2020_2021学年九年级物理全册第二十单元电与磁单元检测（含解析新人教版） 13页

2020-2021 学年人教版初三物理全册单元检测 第二十单元《电与磁》 一、单选题（每小题 4 分，共 24 分） 1．下列各图与图示说明相符的是（ ） A． 小磁针静止时指向 B． 光透过均匀玻璃砖 C． 该滑轮组最省力绕法 D． 家庭电路电灯接法 【答案】B 【解析】电流的磁场，光的折射，滑轮组的省力，家庭电路的接法。 A．中由电源的正负极可判断出线圈中的电流方向，进而由右手螺旋定则可判断出螺线管下方是 N 极， 故小磁针静止的指向不对，A 错误； B．中光透过玻璃时，折射光线会靠近法线，射出玻璃时，折射光线会远离法线，故 B 是正确的； C．中滑轮组能省一半的力，并不是最省力的绕绳方法，最省力的绕法用物重的三分之一的力就可以 了，故 C 也不对； D．中接电灯的开关要接在火线上更安全，故 D 也不对。 2．在下面四幅图中，图文不相符的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．通电导体在磁场中受力，电能转化为机械能，是电动机的原理， A 正确； B．奥斯特实验装置，说明了电流周围存在磁场，即电流的磁效应， B 正确； C．该装置可探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系， C 正确； D．动圈式话筒是利用电磁感应现象的原理制成的， D 错误． 故选：D． 3．如图是抓拍机动车闯红灯装置的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压 力开关 受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列有关说法正确 的是（ ） A．摄像系统拍摄的图像是正立缩小的实像 B．当红灯损坏不能发光时，该装置仍能正常工作 C．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 D．只要光控开关和压力开关有一个不闭合，摄像系统都不会自动拍摄 【答案】D 【解析】只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶时，会压上压力开关， 压力开关受到机动车的压力会闭合；光控开关和压力开关都闭合后，电磁铁中有电流通过，产生磁 性，电磁铁会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路接通，摄像机会对违规车辆进行拍照。 A. 摄像系统是照相机原理，成倒立缩小实像，故 A 错误； B. 红灯是控制电路工作的一个条件，因此红灯损坏，该装置不正常，故 B 错误； C. 光控开关和压力开关是相互影响的，因此这两个开关只能串联，故 C 错误； D. 分析题意可知，只有光控开关和压力开关都闭合时，控制电路才能接通，摄像系统才会自动拍摄， 故 D 正确。 故选 D。 4．如图所示，在微型电风扇的插头处接上一个小灯泡，用手旋转叶片，发现小灯泡发光．选项图示 实验原理能解释上述现象的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】微型电风扇是电动机，电动机的结构与发电机相类似，在微型电风扇的插头处接上一个小 灯泡，用手旋转叶片， 发现小灯泡发光，是利用运动的线圈在磁场中切割磁感线产生了电流，即电 磁感应现象，并将机械能转化为了电能．小灯泡发光把电能转化成了光能．所以： A． 奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故 A 不符合题意． B． 探究影响电磁铁磁性强弱的因素，电流相同时，线圈匝数越多磁性越强，故 B 不符合题意． C． 电磁感应现象，闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，故 C 符合题意为答案． D． 通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故 D 不符合题意． 故选 C。 5．关于磁场知识，下列说法正确的是（ ） A．磁感线是磁场中真实存在的一些曲线 B．没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化 C．磁体周围的磁感线从磁体 S 极出来，回到磁体 N 极 D．磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的 【答案】B 【解析】磁感线是为描述磁场而假象的曲线，磁体周围的磁感线从磁体 N 极出来，回到磁体 S 极．磁 极间的相互作用是通过磁场发生的．没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化．所以 B 是正确的． 6．下列说法正确的是（ ） A．一个物体的内能增大，其温度可能保持不变 B．电动机正常工作过程中，其线圈中不断产生感应电流 C．一个物体的运动状态保持不变肯定没有受到力的作用 D．浸没在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体所受的重力 【答案】A 【解析】A．物体吸收热量，内能增大，温度有可能保持不变，例如晶体在熔化过程中吸热，但温度 不变，故 A 正确； B．电动机正常工作过程中，其线圈在磁场中转动，也会做切割磁感线运动，所以线圈中会产生感应 电流，当磁感线与线圈平行时线圈中不会产生感应电流，故 B 错误； C．物体运动状态保持不变，可能受平衡力、可能不受到力的作用，故 C 错误； D．浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体所受的重力，故 D 错误。 故选 A。 二、填空题（每小题 4 分，共 24 分） 7．地球周围也存在磁场，叫做_________，指南针之所以能够指示方向是因为受到________的作用．地 磁场的形状与________磁体的磁场相似．我国宋代学者______发现地磁的两极与地理两极并不重 合．地磁的南极在地理的______极附近，地磁的北极在地理的______极附近． 【答案】地磁场 地磁场 条形 沈括 北 南 【解析】地球本身是一个巨大的磁体，地球周围也存在磁场，叫做地磁场，水平放置、能自由转动 的小磁针之所以在地球表面指向南北，就是因为受到地磁场的作用．地磁场的形状跟条形磁体的磁 场很相似，地磁的两极与地理两极并不重合，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理的北极附 近．这是我国宋代学者沈括最早发现的． 8．滑动变阻器是初中电学实验中一个重要的电路器件。实验中，滑动变阻器起到的一个共同作用是 保护电路，但由于每个实验的目的不同，使得滑动变阻器在不同的实验中还具有不同的作用。请你 分别写出滑动变阻器在下列三个实验中的不同作用： （1）探究电流与电阻的关系：________________________。 （2）“伏安法”测定值电阻器的电阻：____________________。 （3）研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系：_________________。 【答案】控制电压保持不变 改变电流和电压，多次测量求平均值，减小误差 控制电流保持 不变 【解析】(1)[1]探究电流与电阻的关系，应该控制电阻两端的电压相等，即通过调节滑动变阻器， 控制电压保持不变； (2)[2]“伏安法”测定值电阻器的电阻，需要测出多组电流和电压数值，这时滑动变阻器的作用是 改变电流和电压，多次测量求平均值，减小误差； (3)[3]研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，需要控制电流大小不变，即通过调节滑动变阻器， 来控制电流保持不变。 9．如图所示，电源电压不变，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，当开关 S 闭合后，在滑片 P 从 b 端向 a 端滑动过程中，会出现的现象是小灯泡亮度______（选填“增强”或“减弱”），弹簧 长度______（选填“变长”或“缩短”）。 【答案】减弱 变长 【解析】[1]由图知，滑片从 b 向 a 移动的过程中，滑动变阻器的电阻变大，则电路中的电流变小， 那么小灯泡的亮度减弱。 [2] 结合图及安培定则知，电磁铁的上端为 N 极，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，弹 簧上的条形磁铁被电磁铁排斥，而电路的电流变小时，电磁铁的磁性减弱，则弹簧的长度比之前的 长度变长了。 10．图所示的是为纪念发现“磁生电”现象的物理学家________而发行的一枚邮票，该发现导致了 世界上第一台________机的发明，从而把人类社会带进了电气化时代． 【答案】法拉第 发电 【解析】丹麦的科学家奥斯特发现了电磁感应现象，即电可以生磁，第一个揭示了电与磁之间是有 联系的；英国的科学家法拉第发现的电磁感应现象，即磁可以生电，进一步揭示了电与磁之间的联 系，该发现导致了发电机的发明使用，使人类大规模地使用电能成为可能，使人类进入了电气化的 时代． 11．如图甲所示是热敏电阻的 Rt﹣t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的一个简单恒温箱 控制电路，继电器线圈的电阻为 150Ω．闭合开关 S，当线圈中电流大于或等于 20mA 时，继电器的 衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电压为 6V． （1）由图甲可知，当温度降低时，热敏电阻 Rt 的阻值_____． （2）为了使恒温箱温度保持在一定范围，应该把恒温箱内的加热器接在端_____（选填“AB”或“CD”）． （3）如果要使恒温箱的温度保持在 100℃，可变电阻 R 的值为_____Ω． （4）若要提高恒温箱的温度应将 R 的滑片向_____滑动． 【答案】变大 AB 100 右 【解析】（1）由图甲可知，当温度降低时，热敏电阻 Rt 的阻值变大．(2)A、B 当温度较低的时候， 热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与 AB 部分连接，此时是需要加热的， 恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在 A. B 端．(3)当温度达到 100℃时，加 热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达 20mA，根据闭合电路欧 姆定律可得，I＝ 0R R' R U  ，即 0.02＝ 6 150 50 R' ，解得 R′＝100Ω.(4)由上可知，若恒温 箱内的温度保持在更高的数值，则可变电阻 R′的值应增大，会导致 R 电阻变小，从而实现目标,因 此，可变电阻 R′应向右滑动． 12．如图所示，在探究“什么情况下磁可以生电”的实验中，保持磁体不动： （1）若使导线 ab 竖直向下运动，则灵敏电流计指针________． （2）若使导线 ab 水平向右运动，发现灵敏电流计指针向左偏转；现让导线 ab 水平向左运动， 则灵敏电流计指针向________． （3）若使导线 ab 从图中所示位置斜向上运动，则灵敏电流计指针________． 【答案】不偏转 右偏转 偏转 【解析】电路中产生感应电流必须同时满足两个条件，①导体必须是闭合电路的一部分，②导体在 磁场中做切割磁感线运动，二者缺一不可．所谓切割是指导体的运动方向与磁感线的方向不平行．导 体切割磁感线产生的感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关，当磁场方向和导体运动方向 中有一个因素改变时，产生的感应电流的方向改变，当磁场方向和导体运动方向同时改变时，产生 的感应电流的方向不变． 三、计算题（每小题 10 分，共 30 分） 13．某展览厅为保护展品，在屋顶采用光敏材料设计了调光天窗，当外界光照较强时，启动电动卷 帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯泡予以补光。调光天窗的电路原理如图所 示，控制电路电源电压 U1=12V，工作电路电源电压 U2=220V，R2 为定值电阻，P 为电磁铁，其线圈电 阻约 10Ω，当电流达到 60mA 时刚好能吸合衔铁，使电动卷帘工作。R1 为光敏电阻，其阻值与光照强 度之间的关系如下表所示。 光照强度 E/cd 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 光敏电阻 R1/Ω 120 90 70 58 48 40 (1)工作电路中的 L 代表安装在展厅内的 20 盏“220V 10W”的节能灯，这些灯同时正常发光 4 小时， 耗电多少千瓦时? (2)当外界光照强度达到 1.0cd 时，电动卷帘便开始工作，R2 的阻值是多少? (3)当电阻 R2 消耗的电功率为 0.7W 时，外界光照强度是多少? (4)为了节能，需要在光照强度更弱时才能启动节能灯照明，请结合公式说明如何更换电阻 R2? 【答案】(1)0.8kW·h；(2)70Ω；(3)3.5cd；(4)换用阻值更小的电阻替换 R2 【解析】(1)20 盏灯的总功率为 P=20P1=20×10W=200W=0.2kW 同时工作 4 h 消耗的电能 W=Pt=0.2kW×4h=0.8kW·h (2)当 E=1cd 时，由表格数据可知，光敏电阻 R1=120Ω，电路电流达到吸合电流 60mA 合 0.06A 时， 电动卷帘刚好工作，控制电路的总电阻 1 12V 200Ω0.06A UR I总 则 R2=R 总－R1－RP=200Ω－120Ω－10Ω=70Ω (3)当 R2 的功率 P2=0.7W 时，由 2P I R 可求电路中的电流 2 2 0.7W 0.1A70Ω PI R   电路的总电阻 1 12V 120Ω0.1A UR I  总 此时光敏电阻 R1 的阻值 R1'=R 总'－R2－RP=120Ω－70Ω－10Ω=40Ω 由表可知此时光照强度为 3.5cd。 (4)根据 UR I 可知，当吸合电流 I、电压 U1 不变时，电路总电阻 R 总不变。由表格数据可知，光照 强度 E 减小时，R1 的阻值变大，由于 R 总=R1+R2+RP 所以若使 R 总不变，则应换用阻值更小的电阻替换 R2。 答：(1)这些灯同时正常发光 4 小时，耗电 0.8kW·h。 (2)当外界光照强度达到 1.0cd 时，电动卷帘便开始工作，R2 的阻值是 70Ω。 (3)当电阻 R2 消耗的电功率为 0.7W 时，外界光照强度是 3.5cd。 (4)应换用阻值更小的电阻替换 R2。 14．如图所示，是某科技活动小组的同学们设计的恒温箱内部电路结构示意图．她包括了工作电路 和控制电路两部分，用于获得高于室温、控制在一定范围内的恒温．其中， R  为滑动变阻器，R 为 可变电阻，电磁铁整个线圈的电阻 0 20 ΩR  ，加热器的电阻 1 484R ．当控制电路的电流 4 0m AI … 时，电磁继电器的衔铁被吸引；当控制电路的电流 3 6m AI „ 时，电磁继电器的衔铁被弹 簧拉起，则： （1）当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为多少？ （2）如果当滑动变阻器的电阻 300ΩR  时，可变电阻 180 ΩR  时，衔铁恰好被拉起，控制电路 的电源电压是多少？那么，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器与可变电阻之和的最小电阻的阻值是 多少？ 【答案】(1) 0.45A；(2)18V；430Ω． 【解析】(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为： I= 220V 484Ω P U  ≈0.45A； (2)当控制电路的电流 I 小=0.036A 时，衔铁恰好被拉起，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 控制电路的电源电压： U=I 小（R 线+R′+R）=0.036A×（20Ω+300Ω+180Ω）=18V； 当控制电路的电流 I 大=0.04A 时，衔铁恰好被吸引，此时电路中的总电阻： R 总= 18V= 0.04A U I大 =450Ω， 滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值： R 滑=R 总-R 线=450Ω-20Ω=430Ω． 答：(1)当该恒温箱处于加热状态时，工作电路的电流为 0.45A； (2)控制电路的电源电压 18V，当衔铁恰好被吸引时，滑动变阻器和可变电阻的最小电阻的阻值是 430 Ω． 15．在新能源时代，市场推出了一系列的电动汽车，如图表 23 是其中一款电动汽车的相关参数。求： （1）这款车重量是多少？与一般汽车相比，电动汽车有什么优点？ （2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供多大的牵引力？ 【答案】（1）5000N ；优点是没有废气污染；（2）540N 【解析】（1）这款车的重力：G=mg=500kg×10N/kg=5000N； 与一般汽车相比，电动汽车的优点是：没有废气污染，噪音小； （2）电动汽车的最大行驶速度 v=100km/h，电机额定功率 P=15kW， 由 WFsPFv tt 可得，汽车的牵引力： 15000W 540N100 m / s3.6 PF v ． 答：（1）这款车重量是 5000N，电动汽车有没有废气污染，噪音小的优点； （2）这款车电机以额定功率以最大运行速度行驶时，最大可以提供牵引力为 540N． 四、作图题（每小 7 分，共 7 分） 16．如图所示，标出小磁针的 N、S 极、螺线管的 N、S 极和磁感线的方向。 【答案】 【解析】根据电流的流向，利用安培定则可以确定螺线管右端为 N 极，左端为 S 极；由磁极间的相 互规律知道，小磁针的左端为 S 极，右端为 N 极；在磁体的周围磁感线从磁体的 N 极出发回到 S 极， 所以磁感线的方向如图： 五、实验题（每小题 7 分，共 7 分） 17．小晶和几个同学想要探究“通电导体在磁场中受力的大小与什么因素有关”，她们按照如图所 示安装了电路，并进行了如下操作： 步骤一：她们将滑动变阻器滑片移至最右端，闭合开关，观察到导体棒 ab 摆开了一定角度； 步骤二：保持其它条件不变，换磁性更强的磁铁后，闭合开关，观察到导体棒 ab 摆开的角度增大； 步骤三：保持步骤二中磁铁不变，将滑动变阻器滑片向左移至某一位置，闭合开关，观察到导体棒 ab 摆开角度更大。根据以上实验操作和实验现象，回答下列问题。 (1)从小晶的实验中能得出的结论是_____； (2)物理研究方法有许多，如等效替代法、转换法类比法、控制变量法等；本实验中运用了两种研究 方法是_____和_____。 (3)由以上实验结论，你觉得要想让电动机运转的更快，可以采用的措施有（写出两点即可）_____ 和_____。 【答案】见解析 控制变量法 转换法 增大通过线圈中的电流 增强磁体的磁性 【解析】(1)[1]通电导体在磁场中受力的大小与电流的大小、磁场的强弱有关，电流越大，磁性越 强，通电导体在磁场中受的力就越大。 (2)[2][3]转换法：通过观察导体棒运动的快慢来观察它受到的力的大小；控制变量法：在研究导体 受力大小与电流大小的关系时，保持磁场强弱与导体棒的长度不变进行实验。 (3)[4][5]想让电动机运转的更快，可以增大电流或磁场强弱。 六、综合题（每小题 8 分，共 8 分） 18．如图甲，使线圈位于两磁极间并接入电路中（方框 A 内元件没有画出）。 (1)如果图甲是电动机模型，则方框 A 内应该接入的元件是______（选填“电源”或“用电器”）。 接好元件后，如果图甲中 ab 段导线受磁场力的方向向上，请画出此时 cd 段导线所受磁场力的方 向； （_________） (2)如果在方框 A 内接上螺线管，旁边放一个小磁针，如图乙。图丙中的“○”是图乙中的 ab 段导 线垂直于纸面的剖面图，这根导线如何运动才能使小磁针发生偏转？请在图丙“○”上用箭头画出 它的运动方向。 （_________） 【答案】电源 【解析】(1)[1]电动机需要电源，图中缺少电源，所以方框 A 内应该接入的元件是电源。 [2] ab 段导线受磁场力的方向向上，ab 段导线通过电流的方向和 cd 段导线通过电流的方向相反， cd 段导线所受磁场力的方向向下，如图所示： (3)[3]磁感线的方向由 N 极指向 S 极，导线要切割磁感线才能产生感应电流，所以导线可以竖直向 下运动，如图所示：