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沪粤版初中九年级物理第十六章电磁铁与自动控制素养综合检测课件
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这是一份沪粤版初中九年级物理第十六章电磁铁与自动控制素养综合检测课件，共46页。
第十六章 素养综合检测(满分100分, 限时45分钟)一、选择题(每小题4分,共28分)1.(中华优秀传统文化)(2024广东茂名电白期末)在《梦溪笔谈》中有这样一段描写:“方家以磁石磨针锋,则能指南”,提到用磁石磨成的针尖,可以指向南方,文中描述磁体具有的性质是 ( )A.磁针的中间磁性最强,两端磁性最弱B.同名磁极相互吸引,异名磁极相互排斥C.磁体摔成两半后,一半是N极另一半是S极D.悬挂着的磁针静止时,N极总是指向北方,S极总是指向南方D解析 磁针的中间磁性最弱,两端磁性最强,A错误;同名磁极 相互排斥,异名磁极相互吸引,B错误;磁体摔成两半后,每个 磁体都有两个磁极,C错误;悬挂着的磁针静止时,N极总是指 向北方,S极总是指向南方,D正确。2.(2023广西南宁三模)甲、乙为两个条形磁铁的两个磁极, 根据如图所示的小磁针静止时的指向和磁感线的分布可知 ( )A.根据磁感线的分布可判定甲、乙是异名磁极B.两个磁铁周围的磁场是由磁感线组成的C.甲、乙都是S极D.甲、乙都是N极 D解析 由磁感线的分布(呈排斥状)可知两磁极是同名磁极; 两个磁铁周围的磁场是看不见、摸不着的,人们为了描述磁 场的性质,引入了磁感线,所以磁场不是由磁感线组成的;小 磁针静止时其上端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,甲、 乙两个磁极都是N极;A、B、C错误,D正确。A解析 根据图示的螺线管线圈的绕向和螺线管中电流的方 向,利用安培定则可以确定螺线管的A端为S极,B端为N极。 在地磁场的作用下,螺线管发生转动,最后静止时,螺线管的N 极(B端)指向北,螺线管的S极(A端)指向南。故选A。A解析 由图可知,电流从电磁铁的上方流入,由右手螺旋定则 可知,电磁铁的下端为N极,上端为S极;因异名磁极相互吸引, 所以条形磁铁受到向下的吸引力;当滑片P从a端向b端滑动 的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻 减小,电流变大,电流表示数变大,小灯泡变亮,此时条形磁铁 受到向下的力增强,弹簧长度变长,B、C、D错误,A正确。5.(2023广东广州越秀育才学校模拟)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,变阻器接入电路的阻值变大,电磁铁 磁性增强C.当滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的阻值变小,巨磁电 阻的阻值增大D.当滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的阻值变小,指示灯 变亮 答案 D解析 利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极, A错误;当滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻 变大,左侧电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,B错误;当 滑片P向左滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电路 中的电流变大,电磁铁的磁性增强,GMR的阻值变小,指示灯 所在电路的总电阻变小,通过指示灯的电流变大,灯泡变亮,C 错误,D正确。6.(2024广西凤山期末)如图是一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计中封入一段金属丝,金属丝下端所示的温度为78 ℃。下列说法错误的是 ( )A.报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质B.温度达到78 ℃时,报警器中的红、绿两灯同时发光C.电磁铁通电时,螺线管上方是S极D.报警器中水银温度计和电磁铁串联在电路中B解析 当温度升高到78 ℃时,水银和金属丝接通,由于水银 和金属丝都是导体,所以控制电路接通,电磁铁有磁性,吸引 衔铁下移,动触头将红灯所在电路接通,红灯亮、绿灯灭,报 警器是利用了水银导电、热胀冷缩的性质和电磁铁通电时 有磁性,断电时无磁性等特点,A正确,B错误;报警器的电磁铁 和水银温度计依次连接在控制电路中,两者是串联的;由图可 知,电流从电磁铁的下端流出,上端流入,根据安培定则可知, 电磁铁的上端为S极,C、D正确。7.(跨学科·物理学与日常生活)(2023江西抚州八校三模)电梯为居民上、下楼梯带来很大的便利,出于安全考虑,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图所示,电梯厢底控制电路中装有压敏电阻R1(压力增大时其电阻减小),保护电阻R2。在工作电路中,K为动触点A、B为静触点,当出现超载情况时,电铃将发出报警声,电梯停止运行。下列说法错误的是 ( )A.电梯工作时电磁铁的上端为N极B.电磁铁磁性的强弱与线圈中电流的大小有关C.电梯超载时电磁铁的磁性增强D.电梯未超载时动触点K与静触点A接触A解析 工作时,电流从电磁铁下侧导线流入,利用安培定则判 断出电磁铁的下端为N极,上端为S极,A错误;电磁铁磁性的 强弱与电流的大小有关,B正确;电梯超载时报警,说明电铃所 在电路接通,此时衔铁被吸下,这说明通过电磁铁的电流变 大,电磁铁磁性增强,C正确;正常情况下(未超载时),衔铁被弹 簧拉起,动触点K与静触点A接触,D正确。二、填空题(每空2分,共26分)8.(新课标·模型建构)(2024广东佛山顺德期末)磁体间力的作 用是通过 发生的。如图是某一磁体周围的部分磁 感线,磁感线 (选填“是”或“不是”)客观存在 的。若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止 时,其N极指向 (选填“P”或“Q”)处。磁场不是Q解析 磁体间力的作用是通过磁场发生的;磁感线是为了描 述看不见的磁场而引入的假想的闭合曲线,不是客观存在的; 根据图示的磁感线方向可知,b点的磁场方向指向Q处,故小 磁针静止在该点时北(N)极指向Q处。9.(新课标·科学论证)(2023安徽马鞍山花山二模)为了解释地 磁场,19世纪,安培提出假设:地球的磁场是由围绕地轴的环 形电流I引起的。可利用右手螺旋定则判断出图中环形电流 I的方向是 。(请从正面观察,选填“自东向西” 或“自西向东”)自东向西解析 因地磁北极在地理南极附近,所以图中环形电流产生 磁场的N极在南方;根据右手螺旋定则,右手的大拇指指向南 方(地磁北极),则四指弯曲的方向就是电流的方向,结合图示 可知电流方向应该自东向西。10.(新独家原创)如图所示,闭合开关后,小磁针N极 (选填“顺时针”或“逆时针”)偏转;向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,硬币突然被吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 有关;关于通电螺线管的极性,小明通过进一步实验得出的结论:通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关,请对此结论作出评价: 。答案 见解析解析 开关闭合后,电流从螺线管的上端背面流入,下端正面流出,根据安培定则判断通电螺线管的上端是N极,下端是S极,磁感线从上端N极出来,向下进入下端S极,所以小磁针N极逆时针偏转;向左移动滑动变阻器的滑片时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,螺线管中的电流变大,螺线管的磁性变强,会把硬币吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关;对结论评价:不正确,实验时,当电流反向时,小磁针磁极的指向发生改变,当绕线方式改变,线圈中的电流方向依然自左向右时,螺线管的极性不变,表明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关,与绕线方向无关。11.(2024广东茂名博雅中学期末)法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应,荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象,这一发现大大提高了磁电之间信号转换的灵敏度,从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路,来探究某GMR的阻值与磁场的关系。(1)电磁铁的工作原理是 。(2)闭合开关S1,滑动变阻器R1的滑片向右端滑动,电磁铁的磁 性 (选填“增强”或“减弱”)。(3)闭合开关S1、S2,保持R2滑片位置不变,将滑动变阻器R1的 滑片向左端滑动,观察到电流表示数增大,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(4)分析上述实验现象可知:该GMR的阻值随其周围磁场的 增强而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。答案 (1)电流的磁效应 (2)减弱 (3)减小 (4)减小解析 (1)电磁铁的工作原理是电流的磁效应。(2)滑动变阻 器滑片向右移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变大,电路中 的电流变小,电磁铁的磁性减弱。(3)右图中变阻器R2和GMR 串联,电压表测GMR两端的电压;保持R2滑片位置不变,观察 到电流表示数增大,由U=IR可知R2两端的电压增大,根据串联 电路电压规律可知GMR两端电压减小,电压表示数减小。 (4)由(3)可知电流表示数增大,而电压表示数减小,则GMR的 阻值减小;而闭合开关S1,将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动时,变阻器R1连入电路的电阻变小,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,由此可知该GMR的阻值随其周围磁场的增 强而减小。12.(新素材·现代科技)(2023湖北黄冈三模)国家规定自2023年7月1日起,所有销售、注册登记的新车须符合国六b标准。看到此新闻后,小明利用已学知识设计了如图所示的尾气排放检测电路,R1的阻值随CO浓度的增大而减小。闭合开关后,电磁铁的下端是 极,当检测到尾气中CO浓度增大时电磁铁的磁性将 ,CO浓度高于某一值时,电铃会发声报警。S增强解析 由图可知,电磁铁线圈中电流从下端流入、上端流出, 则根据安培定则可以判断出,电磁铁的上端为N极,下端为S 极。当尾气中CO浓度增大时,电阻R1的阻值减小,则控制电 路中的总电阻减小,在电源电压不变的情况下,电阻减小,则 通过电磁铁的电流将增大,电磁铁的磁性将增强。当CO浓 度高于某一值时,电磁铁将衔铁吸下,使得电铃所在的工作电 路连通,电铃开始报警。三、作图题(6分)13.(2023广东广州天河外国语学校月考)在甲图中画出磁感 线(三条),在乙图中标出磁极的名称,在丙图中画出位于图中 A点的小磁针静止时北极所指的方向。答案 如图所示解析 甲:磁体外部的磁感线是从N极出来,回到S极的;乙:根 据磁极间的相互作用规律可知,磁体的右端为S极;丙:A点磁 场的方向实际就是小磁针静止时北极所指的方向。四、实验探究题(第14题14分,第15题14分,共28分)14.(新考法·设计实验)(2024江西南昌期末)为了探究磁场,小 华做了如下实验。(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;轻敲磁化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。(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 (选填“左”或“右”)端是 螺线管的N极;N条形右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,说明通电螺线管的极性跟 有关,断开开关后,小 磁针静止时 极指向南方。电流方向S解析 (1)①轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响; 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;(2)①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;根据安培定则可知, 螺线管的右端是N极;②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;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。15.(新考向·项目式学习)(2023广东惠州惠南学校质检)为了 探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关,小红同学用漆包线 (表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干匝,制成简单的 电磁铁,如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情 况。 (1)可通过观察 来判断电磁铁磁 性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的, 其原因是大头针被磁化后,同名磁极互相 。(2)比较 两图可知:电磁铁通电时有磁性,断电时没磁性。(3)比较乙、丙两图可知:线圈匝数相同时,电流越 ,磁性越 。电磁铁吸引大头针的多少排斥甲、乙(甲、丙)大强控制通过两个电磁铁的电流相同B解析 (1)根据转换法,可通过观察电磁铁吸引大头针的多少 来判断电磁铁磁性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头 针下端是分散的,其原因是大头针被磁化后,同名磁极互相排 斥。(2)比较甲、乙(甲、丙)两图可知:电磁铁通电时有磁性, 断电时没磁性。(3)比较乙、丙两图,丙图中滑动变阻器接入 电路的阻值较小,总电阻较小,电源电压不变,根据欧姆定律 可知电路电流较大,观察到电磁铁吸引的大头针较多,可知线 圈匝数相同时,电流越大,磁性越强。(4)探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,应控制电流相同,线圈匝数不同,将两电磁铁串联的目的是控制通过两个电磁铁的电流相同。(5) 其他条件不变,滑片右移,电路中的电阻增大,电流减小,电磁 铁的磁性会减弱,A不符合题意;其他条件不变,滑片左移,电 路中的电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性会增强,B符合题 意;其他条件不变,开关S由1扳到2时,线圈的匝数减少,电磁铁 的磁性会减弱,C不符合题意;其他条件不变,电源的正负极对 调只会改变电流的方向和电磁铁的磁极,对电磁铁的磁性不 会有影响,D不符合题意。五、综合应用题(12分)16.(新素材·现代科技)(2023广东韶关浈江模拟)广东的春季, 天气潮湿,需要除湿,某实验室的自动除湿器内部的电路结构 由控制电路和工作电路两部分组成,简化后的电路图如图甲 所示。控制电路中的电源电压U1=12 V,调控电阻R0的阻值范 围为0~1 000 Ω,R为装在除湿器内的湿敏电阻,其阻值随相对 湿度φ(空气中含有水蒸气的百分比,单位为%RH)变化的图 像如图乙所示。L为磁控开关,当湿敏电阻R的阻值发生变化时,控制电路中的电流随之发生变化,当电流大于或等于20 mA时,L的两个由磁性材料制成的弹片就具有了磁性并相互吸合,工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。工作电路 两端电压U2=220 V,Rg为保护电阻,磁控开关L的线电阻不 计。问: NCB(4)由图乙可知,湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而 ;在磁控开关L闭合条件不变的情况下,若要早点开始 除湿,则应将调控电阻R0的阻值 (以上两空均选填 “增大”或“减小”);(5)因实验室内有较敏感的器件,要求相对湿度控制在45%RH以内,则R0调控电阻的阻值不能超过 Ω。减小减小500解析 (1)当S接通时,电流从螺线管上端流入,由安培定则可 判断出图甲中线圈的上端P的磁极是N极。(2)磁性材料是指 铁、钴、镍等物质,磁性弹片需要用磁性材料,锌、铝不是磁 性材料,钢是磁性材料,但钢是硬磁性材料,通电时有磁性,断 电时磁性不会消失,不合适作磁性弹片,A、B、D不符合题 意,C符合题意。(3)开关S闭合后,磁控开关L的两个弹片在通 电螺线圈磁场的作用下被磁化成异名磁极,异名磁极相互吸 引,利用了电流的磁效应;电磁铁的原理是导体通电产生了磁 场,属于电流磁效应,B符合题意。(4)根据图乙可知湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而减小;若要早点开始除湿,即 开始除湿时相对湿度较小,湿敏电阻阻值较大,由于衔铁被吸 下时的电流不变,若U1不变,I不变,则R总不变,所以需要减小调 控电阻R0的阻值。(5)由图乙可知,当相对湿度控制在45%RH 时湿敏电阻R的阻值R'=100 Ω,电流为I≥20 mA=0.02 A,此时 电路中的总电阻:R总= = =600 Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,调控电阻R0的阻值:R0=R总-R'=600 Ω -100 Ω=500 Ω。
第十六章 素养综合检测(满分100分, 限时45分钟)一、选择题(每小题4分,共28分)1.(中华优秀传统文化)(2024广东茂名电白期末)在《梦溪笔谈》中有这样一段描写:“方家以磁石磨针锋,则能指南”,提到用磁石磨成的针尖,可以指向南方,文中描述磁体具有的性质是 ( )A.磁针的中间磁性最强,两端磁性最弱B.同名磁极相互吸引,异名磁极相互排斥C.磁体摔成两半后,一半是N极另一半是S极D.悬挂着的磁针静止时,N极总是指向北方,S极总是指向南方D解析 磁针的中间磁性最弱,两端磁性最强,A错误;同名磁极 相互排斥,异名磁极相互吸引,B错误;磁体摔成两半后,每个 磁体都有两个磁极,C错误;悬挂着的磁针静止时,N极总是指 向北方,S极总是指向南方,D正确。2.(2023广西南宁三模)甲、乙为两个条形磁铁的两个磁极, 根据如图所示的小磁针静止时的指向和磁感线的分布可知 ( )A.根据磁感线的分布可判定甲、乙是异名磁极B.两个磁铁周围的磁场是由磁感线组成的C.甲、乙都是S极D.甲、乙都是N极 D解析 由磁感线的分布(呈排斥状)可知两磁极是同名磁极; 两个磁铁周围的磁场是看不见、摸不着的,人们为了描述磁 场的性质,引入了磁感线,所以磁场不是由磁感线组成的;小 磁针静止时其上端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,甲、 乙两个磁极都是N极;A、B、C错误,D正确。A解析 根据图示的螺线管线圈的绕向和螺线管中电流的方 向,利用安培定则可以确定螺线管的A端为S极,B端为N极。 在地磁场的作用下,螺线管发生转动,最后静止时,螺线管的N 极(B端)指向北,螺线管的S极(A端)指向南。故选A。A解析 由图可知,电流从电磁铁的上方流入,由右手螺旋定则 可知,电磁铁的下端为N极,上端为S极;因异名磁极相互吸引, 所以条形磁铁受到向下的吸引力;当滑片P从a端向b端滑动 的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻 减小,电流变大,电流表示数变大,小灯泡变亮,此时条形磁铁 受到向下的力增强,弹簧长度变长,B、C、D错误,A正确。5.(2023广东广州越秀育才学校模拟)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,变阻器接入电路的阻值变大,电磁铁 磁性增强C.当滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的阻值变小,巨磁电 阻的阻值增大D.当滑片P向左滑动时,变阻器接入电路的阻值变小,指示灯 变亮 答案 D解析 利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极, A错误;当滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻 变大,左侧电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,B错误;当 滑片P向左滑动时,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电路 中的电流变大,电磁铁的磁性增强,GMR的阻值变小,指示灯 所在电路的总电阻变小,通过指示灯的电流变大,灯泡变亮,C 错误,D正确。6.(2024广西凤山期末)如图是一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计中封入一段金属丝,金属丝下端所示的温度为78 ℃。下列说法错误的是 ( )A.报警器利用了水银导电和热胀冷缩的性质B.温度达到78 ℃时,报警器中的红、绿两灯同时发光C.电磁铁通电时,螺线管上方是S极D.报警器中水银温度计和电磁铁串联在电路中B解析 当温度升高到78 ℃时,水银和金属丝接通,由于水银 和金属丝都是导体,所以控制电路接通,电磁铁有磁性,吸引 衔铁下移,动触头将红灯所在电路接通,红灯亮、绿灯灭,报 警器是利用了水银导电、热胀冷缩的性质和电磁铁通电时 有磁性,断电时无磁性等特点,A正确,B错误;报警器的电磁铁 和水银温度计依次连接在控制电路中,两者是串联的;由图可 知,电流从电磁铁的下端流出,上端流入,根据安培定则可知, 电磁铁的上端为S极,C、D正确。7.(跨学科·物理学与日常生活)(2023江西抚州八校三模)电梯为居民上、下楼梯带来很大的便利,出于安全考虑,电梯设置了超载自动报警系统,其工作原理如图所示,电梯厢底控制电路中装有压敏电阻R1(压力增大时其电阻减小),保护电阻R2。在工作电路中,K为动触点A、B为静触点,当出现超载情况时,电铃将发出报警声,电梯停止运行。下列说法错误的是 ( )A.电梯工作时电磁铁的上端为N极B.电磁铁磁性的强弱与线圈中电流的大小有关C.电梯超载时电磁铁的磁性增强D.电梯未超载时动触点K与静触点A接触A解析 工作时,电流从电磁铁下侧导线流入,利用安培定则判 断出电磁铁的下端为N极,上端为S极,A错误;电磁铁磁性的 强弱与电流的大小有关,B正确;电梯超载时报警,说明电铃所 在电路接通,此时衔铁被吸下,这说明通过电磁铁的电流变 大,电磁铁磁性增强,C正确;正常情况下(未超载时),衔铁被弹 簧拉起,动触点K与静触点A接触,D正确。二、填空题(每空2分,共26分)8.(新课标·模型建构)(2024广东佛山顺德期末)磁体间力的作 用是通过 发生的。如图是某一磁体周围的部分磁 感线,磁感线 (选填“是”或“不是”)客观存在 的。若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止 时,其N极指向 (选填“P”或“Q”)处。磁场不是Q解析 磁体间力的作用是通过磁场发生的;磁感线是为了描 述看不见的磁场而引入的假想的闭合曲线,不是客观存在的; 根据图示的磁感线方向可知,b点的磁场方向指向Q处,故小 磁针静止在该点时北(N)极指向Q处。9.(新课标·科学论证)(2023安徽马鞍山花山二模)为了解释地 磁场,19世纪,安培提出假设:地球的磁场是由围绕地轴的环 形电流I引起的。可利用右手螺旋定则判断出图中环形电流 I的方向是 。(请从正面观察,选填“自东向西” 或“自西向东”)自东向西解析 因地磁北极在地理南极附近,所以图中环形电流产生 磁场的N极在南方;根据右手螺旋定则,右手的大拇指指向南 方(地磁北极),则四指弯曲的方向就是电流的方向,结合图示 可知电流方向应该自东向西。10.(新独家原创)如图所示,闭合开关后,小磁针N极 (选填“顺时针”或“逆时针”)偏转;向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,硬币突然被吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 有关;关于通电螺线管的极性,小明通过进一步实验得出的结论:通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关,请对此结论作出评价: 。答案 见解析解析 开关闭合后,电流从螺线管的上端背面流入,下端正面流出,根据安培定则判断通电螺线管的上端是N极,下端是S极,磁感线从上端N极出来,向下进入下端S极,所以小磁针N极逆时针偏转;向左移动滑动变阻器的滑片时,滑动变阻器连入电路的阻值变小,螺线管中的电流变大,螺线管的磁性变强,会把硬币吸起,此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关;对结论评价:不正确,实验时,当电流反向时,小磁针磁极的指向发生改变,当绕线方式改变,线圈中的电流方向依然自左向右时,螺线管的极性不变,表明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关,与绕线方向无关。11.(2024广东茂名博雅中学期末)法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应,荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象,这一发现大大提高了磁电之间信号转换的灵敏度,从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路,来探究某GMR的阻值与磁场的关系。(1)电磁铁的工作原理是 。(2)闭合开关S1,滑动变阻器R1的滑片向右端滑动,电磁铁的磁 性 (选填“增强”或“减弱”)。(3)闭合开关S1、S2,保持R2滑片位置不变,将滑动变阻器R1的 滑片向左端滑动,观察到电流表示数增大,电压表示数 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(4)分析上述实验现象可知:该GMR的阻值随其周围磁场的 增强而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。答案 (1)电流的磁效应 (2)减弱 (3)减小 (4)减小解析 (1)电磁铁的工作原理是电流的磁效应。(2)滑动变阻 器滑片向右移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变大,电路中 的电流变小,电磁铁的磁性减弱。(3)右图中变阻器R2和GMR 串联,电压表测GMR两端的电压;保持R2滑片位置不变,观察 到电流表示数增大,由U=IR可知R2两端的电压增大,根据串联 电路电压规律可知GMR两端电压减小,电压表示数减小。 (4)由(3)可知电流表示数增大,而电压表示数减小,则GMR的 阻值减小;而闭合开关S1,将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动时,变阻器R1连入电路的电阻变小,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,由此可知该GMR的阻值随其周围磁场的增 强而减小。12.(新素材·现代科技)(2023湖北黄冈三模)国家规定自2023年7月1日起,所有销售、注册登记的新车须符合国六b标准。看到此新闻后,小明利用已学知识设计了如图所示的尾气排放检测电路,R1的阻值随CO浓度的增大而减小。闭合开关后,电磁铁的下端是 极,当检测到尾气中CO浓度增大时电磁铁的磁性将 ,CO浓度高于某一值时,电铃会发声报警。S增强解析 由图可知,电磁铁线圈中电流从下端流入、上端流出, 则根据安培定则可以判断出,电磁铁的上端为N极,下端为S 极。当尾气中CO浓度增大时,电阻R1的阻值减小,则控制电 路中的总电阻减小,在电源电压不变的情况下,电阻减小,则 通过电磁铁的电流将增大,电磁铁的磁性将增强。当CO浓 度高于某一值时,电磁铁将衔铁吸下,使得电铃所在的工作电 路连通,电铃开始报警。三、作图题(6分)13.(2023广东广州天河外国语学校月考)在甲图中画出磁感 线(三条),在乙图中标出磁极的名称,在丙图中画出位于图中 A点的小磁针静止时北极所指的方向。答案 如图所示解析 甲:磁体外部的磁感线是从N极出来,回到S极的;乙:根 据磁极间的相互作用规律可知,磁体的右端为S极;丙:A点磁 场的方向实际就是小磁针静止时北极所指的方向。四、实验探究题(第14题14分,第15题14分,共28分)14.(新考法·设计实验)(2024江西南昌期末)为了探究磁场,小 华做了如下实验。(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;轻敲磁化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。(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 (选填“左”或“右”)端是 螺线管的N极;N条形右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,说明通电螺线管的极性跟 有关,断开开关后,小 磁针静止时 极指向南方。电流方向S解析 (1)①轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响; 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;(2)①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;根据安培定则可知, 螺线管的右端是N极;②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;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。15.(新考向·项目式学习)(2023广东惠州惠南学校质检)为了 探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关,小红同学用漆包线 (表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干匝,制成简单的 电磁铁,如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情 况。 (1)可通过观察 来判断电磁铁磁 性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的, 其原因是大头针被磁化后,同名磁极互相 。(2)比较 两图可知:电磁铁通电时有磁性,断电时没磁性。(3)比较乙、丙两图可知:线圈匝数相同时,电流越 ,磁性越 。电磁铁吸引大头针的多少排斥甲、乙(甲、丙)大强控制通过两个电磁铁的电流相同B解析 (1)根据转换法,可通过观察电磁铁吸引大头针的多少 来判断电磁铁磁性的强弱。实验发现被电磁铁吸引的大头 针下端是分散的,其原因是大头针被磁化后,同名磁极互相排 斥。(2)比较甲、乙(甲、丙)两图可知:电磁铁通电时有磁性, 断电时没磁性。(3)比较乙、丙两图,丙图中滑动变阻器接入 电路的阻值较小,总电阻较小,电源电压不变,根据欧姆定律 可知电路电流较大,观察到电磁铁吸引的大头针较多,可知线 圈匝数相同时,电流越大,磁性越强。(4)探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,应控制电流相同,线圈匝数不同,将两电磁铁串联的目的是控制通过两个电磁铁的电流相同。(5) 其他条件不变,滑片右移,电路中的电阻增大,电流减小,电磁 铁的磁性会减弱,A不符合题意;其他条件不变,滑片左移,电 路中的电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性会增强,B符合题 意;其他条件不变,开关S由1扳到2时,线圈的匝数减少,电磁铁 的磁性会减弱,C不符合题意;其他条件不变,电源的正负极对 调只会改变电流的方向和电磁铁的磁极,对电磁铁的磁性不 会有影响,D不符合题意。五、综合应用题(12分)16.(新素材·现代科技)(2023广东韶关浈江模拟)广东的春季, 天气潮湿,需要除湿,某实验室的自动除湿器内部的电路结构 由控制电路和工作电路两部分组成,简化后的电路图如图甲 所示。控制电路中的电源电压U1=12 V,调控电阻R0的阻值范 围为0~1 000 Ω,R为装在除湿器内的湿敏电阻,其阻值随相对 湿度φ(空气中含有水蒸气的百分比,单位为%RH)变化的图 像如图乙所示。L为磁控开关,当湿敏电阻R的阻值发生变化时,控制电路中的电流随之发生变化,当电流大于或等于20 mA时,L的两个由磁性材料制成的弹片就具有了磁性并相互吸合,工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。工作电路 两端电压U2=220 V,Rg为保护电阻,磁控开关L的线电阻不 计。问: NCB(4)由图乙可知,湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而 ;在磁控开关L闭合条件不变的情况下,若要早点开始 除湿,则应将调控电阻R0的阻值 (以上两空均选填 “增大”或“减小”);(5)因实验室内有较敏感的器件,要求相对湿度控制在45%RH以内,则R0调控电阻的阻值不能超过 Ω。减小减小500解析 (1)当S接通时,电流从螺线管上端流入,由安培定则可 判断出图甲中线圈的上端P的磁极是N极。(2)磁性材料是指 铁、钴、镍等物质,磁性弹片需要用磁性材料,锌、铝不是磁 性材料,钢是磁性材料,但钢是硬磁性材料,通电时有磁性,断 电时磁性不会消失,不合适作磁性弹片,A、B、D不符合题 意,C符合题意。(3)开关S闭合后,磁控开关L的两个弹片在通 电螺线圈磁场的作用下被磁化成异名磁极,异名磁极相互吸 引,利用了电流的磁效应;电磁铁的原理是导体通电产生了磁 场,属于电流磁效应,B符合题意。(4)根据图乙可知湿敏电阻R的阻值随着相对湿度的增加而减小;若要早点开始除湿,即 开始除湿时相对湿度较小,湿敏电阻阻值较大,由于衔铁被吸 下时的电流不变,若U1不变,I不变,则R总不变,所以需要减小调 控电阻R0的阻值。(5)由图乙可知,当相对湿度控制在45%RH 时湿敏电阻R的阻值R'=100 Ω,电流为I≥20 mA=0.02 A,此时 电路中的总电阻:R总= = =600 Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,调控电阻R0的阻值:R0=R总-R'=600 Ω -100 Ω=500 Ω。
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