第二十章 电与磁 单元综合达标卷
一、单选题
1．将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上，静止时的示意图如图所示，其中符合实际的是（ ）
A． B．
C． D．
2．下列四幅图中的装置，应用电磁感应原理的是（ ）
A．电磁起重机
B．手摇发电机
C．扬声器
D．司南
3．我国高铁在节能技术上采用了再生制动方式：动车到站前先停止供电，由于惯性，动车继续向前运行，电机线圈随车轮转动并在磁场中切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，自动输入电网。如图所示，与我国高铁在节能技术上运用的工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
4．下列关于磁感线的说法中，正确的是（ ）
A．磁感线是由小铁屑形成的
B．磁场中有许多曲线，这些曲线叫磁感线
C．小磁针在磁感线上才受力，在两条磁感线之间不受力
D．磁感线是人们为了形象地描述磁场的分布而假想出来的，实际并不存在
5．天桥极大方便了行人的出行，阴雨天时空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（ ）
A．应选R1作为该电路的湿敏电阻
B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在N处
C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮
D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁
6． 战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也”，这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南，有关说法正确的是（ ）
A．司南周围的磁场和磁感应线都是真实存在的
B．司南周围各点的磁场方向都是相同的
C．司南可以吸引铁屑，利用了同名磁极相互吸引
D．司南所指的南北方向通常与地理的南北极方向略有偏离，世界上最早记述这一现象的是中国宋代的沈括
7．对于下列四幅图的描述，不正确的是（ ）
A．甲图：A点放置小磁针，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图：实验说明了动圈式话筒的工作原理
C．丙图：实验说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关
D．丁图：实验开关闭合导体ab向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体ab运动方向不改变
8．电和磁让我们的生活丰富多彩，关于如图所示的情景，说法正确的是（ ）
A．甲图中通电螺线管的B端是S极
B．图乙中的装置可用来演示发电机的工作原理
C．图丙中的测电笔，在使用时手应接触测电笔尾部的金属体
D．图丁中水平放置的指南针受地磁场影响，指针N极总是指向地理南方
9．如图为一款自发电无线门铃，通过按压按钮产生电流给指令和发射单元供电，再通过无线电传输发射给应答器，既节能环保又省去更换电池的麻烦。下列实验中可以反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
10．如图1， 表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
二、填空题
11．如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”），抢跑指示灯 （选填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
12．能在水平面内自由转动的小磁针静止时指南的一端是 极，小磁针静止时之所以能指南北方向是因为受到 的作用。
13．当前，我国新能源汽车消费市场活力持续迸发，新能源汽车的主要部分是电动机，是把 转化为机械能的装置，其原理是利用 对电流有力的作用。电动机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 性，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
14．小红在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电
流强度有关．她设计了如图所示的装置，验证磁场给通电导体的作用力与电流是否有关．实验步骤如下，请你补充完整：
（1）将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
（2）给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；
（3）给导体两端加电压U2，U2＞U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；
（4） ，即可知道磁场给通电导体的作用力与电流是否有关．
（5）小刚也利用该装置探究磁场给通电导体的作用力与电流有关是否，但两次实验中给导体棒所通电流方向均与小红的相反，比较小刚和小红的做法你认为
A． 都可以 B．小红更好 C．小刚更好
（6）小红想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她更换了另一根较长的导体棒，这样改变自变量 （选填“对”或“不对”）．
15．如图所示的实验，可以用来说明物质的某种物理性质．图中的磁体将大头针吸起，表明磁体有 ；图中小明费了好大的力气将弹簧拉长，放手后弹簧又恢复了原样，表明弹簧有 ．（填相应的物理性质）
16．奥斯特实验表明：通电导体周围存在着 ；如图（a）所示，根据通电螺线管的电流方向，请判断通电螺线管的左端为 极；小明家电能表上个月的示数如下表所示：
0 2 4 2 6
这个月底的示数如图（b）所示，可知他家本月用电 kW·h，表盘转了 圈。
17．在研究如图所示的“通电螺线管周围磁场的强弱”的实验中，要改变通电螺线管的磁场强弱，可通过改变通过螺线管的 来实现；要判断通电螺线管周围的磁场强弱，可通观察 来确定；图中的电磁铁的上端是 极。
18．如图甲所示是小林设计的盐水密度控制模拟装置，A物体始终浸没在盐水中，R为定值电阻，为力敏电阻，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知，物体A的体积，质量，当电磁铁线圈中的电流时，铁质开关K被吸上，当时，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，此装置所能控制的最大盐水密度为。电磁铁线圈电阻忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。闭合开关S，电磁铁上端为 极；定值电阻R的阻值为 ；此装置所能控制的最小盐水密度为 。（g取10N/kg）
三、计算题
19．人们对自我保护越来越关注。下表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻RX的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与 （选填“A”或“B”）相连；
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
20．我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电．
（1）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是
（2）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示．汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该 （选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．简单说明你判断的理由：
输出电压/V 300
额定功率/kW 30
最大容量/kW h 30
质量/kg 320
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值．已知汽油的热值为4.6×107J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
计算：①牵引力做功为多少；
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大．
21．如图甲为电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能，相关参数如表所示。图甲中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，继电器下方触点和触点a、b接通；热敏电阻R中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图乙所示，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝132Ω、U2＝220V。
求：
额定电压 220V
加热功率 1650W
保温功率 220W
（1）电热水器加热状态下工作100s消耗的电能；
（2）R2阻值；
（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的最小阻值为多少？若R0为该值，衔铁刚好吸下时储水箱中水温是多少？
四、实验探究题
22．
（1）如图甲所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更 (选填“多”或“少”)。
（2）如图乙所示，在探究光反射时的规律实验中，通过实验可知，反射光线、入射光线和法线都在 (选填“同”或“不同")一平面内，反射角r 入射角i.
（3）在探究晶体熔化时温度的变化规律的实验中，如图丙所示，此时温度计的读数为 ℃.观察到晶体在熔化过程中温度不变，说明晶体在熔化过程中 (选填有或“没有”)固定的熔化温度。
23．某同学做“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验（小磁针深色的一端是N极）。
（1）实验中通电螺线管周围的铁屑分布如图甲所示，观察铁屑的排列情况可知通电螺线管外部磁场跟 磁体的磁场相似；只利用铁屑的排列 判断磁场方向（选填：“能”或“不能”）；
（2）在探究通电螺线管外部磁场的方向实验中，在螺线管周围放置一些小磁针，通电后，小磁针的偏转情况如图乙所示，根据 可知此时通电螺线管的左端是 极；由大量相关实验推理可知通电螺线管外部磁场的方向是由螺线管的N极指向S极；
（3）其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管周围各小磁针的偏转情况如图丙所示。由图乙和图丙所示实验可知：通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中的 有关。
24．根据古文《论衡-是应篇》中的记载：“司南之杓(用途)，投之于地，其柢(握柄)指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
甲 乙 丙
（1）如图(甲)所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 (选填“N”或“S”)极。
（2）1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南。如(乙)所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 (选填“B”“C”“D”或“E'')处打磨成磁勺的A端。
（3）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。
（4）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图(丙)所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性。H为电源的 极。
（5）历史上真有这样的司南吗 仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺要更 (选填“轻”或“重”)，从而有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "()
" ()
第二十章 电与磁 单元综合达标卷
一、单选题
1．将自由转动的指南针放在地球表面的赤道上，静止时的示意图如图所示，其中符合实际的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】地磁北极在地理的南极附近，地磁南极在地理的北极附近；
指南针静止时N极指向为磁场的方向，因此在赤道上的指南针静止时，其N极指向地磁南极，也就是地理北极，且由于磁偏角的存在，不是正北．C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】地磁场的南极在地理的北极附近。
2．下列四幅图中的装置，应用电磁感应原理的是（ ）
A．电磁起重机
B．手摇发电机
C．扬声器
D．司南
【答案】B
【解析】【解答】A．电磁起重机是利用电流的磁效应，A不符合题意；
B．手摇发电机的工作原理是电磁感应现象，B符合题意；
C．扬声器把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力运动原理，C不符合题意；
D．司南是利用磁极间的相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】发电机利用了电磁感应的原理制成。
3．我国高铁在节能技术上采用了再生制动方式：动车到站前先停止供电，由于惯性，动车继续向前运行，电机线圈随车轮转动并在磁场中切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能，自动输入电网。如图所示，与我国高铁在节能技术上运用的工作原理是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】【解答】电机线圈随车轮转动并在磁场中切割磁感线产生感应电流，是电磁感应现象。
A．该图是奥斯特电流磁效应的实验原理图，A不符合题意；
B．该图是探究影响电磁铁磁性强弱的实验图，B不符合题意；
C．该图是电动机的原理图，C不符合题意；
D．该图是电磁感应实验原理图，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这叫电磁感应现象，分析找出与高铁节能原理相同的选项。
4．下列关于磁感线的说法中，正确的是（ ）
A．磁感线是由小铁屑形成的
B．磁场中有许多曲线，这些曲线叫磁感线
C．小磁针在磁感线上才受力，在两条磁感线之间不受力
D．磁感线是人们为了形象地描述磁场的分布而假想出来的，实际并不存在
【答案】D
【解析】【解答】解：A、通过磁体周围小铁屑的排布情况，人们画出了磁感线的形状，此处的小铁屑不是磁感线，磁感线是人们利用建模的方法画出来的并不真实存在的曲线，而小铁屑是客观存在的．故A错误．
B、磁场中没有曲线，磁感线是为了描述磁场而假想的曲线．故B错误．
C、放入磁场中的小磁针一定会受到磁力的作用，与其是否在磁感线上无关．故C错误．
D、磁感线并不客观存在，人们为了描述磁场而引人的想象出来的，其方向表示磁场的方向，其疏密程度表示磁场的强弱．故D正确．
故选D．
【分析】（1）磁感线是为了描述看不见但又客观存在的磁场而引入的，它并不客观存在．
（2）通过磁体周围的小铁屑的排布情况，在此基础上人们利用建立模型的方法画出了磁感线，其方向表示磁场的方向，其疏密程度表示磁场的强弱．
（3）磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用，只要小磁针置于磁场中就会受到磁力的作用．
5．天桥极大方便了行人的出行，阴雨天时空气潮湿，能见度低，路面湿滑，为保证行人上下天桥时的安全，需在天桥入口处设置警示灯。图甲是某同学为此设计的部分模拟电路，电磁铁及触点1固定不动，衔铁可在电磁铁作用下上下运动，带动铜棒OF绕O点运动。该电路中需用到阻值随空气湿度变化的湿敏电阻，将湿敏电阻接在电路中（图中未画出），闭合开关S，当空气湿度小于设定值时，警示灯随湿度变化而自动调整亮度；当空气湿度增大到设定值时，警示灯能不断闪烁。图乙是可供选择的两种湿敏电阻的阻值随湿度变化关系的图像。忽略电磁铁线圈电阻，灯泡阻值不变，以下说法正确的是（ ）
A．应选R1作为该电路的湿敏电阻
B．在M、N、Q三处位置中，湿敏电阻应安装在N处
C．小于设定值时，湿度越小警示灯越亮
D．向左移动滑片P，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁
【答案】D
【解析】【解答】A．由图乙知，R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小。根据实际情况，当空气潮湿，能见度变低时，警示灯变亮，电路中电流变大，电阻变小，即湿敏电阻随湿度的增加而减小，所以应选R2作为该电路的湿敏电阻，故A错误；
B．由图甲知，当湿度增大，能见度低，湿敏电阻变小，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引上去，湿敏电阻安装在M处时，会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮起到闪烁的作用，可知湿敏电阻应安装在M处，故B错误；
C．由图乙知，当湿度减小，湿敏电阻变大，根据欧姆定律得，电路的电流变小，所以小于设定值时，湿度越小警示灯越暗，故C错误；
D．向左移动滑片P，电路中电阻变小，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引上去，可使警示灯在较小湿度下实现闪烁，故D正确。
【分析】由电路图可知，本电路涉及到电磁继电器，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强；由图乙可知，R1的电阻随湿度的增加而增加，R2的电阻随湿度的增加而减小，由此进行选择。
6． 战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也”，这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南，有关说法正确的是（ ）
A．司南周围的磁场和磁感应线都是真实存在的
B．司南周围各点的磁场方向都是相同的
C．司南可以吸引铁屑，利用了同名磁极相互吸引
D．司南所指的南北方向通常与地理的南北极方向略有偏离，世界上最早记述这一现象的是中国宋代的沈括
【答案】D
【解析】【解答】A.磁场是客观存在的，而磁感线是人为引入的，它并不存在，故A错误；
B.磁场周围各点的磁场方向是不同的，故B错误；
C. 司南可以吸引铁屑，利用了异名磁极相互吸引，故C错误；
D.司南所指的南北方向通常与地理的南北极方向略有偏离，世界上最早记述这一现象的是中国宋代的沈括，故D正确。
故选D。
【分析】A.根据对磁场和磁感线的认识判断；
B.根据对磁场方向的认识判断；
C.根据磁极之间的相互作用规律判断；
D.根据有关磁现象的科学发展史判断。
7．对于下列四幅图的描述，不正确的是（ ）
A．甲图：A点放置小磁针，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图：实验说明了动圈式话筒的工作原理
C．丙图：实验说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关
D．丁图：实验开关闭合导体ab向左运动，若同时改变电流方向和磁场方向，导体ab运动方向不改变
【答案】C
8．电和磁让我们的生活丰富多彩，关于如图所示的情景，说法正确的是（ ）
A．甲图中通电螺线管的B端是S极
B．图乙中的装置可用来演示发电机的工作原理
C．图丙中的测电笔，在使用时手应接触测电笔尾部的金属体
D．图丁中水平放置的指南针受地磁场影响，指针N极总是指向地理南方
【答案】C
9．如图为一款自发电无线门铃，通过按压按钮产生电流给指令和发射单元供电，再通过无线电传输发射给应答器，既节能环保又省去更换电池的麻烦。下列实验中可以反映其工作原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
10．如图1， 表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。用Fab、Fcd、Fa'b'、Fc'd'分别表示图2、3中闭合开关时磁场对导体ab、cd、a'b'、c'd'的作用力，则（ ）
A．Fab竖直向上，Fcd竖直向下 B．Fab竖直向下，Fcd竖直向上
C．Fa'b'竖直向上，Fc'd'竖直向下 D．Fa'b'竖直向下，Fc'd'竖直向下
【答案】B
二、填空题
11．如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （选填“增强”或“减弱”），抢跑指示灯 （选填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
【答案】增强；L2
【解析】【解答】（1）根据图片可知，当R0所受压力变小，它的电阻变小。根据可知，此时电流变大，那么电磁铁的磁性增强。
（2）当衔铁吸下时，工作电流只经过灯泡L2，即抢跑指示灯L2会亮，判定运动员抢跑。
【分析】（1）根据欧姆定律分析通过电磁铁的电流大小，进而确定电磁铁的磁场强弱变化；
（2）根据衔铁的移动方向确定哪个灯泡被接通即可。
12．能在水平面内自由转动的小磁针静止时指南的一端是 极，小磁针静止时之所以能指南北方向是因为受到 的作用。
【答案】S；地磁场
13．当前，我国新能源汽车消费市场活力持续迸发，新能源汽车的主要部分是电动机，是把 转化为机械能的装置，其原理是利用 对电流有力的作用。电动机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 性，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
【答案】电能；磁场；方向
14．小红在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电
流强度有关．她设计了如图所示的装置，验证磁场给通电导体的作用力与电流是否有关．实验步骤如下，请你补充完整：
（1）将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
（2）给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1；
（3）给导体两端加电压U2，U2＞U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α2；
（4） ，即可知道磁场给通电导体的作用力与电流是否有关．
（5）小刚也利用该装置探究磁场给通电导体的作用力与电流有关是否，但两次实验中给导体棒所通电流方向均与小红的相反，比较小刚和小红的做法你认为
A． 都可以 B．小红更好 C．小刚更好
（6）小红想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她更换了另一根较长的导体棒，这样改变自变量 （选填“对”或“不对”）．
【答案】比较α1、α2的大小 ；B；不对
【解析】【解答】解：（4）由题意可知，当电路中电压越大时，导体中电流越大，通过比较悬线偏转的角度大小可以知道磁场给通电导体的作用力与电流是否有关；
（5）在实验中，为了准确反映导体棒受力情况与电流大小的关系，应使电流方向一致，且为了好观察和比较，最好使导体棒向蹄形磁体的外部偏转，故小红的方法更好一些．故B符合题意．
（6）在实验中，如果导体棒的长度改变了，则其电阻也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求，因此，这样改变自变量的方法是不对的．
故答案为：（4）比较α1、α2的大小；（5）B；（6）不对．
【分析】（4）电压越大，则导体中电流越大，通过比较悬线偏转的角度大小可以知道磁场给通电导体的作用力与电流是否有关；
（5）根据控制变量法，应该控制其它的量不变，只改变需要探究的量；
（6）当导体棒的长度改变时，其电阻也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求．
15．如图所示的实验，可以用来说明物质的某种物理性质．图中的磁体将大头针吸起，表明磁体有 ；图中小明费了好大的力气将弹簧拉长，放手后弹簧又恢复了原样，表明弹簧有 ．（填相应的物理性质）
【答案】磁性；弹性
【解析】【解答】解：（1）大头针是铁质的，磁体能吸引大头针，说明磁体有磁性．（2）小明费了好大的力气将弹簧拉长，放手后弹簧又恢复了原样，表明弹簧具有在外力撤销后能恢复了原样的性质，即具有弹性．
故答案为：磁性；弹性．
【分析】（1）磁体具有磁性，就是具有吸铁性．（2）在弹性范围内，弹簧发生形变后，在外力撤销后能恢复原状的性质是物体的弹性．
16．奥斯特实验表明：通电导体周围存在着 ；如图（a）所示，根据通电螺线管的电流方向，请判断通电螺线管的左端为 极；小明家电能表上个月的示数如下表所示：
0 2 4 2 6
这个月底的示数如图（b）所示，可知他家本月用电 kW·h，表盘转了 圈。
【答案】磁场；S；120；72000
17．在研究如图所示的“通电螺线管周围磁场的强弱”的实验中，要改变通电螺线管的磁场强弱，可通过改变通过螺线管的 来实现；要判断通电螺线管周围的磁场强弱，可通观察 来确定；图中的电磁铁的上端是 极。
【答案】电流的大小；吸引小铁钉的多少；S
【解析】【解答】要改变通电螺线管的磁场强弱，可通过改变通过螺线管的电流来实现，判断通电螺线管周围的磁场强弱，可通观察吸引小铁钉的多少来确定；根据安培定则判断，电磁铁的上端是S极。
故答案为：电流来实现，吸引小铁钉的多少；S。
【分析】改变电流大小可以改变电磁铁的磁性强弱，通过观察吸引铁钉的多少可以判断磁性的强弱，利用安培定则判断电磁铁的磁极位置。
18．如图甲所示是小林设计的盐水密度控制模拟装置，A物体始终浸没在盐水中，R为定值电阻，为力敏电阻，其阻值随下方轻质细线拉力的变化关系如图乙所示。已知，物体A的体积，质量，当电磁铁线圈中的电流时，铁质开关K被吸上，当时，K被释放，从而通过控制水泵向容器中注水使盐水密度保持在一定范围内，此装置所能控制的最大盐水密度为。电磁铁线圈电阻忽略不计，假设水加入容器后与盐水立刻混合均匀。闭合开关S，电磁铁上端为 极；定值电阻R的阻值为 ；此装置所能控制的最小盐水密度为 。（g取10N/kg）
【答案】S；50；1.1
三、计算题
19．人们对自我保护越来越关注。下表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻RX的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲所示，工作电路处于加热状态时，电磁继电器衔铁的触点应该与 （选填“A”或“B”）相连；
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值；
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
【答案】（1）B
（2）解：根据足浴盆的相关参数，可知的功率：，
利用可得的阻值：；
（3）解：当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，可以求得控制电路的总电阻：，
由图乙可知，此时，
可得此时滑动变阻器的电阻阻值：；
（4）减小滑动变阻器的阻值。
【解析】【分析】 1）工作电路处于加热状态时，电路中电阻较小，所以电磁继电器衔铁的触点应该与 B点连接
2） 根据题可知的功率：，根据计算的阻值；
3） 当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，根据欧姆定律求得控制电路的总电阻，由图乙可知，此时，根据求解滑动变阻器的电阻阻值
4）根据P=U2/R可知，提高保温功率的方法有减小滑动变阻器的阻值或者提高电源电压可以提高 升高足浴盆保温温度
20．我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电．
（1）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是
（2）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示．汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该 （选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．简单说明你判断的理由：
输出电压/V 300
额定功率/kW 30
最大容量/kW h 30
质量/kg 320
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值．已知汽油的热值为4.6×107J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
计算：①牵引力做功为多少；
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大．
【答案】（1）电磁感应现象
（2）小于；蓄电池的额定功率为30kW，蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率
（3）解：汽车通过的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，
牵引力做的功：
W1=Fs=2000N×25000m=5×107J，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J，
由题意可知蓄电池获得的电能：
W2=（30﹣30×80%）kW h=2.16×107J，
有效利用的能量：W有用=W1+W2=5×107J+2.16×107J=7.16×107J，
总能量：W总=Q放=2.3×108J，
内燃机的效率：
η= ×100%= ×100%≈31%
【解析】【解答】解：（1）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是电磁感应现象；（2）因为蓄电池的额定功率为30kW，蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所以汽车上的电机的额定功率应该小于30kW；
【分析】（1）发电机是根据电磁感应现象制成的；（2）蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率；（3）已知燃油的质量kg，燃油的热值为4.6×107J/kg，根据Q放=mq可求出燃油放出的热量，由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，由速度50km/h和时间0.5h，根据S=Vt求出距离，根据W=FS求出牵引力做的功；已知蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值，可求出转化成的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，最后根据η= ×100%求出内燃机的效率．
21．如图甲为电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能，相关参数如表所示。图甲中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路。当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，继电器下方触点和触点a、b接通；热敏电阻R中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻R随温度变化的规律如图乙所示，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝132Ω、U2＝220V。
求：
额定电压 220V
加热功率 1650W
保温功率 220W
（1）电热水器加热状态下工作100s消耗的电能；
（2）R2阻值；
（3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的最小阻值为多少？若R0为该值，衔铁刚好吸下时储水箱中水温是多少？
【答案】（1）解：加热功率P＝1650W；电热水器加热状态下工作100s消耗的电能W＝Pt＝1650W×100s＝1.65×105J；
答：电热水器加热状态下工作100s消耗的电能1.65×105J；
（2）解： 由电路图可知，继电器下方触点和触点c接通时，R2与R1并联，处于加热状态，由并联电路的电压特点知，
P＝P1+P2＝+；即1650W＝；
解得R2＝37.7Ω；
答：R2阻值37.7Ω；
（3）解：由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA＝0.015A，
则控制电路的最大电流为0.015A，此时电路的总电阻最小，
电路的最小总电阻：R总＝＝＝400Ω，
由图乙可知，热敏电阻的最小阻值R小＝200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，保护电阻R0的最小阻值：R0＝R总﹣R小＝400Ω﹣200Ω＝200Ω；
由题意可知，电磁铁的衔铁被吸下时，电路中的电流I＝10mA＝0.01A，此时R0＝200Ω，
控制电路的总电阻：R'总＝＝＝600Ω，
此时热敏电阻的阻值：R＝R总′﹣R0＝600Ω﹣200Ω＝400Ω，
由图乙可知，此时储水箱中水温是60℃。
答：为使控制电路正常工作，保护电阻R0的最小阻值为200Ω，若R0为该值，衔铁刚好吸下时储水箱中水温是60℃。
【解析】【分析】
（1）由于题目中已经告诉了电加热器的加热功率（表中数据），和加热的时间，可直接利用 W＝Pt 计算出加热器在这段时间内所消耗的电能；
（2） 由电路图甲可知，当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，继电器的衔铁被接下，与下方触点a和触点b接通，R1与R2并联，电加热器处于加热状态，由并联电路的特点知，P加=P1+P2，代入相关数据可求出R2 ；
（3）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流为：0.015A，即可算出此时控制电路的最小总电阻：R控总小=400Ω，由图乙知热敏电阻的最小阻值：R敏小=200Ω，即可算出保护电阻的最小阻值R0＝ 200Ω；
当R0=200Ω时，电磁铁的衔铁被吸下，控制电路中的电流 I=10mA=0.01A，可算出电路的总电阻R'总=600Ω ，根据串联电路的电阻特点，即可算出此时R敏=400Ω，由图乙知，水箱水的温度为60℃。
四、实验探究题
22．
（1）如图甲所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更 (选填“多”或“少”)。
（2）如图乙所示，在探究光反射时的规律实验中，通过实验可知，反射光线、入射光线和法线都在 (选填“同”或“不同")一平面内，反射角r 入射角i.
（3）在探究晶体熔化时温度的变化规律的实验中，如图丙所示，此时温度计的读数为 ℃.观察到晶体在熔化过程中温度不变，说明晶体在熔化过程中 (选填有或“没有”)固定的熔化温度。
【答案】（1）N；多
（2）同；等于
（3）45；有
【解析】【解答】1)根据安培定则可知， 闭合开关后，通电螺线管的上端为 N极，减小电阻，通电螺线管磁性增强 ，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量多
综上第1空、N；第2空、多
2） 如图乙所示，在探究光反射时的规律实验中，通过实验可知，反射光线、入射光线和法线都在 同一平面， 反射角r 等于 入射角i.
综上第1空、同；第2空、等于
3） 在探究晶体熔化时温度的变化规律的实验中，如图丙所示，此时温度计的读数为 45℃， 观察到晶体在熔化过程中温度不变，说明晶体在熔化过程中 有熔点
综上第1空、45；第2空、有
【分析】根据通电螺线管
1、通电螺线管：由通电线圈组成，磁性方向可通过安培定则判断：用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极，磁性与电流、线圈匝数有关
2、探究反射定律试验：实验仪器由纸板（探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面），平面镜，量角器（探究入射角和反射角的大小关系）
实验步骤： 将一块平面镜放在水平桌面上，再把两张在同一平面内的硬纸板 E 和 F 竖直放在平面 镜上 ； 让一束光贴着纸板 E 沿 AO 方向入射，可观察到反射光线出现在 纸板 ；改变入射角的大小，使用量角器测量入射角和反射角的大小。
3、熔化温度时间曲线识别：物体熔化时，温度不变（熔点），但是需要不断吸热，此阶段处于固液共存
23．某同学做“探究通电螺线管外部磁场特点”的实验（小磁针深色的一端是N极）。
（1）实验中通电螺线管周围的铁屑分布如图甲所示，观察铁屑的排列情况可知通电螺线管外部磁场跟 磁体的磁场相似；只利用铁屑的排列 判断磁场方向（选填：“能”或“不能”）；
（2）在探究通电螺线管外部磁场的方向实验中，在螺线管周围放置一些小磁针，通电后，小磁针的偏转情况如图乙所示，根据 可知此时通电螺线管的左端是 极；由大量相关实验推理可知通电螺线管外部磁场的方向是由螺线管的N极指向S极；
（3）其他条件不变，只改变螺线管中的电流方向，通电螺线管周围各小磁针的偏转情况如图丙所示。由图乙和图丙所示实验可知：通电螺线管外部磁场的方向与螺线管中的 有关。
【答案】（1）条形；不能
（2）异名磁极互相吸引；S
（3）电流方向
24．根据古文《论衡-是应篇》中的记载：“司南之杓(用途)，投之于地，其柢(握柄)指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
甲 乙 丙
（1）如图(甲)所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 (选填“N”或“S”)极。
（2）1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南。如(乙)所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 (选填“B”“C”“D”或“E'')处打磨成磁勺的A端。
（3）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。
（4）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图(丙)所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性。H为电源的 极。
（5）历史上真有这样的司南吗 仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺要更 (选填“轻”或“重”)，从而有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。
【答案】（1）S
（2）D
（3）摩擦
（4）正
（5）轻
【解析】【解答】（1）磁体上指南的是南极，A指南，是S极；（2）磁体的磁场从北极出，会到南极，根据磁感线，D处是南极；（3）较粗糙的木盘摩擦力大，影响磁勺的转动；（4）由于磁勺柄为南极，和通电螺线管的下端相互吸引，则下端为北极，上端是南极，结合安培定则电源的H为正极；（5）若能更准确判断方向，古代司南受到的摩擦力更小，磁勺应更轻。
【分析】（1）磁体上指南的一端是南极；
（2）磁体上磁场方向从北极出来回到南极；
（3）接触面越粗糙，产生的摩擦力越大；
（4）根据安培定则可以判断电流方向；
（5）减轻物体重力，减小压力，可以减小摩擦力。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "()
" ()
