1、专题六专题六 电与磁电与磁 1、（2020 衢州）开关是电路的重要元件，既可确保安全用电，又能方便控制电路。学校的 STEM 课 堂上，小科在家庭电路图中设置了五处开关（如图所示）。小江觉得该电路设计不合理，因为有几处 开关必须处于常闭状态，所以无需设置，这几处开关是（ ） A. 1、2 B. 1、4 C. 2、4 D. 3、5 2、（2020 绍兴）下列有关电铃(如图)说法正确的是（ ） A. 电铃的工作原理是电磁感应 B. 小锤击打到铃碗时，电磁铁仍具有磁性 C. 要使铃声响度大一些，可适当降低电压 D. 滑动变阻器的滑片向左移动，电磁铁的磁性增强 3、 在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，
2、 小科设计了如图所示的电路。 下列相关说法不正确的是 （ ） A. 电磁铁 A，B 上方都是 S 极 B. 通过电磁铁 A 和 B 的电流相等 C. 电磁铁 A 的磁性强于电磁铁 B 的磁性 D. 向右移动滑片 P，电磁铁 A，B 磁性都减弱 4、 小科在学习了家庭用电后设计了一个如图所示的电路。下列相关说法正确的是（ ） A. 电路中甲、丁串联 B. 电路中丙连接方式不正确 C. 闭合开关 K1、K2 ， 甲灯亮、乙灯不亮，说明乙灯被短路 D. 用测电笔检测丙插座的两孔时，测电笔氖管都能发光 5、 有人发明了一种“发电地板”，如图所示发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成，行人或车辆 通过时，
3、挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动，使能发电该发电地板的工作原理与下列哪个选项 的实验原理相同（ ） A. B. C. D. 6、 如图是某种拍摄机动车闯红灯装置的工作原理示意图。当红灯亮时，控制电路中的自动开关才接 通，此时当汽车（相当于一个大铁块）通过停止线附近区域的埋地感应线圈时，感应线圈磁场就发生 很大变化，使埋地感应电源产生足够大的感应电压。摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。 （1）电磁继电器工作时，它把电能转化成热能和_。 （2）当绿灯亮时，摄像系统能否工作？_；理由是：_。 （3）埋地感应电源正负极变化是否影响摄像系统工作？_ 7、（2010 温州）如图所示，闭合开关 S；
4、小磁针的 N 极指向通电螺线管的左侧，请判断螺线管左侧 上端的磁极为_极，电源的 A 端为_极。 8、（2018 金华）小科在实验室发现一枚钢针，为能快速利用小磁针判断：钢针是否有磁性， 若有磁性则磁极如何分布，小科画出思维导图，请补充完整： _；_ 9、（2016 嘉兴）建立模型在科学研究中有着重要的作用 （1）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的宏观事物，如图甲是地球内部的圈层结构 模型，它展示了地球的内部结构，图中代表_ （2）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的微观结构，如图乙是某原子结构模型，它 表示了原子核在原子中所占体积很小，_在核外空间高速运动 （3）模型可
5、以帮助人们提示客观对象的形态、特征和本质，如图丙为条形磁铁的磁感线模型，磁体 周围的磁场强弱是通过_来描述的 10、（2014 丽水）如图为探究通电直导线周围磁场分布的实验。实验时先在有机玻璃板上均匀地撒 上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，接下去的操作是 _ ， 该操作的主要目的是使铁屑分散并减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力作 用下动起来，说明力能_。为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用_代替铁 屑进行实验。 11、（2017 杭州）图甲为热敏电阻 R 和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。继电器线圈的电阻为 150 欧。当线圈中电流大于或等于
6、 28 毫安时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电 压为 6 伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。 （1）从图甲中可得 50时热敏电阻的阻值为_欧。 （2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端还是 C、D 端？ （3）若恒温箱内的温度达到 100时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？ （4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度 将_（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 12、（2016 温州）如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压 U1=6 伏，指示 灯 L 的额定电压 UL=2.5 伏，定值电阻 R0=3
7、50 欧；控制电路电源电压 U2=1.5 伏，磁敏电阻 Rx的阻值随 其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道 A、B、C 处时，磁敏电阻 Rx所处 位置的磁场强度分别为 a、b、c，闭合开关 S1和 S2后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；当 窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声 将窗户移至 A 点时，窗户关闭，闭合开关 S1 ， 指示灯 L 正常发光，求此时指示灯 L 消耗的电功 率（写出计算过程） 已知电磁铁线圈中的电流达到 3 毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下，指示灯 L 熄灭，蜂鸣器开始 报警现移动滑动变阻器 RP的滑片，使其接入电路的阻值为其最大阻
8、值的 ，当窗户移至轨道 B 点 位置时，蜂鸣器恰好开始报警若要求窗户移至轨道 C 点位置时蜂鸣器才开始报警，此时能否通过调 节滑动变阻器的阻值来实现？请通过计算加以说明（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计） 13、1901 年，挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器，首开电磁炮先河。为了认识电磁炮的一 些特性，小柯制作了一个电磁炮模型，其原理如图螺线管通电后，铁制撞针迅速前移，推动炮弹射 出炮管。 （1）小柯要增强电磁炮中螺线管磁场，下列方法可行的是 （选填字母） A增加螺线管的线圈匝数 B改变线圈中的电流方向 C增大通过螺线管的电流 （2）炮弹的动能影响它的威力。直接测量动能小柯遇到困难，
9、所以，他通过测量同一炮弹的射程（炮 弹出射点离落地点间的水平距离）来间接比较此研究方法与下列 （选填字母）实验所用方法相 同。 （3）小柯测得的一项实验数据（取多次实验的平均值）如下表。 实验次数 第 1 次 第 2 次 第 3 次 第 4 次 第 5 次 撞针质量（克） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 射 程（米） 0.48 0.54 0.81 0.46 0.41 小柯得出了“当其他条件相同的情况下，撞针质量为 0.3 克时电磁炮的射程最远”的结论。 小妍觉得这个结论还不可靠，建议再取不同质量的撞针进行实验你认为选择撞针质量范围 在 克之间进行进一步实验比较合理。 14、（2020
10、温州模拟）下图是某型号的浴室自动防雾镜及简易工作电路图。防雾镜背面粘贴着发热 的定值电阻 R0 ， 其规格为“220V，110W”，利用 R0加热使镜面无法起雾，便于观察。当 S1闭合时 为手动加热除雾模式。当 S1断开时进入自动除雾模式，当浴室中湿度达到一定值时镜子起雾，R0自 动加热除雾。 （1）其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。请你再提出一 个会影响镜子起雾的因素：_。 （2） 镜子起雾后， R0加热约 30 秒后， 镜面会变得清晰。 某几日小明在家里观察到浴室中雾气弥漫时， 镜面却一直都清晰，没有出现有雾的现象。请结合上述电路，分析其可能的 1
11、个原因_。 （3）控制电路电源 U1为 6 伏。已知湿度感应元件有两种型号，分别为 Ra、Rb，它们的阻值随浴室 内空气湿度变化如图丙。厂家用湿度感应元件，当空气湿度为 60%时，电磁铁衔铁刚好被吸住，工作 电路开始自动加热。现要换成 Rb 型号湿度感应元件，保持其它条件不变，仍要做到空气湿度为 60% 时，工作电路开始自动加热，则应如何对控制电路部分进行改造？_。(列举两条) （4） 防雾镜工作电路连接了一个滑动变阻器 R，当 R的滑片在最左端时，工作电路的功率为 110W， 移动滑片能使定值电阻 R0的实际功率在最大功率的 25%100%之间变化，以满足不同季节使用。 请通 过计算求出 R
12、的最大阻值。 15、（2020 台州）磁控防盗装置都装有干簧管(如图甲)，千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，软铁片触点状态会会发生变化。 把条形磁体分别成置在乙图中的、 、 三个位置时， 触点的开合状态和软铁片的极性情况如下表。 磁体位置 竖直放置并靠近 竖直放置并靠近 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_。 （2）当条形磁体水平放置并靠近干簧管时(图乙位置)，干簧管触点状态为_。 （3）如图丙，门上磁控防盗装置内有一个紧直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁
13、、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。图丁虚线框中四种磁体摆放方式能满足工作要求的有_(选填图 中的字母)。 16、 材料一：1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。 材料二：1825 年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导 线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图。他将一个 条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。进行多次实验，他 都没有发现电流表指针发生偏转。
14、材料三：1831 年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发 现导体中产生电流，从而实现了剩用磁场获得电流的愿望。 （1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通 电时，小磁针发生明显偏转的是_(选填“甲”或“乙”)。 （2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于_的科学猜想。 （3）科拉顿的实验中，_(选填“已经”或“没有”)满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电 流表指针偏转，你提出的一种改进方法是_。 17、 （2010 湖州） 右图为一种椭球体磁铁， 该磁铁磁性最强的部位在哪里呢?小明认为
15、在磁铁的两端。 为了验证自己的猜想，他做了如下的实验： 步骤 1：将两个磁铁如甲图放置，手拿住上面的磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端， 下面磁铁均掉落。 步骤 2：将两个磁铁如图乙放置，手拿住上面的磁铁，下面的磁铁不会掉落。 （1）根据小明的实验，可判断出小明的猜想是_(选填“正确”或“错误”)的。 （2）要确定该磁铁磁性最强的部位，你的实验方案是_。 答案解析：答案解析： 1、【解答】根据图片可知，开关 1、3、5 都在火线上，为了用电安全，不使用时应该断开；而开关 2 接在地线上， 开关 5 接在零线上， 不会造成用电危险， 为了保证用电器的正常工作， 必须是常闭的， 故 C
16、正确，而 A、B、D 错误。 故选 C。 2、【解答】A、电铃的工作原理是电磁铁的原理；故 A 错误； B、小锤击打铃碗时，电路断开，没有电流通过，所以电磁铁没有磁性；故 B 错误； C、要使铃声响度大一些，即增大小锤到铃碗的距离，因此要增大电磁铁的磁性，可适当增大电压； 故 C 错误； D、由图可知，该电路是串联电路，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电阻减小，所以电磁铁的磁 性增强；故 D 正确； 故答案为：D。 3、【解答】A、根据安培定则判断电磁铁 AB 上极为 N 极，故 A 错误； B、串联电路中电流处处相等，AB 串联，因此电流相等，故 B 正确； C、在电流大小和铁芯一定时，匝数越
17、多，磁性越强，因此 A 的磁性较强，故 C 正确； D、向右移动滑片 P，接入电路电阻增大，电路电流减小，电磁铁 A，B 磁性都减弱，故 D 正确。 故选 A 4、【解答】A、家用电器都是并联的，因此甲丁是并联的，故 A 错误； B、丙插座要并接在火线和零线之间，故丙连接方式不正确，故 B 正确； C、闭合开关 K1、K2 ， 甲灯亮、乙灯不亮，说明丙断开，故 C 错误； D、用测电笔检测丙插座的两孔时，左侧测电笔氖管能发光，右侧不行，故 D 错误。 故选 B 5、【解答】解：A、该图是奥斯特实验，即通电导体周围存在磁场；不合题意； B、该图是电磁感应原理，即闭合回路中的一部分导体做切割磁感线
18、运动，产生电流的现象；符合题 意； C、该图是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动；不合题意； D、该图是探究电磁铁磁性强弱与匝数的关系；不合题意 故选 B 6、【解答】（1）电磁继电器工作时，它把电能转化为热能好机械能； （2）当绿灯亮时，摄像系统不能工作，理由是：电磁铁与自动开关串联，一旦绿灯亮，自动开关断 开，电磁铁中将不会有电流，摄像系统不工作； （3）埋地感应电源正负极变化不影响摄像系统工作。 【答案】 （1）机械能 （2）不能；电磁铁与自动开关串联，一旦绿灯亮，自动开关断开，电磁铁中将不会有电流，摄像系 统不工作 （3）不影响 7、【解答】（1）小磁针的左端为 N 极，根据“
19、异名磁极相互吸引”可知，螺线管的左侧上端为 S 极， 右侧上端为 N 极； （2）用右手握住右侧的螺线管，大拇指指向上端，四指指尖向右，线圈上电流向右，因此电流是从 右端流入螺线管的，那么 B 端肯定为正极，A 端为负极。 【答案】 S（南）；负(“-”)西 8、【解答】（1）钢针有磁性且 a 端为 N 极，同名磁极相排斥；故答案为：相互排斥； 靠近 a 端且 a 端相互吸引，磁针可能有磁性且靠近 a 端的为 S 极，也可能无磁性，因为磁铁能够吸 引钢针；继续实验将 a 端靠近 S 极依然吸引，说明钢针无此行；故答案为：钢针没有磁性； 故答案为：（1）相互排斥；（2）钢针没有磁性。 9、【解答
20、】解：（1）由图甲可知，地球的内部结构圈层由外到内依次是地壳、地幔、地核；故图中 代表地核（2）根据 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子行星模型理论，由图乙可以看出原子核 的体积占原子的体积很小， 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的电子在原子核外饶核做圆周运动， 他 认为后来的研究表明原子核由带正电的质子与不带电的中子组成（3）磁感线的疏密可以反映磁场 的强弱，磁感线越密的地方，磁场越强，越疏的地方，磁场越弱； 故磁体周围的磁场强弱是通过磁感线的疏密程度来描述的 故答案为：（1）地核；（2）电子；（3）磁感线的疏密程度 10、【解答】（1）为探究通电直导线周围磁场分布的实验。
21、实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁 屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场分布情况，接下去的操作是：轻敲有机 玻璃板。 （2） 该操作的主要目的是使铁屑分散并减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，使铁屑在磁场力作用下动起 来，说明力能改变物体的运动状态； （3）为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用小磁针代替铁屑进行实验。 【答案】 轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针 11、【解答】（1）分析图甲可知，50时热敏电阻的阻值为 90； （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
22、器要工作， 所以该把恒温箱内的加热器接在 A、 B 端； （3）由图可知，100时，R=50，控制电路电流 I= 总 =6V,15050= =0.03A=30mA， 恒温箱加热器处于不加热状态； （4） 据题意可知， “当线圈中电流大于或等于 28 毫安时， 继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作， 故可知，若在控制电路中串联一个电阻后，电路电阻变大，同样情况下，使得电路电流变小，故控制 电路达到 28mA 时所用的时间会更长， 故可知， 保温箱的加热时间会更长， 故保温箱内的温度会更高。 故答案为：（1）90；（2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端；（3）若恒温箱内的温度达到 100时， 通
23、过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态；（4）变大； 12、【答案】 解：闭合开关 S1 ， 灯泡和 R0串联，灯泡正常发光，其两端的电压为 UL=2.5V， R0两端的电压 U0=U1UL=6V2.5V=3.5V， 电路中的电流 I= = =0.01A， 灯泡的额定功率 P=ULI=2.5V0.01A=0.025W； 由图象乙可知，窗户移至 B 点和 C 点时，磁敏电阻的电阻值分别为 400 和 300， 由欧姆定律可得： 当窗户移至轨道 B 点位置时，蜂鸣器恰好开始报警，控制电路中的总电阻 R= = =500， 此时滑动变阻器接入电路的阻值 R滑=RR磁B=500400=100， 此时滑动变
24、阻器接入电路的阻值为其最大阻值的 ，所以滑动变阻器的最大阻值为 150， 当窗户移至轨道 C 点位置时，滑动变阻器接入电路的阻值应该为 R滑=RR磁C=500300=200， 但是滑动变阻器的最大阻值为 150， 所以若要求窗户移至轨道 C 点位置时蜂鸣器才开始报警， 此时不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现 答：此时指示灯 L 消耗的电功率 0.025W；不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现 13、【解答】（1）由题意可知，要想增强电磁炮弹中螺线管磁场，可以增加螺线管的线圈的匝数或 增强螺线管线圈中电流，故应选 AC。 （2）通过炮弹出射点离落地点间的水平距离来判断物体动能的大小；该实验方法是采
25、用的转换法。 A、用刻度尺测量物体的长度应用的是直接测量法； B、用量筒测量液体的体积也是直接测量法； C、用压强计研究液体内部压强是通过 U 型管中两液面的高度差反映液体内部压强的大小，应用了转 换法，故选 C。 （3）为使探究结论完善一些，应多次实验找规律；影响炮弹射程的因素还有许多，需要进行多测实 验进行探究，分析表中数据可知，撞针的质量在 0.2g0.4g 之间电磁弹的射程较远，故应选择质量为 0.2g0.4g 撞针来试验比较合理。 故答案为：（1）AC；（2）C；（3）0.20.4 14、【解答】（1） 其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。 当镜
26、子温度较低时水蒸气易放热给镜子也易起雾，所以因素可以是镜子温度； （2） 由液化的条件可知， 镜子不起雾的原因是镜子的温度比较高， R0对镜子加热。 所以原因可能是： S1一直闭合 R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A 断开或 A 拉力不足等；) ； （3）由图可知当 Ra更换成 Rb时，湿度相同时湿度感应元件的电阻增大，控制电路总电阻增大，电 流减小，磁性会减弱。此时要增大磁性的方法有： 增大 U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹 力；线圈远离支点等 ； （4）由公式 可知，当电路中的 R0两端的电压最小时，发热电阻 R0的功率最小，此时滑动变 阻器阻值最大，分到的电压最大。 R0=U/P
27、=(220V)/110W=440， 根据 P实=U实/R0 ， R0不变， P实变为 0.25P(1/4)， 则实际电压 U实变为 0.5U(1/2)， 则 U=U实=110V， 因此 R=R0=440。 故答案为：（1）镜子温度 （2） S1一直闭合 R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A 断开或 A 拉力不 足等；) （3） 增大 U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹力；线圈远离支点等 （4） 440 15、【解答】（1）铁片被磁化后，铁片与磁铁吸引在一起，根据“异名磁极相互吸引”可知，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，靠近条
28、形磁铁的 N 极这端的铁片被磁化成 S 极，而靠 近磁铁的 S 极这端的铁片被磁化为 N 极，根据“异名磁极相互吸引”可知，干簧管的触点状态为闭合； （3）根据上面的分析可知，当条形磁体与干簧管平行放置时，两个触点可以闭合，故 D 正确；当 条形磁铁与干簧管垂直放置时，只有在两端时才能闭合，故 A 和 C 正确，B 错误。 因此能够满足工作要求的有 ACD。 【答案】 （1）互为异名磁极 （2）闭合 （3）ACD 16、【解答】（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导 线。当导线通电时，小磁针发生明显偏转的是甲。 （2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电或者说磁生电 的科学猜想。 （3）科拉顿的实验中，已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转，改进方法 是：将电流表等器材置于同一房间。 【答案】 （1）甲 （2）磁能产生电或者说磁生电 （3）已经；将电流表等器材置于同一房间 17、【答案】 （1）错误 （2）用该磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位就是磁性最强的部位 【解答】（1）如果椭球形磁铁的磁极在两端，那么在步骤 1 中下面的磁体就不会掉落，因此判断小 明的猜想是错误的； （2） 要确定该磁铁磁性最强的部位，我的实验方案是： 用该磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位 就是磁性最强的部位
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