b端是 S 极，电源的B端是 正 极．





【考点】CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断；2R：物理常识．


【难度】中等


【分析】由小磁针的指向，根据磁极间的相互作用规律得出通电螺线管的NS极，再根据右手螺旋定则得出电源正负极．


【解答】解：丹麦物理学家奥斯特发现，将通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，从而提出了电流的磁效应；


由图可知，小磁针静止时，S极靠近电磁铁，由同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知电磁铁a端应为N极，b端为S极；则由右手螺旋定则可知，电流应由右端流入，故电源B端为正极，A端为负极．





故答案为：奥斯特；S；正．


【点评】本题主要考查右手螺旋定则的应用，要求能熟练应用右手螺旋定则判断螺线管的磁极及磁极间的相互作用．


13．（2010•济南）当导线中通入由右向左的电流时，会发现到导线下方小磁针的N极向纸面外、S极向纸面内转动，并停在垂直于纸面的方向上，如图所示，若把小磁针放在导线的上方，则小磁针的N极向纸面内、S极向纸面外转动，并停在垂直于直面的方向上．通过对这一实验现象的分析可以得出：


（1）通电导体周围存在着 磁场 ．


（2）通电直导线周围的磁感线的形状是 圆形的 ．





【考点】C9：通电直导线周围的磁场；C7：磁感线及其特点．


【难度】中等


【分析】小磁针位于磁场内，受到磁场对它的作用，会发生偏转；


通电导线产生的磁场分布在导线周围，各点的磁场方向不同，正下方和正上方的磁场方向相反．


【解答】解：（1）因为小磁针放在导线旁边会发生转动，说明小磁针受到磁场作用，而这个磁场是由通电导线产生的；


（2）小磁针在导线的下方和上方时，小磁针的N、S极指向刚好相反，说明导线的上方和下方的磁场方向不同，即磁感线方向不同，由此可以判断通电导线周围的磁感线是圆形的．


故答案是：（1）磁场；（2）（以导体为中心的）同心圆，或圆形的、环形的、圆筒形的．


【点评】本实验探究是以奥斯特实验为基础展开的，奥斯特实验说明了：①通电直导线周围存在磁场；②磁场方向与电流方向有关．


14．（2012•梧州）如图所示，通电螺线管附近的小磁针处于静止状态，电源的D端是 负 极．





【考点】CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断．


【难度】中等


【分析】根据磁极间的相互作用，通过小磁针的磁极判断通电螺线管的磁极，根据安培定则，由磁极判断电流方向，由电流方向判断电源的正负极．


【解答】解：因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的B端是N极，A端是S极．


根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向通电螺线管的N极，所以电流从螺线管的右端进，从螺线管的左端出，所以电源的C端是电源正极，D端是电源的负极．





故答案为：负．


【点评】知道通电螺线管周围的小磁针的磁极、通电螺线管的磁极、通电螺线管的电流方向中的任意两者，都能根据磁极间的作用或安培定值都能判断第三者．


15．（2011•株洲）磁悬浮列车的速度可达500km/h以上，且噪声低、动力消耗少、稳定性高．磁悬浮列车是在车厢和铁轨上分别安放磁体，并使它们的磁极相互 排斥 （填“排斥”或“吸引”），从而使列车从铣轨上“浮”起来，达到 减小 （填“减小”或“增大”）阻力的目的．


【考点】C4：磁极间的相互作用；7I：增大或减小摩擦的方法．


【难度】中等


【分析】摩擦力大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，列车和铁轨之间的摩擦力越小，列车运动越快，减小摩擦的方法：在压力一定时，减小接触面的粗糙程度来减小摩擦；在接触面粗糙程度一定时，减小压力来减小摩擦．


【解答】解：在接触面粗糙程度一定时，在车厢和铁轨上分别安放磁体，利用同名磁极相互排斥，减小列车对铁轨的压力，来减小摩擦力．


故答案为：排斥；减小．


【点评】掌握摩擦力大小的影响因素，掌握增大和减小摩擦的方法，利用磁场之间的相互作用，减小列车对铁轨的压力来减小摩擦力．体现了物理源于生活，应用于生活．有的同学对应利用磁力减小列车对铁轨的压力，不太理解．


16．（2011•河南）如图所示，在观察奥斯特实验时，小明注意到置于通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转．小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，小磁针也将发生偏转．请你说出小明推测的依据是： 电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场 ，你认为磁针的N极会向 纸外 （选填“纸内”或”纸外”）偏转．





【考点】C9：通电直导线周围的磁场；C4：磁极间的相互作用；HD：电流的形成．


【难度】中等


【分析】要解决此题，需要搞清电流的形成原因，知道电流是由于电荷的定向移动形成的．导线能够导电靠的就是自由电子的定向移动．


同时要掌握电流的磁效应，知道电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关．


【解答】解：如图所示，奥斯特实验表明，当导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转．说明了电流周围存在磁场．


当电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，由于电子发生定向移动而形成电流，又因为电流周围存在磁场，所以小磁针会发生偏转．


由图知，当电流向右时，小磁针的N极向纸内偏转，右图电子定向向右移动，而电流方向与电子定向移动方向相反，所以电流方向向左．因此小磁针受力方向与左图相反．N极将向纸外偏转．


故答案为：电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场；纸外．


【点评】此题主要考查了奥斯特实验的现象及结论，一定要掌握电流的磁效应．同时考查了学生利用所学知识解决问题的能力．关键是找出两者间的共同点，将复杂的问题简单化．同时在此题中一定要注意电流方向与电子的定向移动方向相反．


17．（2011•绵阳）如图所示的实验装置，是用来研究 磁场对通电导线的作用 （选填“电流磁效应”、“电磁感应现象”或“磁场对通电导线的作用”）的．实验中把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会观察到导线向右运动；如果把电源正、负极对调后接入电路，会观察到导线ab向 左 （选填“左”或“右”）运动；如果不对调电源正、负极，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，会观察到导线ab向 左 （选填“左”或“右”）运动；如果把电源正、负极对调，同时把蹄形磁体上下磁极也调换则会观察到导线ab向 右 （选填“左”或“右”）运动．





【考点】CJ：磁场对通电导线的作用．


【难度】中等


【分析】根据实验装置，可以确定其用途；


通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，利用控制变量法的思路结合题目中告诉的操作方法即可确定导体的运动方向．


【解答】解：开关断开时，导体没有电流，导体不运动，说明磁场对导体没有力的作用；当开关闭合后，电路中有电流通过，导体ab在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线的作用．


把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会观察到导线向右运动，由此说明磁场对通电导体的力的方向向右；如果把电源正、负极对调后接入电路，导体中电流的方向改变；磁场对电流的作用力的方向与磁场方向和电流方向有关，在磁场方向不变的情况下，电流方向改变，其受力方向也改变，即运动方向改变，所以会观察到导线ab向 左运动．


如果不对调电源正、负极，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，这种情况下，导体中电流方向不变，但磁场方向改变，所以其受力方向改变，导体的运动方向也发生改变，所以会观察到导线ab向 左运动．


若把导体中电流的方向和磁场的方向同时改变，导体的受力方向不变，这与数学上的负负得正相似，所以导体的运动方向不变，仍然向右移动．


故答案为：磁场对电流的作用；左；左；右．


【点评】通电导体在磁场中受力的方向与两个因素：导体中电流方向；磁场方向有关，要改变其受力方向只能改变其中的一个，两个因素不能同时改变．


感应电流的方向与此相似，也有两个因素决定：磁场方向；导体运动方向，要改变感应电流的方向，也只能改变其中的一个因素．


18．（2011•盘锦）直流电动机的工作原理是 通电线圈在磁场中受到力的作用 ．一台直流电动机正常工作时，两端的电压为220V，通过线圈的电流为10A，若此线圈的电阻为2Ω，这台电动机1min内产生的热量是 12000 J．


【考点】CM：直流电动机的原理；JI：焦耳定律的计算公式及其应用．


【难度】中等


【分析】（1）线圈通电后在磁场中受力转动，这就是电动机的制成原理；


（2）电动机正常工作时消耗的电能和线圈电阻产生的热量是不相等的，对于其消耗的电能用据公式W=UIt计算，而工作时线圈电阻产生热量，据公式Q=I2Rt计算．


【解答】解：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；


电动机正常工作10min，线圈电阻所产生的热量是


Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×（1×60s）=12000J．


故答案为：通电线圈在磁场中受力的作用；12000J．


【点评】本题考查直流电动机的工作原理，电动机工作时消耗的电能以及线圈电阻产生热量的计算，关键是电动机所在电路不是纯电阻电路，除电动机工作外线圈还产生热量．


19．（2010•贵港）如图所示，轻质弹簧悬挂着﹣个条形磁铁且距离螺线管M上端不远．当开关S闭合后，螺线管M的上端是 N 极；当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动时，弹簧的长度 变短 （选填“变长”、“变短”或“先变长后变短”）．





【考点】CB：安培定则；CE：影响电磁铁磁性强弱的因素．


【难度】中等


【分析】利用安培定则判断通电螺线管的磁极．移动滑动变阻器改变电路中的电流，通电螺线管磁性的大小会发生变化，从而会影响通电螺线管与条形磁铁之间作用力的大小，弹簧的长度随之发生变化．


【解答】解：利用安培定则，伸出右手四指弯曲指向电流的方向，大拇指所指的方向﹣﹣通电螺线管的上端为N极．根据磁极间的相互作用，通电螺线管与条形磁铁之间表现为斥力，弹簧被压缩．


当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动时，接入电路中的电阻变小，电流变大，通电螺线管的磁性变大，螺线管与条形磁铁间的斥力变大，弹簧被压缩的程度变大，所以弹簧将变短．


故答案为：N，变短．


【点评】本题考查滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用以及电磁铁磁性的决定因素，会根据影响电磁铁磁性强弱的因素分析电磁铁磁性强弱变化．此题的综合性和逻辑性都非常强，环环相扣，要仔细分析．


简答题（20题8分，21题8分，22题7分，23题7分，共30分）


20．（2013•资阳）如图所示，根据通电线圈的扭转方向在图中画出左边螺线管的绕线方向并标出两个螺线管的N、S极和电源的正负极．





【考点】CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断．


【专题】16 ：压轴题；551：磁现象、电生磁．


【分析】（1）根据线圈中电流的方向可知蓄电池的正负极；


（2）先根据右边螺线管的绕法和安培定则判断螺线管的N、S极，再确定左边螺线管的N、S极，从而确定绕法．


【解答】解：（1）根据线圈中电流的方向可知，从蓄电池流出的为正极，流入的为负极；


（2）根据安培定则可知，右边螺线管的左侧为S极，故左边螺线管的右侧为N极，因此左侧螺线管的绕法如下图所示：





【点评】此题主要考查对电源正负极的判断以及安培定则的掌握情况．利用安培定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法．





21．（2012•陕西）磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小与放入它们之间物体的哪些因素有关，请你参与探究并解决一些问题．


（1）如图1，保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放入不同的物体时，通过比较纸片下面能吸附的回形针数量，显示磁体对回形针吸引力的大小．


回形针的放置有图2中的甲、乙两种方法，依据 二力平衡 的原理，回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图2中 乙 的方法．


（2）选择正确的方法后，他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的回形针个数，多次实验后将数据记录在下表中．


①分析数据，可以得出，在其它条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量 较少 ，说明铁板和镍板对吸引力的影响 较大 ，即对磁性屏蔽效果明显．


②铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是 铝不能被磁化 ．


③铝是导体．陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同．据此，你提出一个值得探究的问题： 磁体屏蔽的效果与哪些因素有关


（3）他们在纸片上分别放入形状和 厚度 相同、面积不同的铁板．发现铁板面积越大，吸住的回形针数量越少．


（4）日常生活中，磁卡常受外界磁场影响出现消磁现象．请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质，再写出一种保护磁卡磁性的方法： 磁卡放入铁盒中 ．





【考点】C2：磁化；2Q：物理学方法；6T：二力平衡条件的应用；C4：磁极间的相互作用．


【专题】13 ：实验题；16 ：压轴题；41 ：控制变量法；4J ：转换法．


【分析】（1）回形针在纸片下方处于静止状态，合力为零，明确受到的力就能确定原理；要保证回形针受到的吸引力和重力相等，两个力必须在同一直线上．


（2）①磁体吸引回形针的数量多少从统计数据可以直接得到；根据回形针被吸起的数目多少，分析铁板和镍板对吸引力的影响．


②屏蔽效果不同的原因从不同物质的物理属性分析．


③围绕实验材料、实验现象提出探究的问题．


（3）探究屏蔽效果与金属面积的关系，也要应用控制变量法，除面积改变外，其它条件都要控制．


（4）根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质确定保护磁卡磁性的方法．


【解答】解：


（1）回形针受到两个力的作用：重力和磁体的吸引力，处于静止状态，所以这两个力是一对平衡力．应用的原理是二力平衡；甲图中，回形针受到的磁力和重力不在一条直线上，所以不是平衡力．因此选择乙图；


（2）①分析数据可以得出，在其它条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量较少，说明铁板和镍板对吸引力的影响较大，即对磁性屏蔽效果明显；


②铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是铝不是磁性物质，不能被磁化；


③铝是导体，陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同．铁、镍、铝都是导体，它们对吸引力影响效果却不同．因此提出的问题是：磁体屏蔽的效果与哪些因素有关；


（3）要研究屏蔽效果与铁板面积的关系，必须保持铁板的形状、厚度一定，改变面积大小，观察回形针被吸起的数目多少；


（4）由于含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显，所以可以将磁卡放在铁盒中，磁性就能长时间保持了．


故答案为：


（1）二力平衡；乙；


（2）①较少；较大；②铝不能被磁化；③磁体屏蔽的效果与哪些因素有关；


（3）厚度；


（4）磁卡放入铁盒中．


【点评】此实验探究的问题﹣﹣不同物体的屏蔽效果与生活联系密切，实验过程充分应用了控制变量法和转换法．题目设计新颖，难度适中，充分考查学生应用物理方法解决实际问题的能力，是一道好题．


22．（2012•常州）根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上．





（1）如图（甲）所示，当磁勺在正确指南时，其A 端为该磁体的 S （N/S）极．


（2）1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南．如（乙）所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 D （B/C/D/E）处打磨成磁勺的A 端．


（3）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A 端总不能正确指南．将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善．这是因为磁勺和盘子之间的 摩擦 力影响了实验效果．


（4）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图（丙）所示．闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性．H为电源的 正 极．


（5）历史上真有这样的司南吗？仍是众说纷纭．一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺要更 轻 （轻/重），从而有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论．


【考点】C4：磁极间的相互作用；7E：摩擦力大小的影响因素；C7：磁感线及其特点；CE：影响电磁铁磁性强弱的因素；CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断．


【专题】12 ：应用题；16 ：压轴题．


【分析】（1）磁体静止时，指南的叫南极用字母S表示；指北的叫北极，用字母N表示；


（2）磁体周围的磁感线，都是从磁体的N极出发，回到S极；


（3）摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关；在压力相同的情况下，接触面越粗糙，摩擦力越大．


（4）磁极间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；可用安培定则判断通电螺线管的两极极性；


（5）磁勺越轻（质量小），压力就越小，摩擦力就小，从而有更好的指向效果．


【解答】解：（1）磁勺在正确指南时，地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，其A端为该磁体S极；


（2）如（乙）所示，根据天然磁石的磁感线分布，可判断D端是S极，也就是磁勺的A端；


（3）将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善．这是因为磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果．


（4）因为异名磁极相互吸引；用安培定则判断通电螺线管的两极极性以及电流方向；H端为电源的正极；


（5）压力越小，摩擦力越小；故古代的磁勺有更好的指向效果；是因为磁勺轻，压力小，摩擦力减小；


故答案为：（1）S；（2）D；（3）摩擦；（4）正；（5）轻．


【点评】此题考查了磁现象的诸多知识点，还有力学上影响摩擦力的因素；将磁现象的多个知识点有机结合，融会贯通；可解答此题．


23．（2012•黔东南州）小磁针静止时如图所示，请示出通电螺线管的任一条磁感线的方向和电源正负极．





【考点】C7：磁感线及其特点；CV：通电螺线管的极性和电流方向的判断．


【专题】12 ：应用题；14 ：作图题；16 ：压轴题．


【分析】由磁极间的相互作用规律得出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，再由右手螺旋定则得出电流的方向，标出电源的正、负极．


【解答】解：因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故螺线管右侧为N极，左侧为S极；所以磁感线是从螺旋管的右侧发出，回到左侧；


则由右手螺旋定则可知螺线管中电流由右侧流入，左侧流出；故答案如图：





【点评】本题考查了磁极间的相互作用规律和右手螺旋定则的使用．利用右手螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法．





磁体与纸片之间放入的物体
不放物体
铁板
镍板
铝板
陶瓷板
玻璃板
塑料板
吸引回形针数量/个
4
1
1
3
3
3
3