专题19 电与磁-2007-2016十年初中物理竞赛分类解析

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1、一选择题1.（2016 上海物理竞赛）通电导线在磁场中受到的安培力的大小与导线中的电流成正比，与导线的长度成正比。在如图所示的电路中，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直磁场放置，将 AB 两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力大小为 F。若将 AB 边移走，其它不变，则余下线框受到的安培力大小为AF/4 BF/3 CF/2 DF2. （2016 上海物理竞赛） 如图所示，一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，此时小磁针的 N 极向纸内偏转，这一束粒子可能是（）（A）向右飞行的正离子束 （B）向左飞行的负离子束（C）向右飞行的电子束 （D）向左飞行的电子束【参考答案】C【名师

2、解析】小磁针的 N 极向纸内偏转，说明粒子束在小磁针处产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可判断出，是水平向左的直线电流产生的磁场。这可能是向左飞行的正离子束，可能是向右飞行的电子束，选项 C 正确。3 （2015 上海初中物理竞赛题）如图所示，能正确表示小磁针指向的是（ ）【参考答案】C【名师解析】用安培定则可以判断通电螺旋管的磁场，小磁针的 N 极指向磁场方向，选项 C 正确。4 （2015 上海初中物理竞赛题）如图所示，环形导线和直导线相互绝缘，且直导线又紧靠环的直径。如果直导线被固定不动，则两者通以图示方向的电流后，环形导线的运动情况是( )(A)从左侧观测，绕直导线顺时针转动(B)

3、从左侧观测，绕直导线逆时针转动(C)沿纸面竖直向上运动 (D)沿纸面竖直向下运动5.（2015 上海初中应用物理知识竞赛题）己知无限长通电直导线周围某一点的磁感应强度的表达式：B=kI/r，其中 r 是该点到通 电直导线的距离，I 为电流强度， k 为比例系数( 单位为牛/ 安 2)，如图(a) 所示。则根据上式可以推断，如图(b)所示，一个通电圆线圈半径为 R，电流强度为 I，其轴线上距圆心 O 点距离为 h 的某一点 P 的磁感应强度 B 的表达式可能正确的是( )来源:学科网 ZXXKAB= BB= CB= DB=23()khIR32()kRIh23()kRIh23()hIR【参照答案】

4、C【名师解析】 根据各个表达式的量纲可判断出只有 C 的表达式可能正确。6. （2011 上海第 25 界初中物理竞赛）在地球赤道上空 某处有一小磁针处于水平静止状态，突然发现该小磁针的 N 极向东偏转，可能是 A小磁针正西方向有一条形磁铁的 S 极靠近小磁针B小磁针正北方向有一条形磁铁的 S 极靠近小磁针C小磁针正上方有电子流自东向西水平通过D小磁针正上方有电子流自南向北水平通过7 （2006 重庆初中物理竞赛题）对通电螺旋管的认识，正确的是（ ）A它周围的磁场与蹄形磁铁相似 B它的磁场方向与电流方向无关C在它中间加上铁芯，磁场会增强 D它的磁场强弱与电流大小无关【参考答案】C【名师解析】它

5、周围的磁场与条形磁铁相似，选项 A 错误；它的磁场方向与电流方向有关，它的磁场强弱与电流大小有关，电流越大，磁场越强，选项 BD 错误。8（第三届理想杯初二物理竞赛题）如图所示，L 是电磁铁，在乙正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设电源电压不变，闭合电键 S 待电磁铁稳定后，当滑动变阻器 R 的滑片 p 由上向下缓缓地滑动过程中，弹簧的长度将 ( )A 变长 B变短C先变长后变短 D先变短后变长【参考答案】C【名师解析】当滑动变阻器 R 的滑片 p 由上向下缓缓地滑动过程中，电磁铁 L 中电流先减小后增大，电磁铁磁性先减小后增大。由安培定则可判断出电磁铁 L 上端为 N 极，所以弹簧的长度将先变长后

6、变短，选项C 正确。9如右图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是来源:学#科#网 Z#X#X#KA滑片 P 向右移动，其他条件不变B滑片 P 向左移动，其他条件不变C开关 S 由 1 扳到 2，其他条件不变D电源的正负极对调，其他条件不变10法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家被得 格林贝格尔由于发现了巨磁电阻 (GMR)效应，荣获了 2007年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图实验发现，闭合 S1、S 2 后当滑片 P 向左滑动的过程中指示灯明显变亮则下列说法正确的是A电磁铁的右端为 N 极来源:学科网B电磁铁的磁性减弱C巨磁电阻

7、的阻值随磁场的增强而增大D巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小11.（2006 河南初中物理知识竞赛预赛）如下图所示，闭合开关后，四个小磁针指向(黑色为 N 极)都正确的是 （ ）A B C D【参考答案】D【名师解析】根据通电螺线管产生磁场的安培定则可判断出四个小磁针指向都正确的是 D。12.（2008 河南初中物理竞赛题）如图所示，ab 为可以沿着光滑的金属轨道移动的导体，若使 ab 向左运动时，小磁针的 N 极会向左偏转 ，则下列说法中正确的是 ( )A若使 ab 向左运动时，螺线管的 A 端为 N 极B若使 ab 向右运动时，螺线管的 A 端为 S 极C若使 ab 向右运动时，小磁针的 N

8、 极会向右偏转D若使 ab 向右运动时，小磁针的 N 极仍会向左偏转【参考答案】C来源:学科网 ZXXK【名师解析】：若使 ab 向左运动时，小磁针的 N 极会向左偏转，说明螺线管的 B 端为 N 极，A 端为 S 极，选项 A 错误。若使 ab 向右运动时，螺线管的 A 端为 N 极，小磁针的 N 极会向右偏转，选项 BD 错误 C 正确。 13.（2010 全国初中应用物理知识竞赛题）为判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有下列几组器材，其中最为方便可用的是 ( )A.小灯泡及导线 B.铁棒及细棉线 C.带电的小纸球及细棉线 D .被磁化的缝衣针及细棉线 14（2012 全国初中物理竞

9、赛预赛）为了解释地球的磁性，19 世纪安培假设，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流 I 引起的。在图 5 中的四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是 【 】【参考答案】B【名师解析】解析：由安培定则可知正确表示安培假设中环形电流方向的是图 B。15 （2011 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）如图 1 所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，就制成了一种磁控元件干簧管，以实现自动控制。干簧管置于下列哪种通电导线的磁场中时，可以使舌簧端面吸合图 1【参考答案】B【名师解析】根据电流产生磁场，用安培定则可判断直线电流在周围所产生磁场的方向。磁性材料制成

10、的弹性舌簧在磁场中磁化产生磁性吸合使电流导通，选项 B 正确。【名师点评】干簧管是一种把磁信号转化为电信号的传感器，要使磁性材料制成的弹性舌簧端面吸合，必须把干簧管的舌簧所在的直线与磁场的磁感线方向在一直线上。16（2011 上海初中物理知识竞赛复赛题）如图 3 所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键 S 闭合，则该星形回路将 图 3A不会变形B会变形，所围面积增大 C会变形，所围面积减小D会变形，所围总面积不变 【名师点评】可把星形回路分割成无数段，相对的两段可看作通有反向电流的平行直导线，它们互相排斥，使其所围面积达到最大，最后为一圆。二填空题1（2008 全国

11、初中应用物理知识竞赛题）图 6 所示为种环保型手电筒，筒内没有电池。使用时，只要 来回摇晃手电筒，使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动，灯泡就能发光。而且来回摇晃的越快，灯泡越亮。这种手电筒能发电的依据是_原理，这个原理是英国科学家_发现的。图 4【参考答案】电磁感应 法拉第【名师解析】永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动，线圈切割磁感线产生感应电流，灯泡就能发光，原理是电磁感应，是法拉第发现的。【名师点评】环保型手电筒可减少废电池造成的环境污染，符合可持续发展。2. （中学生数理化解题能力竞赛题）有报道说：台湾某厂商发明了一种“手机自生能”特制电池，它由固定线圈、可自由转动的小磁铁

12、和充电电池组成。.上下左右摇晃手机，小磁铁便在线圈内转动而产生电能，充电电池同时将这些电能贮存起来。每摇晃一分钟这种手机可通话两分钟。这种装置能自生电能依据了 原理.【参考答案】电磁感应3 （第 12 界浙江科学竞赛）在如图所示的实验中，说明电流能够产生磁场的实验是 。4.（2009 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛试题）如图所示，AB 和 CD 是两根固定且平行是水平金属导轨，符号表示垂直于纸面向里的磁场的磁感线。现将铜棒 EF 和 GH 垂直放在滑轨上，当拉动 GH 使其向左移动时，发现 EF 也向左移动，请你说明此过程中所包含的一条物理知识： 。若拉动 EF 使其向右移动时，GH 应向

13、（选填“ 左”或“右”）移动。4.【参考答案】铜棒 GH 切割磁感线产生感应电流（或铜棒 EF 受到磁场力的作用） 右5 （2008 上海初中物理竞赛复赛题）将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图（a）所示。当闭合电键时，灯 L1 即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。（1）此现象说明当闭合电键时，流过电磁铁的电流变化是 ；当断开电键时，流过电磁铁的电流变化是 。（2）在图（b）中，当电磁铁中无电流时，铁质弹簧片的可动端与右侧接线柱接通；当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通。试用笔线代替导线，完成电路连线，使电路中的电键闭合后，灯 L1、L 2

14、会交替发光。6.（2011 全国初中应用物理知识竞赛初赛）用传感器进行自动控制时，常常要用到继电器，某光敏电阻的阻值 R 与光强 E 的关系如下左图所示。试用笔划代替导线在右下图中设计一个用光电敏电阻来控制路灯的实验电路图，要求：光暗时灯亮，光亮时灯熄，可供选择的仪器如下：光敏电阻、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。图 2图 2-J【名师点评】此题以自动控制路灯电路设计切入，考查继电器原理、电路连接、光敏电阻的阻值 R 与光强E 的关系图像的分析、欧姆定律等知识点。三简答题1 （2006 全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）小明对“电磁铁”提出了以下两个问题，请你回答：（1）怎

15、样使电磁铁的磁性变强？请找出两种解决办法。（2）要使电磁铁的南北极相互颠倒，可采用什么办法？1.【参考答案】 （1）增加电流大小和增加线圈的匝数、（2改变电流方向或线圈绕向2 （2010 全国初中应用物理知识竞赛复赛）干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图甲所示为干簧管的结构简图，其 中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，如图乙，干簧管的磁簧片触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，触点就会断开。请简述其原理。3.（第 12 界全国初

16、中 应用物理知识竞赛复赛）有一支缝衣用的钢针与磁铁接触后磁化，试说出三种简单实用的方法，判断它的南北极。3 【参考答案】：可以把钢针别在一小块涂油的纸上，使它浮在玻璃杯所盛的水中，指北的就是钢针的 N极，也可以把钢针悬在细线上，指北的就是钢针的 N 极。还可以把钢针放在光滑的玻璃板上，用条形磁铁的 N 极靠近它，被吸收的就是钢针的 S 极。四综合运用题1 （浙江第 12 界科学竞赛题）某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸(一种取暖用的电器) 设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。 “控制电 路”中热敏电阻 R1 的阻值随温度变化的曲线如图乙所示，电磁铁线圈可看作阻值为 30的纯电阻 R0

17、，电源 U1 电压恒定，浴霸共安装有 2 只标有“220V 、550W”的灯泡，当电磁铁线圈中的电流大于或等于 50mA 时，继电器的衔铁被吸合，浴霸电路断开；当线圈中的电流小于或等于 40mA 时，继电器 的衔铁被释放，浴霸电路闭合。求：(1)工作电路闭合时，通过电路的总电流。(2)若浴室内的温度最高不得超过 40，则控制电路的电源电压 U1 最小值为多大?(3)若电源 U1 电压恒定为 12V，则将此装置安放在浴室内，浴室内温度可控制在什么范围?来源:学科网2.（2008 全国初中应用物理知识竞赛复赛）小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻 R1、可变电阻器 R2等器件设计了一个恒温箱控制电

18、路，如图 1 所示。其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出） ；R 1 处于恒温箱内，图 2 是小明通过实验测得的 R1 的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压 U = 6 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为 30mA 时，电磁继电器的衔铁被吸合。(1)请简述此恒温箱的工作过程。(2)为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在 C、D端？(3)如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90150，可供选择的可变电阻器R 2的电阻值有如下的几种：A0100 B0200 C01000 D01500请问应选择哪一个可变电阻器？为什么？(4

19、)小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案。（4） 小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的。为了解决这个问题，可以 设想制造一种继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值（如此题中的 30mA） ，这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路。当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁。从而实现继电器和加热电路有一个较长的

20、稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的。 （说明：只要提出的设计合理，即可得分）学科网3投入使用才 l7 年的长沙浏阳河大桥由于严重损坏于今年年初被拆除重建。导致大桥损坏的一个重要原因是过往车辆严重超载。新桥建设现已开始，为了能抓拍超载车辆，小明及其物理兴趣小组成员决定为大桥管理者设计一个“汽车超载记录器”来进行监控管理。如图甲为该超载记录器原理图。R x 为压敏电阻，当车辆驶入被监测路段时，其阻值随它受到的压力变化而变化，变化关系如图乙所示。当电压表示数达到或超过 4V 时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的照相机就开始工作，抓拍超载车辆。已知电源电压 U=10V，电 压表量

21、程为 O5V，线圈电阻 R0=5，保护电阻 R1=lO，问：(取 g=10Nkg) (1)若某车的质量为 15t，静止时轮胎与 路面接触的总面积为 0.3m2，则静止时该车对路面的压强为多少?(2)第(1)问中该车辆过桥时，电压表的示数是多少?(3)该记录器所能记录的过桥车辆的最大质量是多少?因为 5.10GFN所以 4=.5/mkggk t。故该记录器能记录的最大质量是 55t (1 分)4. （2013 全国初中应用物理知识竞赛预赛题）如图 21 所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R 是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻 Ro=15，左边电源电

22、压为 6V 恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于 l5mA 时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。(1)请简要说明该自动控制装置的工作原理。 (2)计算说明该空调的启动温度是多少? ( 3)为了节省电能，将空调启动温度设定为 25，控制电路中需要再串联一个多大的电阻? (4)改变控制电路的电阻可以给空词设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。 由欧姆定律可得： I= 0+UR串 ，五实验探究题1.在复习“电流的磁场” 和“ 磁场对电流的作用 ”时，小刚想：“ 既然通电导体周围存在磁场，磁场又会对通电导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力

23、的作用呢？”（1）于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题。他们找到了两根柔软的导线，相距较近地并排固定在接线板上，实验电路如图 18 甲所示。通过实验观察到的现象如图 18 乙所示。该实验表明：两个通电导体之间_。（2）小强认为，如果改变其中一个通电导体的电流方向，则它们之间作用力的方向也会发生改变。小强这样想的理由是：电流产生的磁场方向是由_的方向决定的，当一个通电导体中电流的方向改变时，它产生的磁场方向也会发生改变；而磁场对通电导体的作用力的方向与_的方向和_的方向有关，另一个通电导体中电流的方向不变，但磁场的方向变化了，它受到的磁场力的方向就会改变。【参考答案】：（1）吸引力 （2）电

24、流 磁场 电流2 （2015 长沙竞赛）小金同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲所示，可拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景。工作原理：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光。请回答下列问题：（1）根据工作原理，将电路连接完整；（2 分）（2）假设控制电路电压为 6V，继电器线圈电阻为 10 欧，当控制电路中电流 I0.06A时，衔铁被吸引。求：当一辆汽车恰好使衔铁被吸引，求此时控制电路中压敏电阻的实际功率的大小？（3 分）请结合图乙并通过计算说明，质量至少达到多少千克的车辆违规时才会被拍照记录。 （ 3 分）【名师解析】：（1）电路连接如图。由图乙 所示图象可知，此时压敏电阻受到的压力 F=1.5104N。压敏电阻受到的压力等于车的重力，F=G=mg，则车的质量为：m=G/g=F/g=1.510 3kg。学科网