專題14 《電與磁》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【十四大題型】 一．磁感線及其特點(diǎn)（共2小題） 二．電流的磁效應(yīng)（共3小題） 三．探究通電螺線管的磁場(chǎng)特點(diǎn)（共3小題） 四．通電螺線管的磁場(chǎng)（共3小題） 五．利用安培定則判斷磁極（共2小題） 六．影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素（共2小題） 七．探究影響帶電磁鐵磁性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)（共5小題） 八．電磁繼電器的構(gòu)造與原理（共6小題） 九．電磁繼電器在實(shí)際生活中的應(yīng)用（共2小題） 十．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用（共5小題） 十一．探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用（共3小題） 十二．電動(dòng)機(jī)工作原理（共2小題） 十三．電磁感應(yīng)現(xiàn)象（共2小題） 十四．探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件（共2小題） 一．磁感線及其特點(diǎn)（共2小題） 1．作圖題：（1）如圖1，根據(jù)小磁針的指向，請(qǐng)你標(biāo)出磁體的N、S極和磁感線方向。 （2）如圖2，根據(jù)小磁針靜止時(shí)的指向，請(qǐng)你標(biāo)出通電螺線管的N、S極和電源正、負(fù)極。 （3）如圖3，把帶有開關(guān)的電燈、三孔插座正確地連入家庭電路中。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）由圖可知，與小磁針N極靠近的是磁體的S極；與小磁針S極靠近的是磁體的N極，而后據(jù)磁感線的方向是從N極指向S極可判斷磁感線的方向。如下圖： （2）解：由圖知：小磁針的磁極為：左S、右N，那么螺線管的磁極為：左S、右N； 由右手螺旋定則可作圖如下： （3）零線直接進(jìn)入燈泡的螺旋套；火線先接入開關(guān)，再進(jìn)入燈泡頂端的金屬點(diǎn)。三孔插座的接法：上孔接地線；左孔接零線；右孔接火線。 2．閱讀短文，回答問題： 電動(dòng)自行車是如何調(diào)速的 常用電動(dòng)自行車調(diào)速系統(tǒng)主要由磁鐵、霍耳傳感器、控制器和開關(guān)K四部分組成。 霍耳傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓的裝置，它產(chǎn)生的電壓U0隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大。在轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)自行車手柄旋轉(zhuǎn)套時(shí)，旋轉(zhuǎn)套中磁鐵與固定在手柄中的霍耳傳感器的距離發(fā)生改變，使U0發(fā)生變化。 控制器自身產(chǎn)生大小隨時(shí)間周期性變化電壓U1，如圖甲所示。控制器將電壓U1與霍耳傳感器的電壓U0比較后，輸出控制電壓UK，控制開關(guān)K的通斷。當(dāng)U1小于U0時(shí)，UK＝1V，圖乙中開關(guān)K閉合；U1大于U0時(shí)，UK＝0，K斷開。U0不同，開關(guān)K閉合時(shí)間（Δt閉合）與斷開時(shí)間（Δt斷開）都會(huì)變化，越大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)得越快。 （1）霍耳傳感器將　D　。 A．磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)化為電流 B．磁場(chǎng)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電流 C．磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)化為電壓 D．磁場(chǎng)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電壓 （2）如圖丙所示，將霍耳傳感器沿磁感線從A點(diǎn)移動(dòng)到B的過程中，其產(chǎn)生電壓U0　A　。 A．不斷增大 B．保持不變 C．不斷減小 D．先減小后增大 （3）電動(dòng)自行車行駛過程中，當(dāng)U0小于U1時(shí)，電動(dòng)機(jī)中　無　（有/無）電流通過。 （4）圖丁中折線A和直線B分別是U1和U0隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。在0～2T內(nèi)控制開關(guān)K閉合的時(shí)間段分別為　0～t1、t2～t3、t4～2T　。 （5）電動(dòng)自行車在行駛過程中霍耳傳感器輸出電壓U0如圖戊中圖線M，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)套后U0變?yōu)閳D中圖線N，圖中折線A是U1隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線。與轉(zhuǎn)動(dòng)前相比，下列判斷正確的是　C　。 A．電動(dòng)自行車速度增大 B．手柄旋轉(zhuǎn)套中磁鐵與霍耳傳感器的距離減小 C．每次K閉合與斷開時(shí)間之比（）變小 D．每次K閉合與斷開時(shí)間之和（Δt閉合+Δt斷開）變大 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）由題意可知，耳傳感器是將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓的裝置，所以霍耳傳感器將磁場(chǎng)的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電壓的變化，故D正確； （2）由圖丙可知，將霍耳傳感器沿磁感線從A點(diǎn)移動(dòng)到B的過程中，磁場(chǎng)在逐漸增強(qiáng)，所以霍耳傳感器產(chǎn)生電壓U0在不斷增大，故A正確； （3）由材料可知，當(dāng)當(dāng)U0小于U1時(shí)，UK＝0，K斷開，電路中無電流通過； （4）當(dāng)U1小于U0時(shí)，UK＝1V，U1大于U0時(shí)，UK＝0； 所以在0～t1、t2～t3、t4～2T內(nèi)，UK＝1，在這三個(gè)時(shí)間段內(nèi)控制開關(guān)K閉合； （5）由戊圖可知，電動(dòng)自行車在行駛過程中霍耳傳感器輸出電壓U0轉(zhuǎn)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)套后由圖線M變?yōu)閳D中圖線N后，開關(guān)K閉合時(shí)間（Δt閉合）變短，斷開時(shí)間（Δt斷開）變長，變小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變慢，故A錯(cuò)誤，C正確； 由于變化周期T為每次K閉合與斷開時(shí)間之和，而變化周期T不變，所以每次K閉合與斷開時(shí)間之和（Δt閉合+Δt斷開）不變，故D錯(cuò)誤； 由圖可知U1小于U0的時(shí)間段變短，UK＝1V的時(shí)間變長，所以U0變小，U0隨磁場(chǎng)減弱而減小，所以霍爾傳感器周圍的磁性變?nèi)?，即與磁鐵的距離增大，故B錯(cuò)誤。 故答案為：（1）D；（2）A；（3）無；（4）0～t1、t2～t3、t4～2T；（5）C。 二．電流的磁效應(yīng)（共3小題） 3．如圖是一些研究電磁現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)的示意圖。關(guān)于這些實(shí)驗(yàn)，下列說法中錯(cuò)誤的是（　?。?A．甲實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)線中有電流通過時(shí)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng) B．乙實(shí)驗(yàn)中，閉合開關(guān)后，導(dǎo)體棒ab由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，說明這個(gè)過程中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．丙實(shí)驗(yàn)中，兩線圈匝數(shù)相同，通過線圈的電流不同，電磁鐵吸引大頭針個(gè)數(shù)不同，說明電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小有關(guān) D．丁實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體棒ab水平向左運(yùn)動(dòng)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明只要導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，就一定能產(chǎn)生電流 【答案】D 【解答】解：A、甲圖是奧斯特實(shí)驗(yàn)，說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)，故A正確； B、乙圖是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確； C、丙圖是探究電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與電流的關(guān)系，在其它條件相同時(shí)，電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，故C正確； D、是電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)體只有切割磁感線時(shí)，閉合電路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯(cuò)誤。 故選：D。 4．如圖甲所示，探究“通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)”時(shí)，將一根直導(dǎo)線放在靜止小磁針的正上方，并與小磁針平行。 （1）閉合開關(guān)后，觀察到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電直導(dǎo)線周圍存在　磁場(chǎng)　。改變直導(dǎo)線中的電流方向，小磁針偏轉(zhuǎn)方向　改變?。ú蛔?改變）。 （2）實(shí)驗(yàn)中小磁針的作用是　檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在　。若移走小磁針，通電直導(dǎo)線周圍　仍有?。ㄈ杂?沒有）磁場(chǎng)。 （3）進(jìn)一步探究表明，通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)分布情況如圖乙所示。它的磁感線是以電流為中心的一系列同心圓。由乙圖可知，若甲圖中直導(dǎo)線的電流方向不變，將小磁針移到直導(dǎo)線的正上方平行放置，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向與原來　相反?。ㄏ嗤?相反），你判斷的依據(jù)是　通電直導(dǎo)線上方和下方的磁場(chǎng)方向是相反的　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）這是著名的奧斯特實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)閉合時(shí)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)體周圍存在著磁場(chǎng)；改變電流方向，小磁針的方向也發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明了產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也改變，即表明了通電導(dǎo)體周圍的磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)； （2）小磁針受到磁場(chǎng)力的作用能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故小磁針可以檢測(cè)磁場(chǎng)的存在；若移走小磁針，通電直導(dǎo)線周圍仍有磁場(chǎng)。 （3）據(jù)圖中的信息可知，通電直導(dǎo)線上方和下方的磁場(chǎng)方向是相反的，所以甲圖中直導(dǎo)線的電流方向不變，將小磁針移到直導(dǎo)線的正上方平行放置，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向與原來相反。 故答案為：（1）磁場(chǎng)；改變；（2）檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在；仍有；（3）相反；通電直導(dǎo)線上方和下方的磁場(chǎng)方向是相反的。 5．如圖所示，從一個(gè)不能打開的盒子（內(nèi)有電池組等電路元件）上的兩個(gè)小孔中伸出一段細(xì)軟的長導(dǎo)線。試在不斷開該導(dǎo)線的情況下，設(shè)計(jì)兩種不同的方法判斷該導(dǎo)線中是否有電流，并根據(jù)你的設(shè)計(jì)填寫下表。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：方法不唯一； 思路一：利用通電直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)； 思路二：制作電磁鐵，根據(jù)電磁鐵吸引磁性物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)； 具體方法如下： 三．探究通電螺線管的磁場(chǎng)特點(diǎn)（共3小題） 6．小明在探究“通電螺線管的外部磁場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖一所示電路。實(shí)驗(yàn)時(shí)： （1）可通過觀察 　小磁針靜止時(shí)，N極的指向　判斷通電螺線管的磁極。 （2）小明猜想：通電螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)弱可能與線圈匝數(shù)和電流大小都有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中，他將開關(guān)S從l換到2上時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，再次觀察電流表示數(shù)及吸引大頭針的數(shù)目，此時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器是為了 　控制兩次實(shí)驗(yàn)的電流大小不變　，來探究通電螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與 　線圈匝數(shù)　的關(guān)系。 （3）為了探究“通電螺線管的磁極性質(zhì)”，小明對(duì)螺線管可能的電流方向和繞線方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得到了如圖二所示的四種情況。分析情況可知，螺線管的磁極由 　電流方向和繞線方式　決定。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）由圖甲可知，在螺線周圍有兩個(gè)小磁針，我們可以通過觀察小磁針的指向來判斷螺線管的極性； （2）實(shí)驗(yàn)中，他將開關(guān)S從l換到2上時(shí)，連入電路的線圈匝數(shù)發(fā)生了變化，為了保證電流不變，應(yīng)調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，控制兩次實(shí)驗(yàn)的電流大小不變，再次觀察電流表示數(shù)及吸引的回形針數(shù)目，這樣才能探究出通電螺線管磁場(chǎng)強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系。 （3）四個(gè)圖中的螺線管電路中甲和乙的繞線方式相同，電流方向不同，根據(jù)小磁針的指向情況知螺線管的磁極與電流的方向有關(guān)； 比較甲和丙知，電流的方向相同，繞線方式不相同，根據(jù)小磁針的指向情況知螺線管的磁極與繞線方法有關(guān)。 故答案為：（1）小磁針靜止時(shí)，N極的指向； （2）控制兩次實(shí)驗(yàn)的電流大小不變；線圈匝數(shù)；（3）電流方向和繞線方式。 7．在探究通電螺線管的磁場(chǎng)時(shí)，小亮采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。閉合開關(guān)后，小亮將大頭針靠近螺線管的兩端，均未發(fā)現(xiàn)螺線管吸引大頭針的現(xiàn)象。經(jīng)檢查，全部實(shí)驗(yàn)器材均無故障且連接無誤。根據(jù)此現(xiàn)象，小亮得出結(jié)論：通電螺線管周圍不存在磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)桌上有：電源、開關(guān)、螺線管、細(xì)線、條形磁鐵、玻璃板各一個(gè)，大頭針、小磁針、鐵屑、導(dǎo)線若干，請(qǐng)你利用這些器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明小亮的結(jié)論是錯(cuò)誤的。寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 【答案】實(shí)驗(yàn)步驟：1、將電源、開關(guān)、螺線管按如圖所示電路用導(dǎo)線連接起來； 2、在螺線管上平放一塊玻璃板，并在玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑； 3、閉合開關(guān)，并輕輕敲擊玻璃板，觀察到的鐵屑分布情況后斷開開關(guān)； 4、根據(jù)觀察到的鐵屑分布情況分析得出結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鐵屑分布在AB兩端較密，中間鐵屑較少，與條形磁體周圍的鐵屑分布相同，說明通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)，小亮的結(jié)論是錯(cuò)誤的。 【解答】解：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：1、將電源、開關(guān)、螺線管按如圖所示電路用導(dǎo)線連接起來； 2、在螺線管上平放一塊玻璃板，并在玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑； 3、閉合開關(guān)，并輕輕敲擊玻璃板，觀察到的鐵屑分布情況后斷開開關(guān)； 4、根據(jù)觀察到的鐵屑分布情況分析得出結(jié)論：鐵屑分布在AB兩端較密，中間鐵屑較少，與條形磁體的周圍鐵屑分布相同，說明通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)，小亮的結(jié)論是錯(cuò)誤的。 故答案為：實(shí)驗(yàn)步驟：1、將電源、開關(guān)、螺線管按如圖所示電路用導(dǎo)線連接起來； 2、在螺線管上平放一塊玻璃板，并在玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑； 3、閉合開關(guān)，并輕輕敲擊玻璃板，觀察到的鐵屑分布情況后斷開開關(guān)； 4、根據(jù)觀察到的鐵屑分布情況分析得出結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鐵屑分布在AB兩端較密，中間鐵屑較少，與條形磁體周圍的鐵屑分布相同，說明通電螺線管周圍存在磁場(chǎng)，小亮的結(jié)論是錯(cuò)誤的。 8．（Ⅰ）在“探究通電螺線管外部磁場(chǎng)方向”實(shí)驗(yàn)中，在圖示的螺線管周圍不同位 置放一些小磁針，閉合開關(guān)，觀察各個(gè)小磁針的指向。為了探究結(jié)果更精確，小磁針應(yīng)　多一些?。ㄟx填“多一些”或“少一些”）；把電池正負(fù)極對(duì)調(diào)，閉合開關(guān)會(huì)發(fā)現(xiàn)小磁針　反向偏轉(zhuǎn)?。ㄟx填“不偏轉(zhuǎn)”或“反向偏轉(zhuǎn)”），此現(xiàn)象說明　通電螺線管外部磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān)　。 （Ⅱ）小明利用最大刻度值標(biāo)有2.5mL的一次性注射器等器材，對(duì)大氣壓的值進(jìn)行測(cè)量。其實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．先將活塞推至注射器底端，再用橡皮帽封住注射器的小孔。 b．按圖組裝器材，用左手托住彈簧測(cè)力計(jì)保持它在水平方向，然后用右手水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器中的活塞剛開始向左滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5.5N．松手時(shí)發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動(dòng) 瞬間，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N。 c．測(cè)出注射器全部刻度的長度為5cm。 d．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值。 （1）實(shí)驗(yàn)所用的器材為：注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水和　刻度尺　。 （2）實(shí)驗(yàn)過程中，小明讓彈簧測(cè)力計(jì)和注射器筒保持在水平方向，這樣做的目的是為了減小　活塞的重力　對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。 （3）根據(jù)小明測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算出大氣壓的值為　1.0×105　Pa。 （4）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們?cè)谧龃藢?shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的大氣壓值誤差較大，對(duì)此小明與同學(xué)找出了下列可能的原因： ①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體； ②活塞與注射器筒壁間有摩擦； ③彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)偏大； ④活塞與注射器筒壁不完全密封。 上述原因一定會(huì)使測(cè)量值小于真實(shí)值的是　①④　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（Ⅰ）因?yàn)樾〈裴樂湃氪艌?chǎng)，小磁針靜止時(shí)N極指向和該點(diǎn)磁場(chǎng)方向相同，所以實(shí)驗(yàn)中使用小磁針是為了指示磁場(chǎng)方向，從而判斷該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向；為了探究結(jié)果更精確，小磁針應(yīng)多放一些，把電池正負(fù)極對(duì)調(diào)，改變了電流方向，閉合開關(guān)后，會(huì)發(fā)現(xiàn)小磁針指示磁場(chǎng)方向改變了，此現(xiàn)象說明磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān)。 （Ⅱ）（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是p＝，實(shí)驗(yàn)中要測(cè)出注射器有刻度部分的長度，因此還要有刻度尺。 （2）當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)和注射器筒不在水平方向時(shí)，由于活塞受重力的作用，使得測(cè)力計(jì)的拉力不等于大氣壓力，從而影響測(cè)得的大氣壓，所以讓彈簧測(cè)力計(jì)和注射器筒保持在水平方向，目的是為了減小活塞自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，從而提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。 （3）由題可知，注射器容積V＝2.5ml＝2.5cm3，注射器全部刻度的長度L＝5cm； 因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)V＝SL可得，活塞的橫截面積：S＝＝＝0.5cm2； 實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)注射器中的活塞剛開始向左滑動(dòng)時(shí)，注射器筒壁對(duì)活塞的摩擦力方向向右，活塞還受向右的大氣壓力、向左的測(cè)力計(jì)拉力F1，如下圖所示； 根據(jù)力的平衡條件可得：F大氣+f＝F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 松手時(shí)發(fā)現(xiàn)注射器中的活塞向右滑動(dòng)瞬間，注射器筒壁對(duì)活塞的摩擦力方向向左，活塞還受向右的大氣壓力、向左的測(cè)力計(jì)拉力F2，如上圖所示； 根據(jù)力的平衡條件可得：F大氣﹣f＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣② ①式+②式，整理可得大氣對(duì)活塞的壓力：F大氣＝（F1+F2）＝（5.5N+4.5N）＝5N， 所以，大氣壓的值為：p＝＝＝1×105Pa； （4）橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，活塞與注射器筒壁不完全密封，大氣壓力和注射器內(nèi)部的氣體壓力會(huì)抵消一部分，都會(huì)使拉力變小，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏小，即測(cè)量值小于真實(shí)值； 活塞與注射器筒壁間有摩擦?xí)?dǎo)致拉力變大，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏大； 彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)偏大，即測(cè)得的拉力變大，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏大； 故選①④。 故答案為： （Ⅰ）多一些；反向偏轉(zhuǎn)；通電螺線管外部磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān)； （Ⅱ）（1）刻度尺；（2）活塞的重力；（3）1.0×105；（4）①④。 四．通電螺線管的磁場(chǎng)（共3小題） 9．如圖，一質(zhì)量為40g。體積為50cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已經(jīng)接入電路的螺線管，小燈泡標(biāo)有“6V 3W“字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對(duì)鐵制小球的作用力F的關(guān)系如表，假設(shè)燈絲電阻保持不變，不考慮小球與螺線管距離的遠(yuǎn)近對(duì)力F的影響。 （1）閉合開關(guān)后，通電螺線管A端是　N　極，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，滑片向右移動(dòng)，則通電螺線管的　磁性　會(huì)增強(qiáng)。 （2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使鐵制小球能夠懸浮在水中，此時(shí)，小燈泡消耗的功率是多少W？ （3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時(shí)，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ嵌嗌貼？ 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）伸出右手，四指彎曲指示電流的方向，大拇指所指的方向即螺線管的A端為通電螺線管的N極，如圖：電流從左端流入，所以上端即A端為N極； 滑動(dòng)變阻器P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻變小，電流變大，通電螺線管的磁性將增強(qiáng)。 （2）小球受到的重力G＝mg＝40×10﹣3kg×10N/kg＝0.4N S閉合后，小球懸浮，此時(shí)F?。紾+F， 浸沒在水中靜止時(shí)，小球所受浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103×10×50×10﹣6N＝0.5N 此時(shí)由受力分析可知：G+F＝F浮 代入數(shù)據(jù)解出F＝0.1N 查表可知，此時(shí)電路中的電流I＝0.2A 根據(jù)燈的銘牌可知 RL＝＝＝12Ω 此時(shí)燈泡消耗的功率是PL＝I2RL＝（0.2A）2×12Ω＝0.48W； （3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，I＝IL＝＝＝0.5A 查表可知此時(shí)通電螺線管對(duì)小球的吸引力F＝0.25N 當(dāng)小球沉底靜止時(shí)，由受力分析可知：F+G＝F浮+N 代入數(shù)據(jù)可知容器對(duì)小球的支持力N＝0.15N， 故小球?qū)θ萜鞯椎膲毫壓＝0.15N。 故答案為：（1）N；磁性；（2）小燈泡消耗的功率是0.48W；（3）小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ?.15N。 10．物理學(xué)中常用磁感線來形象地描述磁場(chǎng)，用磁感應(yīng)強(qiáng)度（用字母B表示）來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，它的國際單位是特斯拉（符號(hào)是T），磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大表明磁場(chǎng)越強(qiáng)；B＝0表明沒有磁場(chǎng)。有一種電阻，它的大小隨磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化而變化，這種電阻叫做磁敏電阻，圖1所示是某磁敏電阻R的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化的圖象。為了研究某磁敏電阻R的性質(zhì)，小剛設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)解答下列問題： （1）當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則此時(shí)電流表的示數(shù)為　0.03　A．電阻R消耗的功率是　0.09W　。 （2）只閉合S1，通電螺線管的右端為　N　極；閉合S1和S2，移動(dòng)兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電流表示數(shù)為0.04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V，由圖象可得，此時(shí)該磁敏電阻所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為　0.3　T。 （3）實(shí)驗(yàn)中小剛將電路中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，發(fā)現(xiàn)乙電路中電壓表和電流表的示數(shù)不變，這表明：該磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)的　方向　無關(guān)。 （4）實(shí)驗(yàn)中小剛通過改變滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值來改變磁敏電阻所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度，請(qǐng)你再提供一種改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法　改變通電螺線管的線圈匝數(shù)　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，螺線管無磁性，B＝0，由圖1可知，磁敏電阻的阻值R＝100Ω， 根據(jù)歐姆定律得，電流表的示數(shù)為I＝＝＝0.03A； 功率P＝UI＝3V×0.03A＝0.09W； （2）閉合開關(guān)S1時(shí)，螺線管產(chǎn)生磁性，由安培定則知：右端為N極，左端為S極； 當(dāng)電流表示數(shù)為0.04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為6V， 磁敏電阻的阻值為R′＝＝＝150Ω， 由圖象知，此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.3T； （3）小剛將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，螺線管的磁極發(fā)生變化；發(fā)現(xiàn)乙電路中電壓表和電流表的示數(shù)不變，也就是磁敏電阻的阻值不變。這表明：該磁敏電阻的阻值與磁場(chǎng)的方向無關(guān)； （4）已知磁敏電阻的大小隨磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化而變化，所以可以通過改變通電螺線管中線圈匝數(shù)、取出或放入鐵芯 改變螺線管的磁性強(qiáng)弱，間接改變磁敏電阻的阻值。 故答案為：（1）0.03；0.09W；（2）N；0.3；（3）方向；（4）改變通電螺線管的線圈匝數(shù)（或螺線管中取出或放入鐵芯）。 11．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)﹣研究電現(xiàn)象（可以配圖說明） （1）請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證性小實(shí)驗(yàn)，證明“通電螺線管外部磁場(chǎng)的形狀與條形磁體的磁場(chǎng)相似”。 （2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：“串聯(lián)后的總電阻與分電阻的關(guān)系” 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】答：（1）如右圖，在一塊玻璃上安裝一個(gè)用導(dǎo)線繞成的螺線管，板面上均勻地灑滿細(xì)鐵屑，再給螺線管通以電流，輕輕敲擊玻璃板面，觀察玻璃板面上細(xì)鐵屑的分布情況，得出：通電螺線管周圍細(xì)鐵屑分布情況與條形磁體的相似，因此通電螺線管周圍的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似。 （2）如圖所示： 實(shí)驗(yàn)步驟： ①將兩個(gè)電阻R接入電路，記錄下電流表的示數(shù)為I； ②將電壓表并聯(lián)在R兩端，測(cè)量此時(shí)的電壓為U；然后將電壓表并聯(lián)在兩個(gè)電阻的兩端，測(cè)得總電壓為U總。 ③據(jù)歐姆定律計(jì)算出R和R總，比較它們的關(guān)系即可。實(shí)驗(yàn)記錄表格： 五．利用安培定則判斷磁極（共2小題） 12．如圖，根據(jù)小磁針的極性，在圈內(nèi)標(biāo)出磁感線的方向。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：據(jù)小磁針的指向可知，該螺線管的左端是S極，右端是N極；在磁體外部，磁感線從N極指向S極，所以磁感線的方向是向左的，如下圖所示： 13．如圖所示，將質(zhì)量為80g，體積為100cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已經(jīng)接入電路的螺線管，小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對(duì)鐵制小球的作用力F的關(guān)系如表所示（燈絲電阻保持不變，不考慮鐵制小球與螺線管距離的遠(yuǎn)近對(duì)作用力F的影響）求： （1）請(qǐng)判斷：開關(guān)閉合后通電螺線管具有了磁性，其上端為 　N　極。 （2）斷開開關(guān)鐵制小球靜止時(shí)露出水面的體積是多少？ （3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中，此時(shí)小燈泡消耗的功率是多大？ （4）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時(shí)，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ嵌啻螅? 【答案】（1）N； （2）斷開開關(guān)鐵制小球靜止時(shí)露出水面的體積是20cm3； （3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中，此時(shí)小燈泡消耗的功率是1.92W； （4）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時(shí)，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ?.05N。 【解答】解：（1）開關(guān)閉合后通電螺線管具有了磁性，其上端為N極， （2）小球的密度： ρ＝＝＝0.8g/cm3， 因小球的密度小于水的密度， 所以，斷開開關(guān)時(shí)，鐵制小球靜止時(shí)處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力和自身的重力相等， 則小球受到的浮力： F?。紾＝mg＝80×10﹣3kg×10N/kg＝0.8N， 由F?。溅裧V排可得，小球排開水的體積： V排＝＝＝＝8×10﹣5m3＝80cm3， 則小球露出水面的體積： V露＝V﹣V排＝100cm3﹣80cm3＝20cm3； （3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中時(shí)， 因物體浸沒時(shí)排開液體的體積和自身的體積相等， 所以，小球受到的浮力： F浮′＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3＝1N， 因小球懸停靜止時(shí)，受到豎直向上的浮力和豎直向下的重力、螺線管對(duì)鐵制小球的作用力處于平衡狀態(tài)， 由平衡條件可得：G+F＝F浮′， 則螺線管對(duì)鐵制小球的作用力： F＝F浮′﹣G＝1N﹣0.8N＝0.2N， 查表可知，此時(shí)電路中的電流I＝0.4A， 由P＝UI＝可得，燈泡的電阻： RL＝＝＝12Ω， 此時(shí)小燈泡消耗的功率： PL′＝I2RL＝（0.4A）2×12Ω＝1.92W； （4）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流： I＝IL＝＝＝0.5A， 查表可知，此時(shí)螺線管對(duì)鐵制小球的作用力F′＝0.25N， 此時(shí)小球受到豎直向上的浮力和支持力、豎直向下的重力和螺線管對(duì)鐵制小球的作用力處于平衡狀態(tài)， 由力的平衡條件可得：F浮′+F支持＝F′+G， 則小球受到的支持力： F支持＝F′+G﹣F浮′＝0.25N+0.8N﹣1N＝0.05N， 因小球?qū)θ萜鞯椎膲毫褪艿降闹С至κ且粚?duì)相互作用力， 所以，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫Γ?F壓＝F支持＝0.05N。 答：（1）N； （2）斷開開關(guān)鐵制小球靜止時(shí)露出水面的體積是20cm3； （3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中，此時(shí)小燈泡消耗的功率是1.92W； （4）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時(shí)，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ?.05N。 六．影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素（共2小題） 14．下列說法中不正確的是（　　） A．閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 B．同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引 C．一個(gè)可以正確指南北小磁針放在無外界磁場(chǎng)干擾的教室中，靜止時(shí)，指南的一端為南極 D．電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)多少有關(guān) 【答案】A 【解答】解：A、閉合電路的一部分導(dǎo)體只有在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中才定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故錯(cuò)誤； B、磁極間的作用規(guī)律是：同名磁極相互排斥，異名磁性相互吸引；故正確但不符合題意； C、地球是一個(gè)巨大的磁體，地理的南極是地磁場(chǎng)的北極，故一個(gè)可以正確指南北小磁針放在無外界磁場(chǎng)干擾的教室中，小磁針的南極應(yīng)該 指示南方（地磁場(chǎng)的北極），故正確但不符合題意； D、電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流的強(qiáng)弱、線圈的匝數(shù)有關(guān)，故正確但不符合題意； 故選：A。 15．將如圖所示中的電磁鐵連入你設(shè)計(jì)的電路中（在方框內(nèi)完成），要求： A．電路能改變電磁鐵磁性的強(qiáng)弱； B．使小磁針靜止時(shí)如圖所示。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟電流大小、匝數(shù)多少、是否有鐵芯插入有關(guān)。圖中匝數(shù)多少、是否有鐵芯插入已確定，所以只能改變電流的大小，我們可以利用滑動(dòng)變阻器來達(dá)到這個(gè)目的，滑動(dòng)變阻器與電源串聯(lián)。 另外，我們還要畫出電源。小磁針靜止時(shí)N極所指示的方向﹣﹣向右，為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。在磁體外部，磁感線從N極指向S極，所以螺線管的右端為S極，左端為N極。根據(jù)右手定則，電流應(yīng)該從電磁鐵的左端流入，右端流出，所以通電螺線管左端的導(dǎo)線連接電源的正極，右端的導(dǎo)線連接電源的負(fù)極。 故答案如圖所示： 七．探究影響帶電磁鐵磁性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)（共5小題） 16．如圖所示，是某學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)的研究“電磁鐵磁性強(qiáng)弱”的實(shí)驗(yàn)電路圖。 （1）要改變電磁鐵線圈中的電流大小，可通過　滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)　來實(shí)現(xiàn)；要判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱，可觀察　吸引的鐵釘數(shù)目的多少　來確定。 （2）下表是該組同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)的記錄： ①比較實(shí)驗(yàn)中的1、2、3（或4、5、6），可得出的結(jié)論是：電磁鐵的匝數(shù)一定時(shí)，通過電磁鐵線圈中的　電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)　； ②比較實(shí)驗(yàn)中的　1和4（或2和5或3和6）　，可得出的結(jié)論是：電磁鐵線圈中的電流一定時(shí)，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)； （3）在與同學(xué)們交流討論時(shí)，另一組的一個(gè)同學(xué)提出一個(gè)問題：“當(dāng)線圈中的電流和匝數(shù)一定時(shí)，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱還與什么有關(guān)？你對(duì)此猜想是：　電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能跟鐵芯大小有關(guān)　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，可以改變電路中的電流大??；通過電磁鐵吸引鐵釘多少來反映，電磁鐵吸引鐵釘越多，電磁鐵磁性越強(qiáng)，這種方法是轉(zhuǎn)換法。 （2）①比較實(shí)驗(yàn)中的1、2、3（或4、5、6）可以看出，在線圈的匝數(shù)相同時(shí)，電流從0.8A增加到1.5A時(shí)，吸引鐵釘?shù)膫€(gè)數(shù)由5枚增大到10枚，說明在線圈的匝數(shù)一定時(shí)，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)； ②比較實(shí)驗(yàn)中的1和4（或2和5或3和6）可以得出通過電磁鐵的電流都為0.8A時(shí)，線圈匝數(shù)50匝的吸引5枚鐵釘，線圈匝數(shù)為100匝的吸引鐵釘7枚，說明在通過電磁鐵的電流相同時(shí)，線圈的匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。 （3）①電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能跟鐵芯大小有關(guān)。探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱跟鐵芯大小關(guān)系時(shí)，控制電流和線圈匝數(shù)不變，改變鐵芯大小。 ②驗(yàn)證方案：保證兩次電路中的線圈匝數(shù)和電流相同，讓兩次插入的鐵芯的大小不一樣，看吸引的鐵釘數(shù)目的多少，如果兩次吸引的數(shù)目不一樣，則說明磁性的強(qiáng)弱與鐵芯的大小有關(guān)。 故答案為：（1）滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)；吸引的鐵釘數(shù)目的多少； （2）①電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)；②1和4（或2和5或3和6）； （3）電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能與線圈內(nèi)的鐵芯大小有關(guān)。 17．在探究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素”實(shí)驗(yàn)中，小明用鐵釘制成簡易電磁鐵甲、乙，并設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。 （1）實(shí)驗(yàn)中是通過吸引大頭針的數(shù)量來顯示電磁鐵磁性的強(qiáng)弱，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)，電路中的電流 　增大?。ㄌ睢霸龃蟆?、“不變”或“減小”），電磁鐵吸引大頭針的個(gè)數(shù)增多，說明電流越 　大　，電磁鐵磁性越強(qiáng)。 （2）根據(jù)圖示的情景可知，電磁鐵甲的上端是 　S　極；電磁鐵 　甲?。ㄌ睢凹住被颉耙摇保┑拇判暂^強(qiáng)，說明電流一定時(shí)，線圈匝數(shù) 　越多　，電磁鐵磁性越強(qiáng)；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)被電磁鐵吸引的大頭針下端是分散的，其原因是大頭針被磁化，　同名磁極相互排斥　。 【答案】（1）增大；大；（2）S；甲；越多；同名磁極相互排斥。 【解答】解： （1）由圖可知：甲、乙串聯(lián)，甲的匝數(shù)比乙的多，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，電路中的電流增大，電磁鐵吸引大頭針的個(gè)數(shù)增多，說明電流越大，電磁鐵磁性越強(qiáng)； （2）甲的線圈上的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知：甲的上端為S，下端為 N；甲吸引的大頭針數(shù)多，說明甲的磁性強(qiáng)，這說明：在電流一定時(shí)，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵磁性越強(qiáng)；大頭針被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。 故答案為：（1）增大；大；（2）S；甲；越多；同名磁極相互排斥。 18．磁感應(yīng)強(qiáng)度B用來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，國際單位是特斯拉，符號(hào)是T．為了探究電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與哪些因素有關(guān)，小聰設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路，圖甲中電源電壓為6V，R1為磁感電阻，其阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的關(guān)系圖線如圖2所示。 （1）閉合開關(guān)S1和S2，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)，圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小，這說明磁感電阻R1處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸 　增大　。（選填“增大”或“減小”） （2）閉合開關(guān)S1和S2，保持滑片P不動(dòng)，沿電磁鐵軸線向左移動(dòng)磁感應(yīng)電阻R1，測(cè)出R1離電磁鐵左端的距離s與對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I，算出R1處磁感應(yīng)強(qiáng)度B的數(shù)值如表。請(qǐng)計(jì)算s＝5cm時(shí)，B＝　0.4　T。 （3）綜合以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電磁鐵電流的增大而 　增大??；離電磁鐵越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越 　小　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）閉合開關(guān)S1和S2，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)，變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的總電阻變小，由I＝可知，乙電路中的電流變大，電磁鐵的磁性變強(qiáng)，即磁感電阻R1處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸變大； 圖甲中電流表的示數(shù)逐漸減小，由R＝可知，R的電阻變大，由圖2可知，磁感電阻R1處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸變大，； 綜上可知，磁感電阻R1處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大； （2）由表格數(shù)據(jù)可知，s＝5cm時(shí)，甲電路中的電流I＝30mA＝0.03A， 由I＝可得，磁感電阻的阻值R＝＝＝200Ω， 由圖2可知，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.4T； （3）圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)，電路中的電流變大，電磁鐵的磁性變強(qiáng)，則電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電磁鐵電流的增大而增大； 由表格數(shù)據(jù)可知，R1離電磁鐵左端的距離s越大時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小； 故可得結(jié)論：電磁鐵外軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度隨電磁鐵電流的增大而增大；離電磁鐵越遠(yuǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。 故答案為：（1）增大；（2）0.4；（3）增大；小。 19．現(xiàn)要探究“通電線圈的磁性強(qiáng)弱與通過線圈的電流強(qiáng)弱的關(guān)系”，部分實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下，請(qǐng)按要求完成相關(guān)內(nèi)容。 （1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客娋€圈磁性強(qiáng)弱與通過線圈的電流關(guān)系； （2）實(shí)驗(yàn)原理：對(duì)同一線圈，改變通過線圈的電流，觀察線圈吸引大頭針的數(shù)量來判斷其磁性強(qiáng)弱的變化。能吸引大頭針的數(shù)量越多，線圈的磁性　越強(qiáng)　。 （3）實(shí)驗(yàn)器材：除電池、開關(guān)、線圈、導(dǎo)線、大頭針外，還需要　滑動(dòng)變阻器和電流表?。徽?qǐng)?jiān)趫D中的虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（線圈已畫出）。 （4）實(shí)驗(yàn)步驟： 請(qǐng)參考“實(shí)驗(yàn)原理”簡要寫出剩下的實(shí)驗(yàn)步驟 ①依電路圖將實(shí)驗(yàn)器材連接起來； ②　將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端，閉合開關(guān)，觀察其吸引大頭針的多少；將滑片向左滑動(dòng)，觀察電磁鐵吸引大頭針的多少；比較現(xiàn)象得出結(jié)論　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （2）實(shí)驗(yàn)中通過通電線圈吸引大頭針數(shù)目的多少來反映通電線圈磁性的強(qiáng)弱，通電線圈能吸引大頭針的數(shù)量越多，線圈的磁性越強(qiáng)； （3）探究通電線圈磁性強(qiáng)弱與通過線圈的電流關(guān)系，需要改變電路中的電流，在不改變電路的情況下，使用滑動(dòng)變阻器改變連入電路的電阻來改變電路中的電流，需要電流表測(cè)量通過電路的電流，所以需要的器材有：滑動(dòng)變阻器和電流表； 要探究通電線圈的磁性強(qiáng)弱與通過通電線圈線圈中的電流是否有關(guān)，需要改變電流的大小，因此需要將電路元件串聯(lián)；如圖所示： （4）①依電路圖將實(shí)驗(yàn)器材連接起來； ②將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端，閉合開關(guān)，觀察其吸引大頭針的多少；將滑片向左滑動(dòng)，觀察電磁鐵吸引大頭針的多少；比較現(xiàn)象得出結(jié)論。 故答案為：（2）越強(qiáng)；（3）滑動(dòng)變阻器和電流表；見上圖；（4）②將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端，閉合開關(guān)，觀察其吸引大頭針的多少；將滑片向左滑動(dòng)，觀察電磁鐵吸引大頭針的多少；比較現(xiàn)象得出結(jié)論。 20．如圖是小明研究“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素”的裝置示意圖，它由電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、帶鐵芯的螺線管和自制的針式刻度板組成。通過觀察指針B偏轉(zhuǎn)角度的大小來判斷電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。在指針下方固定一物體A，用導(dǎo)線a與接線柱2相連，閉合開關(guān)后，指針B發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 （1）用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖連接完整。 （2）指針下方的物體A應(yīng)由 　D　材料制成。 A.銅 B.鋁 C.塑料 D.鐵 （3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： ①當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向 　左　滑動(dòng)時(shí)，指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì)增大； ②保持滑片P位置不變，當(dāng)導(dǎo)線a由與接線柱2相連改為與接線柱1相連，閉合開關(guān)后，可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì) 　變大?。ㄟx填“變大”或“變小”）； ③斷開開關(guān)，電磁鐵 　無　（選填“有”或“無”）磁性。 （4）經(jīng)過對(duì)電磁鐵的研究，可得出結(jié)論：電磁鐵磁性強(qiáng)弱與 　電流的大小　和 　線圈的匝數(shù)　有關(guān)。 【答案】（1）見解析；（2）D；（3）①左； ②變大；③無；（4）電流的大??；線圈的匝數(shù)。 【解答】解：（1）實(shí)物連接圖，如圖所示： 。 （2）電磁鐵具有吸引鐵的特性，電磁鐵吸引物體A使指針改變偏轉(zhuǎn)角度，所以物體A應(yīng)由鐵質(zhì)材料制成，故應(yīng)選D。 （3）①當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，電磁鐵吸引物體A偏轉(zhuǎn)角度增大，所以指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì)變大。 ②保持滑片P位置不變，電磁鐵中電流大小不變，當(dāng)導(dǎo)線a由接線柱2改為與接線柱1相連，電磁鐵線圈的匝數(shù)增多，電磁鐵磁性增強(qiáng)，閉合開關(guān)后，可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉(zhuǎn)的角度將會(huì)變大。 ③斷開開關(guān)，電磁鐵無磁性。 （4）經(jīng)過對(duì)電磁鐵的研究，可得出結(jié)論是：電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流的大小和線圈的匝數(shù)有關(guān)。 故答案為：（1）見解析；（2）D；（3）①左； ②變大；③無；（4）電流的大小；線圈的匝數(shù)。 八．電磁繼電器的構(gòu)造與原理（共6小題） 21．如圖﹣1是物理創(chuàng)新小組設(shè)計(jì)的“闖紅燈違規(guī)模擬記錄器”，控制電路電源電壓為6V，電磁繼電器線圈電阻為10Ω，R為力敏電阻，其阻值大小隨壓力F的變化關(guān)系如圖﹣2所示。當(dāng)光控開關(guān)接收到綠光時(shí)斷開，工作電路中指示燈亮，電控照相機(jī)不工作，當(dāng)光控開關(guān)接收到紅光時(shí)自動(dòng)閉合，且當(dāng)力敏電阻受到車的壓力增大到一定數(shù)值，控制電路中電流等于或大于0.06A時(shí)，電控照相機(jī)開始拍照，g取10N/kg。下列說法中不正確的是（　?。? A．a(chǎn)處是指示燈，b處是電控照相機(jī) B．當(dāng)控制電路中電流等于0.06A時(shí)，闖紅燈的車的質(zhì)量為400kg C．當(dāng)質(zhì)量為1200kg的車闖紅燈時(shí)，控制電路消耗的總功率為0.9W D．若使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，可以適當(dāng)減小線圈的匝數(shù) 【答案】D 【解答】解：A、根據(jù)題意，當(dāng)光控開關(guān)接收到綠光時(shí)，光控開關(guān)斷開，此時(shí)電磁鐵無磁性，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光，此時(shí)指示燈所在的支路應(yīng)該接通，即a處是指示燈；當(dāng)光控開關(guān)接收到紅光時(shí)自動(dòng)閉，同時(shí)受到壓力時(shí)，由于壓敏電阻的電阻減小，所以電路中的電流值增大，由于電磁鐵的磁性將銜鐵吸下，此時(shí)電控照相機(jī)工作，電控照相機(jī)所在的電路應(yīng)接通所以b處是電控照相機(jī)；故A正確； B、由I＝可得，銜鐵剛被吸下時(shí)，控制電路的總電阻： R總＝＝＝100Ω， 因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，壓敏電阻的阻值： R＝R總﹣R線圈＝100Ω﹣10Ω＝90Ω， 查圖象可知，當(dāng)R＝90Ω時(shí)，壓敏電阻所受的壓力F＝4000N， 則此時(shí)車的重力G＝F＝4000N， 由G＝mg可得，車的質(zhì)量： m＝＝＝400kg，故B正確； C、當(dāng)質(zhì)量為1200kg的車闖紅燈時(shí)，此時(shí)的壓力：F′＝G′＝m′g＝1200kg×10N/kg＝12000N， 查圖象可知，當(dāng)壓敏電阻所受的壓力F′＝4000N時(shí)，R′＝30Ω， 控制電路的總電阻R總′＝R′+R線圈＝30Ω+10Ω＝40Ω， 則控制電路消耗的總功率為：P總′＝＝＝0.9W，故C正確； D、若使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，由于壓力F越小時(shí)，電阻R越大，根據(jù)串聯(lián)電路中的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，則電路中的總電阻變大，電流會(huì)變小，此時(shí)應(yīng)增大電磁鐵磁性，所以，可以適當(dāng)增加線圈的匝數(shù)，故D錯(cuò)誤。 故選：D。 22．我市已逐漸開始實(shí)行電動(dòng)自行車新政策：只允許新國標(biāo)電動(dòng)自行車上路，要求車速不超過25km/h。下面是同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的某品牌電動(dòng)自行車的電路，其中符合“旋鈕OP繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變快，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定值，電鈴會(huì)自動(dòng)報(bào)警”的電路是（　?。?A．B． C． D． 【答案】C 【解答】解：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電流大小有關(guān)，當(dāng)旋鈕OP繞O點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻變小，控制電路部分電流變大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變快；當(dāng)電流達(dá)到一定程度時(shí)，電磁鐵將銜鐵吸過來，接通電鈴所在電路而報(bào)警；故C正確，而A、B、D錯(cuò)誤。 故選：C。 23．在如圖所示的電路中，有四個(gè)電磁繼電器，相關(guān)參數(shù)標(biāo)注在圖上，其中電源電壓1.5V且和一個(gè)1Ω的電阻串在一起（圖中把它們畫在一起），燈泡電阻8Ω，剛閉合開關(guān)后，下列說法錯(cuò)誤的是（　?。? A．若滑片位于最左邊，三個(gè)燈泡從左往右依次點(diǎn)亮 B．若滑片位于最左邊，當(dāng)最后一個(gè)繼電器閉合后，三個(gè)燈泡從左往右依次熄滅 C．若滑片位于最右邊，三個(gè)燈泡從左往右依次點(diǎn)亮 D．若滑片位于最右邊，當(dāng)最后一個(gè)繼電器閉合后，三個(gè)燈泡從左往右依次熄滅 【答案】D 【解答】解：如圖，當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)，甲的控制電路電壓是1.5V，電池電阻是1Ω，甲線圈的電阻是1Ω，所以總電阻為R甲＝1Ω+1Ω＝2Ω，所以甲控制電路電流：I甲＝＝＝0.75A，0.75A＞0.1A，所以甲的工作電路即乙的控制電路接通，乙電路中有電流，左邊第一個(gè)燈發(fā)光。 在乙控制電路中，乙控制電路電壓是1.5V，電池電阻是1Ω，乙線圈的電阻是1Ω，左端第一個(gè)燈的電阻是8Ω，所以總電阻為R乙＝1Ω+1Ω+8Ω＝10Ω，所以乙控制電路電流：I乙＝＝＝0.15A，0.15A＞0.1A，所以乙的工作電路即丙的控制電路接通，丙電路中有電流，中間燈發(fā)光。 在丙控制電路中，丙控制電路電壓是1.5V，電池電阻是1Ω，丙線圈的電阻是1Ω，中間燈的電阻是8Ω，所以總電阻為R丙＝1Ω+1Ω+8Ω＝10Ω，所以丙控制電路電流：I丙＝＝＝0.15A，0.15A＞0.1A，所以丙的工作電路即丁的控制電路接通，丁電路中有電流，最右面燈發(fā)光。 在丁控制電路中，丁控制電路電壓是1.5V，電池電阻是1Ω，丁線圈的電阻是1Ω，最右面燈的電阻是8Ω，所以總電阻為R丁＝1Ω+1Ω+8Ω＝10Ω，所以丁控制電路電流：I?。剑剑?.15A，0.15A＞0.1A，所以丁的工作電路即戊電路接通，戊電路中有電流，戊電路和甲電路是并聯(lián)的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻是1Ω，戊電路和甲電路并聯(lián)，此時(shí)整個(gè)電路三個(gè)燈都能工作。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在最左端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻是0Ω，戊電路和甲電路并聯(lián)，此時(shí)把甲電路短路，甲電路中無電流，燈泡從左到右依次熄滅。 綜合分析后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器無論滑片在什么位置，燈泡都是從左到右依次點(diǎn)亮的，但是當(dāng)滑動(dòng)變阻器在最左端時(shí)，當(dāng)最后一個(gè)繼電器閉合時(shí)，點(diǎn)亮的燈又從左到右依次熄滅，當(dāng)滑動(dòng)變阻器在最右端時(shí)，當(dāng)最后一個(gè)繼電器閉合時(shí)，所有的燈依然發(fā)光。故選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。 故選：D。 24．圖甲是一種自動(dòng)蓄水裝置示意圖：力敏電阻固定不動(dòng)，下方懸掛一圓柱體（其位置不隨水面變化）。閉合開關(guān)S，水泵工作，向空水箱里緩慢注水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h0時(shí)，水泵自動(dòng)停止注水，此時(shí)柱體浸入水中的深度恰好為其高度的一半。已知：控制電路電源電壓為4.5V，電阻箱R2阻值為10Ω，力敏電阻R1阻值與拉力F的關(guān)系如圖乙所示，柱形物體的質(zhì)量為1.5kg，底面積為10cm2，當(dāng)線圈中電流I≤0.15A時(shí)，銜鐵被釋放，忽略線圈電阻，g取10N/kg。 （1）由圖乙可知，隨著力敏電阻所受拉力變大，其阻值 　變小　，隨著水位升高，柱體緩慢浸入水中，柱體對(duì)力敏電阻拉力 　變小　，線圈中電流 　變小?。ňx填“變大”、“變小”或“不變”）。 （2）水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，柱形物體浸入水中的深度h為 　30　cm。 （3）柱形物體的密度為 　2.5　g/cm3。 （4）若要降低水位設(shè)定高度h0，下列方法不可行的是 　BD　（多選）。 A．適當(dāng)減小電源電壓 B．將電阻箱R2的阻值調(diào)小一些 C．減少線圈的匝數(shù) D．保持柱狀體形狀和體積不變，換用密度更大的柱形物體 【答案】（1）變??；變?。蛔冃。?（2）30； （3）2.5； （4）BD。 【解答】解：（1）由圖乙可知，隨著力敏電阻所受拉力變大，其阻值變?。?隨著水位的升高，柱形物體受到的浮力增大，由F拉＝G﹣F浮可知，柱體對(duì)力敏電阻拉力變?。?由圖乙可知，拉力減小時(shí)，力敏電阻R1的阻值增大，電路中的總電阻變大，由歐姆定律可知，電路中的電流變小； （2）當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)，線圈中電流減小為0.15A，銜鐵被釋放，則根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)規(guī)律可得，此時(shí)力敏電阻R1的阻值： R1＝﹣R2＝﹣R2＝30Ω﹣10Ω＝20Ω； 根據(jù)圖乙可知，當(dāng)R1＝20Ω時(shí)，力敏電阻受到拉力為12N； 柱形物體的重力為：G＝mg＝1.5kg×10N/kg＝15N； 由力的平衡條件可得，柱形物體的浮力為：F?。紾﹣F拉＝15N﹣12N＝3N； 根據(jù)F?。溅阉甮V排可得柱形物體排開水的體積： V排＝＝＝3×10﹣4m3； 則柱形物體浸入水中的深度： h＝＝＝＝0.3m＝30cm； （3）當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h0時(shí)，水泵自動(dòng)停止注水，此時(shí)柱體浸入水中的深度恰好為其高度的一半，故物體的高度為： H＝2h＝2×0.3m＝0.6m； 物體的體積為：V＝SH＝10cm2×0.6m＝10×10﹣4m2×0.6m＝6×10﹣4m3； 物體的密度為：ρ＝＝＝2.5×103kg/m3＝2.5g/cm3； （4）AB、若要使該自動(dòng)蓄水裝置最高警戒水位適當(dāng)降低，柱體浸入水中的體積減小，根據(jù)F?。溅岩篻V排知，浮力減小，根據(jù)F?。紾﹣F拉知拉力增大，由圖乙知R1的阻值減??；要保持銜鐵被釋放時(shí)的電流不變，若電源電壓不變，根據(jù)R＝可知，電路的總電阻不變，故應(yīng)該增大R2的阻值，故B符合題意； 由于R1的阻值減小，要保持銜鐵被釋放時(shí)的電流不變，在R2的阻值不變時(shí)，根據(jù)I＝可知，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小電源電壓；故A不符合題意； C、減少線圈的匝數(shù)，則電磁鐵的磁性會(huì)減弱，就更容易釋放銜鐵，所以水面還沒有上升到h0，就釋放了銜鐵，因此會(huì)降低水位設(shè)定高度h0，故C不符合題意； D、在電源電壓和R2的阻值均不變時(shí)，且銜鐵被釋放時(shí)的電流不變，說明力敏電阻的阻值不變，則力敏電阻受到的拉力不變，根據(jù)F拉＝G﹣F浮知，要使拉力不變，但水位設(shè)定高度h0降低，浮力減小了，則柱體的重力應(yīng)減小；當(dāng)保持柱體形狀和體積不變，換用密度更小的柱形物體可以減小重力，故D符合題意。 故選BD。 故答案為：（1）變??；變小；變小； （2）30； （3）2.5； （4）BD。 25．小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設(shè)置超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖甲所示，電路由工作電路和控制電路組成：在工作電路中，當(dāng)電梯沒有超載時(shí)，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)A接觸，閉合開關(guān)S，電動(dòng)機(jī)正常工作；當(dāng)電梯超載時(shí)，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴發(fā)出報(bào)警鈴聲，閉合開關(guān)S，電動(dòng)機(jī)不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護(hù)電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計(jì)。 （1）在控制電路中，當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，從而使電磁鐵的磁性　增強(qiáng)?。ㄌ睢霸鰪?qiáng)”、“減弱”或“不變”）。 （2）若電磁鐵線圈電流達(dá)到20mA時(shí)，銜鐵剛好被吸住，電鈴發(fā)出警報(bào)聲。當(dāng)該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000kg的乘客時(shí)，試通過計(jì)算說明電梯是否超載？（g取10N/kg） 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）在控制電路中，當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，電路中的總電阻減小， 根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，電流增大時(shí)電磁鐵的磁性增強(qiáng)； （2）電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000kg的乘客時(shí)，電梯受到的壓力等于乘客的重力，即 F＝G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N， 由圖乙，當(dāng)壓力F＝10000N，對(duì)應(yīng)的壓敏電阻阻值R2＝100Ω 因?yàn)榇?lián)電路中總電阻等于各分電阻之和， 所以控制電路中的電流： I＝＝＝0.03A＝30mA， 因?yàn)?0mA＞20mA， 所以此時(shí)電梯超載。 故答案為：（1）增強(qiáng)；（2）據(jù)上面的計(jì)算可知，此時(shí)電梯超載。 26．如圖甲所示，這是物理興趣小組設(shè)計(jì)的汽車轉(zhuǎn)向指示燈電路模型，電路中電源電壓恒為6V，指示燈的規(guī)格均為“6V 3W”，R0為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略不計(jì)。當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”剛接通時(shí)，電磁鐵中有電流通過，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較暗，接著，銜鐵被吸下，觸點(diǎn)A與B接通，電磁鐵和電阻R0被短路，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較亮，此時(shí)，由于電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵被彈簧拉上去，觸點(diǎn)A與B分離，電磁鐵中又有電流通過，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，右轉(zhuǎn)指示燈會(huì)較暗、較亮交替閃爍。當(dāng)開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”接通時(shí)，右轉(zhuǎn)向指示燈兩端實(shí)際電壓變化規(guī)律如乙圖所示。已知右轉(zhuǎn)向燈發(fā)光較暗時(shí)，其兩端實(shí)際電壓為Ux，其消耗的實(shí)際功率為額定功率的9%，不考慮指示燈電阻隨溫度的變化。 （1）右轉(zhuǎn)向燈發(fā)光較暗時(shí)，觸點(diǎn)A和觸點(diǎn)B的狀態(tài)是 　斷開?。ㄟx填“接通”或“斷開”）；此時(shí)指示燈消耗的實(shí)際功率是 　0.27　W，指示燈兩端的實(shí)際電壓Ux＝　1.8　V； （2）右轉(zhuǎn)向燈交替工作3s，其消耗的電能是 　3.54　J； （3）定值電阻R0的大小是 　28　Ω； （4）開關(guān)與觸點(diǎn)“3和4”接通時(shí)，指示燈的狀態(tài)是 　亮暗交替發(fā)光?。ㄟx填“亮度不變地持續(xù)發(fā)光”或“亮暗交替發(fā)光”）。 【答案】（1）斷開；（2）0.27；1.8；（3）3.54；（4）28；（5）亮暗交替發(fā)光。 【解答】解：（1）當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”剛接通時(shí)，電磁鐵中有電流通過，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較暗，說明電流較小，電阻R0被接入電路，此時(shí)觸點(diǎn)A和觸點(diǎn)B斷開。 當(dāng)銜鐵被吸下，觸點(diǎn)A與B接通，電磁鐵和電阻R0被短路，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較亮；由P＝可得指示燈的電阻為： ， 當(dāng)右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較暗時(shí)，指示燈的實(shí)際功率為： Px＝9%P額＝0.09×3W＝0.27W， 由P＝可得，指示燈兩端的電壓為： ＝＝1.8V， （2）由乙圖可知，交替工作的周期為1.5s，一個(gè)周期內(nèi)正常發(fā)光的時(shí)間為0.5s，則右轉(zhuǎn)指示燈閃爍交替工作3s內(nèi)，正常發(fā)光的時(shí)間為： ， 微弱發(fā)光的時(shí)間為： t2＝t﹣t1＝3s﹣1s＝2s， 由P＝可得，正常發(fā)光消耗的電能為： W1＝Pt1＝3W×1s＝3J， 較暗發(fā)光時(shí)消耗的電能為： W2＝Pxt2＝0.27W×2s＝0.54J， 3s內(nèi)共消耗電能為： W＝W1+W2＝3J+0.54J＝3.54J； （3）指示燈發(fā)光較暗時(shí)，兩端的實(shí)際電壓為1.8V，功率為0.27W，則電路中的電流為： I＝， 因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R0兩端的電壓為： U0＝U﹣Ux＝6V﹣1.8V＝4.2V， 因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以發(fā)光較暗時(shí)，R0的阻值為： ； （4）當(dāng)轉(zhuǎn)向開關(guān)與觸點(diǎn)“2和3”剛接通時(shí)，電磁鐵中有電流通過，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較暗，接著銜鐵被吸下，觸點(diǎn)A與B接通，電磁鐵和電阻R0被短路，右轉(zhuǎn)指示燈發(fā)光較亮，此時(shí)，由于電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵被彈簧拉上去，觸點(diǎn)A與B分離，電磁鐵中又有電流通過，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，右轉(zhuǎn)指示燈會(huì)亮暗交替發(fā)光。 故答案為：（1）斷開；（2）0.27；1.8；（3）3.54；（4）28；（5）亮暗交替發(fā)光。 九．電磁繼電器在實(shí)際生活中的應(yīng)用（共2小題） 27．小敏設(shè)計(jì)了一種“闖紅燈違規(guī)模擬記錄器”，拍攝機(jī)動(dòng)車闖紅燈時(shí)的情景，如圖甲。工作原理：當(dāng)光控開關(guān)接收到某種顏色光時(shí)，開關(guān)自動(dòng)閉合，且當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化規(guī)律如圖乙所示，當(dāng)電流變化到一定值時(shí)，繼電器的銜鐵就被吸下；光控開關(guān)未受到該種光照射時(shí)自動(dòng)斷開，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光。已知控制電路電壓為6V，繼電器線圈電阻10Ω，當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時(shí)，銜鐵被吸引（g取10N/kg）。下列說法中不正確的是（　　） A．要記錄違規(guī)闖紅燈的情景，光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光時(shí)，自動(dòng)閉合 B．光控開關(guān)接收到綠光時(shí)，指示燈亮，電控照相機(jī)不工作 C．要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，可以在控制電路中串聯(lián)一個(gè)電阻 D．質(zhì)量小于400kg的車輛違規(guī)時(shí)不會(huì)被拍照記錄 【答案】C 【解答】解：A．小敏設(shè)計(jì)的是“闖紅燈違規(guī)模擬記錄器”，肯定記錄的是紅燈亮?xí)r繼續(xù)行駛的車輛，因此只有紅光才能觸發(fā)光控開關(guān)，故A不合題意； B．綠燈亮?xí)r車輛正常工作，記錄器不啟動(dòng)，故B不合題意； C．車輛的質(zhì)量越小，對(duì)地面的壓力越小，光敏電阻阻值越大，這時(shí)控制電路的電流越小，電磁繼電器吸引力越小，不能觸發(fā)記錄器工作；要達(dá)到原來電流，必須減小電阻，而串聯(lián)會(huì)使電阻增大，故C符合題意； D．當(dāng)記錄器工作時(shí)電流為0.06A， 這時(shí)總電阻為：R總＝＝100Ω； 光敏電阻的阻值R＝R總﹣R線＝100Ω﹣10Ω＝90Ω； 據(jù)乙圖可知，當(dāng)光敏電阻為90Ω時(shí)，壓力為4000N； 這時(shí)車輛的質(zhì)量m＝＝400kg。 故D不合題意。 故選：C。 28．中考體檢時(shí)，我們都要測(cè)量體重，常用的測(cè)量工具是人體秤．測(cè)量時(shí)如圖甲所示。秤中的力敏傳感器由彈性體和金屬電阻絲R組成，電阻絲粘貼在彈性體上，但兩者之間隔有絕緣材料。當(dāng)秤臺(tái)上有重物時(shí)，彈性體被壓縮，電阻絲R隨之變短，阻值發(fā)生變化。據(jù)此原理，小明利用力敏傳感器設(shè)計(jì)了一種既能稱量物重，又能實(shí)現(xiàn)報(bào)警的人體秤的模擬電路，如圖乙所示。電源電壓為3V，電流表量程為0～0.6A。閉合開關(guān)后，秤臺(tái)上不放重物時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A，隨著秤臺(tái)重物的增加，電流表示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)電流達(dá)到0.4A，電磁鐵會(huì)吸引銜鐵，動(dòng)、靜觸點(diǎn)接觸，電路報(bào)警。（電磁鐵線圈電阻不計(jì)，g取10N/kg） （1）若圖甲中人體質(zhì)量為50kg，雙腳和秤臺(tái)的接觸面積為400cm2，則秤臺(tái)表面承受的壓強(qiáng)為 　1.25×104　Pa； （2）若報(bào)警燈L的額定電壓為3V，其電流隨電壓變化規(guī)律如圖丙所示，電阻絲R阻值的減少量與所測(cè)物體質(zhì)量的增加量成正比，當(dāng)秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為10kg，力敏電阻的變化量為1Ω； ①閉合開關(guān)，秤臺(tái)不放重物到電路開始報(bào)警時(shí)，燈泡L的功率變化了多少？ ②當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為多少？ ③關(guān)于此人體秤的結(jié)構(gòu)及工作原理，下列說法正確的是 　C　。 A．人體秤所測(cè)物體質(zhì)量的變化量與電流表示數(shù)的變化量成正比 B．開關(guān)閉合后，當(dāng)體重過大，電磁鐵吸引銜鐵，電路報(bào)警，燈L亮度不變 C．若報(bào)警燈L放在a處，人體秤正常工作時(shí)燈泡不亮，當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，吸引銜鐵，L發(fā)光而報(bào)警，秤臺(tái)所稱物體質(zhì)量的最大值比圖乙中更小 D．若報(bào)警燈L放在b處，人體秤正常工作時(shí)燈泡亮，當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，吸引銜鐵，L間歇發(fā)光，電路報(bào)警，秤臺(tái)所秤物體質(zhì)量的最大值比圖乙中更大 【答案】（1）1.25×104； （2）①閉合開關(guān)，秤臺(tái)不放重物到電路開始報(bào)警時(shí)，燈泡L的功率變化了0.68W； ②當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為95kg； ③C。 【解答】解：（1）人的重力為： G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N， 人對(duì)臺(tái)稱的壓強(qiáng)為： p＝＝1.25×104 Pa； （2）①臺(tái)稱不放重物時(shí)，電路的電流為I1＝0.2A，由圖丙可知，此時(shí)燈泡的電壓是U1＝0.6V；所以燈泡的功率為： P1＝U1I1＝0.6V×0.2A＝0.12W， 電路的電流為I2＝0.4A，由圖丙可知，此時(shí)燈泡的電壓是U2＝2V；所以燈泡的功率為： P2＝U2I2＝2V×0.4A＝0.8W， 所以，燈泡的功率變化為： ΔP＝P2﹣P1＝0.8W﹣0.12W＝0.68W； ②當(dāng)I1＝0.2A時(shí)，此時(shí)燈泡的電壓是U1＝0.6V，電阻絲R的阻值為： ， 當(dāng)I2＝0.4A時(shí)，此時(shí)燈泡的電壓是U2＝2V，電阻絲R的阻值為： ， 電阻絲R的變化量為： ΔR＝12Ω﹣2.5Ω＝9.5Ω， 電阻絲R阻值的減少量與所測(cè)物體質(zhì)量的增加量成正比，當(dāng)秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為10kg，力敏電阻的變化量為1Ω，可以得到＝， 解得：m＝95kg； （3）A．由歐姆定律可知電流表的示數(shù)I＝， 電阻絲R阻值的減少量與所測(cè)物體質(zhì)量的增加量成正比，所以物體質(zhì)量的變化量與電流表示數(shù)的變化量不成正比，故A錯(cuò)誤； B．開關(guān)閉合后，當(dāng)體重過大，電阻絲R阻值減小，電路中的電流增大，電磁鐵吸引銜鐵，電路報(bào)警，由P＝UI可知燈泡的電功率增大，燈泡變亮，故B錯(cuò)誤； C．若將燈泡放到a處，當(dāng)電路報(bào)警前，此時(shí)電路只有R工作，當(dāng)電路中電流達(dá)到I3＝0.4A時(shí)，開始報(bào)警，此時(shí)R的電阻為：， 電阻絲R阻值的減少量與所測(cè)物體質(zhì)量的增加量成正比，當(dāng)秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為10kg，力敏電阻的變化量為1Ω，臺(tái)稱不放重物時(shí)，電阻絲的電阻是12Ω，當(dāng)R的電阻R3＝7.5Ω時(shí)，則＝， 解得此時(shí)臺(tái)稱上物體的質(zhì)量：m′＝45kg， 小于95kg，秤臺(tái)所稱物體質(zhì)量的最大值比圖乙中更小，故C正確； D．若報(bào)警燈L放在b處，與原來的電路相同，秤臺(tái)所秤物體質(zhì)量的最大值與圖乙相同，故D錯(cuò)誤。 故選：C。 故答案為：（1）1.25×104； （2）①閉合開關(guān)，秤臺(tái)不放重物到電路開始報(bào)警時(shí)，燈泡L的功率變化了0.68W； ②當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí)，秤臺(tái)上物體的質(zhì)量為95kg； ③C。 十．通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用（共5小題） 29．下列關(guān)于電磁現(xiàn)象的表述，錯(cuò)誤的是（　　） A．甲圖閉合開關(guān)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，說明磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用 B．乙圖給導(dǎo)線通電，導(dǎo)線附近磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電磁鐵根據(jù)這個(gè)原理制成的 C．丙圖閉合電路的部分導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)，靈敏電流計(jì)指針會(huì)偏轉(zhuǎn) D．丁圖實(shí)驗(yàn)中B的上端是S極 【答案】D 【解答】解：A．甲圖閉合開關(guān)，電路中產(chǎn)生電流，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，說明磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，故A正確； B．導(dǎo)線通電后，附近磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明通電導(dǎo)體周圍能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，電磁鐵是根據(jù)這個(gè)原理制成的，故B正確； C．閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；圖中導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以靈敏電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C正確； D．圖中A、B串聯(lián)，根據(jù)安培定則可判斷出，實(shí)驗(yàn)中B的上端是N極，故D錯(cuò)誤。 故選：D。 30．有一種輪子會(huì)發(fā)光的溜冰鞋，輪子是透明的，磁環(huán)固定在輪周上，由金屬線圈和發(fā)光二極管LED組成的電路固定在輪的軸上。溜冰時(shí)，輪子發(fā)光，下列分析不正確的是（　?。? A．由金屬線圈和發(fā)光二極管組成的電路一定是閉合電路 B．利用的原理是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 C．發(fā)光二極管LED是一種半導(dǎo)體材料 D．這個(gè)過程中能量的轉(zhuǎn)化：先機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再把電能轉(zhuǎn)化為光能 【答案】B 【解答】解：ABD、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流；產(chǎn)生感應(yīng)電流的導(dǎo)體相當(dāng)于電源；溜冰時(shí)磁環(huán)隨輪周轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于金屬線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流；在此過程中能量的轉(zhuǎn)化情況是：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為光能，故B錯(cuò)誤，AD正確； C、發(fā)光二極管LED是由半導(dǎo)體做成的器件，它具有單向?qū)щ娦?，故C正確。 本題選錯(cuò)誤的，故選：B。 31．如圖是簡易“電動(dòng)火車”的示意圖，把一個(gè)干電池兩端吸有短小圓柱形強(qiáng)磁鐵的“結(jié)合體”，放入很長的固定在水平桌面的螺旋線圈內(nèi)，干電池和強(qiáng)磁鐵的“結(jié)合體”就會(huì)在螺旋線圈內(nèi)運(yùn)動(dòng)。關(guān)于簡易“電動(dòng)火車”的說法有：①線圈可以用漆包線繞成，確保各處絕緣；②強(qiáng)磁鐵與線圈在任何位置都應(yīng)保持良好接觸；③“結(jié)合體”受到磁場(chǎng)力的作用；④“結(jié)合體”受到電源產(chǎn)生的電力。其中正確的是（　?。? A．①② B．②③ C．①③ D．①④ 【答案】B 【解答】解： 由圖和題意可知，螺旋線圈和結(jié)合體構(gòu)成一個(gè)閉合回路，強(qiáng)磁鐵與線圈在任何位置都應(yīng)保持良好接觸；當(dāng)吸附著磁鐵的電池進(jìn)入線圈后，線圈中有電流通過，通電線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，“結(jié)合體”在線圈所形成的磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用，“結(jié)合體”與通電線圈之間相吸、相斥，這樣“結(jié)合體”就會(huì)在螺旋線圈內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故②③正確。 故選：B。 32．在復(fù)習(xí)“電流的磁場(chǎng)”和“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”時(shí)，小剛想：“既然通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)又會(huì)對(duì)通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用，那么互相靠近的兩個(gè)通電導(dǎo)體間是否會(huì)產(chǎn)生力的作用呢？” （1）于是，他和小強(qiáng)商議通過實(shí)驗(yàn)來研究這一問題。他們找到了兩根柔軟的導(dǎo)線，相距較近地并排固定在接線板上，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，通過實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象如圖乙所示。 該實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)通電導(dǎo)體之間 　產(chǎn)生了力的作用　。 （2）小強(qiáng)認(rèn)為，如果改變其中一個(gè)通電導(dǎo)體中的電流方向，則它們之間作用力的方向也會(huì)發(fā)生改變。 小強(qiáng)這樣想的理由是電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是由 　電流　的方向決定的，當(dāng)一個(gè)通電導(dǎo)體中電流的方向改變時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也會(huì)發(fā)生改變；而磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用力的方向與 　電流　的方向和 　磁場(chǎng)　的方向有關(guān)，另一個(gè)通電導(dǎo)體中電流的方向不變，但磁場(chǎng)方向變化了，它受到的磁場(chǎng)力的方向就會(huì)改變。 （3）如果開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小剛和小強(qiáng)沒有找到柔軟的導(dǎo)線，而是用較硬的普通鋁芯電線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況？通過這個(gè)問題，你得到了怎樣的啟示？ 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）圖乙中兩根導(dǎo)線中的電流方向相同，而兩根導(dǎo)線向中間靠攏，說明兩根導(dǎo)線相互吸引，產(chǎn)生力的作用； （2）通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)與導(dǎo)線上電流的方向有關(guān)，兩根導(dǎo)線平行時(shí)，電流方向有兩種情況：同向和反向； 所以小剛的判斷依據(jù)是：電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是由電流的方向決定的，當(dāng)一個(gè)通電導(dǎo)體中電流的方向改變時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也會(huì)發(fā)生改變；而磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用力的方向與電流的方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)，另一個(gè)通電導(dǎo)體中電流的方向不變，但磁場(chǎng)的方向變化了，它受到的磁場(chǎng)力的方向就會(huì)改變。 （3）用較硬的普通鋁芯電線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)線在力的作用下，形變太小，可能觀察不到（或電流很大才能觀察到）兩通電導(dǎo)體間的相互作用；所以通過這個(gè)問題，可以得到的啟示是：合理選用實(shí)驗(yàn)器材非常重要。 故答案是：（1）產(chǎn)生力的作用； （2）電流；電流；磁場(chǎng)； （3）使導(dǎo)線在力的作用下，變得更硬，可能觀察不到（或電流很大才能觀察到）兩通電導(dǎo)體間的相互作用；合理選用實(shí)驗(yàn)器材非常重要。 33．近年來，智能機(jī)器人進(jìn)入百姓家，如圖所示是質(zhì)量為4kg的掃地機(jī)器人某次工作時(shí)的情景，在4s內(nèi)沿水平直線運(yùn)動(dòng)了2m，此過程機(jī)器人所提供的牽引力為50N，g取10N/kg．求： （1）為智能機(jī)器人提供牽引力的是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的原理是　通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用?。?（2）若機(jī)器人靜止充電時(shí)和地面的接觸面積為2cm2，則它對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？ （3）上述工作過程中牽引力的功率為多少？ 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的原理制成的。 （2）機(jī)器人靜止充電時(shí)，對(duì)地面的壓力： F壓＝G＝mg＝4kg×10N/kg＝40N； 機(jī)器人對(duì)地面的壓強(qiáng)： p＝＝＝2×105Pa； （3）此過程中牽引力做的功： W＝Fs＝50N×2m＝100J； 牽引力的功率： P＝＝＝25W。 答：（1）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用。 （2）若機(jī)器人靜止充電時(shí)和地面的接觸面積為2cm2，則它對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×105Pa； （3）上述工作過程中牽引力的功率為25W。 十一．探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用（共3小題） 34．歸納式探究 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象叫 　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　。原因是這部分導(dǎo)體兩端會(huì)產(chǎn)生電壓。電壓的大小與導(dǎo)體棒長度L，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度B（表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱）有關(guān)，其關(guān)系數(shù)據(jù)如表： （1）U＝k 　BLv　 （2）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用，這個(gè)力叫安培力，當(dāng)導(dǎo)體棒與磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力的大小F安＝BIL，I為流過導(dǎo)體的電流。如圖，兩根足夠長的水平平行導(dǎo)軌MN間距為L，空間存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，導(dǎo)體棒CD與導(dǎo)軌接觸緊密，兩導(dǎo)軌左側(cè)電阻大小為R（導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)），當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受安培力大小F安＝　　 （3）如圖中若用水平向右，大小為F拉21N的力拉著導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒長度L＝0.2m（此時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力水平向左），磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝lT，導(dǎo)軌左側(cè)電阻R＝0.1Ω，不計(jì)摩擦，導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度為 　52.5m/s　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）分析表中4次實(shí)驗(yàn)導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體棒長度L，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度B（表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱）的關(guān)系，可發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)體兩端的電壓大小等于導(dǎo)體棒長度L、導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v、以及磁感應(yīng)強(qiáng)度B（表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱）三者之積，即U＝kBLv； （2）由（1）知，當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓大小等于U＝kBlv；如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體棒長度L，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v均采用國際單位，則系數(shù)k＝1，即U＝Blv，即為加在電阻R的電壓，因?qū)w棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，根據(jù)歐姆定律，通過R的電流大小即通過導(dǎo)體棒的電流大小I＝； 由安培力的大小F安＝BIL，所以，當(dāng)導(dǎo)體棒以速度v沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)， 其所受安培力大小F＝BIL＝B××L＝； （3）當(dāng)用力拉著導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒才受到安培力的作用，因不計(jì)摩擦，用水平向右的恒力拉著導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒受到的安培力最大等于21N，由F＝知，在其它條件已知的情況下，當(dāng)導(dǎo)體受到的安培力最大時(shí)，所以，導(dǎo)體棒的最大速度v＝＝＝52.5m/s。 故答案為：電磁感應(yīng)現(xiàn)象； （1）BLv； （2）； （3）52.5m/s。 35．在觀察“磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用”活動(dòng)中，小明用導(dǎo)線在固定的接線柱MN下懸掛一根輕質(zhì)的鋁棒ab，然后將其作為通電導(dǎo)線接入電路放在蹄形磁體的磁場(chǎng)里，如圖甲所示。 （1）小明閉合開關(guān)，看到鋁棒穩(wěn)定時(shí)如圖乙所示。 　電動(dòng)機(jī)?。ㄟx填“發(fā)電機(jī)”或“電動(dòng)機(jī)”）就是利用這一原理制成的。 （2）在探究導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系時(shí)，小明先僅對(duì)調(diào)磁極位置，閉合開關(guān)，觀察到鋁棒ab穩(wěn)定時(shí)如圖丙所示，由此可知通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向與 　磁場(chǎng)　方向有關(guān)。然后小明保持圖甲中的磁極位置不動(dòng)，將鋁棒ab兩端對(duì)調(diào)后接入電路，發(fā)現(xiàn)鋁棒ab的擺動(dòng)方向依然如圖乙所示，由此小明認(rèn)為通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向與電流方向無關(guān)。你認(rèn)為小明的做法對(duì)嗎？為什么？　不對(duì)，相對(duì)于磁場(chǎng)而言，電流方向沒有改變　。 （3）小明進(jìn)一步猜想：在同一磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力是否與通過導(dǎo)線的電流大小有關(guān)呢？為此小明決定在圖丙所示的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在電路中串入電流表，并通過將鋁棒ab換成長短、粗細(xì)均相同但電阻更大的鐵棒和電阻更小的銅棒來改變電路中的電流，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。 ①實(shí)驗(yàn)過程中，小明應(yīng)根據(jù) 　導(dǎo)線擺動(dòng)角度?。ㄟx填“電流表的示數(shù)”或“導(dǎo)線擺動(dòng)角度”）來推斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力大小。 ②閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)鐵棒穩(wěn)定時(shí)的位置都如圖丁所示，與丙圖實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相比，小明感到非常困惑。請(qǐng)你指出小明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在的問題并提出改進(jìn)方法。 存在問題：　鐵棒在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁鐵的吸引力　。 改進(jìn)方法：　將丁圖中的鐵棒換成與丙圖相同的銅棒　。 （4）若想利用小明的實(shí)驗(yàn)裝置繼續(xù)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們只需將圖甲中的 　電源?。ㄟx填“開關(guān)”、“鋁棒ab”或“電源”）替換成 　靈敏電流表　即可。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）據(jù)圖可知，當(dāng)金屬棒中通電后，金屬棒會(huì)受力運(yùn)動(dòng)，即說明通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用，電動(dòng)機(jī)就是利用該原理制成的； （2）在探究導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向、磁場(chǎng)方向的關(guān)系時(shí)，小明先對(duì)調(diào)磁極位置，閉合開關(guān)，觀察到鋁棒ab穩(wěn)定時(shí)如圖丙所示，即此時(shí)的磁場(chǎng)方向改變，電流方向沒有變，所以由此可知通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)； 然后小明保持圖甲中的磁極位置不動(dòng)，將鋁棒ab兩端對(duì)調(diào)后接入電路，在該過程中，相對(duì)于磁場(chǎng)而言，電流方向沒有改變，由此可知小明的做法是錯(cuò)誤的； （3）①為了探究磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力是否與通過導(dǎo)線的電流大小有關(guān)，即改變電流的大小，觀察金屬棒受力的大小即可，故通過觀察金屬棒擺動(dòng)的幅度即可； ②長短、粗細(xì)相同的鐵棒比鋁棒電阻大，根據(jù)歐姆定律I＝可知，在電源電壓一定時(shí)，通過鐵棒的電流小，在磁場(chǎng)強(qiáng)度相同時(shí)，電流越小，導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力越小，所以鐵棒比鋁棒擺動(dòng)的幅度??； 所以實(shí)驗(yàn)中存在問題是：鐵棒在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁鐵的吸引力； 改進(jìn)方法是：將丁圖中的鐵棒換成與丙圖相同的銅棒； （4）閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此可知，若想利用小明的實(shí)驗(yàn)裝置繼續(xù)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們只需將圖甲中的電源替換成靈敏電流表即可。 故答案為：（1）電動(dòng)機(jī)；（2）磁場(chǎng)；不對(duì)，相對(duì)于磁場(chǎng)而言，電流方向沒有改變；（3）①導(dǎo)線擺動(dòng)角度；②鐵棒在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁鐵的吸引力；將丁圖中的鐵棒換成與丙圖相同的銅棒；（4）電源；靈敏電流表。 36．如圖，是“探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用”的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，導(dǎo)線ab中自由電子定向移動(dòng)的方向是 　從a到b?。ㄟx填“從a到b”、“從b到a”或“垂直ab方向”），導(dǎo)線ab受到磁場(chǎng)力的作用而向左運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在，如果只將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導(dǎo)線ab將向 　右　運(yùn)動(dòng)；如果同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向相反，那么導(dǎo)線ab 　左　運(yùn)動(dòng)（選填“左”或“右”） 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：由圖可知導(dǎo)線ab中電流方向是從b到a，所以帶負(fù)電的自由電子定向移動(dòng)的方向是從a到b； 通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)。導(dǎo)線ab受到磁場(chǎng)力的作用而向左運(yùn)動(dòng)，如果只將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導(dǎo)線ab將向右運(yùn)動(dòng)；如果同時(shí)將電流方向和磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c原來方向相反，那么導(dǎo)線ab將仍向左運(yùn)動(dòng)。 故答案為：從a到b；右；左。 十二．電動(dòng)機(jī)工作原理（共2小題） 37．閱讀短文，回答下列問題： 空氣的動(dòng)力 空氣動(dòng)力是指空氣與物體做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)作用在物體上的力，簡稱氣動(dòng)力。當(dāng)我們快速地松開鼓起來的氣球時(shí)，氣球會(huì)“嗖”的一下飛出去了，這時(shí)氣球獲得了氣動(dòng)力。 經(jīng)過長時(shí)間探索，人們已經(jīng)成功制造出多種使用壓縮空氣為動(dòng)力，推動(dòng)葉片或者活塞運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，即葉片式、活塞式空氣發(fā)動(dòng)機(jī)。 如圖是某新型的以空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的汽車。它共有4個(gè)壓縮空氣缸，總?cè)萘繛?0L，可儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下90m3的空氣，其設(shè)計(jì)最高速度可達(dá)154km/h，平均每加一次氣能行駛200km或10h。由于空氣發(fā)動(dòng)機(jī)不直接使用燃料，因而具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、維修成本低、操控方便、“零”排放的優(yōu)點(diǎn)。即使因?yàn)榧夹g(shù)不成熟導(dǎo)致某些缺點(diǎn)，在科學(xué)界引起不小的爭(zhēng)議，但這項(xiàng)技術(shù)仍然具有廣闊的發(fā)展空間。 根據(jù)上述材料，回答下列問題： （1）壓縮空氣動(dòng)力汽車最理想的加氣工具應(yīng)是　電動(dòng)機(jī)?。ㄟx填“內(nèi)燃機(jī)”“電動(dòng)機(jī)”或“蒸汽機(jī)”）提供動(dòng)力的。 （2）空氣發(fā)動(dòng)機(jī)是利用　內(nèi)　能做功的，空氣發(fā)動(dòng)機(jī)獲得動(dòng)力時(shí)與四沖程汽油機(jī)的　C　沖程工作過程相似。 A．吸氣 B．壓縮 C．做功 D．排氣 （3）分析上文，下面說法正確的有　B　。 A．松開鼓起來的氣球時(shí)，氣球飛出去，這是因?yàn)槲矬w受到慣性的作用 B．空氣動(dòng)力汽車工作時(shí)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．以空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的汽車，靠氣缸內(nèi)空氣燃燒產(chǎn)生能量 D．空氣動(dòng)力汽車工作時(shí)不會(huì)有能量的損失 （4）資料表明，空氣發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣溫度低于周圍空氣的溫度，對(duì)于產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，請(qǐng)你提出一條合理的解釋：　氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）從節(jié)能和環(huán)保的角度分析，壓縮空氣動(dòng)力汽車最理想的加氣工具應(yīng)是電動(dòng)機(jī)； （2）熱機(jī)的原理是利用燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，從而把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由圖丙可知，進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞下行，所以是做功沖程，故C正確； （3）A、松開鼓起來的氣球時(shí)，氣球飛出去，這是因?yàn)闅馇蛳蛲鈬姎鈺r(shí)，自身也獲得一個(gè)反作用力，因此說明物體間力的作用是相互的，故A錯(cuò)誤； B、空氣動(dòng)力汽車工作時(shí)壓縮的氣體對(duì)外做或，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確； C、以空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的汽車，靠氣缸內(nèi)空氣膨脹對(duì)外做功，而不是燃燒產(chǎn)生能量，故C錯(cuò)誤； D、空氣動(dòng)力汽車工作時(shí)能量會(huì)有一定的損失，因此能量不可能完全被利用，故D錯(cuò)誤； 故選B； （4）空氣發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣溫度低于周圍空氣的溫度，這主要是因?yàn)闅怏w對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低。 故答案為：（1）電動(dòng)機(jī)；（2）內(nèi)；C；（3）B；（4）氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低。 38．閱讀短文，回答問題。 噴泉 噴泉是利用水泵將水噴灑成特定形態(tài)的水表演藝術(shù)。水泵由電機(jī)帶動(dòng)工作時(shí)，水泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使水飛離葉輪向外噴出。從而在葉輪中心區(qū)形成真空，將池中的水不斷“吸”上來。水泵轉(zhuǎn)速恒定時(shí)。噴出的水柱高度穩(wěn)定。 音樂噴泉用計(jì)算機(jī)采集音樂的聲音頻率特征，并將其轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，用以改變輸入電機(jī)的電源頻率，電源頻率的改變使水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)節(jié)水柱高度的目的。水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比。流量指水泵單位時(shí)間內(nèi)噴出水的體積，揚(yáng)程指水泵能將水提升的高度。 圖甲所示的是一游樂噴泉向上噴出的水柱使卡通模型懸停在空中的照片，噴泉使用的水泵的部分參數(shù)如表一。模型懸停在空中時(shí)，水沖擊到模型時(shí)的速度v與模型的質(zhì)量M、水泵流量Q之間的關(guān)系如表二。 表一： 表二： （1）水泵的葉輪中心區(qū)形成真空時(shí)，水池中的水在 　大氣壓　的作用下不斷地進(jìn)入水泵內(nèi)； （2）下列關(guān)于噴泉的有關(guān)說法，正有的是 　D?。?A.噴泉水泵所使用的電機(jī)運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理 B.向上噴出的水在上升過程中的速度處處相等 C.陽光下噴泉附近常出現(xiàn)的彩虹是由光的反射引起的 D.音樂噴泉通過采集聲音中的音調(diào)信息控制水泵的轉(zhuǎn)速 （3）某噴泉裝有四臺(tái)參數(shù)如表一的水泵。第一次調(diào)試時(shí)水泵轉(zhuǎn)速為額定值的0.8倍，則此時(shí)揚(yáng)程為 　5.12　m；第二次調(diào)試時(shí)四臺(tái)水泵都在額定功率下工作，每臺(tái)水泵先依次各噴20s，然后一起噴70s后停止，則這次調(diào)試過程四臺(tái)水泵消耗的電能為 　0.75　kW?h； （4）分析表二數(shù)據(jù)，當(dāng)卡通模型的質(zhì)量為10kg，水沖擊模型時(shí)的速度4.0m/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的流量為 　0.025　m3/s，水泵每秒噴出水的質(zhì)量為 　25　kg； （5）如圖乙為控制噴泉斷續(xù)工作的模擬電路，AB兩端輸入如圖丙所示的周期性變化的電壓曲線，定值電阻R＝2Ω，D為電子元件，當(dāng)UAB＜6V時(shí)，D兩端的電壓UD等于輸入電壓，UAB≥6V時(shí)，UD保持6V不變，當(dāng)R的電功率滿足P≥8W時(shí)，水泵啟動(dòng)噴水。則t＝3s時(shí)電阻R的電功率為 　40.5　W；該電路工作20min，噴水時(shí)間共為 　400　s。 【答案】（1）大氣壓；（2）D；（3）5.12；0.75；（4）0.025；25；（5）40.5；400。 【解答】解：（1）聲音的傳播需要介質(zhì)，氣體、液體、固態(tài)都能夠傳聲，當(dāng)欣賞音樂噴泉時(shí)，悅耳的聲音是通過空氣傳入人耳的； 水泵由電機(jī)帶動(dòng)工作時(shí)，水泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使水飛離葉輪向外噴出，從而在葉輪中心區(qū)形成真空，使其內(nèi)部氣壓小于外界大氣壓，在外界大氣壓的作用下將水壓入抽水機(jī)或水泵內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)把水從低處壓到高處的目的。 （2）A．電動(dòng)機(jī)是通電線圈就會(huì)在磁體的磁場(chǎng)中受力而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤； B．向上噴出的水在上升過程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能，動(dòng)能減小，速度減小，故B錯(cuò)誤； C．陽光下噴泉附近常出現(xiàn)的彩虹是光的折射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤； D．音樂噴泉用計(jì)算機(jī)采集音樂的聲音頻率特征控制水泵的轉(zhuǎn)速，頻率不同體現(xiàn)了聲音的音調(diào)不同，故D正確。 故選D。 （3）根據(jù)題意知：揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，第一次調(diào)試時(shí)水泵的轉(zhuǎn)速為額定值的0.8倍，則此時(shí)的揚(yáng)程為額定功率時(shí)的（0.8）2倍， 即此時(shí)的揚(yáng)程為：0.64×8m＝5.12m； 第二次調(diào)試時(shí)四臺(tái)水泵都在額定功率下工作，每臺(tái)水泵先依次各噴20s，然后一起噴70s停噴， 則這次調(diào)試過程四臺(tái)水泵消耗的電能為： W＝Pt1+Pt2＝7.5kW×h+7.5kW×h＝0.75kW?h （4）分析表格二，可以發(fā)現(xiàn)水沖擊到模型的速度、水泵的流量和模型的質(zhì)量有一定的關(guān)系，即M＝kQv， 將第一次數(shù)據(jù)代入得：3.0kg＝k0.03m3/s×1.0m/s 解得：k＝100kg?s2/m3 故M＝100Qv 故當(dāng)卡通模型的質(zhì)量為10kg，水沖擊模型時(shí)的速度為4m/s時(shí)， 對(duì)應(yīng)的流量為： Q＝＝＝0.025m3/s， 即水泵每秒噴出水的體積為 0.025m3 根據(jù)ρ＝得， 水泵每秒噴出水的質(zhì)量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.025m3＝25kg。 （5）根據(jù)題意知：當(dāng)UAB＜6V時(shí)，D兩端的電壓UD等于輸入電壓，UAB≥6V時(shí)，UD保持6V不變。 當(dāng)t＝3s時(shí)，UAB＝15V，此時(shí)UD＝6V， 根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)知：定值電阻兩端的電壓為UR＝UAB﹣UD＝15V﹣6V＝9V； 電阻R的電功率為：PR＝＝＝40.5W； 當(dāng)R的電功率滿足PR≥8W時(shí)，水泵啟動(dòng)噴水， 所以當(dāng)PR＝8W時(shí)， 根據(jù)P＝知 R兩端的電壓為：U′R＝＝＝4V； 這個(gè)電壓為能否噴水的臨界電壓， 所以UAB對(duì)應(yīng)的電壓為：UAB＝UD+UR＝6V+4V＝10V， 由圖知0﹣3sAB的電壓均勻增加，3s達(dá)到15V，故2s對(duì)應(yīng)的電壓為10V，即一個(gè)周期的2﹣4s內(nèi)，UAB≥10V， 則有三分之一的時(shí)間在噴水，所以20min＝1200s，相當(dāng)于200個(gè)周期，則有2×200＝400s時(shí)間在噴水。 故答案為：（1）大氣壓；（2）D；（3）5.12；0.75；（4）0.025；25；（5）40.5；400。 十三．電磁感應(yīng)現(xiàn)象（共2小題） 39．我國自行生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車已經(jīng)面世，混合動(dòng)力汽車由一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)和一臺(tái)電機(jī)組成，這臺(tái)電機(jī)既可以充當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，又可以充當(dāng)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電。汽車啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)不工作，蓄電池通過電機(jī)向車輪輸送動(dòng)力，使汽車行駛；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過低時(shí)，改由內(nèi)燃機(jī)工作，一方面向車輪輸送動(dòng)力，另外通過電機(jī)給蓄電池充電。 （1）當(dāng)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)，它利用的工作原理是 　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　 （2）某種型號(hào)的混合動(dòng)力汽車，所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)如表所示。汽車上的電機(jī)（充當(dāng)電動(dòng)機(jī)時(shí)）的額定功率應(yīng)該 　小于?。ㄟx填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．簡單說明你判斷的理由：　蓄電池的額定功率為30kW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率　 （3）測(cè)試人員駕駛該車在平直公路上以50km/h的速度勻速直線行駛0.5h，汽車消耗汽油5kg，同時(shí)這個(gè)期間測(cè)試人員觀察到：蓄電池組儲(chǔ)存的能量由測(cè)試開始時(shí)最大值的80%增加到了最大值。已知汽油的熱值為4.6×107J/kg．汽車行駛時(shí)所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示。 計(jì)算：①牽引力做功為多少； ②這種汽車內(nèi)燃機(jī)中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是多大。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）當(dāng)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)，它利用的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象； （2）因?yàn)樾铍姵氐念~定功率為30kW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所以汽車上的電機(jī)的額定功率應(yīng)該小于30kW； （3）汽車通過的路程： S＝Vt＝50km/h×0.5h＝25km＝25000m， 由圖象可知，車速為50km/h時(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N， 牽引力做的功： W1＝Fs＝2000N×25000m＝5×107J， 燃油完全燃燒放出的熱量： Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J， 由題意可知蓄電池獲得的電能： 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， 總能量：W總＝Q放＝2.3×108J， 內(nèi)燃機(jī)的效率： η＝×100%＝×100%≈31%。 故答案為：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象； （2）小于；蓄電池的額定功率為30KW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率； （3）①牽引力做功為5×107J； ②這種汽車內(nèi)燃機(jī)中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是31%。 40．閱讀材料，回答問題： 現(xiàn)代社會(huì)，公路上車水馬龍，能不能把汽車行駛時(shí)的一些能量加以利用呢？科學(xué)家們利用物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一種叫“綠色節(jié)能”的路面減速裝置，如圖所示。當(dāng)車輛駛過減速裝置時(shí)，該裝置會(huì)發(fā)電。這種高科技的“夜間交警”在幫助車輛減速的同時(shí)還能為交通指示起到供能作用。這些在斜坡上的減速裝置是由一種與路面齊平的墊板構(gòu)成，在墊板里面有一系列類似于感應(yīng)嵌板的物體。當(dāng)有車輛經(jīng)過路面時(shí)，路面下活動(dòng)的嵌齒會(huì)是嵌板上下浮動(dòng)，從而像一個(gè)小型發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電能。據(jù)估計(jì)，足夠穩(wěn)定的車流量將會(huì)使節(jié)能裝置的發(fā)電功率達(dá)到10kW。 （1）該裝置的原理是：　電磁感應(yīng)??；它工作過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是把　機(jī)械　能轉(zhuǎn)化成電能。 （2）該裝置在足夠穩(wěn)定的車流量的情況下，工作8h的發(fā)電量是　80　度。 （3）如果該裝置在足夠穩(wěn)定的車流量的情況下，工作8h所獲得的機(jī)械能是1.44×109J，則該裝置的發(fā)電效率是　20%　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）該裝置是一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，其原理是：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 （2）工作8小時(shí)的發(fā)電量W電＝Pt＝10kW×8h＝80kW?h＝80度。 （3）W電＝80kW?h＝80×3.6×106J＝2.88×108J 該裝置的發(fā)電效率η＝×100%＝×100%＝20%。 故答案為：（1）電磁感應(yīng)；機(jī)械；（2）80；（3）20%。 十四．探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件（共2小題） 41．法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象指出：“閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流?！毙∶鞲鶕?jù)課文中的描述進(jìn)行了進(jìn)一步探究，提出了“感應(yīng)電流的大小可能與切割磁感線運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)”的猜想。 （1）小明為驗(yàn)證猜想，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫忙補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟中空缺部分；步驟： ①按圖連接好電路后，　閉合開關(guān)　； ②將導(dǎo)體以向　右（或左）　方向（選填“上、下、左、右、前、后”）在磁場(chǎng)中慢速運(yùn)動(dòng)，觀察此時(shí)　電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度?。虎邸?dǎo)體以向右（或左）方向在磁場(chǎng)中快速運(yùn)動(dòng)，觀察此時(shí)電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度　； （2）利用上述步驟，如何判斷小明的猜想是否正確？小明分析如下，請(qǐng)補(bǔ)充完整。如果　電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度不同　，則猜想是正確的；否則猜想不正確。 （3）如何改變感應(yīng)電流的方向？寫出一種方法：　保持其他條件不變，改變導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向　。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解：（1）因?yàn)楦袘?yīng)電流就是通過靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)來體現(xiàn)的，所以設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)是導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電路中串聯(lián)一個(gè)靈敏電流表； ①連接電路時(shí)，為了保護(hù)電路，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，連好后，閉合開關(guān)； ②讓導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，則將導(dǎo)體以向右（或向左）方向在磁場(chǎng)中慢速運(yùn)動(dòng)，觀察此時(shí)電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度； ③將導(dǎo)體以向右方向在磁場(chǎng)中快速運(yùn)動(dòng)，觀察此時(shí)電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度； （2）因?yàn)楦袘?yīng)電流就是通過靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)來體現(xiàn)的，所以電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度不同，說明猜想是正確的；否則猜想不正確。 （3）因?yàn)楦袘?yīng)電流的方向與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)，所以保持其他條件不變，可以通過改變導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向（或改變條形磁鐵的極性）來實(shí)現(xiàn)。 故答案為：（1）①閉合開關(guān)；②右（或左）；電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度；③將導(dǎo)體以向右（或左）方向在磁場(chǎng)中快速運(yùn)動(dòng)，觀察此時(shí)電流表的指針偏轉(zhuǎn)程度； （2）電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度不同； （3）保持其他條件不變，改變導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向。 42．沈仔細(xì)同學(xué)在探究“感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)每次電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度不相同，于是他提出了“感應(yīng)電流的大小與哪些因素有關(guān)”的問題，并做出以下猜想： 猜想一：感應(yīng)電流的大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)； 猜想二：感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度有關(guān)； 猜想三：感應(yīng)電流的大小與切割磁感線的導(dǎo)體長度有關(guān)。 為驗(yàn)證自己的猜想是否正確，他選用的器材有：導(dǎo)體棒一根，10匝線圈和20匝線圈各一個(gè)（導(dǎo)體棒電阻與多匝線圈電阻近似相等），磁場(chǎng)強(qiáng)度不同的蹄形磁鐵三塊，靈敏電流表一塊，長導(dǎo)線若干。請(qǐng)你幫他完成下列內(nèi)容： （1）為了驗(yàn)證猜想一，他做了如下實(shí)驗(yàn)。 ①首先用圖1所示的裝置做實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)體棒ab以速度v1切割磁感線，觀察并記錄電流表指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)n1。 ②調(diào)換一塊磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)的磁鐵，并將導(dǎo)體棒換成10匝線圈，線圈的一邊置于磁場(chǎng)中，如圖2所示，并以速度v2（v2＞v1）切割磁感線，觀察并記錄電流表指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)n2。 請(qǐng)你說明他的操作中存在的問題； （2）設(shè)計(jì)出探究“猜想二”的記錄數(shù)據(jù)表格。 【答案】見試題解答內(nèi)容 【解答】解： （1）感應(yīng)電流的大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)，應(yīng)使切割磁感線的導(dǎo)體長度和導(dǎo)體切割磁感線的速度相同，改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱； 由題意知：“將導(dǎo)體棒ab換成一個(gè)與ab棒電阻近似相等的由一根導(dǎo)線繞成的10匝線圈做同樣的實(shí)驗(yàn)”，改變了“切割磁感線的導(dǎo)體的長度”，兩次實(shí)驗(yàn)導(dǎo)體切割磁感線的速度不同，所以操作中存在的問題是：沒有控制導(dǎo)體切割磁感線的速度和切割磁感線的導(dǎo)體長度相同； （2）感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度有關(guān)時(shí)；使導(dǎo)體切割磁感線的速度成倍增加，據(jù)此設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)表格如下： 故答案為：（1）沒有控制導(dǎo)體切割磁感線的速度和切割磁感線的導(dǎo)體長度相同；（2）見上表。 所用的器材主要實(shí)驗(yàn)步驟及判斷導(dǎo)線中是否有電流的方法方法一方法二所用器材主要實(shí)驗(yàn)步驟及判斷導(dǎo)線中是否有電流的方法方法1小磁針在桌面上放一個(gè)小磁針，小磁針靜止時(shí)，把導(dǎo)線平行于小磁針正上方，若小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，則說明導(dǎo)線中有電流通過方法2鐵釘、大頭針把導(dǎo)線繞在鐵釘上，制成一個(gè)電磁鐵，看能否吸引大頭針，若能，說明導(dǎo)線中有電流通過I/A0.10.20.30.40.5F/N0.050.10.150.20.25器材電源、電流表、電壓表、小燈泡、2個(gè)阻值都是R的定值電阻、開關(guān)、導(dǎo)線若干數(shù)據(jù)記錄表格實(shí)驗(yàn)步驟電流表示數(shù)I（A）U（V）U總（V）   I/A0.10.20.30.40.5F/N0.050.10.150.20.25電磁鐵（線圈）50匝100匝實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456電流/A0.81.21.50.81.21.5吸引鐵釘?shù)淖疃鄶?shù)目/枚581071114s/cm123456I/mA101215203046B/T0.680.650.600.510.20磁感應(yīng)強(qiáng)度B/T導(dǎo)體棒長度L/m導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v/（m/s）電壓U/V0.10.10.11×10﹣30.20.10.12×10﹣30.10.10.22×10﹣30.20.20.14×10﹣3額定轉(zhuǎn)速2900r/min額定流量Q0.04m3/s額定揚(yáng)程H8m額定功率7.5kW速度v/m?s﹣11.02.03.04.06.0質(zhì)量M/kg3.06.012.012.012.0流量Q/m3?s﹣10.030.030.040.030.02輸出電壓/V300額定功率/kW30最大容量/kW?h30質(zhì)量/kg320導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度m/s0.050.100.150.20感應(yīng)電流/A

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