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（2019-2021）江苏中考物理真题分项汇编专题18 电与磁（一）
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这是一份（2019-2021）江苏中考物理真题分项汇编专题18 电与磁（一），共49页。
专题18 电与磁（一）
一．选择题
1．（2021•常州）电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，简称动能回收系统。下列实验中与动能回收系统原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2021•无锡）用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
3．（2021•盐城）如图甲所示，用强磁铁块匀速靠近铜线圈，线圈绕O点发生转动，引起线圈转动的原因有两个：①强磁铁运动带动线圈周围空气流动；②强磁铁块匀速靠近使线圈中产生感应电流。小峰想探究哪个是使线圈转动的主要原因，他进行了以下两个实验，实验1：将外形相同的木棒以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动；实验2：如图乙所示，在线圈前挡一块透明塑料板，将强磁铁以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都有明显转动。则（ ）
A．①是主要原因
B．②是主要原因
C．①和②都是主要原因
D．不能说明哪个是主要原因
4．（2021•南京）如图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）
A．如图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．如图是电磁感应现象
C．如图说明电流具有磁效应
D．如图说明磁场对电流有力的作用
5．（2021•泰州）对下列四幅图的表述正确的是（ ）
A．甲图反映的是电动机的工作原理
B．乙图能实现电能转化为机械能
C．丙图闭合开关后，小磁针N极逆时针偏转
D．丁图中小磁针N极顺时针偏转
6．（2021•苏州）下列图中能反映发电机工作原理的（ ）
A． B．
C． D．
7．（2021•连云港）如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（ ）
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源
8．（2020•南通）来回摇动某种发电的手电筒，电筒内的磁体就会在线圈里面来回运动，使灯泡发光。下图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2020•镇江）如图所示，蹄形磁铁和铜棒均水平放置。现闭合开关，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，则（ ）
A．根据此现象的产生原理可制成电动机
B．此现象与奥斯特实验现象的产生原理相同
C．若将铜棒左右来回移动，可产生交变电流
D．仅将磁铁水平向右移动，G 的指针不偏转
10．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（ ）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
11．（2020•常州）如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（ ）
A．相斥，A端为N极，B端为N极
B．相斥，A端为S极，B端为S极
C．相吸，A端为S极，B端为N极
D．相吸，A端为N极，B端为S极
12．（2020•扬州）如图是一个风力发电机模型。风吹过时，扇叶转动，小灯泡发光。下列选项中哪幅图的工作原理与它相同（ ）
A． B．
C． D．
13．（2020•无锡）用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。闭合开关后，能产生感应电流的是（ ）
A．导体棒AB静止在磁场中
B．导体棒AB做切割磁感线运动
C．导体棒AB沿磁场方向运动
D．只要让磁体运动，就一定能产生感应电流
14．（2020•南京）如图是一台正在工作的电扇。下列四个实验能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
二．填空题
15．（2021•徐州）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？ 。让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？ 。当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？ 。
16．（2021•南京）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒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。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。
17．（2021•苏州）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的 极，司南之所以能指南北，是由于受到 的作用。
18．（2020•徐州）如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转、利用 原理产生电流，将 能转化为电能。这种波浪提供的能源属于 能源（填“可再生”或“不可再生“）。
19．（2020•徐州）如图所示，铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了 对它的作用力，若改变电流方向，通电后铝棒将向 侧摆动，若铝棒中的电流变大，铝棒的摆动幅度将变 。
20．（2020•盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的 ，导线的运动方向会发生改变。这个过程将 能转化为直导线的机械能。日常生活中的 （电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。
三．作图题
21．（2021•淮安）请在图中括号中标出小磁针左端的磁极名称。
22．（2021•镇江）开关S闭合后，小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
23．（2021•无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。请在括号中标出磁体左端的磁极并画出通过小磁针中心的一条磁感线。
24．（2020•盐城）在图中画出通电螺线管的S极和A点的电流方向。
25．（2020•南京）如图所示，小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
26．（2020•连云港）如图所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。
四．实验探究题
27．（2021•淮安）如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1）实验中，AB棒的材料可能是 （填“塑料”或“铝”）。
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 。
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
次数
AB棒在磁场中的运动情况
是否有感应电流
1
静止
无
2
沿磁场方向运动（不切割磁感线运动）
无
3
切割磁感线运动
有
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为 能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 的关系。
（5）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
28．（2021•宿迁）如图甲所示，是“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图。
（1）磁体和导体棒AB相对静止，闭合开关，能否观察到灵敏电流计指针偏转的现象？
答： 。
（2）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持 的方向不变。
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是 。
29．（2021•泰州）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）其中小磁针的作用是 ；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在 ，此现象最早是由物理学家 发现的。
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 有关。
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （选填“会”或“不会”）改变。
30．（2020•宿迁）图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 （选填“触点1”或“触点2”）。
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 Ω。
31．（2020•无锡）冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，导致驾驶员无法准确观察后方情况。为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图甲所示，是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成。控制电路中S接“手动”时，电磁铁A通电吸引衔铁，使触点D、E接触、受控电路中电热丝R2工作，对玻璃均匀加热。S接“自动”时，加热过程中，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，此时控制电路中通过的电流为0.02A．电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，玻璃质量为9kg，玻璃比热容为0.8×103J/（kg•℃）。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。
（1）开关S接“手动”：
①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的 效应，A的上端是 极。
②将玻璃从﹣5℃加热至45℃．所需的时间是多少？
（2）开关S接“自动”。玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值为 Ω。
（3）汽车后风窗玻璃上的电热丝R2是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成，如图乙所示，在电压U2不变的情况下，为增大电热丝R2的加热功率，请从银浆线的厚度，条数、粗细等方面，提出一种改进措施 。
五．计算题
32．（2021•无锡）图甲为某品牌电压力锅，其电路原理图如图乙所示。电源转换器将U＝220V的电压转换为直流低电压U'（保持不变），R是热敏电阻，温度与锅内温度保持一致，当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω。R'是可调电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A时，衔铁P被吸起（开关断开），此时锅内温度为115℃；当电流减小到0.012A时，衔铁P被释放（开关重新接通），此时锅内温度为110℃。S为电源开关；S1为定时器开关，闭合后自动开始计时，计时结束会自动断开，无外力不再闭合，S2为保温开关，开始时处于闭合状态，当锅内温度达到80℃时断开，当锅内温度低于60℃时自动闭合，保压指示灯L1、保温指示灯L2阻值可忽略。R1、R2阻值均为110kΩ，R3为加热盘，额定电压为220V，电阻为48.4Ω。
某次煮饭时，电压力锅内加入适量米和水，盖好盖子，闭合S、S1，电压力锅进入“加热”工作状态，6min后灯L1亮起，电压力锅进入“保压”工作状态，保压期间，观察到灯L1间歇发光；再过一段时间，S1断开，灯L2亮起，电压力锅进入“保温”工作状态。
（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为多少？
（2）电压力锅进入“保温”工作状态后，下列说法中错误的是 。
A.灯L1、L2间歇发光
B.灯L1会熄灭、灯L2间歇发光
C.当锅内温度低于60℃时，R3正常工作
D.当锅内温度达到80℃时，通过R3的电流小于0.002A
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为多少？
六．综合能力题
33．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： ， 。
34．（2021•扬州）阅读短文，回答问题。
白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上，总装机容量1600万千瓦，居全球第二，预计今年7月1日前首批机组发电，2022年7月实现全部机组发电。建成后，白鹤滩水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，在同等满足电力系统用电需求的情况下，水电站每年可节约标准煤约2×107吨，减少排放二氧化碳约5160万吨。对我国碳达峰、碳中和目标实现，对促进西部开发，实现“西电东送”都具有深远的意义。
（1）水电站中的发电机组是 能转化为 能的装置，它是利用 原理工作的。
（2）拦河大坝形状为上窄下宽的原因是 ；汛期相较于枯水期，大坝底部所受液体压强会 。
（3）水力发电站使用热值为2.9×107J/kg的标准煤，估算其发电效率为 。
（4）若水电站输电的功率为6.6×105kW，采用1100kV特高压输电，则输电电流为 A。
（5）大坝修建成拱形，且向上游凸出，这样设计的目的是 。
35．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 。
七．解答题
36．（2021•苏州）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图。电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将b端与 端相连；
（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为 极；
（3）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为 Ω；
（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是 ℃；
（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试，使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。
第一步：断开开关， ；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关， 完成电路调试。
37．（2020•南通）阅读短文，回答问题。
智能防疫机器人
我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温，移动，避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。
下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。
电池的质量
10kg
减速器的减速比
30：1
电池比能量
140W•h/kg
驱动电机的输入总功率
400W
移动速度
0.1～1m/s
驱动电机将电能转化为机械能的效率
60%
（1）机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物；以移动机器人为参照物，障碍物是 的。
（2）下列关于机器人的说法中，错误的是 。
A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜
B．菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波
C．图甲中电磁铁的上端为N极
D．机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 %。
（4）控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 （选填“ab”或“bc”）段。已知无磁场时RB阻值为200Ω，R1的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计，当U为24V时，处在磁场中的RB电功率为0.32W，则R1两端的电压U1是 V。
（5）图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0．某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 。
38．（2020•南京）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为12V，继电器线圈的电阻R0为20Ω，定值电阻R1为40Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接。
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。
专题18 电与磁（一）
一．选择题
1．（2021•常州）电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，简称动能回收系统。下列实验中与动能回收系统原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，利用的是电磁感应的原理；
A探究的是磁场对磁体的作用；B是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场；C是电动机的原理图，其原理是通电导体在磁场中受力运动；D是发电机的原理图，其原理是电磁感应现象，故D正确。
故选：D。
2．（2021•无锡）用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
【解析】解：
A、换用磁性更强的蹄形磁体，不会改变运动方向，故A错误；
B、仅增加AB中的电流强度，不会改变运动方向，故B错误；
C、将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故C正确；
D、将铝棒AB换成铜棒，电流方向不改变，受力运动方向不改变，故D错误。
故选：C。
3．（2021•盐城）如图甲所示，用强磁铁块匀速靠近铜线圈，线圈绕O点发生转动，引起线圈转动的原因有两个：①强磁铁运动带动线圈周围空气流动；②强磁铁块匀速靠近使线圈中产生感应电流。小峰想探究哪个是使线圈转动的主要原因，他进行了以下两个实验，实验1：将外形相同的木棒以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动；实验2：如图乙所示，在线圈前挡一块透明塑料板，将强磁铁以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都有明显转动。则（ ）
A．①是主要原因
B．②是主要原因
C．①和②都是主要原因
D．不能说明哪个是主要原因
【解析】解：实验一是将外形相同的木棒靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动，说明在没有磁场存在的情况下，强磁铁运动带动周围空气流动，对线圈的影响非常小；实验二中，用塑料板挡住线圈是为了排除空气流动的影响，而将强磁铁靠近线圈时，线圈都有明显转动说明是因为强磁铁快速靠近使线圈中产生感应电流，而通电导线在磁场中会受到力的作用，所以线圈转动的主要原因是②强磁铁快速靠近使线圈中产生感应电流。故ACD错误，B正确。
故选：B。
4．（2021•南京）如图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）
A．如图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．如图是电磁感应现象
C．如图说明电流具有磁效应
D．如图说明磁场对电流有力的作用
【解析】解：
A、小磁针静止时，其N极指向与该点的磁场方向相同；由图知磁体中间上下位置的磁场方向相同，故A错误；
B、由图可知，通电后，电磁铁能吸引大头针，这说明电磁铁具有磁性，其原理是电流的磁效应，故B错误；
C、拨动风扇叶，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，使灯泡发光，这是电磁感应现象，故C错误；
D、图中通电导线在磁场中会受力运动，即磁场对电流有力的作用，故D正确。
故选：D。
5．（2021•泰州）对下列四幅图的表述正确的是（ ）
A．甲图反映的是电动机的工作原理
B．乙图能实现电能转化为机械能
C．丙图闭合开关后，小磁针N极逆时针偏转
D．丁图中小磁针N极顺时针偏转
【解析】解：A、该图中有电源，若闭合开关，磁场中的金属棒会受力运动，即说明通电导体在磁场中受力运动，即电动机的原理图，故A正确；
B、该图中没有电源，是发电机的原理图，工作时将机械能转化为电能，故B错误；
C、由安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引知闭合开关后，小磁针N极顺时针偏转，故C错误；
D、根据同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引知丁图中小磁针N极会逆时针偏转，故D错误。
故选：A。
6．（2021•苏州）下列图中能反映发电机工作原理的（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：A、图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B、图示的是闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故B符合题意；
C、图示的是电磁铁的相关实验，其原理是电流的磁效应，故C不符合题意；
D、图示的通电导体在磁场中受到力的作用，受力的大小与电流的大小有关，是电动机的工作原理，故D不符合题意。
故选：B。
7．（2021•连云港）如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（ ）
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源
【解析】解：A、此过程是电磁感应现象，电磁感应现象是机械能转化为电能，故A错误。
BCD、闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以导线框中有感应电流产生，在磁场中的部分ab相当于电源，故B和C错误，D正确。
故选：D。
8．（2020•南通）来回摇动某种发电的手电筒，电筒内的磁体就会在线圈里面来回运动，使灯泡发光。下图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：来回摇动发光的手电筒，其发光原理是电磁感应现象。
A、如图是带电体接触验电器的金属球，验电器的箔片张开，利用的是同种电荷相互排斥。故A不符合题意；
B、图中是奥斯特实验，小磁针发生偏转说明通电导线周围有磁场，故B不符合题意；
C、图中，开关闭合后，在外力作用下使导体做切割磁感应线运动，电流表指针会发生偏转，产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，与该手电筒供电原理相同，故C符合题意；
D、图中，开关闭合后，电路中有电流通过，通电线圈受到磁场力的作用而转动，是电动机的原理，故D不符合题意。
故选：C。
9．（2020•镇江）如图所示，蹄形磁铁和铜棒均水平放置。现闭合开关，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，则（ ）
A．根据此现象的产生原理可制成电动机
B．此现象与奥斯特实验现象的产生原理相同
C．若将铜棒左右来回移动，可产生交变电流
D．仅将磁铁水平向右移动，G 的指针不偏转
【解析】解：
A、由图可知，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，说明产生了电流，这是电磁感应现象，利用该现象制成了发电机，故A错误；
B、奥斯特实验说明电流的周围存在磁场，与电磁感应现象不同，故B错误；
C、若将铜棒左右来回移动，铜棒切割磁感线的方向不同，产生的电流的方向不同，所以可产生交变电流，故C正确；
D、仅将磁铁水平向右移动，铜棒做切割磁感线运动，会产生感应电流，G的指针偏转，故D错误。
故选：C。
10．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（ ）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
【解析】解：通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。
故选：A。
11．（2020•常州）如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（ ）
A．相斥，A端为N极，B端为N极
B．相斥，A端为S极，B端为S极
C．相吸，A端为S极，B端为N极
D．相吸，A端为N极，B端为S极
【解析】解：两个通电螺线管中的电流都是向下，根据安培定则可知，A端为S极，B端为N极，因此它们相互吸引，靠近的两端是异名磁极，故C项正确。
故选：C。
12．（2020•扬州）如图是一个风力发电机模型。风吹过时，扇叶转动，小灯泡发光。下列选项中哪幅图的工作原理与它相同（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：A、如图电路中有电源，是通电导体在磁场中受力而运动，故A错误。
B、如图是电流磁效应，探究电磁铁磁性强弱跟线圈匝数关系，故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，是电磁感应，故C正确。
D、如图是奥斯特实验，实验说明电流周围存在磁场，故D错误。
故选：C。
13．（2020•无锡）用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。闭合开关后，能产生感应电流的是（ ）
A．导体棒AB静止在磁场中
B．导体棒AB做切割磁感线运动
C．导体棒AB沿磁场方向运动
D．只要让磁体运动，就一定能产生感应电流
【解析】解：
A、导体棒AB静止在磁场中，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故A错误；
B、闭合开关后，导体棒AB做切割磁感线运动，则会产生感应电流，故B正确；
C、导体棒AB沿磁场方向运动，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故C错误；
D、只要让磁体运动，若磁体沿竖直方向运动时，此时导体相对于磁体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故D错误。
故选：B。
14．（2020•南京）如图是一台正在工作的电扇。下列四个实验能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：电风扇的工作原理是通电导线在磁场中受力运动。
A、该实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B、该实验中，闭合开关，拨动风扇，小灯泡会发光，说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是机械能转化为电能，故B不符合题意；
C、该实验中，当给导体中通电时，通电导体在磁场中受力的作用而运动，与电扇的工作原理相同，故C符合题意；
D、该实验是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，利用的电流的磁效应，故D不符合题意；
故选：C。
二．填空题
15．（2021•徐州）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？ 否 。让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？ 是 。当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？ 是 。
【解析】解：在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，导体没有做切割磁感线运动，回路中没有感应电流产生；
让导体AB做切割磁感线运动，则回路中会有感应电流产生；
当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，由于感应电流的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关，则感应电流的方向会改变。
故答案为：否；是；是。
16．（2021•南京）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒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。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 流入 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 需要 （选填“需要”或“不需要”）改变。
【解析】解：
线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极，电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞左移，活塞筒的气压减小，而血管内气压较大、外界大气压较大，使得阀门S1关闭，S2打开，则血液经过S2流入活塞筒；
由题知，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启，说明活塞筒的气压应增大，则活塞应右移，所以电磁铁应受到左侧磁体的排斥力（即需要改变电磁铁的磁极），故该装置工作时，线圈AB中的电流方向需要改变。
故答案为：S；流入；需要。
17．（2021•苏州）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的 S（南） 极，司南之所以能指南北，是由于受到 地磁场 的作用。
【解析】解：“柢”指南是由于受到地磁场的作用，“柢”指向地理的南极，即地磁北极，由异名磁极相互吸引可知，“柢”是磁体的南极。
故答案为：S（南）；地磁场
18．（2020•徐州）如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转、利用 电磁感应 原理产生电流，将 机械 能转化为电能。这种波浪提供的能源属于 可再生 能源（填“可再生”或“不可再生“）。
【解析】解：
（1）波浪发电机是根据电磁感应原理发电的，利用波浪发电时，是将机械能（水能）转化为电能；
（2）海浪能能够源源不断地从自然界中获得，属于可再生能源。
故答案为：电磁感应；机械；可再生。
19．（2020•徐州）如图所示，铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了 磁场 对它的作用力，若改变电流方向，通电后铝棒将向 右 侧摆动，若铝棒中的电流变大，铝棒的摆动幅度将变 大 。
【解析】解：铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了磁场对它的作用力；
力的方向与磁场方向及电流方向有关；若改变电流方向，通电后铝棒受力方向改变，将向右侧摆动；
若铝棒中的电流变大，铝棒受力变大，摆动幅度将变大。
故答案为：磁场；右；大。
20．（2020•盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的 方向 ，导线的运动方向会发生改变。这个过程将 电 能转化为直导线的机械能。日常生活中的 电动机 （电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。
【解析】解：给直导线通电，发现它向右运动，磁场方向不变，只改变直导线中电流的方向，发现它向左运动，导线的运动方向发生改变；
此过程中，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能，电动机就是根据此原理制成的。
故答案为：方向；电；电动机。
三．作图题
21．（2021•淮安）请在图中括号中标出小磁针左端的磁极名称。
【解析】解：由右手螺旋定则可得，通电螺线管右侧为N极，通电螺线管左侧为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针右侧为N极，小磁针的左侧为S极，如图所示：
。
故答案为：如上图。
22．（2021•镇江）开关S闭合后，小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
【解析】解：小磁针静止时，N极向右，小磁针的左端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管右侧为N极，左侧为S极；
由右手螺旋定则可知电流由右侧流入，所以电源的右端为正极，左端为负极；如图所示：
23．（2021•无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。请在括号中标出磁体左端的磁极并画出通过小磁针中心的一条磁感线。
【解析】解：图中小磁针静止时其N极向左，说明该点的磁场方向向左，即通过小磁针中心的磁感线向左；因磁体周围的磁感线从N极发出，回到S极，故磁体的左侧为S极，右侧为N极；
如图所示：
。
24．（2020•盐城）在图中画出通电螺线管的S极和A点的电流方向。
【解析】解：由图可知，小磁针的左端是N极，右端是S极，由磁极间的相互作用可知，螺线管的左端是N极，右端是S极，由安培定则可知电流从螺线管的右端流入，如图所示：
25．（2020•南京）如图所示，小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
【解析】解：
闭合开关后，由图可知电流从螺线管的上侧流入、下侧流出；右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端为N极、上端为S极；
当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，则小磁针的上端为N极、下端为S极；
在磁体周围，磁感线从磁体的N极出发回到S极，所以图中磁感线的方向是指向上的。如图所示：
26．（2020•连云港）如图所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。
【解析】解：在磁体的周围，磁感线从磁体的N极发出回到S极，所以，根据螺线管周围磁感线的方向可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，由安培定则可知螺线管线圈正面中电流的方向是向上的；
根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥可知，小磁针的左端为N极，右端为S极，如图所示：
四．实验探究题
27．（2021•淮安）如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1）实验中，AB棒的材料可能是 铝 （填“塑料”或“铝”）。
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 电流方向 。
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
次数
AB棒在磁场中的运动情况
是否有感应电流
1
静止
无
2
沿磁场方向运动（不切割磁感线运动）
无
3
切割磁感线运动
有
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为 电 能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 磁场方向 的关系。
（5）若将此装置中灵敏电流计换成 电源 ，可进一步探究电动机的工作原理。
【解析】解：（1）在探究电磁感应现象的实验中，我们必须保证处于磁场中的这部分是导体。两种物质中，塑料是绝缘体，铝是导体，所以我们应选择铝棒。
（2）图中的灵敏电流计的指针，在电路中没有电流时，指在表盘中央；当有电流时，指针的偏转方向与电流方向一致。由此可知，我们可以根据指针的偏转方向判断出电流的方向。
（3）三次实验中，只有在AB棒在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流，则我们可以得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流。在此过程中，主要是将机械能转化为电能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验时，只有磁场的方向发生了改变，则这次实验主要是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系。
（5）电动机工作时，是将电能转化为机械能，由此可知，我们需要在电路中添加电源，即将灵敏电流计换成电源。
28．（2021•宿迁）如图甲所示，是“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图。
（1）磁体和导体棒AB相对静止，闭合开关，能否观察到灵敏电流计指针偏转的现象？
答： 否 。
（2）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持 磁场 的方向不变。
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是 滑动变阻器 。
【解析】解：
（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中无电流产生；
（2）要探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系，应控制磁场方向不变；
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，通过改变电流来改变磁场的强弱，需要在图乙的电路中再接入的元件是滑动变阻器。
故答案为：（1）否；（2）磁场；（3）滑动变阻器。
29．（2021•泰州）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）其中小磁针的作用是 探测周围磁场 ；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在 磁场 ，此现象最早是由物理学家 奥斯特 发现的。
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 电流方向 有关。
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 会 （选填“会”或“不会”）改变。
【解析】解：（1）磁场对放入其中的磁体有力的作用，用小磁针可探测周围磁场；
（2）因为磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；物理学家奥斯特首先发现通电导线周围有磁场；
（3）电流方向改变，磁场的方向也跟着发生改变；
（4）通电导线周围的磁感应线是围绕导线的圆，导线上下磁场方向相反，故
将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向会改变。
故答案为：（1）探测周围磁场；
（2）磁场；奥斯特；
（3）电流方向；
（4）会。
30．（2020•宿迁）图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 触点1 （选填“触点1”或“触点2”）。
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 230 Ω。
【解析】解：（1）闭合控制电路中开关S，由右手螺旋法则，电磁铁下端为N极，电磁铁上端为S极；
（2）光照减弱时，光敏电阻变大，由欧姆定律，控制电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，C与触点1连通，要求灯L发光，图中导线M应接触点1；
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，根据杠杆的平衡条件：
FA×OA＝FB×OB，
FB＝＝×2.4N＝1.2N，
由图2知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，故当引力为1.2N时，对应的电流大小为：
I＝×40mA＝24mA
根据串联电路的规律及欧姆定律，光敏电阻：
R2＝﹣R1＝﹣20Ω＝230Ω。
故答案为：（1）S；（2）触点1； （3）230。
31．（2020•无锡）冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，导致驾驶员无法准确观察后方情况。为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图甲所示，是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成。控制电路中S接“手动”时，电磁铁A通电吸引衔铁，使触点D、E接触、受控电路中电热丝R2工作，对玻璃均匀加热。S接“自动”时，加热过程中，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，此时控制电路中通过的电流为0.02A．电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，玻璃质量为9kg，玻璃比热容为0.8×103J/（kg•℃）。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。
（1）开关S接“手动”：
①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的 磁 效应，A的上端是 极。
②将玻璃从﹣5℃加热至45℃．所需的时间是多少？
（2）开关S接“自动”。玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值为 90 Ω。
（3）汽车后风窗玻璃上的电热丝R2是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成，如图乙所示，在电压U2不变的情况下，为增大电热丝R2的加热功率，请从银浆线的厚度，条数、粗细等方面，提出一种改进措施 其它条件不变时增加银浆线的厚度（或其它条件不变时增加银浆线的条数等） 。
【解析】解：（1）①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的磁效应，
电流从电磁铁的下端流入，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向N极，即A的上端是N极；
②玻璃从﹣5℃加热至45℃时，玻璃吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝0.8×103J/（kg•℃）×9kg×[45℃﹣（﹣5℃）]＝3.6×105J，
因电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，
所以，消耗的电能W＝Q吸＝3.6×105J，
由W＝UIt＝t可得，需要的加热时间：
t′＝＝＝2000s；
（2）由题意可知，玻璃的温度为45℃时，控制电路中通过的电流为0.02A，
此时控制电路的功率：
P1＝U1I1＝6V×0.02A＝0.12W，
因热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大，且玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，
所以，15℃时控制电路的功率：
P2＝P1+△P＝0.12W+0.03W＝0.15W，
此时控制电路的总电阻：
R＝＝＝240Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，15℃时热敏电阻R1的阻值：
R1＝R﹣R0＝240Ω﹣150Ω＝90Ω；
（3）在电压U2不变的情况下，由P＝UI＝可知，为增大电热丝R2的加热功率，应减小R2的阻值，
因导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，且材料一定时，长度越短、横截面积越大，电阻越小，
所以，其它条件不变时增加银浆线的厚度，或其它条件不变时增加银浆线的条数等。
故答案为：（1）①磁；N；②将玻璃从﹣5℃加热至45℃，需要2000s；
（2）90；
（3）其它条件不变时增加银浆线的厚度（或其它条件不变时增加银浆线的条数等）。
五．计算题
32．（2021•无锡）图甲为某品牌电压力锅，其电路原理图如图乙所示。电源转换器将U＝220V的电压转换为直流低电压U'（保持不变），R是热敏电阻，温度与锅内温度保持一致，当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω。R'是可调电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A时，衔铁P被吸起（开关断开），此时锅内温度为115℃；当电流减小到0.012A时，衔铁P被释放（开关重新接通），此时锅内温度为110℃。S为电源开关；S1为定时器开关，闭合后自动开始计时，计时结束会自动断开，无外力不再闭合，S2为保温开关，开始时处于闭合状态，当锅内温度达到80℃时断开，当锅内温度低于60℃时自动闭合，保压指示灯L1、保温指示灯L2阻值可忽略。R1、R2阻值均为110kΩ，R3为加热盘，额定电压为220V，电阻为48.4Ω。
某次煮饭时，电压力锅内加入适量米和水，盖好盖子，闭合S、S1，电压力锅进入“加热”工作状态，6min后灯L1亮起，电压力锅进入“保压”工作状态，保压期间，观察到灯L1间歇发光；再过一段时间，S1断开，灯L2亮起，电压力锅进入“保温”工作状态。
（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为多少？
（2）电压力锅进入“保温”工作状态后，下列说法中错误的是 A 。
A.灯L1、L2间歇发光
B.灯L1会熄灭、灯L2间歇发光
C.当锅内温度低于60℃时，R3正常工作
D.当锅内温度达到80℃时，通过R3的电流小于0.002A
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为多少？
【解析】解：（1）由题意可知，电压力锅在“加热”工作状态时，衔铁P被释放、定时器开关S1闭合，电路为R3的简单电路，
加热盘R3消耗的电功率：P＝＝＝1000W，
加热时间：t＝6min＝360s，
由P＝可得，加热盘R3消耗的电能：W＝Pt＝1000W×360s＝3.6×105J；
（2）AB.当电压力锅进入“保压”期间，锅内温度控制在110℃～115℃之间，此时灯L1间歇发光，
当电压力锅进入“保温”期间，锅内温度控制在60℃～80℃之间，
要使电压力锅从“保压”状态达到“保温”状态，锅内温度应降低，此时电磁铁应停止工作，衔铁P被释放，否则电压力锅会一直处于保压状态，
所以，灯L1会熄灭，灯L2间歇发光，故A错误、B正确；
C.当锅内温度低于60℃时，保温开关自动闭合，加热电路为R3的简单电路，R3正常工作，故C正确；
D.当锅内温度达到80℃时，保温开关断开，保温指示灯L2阻值可忽略，加热电路为R2与R3串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且串联电路中各处的电流相等，
所以，通过R3的电流I3＝I＝＝＜＝＝0.002A，故D正确；
（3）因当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω，
所以，当锅内温度为115℃时，热敏电阻的阻值R热1＝1700Ω﹣（115℃﹣100℃）×80Ω/℃＝500Ω，
当锅内温度为110℃时，热敏电阻的阻值R热2＝1700Ω﹣（110℃﹣100℃）×80Ω/℃＝900Ω，
又因当电磁铁线圈中的电流达到I1＝0.02A时锅内温度为115℃，当电流减小到I2＝0.012A时锅内温度为110℃，
所以，由直流低电压U'不变可得：U′＝I1（R热1+R′）＝I2（R热2+R′），
即：0.02A×（500Ω+R′）＝0.012A×（900Ω+R′），
解得：R′＝100Ω。
答：（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为3.6×105J；
（2）A；
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为100Ω。
六．综合能力题
33．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 减小 ；RF的阻值应随压力的减小而 增大 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： 加热区直管改曲管 ， 降低水速 。
【解析】解：
（1）由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。”知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；
根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大。
即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而 增大。
（2）由图甲知RF、R串联，且U总＝U＝6V、I总＝I＝0.04A、R＝100Ω，
根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律得：
（3）①由水速：v＝0.1m/s、加热区长：L＝0.1m，则加热时间t＝1s；
根据电热计算公式知：电阻丝产生的热量；
根据吸热公式知：水在加热区吸收的热量为Q吸＝c水m△t；
电阻丝产生的热量全部被水吸收，Q电＝Q吸
即：＝c水m△t
△t＝
其中m＝ρ水V＝ρ水SL；△t＝t﹣to，
所以加热后水的温度t＝+to＝+25℃≈77.4℃
②从加热后水的温度计算公式知：为提高经过加热区后热水的温度，可增大加热时间，所以可把加热区的直管改曲管或改良水泵以降低水速，最终增加水在管道里的流动长度（时间），以达到增大加热时间的目的。
故答案为：（1）减小；增大；
（2）50Ω；
（3）①加热后水的温度约为77.4℃；
②加热区直管改曲管；降低水速。
34．（2021•扬州）阅读短文，回答问题。
白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上，总装机容量1600万千瓦，居全球第二，预计今年7月1日前首批机组发电，2022年7月实现全部机组发电。建成后，白鹤滩水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，在同等满足电力系统用电需求的情况下，水电站每年可节约标准煤约2×107吨，减少排放二氧化碳约5160万吨。对我国碳达峰、碳中和目标实现，对促进西部开发，实现“西电东送”都具有深远的意义。
（1）水电站中的发电机组是 机械 能转化为 电 能的装置，它是利用 电磁感应 原理工作的。
（2）拦河大坝形状为上窄下宽的原因是 水的压强随深度的增加而增大 ；汛期相较于枯水期，大坝底部所受液体压强会 变大 。
（3）水力发电站使用热值为2.9×107J/kg的标准煤，估算其发电效率为 37.24% 。
（4）若水电站输电的功率为6.6×105kW，采用1100kV特高压输电，则输电电流为 600 A。
（5）大坝修建成拱形，且向上游凸出，这样设计的目的是 将水的压力转移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使大坝更加牢固 。
【解析】解：
（1）水电站的发电机是把机械能转化为电能的装置，它利用了电磁感应原理工作；
（2）大坝形状做成上窄下宽的原因是水的压强随深度增加而增大，汛期的水深度比枯水期高，所以大坝底部受到的压强也大；
（3）由题干知水电站每年可节约标准煤约2×107吨，则可知节约的煤完全燃烧放出的总热量Q＝qm＝2.9×107J/kg×2×107×103kg＝5.8×1017；
由题知水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，则W＝6×1010×3.6×106J＝2.16×1017J；
则η＝×100%＝×100%＝37.24%；
（4）由公式P＝UI可得I＝＝＝600A；
（5）拱形大坝可以将水的压力分移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使得大坝更加牢固。
故答案为：（1）机械；电；电磁感应；
（2）水的压强随深度的增加而增大；变大；
（3）37.24%；
（4）600；
（5）将水的压力转移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使得大坝更加牢固。
35．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 400 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 减小 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 50Ω≤R＜90Ω 。
【解析】解：（1）浮块的重力为：
G＝mg＝ρ物gV＝5×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3＝400N；
在达到最高水位之前，根据F浮＝ρ液gV排知，随着浮块排开水的体积逐渐增大，物体受到的浮力增大，根据杠杆平衡条件和力的作用是相互的可知，支架对RF的压力将减小；
（2）①由图1可知，压敏电阻与电阻箱串联，
当池内达到所设定的最高水位时，电路中的电流最大为0.02A，
由欧姆定律得，此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝300Ω，
此时压敏电阻为：RF＝R总﹣R＝300Ω﹣75Ω＝225Ω，
由图2知，此时压敏电阻受到的压力为175N，
根据力的作用是相互的可知，杠杆B端受到的压力FB＝F＝175N
根据杠杆的平衡条件知，F拉×OA＝FB×OB，
所以，F拉＝＝＝350N；
②此时物体受到的浮力为：
F浮＝G﹣F拉＝400N﹣350N＝50N，
根据F浮＝ρ液gV排知，物体浸入水中的体积为：
V排＝＝＝5×10﹣3m3，
根据V＝Sh知，物体浸入水中的深度为：
h水＝＝＝0.125m，
因为开始时物体下表面距池底2m，所以池内水面距池底的高度：
h＝h水+h′＝0.125m+2m＝2.125m；
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，水池的最低水位不能低于物体没有进入水中时的水位，为2m，最高水位为物体刚好完全浸没，为2m+0.2m＝2.2m；
当水位为2m时，轻绳对浮块的拉力为物体的重力，为400N，
根据杠杆的平衡条件F拉′×OA＝FB′×OB知，
此时的压敏电阻的压力为：F′＝FB′＝＝＝200N，
由图2知，此时的压敏电阻为Rt′＝250Ω，
电阻箱的最小值为：R小＝R总﹣Rt′＝300Ω﹣250Ω＝50Ω；
当水位为2.2m时，物体刚好完全浸没，
物体受到的浮力为：
F浮′＝ρ水gV＝ρ水ga3＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3＝80N；
此时G杠杆A端受到的拉力物体受到的拉力为：
FA″＝F拉″＝G﹣F拉′＝400N﹣80N＝320N，
根据杠杆的平衡条件FA″×OA＝FB″×OB知，此时的压敏电阻的压力为：
F″＝FB″＝＝＝160N，
由图像知压敏电阻与压力成一次函数关系，关系式为Rt＝kF+b，
将（200N，250Ω）和（0，50Ω）代入关系式得，
解得：k＝1Ω/N，
所以关系式为Rt＝1Ω/N×F+50Ω，
当压力为160N时，压敏电阻为Rt″＝210Ω，
电阻箱的最大值为：R大＝R总﹣Rt″＝300Ω﹣210Ω＝90Ω；
综合分析电阻箱R接入电路的阻值范围为50Ω≤R≤90Ω。
故答案为：（1）400；减小；（2）①轻绳对浮块的拉力为350N；②池内水面距池底的高度2.125m；（3）50Ω≤R≤90Ω。
七．解答题
36．（2021•苏州）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图。电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将b端与 c 端相连；
（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为 极；
（3）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为 170 Ω；
（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是 90 ℃；
（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试，使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。
第一步：断开开关， 用电阻箱替换热敏电阻 ；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关， 用热敏电阻替换电阻箱 完成电路调试。
【解析】解：（1）由题意可知，当控制电路电流达到25mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中，应将b端与c端相连。
（2）由图甲可知，电流从通电螺线管的上端接线柱流入，下端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线管的上端为N极。
（3）若设置电池温度为60℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为60℃时，Rt的阻值为70Ω，
由欧姆定律得，此时控制电路的总电阻R＝＝＝240Ω，
由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为
RP＝R﹣Rt＝240Ω﹣70Ω＝170Ω，
（4）当滑动变阻器的最大阻值为200Ω时，热敏电阻的阻值
Rt′＝R﹣RP′＝240Ω﹣200Ω＝40Ω，
由图乙可知此时对应的温度为90℃，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90℃。
（5）为使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后过三个关键的调试步骤，
第一步：断开开关，用电阻箱替换热敏电阻；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关，用热敏电阻替换电阻箱，完成电路调试。
故答案为：（1）c；（2）N；（3）170；（4）90；（5）用电阻箱替换热敏电阻；用热敏电阻替换电阻箱。
37．（2020•南通）阅读短文，回答问题。
智能防疫机器人
我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温，移动，避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。
下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。
电池的质量
10kg
减速器的减速比
30：1
电池比能量
140W•h/kg
驱动电机的输入总功率
400W
移动速度
0.1～1m/s
驱动电机将电能转化为机械能的效率
60%
（1）机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 超声波 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物；以移动机器人为参照物，障碍物是 运动 的。
（2）下列关于机器人的说法中，错误的是 A 。
A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜
B．菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波
C．图甲中电磁铁的上端为N极
D．机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 240 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 3.33 %。
（4）控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 bc （选填“ab”或“bc”）段。已知无磁场时RB阻值为200Ω，R1的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计，当U为24V时，处在磁场中的RB电功率为0.32W，则R1两端的电压U1是 8 V。
（5）图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0．某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 100 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 10r/min 。
【解析】解：
（1）激光可以在透明介质中传播，而超声波是以波的形式传播的，遇到障碍物时会反射从而被机器人接收，
故机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，超声波才能较好感知到障碍物；
机器人与障碍物之间的位置不断变化，以机器人为参照物，障碍物是运动的；
（2）A、菲涅尔透镜能会聚红外线，是凸透镜，错误；
B、菲涅尔透镜将人体辐射的红外线（电磁波）会聚到探测器上进行处理，正确；
C、电流由右端流入电磁铁，由安培定则可知，电磁铁上端为N极，正确；
D、人体正常体温约37℃，体温38℃属于超温状态，机器人会报警，正确。故选A；
（3）驱动电机的输入总功率为400W，驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%，机械功率为：
P机＝400W×60%＝240W，
由P＝＝＝Fv得，机器人所受牵引力：F＝＝＝240N；
因做匀速直线运动，由二力平衡，机器人受到的阻力为f＝F＝240N；
若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，机器人消耗电能：
W＝Pt＝400W×7×60s＝1.68×105J，
由表中数据，电池比能量为140W•h/kg，电池所能输出总电能：
W电＝140W•h/kg×10kg＝1400W×3600s＝5.04×106J，
消耗的电能占电池所能输出总电能的：
η＝＝×100%≈3.33%；
（4）因为R1与RB串联，由串联分压原理可知，为维持U1两端电压稳定，磁敏电阻RB两端电压UB也应该随输入电压U的变化而发生变化，则RB阻值的变化量较大，由图乙可知应选择“bc”段；
根据串联电路的规律及欧姆定律和P＝I2R有：
PB＝IB2RB＝（）2×RB＝0.32W，
RB1＝200Ω，RB2＝800Ω，
由于磁敏电阻工作时电阻变化大，故RB＝RB2＝800Ω，
R1与RB串联，由串联电路电压的规律和分压原理有：
＝＝＝，
U1＝8V；
（5）由图丁可知，10ms内对准传感器的齿间隙为1个，则1s内对准传感器的齿间隙共有：
n＝＝100；
由丙图知驱动电机的齿轮间隙共有20个，也就是说驱动电机的转速为5r/s，以分钟为单位，其转速为：
5r/s＝300r/min，
因减速器的减速比为30：1，故经减速器减速后的齿轮转速为10r/min。
故答案为：（1）超声波；运动；（2）A；（3）240；3.33；（4）bc；8；（5）100；10r/min。
38．（2020•南京）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为12V，继电器线圈的电阻R0为20Ω，定值电阻R1为40Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接。
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。
【解析】解：
（1）当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，反之，衔铁被释放时，工作电路工作，则由图甲可知此时A端应与B端相连；
（2）安装两只标有“220V 275W”的灯泡，工作时，两灯并联，P＝2PL＝2×275W＝550W；
工作电路工作时的总电流为：
I＝＝＝2.5A；
（3）当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，I＝50mA，
由欧姆定律，R总＝＝＝240Ω，根据串联电阻的规律，R2＝R总﹣R1﹣R0＝240Ω﹣40Ω﹣20Ω＝180Ω，由图乙知，控制的温度t0＝38℃；
（4）因当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，定值电阻R1为40Ω，由欧姆定律R＝，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联电阻的规律，从而改变R2的大小，达到控制的浴室温度t0高低，可用一个滑动变阻器替换R1，如下所示：
根据已知条件，选用的变阻器规格为：最大电阻应大于40Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
故答案为：
（1）B；
（2）工作电路工作时的总电流为2.5A；
（3）浴室里控制的温度t0为38℃；
（4）如上所示；选用的变阻器规格为：最大电阻大于40Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
专题18 电与磁（一）
一．选择题
1．（2021•常州）电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，简称动能回收系统。下列实验中与动能回收系统原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2021•无锡）用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
3．（2021•盐城）如图甲所示，用强磁铁块匀速靠近铜线圈，线圈绕O点发生转动，引起线圈转动的原因有两个：①强磁铁运动带动线圈周围空气流动；②强磁铁块匀速靠近使线圈中产生感应电流。小峰想探究哪个是使线圈转动的主要原因，他进行了以下两个实验，实验1：将外形相同的木棒以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动；实验2：如图乙所示，在线圈前挡一块透明塑料板，将强磁铁以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都有明显转动。则（ ）
A．①是主要原因
B．②是主要原因
C．①和②都是主要原因
D．不能说明哪个是主要原因
4．（2021•南京）如图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）
A．如图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．如图是电磁感应现象
C．如图说明电流具有磁效应
D．如图说明磁场对电流有力的作用
5．（2021•泰州）对下列四幅图的表述正确的是（ ）
A．甲图反映的是电动机的工作原理
B．乙图能实现电能转化为机械能
C．丙图闭合开关后，小磁针N极逆时针偏转
D．丁图中小磁针N极顺时针偏转
6．（2021•苏州）下列图中能反映发电机工作原理的（ ）
A． B．
C． D．
7．（2021•连云港）如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（ ）
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源
8．（2020•南通）来回摇动某种发电的手电筒，电筒内的磁体就会在线圈里面来回运动，使灯泡发光。下图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2020•镇江）如图所示，蹄形磁铁和铜棒均水平放置。现闭合开关，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，则（ ）
A．根据此现象的产生原理可制成电动机
B．此现象与奥斯特实验现象的产生原理相同
C．若将铜棒左右来回移动，可产生交变电流
D．仅将磁铁水平向右移动，G 的指针不偏转
10．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（ ）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
11．（2020•常州）如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（ ）
A．相斥，A端为N极，B端为N极
B．相斥，A端为S极，B端为S极
C．相吸，A端为S极，B端为N极
D．相吸，A端为N极，B端为S极
12．（2020•扬州）如图是一个风力发电机模型。风吹过时，扇叶转动，小灯泡发光。下列选项中哪幅图的工作原理与它相同（ ）
A． B．
C． D．
13．（2020•无锡）用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。闭合开关后，能产生感应电流的是（ ）
A．导体棒AB静止在磁场中
B．导体棒AB做切割磁感线运动
C．导体棒AB沿磁场方向运动
D．只要让磁体运动，就一定能产生感应电流
14．（2020•南京）如图是一台正在工作的电扇。下列四个实验能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
二．填空题
15．（2021•徐州）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？ 。让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？ 。当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？ 。
16．（2021•南京）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒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。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 （选填“需要”或“不需要”）改变。
17．（2021•苏州）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的 极，司南之所以能指南北，是由于受到 的作用。
18．（2020•徐州）如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转、利用 原理产生电流，将 能转化为电能。这种波浪提供的能源属于 能源（填“可再生”或“不可再生“）。
19．（2020•徐州）如图所示，铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了 对它的作用力，若改变电流方向，通电后铝棒将向 侧摆动，若铝棒中的电流变大，铝棒的摆动幅度将变 。
20．（2020•盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的 ，导线的运动方向会发生改变。这个过程将 能转化为直导线的机械能。日常生活中的 （电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。
三．作图题
21．（2021•淮安）请在图中括号中标出小磁针左端的磁极名称。
22．（2021•镇江）开关S闭合后，小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
23．（2021•无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。请在括号中标出磁体左端的磁极并画出通过小磁针中心的一条磁感线。
24．（2020•盐城）在图中画出通电螺线管的S极和A点的电流方向。
25．（2020•南京）如图所示，小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
26．（2020•连云港）如图所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。
四．实验探究题
27．（2021•淮安）如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1）实验中，AB棒的材料可能是 （填“塑料”或“铝”）。
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 。
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
次数
AB棒在磁场中的运动情况
是否有感应电流
1
静止
无
2
沿磁场方向运动（不切割磁感线运动）
无
3
切割磁感线运动
有
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为 能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 的关系。
（5）若将此装置中灵敏电流计换成 ，可进一步探究电动机的工作原理。
28．（2021•宿迁）如图甲所示，是“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图。
（1）磁体和导体棒AB相对静止，闭合开关，能否观察到灵敏电流计指针偏转的现象？
答： 。
（2）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持 的方向不变。
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是 。
29．（2021•泰州）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）其中小磁针的作用是 ；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在 ，此现象最早是由物理学家 发现的。
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 有关。
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （选填“会”或“不会”）改变。
30．（2020•宿迁）图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 （选填“触点1”或“触点2”）。
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 Ω。
31．（2020•无锡）冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，导致驾驶员无法准确观察后方情况。为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图甲所示，是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成。控制电路中S接“手动”时，电磁铁A通电吸引衔铁，使触点D、E接触、受控电路中电热丝R2工作，对玻璃均匀加热。S接“自动”时，加热过程中，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，此时控制电路中通过的电流为0.02A．电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，玻璃质量为9kg，玻璃比热容为0.8×103J/（kg•℃）。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。
（1）开关S接“手动”：
①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的 效应，A的上端是 极。
②将玻璃从﹣5℃加热至45℃．所需的时间是多少？
（2）开关S接“自动”。玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值为 Ω。
（3）汽车后风窗玻璃上的电热丝R2是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成，如图乙所示，在电压U2不变的情况下，为增大电热丝R2的加热功率，请从银浆线的厚度，条数、粗细等方面，提出一种改进措施 。
五．计算题
32．（2021•无锡）图甲为某品牌电压力锅，其电路原理图如图乙所示。电源转换器将U＝220V的电压转换为直流低电压U'（保持不变），R是热敏电阻，温度与锅内温度保持一致，当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω。R'是可调电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A时，衔铁P被吸起（开关断开），此时锅内温度为115℃；当电流减小到0.012A时，衔铁P被释放（开关重新接通），此时锅内温度为110℃。S为电源开关；S1为定时器开关，闭合后自动开始计时，计时结束会自动断开，无外力不再闭合，S2为保温开关，开始时处于闭合状态，当锅内温度达到80℃时断开，当锅内温度低于60℃时自动闭合，保压指示灯L1、保温指示灯L2阻值可忽略。R1、R2阻值均为110kΩ，R3为加热盘，额定电压为220V，电阻为48.4Ω。
某次煮饭时，电压力锅内加入适量米和水，盖好盖子，闭合S、S1，电压力锅进入“加热”工作状态，6min后灯L1亮起，电压力锅进入“保压”工作状态，保压期间，观察到灯L1间歇发光；再过一段时间，S1断开，灯L2亮起，电压力锅进入“保温”工作状态。
（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为多少？
（2）电压力锅进入“保温”工作状态后，下列说法中错误的是 。
A.灯L1、L2间歇发光
B.灯L1会熄灭、灯L2间歇发光
C.当锅内温度低于60℃时，R3正常工作
D.当锅内温度达到80℃时，通过R3的电流小于0.002A
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为多少？
六．综合能力题
33．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： ， 。
34．（2021•扬州）阅读短文，回答问题。
白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上，总装机容量1600万千瓦，居全球第二，预计今年7月1日前首批机组发电，2022年7月实现全部机组发电。建成后，白鹤滩水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，在同等满足电力系统用电需求的情况下，水电站每年可节约标准煤约2×107吨，减少排放二氧化碳约5160万吨。对我国碳达峰、碳中和目标实现，对促进西部开发，实现“西电东送”都具有深远的意义。
（1）水电站中的发电机组是 能转化为 能的装置，它是利用 原理工作的。
（2）拦河大坝形状为上窄下宽的原因是 ；汛期相较于枯水期，大坝底部所受液体压强会 。
（3）水力发电站使用热值为2.9×107J/kg的标准煤，估算其发电效率为 。
（4）若水电站输电的功率为6.6×105kW，采用1100kV特高压输电，则输电电流为 A。
（5）大坝修建成拱形，且向上游凸出，这样设计的目的是 。
35．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 。
七．解答题
36．（2021•苏州）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图。电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将b端与 端相连；
（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为 极；
（3）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为 Ω；
（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是 ℃；
（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试，使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。
第一步：断开开关， ；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关， 完成电路调试。
37．（2020•南通）阅读短文，回答问题。
智能防疫机器人
我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温，移动，避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。
下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。
电池的质量
10kg
减速器的减速比
30：1
电池比能量
140W•h/kg
驱动电机的输入总功率
400W
移动速度
0.1～1m/s
驱动电机将电能转化为机械能的效率
60%
（1）机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物；以移动机器人为参照物，障碍物是 的。
（2）下列关于机器人的说法中，错误的是 。
A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜
B．菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波
C．图甲中电磁铁的上端为N极
D．机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 %。
（4）控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 （选填“ab”或“bc”）段。已知无磁场时RB阻值为200Ω，R1的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计，当U为24V时，处在磁场中的RB电功率为0.32W，则R1两端的电压U1是 V。
（5）图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0．某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 。
38．（2020•南京）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为12V，继电器线圈的电阻R0为20Ω，定值电阻R1为40Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接。
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。
专题18 电与磁（一）
一．选择题
1．（2021•常州）电动汽车刹车时，汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，简称动能回收系统。下列实验中与动能回收系统原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：汽车电动机“变身”为发电机，将汽车动能转化为电能，利用的是电磁感应的原理；
A探究的是磁场对磁体的作用；B是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场；C是电动机的原理图，其原理是通电导体在磁场中受力运动；D是发电机的原理图，其原理是电磁感应现象，故D正确。
故选：D。
2．（2021•无锡）用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
【解析】解：
A、换用磁性更强的蹄形磁体，不会改变运动方向，故A错误；
B、仅增加AB中的电流强度，不会改变运动方向，故B错误；
C、将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故C正确；
D、将铝棒AB换成铜棒，电流方向不改变，受力运动方向不改变，故D错误。
故选：C。
3．（2021•盐城）如图甲所示，用强磁铁块匀速靠近铜线圈，线圈绕O点发生转动，引起线圈转动的原因有两个：①强磁铁运动带动线圈周围空气流动；②强磁铁块匀速靠近使线圈中产生感应电流。小峰想探究哪个是使线圈转动的主要原因，他进行了以下两个实验，实验1：将外形相同的木棒以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动；实验2：如图乙所示，在线圈前挡一块透明塑料板，将强磁铁以相同方式靠近线圈，多次实验，线圈都有明显转动。则（ ）
A．①是主要原因
B．②是主要原因
C．①和②都是主要原因
D．不能说明哪个是主要原因
【解析】解：实验一是将外形相同的木棒靠近线圈，多次实验，线圈都几乎不转动，说明在没有磁场存在的情况下，强磁铁运动带动周围空气流动，对线圈的影响非常小；实验二中，用塑料板挡住线圈是为了排除空气流动的影响，而将强磁铁靠近线圈时，线圈都有明显转动说明是因为强磁铁快速靠近使线圈中产生感应电流，而通电导线在磁场中会受到力的作用，所以线圈转动的主要原因是②强磁铁快速靠近使线圈中产生感应电流。故ACD错误，B正确。
故选：B。
4．（2021•南京）如图中与磁现象有关的四个实验，其对应的判断正确的是（ ）
A．如图说明磁体周围不同点的磁场方向都不同
B．如图是电磁感应现象
C．如图说明电流具有磁效应
D．如图说明磁场对电流有力的作用
【解析】解：
A、小磁针静止时，其N极指向与该点的磁场方向相同；由图知磁体中间上下位置的磁场方向相同，故A错误；
B、由图可知，通电后，电磁铁能吸引大头针，这说明电磁铁具有磁性，其原理是电流的磁效应，故B错误；
C、拨动风扇叶，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，使灯泡发光，这是电磁感应现象，故C错误；
D、图中通电导线在磁场中会受力运动，即磁场对电流有力的作用，故D正确。
故选：D。
5．（2021•泰州）对下列四幅图的表述正确的是（ ）
A．甲图反映的是电动机的工作原理
B．乙图能实现电能转化为机械能
C．丙图闭合开关后，小磁针N极逆时针偏转
D．丁图中小磁针N极顺时针偏转
【解析】解：A、该图中有电源，若闭合开关，磁场中的金属棒会受力运动，即说明通电导体在磁场中受力运动，即电动机的原理图，故A正确；
B、该图中没有电源，是发电机的原理图，工作时将机械能转化为电能，故B错误；
C、由安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引知闭合开关后，小磁针N极顺时针偏转，故C错误；
D、根据同名磁极互相排斥、异名磁极相互吸引知丁图中小磁针N极会逆时针偏转，故D错误。
故选：A。
6．（2021•苏州）下列图中能反映发电机工作原理的（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：A、图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B、图示的是闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故B符合题意；
C、图示的是电磁铁的相关实验，其原理是电流的磁效应，故C不符合题意；
D、图示的通电导体在磁场中受到力的作用，受力的大小与电流的大小有关，是电动机的工作原理，故D不符合题意。
故选：B。
7．（2021•连云港）如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，则（ ）
A．在此过程中，电能转化为机械能
B．导线框中不会产生感应电流，因为回路中没有电源
C．导线框中会产生感应电流，整个导线框都是电源
D．导线框中会产生感应电流，导线ab段相当于电源
【解析】解：A、此过程是电磁感应现象，电磁感应现象是机械能转化为电能，故A错误。
BCD、闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以导线框中有感应电流产生，在磁场中的部分ab相当于电源，故B和C错误，D正确。
故选：D。
8．（2020•南通）来回摇动某种发电的手电筒，电筒内的磁体就会在线圈里面来回运动，使灯泡发光。下图能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：来回摇动发光的手电筒，其发光原理是电磁感应现象。
A、如图是带电体接触验电器的金属球，验电器的箔片张开，利用的是同种电荷相互排斥。故A不符合题意；
B、图中是奥斯特实验，小磁针发生偏转说明通电导线周围有磁场，故B不符合题意；
C、图中，开关闭合后，在外力作用下使导体做切割磁感应线运动，电流表指针会发生偏转，产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，与该手电筒供电原理相同，故C符合题意；
D、图中，开关闭合后，电路中有电流通过，通电线圈受到磁场力的作用而转动，是电动机的原理，故D不符合题意。
故选：C。
9．（2020•镇江）如图所示，蹄形磁铁和铜棒均水平放置。现闭合开关，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，则（ ）
A．根据此现象的产生原理可制成电动机
B．此现象与奥斯特实验现象的产生原理相同
C．若将铜棒左右来回移动，可产生交变电流
D．仅将磁铁水平向右移动，G 的指针不偏转
【解析】解：
A、由图可知，水平向左移动铜棒，电流表G的指针发生偏转，说明产生了电流，这是电磁感应现象，利用该现象制成了发电机，故A错误；
B、奥斯特实验说明电流的周围存在磁场，与电磁感应现象不同，故B错误；
C、若将铜棒左右来回移动，铜棒切割磁感线的方向不同，产生的电流的方向不同，所以可产生交变电流，故C正确；
D、仅将磁铁水平向右移动，铜棒做切割磁感线运动，会产生感应电流，G的指针偏转，故D错误。
故选：C。
10．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（ ）
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下
【解析】解：通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。
故选：A。
11．（2020•常州）如图所示，闭合开关S1、S2两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（ ）
A．相斥，A端为N极，B端为N极
B．相斥，A端为S极，B端为S极
C．相吸，A端为S极，B端为N极
D．相吸，A端为N极，B端为S极
【解析】解：两个通电螺线管中的电流都是向下，根据安培定则可知，A端为S极，B端为N极，因此它们相互吸引，靠近的两端是异名磁极，故C项正确。
故选：C。
12．（2020•扬州）如图是一个风力发电机模型。风吹过时，扇叶转动，小灯泡发光。下列选项中哪幅图的工作原理与它相同（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：A、如图电路中有电源，是通电导体在磁场中受力而运动，故A错误。
B、如图是电流磁效应，探究电磁铁磁性强弱跟线圈匝数关系，故B错误。
C、如图是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，是电磁感应，故C正确。
D、如图是奥斯特实验，实验说明电流周围存在磁场，故D错误。
故选：C。
13．（2020•无锡）用如图所示的装置探究感应电流产生的条件。闭合开关后，能产生感应电流的是（ ）
A．导体棒AB静止在磁场中
B．导体棒AB做切割磁感线运动
C．导体棒AB沿磁场方向运动
D．只要让磁体运动，就一定能产生感应电流
【解析】解：
A、导体棒AB静止在磁场中，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故A错误；
B、闭合开关后，导体棒AB做切割磁感线运动，则会产生感应电流，故B正确；
C、导体棒AB沿磁场方向运动，没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故C错误；
D、只要让磁体运动，若磁体沿竖直方向运动时，此时导体相对于磁体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故D错误。
故选：B。
14．（2020•南京）如图是一台正在工作的电扇。下列四个实验能反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】解：电风扇的工作原理是通电导线在磁场中受力运动。
A、该实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B、该实验中，闭合开关，拨动风扇，小灯泡会发光，说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是机械能转化为电能，故B不符合题意；
C、该实验中，当给导体中通电时，通电导体在磁场中受力的作用而运动，与电扇的工作原理相同，故C符合题意；
D、该实验是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，利用的电流的磁效应，故D不符合题意；
故选：C。
二．填空题
15．（2021•徐州）如图所示，在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，回路中是否有感应电流产生？ 否 。让导体AB做切割磁感线运动，回路中是否有感应电流产生？ 是 。当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，感应电流的方向是否改变？ 是 。
【解析】解：在“探究感应电流产生的条件”实验中，闭合开关，让导体AB静止在磁场中，导体没有做切割磁感线运动，回路中没有感应电流产生；
让导体AB做切割磁感线运动，则回路中会有感应电流产生；
当回路中有感应电流时，将磁极对调，改变磁场方向，由于感应电流的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关，则感应电流的方向会改变。
故答案为：否；是；是。
16．（2021•南京）人工心脏泵可短时间代替心脏工作，如图是该装置的示意图，磁体固定在左侧，线圈AB固定在用软铁制成的活塞柄上（相当于一个电磁铁），活塞筒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。线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 流入 （选填“流入”或“流出”）活塞筒，该装置工作时，线圈AB中的电流方向 需要 （选填“需要”或“不需要”）改变。
【解析】解：
线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极，电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞左移，活塞筒的气压减小，而血管内气压较大、外界大气压较大，使得阀门S1关闭，S2打开，则血液经过S2流入活塞筒；
由题知，阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启，说明活塞筒的气压应增大，则活塞应右移，所以电磁铁应受到左侧磁体的排斥力（即需要改变电磁铁的磁极），故该装置工作时，线圈AB中的电流方向需要改变。
故答案为：S；流入；需要。
17．（2021•苏州）《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，如图，“柢”即握柄，是磁体的 S（南） 极，司南之所以能指南北，是由于受到 地磁场 的作用。
【解析】解：“柢”指南是由于受到地磁场的作用，“柢”指向地理的南极，即地磁北极，由异名磁极相互吸引可知，“柢”是磁体的南极。
故答案为：S（南）；地磁场
18．（2020•徐州）如图所示是振荡浮子式波浪发电原理图，浮子随着波浪起伏运动，带动发电机运转、利用 电磁感应 原理产生电流，将 机械 能转化为电能。这种波浪提供的能源属于 可再生 能源（填“可再生”或“不可再生“）。
【解析】解：
（1）波浪发电机是根据电磁感应原理发电的，利用波浪发电时，是将机械能（水能）转化为电能；
（2）海浪能能够源源不断地从自然界中获得，属于可再生能源。
故答案为：电磁感应；机械；可再生。
19．（2020•徐州）如图所示，铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了 磁场 对它的作用力，若改变电流方向，通电后铝棒将向 右 侧摆动，若铝棒中的电流变大，铝棒的摆动幅度将变 大 。
【解析】解：铝棒用导线悬挂在磁体两极之间，通电后铝棒向左侧摆动，这是因为受到了磁场对它的作用力；
力的方向与磁场方向及电流方向有关；若改变电流方向，通电后铝棒受力方向改变，将向右侧摆动；
若铝棒中的电流变大，铝棒受力变大，摆动幅度将变大。
故答案为：磁场；右；大。
20．（2020•盐城）如图所示，在“探究磁场对电流的作用”实验中，给直导线通电，观察到它向右运动，只改变直导线中电流的 方向 ，导线的运动方向会发生改变。这个过程将 电 能转化为直导线的机械能。日常生活中的 电动机 （电动机/发电机）就是利用这个原理制成的。
【解析】解：给直导线通电，发现它向右运动，磁场方向不变，只改变直导线中电流的方向，发现它向左运动，导线的运动方向发生改变；
此过程中，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能，电动机就是根据此原理制成的。
故答案为：方向；电；电动机。
三．作图题
21．（2021•淮安）请在图中括号中标出小磁针左端的磁极名称。
【解析】解：由右手螺旋定则可得，通电螺线管右侧为N极，通电螺线管左侧为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针右侧为N极，小磁针的左侧为S极，如图所示：
。
故答案为：如上图。
22．（2021•镇江）开关S闭合后，小磁针静止时指向如图所示。请在图中两个虚线框内分别标出螺线管的磁极和电源的极性。
【解析】解：小磁针静止时，N极向右，小磁针的左端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管右侧为N极，左侧为S极；
由右手螺旋定则可知电流由右侧流入，所以电源的右端为正极，左端为负极；如图所示：
23．（2021•无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示。请在括号中标出磁体左端的磁极并画出通过小磁针中心的一条磁感线。
【解析】解：图中小磁针静止时其N极向左，说明该点的磁场方向向左，即通过小磁针中心的磁感线向左；因磁体周围的磁感线从N极发出，回到S极，故磁体的左侧为S极，右侧为N极；
如图所示：
。
24．（2020•盐城）在图中画出通电螺线管的S极和A点的电流方向。
【解析】解：由图可知，小磁针的左端是N极，右端是S极，由磁极间的相互作用可知，螺线管的左端是N极，右端是S极，由安培定则可知电流从螺线管的右端流入，如图所示：
25．（2020•南京）如图所示，小磁针静止在通电螺线管右侧。标出小磁针的N极并在虚线上用箭头标出磁感线方向。
【解析】解：
闭合开关后，由图可知电流从螺线管的上侧流入、下侧流出；右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端为N极、上端为S极；
当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，则小磁针的上端为N极、下端为S极；
在磁体周围，磁感线从磁体的N极出发回到S极，所以图中磁感线的方向是指向上的。如图所示：
26．（2020•连云港）如图所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。
【解析】解：在磁体的周围，磁感线从磁体的N极发出回到S极，所以，根据螺线管周围磁感线的方向可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，由安培定则可知螺线管线圈正面中电流的方向是向上的；
根据异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥可知，小磁针的左端为N极，右端为S极，如图所示：
四．实验探究题
27．（2021•淮安）如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。
（1）实验中，AB棒的材料可能是 铝 （填“塑料”或“铝”）。
（2）我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生；还可以通过指针偏转的方向判断 电流方向 。
（3）闭合开关，实验探究过程记录如表所示：
次数
AB棒在磁场中的运动情况
是否有感应电流
1
静止
无
2
沿磁场方向运动（不切割磁感线运动）
无
3
切割磁感线运动
有
根据实验现象，初步得出电路中产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动，在该运动过程中，主要将机械能转化为 电 能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验，是为了探究感应电流方向与 磁场方向 的关系。
（5）若将此装置中灵敏电流计换成 电源 ，可进一步探究电动机的工作原理。
【解析】解：（1）在探究电磁感应现象的实验中，我们必须保证处于磁场中的这部分是导体。两种物质中，塑料是绝缘体，铝是导体，所以我们应选择铝棒。
（2）图中的灵敏电流计的指针，在电路中没有电流时，指在表盘中央；当有电流时，指针的偏转方向与电流方向一致。由此可知，我们可以根据指针的偏转方向判断出电流的方向。
（3）三次实验中，只有在AB棒在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流，则我们可以得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流。在此过程中，主要是将机械能转化为电能。
（4）保持AB棒运动方向不变，仅将磁体N、S极对调，重复上述实验时，只有磁场的方向发生了改变，则这次实验主要是为了探究感应电流的方向与磁场方向的关系。
（5）电动机工作时，是将电能转化为机械能，由此可知，我们需要在电路中添加电源，即将灵敏电流计换成电源。
28．（2021•宿迁）如图甲所示，是“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图。
（1）磁体和导体棒AB相对静止，闭合开关，能否观察到灵敏电流计指针偏转的现象？
答： 否 。
（2）探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系时，应该保持 磁场 的方向不变。
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，于是他设计了图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验，此时需要在图乙的电路中再接入的元件是 滑动变阻器 。
【解析】解：
（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中无电流产生；
（2）要探究感应电流方向与导体切割磁感线方向的关系，应控制磁场方向不变；
（3）小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小，通过改变电流来改变磁场的强弱，需要在图乙的电路中再接入的元件是滑动变阻器。
故答案为：（1）否；（2）磁场；（3）滑动变阻器。
29．（2021•泰州）小明在探究“通电直导线周围的磁场”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）其中小磁针的作用是 探测周围磁场 ；
（2）接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在 磁场 ，此现象最早是由物理学家 奥斯特 发现的。
（3）改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明电流周围的磁场方向与 电流方向 有关。
（4）研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图乙所示，则图甲实验中，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 会 （选填“会”或“不会”）改变。
【解析】解：（1）磁场对放入其中的磁体有力的作用，用小磁针可探测周围磁场；
（2）因为磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以接通电路后，观察到小磁针偏转，说明电流周围存在磁场；物理学家奥斯特首先发现通电导线周围有磁场；
（3）电流方向改变，磁场的方向也跟着发生改变；
（4）通电导线周围的磁感应线是围绕导线的圆，导线上下磁场方向相反，故
将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向会改变。
故答案为：（1）探测周围磁场；
（2）磁场；奥斯特；
（3）电流方向；
（4）会。
30．（2020•宿迁）图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
（1）闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 极。
（2）为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 触点1 （选填“触点1”或“触点2”）。
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为 230 Ω。
【解析】解：（1）闭合控制电路中开关S，由右手螺旋法则，电磁铁下端为N极，电磁铁上端为S极；
（2）光照减弱时，光敏电阻变大，由欧姆定律，控制电路的电流变小，电磁铁磁性变弱，C与触点1连通，要求灯L发光，图中导线M应接触点1；
（3）电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，根据杠杆的平衡条件：
FA×OA＝FB×OB，
FB＝＝×2.4N＝1.2N，
由图2知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，故当引力为1.2N时，对应的电流大小为：
I＝×40mA＝24mA
根据串联电路的规律及欧姆定律，光敏电阻：
R2＝﹣R1＝﹣20Ω＝230Ω。
故答案为：（1）S；（2）触点1； （3）230。
31．（2020•无锡）冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，导致驾驶员无法准确观察后方情况。为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路。如图甲所示，是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路，它由控制电路和受控电路组成。控制电路中S接“手动”时，电磁铁A通电吸引衔铁，使触点D、E接触、受控电路中电热丝R2工作，对玻璃均匀加热。S接“自动”时，加热过程中，玻璃温度升高至45℃时，触点D、E恰好脱开，此时控制电路中通过的电流为0.02A．电路中U1＝6V，U2＝12V，R0＝150Ω，R2＝0.8Ω，R1为固定在玻璃内的热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，阻值随温度升高而增大。若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，玻璃质量为9kg，玻璃比热容为0.8×103J/（kg•℃）。电磁铁A线圈的电阻忽略不计。
（1）开关S接“手动”：
①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的 磁 效应，A的上端是 极。
②将玻璃从﹣5℃加热至45℃．所需的时间是多少？
（2）开关S接“自动”。玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，则15℃时热敏电阻R1的阻值为 90 Ω。
（3）汽车后风窗玻璃上的电热丝R2是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成，如图乙所示，在电压U2不变的情况下，为增大电热丝R2的加热功率，请从银浆线的厚度，条数、粗细等方面，提出一种改进措施 其它条件不变时增加银浆线的厚度（或其它条件不变时增加银浆线的条数等） 。
【解析】解：（1）①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的磁效应，
电流从电磁铁的下端流入，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向N极，即A的上端是N极；
②玻璃从﹣5℃加热至45℃时，玻璃吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝0.8×103J/（kg•℃）×9kg×[45℃﹣（﹣5℃）]＝3.6×105J，
因电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收，
所以，消耗的电能W＝Q吸＝3.6×105J，
由W＝UIt＝t可得，需要的加热时间：
t′＝＝＝2000s；
（2）由题意可知，玻璃的温度为45℃时，控制电路中通过的电流为0.02A，
此时控制电路的功率：
P1＝U1I1＝6V×0.02A＝0.12W，
因热敏电阻R1的阻值随温度升高而增大，且玻璃的温度为15℃和45℃时，控制电路的功率相差了0.03W，
所以，15℃时控制电路的功率：
P2＝P1+△P＝0.12W+0.03W＝0.15W，
此时控制电路的总电阻：
R＝＝＝240Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，15℃时热敏电阻R1的阻值：
R1＝R﹣R0＝240Ω﹣150Ω＝90Ω；
（3）在电压U2不变的情况下，由P＝UI＝可知，为增大电热丝R2的加热功率，应减小R2的阻值，
因导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，且材料一定时，长度越短、横截面积越大，电阻越小，
所以，其它条件不变时增加银浆线的厚度，或其它条件不变时增加银浆线的条数等。
故答案为：（1）①磁；N；②将玻璃从﹣5℃加热至45℃，需要2000s；
（2）90；
（3）其它条件不变时增加银浆线的厚度（或其它条件不变时增加银浆线的条数等）。
五．计算题
32．（2021•无锡）图甲为某品牌电压力锅，其电路原理图如图乙所示。电源转换器将U＝220V的电压转换为直流低电压U'（保持不变），R是热敏电阻，温度与锅内温度保持一致，当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω。R'是可调电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A时，衔铁P被吸起（开关断开），此时锅内温度为115℃；当电流减小到0.012A时，衔铁P被释放（开关重新接通），此时锅内温度为110℃。S为电源开关；S1为定时器开关，闭合后自动开始计时，计时结束会自动断开，无外力不再闭合，S2为保温开关，开始时处于闭合状态，当锅内温度达到80℃时断开，当锅内温度低于60℃时自动闭合，保压指示灯L1、保温指示灯L2阻值可忽略。R1、R2阻值均为110kΩ，R3为加热盘，额定电压为220V，电阻为48.4Ω。
某次煮饭时，电压力锅内加入适量米和水，盖好盖子，闭合S、S1，电压力锅进入“加热”工作状态，6min后灯L1亮起，电压力锅进入“保压”工作状态，保压期间，观察到灯L1间歇发光；再过一段时间，S1断开，灯L2亮起，电压力锅进入“保温”工作状态。
（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为多少？
（2）电压力锅进入“保温”工作状态后，下列说法中错误的是 A 。
A.灯L1、L2间歇发光
B.灯L1会熄灭、灯L2间歇发光
C.当锅内温度低于60℃时，R3正常工作
D.当锅内温度达到80℃时，通过R3的电流小于0.002A
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为多少？
【解析】解：（1）由题意可知，电压力锅在“加热”工作状态时，衔铁P被释放、定时器开关S1闭合，电路为R3的简单电路，
加热盘R3消耗的电功率：P＝＝＝1000W，
加热时间：t＝6min＝360s，
由P＝可得，加热盘R3消耗的电能：W＝Pt＝1000W×360s＝3.6×105J；
（2）AB.当电压力锅进入“保压”期间，锅内温度控制在110℃～115℃之间，此时灯L1间歇发光，
当电压力锅进入“保温”期间，锅内温度控制在60℃～80℃之间，
要使电压力锅从“保压”状态达到“保温”状态，锅内温度应降低，此时电磁铁应停止工作，衔铁P被释放，否则电压力锅会一直处于保压状态，
所以，灯L1会熄灭，灯L2间歇发光，故A错误、B正确；
C.当锅内温度低于60℃时，保温开关自动闭合，加热电路为R3的简单电路，R3正常工作，故C正确；
D.当锅内温度达到80℃时，保温开关断开，保温指示灯L2阻值可忽略，加热电路为R2与R3串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且串联电路中各处的电流相等，
所以，通过R3的电流I3＝I＝＝＜＝＝0.002A，故D正确；
（3）因当温度为100℃时，R的阻值为1700Ω，温度每升高1℃，阻值减小80Ω，
所以，当锅内温度为115℃时，热敏电阻的阻值R热1＝1700Ω﹣（115℃﹣100℃）×80Ω/℃＝500Ω，
当锅内温度为110℃时，热敏电阻的阻值R热2＝1700Ω﹣（110℃﹣100℃）×80Ω/℃＝900Ω，
又因当电磁铁线圈中的电流达到I1＝0.02A时锅内温度为115℃，当电流减小到I2＝0.012A时锅内温度为110℃，
所以，由直流低电压U'不变可得：U′＝I1（R热1+R′）＝I2（R热2+R′），
即：0.02A×（500Ω+R′）＝0.012A×（900Ω+R′），
解得：R′＝100Ω。
答：（1）电压力锅在“加热”工作状态时，加热盘R3消耗的电能为3.6×105J；
（2）A；
（3）为控制电压力锅在“保压”工作状态时，锅内温度在110～115℃，可调电阻R'接入电路的阻值为100Ω。
六．综合能力题
33．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 减小 ；RF的阻值应随压力的减小而 增大 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： 加热区直管改曲管 ， 降低水速 。
【解析】解：
（1）由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。”知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；
根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大。
即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而 增大。
（2）由图甲知RF、R串联，且U总＝U＝6V、I总＝I＝0.04A、R＝100Ω，
根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律得：
（3）①由水速：v＝0.1m/s、加热区长：L＝0.1m，则加热时间t＝1s；
根据电热计算公式知：电阻丝产生的热量；
根据吸热公式知：水在加热区吸收的热量为Q吸＝c水m△t；
电阻丝产生的热量全部被水吸收，Q电＝Q吸
即：＝c水m△t
△t＝
其中m＝ρ水V＝ρ水SL；△t＝t﹣to，
所以加热后水的温度t＝+to＝+25℃≈77.4℃
②从加热后水的温度计算公式知：为提高经过加热区后热水的温度，可增大加热时间，所以可把加热区的直管改曲管或改良水泵以降低水速，最终增加水在管道里的流动长度（时间），以达到增大加热时间的目的。
故答案为：（1）减小；增大；
（2）50Ω；
（3）①加热后水的温度约为77.4℃；
②加热区直管改曲管；降低水速。
34．（2021•扬州）阅读短文，回答问题。
白鹤滩水电站位于云南省巧家县和四川省宁南县交界处的金沙江干流之上，总装机容量1600万千瓦，居全球第二，预计今年7月1日前首批机组发电，2022年7月实现全部机组发电。建成后，白鹤滩水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，在同等满足电力系统用电需求的情况下，水电站每年可节约标准煤约2×107吨，减少排放二氧化碳约5160万吨。对我国碳达峰、碳中和目标实现，对促进西部开发，实现“西电东送”都具有深远的意义。
（1）水电站中的发电机组是 机械 能转化为 电 能的装置，它是利用 电磁感应 原理工作的。
（2）拦河大坝形状为上窄下宽的原因是 水的压强随深度的增加而增大 ；汛期相较于枯水期，大坝底部所受液体压强会 变大 。
（3）水力发电站使用热值为2.9×107J/kg的标准煤，估算其发电效率为 37.24% 。
（4）若水电站输电的功率为6.6×105kW，采用1100kV特高压输电，则输电电流为 600 A。
（5）大坝修建成拱形，且向上游凸出，这样设计的目的是 将水的压力转移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使大坝更加牢固 。
【解析】解：
（1）水电站的发电机是把机械能转化为电能的装置，它利用了电磁感应原理工作；
（2）大坝形状做成上窄下宽的原因是水的压强随深度增加而增大，汛期的水深度比枯水期高，所以大坝底部受到的压强也大；
（3）由题干知水电站每年可节约标准煤约2×107吨，则可知节约的煤完全燃烧放出的总热量Q＝qm＝2.9×107J/kg×2×107×103kg＝5.8×1017；
由题知水电站年均发电量可达6×1010千瓦时，则W＝6×1010×3.6×106J＝2.16×1017J；
则η＝×100%＝×100%＝37.24%；
（4）由公式P＝UI可得I＝＝＝600A；
（5）拱形大坝可以将水的压力分移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使得大坝更加牢固。
故答案为：（1）机械；电；电磁感应；
（2）水的压强随深度的增加而增大；变大；
（3）37.24%；
（4）600；
（5）将水的压力转移到大坝两端，减轻坝体中心的压力，使得大坝更加牢固。
35．（2020•镇江）图1是蓄水池水位自动控制模拟装置：可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系一正方体浮块，B端固定一轻质三角支架，支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压，杠杆保持水平平衡。已知：AO长为1m，BO长为2m；浮块边长为20cm，密度为5×103kg/m3，下表面距池底2m；当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时，衔铁K被释放，水泵开始工作向水池注水，反之停止注水，池内达到所设定的最高水位，线圈电阻不计；电压U＝6V，电阻箱R调至75Ω；设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示。g取10N/kg。
（1）浮块的重力为 400 N．在达到最高水位之前，随着浮块排开水的体积逐渐增大，支架对RF的压力将 减小 。
（2）当池内达到所设定的最高水位时，求：
①轻绳对浮块的拉力。
②池内水面距池底的高度。
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，在其他条件不变的情况下，电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是 50Ω≤R＜90Ω 。
【解析】解：（1）浮块的重力为：
G＝mg＝ρ物gV＝5×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3＝400N；
在达到最高水位之前，根据F浮＝ρ液gV排知，随着浮块排开水的体积逐渐增大，物体受到的浮力增大，根据杠杆平衡条件和力的作用是相互的可知，支架对RF的压力将减小；
（2）①由图1可知，压敏电阻与电阻箱串联，
当池内达到所设定的最高水位时，电路中的电流最大为0.02A，
由欧姆定律得，此时电路的总电阻为：
R总＝＝＝300Ω，
此时压敏电阻为：RF＝R总﹣R＝300Ω﹣75Ω＝225Ω，
由图2知，此时压敏电阻受到的压力为175N，
根据力的作用是相互的可知，杠杆B端受到的压力FB＝F＝175N
根据杠杆的平衡条件知，F拉×OA＝FB×OB，
所以，F拉＝＝＝350N；
②此时物体受到的浮力为：
F浮＝G﹣F拉＝400N﹣350N＝50N，
根据F浮＝ρ液gV排知，物体浸入水中的体积为：
V排＝＝＝5×10﹣3m3，
根据V＝Sh知，物体浸入水中的深度为：
h水＝＝＝0.125m，
因为开始时物体下表面距池底2m，所以池内水面距池底的高度：
h＝h水+h′＝0.125m+2m＝2.125m；
（3）为使该装置能自动控制水池内的最高水位，水池的最低水位不能低于物体没有进入水中时的水位，为2m，最高水位为物体刚好完全浸没，为2m+0.2m＝2.2m；
当水位为2m时，轻绳对浮块的拉力为物体的重力，为400N，
根据杠杆的平衡条件F拉′×OA＝FB′×OB知，
此时的压敏电阻的压力为：F′＝FB′＝＝＝200N，
由图2知，此时的压敏电阻为Rt′＝250Ω，
电阻箱的最小值为：R小＝R总﹣Rt′＝300Ω﹣250Ω＝50Ω；
当水位为2.2m时，物体刚好完全浸没，
物体受到的浮力为：
F浮′＝ρ水gV＝ρ水ga3＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.2m）3＝80N；
此时G杠杆A端受到的拉力物体受到的拉力为：
FA″＝F拉″＝G﹣F拉′＝400N﹣80N＝320N，
根据杠杆的平衡条件FA″×OA＝FB″×OB知，此时的压敏电阻的压力为：
F″＝FB″＝＝＝160N，
由图像知压敏电阻与压力成一次函数关系，关系式为Rt＝kF+b，
将（200N，250Ω）和（0，50Ω）代入关系式得，
解得：k＝1Ω/N，
所以关系式为Rt＝1Ω/N×F+50Ω，
当压力为160N时，压敏电阻为Rt″＝210Ω，
电阻箱的最大值为：R大＝R总﹣Rt″＝300Ω﹣210Ω＝90Ω；
综合分析电阻箱R接入电路的阻值范围为50Ω≤R≤90Ω。
故答案为：（1）400；减小；（2）①轻绳对浮块的拉力为350N；②池内水面距池底的高度2.125m；（3）50Ω≤R≤90Ω。
七．解答题
36．（2021•苏州）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车。电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图。电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合。热敏电阻置于温度监测区域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。
（1）图甲中应将b端与 c 端相连；
（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为 极；
（3）若设置电池温度为60℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为 170 Ω；
（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是 90 ℃；
（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试，使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。
第一步：断开开关， 用电阻箱替换热敏电阻 ；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关， 用热敏电阻替换电阻箱 完成电路调试。
【解析】解：（1）由题意可知，当控制电路电流达到25mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中，应将b端与c端相连。
（2）由图甲可知，电流从通电螺线管的上端接线柱流入，下端流出，根据右手螺旋定则，可知螺线管的上端为N极。
（3）若设置电池温度为60℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为60℃时，Rt的阻值为70Ω，
由欧姆定律得，此时控制电路的总电阻R＝＝＝240Ω，
由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为
RP＝R﹣Rt＝240Ω﹣70Ω＝170Ω，
（4）当滑动变阻器的最大阻值为200Ω时，热敏电阻的阻值
Rt′＝R﹣RP′＝240Ω﹣200Ω＝40Ω，
由图乙可知此时对应的温度为90℃，所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90℃。
（5）为使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70Ω，然后过三个关键的调试步骤，
第一步：断开开关，用电阻箱替换热敏电阻；
第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合；
第三步：断开开关，用热敏电阻替换电阻箱，完成电路调试。
故答案为：（1）c；（2）N；（3）170；（4）90；（5）用电阻箱替换热敏电阻；用热敏电阻替换电阻箱。
37．（2020•南通）阅读短文，回答问题。
智能防疫机器人
我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温，移动，避障等功能。机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系统会自动语音报警，并在显示屏上用红色框标注人的脸部。机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，RB为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变。机器人为有效避障，在移动过程中会发射、接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线。
下表为机器人的部分参数。“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能：“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值。
电池的质量
10kg
减速器的减速比
30：1
电池比能量
140W•h/kg
驱动电机的输入总功率
400W
移动速度
0.1～1m/s
驱动电机将电能转化为机械能的效率
60%
（1）机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用 超声波 （选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物；以移动机器人为参照物，障碍物是 运动 的。
（2）下列关于机器人的说法中，错误的是 A 。
A．菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜
B．菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波
C．图甲中电磁铁的上端为N极
D．机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别
（3）若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为 240 N，消耗的电能占电池所能输出总电能的 3.33 %。
（4）控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R1两端电压U1都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中 bc （选填“ab”或“bc”）段。已知无磁场时RB阻值为200Ω，R1的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计，当U为24V时，处在磁场中的RB电功率为0.32W，则R1两端的电压U1是 8 V。
（5）图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0．某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有 100 个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为 10r/min 。
【解析】解：
（1）激光可以在透明介质中传播，而超声波是以波的形式传播的，遇到障碍物时会反射从而被机器人接收，
故机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，超声波才能较好感知到障碍物；
机器人与障碍物之间的位置不断变化，以机器人为参照物，障碍物是运动的；
（2）A、菲涅尔透镜能会聚红外线，是凸透镜，错误；
B、菲涅尔透镜将人体辐射的红外线（电磁波）会聚到探测器上进行处理，正确；
C、电流由右端流入电磁铁，由安培定则可知，电磁铁上端为N极，正确；
D、人体正常体温约37℃，体温38℃属于超温状态，机器人会报警，正确。故选A；
（3）驱动电机的输入总功率为400W，驱动电机将电能转化为机械能的效率为60%，机械功率为：
P机＝400W×60%＝240W，
由P＝＝＝Fv得，机器人所受牵引力：F＝＝＝240N；
因做匀速直线运动，由二力平衡，机器人受到的阻力为f＝F＝240N；
若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，机器人消耗电能：
W＝Pt＝400W×7×60s＝1.68×105J，
由表中数据，电池比能量为140W•h/kg，电池所能输出总电能：
W电＝140W•h/kg×10kg＝1400W×3600s＝5.04×106J，
消耗的电能占电池所能输出总电能的：
η＝＝×100%≈3.33%；
（4）因为R1与RB串联，由串联分压原理可知，为维持U1两端电压稳定，磁敏电阻RB两端电压UB也应该随输入电压U的变化而发生变化，则RB阻值的变化量较大，由图乙可知应选择“bc”段；
根据串联电路的规律及欧姆定律和P＝I2R有：
PB＝IB2RB＝（）2×RB＝0.32W，
RB1＝200Ω，RB2＝800Ω，
由于磁敏电阻工作时电阻变化大，故RB＝RB2＝800Ω，
R1与RB串联，由串联电路电压的规律和分压原理有：
＝＝＝，
U1＝8V；
（5）由图丁可知，10ms内对准传感器的齿间隙为1个，则1s内对准传感器的齿间隙共有：
n＝＝100；
由丙图知驱动电机的齿轮间隙共有20个，也就是说驱动电机的转速为5r/s，以分钟为单位，其转速为：
5r/s＝300r/min，
因减速器的减速比为30：1，故经减速器减速后的齿轮转速为10r/min。
故答案为：（1）超声波；运动；（2）A；（3）240；3.33；（4）bc；8；（5）100；10r/min。
38．（2020•南京）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电路电压U1恒为12V，继电器线圈的电阻R0为20Ω，定值电阻R1为40Ω，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。
（1）工作电路工作时，A端应与 （选填“B”或“C”）端相连接。
（2）工作电路工作时的总电流为多大？
（3）浴室里控制的温度t0为多高？
（4）为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。
【解析】解：
（1）当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，反之，衔铁被释放时，工作电路工作，则由图甲可知此时A端应与B端相连；
（2）安装两只标有“220V 275W”的灯泡，工作时，两灯并联，P＝2PL＝2×275W＝550W；
工作电路工作时的总电流为：
I＝＝＝2.5A；
（3）当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，I＝50mA，
由欧姆定律，R总＝＝＝240Ω，根据串联电阻的规律，R2＝R总﹣R1﹣R0＝240Ω﹣40Ω﹣20Ω＝180Ω，由图乙知，控制的温度t0＝38℃；
（4）因当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，定值电阻R1为40Ω，由欧姆定律R＝，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联电阻的规律，从而改变R2的大小，达到控制的浴室温度t0高低，可用一个滑动变阻器替换R1，如下所示：
根据已知条件，选用的变阻器规格为：最大电阻应大于40Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
故答案为：
（1）B；
（2）工作电路工作时的总电流为2.5A；
（3）浴室里控制的温度t0为38℃；
（4）如上所示；选用的变阻器规格为：最大电阻大于40Ω，允许通过的最大电流不小于50mA。
相关试卷
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