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电与磁（6个考点）-2021年中考科学（浙教版）重难点、易错点复习练习（教育机构专用）
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这是一份电与磁（6个考点）-2021年中考科学（浙教版）重难点、易错点复习练习（教育机构专用），共26页。试卷主要包含了磁现象存在的理解，奥斯特实验磁场探究，探究电磁铁磁场强弱的影响因素，电生磁，电磁继电器的应用等内容，欢迎下载使用。
走进重高 物理培优10-- 电与磁
说明：本专题包含电与磁6个常考点，包含近几年中考真题与模拟题，通常以计算、解答或实验探究题出现。电与磁是物理电学比较重要的知识点，尤其在综合题需加强练习。
思维导图目录：
考 点 目 录
考点一、磁现象存在的理解
考点二、奥斯特实验（通电导线）磁场探究
考点三、通电螺线管的磁场与方向，力的作用
考点四、探究电磁铁磁场强弱的影响因素
考点五、电生磁、磁生电现象（电动机与发电机）
考点六、电磁继电器的应用
习 题 集 训
考点一、磁现象存在的理解
1．如图是我国早期的指南针——司南，它是把天然磁石磨成勺子的形状，放在水平光滑的“地盘”上制成的。东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。“柢”指的是司南长柄，下列说法中正确的是( A )
①司南指南北是由于它受到地磁场的作用 ②司南长柄指的是地磁场的北极
③地磁场的南极在地球地理的南极附近 ④司南长柄一端是磁石的北极
A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确
2．磁铁的一极在一根缝衣针上沿同一方向摩擦几次，如图，则摩擦后的缝衣针（ B ）
A．可以磁化，且磁化后A端为S极B．可以磁化，且磁化后A端为N极
C．可以磁化，但不能确定A端的磁极D．不能被磁化，所以不会出现磁极
3．(2019·山西)小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沬板上，让它漂浮在水面，制作指南针。如图所示，该指南针的南极(S)应标在泡沬板的( D )
A．a处 B．b处 C．c处 D．d处
4．[杭州中考]一根条形磁体断裂成三段(如图所示)，以下现象与相关的说法，正确的是( A )
【解析】A端为S极，与小磁针的N极相互吸引，所以小磁针的黑色部分为N极；利用安培定则确定螺线管的左端为N极，而C端为S极，所以两者相互吸引；同一块磁体的磁极磁性相同，吸引大头针的数量也相同；闭合电路的EF段导体穿过CD之间时，做切割磁感线运动，会产生感应电流。
5．(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 )
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
6．“悬空的磁环”实验中，若所用的磁环都一样，中间的塑料管是光滑的。当甲、乙两个磁环处于静止状态时，它们之间的距离为h1，如图所示。 再往乙的正上方套入丙磁环，当丙悬空并静止后，甲、乙之间的距离变为h2，乙、丙之间的距离为h3。已知磁环间的斥力随它们距离的减小而增大，则h1、h2、h3之间的大小关系满足( B )
A．h1＞h2 h2＞h3 B．h1＞h2 h2＜h3 C．h1＜h2 h2＝h3 D．h1＜h2 h2＜h3
7．在物理学中，磁感应强度(用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T)表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观地描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
(1)图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为__N__极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图乙中的__A__。
丙
丁
(2)对照该磁敏电阻的R－B特性曲线(如图丁)可以测量图甲磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小吴设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图丙所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后，测得的数据如表所示。该磁敏电阻的测量值为__500__Ω。
③根据该磁敏电阻的R－B特性曲线可知，1处的磁感应强度为__1.0__T。
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其他条件不变，那么电流表的示数__增大__，电压表的示数__减小__(均选填“增大”“减小”或 “不变”)。
(3)在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，求滑动变阻器接入电路的阻值。设电源电压为5.50V。
【答案】(2)①如答图所示。
(3)由图可知，移出磁场时，磁敏电阻为R＝100Ω，根据欧姆定律，电路中总电阻R总＝eq \f(5.50V,10.0mA)＝550Ω，
则滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝R总－R＝550Ω－100Ω＝450Ω。
考点二、奥斯特实验（通电导线）磁场探究
1．将一支可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放一根垂直于磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，从上往下看( D )
A．小磁针将逆时针方向转动 B．小磁针将顺时针方向转动
C．小磁针将不停地摆动 D．小磁针将不动
2．(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( C )
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
3．[2018·绍兴义乌]汤姆生在研究阴极射线时发现了电子。如图所示一条向上射出的阴极射线可以看作是许多电子定向运动形成的电子流。则通过这束电子流的运动方向推断电流及周围的磁场方向是( A )
【解析】电子带负电，电子向上运动则电流方向向下。再根据安培定则(右手螺旋定则)可判断通电导体周围的磁场方向。
4．如图所示一圆环形导线的中央放置一个小磁针，通入如图所示电流时，下列说法中正确的是( A )
A．小磁针的N极转向纸内 B．小磁针的N极转向纸外
C．小磁针保持不动 D．小磁针的N极在纸面内沿顺时间方向转动
5．根据通电螺线管周围存在磁场(如图所示)的实验事实，某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的。图中符合他的假说的模型是( A )
考点三、通电螺线管的磁场与方向，力的作用
1．(2019·三明)如图，闭合开关S，当滑片P向b端移动时，下列有关电磁铁的磁性强弱和条形磁体对水平地面压力大小变化判断正确的是( A )
A．磁性减弱，压力减小
B．磁性减弱，压力增大
C．磁性增强，压力减小
D．磁性增强，压力增大
2．如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法正确的是( C )
A．开关闭合时，小磁针N极向上偏转，S极向下偏转
B．开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性减弱
C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小
D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变
3．如图所示为一台非铁质物质制成的天平。A是一铁块，B是电磁铁．未通电时天平平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使铁块A向上匀速运动，在此过程中（ A ）
A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡
B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C．电磁铁B的上端为N极，天平右盘下降
D．电磁铁B的上端为N极，天平仍保持平衡
4．(2019·昆明)如图所示，用漆包线(导线表面涂有绝缘漆)绕在纸筒上做成了一个螺线管，用来研究螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现螺线管能够吸引一些铁钉，要使它能吸引更多铁钉的办法是( A )
A．在纸筒中插入一根铁芯
B．减少线圈匝数
C．使滑动触头P向右滑动
D．将电源正负极互换
5．如图所示，一根条形磁体，左端为S极，右端为N极。另用弹簧测力计下悬挂一铁球，将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时，弹簧测力计的示数变化规律是( D )
【解析】本身不带磁性的铁球能被磁体吸引。条形磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。
6．一矩形线圈放在蹄形磁铁的两极之间，刚通电时在磁场作用下扭转方向如图甲所示。现将该线圈放在图乙所示的蹄形螺线管间，a、b为螺线管与电源的接口。某同学进行了如下四次操作：
①a接正极b接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流
②b接正极a接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流
③a接正极b接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流
④b接正极a接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流
线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同的是( D )
A．①和③ B．②和④ C．①和④ D．②和③
7．[2018·孝感]如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动。下列说法正确的是(多选)( AD )
A．通电螺线管的右端为N极
B．滑片P向下移动过程中，通电螺线管的磁性变弱
C．滑片P向下移动过程中，条形磁铁所受摩擦力一直不变
D．滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能静止，也可能向左运动
【解析】由图可知，闭合开关S，电流从螺线管右侧流入；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的右侧，即螺丝管的右端为N极；当滑片P向下移动时，变阻器连入电路的电阻逐渐变小，由欧姆定律可知线圈中电流逐渐变大，则通电螺线管的磁性逐渐变强，条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变大，则条形磁铁可能静止，也可能向左运动；当条形磁铁静止时，静摩擦力和吸引力平衡，吸引力增大时，静摩擦力也随着增大；当条形磁铁运动时，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则条形磁铁所受滑动摩擦力的大小不变；所以，条形磁铁所受摩擦力不是一直不变。
8．(2018·临沂)小磁针静止时的指向如图所示，由此可知( B )
A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极
B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极
C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极
D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极
9．[2018·泸州]如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是( C )
A．电磁铁的左端为N极 B．电磁铁上方A点的磁场方向向右
C．小磁针静止后，其N极的指向向右 D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
【解析】根据安培定则，右手握螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极；在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左；通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应指向螺线管的右端，故小磁针静止时，其N极的指向向右；向左移动滑片P，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强。
10．(2019·湖州)一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中，正确的是( C )
A．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．闭合开关后，滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变
11．(2018·威海)如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是( D )
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
12．(2019·邵阳)在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是( C )
A．电磁铁的A端为N极
B．小磁针静止时，N极水平指向左
C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
D．当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强
13．(2019·黄石)酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由__奥斯特__(填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的。装置通电后，电磁铁上端为______(填“N”或“S”)极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应________(填“大于”、“等于”或“小于”)密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向______(填“左”或“右”)滑动。
【答案】奥斯特 N 大于 左
14．(2018·广州)测得某熔断开关S在不同电流下的熔断时间如表。将电磁铁开关和S接入电路，如图所示，当I>4A时，电磁铁能在0.1s内吸动衔铁，使电路断开，衔铁无法自动恢复至图示位置；当1A
(1)S的电阻为1Ω，当I＝2A，通电时间为________s时S熔断，此过程中S产生的热量是________J。
(2)当I＝5A时，通电0.1s，S能否熔断？________。
(3)若电路中电流方向与图中相反，电磁铁吸引还是排斥衔铁？________。
【答案】(1)40 160 (2)否 (3)吸引
15．[2018·枣庄]在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
(1)通电后小磁针静止时的分布如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与__条形磁体__的磁场相似。
(2)小明改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向转动180°，南北极发生了对调，由此可知：通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中__电流__方向 有关。
(3)小明继续实验探究，并按图乙连接电路，他先将开关S接a，观察电流表的示数及吸引大头针的数目；再将开关S从a换到b，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目，此时调节滑动变阻器是为了__控制两次实验的电流大小不变__，来探究__通电螺线管磁场强弱与线圈匝数__的 关系。
【解析】(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，都具有两个磁性较强的磁极。(2)实验中，他将开关S从a换到b上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
考点四、探究电磁铁磁场强弱的影响因素
1．进一步探究：科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图中甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
(1)可见，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互 吸引 。
(2)平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F＝eq \f(klI1I2,r)来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，l为导线的长度，r为导线之间的距离，k为比例系数。某次实验数据如下：
请将表格填写完整。比例系数k＝ 2×10－7 N/A2。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用如图乙所示的图像中的图线 b 来表示。
2．为验证奥斯特实验，小明从实验室借了一枚小磁针。
(1)回家后，他把小磁针放在桌上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为 小磁针受到地磁场的作用 ，小磁针指南的一端是 S极 (选填“S”或“N”)。
(2)接着他把通电的台灯(220 V 60 W)上的导线移到小磁针的正上方，沿南北方向靠近小磁针放置(如图甲所示)，结果发现小磁针并未发生偏转。
带着疑问，小明与同学讨论小磁针不偏转的原因，共有两种猜想。
猜想一：可能是台灯有两根导线，其中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消。
猜想二：可能是台灯导线中的电流小，产生的磁场太弱，不足以使小磁针偏转。
接着，它们又设计了如下实验进行探究，如图乙所示，用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(12 Ω)串联，闭合开关后发现小磁针发生了偏转。
①电阻丝中的电流 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)台灯中的电流，据此可以断定猜想 二 是错误的。
②该实验中用小磁针的偏转来说明通电导线周围存在磁场，这是采用了哪种物理思想方法？ 转换法。
③为了能够做出与①中同样的判断，除了用图乙的探究方法外，我们还可以采用怎样的实验方法？请简述你的做法。 把台灯换成电功率大的电炉进行实验，观察小磁针是否发生偏转。
3．电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小明和芳芳根据课本中的描述做了进一步的探究。请回答：
(1)小明同学提出了“感应电流的大小可能与导体做切割磁感线运动的速度有关”的猜想。实验的主要步骤(已作简化)如下：
连接电路，使导体慢速和快速做切割磁感线运动，观察电流大小。
实验结果：快速切割时电流表读数大，慢速切割时电流表读数小。
实验结论： 感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关 。
(2)芳芳同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电流的大小可能不一样。于是她做了如下实验来验证：
a．先用大约25圈的漆包线圈的一条边框较快地做切割磁感线运动；
b．然后用单根导线以相同的速度做切割磁感线运动。
你认为两次灵敏电流计指针的偏转程度( A )
A. a较大 B. b较大 C. 一样大 D. 无法确定
(3)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁铁来做实验(如图所示)，发现灵敏电流针指针发生偏转。你认为在此实验中产生的感应电流的大小跟什么因素有关？请你总结一下：
① 磁性强弱 ； ② 线圈匝数 。
(4)请用学过的知识分析：当把条形磁铁往上拔出时，灵敏电流针的指针( C )
A. 不会偏转
B. 偏转且方向与插入时相同
C. 偏转且方向与插入时相反
【解析】影响感应电流大小的因素有：①导体切割磁感线的速度；②切割磁感线的线圈匝数；③磁场的强弱；④导体切割磁感线的有效长度。线圈与磁体的运动是相对的，如图所示，线圈不动而磁体运动时，磁感线也被切割从而产生感应电流。磁场方向不变时，感应电流方向随相对运动方向反向而反向。
考点五、电生磁、磁生电现象（电动机与发电机）
1．[2018·淄博]如图是探究“通电导线在磁场中受力”的实验装置。瞬间接通电路，原来静止的导线ab向右运动。要使导线ab向左运动，可行的措施是( A )
A．将磁体的N、S极对调
B．增大电源电压
C．换用磁性更强的磁体
D．将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向
【解析】通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向两个因素有关；将磁体的磁极对调，磁场方向与原来相反，则导线的受力方向与原来相反，能使导线向左运动；增大电源电压、换用磁性更强的磁体，会改变受力大小，但不能改变导线的运动方向；将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向，不会改变导线的运动方向。
2．[聊城中考]如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是( D )
A．电动机是利用电磁感应的原理工作的
B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
【解析】电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的；电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能但也有少量转化为内能；使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的。
3．[2017·滨州]对下列四幅图的表述正确的是 ( A )
A．甲图中，闭合开关，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧测力计的示数 变小
C．丙图是发电机的工作原理图
D．丁图是电动机的工作原理图
【解析】甲图：由安培定则可知，螺线管的右端为N极，左端为S极，故小磁针静止时N极指向右侧；乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右侧滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，但不知电流的方向，无法判定螺线管的极性，故无法判定测力计的示数变化；丙图中有电源，若闭合开关，磁场中的导体会受力运动，即说明通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的原理图；丁图中没有电源，闭合开关后，当导体棒做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，是发电机的原理图。
4．[2018·湖州]下列4个实验所揭示的原理能直接推动发电机发明的是( B )
【解析】A实验揭示通电导体在磁场中受力的作用，与电动机发明有关；B实验揭示电磁感应原理，直接推动发电机的发明；C实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场；D实验说明通电线圈能产生磁场，也能探究通电线圈磁场强弱与哪些因素有关。
5．(2018·广州)如图所示，通电导线a、b固定不动，左磁体对a的作用力为Fa，右磁体对b的作用力为Fb，下列说法正确的是( A )
6．(2019·江西)如图所示是小安同学自制的一个实验装置。他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。以下说法正确的是( C )
A．灯丝中电流方向保持不变
B．实验现象表明电能够生磁
C．该现象属于电磁感应现象
D．此装置与电动机原理相同
7．(2019·毕节)关于如图甲、乙所示的实验，下列说法错误的是( A )
A．甲实验可以研究通电导体周围存在磁场
B．甲实验可以研究电磁感应现象
C．乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况
D．乙实验的过程中，电能转化为机械能
8．(2018·宿迁)如图所示，干电池底部吸有强磁铁(可导电)，在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。导线框转动的动力来源( B )
A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用
B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用
C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用
D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其他外力
9．[潍坊中考]同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线烧成约3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后，用小刀刮去两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是__B__(填字母)。
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中__电__能转化为__机械(或动)__能。
(3)小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因：__电源电压较低(或线圈正好处于平衡位置等)__。
【解析】(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮时，一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样做相当于“换向器”。(3)电动机模型组装实验中，通电后不转的原因最常见的有线圈正好处于平衡位置、导线接触不良、电源电压偏 低等。
考点六、电磁继电器的应用
1．[2018·潍坊改编]如图是某同学设计的汽车启动电路。旋转钥匙接通a、b间电路，电动机M启动。下列说法正确的是( C )
A．F端为螺线管的N极
B．R的滑片左移时螺线管磁性减弱
C．电动机启动说明螺线管产生磁性
D．螺线管两端电压大于电动机两端电压
【解析】根据安培定则可知，F端为螺线管的S极；R的滑片左移时，接入电路的电阻减小，电流变大，螺线管磁性增强；衔铁向下移动，使电动机启动，说明螺线管产生了磁性；螺线管的电路中电源只有一节干电池，电动机的电源是两节干电池，故螺线管两端电压小于电动机两端电压。
2．(2019·绍兴)如图是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是( C )
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高
D．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向下移
3．[2018·杭州江干区三模]有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示，控制电路由电压U1＝9V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压U2＝220V的电源和电阻R0＝44Ω的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来停止加热，实现温控。求：
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。
(2)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，可使恒温箱的温度保持为多少摄氏度？
【答案】(1)如答图所示。
(2)当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，设此时热敏电阻的阻值为Rx，则：Rx＝eq \f(U1,I)－R2＝eq \f(9V,60mA)－50Ω＝100Ω，由图乙可知，热敏电阻为100Ω时对应的温度为50℃，即恒温箱的温度将稳定在50℃。
4．(2018·绍兴、义乌)人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分(如图乙所示)。闭合总开关S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔块吸合，自动进入保温模式。
(1)图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是________，压控开关S1的作用是防止___________，达到保护电路的目的。
(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx阻值随温度变化的曲线为图丙中的________。
(3)求R2的阻值。
(4)在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？
【答案】(1)R1 足浴盆中没水时电路处于工作状态
(2)D
(3)P2＝P加热－P保温＝2100W－100W＝2000W R2＝eq \f(U2,P)＝eq \f(（220V）2,2000W)＝24.2Ω
(4)W加热＝P加热×t加热＝2100W×5×60s＝6.3×105J W保温＝P保温×t保温＝100W×20×60s＝1.2×105J
W总＝W加热＋W保温＝6.3×105J＋1.2×105J＝7.5×105J
5．[2018·宁波]为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB∶BO＝4∶1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V)
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为__1.3____m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算，计算结果精确到0.1m2)
(3)按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到的压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？
【答案】(1)如答图所示。
(3)当浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到的压力FB为360N，查表可知R＝80Ω，
R总＝eq \f(U总,I)＝eq \f(12V,0.1A)＝120Ω，R0＝R总－R＝120Ω－80Ω＝40Ω，
根据杠杆平衡条件有：FALOA＝FBLOB，FA＝eq \f(FB×LOB,LOA)＝360N×eq \f(1,5)＝72N，
F浮 ＝G＋FA′，即F浮＝G＋72N…①；
当浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，F浮′＝eq \f(2,5)F浮，R总′＝eq \f(U总,I′)＝eq \f(12V,0.03A)＝400Ω，
R′＝ R总′－R0＝400Ω－40Ω＝360Ω，查表可知，FB′＝120N，
根据杠杆平衡条件有：FA′LOA ＝FB′LOB，FA′＝eq \f(FB′×LOB,LOA )＝120N×eq \f(1,5)＝24N，
F浮′＝G＋FA′′，即eq \f(2,5)F浮＝G＋24N…②，由①、②得出：F浮 ＝80N，G＝8N。所以小科应选择的浮体重力为8N。
【解析】(1)当水位在安全位置以下时，浮体受到的浮力较小，作用在硬质连杆向上的力较小，杠杆上A点受到向上的力较小，则B点受到压板向下的力较小，根据相互作用力的特点，压敏电阻受到的压力较小，由表格可知控制电路电阻较大，电流较小，电磁继电器不能将衔铁吸下，此时绿灯亮。由于红灯和排水泵的额定电压均为220V，因此两者并联，当衔铁被吸下时，两者同时工作。(2)1000W×S×18%×5h＝12V×100Ah，解得S≈1.3m2。
6．(2018·宁波)为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB∶BO＝4∶1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V)
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为________m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算，计算结果精确到0.1m2)
(3)按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，硬质杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？_________________________。
(4)在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向________(填“左”或“右”)移动。
【答案】(1)如图 (2)1.3 (3)应选择重力为8N的浮体 (4)右
实验次数
l/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
0.8×10－7
2
0.5
0.2
0.2
0.1
0.4×10－7
3
1.5
0.4
0.3
0.2
1.8×10－7
压敏电阻受到的压力F(N)
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阻R阻值(Ω)
500
360
260
180
120
80
65
55
…
压敏电阻受到的压力F/N
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阻R阻值/Ω
500
360
260
180
120
80
65
55
…
走进重高 物理培优10-- 电与磁
说明：本专题包含电与磁6个常考点，包含近几年中考真题与模拟题，通常以计算、解答或实验探究题出现。电与磁是物理电学比较重要的知识点，尤其在综合题需加强练习。
思维导图目录：
考 点 目 录
考点一、磁现象存在的理解
考点二、奥斯特实验（通电导线）磁场探究
考点三、通电螺线管的磁场与方向，力的作用
考点四、探究电磁铁磁场强弱的影响因素
考点五、电生磁、磁生电现象（电动机与发电机）
考点六、电磁继电器的应用
习 题 集 训
考点一、磁现象存在的理解
1．如图是我国早期的指南针——司南，它是把天然磁石磨成勺子的形状，放在水平光滑的“地盘”上制成的。东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。“柢”指的是司南长柄，下列说法中正确的是( A )
①司南指南北是由于它受到地磁场的作用 ②司南长柄指的是地磁场的北极
③地磁场的南极在地球地理的南极附近 ④司南长柄一端是磁石的北极
A．只有①②正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确
2．磁铁的一极在一根缝衣针上沿同一方向摩擦几次，如图，则摩擦后的缝衣针（ B ）
A．可以磁化，且磁化后A端为S极B．可以磁化，且磁化后A端为N极
C．可以磁化，但不能确定A端的磁极D．不能被磁化，所以不会出现磁极
3．(2019·山西)小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沬板上，让它漂浮在水面，制作指南针。如图所示，该指南针的南极(S)应标在泡沬板的( D )
A．a处 B．b处 C．c处 D．d处
4．[杭州中考]一根条形磁体断裂成三段(如图所示)，以下现象与相关的说法，正确的是( A )
【解析】A端为S极，与小磁针的N极相互吸引，所以小磁针的黑色部分为N极；利用安培定则确定螺线管的左端为N极，而C端为S极，所以两者相互吸引；同一块磁体的磁极磁性相同，吸引大头针的数量也相同；闭合电路的EF段导体穿过CD之间时，做切割磁感线运动，会产生感应电流。
5．(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 )
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
6．“悬空的磁环”实验中，若所用的磁环都一样，中间的塑料管是光滑的。当甲、乙两个磁环处于静止状态时，它们之间的距离为h1，如图所示。 再往乙的正上方套入丙磁环，当丙悬空并静止后，甲、乙之间的距离变为h2，乙、丙之间的距离为h3。已知磁环间的斥力随它们距离的减小而增大，则h1、h2、h3之间的大小关系满足( B )
A．h1＞h2 h2＞h3 B．h1＞h2 h2＜h3 C．h1＜h2 h2＝h3 D．h1＜h2 h2＜h3
7．在物理学中，磁感应强度(用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T)表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观地描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
(1)图甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为__N__极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图乙中的__A__。
丙
丁
(2)对照该磁敏电阻的R－B特性曲线(如图丁)可以测量图甲磁场中各处的磁感应强度。
①将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。小吴设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图丙所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后，测得的数据如表所示。该磁敏电阻的测量值为__500__Ω。
③根据该磁敏电阻的R－B特性曲线可知，1处的磁感应强度为__1.0__T。
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其他条件不变，那么电流表的示数__增大__，电压表的示数__减小__(均选填“增大”“减小”或 “不变”)。
(3)在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，求滑动变阻器接入电路的阻值。设电源电压为5.50V。
【答案】(2)①如答图所示。
(3)由图可知，移出磁场时，磁敏电阻为R＝100Ω，根据欧姆定律，电路中总电阻R总＝eq \f(5.50V,10.0mA)＝550Ω，
则滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝R总－R＝550Ω－100Ω＝450Ω。
考点二、奥斯特实验（通电导线）磁场探究
1．将一支可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放一根垂直于磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，从上往下看( D )
A．小磁针将逆时针方向转动 B．小磁针将顺时针方向转动
C．小磁针将不停地摆动 D．小磁针将不动
2．(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( C )
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
3．[2018·绍兴义乌]汤姆生在研究阴极射线时发现了电子。如图所示一条向上射出的阴极射线可以看作是许多电子定向运动形成的电子流。则通过这束电子流的运动方向推断电流及周围的磁场方向是( A )
【解析】电子带负电，电子向上运动则电流方向向下。再根据安培定则(右手螺旋定则)可判断通电导体周围的磁场方向。
4．如图所示一圆环形导线的中央放置一个小磁针，通入如图所示电流时，下列说法中正确的是( A )
A．小磁针的N极转向纸内 B．小磁针的N极转向纸外
C．小磁针保持不动 D．小磁针的N极在纸面内沿顺时间方向转动
5．根据通电螺线管周围存在磁场(如图所示)的实验事实，某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的。图中符合他的假说的模型是( A )
考点三、通电螺线管的磁场与方向，力的作用
1．(2019·三明)如图，闭合开关S，当滑片P向b端移动时，下列有关电磁铁的磁性强弱和条形磁体对水平地面压力大小变化判断正确的是( A )
A．磁性减弱，压力减小
B．磁性减弱，压力增大
C．磁性增强，压力减小
D．磁性增强，压力增大
2．如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法正确的是( C )
A．开关闭合时，小磁针N极向上偏转，S极向下偏转
B．开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性减弱
C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小
D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变
3．如图所示为一台非铁质物质制成的天平。A是一铁块，B是电磁铁．未通电时天平平衡，给B通以图示方向的电流（a端接电源正极，b端接电源负极），调节线圈中电流的大小，使铁块A向上匀速运动，在此过程中（ A ）
A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡
B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降
C．电磁铁B的上端为N极，天平右盘下降
D．电磁铁B的上端为N极，天平仍保持平衡
4．(2019·昆明)如图所示，用漆包线(导线表面涂有绝缘漆)绕在纸筒上做成了一个螺线管，用来研究螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现螺线管能够吸引一些铁钉，要使它能吸引更多铁钉的办法是( A )
A．在纸筒中插入一根铁芯
B．减少线圈匝数
C．使滑动触头P向右滑动
D．将电源正负极互换
5．如图所示，一根条形磁体，左端为S极，右端为N极。另用弹簧测力计下悬挂一铁球，将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时，弹簧测力计的示数变化规律是( D )
【解析】本身不带磁性的铁球能被磁体吸引。条形磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。
6．一矩形线圈放在蹄形磁铁的两极之间，刚通电时在磁场作用下扭转方向如图甲所示。现将该线圈放在图乙所示的蹄形螺线管间，a、b为螺线管与电源的接口。某同学进行了如下四次操作：
①a接正极b接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流
②b接正极a接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流
③a接正极b接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流
④b接正极a接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流
线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同的是( D )
A．①和③ B．②和④ C．①和④ D．②和③
7．[2018·孝感]如图所示，条形磁铁放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，闭合开关S，滑片P向下移动。下列说法正确的是(多选)( AD )
A．通电螺线管的右端为N极
B．滑片P向下移动过程中，通电螺线管的磁性变弱
C．滑片P向下移动过程中，条形磁铁所受摩擦力一直不变
D．滑片P向下移动过程中，条形磁铁可能静止，也可能向左运动
【解析】由图可知，闭合开关S，电流从螺线管右侧流入；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的右侧，即螺丝管的右端为N极；当滑片P向下移动时，变阻器连入电路的电阻逐渐变小，由欧姆定律可知线圈中电流逐渐变大，则通电螺线管的磁性逐渐变强，条形磁铁受到电磁铁的吸引力逐渐变大，则条形磁铁可能静止，也可能向左运动；当条形磁铁静止时，静摩擦力和吸引力平衡，吸引力增大时，静摩擦力也随着增大；当条形磁铁运动时，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则条形磁铁所受滑动摩擦力的大小不变；所以，条形磁铁所受摩擦力不是一直不变。
8．(2018·临沂)小磁针静止时的指向如图所示，由此可知( B )
A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极
B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极
C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极
D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极
9．[2018·泸州]如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是( C )
A．电磁铁的左端为N极 B．电磁铁上方A点的磁场方向向右
C．小磁针静止后，其N极的指向向右 D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
【解析】根据安培定则，右手握螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极；在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左；通电螺线管的右端是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应指向螺线管的右端，故小磁针静止时，其N极的指向向右；向左移动滑片P，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强。
10．(2019·湖州)一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中，正确的是( C )
A．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
C．闭合开关后，滑片P向a移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力增大
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变
11．(2018·威海)如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是( D )
A．电磁铁的右端为N极
B．小磁针将顺时针旋转
C．当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗
D．当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小
12．(2019·邵阳)在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是( C )
A．电磁铁的A端为N极
B．小磁针静止时，N极水平指向左
C．利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机
D．当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强
13．(2019·黄石)酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由__奥斯特__(填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”)发现的。装置通电后，电磁铁上端为______(填“N”或“S”)极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应________(填“大于”、“等于”或“小于”)密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向______(填“左”或“右”)滑动。
【答案】奥斯特 N 大于 左
14．(2018·广州)测得某熔断开关S在不同电流下的熔断时间如表。将电磁铁开关和S接入电路，如图所示，当I>4A时，电磁铁能在0.1s内吸动衔铁，使电路断开，衔铁无法自动恢复至图示位置；当1A
(1)S的电阻为1Ω，当I＝2A，通电时间为________s时S熔断，此过程中S产生的热量是________J。
(2)当I＝5A时，通电0.1s，S能否熔断？________。
(3)若电路中电流方向与图中相反，电磁铁吸引还是排斥衔铁？________。
【答案】(1)40 160 (2)否 (3)吸引
15．[2018·枣庄]在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
(1)通电后小磁针静止时的分布如图甲所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与__条形磁体__的磁场相似。
(2)小明改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针指向转动180°，南北极发生了对调，由此可知：通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中__电流__方向 有关。
(3)小明继续实验探究，并按图乙连接电路，他先将开关S接a，观察电流表的示数及吸引大头针的数目；再将开关S从a换到b，调节变阻器的滑片P，再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目，此时调节滑动变阻器是为了__控制两次实验的电流大小不变__，来探究__通电螺线管磁场强弱与线圈匝数__的 关系。
【解析】(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，都具有两个磁性较强的磁极。(2)实验中，他将开关S从a换到b上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
考点四、探究电磁铁磁场强弱的影响因素
1．进一步探究：科学家安培发现，两根平行导线通电后有如图中甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
(1)可见，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互 吸引 。
(2)平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F＝eq \f(klI1I2,r)来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，l为导线的长度，r为导线之间的距离，k为比例系数。某次实验数据如下：
请将表格填写完整。比例系数k＝ 2×10－7 N/A2。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用如图乙所示的图像中的图线 b 来表示。
2．为验证奥斯特实验，小明从实验室借了一枚小磁针。
(1)回家后，他把小磁针放在桌上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为 小磁针受到地磁场的作用 ，小磁针指南的一端是 S极 (选填“S”或“N”)。
(2)接着他把通电的台灯(220 V 60 W)上的导线移到小磁针的正上方，沿南北方向靠近小磁针放置(如图甲所示)，结果发现小磁针并未发生偏转。
带着疑问，小明与同学讨论小磁针不偏转的原因，共有两种猜想。
猜想一：可能是台灯有两根导线，其中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消。
猜想二：可能是台灯导线中的电流小，产生的磁场太弱，不足以使小磁针偏转。
接着，它们又设计了如下实验进行探究，如图乙所示，用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(12 Ω)串联，闭合开关后发现小磁针发生了偏转。
①电阻丝中的电流 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)台灯中的电流，据此可以断定猜想 二 是错误的。
②该实验中用小磁针的偏转来说明通电导线周围存在磁场，这是采用了哪种物理思想方法？ 转换法。
③为了能够做出与①中同样的判断，除了用图乙的探究方法外，我们还可以采用怎样的实验方法？请简述你的做法。 把台灯换成电功率大的电炉进行实验，观察小磁针是否发生偏转。
3．电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小明和芳芳根据课本中的描述做了进一步的探究。请回答：
(1)小明同学提出了“感应电流的大小可能与导体做切割磁感线运动的速度有关”的猜想。实验的主要步骤(已作简化)如下：
连接电路，使导体慢速和快速做切割磁感线运动，观察电流大小。
实验结果：快速切割时电流表读数大，慢速切割时电流表读数小。
实验结论： 感应电流的大小与导体做切割磁感线运动的速度有关 。
(2)芳芳同学思考：线圈的一边在磁场中做切割磁感线运动与单根导线在磁场中做切割磁感线运动，产生的感应电流的大小可能不一样。于是她做了如下实验来验证：
a．先用大约25圈的漆包线圈的一条边框较快地做切割磁感线运动；
b．然后用单根导线以相同的速度做切割磁感线运动。
你认为两次灵敏电流计指针的偏转程度( A )
A. a较大 B. b较大 C. 一样大 D. 无法确定
(3)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁铁来做实验(如图所示)，发现灵敏电流针指针发生偏转。你认为在此实验中产生的感应电流的大小跟什么因素有关？请你总结一下：
① 磁性强弱 ； ② 线圈匝数 。
(4)请用学过的知识分析：当把条形磁铁往上拔出时，灵敏电流针的指针( C )
A. 不会偏转
B. 偏转且方向与插入时相同
C. 偏转且方向与插入时相反
【解析】影响感应电流大小的因素有：①导体切割磁感线的速度；②切割磁感线的线圈匝数；③磁场的强弱；④导体切割磁感线的有效长度。线圈与磁体的运动是相对的，如图所示，线圈不动而磁体运动时，磁感线也被切割从而产生感应电流。磁场方向不变时，感应电流方向随相对运动方向反向而反向。
考点五、电生磁、磁生电现象（电动机与发电机）
1．[2018·淄博]如图是探究“通电导线在磁场中受力”的实验装置。瞬间接通电路，原来静止的导线ab向右运动。要使导线ab向左运动，可行的措施是( A )
A．将磁体的N、S极对调
B．增大电源电压
C．换用磁性更强的磁体
D．将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向
【解析】通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向两个因素有关；将磁体的磁极对调，磁场方向与原来相反，则导线的受力方向与原来相反，能使导线向左运动；增大电源电压、换用磁性更强的磁体，会改变受力大小，但不能改变导线的运动方向；将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向，不会改变导线的运动方向。
2．[聊城中考]如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是( D )
A．电动机是利用电磁感应的原理工作的
B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
【解析】电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的；电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能但也有少量转化为内能；使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的。
3．[2017·滨州]对下列四幅图的表述正确的是 ( A )
A．甲图中，闭合开关，小磁针静止时N极指向右侧
B．乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右滑动时，弹簧测力计的示数 变小
C．丙图是发电机的工作原理图
D．丁图是电动机的工作原理图
【解析】甲图：由安培定则可知，螺线管的右端为N极，左端为S极，故小磁针静止时N极指向右侧；乙图中，闭合开关，滑动变阻器滑片P向右侧滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，但不知电流的方向，无法判定螺线管的极性，故无法判定测力计的示数变化；丙图中有电源，若闭合开关，磁场中的导体会受力运动，即说明通电导线在磁场中受力的作用，是电动机的原理图；丁图中没有电源，闭合开关后，当导体棒做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流，是发电机的原理图。
4．[2018·湖州]下列4个实验所揭示的原理能直接推动发电机发明的是( B )
【解析】A实验揭示通电导体在磁场中受力的作用，与电动机发明有关；B实验揭示电磁感应原理，直接推动发电机的发明；C实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场；D实验说明通电线圈能产生磁场，也能探究通电线圈磁场强弱与哪些因素有关。
5．(2018·广州)如图所示，通电导线a、b固定不动，左磁体对a的作用力为Fa，右磁体对b的作用力为Fb，下列说法正确的是( A )
6．(2019·江西)如图所示是小安同学自制的一个实验装置。他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。以下说法正确的是( C )
A．灯丝中电流方向保持不变
B．实验现象表明电能够生磁
C．该现象属于电磁感应现象
D．此装置与电动机原理相同
7．(2019·毕节)关于如图甲、乙所示的实验，下列说法错误的是( A )
A．甲实验可以研究通电导体周围存在磁场
B．甲实验可以研究电磁感应现象
C．乙实验可以研究通电导体在磁场中受力情况
D．乙实验的过程中，电能转化为机械能
8．(2018·宿迁)如图所示，干电池底部吸有强磁铁(可导电)，在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。导线框转动的动力来源( B )
A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用
B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用
C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用
D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其他外力
9．[潍坊中考]同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线烧成约3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后，用小刀刮去两端引线的漆皮。用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，刮线的要求是__B__(填字母)。
A．两端全刮掉 B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中__电__能转化为__机械(或动)__能。
(3)小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动，写出一条可能造成该现象的原因：__电源电压较低(或线圈正好处于平衡位置等)__。
【解析】(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮时，一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样做相当于“换向器”。(3)电动机模型组装实验中，通电后不转的原因最常见的有线圈正好处于平衡位置、导线接触不良、电源电压偏 低等。
考点六、电磁继电器的应用
1．[2018·潍坊改编]如图是某同学设计的汽车启动电路。旋转钥匙接通a、b间电路，电动机M启动。下列说法正确的是( C )
A．F端为螺线管的N极
B．R的滑片左移时螺线管磁性减弱
C．电动机启动说明螺线管产生磁性
D．螺线管两端电压大于电动机两端电压
【解析】根据安培定则可知，F端为螺线管的S极；R的滑片左移时，接入电路的电阻减小，电流变大，螺线管磁性增强；衔铁向下移动，使电动机启动，说明螺线管产生了磁性；螺线管的电路中电源只有一节干电池，电动机的电源是两节干电池，故螺线管两端电压小于电动机两端电压。
2．(2019·绍兴)如图是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是( C )
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高
D．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向下移
3．[2018·杭州江干区三模]有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示，控制电路由电压U1＝9V的电源、电磁继电器(线圈电阻不计)、滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图像；工作电路由电压U2＝220V的电源和电阻R0＝44Ω的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来停止加热，实现温控。求：
(1)请用笔画线代替导线，按照题意将图中的工作电路连接完整。
(2)当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，可使恒温箱的温度保持为多少摄氏度？
【答案】(1)如答图所示。
(2)当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，设此时热敏电阻的阻值为Rx，则：Rx＝eq \f(U1,I)－R2＝eq \f(9V,60mA)－50Ω＝100Ω，由图乙可知，热敏电阻为100Ω时对应的温度为50℃，即恒温箱的温度将稳定在50℃。
4．(2018·绍兴、义乌)人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分(如图乙所示)。闭合总开关S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔块吸合，自动进入保温模式。
(1)图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是________，压控开关S1的作用是防止___________，达到保护电路的目的。
(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx阻值随温度变化的曲线为图丙中的________。
(3)求R2的阻值。
(4)在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？
【答案】(1)R1 足浴盆中没水时电路处于工作状态
(2)D
(3)P2＝P加热－P保温＝2100W－100W＝2000W R2＝eq \f(U2,P)＝eq \f(（220V）2,2000W)＝24.2Ω
(4)W加热＝P加热×t加热＝2100W×5×60s＝6.3×105J W保温＝P保温×t保温＝100W×20×60s＝1.2×105J
W总＝W加热＋W保温＝6.3×105J＋1.2×105J＝7.5×105J
5．[2018·宁波]为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB∶BO＝4∶1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V)
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为__1.3____m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算，计算结果精确到0.1m2)
(3)按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到的压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？
【答案】(1)如答图所示。
(3)当浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到的压力FB为360N，查表可知R＝80Ω，
R总＝eq \f(U总,I)＝eq \f(12V,0.1A)＝120Ω，R0＝R总－R＝120Ω－80Ω＝40Ω，
根据杠杆平衡条件有：FALOA＝FBLOB，FA＝eq \f(FB×LOB,LOA)＝360N×eq \f(1,5)＝72N，
F浮 ＝G＋FA′，即F浮＝G＋72N…①；
当浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，F浮′＝eq \f(2,5)F浮，R总′＝eq \f(U总,I′)＝eq \f(12V,0.03A)＝400Ω，
R′＝ R总′－R0＝400Ω－40Ω＝360Ω，查表可知，FB′＝120N，
根据杠杆平衡条件有：FA′LOA ＝FB′LOB，FA′＝eq \f(FB′×LOB,LOA )＝120N×eq \f(1,5)＝24N，
F浮′＝G＋FA′′，即eq \f(2,5)F浮＝G＋24N…②，由①、②得出：F浮 ＝80N，G＝8N。所以小科应选择的浮体重力为8N。
【解析】(1)当水位在安全位置以下时，浮体受到的浮力较小，作用在硬质连杆向上的力较小，杠杆上A点受到向上的力较小，则B点受到压板向下的力较小，根据相互作用力的特点，压敏电阻受到的压力较小，由表格可知控制电路电阻较大，电流较小，电磁继电器不能将衔铁吸下，此时绿灯亮。由于红灯和排水泵的额定电压均为220V，因此两者并联，当衔铁被吸下时，两者同时工作。(2)1000W×S×18%×5h＝12V×100Ah，解得S≈1.3m2。
6．(2018·宁波)为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB∶BO＝4∶1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V)
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为________m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算，计算结果精确到0.1m2)
(3)按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有eq \f(2,5)体积浸入水中时，硬质杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？_________________________。
(4)在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向________(填“左”或“右”)移动。
【答案】(1)如图 (2)1.3 (3)应选择重力为8N的浮体 (4)右
实验次数
l/m
I1/A
I2/A
r/m
F/N
1
1
0.2
0.2
0.1
0.8×10－7
2
0.5
0.2
0.2
0.1
0.4×10－7
3
1.5
0.4
0.3
0.2
1.8×10－7
压敏电阻受到的压力F(N)
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阻R阻值(Ω)
500
360
260
180
120
80
65
55
…
压敏电阻受到的压力F/N
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阻R阻值/Ω
500
360
260
180
120
80
65
55
…
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