重难点18 磁体与磁场-中考物理专练（江苏专用）

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专项九 电与磁
重难点18 磁体与磁场

考点一 、磁体与磁极间相互作用
1． 磁性：物体吸引铁、钴、镍的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体不同部位的磁性强弱并不相同，磁性最强的部分叫磁极。
2． 磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
3． 判断物体是否具有磁性的几个方法：
①　 根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质(如铁屑)，若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。
②　 根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。
③　 根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。
④　 根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
考点二、磁场和磁感线
1． 磁场：磁体间存在一种看不见、摸不着的特殊物质，即磁场。它有强弱和方向。
2． 磁场方向：物理学规定小磁针静止时N极的所指的方向(即N极受力方向)是这一点的磁场方向。
3． 磁场的基本性质：就是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
4． 磁感线：为了描述磁场情况而画的带箭头的曲线。磁场是客观存在的，磁感线是人们假象出来的。磁感线是立体分布的，且不交叉；磁体周围的磁感线总是从N极出发回到S极的；它的疏密表示磁场的强弱。
5． 常见的几种磁场的磁感线分布如图1所示

6． 地磁场：地球是个大的条形磁体，地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，海龟信鸽都是利用地磁场来导航的。
考点三、电流的磁效应(电生磁)
1． 奥斯特实验：
①　 现象：闭合开关小磁针偏转，断开开关小磁针回到原位，改变电流方向磁针反向偏转。
②　 结论：该实验说明通电导体的周围有磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
③　 实验注意：要将导线平行的放在静止小磁针的上方
2． 通电螺线管的磁场
①　 磁场特点：外部磁场方向与与条形磁铁的磁场相似，磁感线从N极出来，进入S极；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极。
②　 安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就螺线管的北极。
3． 电磁铁：插有铁芯的通电螺线管就是电磁铁。：软铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，电磁铁周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。
考点四、电磁继电器
1． 电磁继电器的工作原理：通过控制电磁铁的电流，来达到控制工作电路的目的。因此，一般的继电器电路由(低压)控制电路和(高压)工作电路两部分组成。
2． 电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点如图所示：


考点一：磁体与磁极间相互作用
【探究重点】
1． 吸铁性。磁体只能吸引铁、钴、镍等磁性材料，而不能吸引铝、铜、木材等非磁性材料。利用“吸铁性”也可判断物体有无磁性。
2． 指向性。磁体自由静止时具有指南北方向的性质。利用“指向性”不仅可以判断物体有无磁性，而且还可确定磁体的极性。
【真题精讲】
1. （2022·湖北宜昌） 关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（ ）。

A这是模拟法拉第电磁感应实验的场景；B移走小磁针，电流的磁场消失；
C根据这一现象的原理，制成了电磁铁；D将导线断开，小磁针N极将指向地磁场的北极
【答案】C。
【解析】A．这是探究通电导体周围存在磁场，即奥斯特实验的场景，故A错误；
B．该磁场是电流的磁场，只有电路中有电流，导线周围就存在磁场，小磁针的作用是证实通电导体周围有磁场，故B错误；
C．该实验说明通电导体周围存在磁场，这种现象是电流的磁效应，根据这一现象人们发明了电磁铁，故C正确；
D．将导线断开，导线中没有电流通过，电流的磁场消失。由于受地磁场的影响，小磁针N极将指向地磁场的南极，故D错误。故选C。
【巩固训练】
2. （2022·广东广州）放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示，三个小磁针的N极和一个小磁针的S极被涂黑，则S极被涂黑的小磁针是（ ）。

A甲 B乙 C丙 D丁
【答案】A。
【解析】由于磁场方向的规定，小磁针静止时N极所指向的方向为磁感线的方向。
假设条形磁体左侧是N极，则磁感线由左端出发指向右侧，由图知道，甲丙的左侧是N极，乙丁的右侧是N极，由图知道，假设不符合题意；
假设条形磁体右侧是N极，则磁感线由右端出发指向左侧，由图知道，甲丙的右侧是N极，乙丁的左侧是N极，由图知道，假设符合题意，且被涂黑S极的小磁针是甲，故A符合题意。
故选A。
考点二：磁场与磁感线
【探究重点】
1． 磁场的性质：磁场对放入其中的磁体具有力的作用。常用小磁针是否受到力的作用来检验小磁针所在的空间是否存在磁场。
2． 磁场的方向：对磁场方向的描述人为规定为：在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。
【真题精讲】
3. （2022·四川达州）如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为___________（选填“正极”或“负极”），弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数___________（选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。

【答案】①负极；②一直不变。
【解析】[1]由图中可知，磁感线从通电螺线管的左端出发，回到右端，故可知通电螺线管的左端为N极，故由安培定则可知，电流从通电螺线管的右端流入，则直流电源的左端为负极。
[2]因电磁铁对铜块没有磁力的作用，故弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，由二力平衡可得，弹簧测力计对铜块的拉力始终等于铜块的重力不变，故弹簧测力计的示数一直不变。
【巩固训练】
4. （2022·浙江宁波）如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针（黑色端为N极）静止时，下列图中磁针指向正确的是（　　）。
A. B. C. D.
【答案】A。
【解析】据安培定则知，图示中的A点的磁场方向指向外，所以小磁针的N极指向外，故A正确，BCD错误。故选A。
考点三：电流的磁效应与电磁铁
【探究重点】
电磁铁的优点：
1． 磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
2． 磁性有无可由电路的通断来控制。通电时有磁性，断电时磁性立即消失。(注意：电磁铁中的铁芯必须采用软铁，而不能用钢，因为钢能保持磁性。)
3． 磁极的性质可以通过电流的方向来改变。
【真题精讲】
5. (2022·山东烟台·统考中考真题)如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是(　　)

A．电磁铁的右端为N极B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【答案】D
【解析】A．闭合开关S1，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，根据安培定则可知电磁铁左端为N极，右端为S极，故A错误；
BCD．闭合开关S1、S2，滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电压一定，由可知，电流变小，电磁铁磁性减弱；滑片P向左滑动时，电磁铁磁性增强，由题可知，巨磁电阻的阻值减小，电压一定，由可知，电流变大，由P=UI可知，指示灯的实际功率变大，所以指示灯变亮，故BC错误，D正确。
故选D。
【巩固训练】
6. （2022·江西省） 如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（　　）。

A. 通电后电磁铁a端为S极；B. 滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强；
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力；D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
【答案】B。
【解析】A．由图中可知，通电后电流从电磁铁的b端流入，由安培定则可知，电磁铁的a端为N极，故A错误；
B．滑片向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，故电路中电流变大，则电磁铁的磁性增强，故B正确；
C．因条形磁铁的b端为S极，故由异名磁极相互吸引可知，条形磁体会受到向左的磁力作用而向左滑动，故条形在滑动过程中受到桌面向右的摩擦力，故C错误；
D．条形磁体在滑动过程中，在竖直方向上处于受力平衡状态，条形磁铁与桌面之间的压力和粗糙程度不变，故条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误。故选B。
考点四：安培定则作图
【探究重点】
1． 磁感线为闭合曲线。在磁体外部，从N极到S极；在磁体内部，从S极到N极。
2． 磁感线是空间立体分布的，不只是在一个平面上。
3． 通电螺线管中的安培定则：用右手握住螺线管，让四指环绕的方向与电流方向相同，那么拇指的指向就是通电螺线管的N极。
4． 通电直导线中的安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向。
【真题精讲】
7. （2022·四川南充）如图所示，请按小磁针的指向在括号中用“S”或“N”标出通电螺线管的南北极，用“+”或“-”标出电源的正负极。

【解析】根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，通电螺旋管的右侧为S极，左侧为N极，根据右手螺旋定则可知，电源的右侧为正极，左侧为负极，作图如下：

【巩固训练】
8. （2021衡阳模拟）通电螺线管的附近放置了一枚小磁针，小磁针静止时的位置如图所示。请在图上标出小磁针的N、S极和其中一条磁感线的方向。

【答案】解：由图可知电流由左侧流入，则由右手螺旋定则可得螺线管右侧为N极；因磁体的外部磁感线由N极指向S极，故小磁针的左端是N极，右端应为S极；如图所示：

考点五：电磁继电器
【探究重点】
当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。

【真题精讲】
9. (2022·山西·统考中考真题)创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是(　　)

A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小
C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大
【答案】D
【解析】AB．水位上升时，向池中注水，触点接触，当注满水时，触点分离，说明RN电阻逐渐减小，电流变大，磁性变强，将衔铁吸引到下面，故AB错误；
CD．水位下降时，需要注水，触点接触，电磁铁磁性减弱，故RN的阻值会变大，电流变小，根据P=I2R可知，R0的电功率变小，故C错误，D正确。
故选D。
【巩固训练】
10. (2021·山东烟台市)某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控并关断开两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是( )。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】A．当开关S闭合时，将衔铁吸引下来，下面的灯亮，当开关断开，上面的灯亮，即每一次只能亮一个灯，故A不符合题意；
B．工作电压只有220V，而此选项中两个灯泡串联，两个灯泡都不能正常发光，故B不符合题意；
C．两灯泡并联，都能正常发光，且当开关闭合时，衔铁被吸下，灯泡正常发光，当开关断开时，两灯泡都不发光，故C符合题意；
D．不论开关是否闭合，两个灯泡都能同时正常发光，不能同时熄灭，故D不符合题意。故选C。
考点六：电磁继电器与力电热综合
【探究重点】
注意电磁继电器控制逻辑的梳理
【真题精讲】
11. （2022·贵州黔东南）某款无接触式热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，简化电路如图所示，控制电路中R为光敏电阻。闭合S，当手伸向出风口时，R的阻值会___________（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。若干手器的加热电阻丝的阻值为44Ω，在额定电压下，烘干一次手用时10s，则烘干手的过程中加热电阻产生的热量为___________J，这些热量能使___________kg（结果保留两位小数）的水温度升高5℃。[]

【答案】①减小；②；③0.52kg。
【解析】[1]控制电路的电磁继电器主要是利用了电流的磁效应，手伸向出风口时，衔铁要被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大导致电磁铁的磁性增强，电源电压一定，由可知，R的阻值会减小。
[2]工作电路中的加热电阻丝与电动机并联，加热电阻两端电压为电源电压，则加热电阻产生的热量为
[3]水的质量为
【巩固训练】
12. （2022•孝感）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它是通过电阻丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：
（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg•℃）；
（2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时.闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？
【答案】见解析
【解析】解：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg•℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J；
（2）R1的额定电流I额＝＝＝5.5A；指示灯的电流I指＝I﹣I额＝5.55A﹣5.5A＝0.05A；指示灯支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W；
（3）R3的阻值调为100Ω，加热温度设定为150℃，R2的阻值是30Ω，衔铁向上弹起，停止加热。此时的总电阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω；当R3的阻值调为80Ω时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。所以此时R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω；由图丙可知，温度为200℃；


1. 关于磁体，下列说法正确的是(　　)
A．地球是个巨大的磁体，它的N极在地理的北极附近
B．有磁性的甲物体吸引乙物体，则乙物体原来一定是磁体
C．磁体周围的磁场是有方向的，磁感线是磁场中实际存在的曲线
D．将小磁针放在磁场中的某一点，静止时磁针的N极的指向为该点的磁场方向
【答案】D
【解析】A．地球是个巨大的磁体，它的N极在地理的南极附近，故A错误；
B．有磁性的甲物体吸引乙物体，则乙物体原来可以是磁体，也可以是没有磁性的铁、钴、镍等能被磁化的物质，故B错误；
C．磁体周围存在磁场，磁场是有方向的，磁感线是为了形象的描述磁场画出的一些线，并不是真实存在的，故C错误；
D．将小磁针放在磁场中的某一点，小磁针与磁体相互作用，小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故D正确。
故选D。
2. (2021·湖北十堰市·中考真题)如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是(　　)。

A．电磁铁的磁性逐渐减弱；B．电磁铁的上端为S极；
C．铁块对地面的压强逐渐变大；D．弹簧测力计的示数逐渐变大
【答案】B。
【解析】A．滑片P逐渐向a端滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性逐渐增强，故A错误；
B．电流从电磁铁的下侧接线柱流进，用右手定则判断出电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B正确；
C．电磁铁的磁性增强，对铁块产生向上的吸引力，所以铁块对地面的压力变小，但受力面积不变，压强，所以铁块对地面的压强逐渐变小，故C错误；
D．铁块对地面的压力变小，接触面的粗糙程度不变，所以地面对铁块的摩擦力变小，铁块做匀速直线运动，弹簧测力计对它的拉力和它受到的摩擦力是一对平衡力，所以拉力变小，故D错误。故选B。
3. 如图所示，是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是(  )

A．该条形磁体的左端为S极，右端为N极B．a、b、c、d四个点处的磁场强弱相同
C．置于a点的小磁针，静止时南极指向右侧D．磁场是为了分析小磁针的偏转情况假想出来的
【答案】C
【解析】A．磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，构成闭合曲线，由图可知该条形磁体的左端为N极，右端为S极，故A错误；
B．磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故a处磁场比b处强，所以a、b、c、d四个点处的磁场强弱不相同，故B错误；
C．小磁针静止时北极所指的方向与该点的磁感线方向一致，所以a处的小磁针静止时南极应指向右侧，故C正确；
D．磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场是客观存在的，故D错误。
故选C。
4. (2021·湖南常德市·中考真题)如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是电磁体，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线，则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是(　　)

A．N、N、S、S B．S、S、N、S
C．N、N、S、N D．S、S、N、N
【答案】B
【解析】
A C．根据右手螺旋定则， 四指的方向为电流的方向，大拇指的指向为磁极的方向，则C端为N极，B端为S极，故A错误；C错误；
B D．电磁铁的B端为S极，C端为N极，根据磁感线的分布可知，磁感线方向从N极出发，回到S极，A端也是回到磁极，故A为S极，而CD之间的磁极是从C出发到D，即从N极出发，直接指向S极，故B正确；D错误。
故选B。
5. 图中所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是(　　)

A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳
B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C．只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图中所示相同
D．只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图中所示相反
【答案】B
【解析】A．该实验中，当导线中通电后，导线周围的小磁针发生偏转，这是科学家奥斯特的实验，所以首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是奥斯特，故A错误；
B．小磁针在磁场中会受到力的作用，该实验中小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确；
C．小磁针受力方向与磁场方向有关，只改变直导线中的电流方向，则直导线周围磁场方向发生变化，则小磁针的受力方向也发生变化，小磁针偏转方向与图中所示相反，故C错误；
D．直导线周围磁场的强弱与电流大小有关，磁场方向与电流大小无关，所以只改变直导线中的电流大小，直导线周围磁场方向不改变，小磁针偏转方向与图中所示相同，故D错误。
故选B。
6. (2020潍坊)大多数新冠肺炎患者会出现发热症状，已知热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，人体温度越高热敏电阻的阻值越小。某同学据此设计了一个红外线体温安检电路。要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是(　　)

【答案】C
【解析】
无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，电阻的阻值越小，则电路中的电流越大，红灯亮且电铃响起，说明红灯与电铃要串联，且它们要与绿灯并联。
A．A图红灯装在干路，不论啥情况红灯均亮，A不符合题意；
B．B图绿灯与电铃串联，绿灯发光时电铃响，B不符合题意；
C．C图红灯与电铃串联，且它们与绿灯并联，故C符合题意；
7. (2021·江苏苏州市·中考真题)《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。

【答案】S(南) 地磁场
【解析】
[1]由题意知，司南放在地上时，握柄指向地理的南方，而地磁极的N极在地理南方附近，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以握柄是磁体的S(南)极。
[2]司南静止时指南北是由于它受到地磁场的作用。
8. (2020安顺)如图所示，条形磁铁静置于水平面，将两枚相同的小磁针分别置于磁铁周围的A、B区域。请在图中两虚线框内画出小磁针静止时的情形。(用“”表示小磁针，涂黑端表示N极)

【答案】

【解析】
由图可知，条形磁体的左端为N极，右端为S极；磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出来，回到S极，对于A区域来说，磁感线方向是向右的；对于B区域来说，磁感线方向是向左的，且小磁针静止时N极所指的方向与磁感线的方向相同。据此作图，如图所示。
9. （2021丹东模拟）如图，请将实物图连接完整并标出通电螺线管的N极。（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，通电螺线管磁性增强）

【答案】解：要求滑动变阻器的滑片向右移动时，通电螺线管磁性增强，即电流变大电阻变小，故变阻器右下接线柱连入电路中；
根据安培定则，通电螺线管下端为N极，如下图所示：

10. (2020遂宁)小聪给同学们表演了一个非常有趣的魔术，将装有水的玻璃杯放在木质暗盒上，杯中放入一空心铁球，如下图甲所示，小聪操作暗盒上的旋钮，就能看到铁球在水中上下运动。同学们很好奇，于是小聪进行了揭秘:玻璃杯和水总重20N，玻璃杯与暗盒接触面积为100cm2，铁球质量60g，体积100cm3，玻璃杯正下方是电磁铁。闭合开关前，铁球漂浮在水面受到的浮力是______N；闭合开关后，电磁铁的上端是______极，调节暗盒上的旋钮，减小变阻器接入阻值，电流增大，电磁铁磁性______(选填“增强”、“减弱”或“不变”)，小球向下运动。电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系如下图乙所示(未考虑小球与电磁铁距离远近对吸引力F的影响)，当电流为______A时，小球刚好浸没于水中，此时暗盒受到杯底的压强是______Pa(g=10N/kg，不考虑水的阻力)。

【答案】0.6 S 增强 0.8 2100
【解析】
[1]铁球漂浮在水面，故铁球受到的浮力等于其重力
F浮=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N
[2]闭合开关后，根据电流方向和安培定则知，电磁铁的上端是S极。
[3]调节暗盒上的旋钮，减小变阻器接入阻值，电路中总电阻变小，由得电路中电流增大，电磁铁磁性增强，小球向下运动。
[4]小球刚好浸没于水中，由阿基米德原理，小球受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N
由力的平衡，F浮=G+F吸，故F吸=F浮-G=1N-0.6N=0.4N
根据电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系知，此时的电流为0.8A。
[5]小球刚好浸没于水中，此时暗盒受到杯底的压力为F=G杯水+G铁+F吸=20N+0.6N+0.4N=21N
故暗盒受到杯底的压压强是

1. (2021·山西·统考中考真题)如图所示的磁悬浮地球仪，在地球仪底端有一个磁铁，在底座内部有一个金属线圈，线圈通电后，地球仪可悬浮在空中。下列说法正确的是(　　)

A．地球仪周围存在磁场，同时也存在磁感线B．地球仪周围的磁场分布是均匀的
C．地球仪周围各点的磁场方向都相同D．地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮的
【答案】D
【解析】A．磁场真实存在，磁感线真实不存在，故A错误；
B．地球仪周围磁场强度不同，磁场不均匀，故B错误；
C．地球仪周围的磁场方向不同，故C错误；
D．地球仪可悬浮在空中是利用同名磁极相互排斥的原理，故D正确。
故选D。
2. 甲铁棒能吸引小磁针，乙铁棒能排斥小磁针，若甲、乙铁棒相互靠近，则两铁棒(　　)。
A．一定相互吸引；B．可能相互吸引，也可能相互排斥；
C．一定无磁力的作用；D．一定相互排斥
【答案】B。
【解析】铁棒吸引小磁针，说明甲铁棒具有和小磁针相反的磁性或者不带磁性；乙铁棒能排斥小磁针，说明乙铁棒具有和小磁针相同的磁性；若甲、乙铁棒相互靠近，则会出现互相吸引或者排斥的现象，则B正确，ACD错误；故选B。
3. 如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向上移动，条形磁铁仍静止，在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力(　　)。

A．逐渐增大，方向向右 B．逐渐减小，方向向右
C．逐渐增大，方向向左 D．逐渐减小，方向向左
【答案】A。
【解析】用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的N极，可以判断电磁铁的左端是S极，右端是N极。
电磁铁的匝数和铁芯一定时，滑片逐渐向上移动，连入电路的电阻减小，电路电流增大，电磁铁的磁性增大。
根据同名磁极相互吸引，条形磁铁有向左移动的趋势，条形磁铁受到向右的摩擦力作用。
电路电流增大，电磁铁的磁性增强，对条形磁铁的吸引力增大，条形磁铁处于静止状态，摩擦力和吸引力是平衡力，摩擦力增大。故选：A。
4. (2020淄博)两个磁极间的磁感线分布如图所示，小磁针在B点静止。则(　　)

A．甲、乙磁极均为S极 B．小磁针的上端是S极
C．A、B两点的磁场强弱相同 D．磁极周围的磁感线是真实存在的
【答案】B
【解析】
A．磁体周围磁感线是从N极出来，回到S极，甲、乙磁极均为N极，故A不符合题意；
B．小磁针北极指向为该点磁场方向，下端为N极，上端为S极，故B符合题意；
C．A、B两点的磁感线疏密不同，磁场强弱不同，故C不符合题意；
D．磁极周围的磁感线是假想的，不是真实存在的，故D不符合题意。
故选B。
5. 如图所示为探究“通电螺线管外部磁场分布”的实验装置，开关断开时小磁针甲、乙静止时的指向如图所示，闭合开关后，则下列说法正确的是(　　)

A．通电螺线管上各匝线圈相互远离
B．小磁针乙偏转，小磁针甲不偏转
C．为了使实验现象更明显，可以在螺线管中插入一根铝棒
D．当断开开关后，螺线管磁性增强
【答案】B
【解析】A．由图可知，电流从螺线管左端流向右端，根据安培定则，每个线圈的右侧为N极，左侧为S极，由异名磁极相互吸引，通电螺线管上相邻各匝线圈之间相互吸引，所以不会远离，故A错误；
B．通电螺线管右端为N极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，故小磁针甲不转动；小磁针乙的S指向右侧，N极指向左侧，小磁针乙偏转，故B正确；
C．可以充当“芯”的应是磁性材料，如铁棒，通电螺线管中插入铁棒后，铁棒被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁棒也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强，故C错误；
D．当断开开关后，螺线管中没有电流，螺线管磁性消失，故D错误。
答案B。
6. 如图所示，闭合开关S后，通电螺线管上端是______(填“N”或“S”)极，将滑动变阻器的滑片从a端向b端移动，弹簧将______(选填“伸长”或“缩短”)。

【答案】     N     伸长
【解析】[1]当开关S闭合后，由图可知电流由螺线管的下方流入，则由安培定则可知螺线管上端为N极，下端为S极，则螺线管与磁铁的S极是相互吸引的。
[2]将滑动变阻器的滑片从a端向b端移动，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知电路中电流变大，则螺线管的磁性增强，故对磁铁的作用力则增强，吸引力增强，故磁铁应下移，即弹簧长度应伸长。
7. 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。
8. (2021·浙江宁波市·中考真题)夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。

(1)调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向______(填“左”或“右”)移动；
(2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是______线。
【答案】右 火线
【解析】
(1)[1]由图可知，开关S2与电磁铁衔铁为一体，紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁的磁性不够强，不能将衔铁吸下。为了达到设计要求，则应增大电磁铁对衔铁的吸引力，在电磁铁线圈匝数一定时，应增大电磁铁电路中的电流，故需要把滑动变阻器R1的阻值减小，滑片P应向右移动。
(2)[2]为了安全用电，控制电动机的开关S2应接在火线上，由图可知，开关S2接在进户线a上，说明a为火线。
9. （2021苏州模拟）1820年安培在科学院的例会上做了一次小实验，引起到会科学家的兴趣：如图所示，把螺线管悬挂起来，然后闭合开关S给导线通电，通电螺线管自由转动一段时间后，静止在如图所示的位置。请你在图中的括号内标明通电螺线管的N、S极，并在图中的括号内标明电源的正负极。

【答案】如图所示：

10. (2020新疆)目前，我国时速600公里高速磁悬浮列车研制已取得重大技术突破，标志着我国磁悬浮技术已达到世界领先水平：

(1)我国高速磁悬浮列车上装有电磁体，铁轨上装有线圈(相当于电磁铁)，通电后，可使列车悬浮起来，悬浮后列车的惯性_________(填“大于”“小于”或“等于”)悬浮前的惯性。由于磁悬浮列车与轨道不接触，磁悬浮列车行驶时的噪声比普通轮轨列车行驶时的噪声_________(填“大”或“小”)；列车以600 km/h的速度匀速行驶时，列车牵引系统的电功率为2.4×107 W，不计能量损失，列车受到的阻力大小为_________N；
(2)高速磁悬浮列车上电磁体始终通有直流电，铁轨上线圈通电后，电磁体和线圈会变成一节节带有N极和S极的电磁铁，列车所受磁力如图所示，图中列车在磁力作用下正在向_________(填“左”或“右”)行驶；要保证列车一直向前行轨道驶，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通_________(填“直流”或“交流”)电；为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈_________(填“分区段”或“全线路”)供电。
【答案】等于 小 1.44×105 右 交流 分区段
【解析】
(1)[1]质量是对物体惯性大小的量度，故悬浮后列车的惯性等于悬浮前的惯性。
[2]由于磁悬浮列车与轨道不接触，没有轮轨噪声，磁悬浮列车行驶时的噪声比普通轮轨列车行驶时的噪声小。
[3]列车以600 km/h的速度匀速行驶时，牵引力与所受摩擦力大小相等、方向相反，不计能量损失时，即由功率公式
可知牵引力为
(2)[4]根据磁场同极相吸、异极相斥特点，列车受到的力方向向右，故图中列车在磁力作用下正在向右行驶。
[5]要保证列车一直向前行轨道驶，线圈的N极和S极就要不断变换，则铁轨上线圈中应通交流电，通过不断变换电流方向实现磁场方向的改变。
[6]为了节约能源，列车行驶时应对铁轨上线圈分区段供电，可仅需在列车正在通过或将要通过的一段铁轨上供电。
11. (2020镇江)图1是密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，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____｡
【答案】400 减小 350N 2.125m 50Ω≤R≤90Ω
【解析】
(1)[1]由密度计算公式，可知浮块的质量为
由重力与质量关系可知浮块的重力为
[2]随着浮块排开水的体积逐渐增大，其所受竖直向上的浮力逐渐增大，根据杠杆平衡条件，可知支架对RF的压力将逐渐减小｡
(2)[3]当池内达到所设定的最高水位时，电路中电流I=0.02A，即
则RF的电阻为由图可知，RF的阻值与支架所施加压力F的数值关系为
此时支架对RF的压力为FB=175N根据杠杆平衡条件代入数据得A端绳拉力为
[4]在A端根据平衡条件FA+F浮=G代入数据得F浮=400N-350N=50N根据浮力公式
代入数据可得则浮块浸入水中的深度为则池内水面距池底的高度为
(3)[5]当浮块浸没后其所受浮力达到最大且不再变化，此时浮力为
此时A端绳的拉力为根据杠杆平衡条件
代入数据得B端压力为此时RF的阻值达到最小，为210Ω，则电阻箱R接入电路阻值最大为当浮块不受水浮力时，代入数据得B端压力为200N，此时RF的阻值达到最大，为250Ω，则电阻箱R接入电路阻值最小为故电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是50Ω≤R≤90Ω。

1. 如图所示是一根锰铜丝制成的软质弹簧，B是水银槽，槽内盛有水银，A的上端通过接线柱与电源相连，A的下端恰好与水银表面接触，开关S闭合后发生的现象是(　　)。

A．弹簧伸长变大，灯持续发光；B．弹簧缩短，灯熄灭；
C．弹簧上下振动，灯忽亮忽灭；D．弹簧静止不动，灯持续发光
【答案】C。
【解析】开关闭合后电路接通，灯泡发光；由锰铜丝构成的螺线管两磁极会互相吸引，弹簧会收缩而变短；变短后电路断路；灯泡熄灭；依此规律反复，弹簧上下振动，灯泡灯忽亮忽灭。故选：C。
2. (2019·安徽·中考真题)直线电流周围磁场的磁感线分布和磁场方向的判定方法加图所示．将一枚转动灵活的小磁针放在水平放置的直导线正下方直导线通电的瞬间

A．若电流方向从南向北，则小磁针顺时针偏转
B．若电流方向从北向南，则小磁针逆时针偏转
C．若电流方向从东向西，则小磁针不发生偏转
D．若电流方向从西向东，则小磁针不发生偏转
【答案】D
【解析】由图知，判断通电直导线周围磁场方向用到了右手螺旋定则，即：用右手握住直导线，使大拇指指向电流的方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向；

A、若电流方向从南向北，如下图(即图中电流从左到右)，根据上面的方法可知，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，而纸的里面是西，则小磁针的N极指向也指向西面(如图中红色磁针)，小磁针的N极原来指向北面(如图中蓝色磁针)，所以，小磁针从北往西转动，俯视时，会发现小磁针逆时针转动，故A错误．
B、若电流方向从北向南，即下图中电流从左到右，根据上面的方法可知，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是东，小磁针N极指向也指向东面(如图中红色磁针)，小磁针的N极原来指向北面(如图中蓝色磁针)，所以，小磁针从北往东转动，俯视时，会发现小磁针顺时针转动．故B错误．
C、若电流方向从东向西，即下图中电流从左到右，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是南，小磁针N极指向也指向南面如图中红色磁针，小磁针原来指向北面如图中蓝色磁针，所以小磁针会转动到相反的方向，故C错误．
D、若电流方向从西向东，即下图中电流从左到右，通电直导线下面的磁场指向纸的里面，纸的里面是北，小磁针N极指向也指向北面如图蓝色磁针，小磁针原来指向北面(如图蓝色磁针)，所以小磁针不转动．故D正确．
3. (2020杭州)有外形相同的两根钢条M、N，按图甲、图乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力。则下列推断正确的是( )

A．M无磁性、N无磁性B．M无磁性、N有磁性
C．M有磁性、N无磁性D．M有磁性、N有磁性
【答案】D
【解析】
A．如果M无磁性、N无磁性，则按甲乙两图的方式接触都不会有较大吸引力，故A错误；
B．根据磁体的磁极在两端，磁性最强的特点，如果M无磁性、N有磁性，则按乙图的方式接触不会有较大吸引力，故B错误；
C．根据磁体的磁极在两端，磁性最强的特点，如果M有磁性、N无磁性，则按甲图的方式接触不会有较大吸引力，故C错误；
D．根据磁体的磁极在两端，磁性最强的特点，如果M有磁性、N有磁性，则按甲乙两图的方式接触都有较大吸引力，故D正确。
故选D。
4. 如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，小磁针的S极向纸内偏转。对带电粒子束的判断：①向右飞行的正离子束；②向左飞行的正离子束；③向右飞行的负离子束；④向左飞行的负离子束；⑤向右飞行的电子束；⑥向左飞行的电子束，则可能正确的是(　　)

A．②③⑤ B．①④⑥ C．②④⑥ D．①③⑤
【答案】A
【解析】小磁针的S极向纸内偏转，则N极向纸外偏转，所以，飞行粒子下方的磁场方向向外，根据安培定则可知电流方向向左；
由于电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，
所以，这束粒子若带正电，则向左飞行，若带负电(负离子和电子均带负电)，则向右飞行，故②③⑤正确，即A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5. 如图是直流电铃的原理图，关于电铃工作时的说法不正确的是(　　)

A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极
B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变具有弹性势能
C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性
【答案】D
【解析】A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，根据安培定则判断出A端为N极，故A正确，不符合题意；
B．电磁铁向下吸引衔铁时，弹性片弯曲发生形变具有弹性势能，故B正确，不符合题意；
C．声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C正确，不符合题意；
D．小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性，故D错误，符合题意。
故选D。
6. 法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝尔由于发现巨磁电阻(GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度。如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图：
(1)通电螺线管的右端是　 　极；
(2)闭合开关S2，指示灯不亮，再闭合开关S1，指示灯发光，由此可知：巨磁电阻的大小与　 　有关；
(3)若滑片P向左移动，电磁铁的磁场　 　(填“增强”、“减弱”)，观察到指示灯变得更亮，由此实验可得出结论：　 　；
(4)请举出一个应用巨磁电阻效应相关的实例　 　。

【答案】(1)S；(2)磁场强弱；(3)增强；磁场越强巨磁电阻阻值越小；(4)电脑读卡器。
【解析】(1)当开关闭合后，电磁铁中的电流是从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极；
(2)闭合开关S2，指示灯不亮，说明巨磁电阻阻值很大，再闭合开关S1，指示灯发光，说明巨磁电阻变小，由此可知：巨磁电阻的大小与磁场强弱有关；
(3)若滑片P向左移动，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，观察到指示灯变得更亮，说明电路中的电流明显增强，由欧姆定律可知，电路中GMR的阻值显著减小。由此实验可得出结论：磁场越强巨磁电阻的阻值越小；
(4)因为能够提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，故巨磁电阻的一个重要应用是：电脑读卡器。
7. (2020泸州)某兴趣小组设计了一个力电综合装置，在轻质杠杆的左端点A，用竖直细线通过定滑轮与弹簧测力计相连，杠杆的右端点B，用细线悬挂一条形磁铁， 在条形磁铁正下方的螺线管与电路相连，如图所示。开关闭合前，当弹簧测力计的示数为7.5N时，杠杆在水平位置平衡，已知OA∶OB=2∶3，不计绳重和摩擦。则条形磁铁的重力等于______N ；闭合开关S后，螺线管上端为______(选填“N极”或“S极”)，为了保持杠杆水平平衡，弹簧测力计的示数______(选填 “增大”“减小”或“不变”)。

【答案】5.0 N极 增大
【解析】
[1]因为使用的是定滑轮，且不计绳重和摩擦，所以绳对杠杆的左端点A的拉力F为7.5N。根据杠杆平衡条件
所以
[2]闭合开关S后，运用安培定则，即用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，大拇指所指的方向即是通电螺线管的N极。所以螺线管上端为N极。
[3]因为异名磁极相互吸引，所以条形磁铁被吸引，杠杆的右端点B所受拉力增大，为了保持杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件，应增大轻质杠杆的左端点A的拉力，即增大弹簧测力计的拉力，其示数增大。
8. （2021济宁模拟）如图为小明设计的高温报警电路，其中R0为定值电阻、R1为金属电阻（阻值随温度的升高而升高）、R2为半导体电阻（阻值随温度的升高而降低）当环境温度过高时，电铃会被接通发出报警声，但断开控制电路中的开关S可关闭铃声。请在图中选择器材，并用笔画线代替导线连接完成电路图

【答案】解：由题知，断开控制电路中的开关S，电磁铁中无磁性，衔铁被拉起，此时可关闭铃声，即工作电路（电铃电路）应断开，所以工作电路由电源、电铃与电磁继电器下方触点及衔铁构成，为了电路安全，电源的火线接电磁继电器下方触点；
当环境温度过高时，电铃会被接通发出报警声，此时控制电路中电流足够大，电磁铁吸下衔铁，使工作电路成为通路；说明控制电路在温度升高时电路的电阻减小，所以应选择半导体电阻R2串联在控制电路中。电路连接如图所示：
。
9. (2021·江苏泰州市·中考真题)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。

【答案】检测磁场的存在 磁场 奥斯特 电流方向 不会
【解析】
(1)[1]磁场直接看不到，可以用小磁针检测磁场的存在
(2)[2][3]实验中，开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场，这是著名的奥斯特实验，此现象最早是由物理学家奥斯特发现的。
(3)[4]改变电流方向，小磁针的方向也发生了偏转，说明了产生的磁场方向改变，即表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。
(4)[5]由图，通电直导线周围的磁场成同心圆，若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，磁场方向仍然是顺时针，所以小磁针偏转的方向不变。
10. （2022·山东泰安）如图所示，物理科技小组设计的具有防干烧功能的空气加湿器装置模型，由控制器和加热器组成，可在水量不足时自动停止加热。加热器有高、低两个档位，由开关和加热电阻丝、组成，，；控制电路电压恒定，，为压敏电阻，下方固定一个轻质绝缘形硬质杆，水箱注水后圆柱形浮体竖直上浮，通过形杆对压敏电阻产生压力，所受压力每增加，电阻减小。浮体体积为，质量为。科技小组对加湿器进行测试：向水箱内缓慢注水，当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为，此时衔铁恰好被吸下，加热器开始工作；当液面上升至浮体体积的浸入水中时，电磁铁线圈中电流为；当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为。形硬质杆的质量和电磁铁线圈电阻忽略不计，取，水的密度为，水的比热容为。
（1）当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，水温升高了25℃。求加热器的高档功率和低档功率；
（2）求浮体体积的浸入水中时受到的浮力和此时压敏电阻受到的压力；
（3）求水箱注水量达到最大值时，浮体浸入水中的体积。

【答案】（1）900W，200W；（2）1.5N；（3）。
【解析】（1）的水吸收的热量为
当加热器处于高档位时，加热所产生的热量全部被的水吸收，则高温挡产生的热量为加热器的高档功率根据可知，电源电压一定时，电阻越大，电功率越小，故当开关S闭合时，、并联，总电阻较小，电功率较大，此时为加热挡，加热挡的功率为900W，当开关S断开时，只有工作，电阻较大，处于低温挡，低档功率
（2）浮体体积的浸入水中时受到的浮力物体A所受的重力为物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为2N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
（3）设控制电路的电压为U控，当杆对A的压力为1.5N时，对应压敏电阻的阻值为，则根据串联电路电压规律可以列等式 ①浮体体积的浸入水中时受到的浮力物体A受到了向下的重力为0.5N，向上的浮力为5N，故杆对A的力是向下的，杆对A的压力为
根据所受压力每增加，电阻减小，此时压敏电阻的阻值为此时对应的控制电路的电流为根据串联电路电压规律可以列等式
②联立①②可知，当水箱注水量达到最大值时，电磁铁线圈中电流为，则此时总电阻压敏电阻的阻值为当压敏电阻为50欧姆时，对应的压力为1.5N，此时压敏电阻的阻值为30Ω，则对应的压力为此时物体A的浮力为此时物体A浸入水中的体积