备战2021 中考科学 精讲精练 专题24 电和磁（教师版） 26页

专题 24 电和磁 【知识点回顾】 一、磁场 考点 1 知道磁性的概念 1．具有吸引铁、钴、镍等物质的性质称为________。 2．具有磁性的物体叫________。 考点 2 描述磁体周围存在着磁场 1．磁体周围存在磁场，磁场是一种看不见，而又摸不着的________。 2．基本性质：它对放入其中的磁体产生________。磁体间的相互作用就是通过________ 发生的。 3．方向：磁场具有________。将一个小磁针放入磁场中任何一点，小磁针________所 指的方向就是该点磁场的方向。 考点 3 能根据磁感线识别磁体的极性 1．磁体中各部分磁性强弱不同，两端磁性最强称为磁极。磁极分为________极和 ________极。 2．磁极相互作用的规律：同名磁极________，异名磁极________。 3．条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线：在磁铁外部，________。 4．磁感线的________表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。 注意：磁场是一种实际存在的物质，而磁感线是人为________的，实际并不存在。 考点 4 绘制条形磁铁、蹄形磁铁周围的磁感线 考点 5 绘制通电直导线周围的磁感线 描述通电直导线周围存在着磁场及磁场的 分布规律 1．奥斯特实验 ________表明电流周围存在磁场。 2．通电直导线周围的磁场是以导线上各点为中心的同心圆。越靠近导线，磁感线越 ________。磁场方向随着________的改变而改变。 考点 6 绘制通电螺线管周围的磁感线 描述通电螺线管周围存在着磁场及磁场的 分布规律 通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似。其两端的极性跟________有关，电流方向与 磁极间的关系可由________来判断。 考点 7 知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关 通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟____________和____________有关。如 果这两者其中之一的方向改变，则力的方向____________，如果这两者的方向同时改变，则 力的方向____________。 考点 8 概述电磁铁的特点及作用 1．定义：内部带________的通电螺线管。 2．原理：当在通电螺线管内部插入铁芯后，铁芯被通电螺线管的磁场________。磁化 后的铁芯也变成了一个磁体，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。 3．优点：磁性有无由________来控制，磁极方向由________来控制，磁性强弱由________、 ________来控制。 4．应用：电话、电磁继电器等。 二、电磁感应现象 考点 9 描述电磁感应现象 1．闭合电路的________导体在磁场中做________磁感线的运动时，导体中就会产生电 流，这种现象称为电磁感应现象。 2．如果电路没闭合，则没有________，仅有________。 考点 10 说明产生感应电流的条件 1．电路必须是________的。 2．导体必须做________的运动。 考点 11 知道感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向有关 感应电流的方向与________和________有关。 三、电磁知识在技术中的应用 考点 12 举例说出电磁知识在技术中的应用 1．发电机是利用________制成的。 能量转化：________。 2．电动机是利用________的原理制成的。 能量转化：____________。 3．电磁起重机、电磁继电器及磁悬浮列车都是根据电磁铁的原理制成的。 4．磁带、磁卡等是利用磁性材料的磁化来记录信息的产品。 考点 13 列举在自然界或生命活动中的电现象 1．自然界有一些发电的动物，如电鳗。 2．人体电流：人在肌肉运动及神经传导信息至大脑时会产生极微弱的电流。人体内的 心脏在每一次周期性的跳动中，心脏内某些部位间的电压发生有规律的变化。这种生物电通 过心脏周围的导电组织和体液，反映到身体各部位，使身体各部位间电压随心脏的跳动发生 有规律的变化。大脑皮层中神经元的生物电活动表现为大脑皮层具有规律性的电压改变。 3．静电：冬天脱毛衣时有时会有火花，这是毛衣与皮肤摩擦产生了________。人体静 电的电压最大可达 2 万伏左右，但由于电流小，没有危险。 考点 14 根据具体要求绘制简单的电磁控制电路 电磁继电器是用电磁铁控制的自动开关，使用电磁继电器可以用低电压、弱电流控制高 电压、强电流。 考点 1 1.磁性 2.磁体 考点 2 1.特殊物质 2.磁力的作用 磁场 3.方向性 北极 考点 3 1.N S 2.互相排斥 互相吸引 3.磁感线从 N 极出来，进入 S 极 4.疏密 假 想 考点 5 1.奥斯特实验 2.密集 电流方向 考点 6 电流方向 安培定则 考点 7 磁场方向 电流方向 改变 不变 考点 8 1.铁芯 2.磁化 3.通断电 电流方向 电流大小 线圈匝数 考点 9 1.一部分 切割 2.感应电流 感应电压 考点 10 1.闭合 2.切割磁感线 考点 11 导体运动的方向 磁场方向 考点 12 1.电磁感应原理 机械能转化为电能 2．通电导体在磁场中受力 电能转化为机械能 考点 13 3.静电 【例题精析】 例 1．（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 【解答】解：由题意可知，图甲、图乙两种方式接触时，它们之间都有较大吸引力， 因磁体的两端磁性最强，中间最弱，几乎没有磁性， 所以，在图甲中，钢条 M 的中间位置几乎没有磁性，N 却能吸引 M，说明钢条 N 具有磁 性； 同理，由图乙可知，钢条 M 也具有磁性，由选项可知，只有 D 正确。 故选：D。 例 2．（2020•桂林）关于磁体、磁场和磁感线，以下说法中正确的是（ ） A．铁和铝都能够被磁体所吸引 B．磁感线是磁场中真实存在的曲线 C．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 D．小磁针的北极不论在任何情况下都指向地理的南极 【解答】解： A、磁体只能吸引磁性材料，铁是磁性材料，铝不是磁性材料，磁体能吸引铁，不能吸引 铝。不符合题意。 B、磁感线是人们为了方便研究磁场，在磁体周围画的带箭头的曲线，这些曲线在磁场中 根本不存在。不符合题意。 C、磁体之间的排斥和吸引都是通过两个磁体周围的磁场相互作用完成的。符合题意。 D、通常情况下（不考虑地球内部和地球南北极的情况），小磁针的北极指向地磁南极， 也就是在地理的北极附近，不符合题意。 故选：C。 例 3．（2019•台州）能写红黑双色的磁画板截面如图所示，按下写字笔黑色按钮写出黑色的 字，按下红色按钮写出红色的字，刷子左右移动则字消失。下列说法正确的是（ ） A．刷子可以用铁制作 B．写黑字时笔尖为 S 极 C．写红字时笔尖为 N 极 D．写字的原理是同名磁极相互排斥 【解答】解：写黑字时小磁体的 S 极被吸引，说明黑色笔尖是 N 极，故选项 B 错误； 写红字时小磁体的 N 极被吸引，说明红色笔尖是 S 极，故选项 C 错误； 要想把写的字去掉，需要把笔尖吸引的小磁体恢复到原来位置，这就要用一个磁性材料 去吸引，可以用软铁吸引，就用软铁制成刷子，故选项 A 正确。 写字时是靠异名磁极相互吸引来完成的。故选项 D 错误。 故选：A。 例 4．（2019•绍兴）如图所示，内部均装有磁铁的两块清洁器 M 和 N 隔着窗玻璃总能合在 一起移动，这让玻璃清洁变得安全高效。关于清洁器的分析正确的是（ ） A．两块清洁器能合在一起的原理是异名磁极相互吸引 B．N 受到的重力和 M 对 N 的吸引力是一对平衡力 C．玻璃对 N 的支持力和 M 对 N 的吸引力是一对相互作用力 D．移动 M 时，N 也能跟着一起移动，说明力能改变物体的形状 【解答】解：A、两块清洁器内部均装有磁铁，它们能合在一起的原理是异名磁极相互吸 引，故 A 正确； B、受到的重力方向竖直向下，M 对 N 的吸引力方向是水平的，所以不是一对平衡力， 故 B 错误； C、玻璃对 N 的支持力和 N 对玻璃的压力是一对相互作用力，而不是与 M 对 N 的吸引力 是一对相互作用力，故 C 错误； D、移动 M 时，N 也能跟着一起移动，说明力能改变物体的运动状态，故 D 错误。 故选：A。 例 5．（2018•桂林）小关在探究磁现象的活动中能够实现的是（ ） A．用小磁针吸起铜块或铝块 B．用放大镜能看到磁铁周围的磁感线 C．用磁铁吸起铜导线制成的通有电流的轻质螺线管 D．把小磁针放在磁铁周围的任何位置，静止后小磁针的北极都指向地理北极 【解答】解：A、小磁针具有磁性，只能吸引铁、钴、镍等金属，不能吸引铜或铝。故 A 不可能实现； B、磁感线实际不存在，所以用放大镜也不能看到磁铁周围的磁感线。故 B 不可能实现； C、铜导线制成的轻质螺线管通过电流时，周围会产生磁场。所以用磁铁能够吸起铜导线 制成的通有电流的轻质螺线管。故 C 可能实现； D、磁体周围存在磁场，把小磁针放在磁铁周围的任何位置，静止后小磁针的北极都指向 此磁铁的 S 极。故 D 不可能实现。 故选：C。 例 6．（2018•贵阳）如图所示，是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分， 置于水平桌面的小磁针上方有一根与之平行的直导线。关于这个实验下列说法正确的是 （ ） A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第 B．当直导线通电时，小磁针会离开支架悬浮起来 C．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场 D．改变直导线中电流方向，小磁针 N 极的指向不变 【解答】解： A、首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特，故 A 错误； B、当直导线通电时，导线的周围存在磁场，小磁针会发生偏转，不会悬浮起来，故 B 错误； C、小磁针偏转，能说明通电导线周围存在磁场，故小磁针用于检验通电直导线周围是否 存在磁场，故 C 正确； D、磁场方向与电流方向有关，改变直导线中电流方向，小磁针 N 极的指向改变，故错 误。 故选：C。 例 7．（2020•舟山）图甲是法拉第发明的紫铜圆盘发电机。转动摇柄使圆盘旋转起来，电路 中就会产生电流。圆盘相当于图乙中的 导体 AB 。如果要改变圆盘发电机产生的电流 方向，可采用的方法是 改变圆盘的转动方向（或改变磁场的方向） 。（写出一点即可） 【解答】解： 闭合电路的圆盘转动时，会产生感应电流，这是电磁感应现象，则圆盘相当于乙图中的 导体 AB； 如果要改变圆盘发电机产生的电流方向，需要改变圆盘的转动方向或磁场的方向。 故答案为：导体 AB；改变圆盘的转动方向（或改变磁场的方向）。 例 8．（2020•宁波）科学进步是推动人类文明发展的重要动力，科学技术也在影响我们的生 活。 （1）电能的广泛采用具有划时代的意义，但要注意用电安全。如果我们发现有人发生触 电事故，应先 切断电源 ，再报警和施救。 （2）电磁继电器能实现用低电压控制高电压、弱电流控制强电流。如图所示的电路，a、 b 处接电动机或指示灯。当低压控制电路断开时，指示灯亮；当低压控制电路闭合时，电 动机工作。则 a 处接的是 指示灯 。 （3）线上学习时，同学们注视屏幕，眨眼频率降低，这时泪液会过度 汽化 （填物态 变化名称），使眼睑与眼球之间的摩擦增大，眼睛会有干涩和异物感。如果连续学习时间 过长，睫状肌会疲劳。为了保护眼睛，课间要休息或远眺。 【解答】解： （1）发生触电事故，用手拉不安全，报警时间来不及，切断电源是首先要做的； （2）当低压控制电路断开时，通过电磁铁无电流，电磁铁不具有磁性，衔铁在弹簧的作 用下被拉起，指示灯亮，所以 a 处为指示灯；当低压控制电路闭合时，电磁铁具有磁性， 吸引衔铁，衔铁向下移动使电动机工作； （3）线上学习时，同学们注视屏幕，眨眼频率降低，则泪液会汽化为气体散失到空气中， 使眼睑与眼球之间的摩擦增大。 故答案为：（1）切断电源；（2）指示灯；（3）汽化。 例 9．（2019•德阳）一个空心小铁球放在盛水的烧杯中置于铁棒 AB 的上方，绕在铁棒上的 线圈连接如图所示的电路，开关 S 闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时 A 端为电 磁铁的 S（南） 极，当滑片 P 向左滑动，空心小铁球所受浮力 增大 （选填“增大”、 “减小”或“不变”） 【解答】解：电流由 A 流向 B，则由右手螺旋定则可知螺线管 B 端为 N 极，则 A 端为 S 极（南极）； 当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则由欧姆定律可知电路中电流增大，则 螺线管中的磁性增强，故小铁球所受磁力增强；小铁球受重力、磁力及浮力，因小球处 于静止状态，故向下的磁力与重力之和应等于向上的浮力，因磁力增加，故浮力也将增 大。 故答案为：S（南），增大。 例 10．（2020•台州）磁控防盗装置内装有干簧管（如图甲），干簧管由两个软铁片和玻璃管 组成，软铁片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时，软铁片触点 状态会发生变化。把条形磁体分别放置在乙图中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个位置时，触点的开合 状态和软铁片的极性情况如表。 磁体位置 竖直放置并靠近 水平放置 并靠近 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 触点状态 闭合 断开 闭合 ？ 软铁片的极性 情况 （1）铁片被磁化后，铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是 互为异名磁极 。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），干簧管触点状态为 闭合 。 （3）如图丙，门上磁控防盗装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁， 磁控防盗装置的工作原理是：夜间关上门，闭合开关 S，启动防盗报警器，此时报警电 铃不响；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，电铃响起。图丁虚线中四种磁体摆放方式 能满足工作要求的有 ACD （选填图中的字母）。 【解答】解：（1）由图乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情况可知：磁簧片靠近条形磁铁的 N 极的一端是 S 极，另一端是 N 极；所以铁片与条形磁体相邻两端的磁极极性关系是互为 异名磁极。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时（图乙Ⅳ位置），条形磁铁对铁片磁化后的情 况如下图： 在两舌簧端面形成异名磁极，因相互吸引而吸合，所以干簧管触点为闭合状态； （3）由电路图可知：干簧管和电铃并联后与电阻串联，开关在干路上，夜间关上门，闭 合开关 S，由于此时报警电铃不响，则干簧管触点处于闭合状态，对电铃短路，所以报 警电铃不响；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，干簧管退磁，触点在弹力作用下分开， 干簧管触点处于断开状态，电流通过电铃，则电铃响起。 由此可知：门处于关闭状态时，干簧管和磁体之间的距离最近，并且干簧管触点是处于 闭合状态； 由实验结果可知在干簧管和磁体靠近时，能使干簧管处于闭合状态的是磁体在 ACD 的位 置。 故答案为：（1）互为异名磁极；（2）闭合；（3）ACD。 【习题巩固】 一．选择题（共 13 小题） 1．甲是球形磁铁，乙是形状和大小相同的铁球，现用细线将它们悬挂起来并相互靠近，会 出现的情形是图中的（ ） A． B． C． D． 【解答】解：甲、乙两个形状和大小相同的球悬挂起来。甲具有磁性，乙不具有磁性， 当它们靠近时，由于磁体能够吸引铁质物体且力的作用是相互的，所以两球向中央靠拢。 故 ACD 不符合题意，B 符合题意。 故选：B。 2．无线充电是一种增加手机续航时间的方式，无线充电的技术原理是：电流流过充电座的“送 电线圈”产生磁场，手机中的“受电线圈”靠近该磁场时就会产生感应电流，给智能手机充 电。“受电线圈”处用到的实验原理与下列设备或用电器工作原理一致的是（ ） A． 电吹风 B． 手摇发电机 C． 电风扇 D． 电磁起重机 【解答】解：由题意可知，“受电线圈”的工作原理是电磁感应现象； A．电吹风的主要结构为电动机，工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故 A 不合题 意； B．手摇发电机的工作原理为电磁感应现象，故 B 符合题意； C．电风扇的主要结构为电动机，工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故 C 不合题 意； D．电磁起重机的主要结构为电磁铁，工作原理是电流的磁效应，故 D 不合题意。 故选：B。 3．小科在课外兴趣活动课中将数枚一元硬币按如图所示放在两根平行的条形磁铁上，搭成 了一座漂亮的“硬币桥”，下列分析正确的是（ ） A．“硬币桥”上左右两端的硬币没有磁性 B．“硬币桥”中间磁性最强 C．“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理 D．两枚硬币相邻的部分是同名磁极 【解答】解： 当硬币都放在磁体的 N 极上时，会被磁体磁化，硬币也具有 N 极和 S 极，由于异名磁极 相互吸引，因此硬币的 S 极会吸引在磁体的 N 极上，最外侧的硬币也有磁性； 同理，当硬币都放在磁体的 S 极上时，会被磁体磁化，硬币也具有 N 极和 S 极，由于异 名磁极相互吸引，两枚硬币的相邻部分是异名磁极，相当于条形磁铁，并且中间磁性最 弱，因此硬币的 N 极会吸引在磁体的 S 极上；所以搭成了一座漂亮的“硬币桥”，故 ABD 错误，C 正确。 故选：C。 4．如图是一种磁悬浮地球仪的示意图，底座内有一金属线圈（线圈电阻不计），地球仪内有 一磁铁，通电后地球仪能悬浮在空中。下列有关地球仪的说法正确的是（ ） A．装置是根据异名磁极相互吸引的原理来工作的 B．条形磁铁的 b 端为 N 极，若要让地球仪悬浮的更高些，开关 S2 连到接线柱 2 上 C．条形磁铁的 b 端为 S 极，若要让地球仪悬浮的更高些，开关 S2 连到接线柱 2 上 D．换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，且距离不变，改变电磁铁线圈中的电 流方向就可以了 【解答】解： A、地球仪悬浮在空中，那么它受到的重力和电磁力相互平衡。因为重力的方向向下，所 以电磁力肯定竖直向上，即地球仪和底座之间应该是排斥力，原理就是“同名磁极相互排 斥”，故 A 错误； BC、根据图片可知，电磁铁线圈上电流方向向左，那么用右手握住螺线管，四指指向左， 大拇指指向下端，因此下端是 N 极，而上端是 S 极；根据“同名磁极相互排斥”可知，条 形磁铁的 b 段为 S 极。若要让地球仪悬浮的更高些，那么必须增大电磁铁的磁场，即增 多线圈，将开关 S2 连接到 2 上，故 B 错误，C 正确； D、换用一个质量较大的地球仪仍然要悬浮在空中，且距离不变，那么就要增大电磁铁的 磁场，可以增加线圈匝数，也可以增大电流，而改变电流方向于事无补，故 D 错误。 故选：C。 5．如图所示为公交车自动爆玻器，危急时刻，司机只需按下开关，自动爆玻器即可自动完 成破窗。自动爆玻器就相当于一个电控安全锤，它是利用电磁线圈在通电的时候产生一 个冲击力，带动一个钨钢头击打车窗玻璃边角部位，实现击碎玻璃的目的。图中的实验 与自动爆玻器工作原理相同的是（ ） A． B． C． D． 【解答】解：由题意可知，自动爆玻器的工作原理是通电线圈（导体）在磁场中受到力 的作用而运动； A、该实验说明闭合电路中的一部分导体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 A 不符合题意； B、该实验中，当导体中通过电流时，通电导体在磁场中受力的作用而运动，与自动爆玻 器工作原理相同，故 B 符合题意； C、该实验说明磁极间的相互作用：异名磁极相互吸引，故 C 不符合题意； D、该实验是奥斯特实验，说明了通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故 D 不符 合题意； 故选：B。 6．图甲是发电机原理的示意图，图乙中的“〇”表示导线 ab，当它在磁场中分别转动到 1﹣4 位置时，运动方向已用箭头标出，图甲中的导线 ab，当它下列说法正确的是（ ） A．在位置 1 时，电路中不会产生感应电流 B．图甲的电路中没有电源 C．在位置 3 时，电路中不会产生感应电流 D．发电机产生的电流方向不变 【解答】解： AC、小圆圈“〇”表示垂直于纸面、绕垂直于纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的 一部分；由图知磁感线方向水平向右，而导线在位置 1 时的运动方向与磁感线方向平行， 不切割磁感线，不能产生感应电流；导线在位置 2、3、4 时都切割磁感线，能产生感应 电流；故 A 正确，C 错误； B、发电机的原理是电磁感应现象，将机械能转化为电能，则该装置相当于电源，为小灯 泡提供电能，故 B 错误； D、由于导线在不同位置时切割磁感线的方向不同，所以产生感应电流的方向也不同（会 变化），故 D 错误。 故选：A。 7．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在 线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是 （ ） A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．增加线圈数可以增大线圈中的感应电流 D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 【解答】解：A、铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故 A 错误； B、取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故 B 正确； C、增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电流，故 C 正确； D、弦振动过程中，磁场方向不变，弦的运动方向会不断变化，则线圈中的电流方向不断 变化，故 D 正确。 故选：A。 8．小明制作了一个会“发光的二极管”，其电路简图如图所示。二极管具有单向导电性，电 流只能从二极管的正极流入，负极流出。演示时，左右动塑料管，这时会看见两只发光 二极管交替发光。以下说法中，不正确的是（ ） A．发生该现象的原理是电磁感应 B．二极管发光时，图中的条形磁体相当于电源 C．二极管交替发光说明线圈中产生了交流电 D．在该过程中，机械能转化成了电能 【解答】解：A、D、左右摇动塑料管时，塑料管中的磁铁来回运动，使线圈相对于磁铁 做切割磁感线运动产生感应电流，所以发光二极管轮流发光是根据电磁感应原理工作的， 发电机也是根据这一原理工作的，这一过程将机械能转化为电能。故 AD 正确； B、二极管发光时，图中的条形磁体和线圈相当于电源，条形磁铁在磁场中做切割磁感线 运动时才会产生感应电流，只有条形磁铁不是电源。故 B 错误； C、二极管具有单向导电性，两个二极管交替发光，说明电路中的电流方向是交替变化的， 所以是交流电。故 C 正确。 故选：B。 9．如图是一种江河水位自动报警的原理图。当水位低于 A 点时，工作电路绿灯工作。到达 A 点时，衔铁被吸下，工作电路红灯和电铃开始工作。某次水位超过 A 点时由于电磁铁 磁性太弱而衔铁没有被吸引。下列做法中合理的是（ ） A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈的匝数 C．增加工作电路的电源电压 D．增加控制电路的电源电压 【解答】解：A、更换弹性更好的弹簧，则需要更大的电磁铁磁性，故 A 做法不合理； B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁磁会减小，故 B 做法不合理； C、增加工作电路的电源电压不影响控制电路，故 C 做法不合理； D、增加控制电路的电源电压，能增大电磁铁的磁性，故 D 做法合理； 故选：D。 10．上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，它的气室示意图如图所示，其工 作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡 轮机带动发电机发电，那么（ ） A．当海水下降时，阀门 K1 关闭，阀门 K2 开启 B．当海水上升时，阀门 K1 关闭，阀门 K2 开启 C．当海水下降时，类似于汽油机的做功冲程 D．当海水上升时，类似于汽油机的做功冲程 【解答】解：整个过程是海水推动活塞做功，将海水的机械能转化成了电能； 海水下降时，气室体积增大，压强减小，阀门 K 1 关闭，阀门 K 2 开启，将空气吸入气 室，类似于汽油机的吸气冲程，故 A 正确，C 错误； 海水上升时，气室体积减小，压强增大，阀门 K1 开启，阀门 K 2 关闭，压缩后将空气 推入工作室，类似于汽油机的压缩冲程，故 BD 错误。 故选：A。 11．近年来磁悬浮盆栽备受人们关注，如图是一盆磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁体，底座内装 有电磁铁，盆栽能在空中自由悬浮并转动，给该盆栽浇水前后（ ） A．盆栽受到的磁力不变 B．盆栽受到的重力与空气对盆栽的浮力是一对平衡力 C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向 D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流 【解答】解：A、该盆栽悬浮的原理利用了同名磁极相互排斥，当盆栽悬浮在空中静止不 动时，受的力是平衡力，即盆栽的总重力和磁力大小相等，当浇水后重力变大，故磁力 也变大，故 A 错误； B、盆栽受到的重力与磁力是一对平衡力，而空气对盆栽的浮力非常小，在这里可以忽略 不计，故 B 错误； C、浇水后，要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，而磁力的大小与电流的方向无 关，故 C 错误； D、要使盆栽与底座之间距离不变，需增大磁力，电磁铁磁性强弱与电流的大小有关，其 他条件相同，电流越大，磁性越强，故要增大磁力需增大电流，故 D 正确。 故选：D。 12．如图所示，磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线 圈的磁头。录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这 样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转 化 为 电 信 号 使 扬 声 器 发 声 。 下 列 各 种 说 法 中 不 正 确 的 是 （ ） A．话筒和放音磁头处利用的电磁原理相同，都是电磁感应原理 B．扬声器利用的原理与磁带转动的电动机相同，即：通电导体在磁场中受到磁场力作用 而运动 C．录音磁头利用的基本原理是电磁感应现象 D．录音过程中是将声信号转化为电信号，再转化为磁信号，而放音过程正好相反 【解答】解：A、话筒和放音的主要原理磁生电，所以是电磁感应现象，故 A 正确； B、扬声器利用的原理与磁带转动的电动机相同，即：通电导体在磁场中受到磁场力作用 而运动，故 B 正确； C、录音的主要原理是电生磁，是电流的磁效应。故 C 错误； D、录音时，声音信号转化为电信号，通过磁头写在磁带上；放音的主要原理磁生电，故 录音和放音是相反的过程，故 D 正确。 故选：C。 13．电梯为居民上下楼带来很大的便利，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，电梯厢底层装有压敏电阻 R1，R2 为保护电阻，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，下列说法正确的是 （ ） 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电流的大小无关 C．电梯未超载时动触点 K 与静触点 B 接触 D．电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小 【解答】解：A、工作时，电流从电磁铁的下面导线流入，利用安培定则判断出电磁铁的 下端为 N 极，上端为 S 极，故 A 错误； B、电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，故 B 错误； C、正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K 与静触点 A 接触，故 C 错误； D、超载时，随着压力的增大，压敏电阻的阻值随着减小，电路中的电流逐渐增大，电磁 铁的磁性逐渐增强，动触点 K 与静触点 B 接触，电铃报警，故 D 正确； 故选：D。 二．实验探究题（共 3 小题） 14．冰冰同学用图示装置进行了磁现象知识研究。在铁架台上面虚线框中是由可调电压的学 生电源、导体 ab（在下虚线框内）、保护电阻、开关组成一回路。下面虚线框中由蹄型电 磁铁、滑动变阻器和开关、电源（在上虚线框内）构成回路。 （1）冰冰连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片 P，导体 ab 仍静止不动，检查发现电路连接正确、各实验器材都完好，请你帮忙分析出现上述情况 的原因是 电源电压太低 （写出一点即可）； （2）找出问题并正确处理后，将变阻器的滑片 P 移到图示位置，闭合开关 S，发现导体 ab 向右摆动，此实验现象可以说明 电动机 的工作原理； （3）利用本实验装置及实验现象可以探究或说明的磁现象知识有 ACD 。 A．电流的磁效应 B．感应电流产生的条件 C．磁场对电流的作用 D．电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系 【解答】解：（1）电路连接正确、各实验器材都完好，无论怎样移动滑动变阻器的滑片 P， 导体 ab 仍静止不动，可能是电源电压低，造成电路中的电流过小，导体周围产生的磁场 弱，产生的作用力太小； （2）闭合开关 S，导体 ab 向右摆动，说明导体通电后受到电磁铁周围的磁场的作用而运 动，是电动机的工作原理； （3）该装置通电后导体 ab 受力摆动，是因为通电后电磁铁和导体 ab 周围产生了磁场， 通电导体在磁场中受到磁力的作用，故可探究 AC； 利用滑动变阻器改变电路中电流大小时，导体 ab 的摆动幅度可反映出电磁铁磁性的强弱， 故可探究 D； 导体切割磁感线运动时，电路中有无感应电流无法判断，故不能探究 C。 故选 ACD 故答案为：（1）电源电压太低；（2）电动机；（3）ACD。 15．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中： （1）小星设计的电路如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线 ab，ab 的两端分 别跟开关，螺线管连接，螺线管旁放置一个小磁针，当 ab 中产生电流时，螺线管中有 电 流 通过，小磁针会发生偏转。 （2）小星闭合开关后，不管导线 ab 在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生 电流，还是产生的电流太微弱？他换用了一个灵敏电流表代替螺线管和小磁针，如果灵 敏电流表指针发生偏转，表明 ab 中产生电流，实验的情况如图乙所示。 A、观察并分析①②③现象可知：导体静止时， 不能 产生感应电流；导体沿着磁感线 方向运动时，不能产生感应电流；导体切割磁感应线运动时， 能 产生感应电流。（均 选填“能”或“不能”）。 B、观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是 闭合电路 。 （3）对比图甲和图乙两次实验后，小星认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生 电流，而是 产生的电流太微弱 。 【解答】解：（1）当导体 ab 中产生电流时，螺线管中有电流通过，通电螺线管周围存在 磁场，小磁针受磁力作用会发生偏转。 （2）A、图乙中①②③的电路都是闭合电路，观察并分析①②③现象可知：导体静止时， 没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；导体沿着磁感线方向运动时，没有做切割 磁感线运动，不能产生感应电流；导体切割磁感应线运动时，灵敏电流表的指针发生偏 转，能产生感应电流。 B、观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是闭合电路。 （3）对比图甲和图乙两次实验可知，图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而 是产生的电流太微弱。 故答案为：（1）电流；（2）不能；能；闭合电路；（3）产生的电流太微弱。 16．（1）小金将一盆金桔放在窗台边，一段时间后，发现植物的茎按图 1 方向生长，出现明 显的向光生长现象，请用生长素的有关知识解释植物茎向光生长的原因 植物背光一侧 生长素分布多于向光一侧，生长较快，弯向光源 。 （2）如图 2 甲是一种电磁限流器的示意图。当电路中电流过大时，电磁铁吸引衔铁 B， 接点 C．D 被弹簧拉起（C、D 为动触点）电路切断。如图 2 乙是小金同学设计的电磁限 流器。两图相比，说明图乙的不足之处 当电流过大时，切断电路，但切断电路之后， 电 磁 铁 没 有 了 磁 性 ， 在 弹 簧 拉 力 的 作 用 下 ， 开 关 又 自 动 闭 合 ， 不 能 检 修 。 （3）如图 3 所示，1911 年卢瑟福等人为了探究原子内部结构的奥秘进行了上述实验，他 们用一束带正电荷，质量比电子大的多的高速运动的α粒子轰击金箔发现：①大多数α粒 子能穿过金箔而不改变原来的运动方向；②一小部分 a 粒子改变了原来的运动方向；③ 有极少数α粒子被弹了回来。请你根据原子结构的认识，分析上述现象的原因：现象① 原 子核很小，原子内部有很大空间 。现象② 原子核带正电，α粒子途经金原子核附近时， 受到斥力而改变了运动方向 。 【解答】解：（1）一段时间后，植物呈现明显的向光生长，因为植物背光一侧生长素分 布多于向光一侧，生长较快，弯向光源； （2）在甲图中，当电路中电流过大时，电磁铁 A 的磁性增强，对衔铁 B 的吸引力增大， 使衔铁 B 逆时针旋转失去对闸刀 S 的制动作用，弹簧把闸刀 S 拉起，切断电流，保护电 路。 在乙图中，电流过大时，也能切断电路，但切断电路之后，电磁铁没有了磁性，在弹簧 拉力的作用下，开关又自动闭合，所以乙图的不足是当电流过大时，切断电路，但切断 电路之后，电磁铁没有了磁性，在弹簧拉力的作用下，开关又自动闭合，不能检修； （3）①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向，说明原子核很小，原子内部 有很大空间； ②一小部分α粒子改变了原来的运动方向，说明原子核带正电，α粒子途经金原子核附近 时，受到斥力而改变了运动方向。 故答案为：（1）植物背光一侧生长素分布多于向光一侧，生长较快，弯向光源； （2）当电流过大时，切断电路，但切断电路之后，电磁铁没有了磁性，在弹簧拉力的作 用下，开关又自动闭合，不能检修； （3）①原子核很小，原子内部有很大空间；②原子核带正电，α粒子途经金原子核附近 时，受到斥力而改变了运动方向。 三．计算题（共 4 小题） 17．随着科技的发展，很多地方通过水位自动报警装置来监测水位的变化。如图是钱塘江水 位自动报警装置示意图，A 为球形浮子，B 装置（T 形）可以上下移动，C 为外壳固定不 动。当水位上升时，浮子 A 上升，并推动 B 上升。 （1）当水位达到一定高度时，控制电路接通。此时工作电路 红灯 亮（选填“红灯”或 “绿灯”或“同时”），警示水位过高； （2）A 和 B 的总质量为 0.6 千克，当水位上涨，使浮子 A 浸入水中体积达到一半时装置 报警，若要保证报警器能正常工作，不计摩擦，则浮子 A 的体积为多少？ 【解答】解：（1）读图可知，当水位上升时，浮子 A 上升，并推动 B 上升，当水位达到 一定高度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，红灯亮； （2）由题意可知，报警时 AB 受力平衡，所以 F 浮＝GAB＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N， 浮子 A 浸入水中体积达到一半时，由阿基米德原理：F 浮＝ρ液 gV 排＝ρ水 Vg 得， 浮子 A 的体积： V 浮 水 thh䁖h䁖 1.2×10﹣3m3。 答：（1）红灯； （2）浮子 A 的体积为 1.2×10﹣3m3。 18．某同学乘坐小区电梯时，发现电梯超载会自动报警，喜好钻研的他对电梯的自动报警现 象设计了如图甲电路进行研究。电源电压恒定不变，R0 为定值电阻。用杯中水量调节压 敏电阻受到压力的大小，压敏电阻的电流与受到压力大小的关系如图乙所示。 （1）甲图中，当水杯中的水量达到“超载”状态，电路中 电铃响 （选填“绿灯亮”、“电 铃响”或“绿灯亮同时电铃响”）。 （2）一个质量为 50 千克的小区居民搭载电梯从地面回到五楼的家，已知每层楼高 3 米， 电梯对该居民做的功是多少焦？ （3）小区电梯超载报警的 Rx﹣F 图象如图丙所示，空载时电梯厢对 Rx 的压力 F1 等于电 梯厢的重力。当压力 F2＝1×104 牛时，电梯报警，则此电梯限载多少人？（设每人质量 为 50 千克） 【解答】解： （1）由图乙知，压力增大时，通过 Rx 的电流增大，说明其连接电路的阻值变小； 当压力增大到一定程度时，即超载时，压敏电阻 Rx 受到的压力 F 增大，阻值减小，控制 电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸 下，触点 K 与触点 B 接触，电铃报警，绿灯不工作。 （2）居民搭载电梯从地面到五楼上升高度 h＝（5﹣1）×3m＝12m， 所以电梯对该居民做的功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×12m＝6000J； （3）空载时电梯厢对 Rx 的压力 F1 等于电梯厢的重力，由图丙知，F1＝4×103N， 当压力 F2＝1×104N 时超载，电梯报警， 故电梯中人的重力为：G 人＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N， 一个人的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 电梯限载的人数：n 人 h hh 12，所以此电梯限载 11 人。 故答案为：（1）电铃响； （2）电梯对该居民做的功 6000J； （3）此电梯限载 11 人。 19．如图甲为小园同学设计的水箱水量预警装置电路设计图圆柱体水箱底面积 S＝0.45 米 2， 高 H＝10 米，浮球质量为 3 千克，永久磁铁质量为 2 千克。干簧管是一种磁敏开关，其 工作原理如图乙，当永久磁铁靠近干簧管时，簧片的触点部位会被磁力吸引而吸合；当 永久磁铁远离干簧管，磁场减弱后，簧片由于本身的弹性而释放断开。当水箱水面高度 高于 8 米或低于 2 米时，相应的干簧管簧片触点会一直吸合，电路中对应的预警灯亮， 发出预警。 已知电源电压 U＝6 伏，红灯规格为“6 伏 1.2 瓦”，绿灯规格为“6 伏 0.6 瓦”。 （1）图中滑轮的作用是 改变力的方向 。 （2）求完成该实验浮球的最小体积。（g 取 10N/kg） （3）图丙表示水箱内每秒放水的体积（秒流量）与水位高 h 的关系。当水箱装满水后， 闭合开关的同时从出水口开始放水，到恰好放水完毕，断开开关，整个过程电路消耗的 电能。（干簧管电阻忽略不计） 【解答】解：（1）如图是一个定滑轮，定滑轮能改变力的方向，浮体上升是通过永磁体 的下降来完成的，所以定滑轮的作用是改变力的方向。 （2）定滑轮是一个等臂杠杆，根据杠杆平衡条件得， （m1g﹣F 浮）L1＝m2gL2， 因为 L1＝L2， 所以，m1g﹣F 浮＝m2g， m1g﹣ρ水 gV 排＝m2g， m1﹣ρ水 V 排＝m2， 3kg﹣1.0×103kg/m3×V 排＝2kg， 解得，V 排＝10﹣3m3， 所以浮球的最小体积是：V＝V 排＝10﹣3m3。 （3）水箱的容积即水箱装满水时，水的体积：V 水＝V 容积＝Sh＝0.45m2×10m＝4.5m3， 水箱高度 10m，水箱内 10m﹣8m 水的体积和 2m﹣0m 水的体积是相等的，V'水 V 容积 4.5m3＝0.9m3， 由图象知， 水箱内 10m﹣8m 水流出时平均流量为：V1 hthh䁖ݏhthh䁖ݏ 0.0045m3/s 所以，水箱内 10m﹣8m 水流出时间：t1 水 ht䁣 hthh䁖ݏ 200s 水箱水位在 10m﹣8m 红灯报警，电源电压是 6V，红灯正常工作，红灯工作 200s 消耗电 能为：W1＝P1t1＝1.2W×200s＝240J 水箱内 2m﹣0m 水流出时平均流量为：V2 hthh䁖ݏ 0.0005m3/s 所以，水箱内 2m﹣0m 水流出时间：t2 水 ht䁣 hthhh䁖ݏ 1800s 水箱水位在 2m﹣0m 绿灯报警，电源电压是 6V，绿灯正常工作，绿灯工作 1800s 消耗电 能为：W2＝P2t2＝0.6W×1800s＝1080J 整个过程电路消耗的电能：W＝W1+W2＝240J+1080J＝1320J 答：（1）改变力的方向；（2）浮球的最小体积是 10﹣3m3；（3）整个过程电路消耗的电能 1320J。 20．出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1 为保护电阻， R2 为压敏电阻，当超载时，电铃会报警，已知控制电路的电源电压 U＝6 伏，R1＝100 欧，压敏电阻 R2 的阻值随压力 F 大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻 值都忽略不计。 （1）请简要说法超载时，引起电铃报警的工作过程。 （2）当电磁铁线圈电流达到 20 毫安时，衔铁刚好内吸住，若该电梯厢内站立总质量为 800 千 克 的 乘 客 时 ， 试 通 过 计 算 说 明 电 梯 是 否 超 载 。（ g 取 10 牛 / 千 克 ） 【解答】解：（1）电梯超载时，压敏电阻 R2 受到的压力 F 增大时，其阻值减小，控制电 路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住， 触点 K 与触点 B 接触，电铃报警，电梯不工作。 （2）电梯厢内站立总质量为 800 千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即 F＝G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N， 由图乙，当压力 F＝8000N，对应的压敏电阻阻值 R2＝300Ω 所以控制电路中的电流为 I hhhh 0.015A＝15mA 因为 15mA＜20mA 所以此时电梯不超载。 故答案为：（1）电梯超载时，压敏电阻 R2 受到的压力 F 增大时，其阻值减小，控制电路 中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住， 触点 K 与触点 B 接触，电铃报警，电梯不工作；（2）不超载。 声明：试 题解析著作权 属菁优网所有 ，未经书面同 意，不得复制 发布 日期：2021/1/5 11:26:07 ；用户： 初中物理 3 ；邮箱：nsjy68@xyh.com；学号： 28079598