第16讲电与磁-2023-2024全国初中物理竞赛试题精选精编（含答案解析）

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一、单选题
1．（2023春·江苏苏州·九年级校考竞赛）下图中标出了磁感应强度 B、电流 I 和其所受磁场力 F 的方向，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】左手定则是将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向，则大拇指所指方向为磁场力的方向。
A．根据左手定则，磁场力F的方向竖直向上，故A正确；
B．根据左手定则，磁场力的方向竖直向上，故B错误；
C．图示中，电流方向与磁场方向平行，不受到磁场力的作用，故C错误；
D．根据左手定则，磁场力的方向垂直纸面向外，故D错误。
故选A。
2．（2021·广东佛山·九年级统考竞赛）小丽用光敏电阻设计了一种“智能家居照明灯”电路，如图所示。照明灯L标有“220V 40W”字样，在天暗（光线较弱）时L自动 点亮，天亮时L自动熄灭。以下有关描述正确的是（ ）
A．导线B应连接家庭电路中的火线
B．小丽选择的光敏电阻阻值大小应随着光照强度的增强而变大
C．如果控制电路电源太旧（电压太低）。可能会出现傍晚天暗后照明灯L亮灯时间更晚的情况
D．要减少夜间的照明时间，应将滑动变阻器的滑片P向b端移动
【答案】D
【详解】A．根据安全用电的原则可知，当灯泡不工作时其两端应该无电，故导线B是零线；故A错误；
B．天暗时自动亮灯，说明此时照明电路闭合即衔铁断开，由图可知此时电磁铁的磁性减弱，则电路中的电流变小，根据可知电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大；所以他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增强而减小，故B错误；
C．控制电路长时间使用后电压下降，衔铁被吸下时的电流不变，根据可知，电压变小，则在吸下衔铁时，R1的阻值变小，即光照强度变大，可能会出现傍晚天暗后照明灯L亮灯时间更早的情况，故C错误；
D．要减少夜间的照明时间，即灯要在光照更暗的时候才能点亮，此时R1的阻值将变大，电路中的电流将减小。但由于衔铁被释放时的电流不变，则要将光照更暗时电路中的电流增大，所以需要将滑动变阻器的阻值减小，故滑片应向b端移动，故D正确。
故选D。
3．（2023春·辽宁阜新·九年级校考竞赛）如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁，底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中，其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．电磁铁的上端为N极
B．电源的左端为负极
C．其工作原理是异名磁极相互吸引
D．滑片P向右移动可增加地球仪“漂浮”的高度
【答案】D
【详解】AB．根据同名磁极相互排斥可知，图中电磁铁的上端应为S极，则由安培定则可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，电路中的电源的左端为正极，故AB错误；
C．磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来，其利用的工作原理是同名磁极互相排斥，故C错误；
D．滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电流变大，电磁铁磁性增强，可增加地球仪“漂浮”的高度，故D正确。
故选D。
4．（2023春·辽宁阜新·九年级校考竞赛）发电机和电动机的相继问世使人类社会进入电气时代。下列四幅图中与发电机工作原理相同的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】发电机是利用电磁感应现象制成的。
A．通电后的螺线管能够吸引铁钉，说明电流的周围存在磁场，移动滑片P，发现吸引的铁钉的多少不同，由此可以确定，电磁铁磁性的强弱和电流的大小有关，故A不符合题意；
B．人对着话筒说话时，膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动而产生感应电流，这是一种电磁感应现象，故B符合题意；
C．通电后原来指向南北方向的小磁针发生了偏转，说明通电导体的周围存在磁场，故C不符合题意；
D．通电后，线圈在磁场中运动起来，带动纸盆振动而发出声音，说明了通电导体在磁场中受到力的作用，故D不符合题意。
故选B。
5．（2022秋·江苏南京·九年级南京市科利华中学校考竞赛）小明设计了一款“智能门禁”，能检测体温并进行人脸识别，其工作原理为：（1）若体温正常S1闭合，人脸识别成功S2闭合，电动机M工作，警示灯不亮；（2）若体温异常S1不闭合，人脸识别成功S2闭合，电动机M不工作，警示灯亮起；（3）不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M不工作且警示灯不亮。下列电路设计符合要求的是（ ）
A．只有①符合B．只有②符合
C．①②均符合D．①②均不符合
【答案】A
【详解】图①中，若体温正常开关S1闭合，电磁铁把衔铁吸下，动触点与下面的静触点接触，警示灯断开，人脸识别成功开关S2闭合，电动机M工作（门打开），警示灯不亮；若体温异常S1不闭合，动触点与上面的静触点接触，电动机M断开，人脸识别成功S2闭合，警示灯接通，此时电动机M不工作警示灯亮起；不管体温是否正常，若人脸识别失败S2不闭合，电动机M和警示灯都断开，电动机M不工作且警示灯不亮，图①符合题意；
图②中，若体温正常开关S1闭合，动触点与下面的静触点接触，电动机M接通，不管人脸识别是否成功，电动机M工作（门打开），故②不符合题意。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．（2021春·江苏宿迁·九年级统考竞赛）你的老师用磁性黑板做过演示实验吗？你看过中央电视台体育频道的围棋讲座吗？前者黑板和实验器材、后者的棋盘和棋子，都是由磁性材料制成的。实验器材或棋子在竖直旋转的黑板或棋盘上可以任意移动而不会掉下来，这是因为（ ）
A．实验器材或棋子受到吸引力
B．实验器材或棋子受到的吸引力大于它们受到的重力
C．实验器材或棋子受到的摩擦力大于它们受到的重力
D．实验器材或棋子受到的摩擦力等于它们受到的重力
【答案】D
【详解】A．磁性黑板上的实验器材或棋盘上的棋子受到吸引力的作用，吸引力是产生摩擦力的原因，不是实验器材或棋子不会掉下来的原因，故A不符合题意；
BCD．棋子在竖直方向上受到两个力的作用：竖直向下的重力和黑板对它竖直向上的摩擦力，棋子处于平衡状态，说明这两个力是一对平衡力；根据二力平衡的条件，可以确定棋子受到的摩擦力等于其受到的重力，故D符合题意。
故选D。
7．（2021秋·河北唐山·九年级唐山市第十一中学校考竞赛）如题图所示为条形磁铁和电磁铁，虚线表示磁感线，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（ ）
A．S、N、S、SB．N、N、S、N
C．S、S、N、ND．N、S、N、N
【答案】A
【详解】根据安培定则，四指的方向即为电流的方向，大拇指的方向为 N极，故乙端为N极，丙就是S极，由甲、乙之间的磁感线相吸的分布情况说明是异名磁极，故甲为S极，丙和丁是相互排斥，故丁为S极，故选A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．（2021秋·河北唐山·九年级唐山市第十一中学校考竞赛）图为电脑散热风扇，题图中能说明其工作原理的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】电风扇是将电能转化为机械能，最主要的部件是电动机，而电动机的原理是通电导线在磁场中受到了力的作用。
A．由图可知，闭合线路的部分导体切割磁感线时，会产生感应电流，是电磁感应现象，是发电机的原理，故A不符合题意；
B．有电源，闭合开关后，闭合线圈的部分导体在磁场中受到了力的作用，故是将电能转化为机械能，故B符合题意；
C．探究的是电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，故C不符合题意；
D．奥斯特实验，证明了电流周围存在磁场，故D不符合题意。
故选B。
9．（2018·全国·九年级校联考竞赛）如图所示为双线并绕的螺线管，a、b、c、d 为四个接线柱，其中 a、c之间连接一根较细的导线；b、d 之间连接一根较粗的导线。如用两端电压恒定的同一个电源供电， 下列连接方式中磁性最强的方法是（ ）
A．将 bc 相连，然后 a、d 分别接电源两极
B．将 cd 相连，然后 a、b 分别接电源两极
C．将ab 相连、cd 相连，然后分别接电源两极
D．将 ad 相连、bc 相连，然后分别接电源两极
【答案】C
【详解】A．b、c相连，a、d分别接在电源两极，两条导线串联，电阻相对较大，通过的电流较小，所以螺线管磁性较弱，故A不符合题意；
B．c、d相连，a、b分别接在电源两极，两条导线串联，电阻相对较大，通过的电流较小，所以螺线管磁性较弱，故B不符合题意；
C．a、b相连，cd相连后分别接在电源两极，两条导线并联，电阻相对较小，通过的电流较大，并且磁极极性一致，所以螺线管磁性较强，故C符合题意；
D．a、d相连，bc相连后分别接在电源两极，两条导线并联，电阻相对较小，通过的电流较大，与C选项不同的是两螺线管中电流方向相反，两螺线管磁极极性相反，所以螺线管磁性较弱，故D不符合题意。
故选C。
10．（2019·上海浦东新·九年级校考竞赛）如图所示，三根彼此绝缘的无限长直导线的一部分ab、cd、ef两两相交并构成一个等边三角形，O为三角形的中心，M、N分别为O关于导线ab、cd的对称点，当三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流时，O点磁感应强度的大小为B1，M点磁感应强度的大小为B2，N点磁感应强度的大小为（ ）
A．B1B．B2C．B1+B2D．B1﹣B2
【答案】A
【详解】无限长直导线ab、cd、ef，构成一个等边三角形，且三根导线中通以大小相等、方向如图所示的电流，O为三角形的中心，且O点磁感应强度大小为B，因为直导线ab、cd关于O点对称，所以这两导线在O点的磁场为零，则磁感应强度大小B1是由直导线ef产生的，而直导线ab、ef关于N点对称，所以这两根直导线的磁场为零，因此N点的磁感应强度大小为B1．
11．（2021秋·广东佛山·九年级佛山市南海区大沥镇许海初级中学校考竞赛）电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R为保护电阻，压敏电阻的阻值随压力的增大而减小．下列说法正确的是
A．控制电路接通后，电磁铁的上端为N极
B．电梯正常运行时K与B接触
C．超载时电磁铁磁性增大
D．处于图示位置时电磁铁对衔铁的吸引力大约是弹簧弹力的3倍
【答案】C
【分析】电磁铁是根据电流的磁效应制成的；知道电流的方向，根据安培定则判断出电磁铁的N、S极； R2为压敏电阻，其阻值随压力增大而减小，所以知道超载时压敏电阻的阻值变化情况，根据 判断出电流的变化；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈匝数多少有关；正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触．
【详解】A.由图可知，控制电路接通后，电磁铁的正面电流向左，由安培定则可知，电磁铁的下端为N，上端为S，故错误；
B.电梯正常运行时，电动机工作，K应与A端接触，故错误；
c.压敏电阻随着压力的增大而减小，当超载时，压敏电阻受到的压力变大，电阻变小，由欧姆定律可知，通过电磁铁的电流变大，电磁铁的磁性增大，故正确；
D.可以把衔铁看成是一个杠杆，处于图示位置时，电磁铁对衔铁的吸引力的力臂是弹簧弹力臂的3倍，由杠杆的平衡条件可知，电磁铁对所衔铁的吸引力大约是弹簧弹力的 ，故错误．
故选C.
12．（2022秋·河北张家口·九年级张家口市万全区万全中学校考竞赛）如图是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是（ ）
A．通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定
B．发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用
C．移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场
D．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
【答案】B
【详解】A．通电导线周围磁场方向是由电流方向决定的，故A错误；
B．通电导线周围的磁场对小磁针有力的作用，根据作用力和反作用力同时存在， 小磁针对通电导线也有力的作用，故B正确；
C．通电导线周围的磁场与有没有磁针无关，故C错误；
D．通电导线周围磁场方向是由电流方向决定的，故D错误。
故选B。
13．（2019·上海浦东新·九年级竞赛）如图所示是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图．光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆．下列有关说法正确的是（ ）
A．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
B．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
C．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
【答案】B
【分析】（1）只有在红灯亮的期间，光控开关才闭合，若此时车辆违规闯红灯行驶时，会压上压力开关，压力开关受到机动车的压力会闭合；
（2）光控开关和压力开关都闭合后，电磁铁中有电流通过，产生磁性，电磁铁会将衔铁吸下，使摄像系统所在的电路接通，摄像机会对违规车辆进行拍照。
【详解】ABC．由上分析知，因此光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，故AC错误，B正确；
D．光控开关和压力开关是相互牵制，相互影响，因此这两个开关只能串联，不能并联，故D错误。
故选B。
14．（2021·内蒙古呼伦贝尔·九年级统考竞赛）中考工作人员拿着金属探测仪对考生进行检查，以防止考生将手机等含有金属部分的作弊工具带入考场。当探测仪中的线圈靠近金属导体时，在金属导体内部就会产生一种特殊电流，从而触发报警。则探测仪的工作原理与图中相同的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【分析】由题意可知，探测器是将线圈靠近金属物体时，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，从而产生了电流，则分析各实验现象可知能产生电流的选项。
【详解】当线圈靠近金属物体时，在金属物体中产生电流，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，故在金属中会产生电流，故探测器应采用了电磁感应原理；
A．此图为探究通电导体在磁场中受力的实验为电流的磁效应实验，故A错误；
B．此图中没有电源，ab切割磁感线运动，会产生感应电流，即为探究电磁感应现象的实验，故B正确；
C．此图为奥斯特实验，说明通电导线周围有磁场，故C错误；
D．此图为探究电磁铁磁性强弱影响因素的实验，故D错误；
故选B。
二、多选题
15．（2019·上海浦东新·九年级校考竞赛）如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相同的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）
A．F2B．2F1﹣F2C．2F1+F2D．F2﹣2F1
【答案】BCD
【详解】如图所示，两根长直导线，电流大小相同，方向相同．由安培定则可知a右侧磁场方向向外，b左侧的磁场方向向里，由左手定则知，a受到b产生磁场的作用力向右，大小为F1，那么b受到a产生磁场的作用力向左大小也为F1，但方向相反（向左）．再加入匀强磁场时产生的磁场力大小为F0，则a、b受到加入匀强匀强磁场的作用力均为F0，且方向相同．
如果加入匀强磁场方向垂直导线平面向里时，F0方向向右，则a受到的作用力为
F2＝F1+F0，若此时F1＞F0，则b受到的作用力为
F2′＝F1﹣F0＝F1-（F2﹣F1）＝2F1﹣F2，
若此时F1＜F0，则
F2′＝F0﹣F1＝（F2﹣F1）﹣F1＝F2﹣2F1；
如果加入匀强磁场方向垂直导线平面向外时，F0方向向左，若F1＞F0，则a受到的作用力为F2＝F1﹣F0，则b受到的作用力为
F2′＝F1+F0＝F1+（F1﹣F2）＝2F1﹣F2，
若F1＜F0，则a受到的作用力为F2＝F0﹣F1，则b受到的作用力为
F2′＝F1+F0＝F1+（F2+F1）＝2F1+F2．
三、填空题
16．（2021·广东佛山·九年级统考竞赛）如图（甲）所示，一装置由重2N的电磁铁A、重1N的薄铁片B和重3N的支架组成，该装置悬挂于弹簧测力计C的下端，当电磁铁A通电后，铁片B被加速吸引到如图（乙）所示的位置，此时弹簧测力计的示数 6N（选填“大于”、“小于”或“等于”），你判断的理由是 ，铁片B被加速吸引上升的过程中，弹簧测力计的示数 （选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】 大于 A对B的吸引力大于B的重力 增大
【详解】[1][2]电磁铁A未通电时，弹簧测力计的示数为
2N+1N+3N=6N
在通电使电磁铁A产生磁力后，能把铁片B吸起，此时B受到的向上吸引力一定大于它自身的重力，即F> GB，由于力的相互作用原理，铁片B一定对于磁铁A有一个向下的吸力F'，这两个力大小相等，所以F' > GB，这样对于弹簧秤来讲，在支架重力、电磁铁重力不变的情况下，由于B对测力计向下的拉力大于其自身的重力，导致了测力计受到向下的拉力增大，即示数将增大，即弹簧测力计的示数大于6N。
[3]当铁片B被加速吸引上升的过程中，A对B的吸引力比B的重力越来越大，所以弹簧测力计的示数增大。
17．（2022秋·河北张家口·九年级张家口市万全区万全中学校考竞赛）高压输电为直流输电。输电电流稳定时，在输电导线周围会产生 场。安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生 （填“电弧”或“跨步电压”）触电。为了防雷，特高压输电线路安装了用 （填“导体”或“绝缘体”）材料做成的避雷线。
【答案】 磁 电弧 导体
【详解】[1]根据电流的磁效应，通电导线周围存在着磁场；所以输电电流稳定时，在输电导线周围会产生磁场。
[2]高压线和高压带电设备在正常运行时，所带电压常常是几千伏，几万伏甚至是几十万伏，在人体离它们较近时，会发生放电现象，在电流通过人体时，造成电烧伤，甚至死亡，这就是所谓的高压电弧触电。
[3]高压输电铁塔最上面的两条导线是用导体材料做成的避雷线，防止雷直接击到输电线上，这两条线一般与铁塔相连，将电流引入大地。所以特高压输电线路安装了用导体材料做成的避雷线。
18．（2023春·安徽安庆·九年级校联考竞赛）如图，太阳风暴爆发时，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，对地球上的生命起到保护作用，地磁场北极在地理 （选填“南极”或“北极” ）附近，如果将地球看作一个表面均匀带电旋转的球体，那么这个球体表面应该带 电荷。
【答案】 南极 负
【详解】[1]地球是一个巨大的条形磁体，磁极刚好和地理位置大致相反，即地理位置的北极附近是地磁的南极（S），地理位置的南极附近是地磁的北极（N）。
[2]通过安培定则可知，地球电流的方向是自东向西，与地球自转的方向相反，因为电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，因此地球表面带负电荷。
19．（2021秋·河北唐山·九年级唐山市第十一中学校考竞赛）如图所示的是一种温度自动报警器的原理图。当温度达到金属丝下端所指的温度时，电流通过电磁铁的线圈产生 ，电铃响起，发出报警信号。若将温度计的上端的金属丝向下调整，则报警的温度将 （填“升高”或“降低”）。
【答案】 磁场 降低
【详解】[1]当温度达到金属丝下端所指的温度时，左侧的电路接通，线圈有电流流过，因此线圈产生磁场，右侧电路的铁片被吸住，右侧电路接通，电铃响起。
[2]将温度计的上端的金属丝向下调整，温度计内的水银不需要上升很高就可以使左侧电路接通，继而引发右侧电路的电铃报警，所以报警的温度将降低。
20．（2021·内蒙古呼伦贝尔·九年级统考竞赛）如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A处时，灯 亮；水位到达金属块A处时，由于一般的水是导体，灯 亮。
【答案】 L1 L2
【详解】[1]水位没有达到金属块A处时，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉上去，和L1接通，L1亮。
[2]水位达到金属块A处时，电磁铁具有磁性，衔铁被吸引下来，和L2接通，L2亮。
四、作图题
21．（2021秋·河北唐山·九年级唐山市第十一中学校考竞赛）标出图中小磁针静止时的N极和电源“+”极。
【答案】
【详解】由通电螺线管外部磁感线的方向可知，通电螺线管的上端为N极，下端为S极，用右手握住螺线管，大拇指向上，则四指的指向为电流的方向，则可判断电源的上端为正极，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针的下端为N极，如下图所示：
22．（2023春·辽宁阜新·九年级校考竞赛）如图所示，将条形磁体放在水平桌面的小车上，条形磁体静止不动，S极正对电磁铁、闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中标出电磁铁右端的极性、电源左端的极性（用“+”或“﹣”表示）及螺线管周围磁感线的方向。
【答案】
【详解】闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，条形磁体受到了一个向左的排斥力，已知条形磁体左端为N极、右端为S极，根据同名磁极相互排斥可确定通电螺线管的左端是S极、右端为N极；磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极，所以磁感线方向向左；根据安培定则可知，四指弯曲方向与螺线管中电流方向一致，大拇指指向N极，电流从电磁铁左侧流入，电源的左端为正极，如下图所示：
23．（2021春·江苏宿迁·九年级统考竞赛）如图所示的电路连接正确，当开关闭合时，通电螺线管旁边的小磁针按如图中箭头所指的方向偏转，请在图中标出电源的正、负极，画出螺线管的绕线。
【答案】
【详解】小磁针的左端为N极，所以与螺线管右端靠近的螺线管的右端为S极，则其左端为N极；电流表上面的接线柱为正接线柱，根据电流表的使用规则可以知道，电流从电流表的正接线柱流入，所以电源的右端为正极，电流从螺线管的右端流入左端流出；根据螺线管的左端为N极，电流从右端流入，利用安培定则可以确定螺线管的绕向，如图所示：
五、实验题
24．（2020·江西南昌·九年级校联考竞赛）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)连接电路时，开关应当 ；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 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 方向有关；
(3)小明按图乙连接电路，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 ，来探究通电螺线管磁场强弱与 的关系；
(4)实验中采用的探究方法有控制变量法和 ；最早发现电流的磁效应的科学家是 。
【答案】 断开 条形磁铁 电流 控制电流大小不变 线圈匝数 转换法 奥斯特
【详解】(1)[1]连接电路时，开关应当断开，当检查电路无误之后在闭合开关进行实验。
[2]由小磁针静止时的分布可以看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。
(2)[3]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)[4][5]实验中，将开关S从a换到b接入电路中的线圈匝数发生了变化，为了保证电流大小不变，应该调节滑动变阻器的滑片P，再次观察电流表示数以及吸引大头针数目，这样才能探究出通电螺线管磁性强弱与线圈匝数的关系。
(4)[6]本实验中控制电流不变，应用了控制变量法；观察吸引大头针数目来表示通电螺线管磁性强弱，应用了转换法。
[7]最早发现电流的磁效应的科学家是奥斯特。
25．（2019·江苏·九年级无锡市第一女子中学竞赛）如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围．
（1）按他们这种方法刮漆，线圈 （填“能”或“不能”）持续转动．线圈转过平衡位置时会 （填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”）．
（2）可以通过改变 方向，改变线圈的转动方向．（填一种方法）
（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是 ，这时可做的有效尝试是 ．
【答案】 能 切断线圈中的电流 电流（或磁场） 磁场太弱 换用较强的磁场
【详解】(1)将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断电流，通过线圈的惯性转动半周，从而保证了线圈持续的转动下去；
(2)要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向；
(3)如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置等，可进行有针对性的偿试，包括换新电池使电流增大，换较强的磁场，用手推一下线圈使其转过平衡位置等．
【点睛】线圈不转动的原因可能是无电流、电流太弱、磁场太弱、开始线圈处在平衡位置等。
六、计算题
26．（2023·山东青岛·九年级校考竞赛）图甲是恒温水箱温控电路，它由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V，2200W”的字样；控制电路电源电压恒定不变，热敏电阻R1置于恒温水箱内，作为感应器探测水温，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R为滑动变阻器。为了把温度控制在40℃，设定在水温低于40℃时自动加热，在水温达到40℃时停止加热。当通过线圈的电流至少为100mA时，衔铁被电磁铁吸下，工作电路断开。[不计线圈的电阻，c水=4.2×103J/（kg•C）

（1）电热器是利用电流的 效应来工作的；
（2）电热器正常工作时的电流为多少 ？
（3）电热器正常工作25min，可使水温由30℃升高到40℃，假如电热器的加热效率为70%，则水箱中的水的质量为多少 ？
（4）滑动变阻器R连入电路的阻值为250Ω，则控制电路电源电压为多少 ？
【答案】 热 10A 55kg 30V
【详解】（1）[1]电热器工作过程中把电能转化为内能，所以电热器是利用电流的热效应来工作的。
（2）[2]由P=UI可知，电热器正常工作时的电流为
（3）[3]由得，电热器消耗的电能为
由可知，水的热量为
由可知，水的质量
（4）[4]由图甲可知，滑动变阻器R与热敏电阻R1串联，由图乙可知，当水温为40℃时，热敏电阻R1的阻值为50Ω。根据串联电路的电阻特点可知，控制电路的总电阻为
R总= R +R1 =250Ω+50Ω=300Ω
当通过线圈的电流至少为
时，衔铁被电磁铁吸下。故控制电路的电源电压为
答：（1）电热器是利用电流的热效应来工作的；
（2）电热器正常工作时的电流为10A；
（3）水箱中的水的质量为55kg；
（4）控制电路电源电压为30V。
七、综合题
27．（2019·湖南长沙·九年级统考竞赛）应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能持续照明而不间断工作的一类灯具，如图1所示．应急照明灯主要由灯泡（或LED灯珠）、蓄电池、充电器、自动控制电路及相关部件组成．在照明电源正常情况下，应急照明灯通过充电器给蓄电池充电，此时，自动控制电路及相关部件自动将灯泡（或LED灯珠）与蓄电池断开不发光．当照明电源突然停电时，应急照明灯通过自动控制电路及相关部件自动把灯泡（或LED灯珠）跟蓄电池接通，从而实现自动应急照明．下表为某型号应急照明灯的主要技术数据：
（注：蓄电池的容量Q的计算公式：Q＝It）
（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为多少？
（二）小兰跟老师提出自己要设计并组装一只简易的应急照明灯．老师告诉她实验室现有以下器材：双孔插座及与之配套的插头1套、小灯泡（额定电压：DC3.0～3.4V，额定电流：350mA）4只、电磁继电器（额定电压：DC6V；额定电流：0.15A）1套及与之配套的低压直流电源（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1台，蓄电池（两端电压：6V）1只及与之配套的充电器（输入电压：AC220V，输出电压：DC6V）1只，导线（足量），如图2所示．
（1）请你帮助小兰在图上完成简易应急照明的接线．要求如下：
①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，使各灯泡均正常发光，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作；
（2）小明看到小兰连接的电路后，认为可以去掉低压直流电源，而将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器的输出端．请你分析这样做不可行的原因．
【答案】（1）①2.25h② （2）见解析
【详解】（一）由该型号应急照明灯的主要技术数据可知，其所用灯泡的额定电压为2.4V，其蓄电池两端的电压也是2.4V；
由此可知，两只灯泡应并联；
单只灯泡正常发光时的电流：
IL＝＝0.4A，
∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
∴干路中的总电流：
I＝2×IL＝2×0.4A＝0.8A，
即蓄电池对外供电电流为I＝0.8A，
蓄电池充满电后，可以实现的最长应急照明时间：
t＝＝2.25h；
（二）（1）①家庭电路正常工作时，充电器自动给蓄电池充电，各灯泡不发光，说明衔铁与下触点接触，充电器给蓄电池充电，要注意电磁继电器的电磁铁应接于低压直流电源的输出端；
②当家庭电路停电时，蓄电池自动给各灯泡供电，说明衔铁与下触点接触，蓄电池要提供电能；小灯泡的额定电压为3.0～3.4V，且在一盏小灯泡灯丝烧断后还应该有部分小灯泡能正常工作说明四只灯泡两两串联后再并联；气压直流电源与电磁继电器相连，如下图所示：
（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光．
答：（一）在该型号应急照明灯刚投入使用阶段，待蓄电池充满电后，可以实现的最长连续应急照明时间为2.25h；
（二）（1）如上图所示；
（2）若将电磁铁的两个接线柱直接接在充电器两端，当家庭电路正常工作时，电磁铁有磁性，吸引衔铁下移，接通蓄电池充电电路，充电器给蓄电池充电；当家庭电路停电时，蓄电池与电磁铁构成通路，电磁铁依然保持磁性，蓄电池无法为小灯泡供电，小灯泡不能发光．
八、简答题
28．（2021春·江苏宿迁·九年级统考竞赛）超市的电梯在无人搭乘时运动较慢，当顾客站上电梯踏板时电梯马上加速运动。如图所示是简化的电梯控制电路（R是压敏电阻，其受到压力的越大，电阻越小）。请简要分析其工作原理。
【答案】当无人搭乘时压敏电阻大，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流小，故电磁铁磁性小，衔铁连接1接线柱，工作电路中电流小，根据知，电动机功率小，因此电梯运动较慢；当顾客站上电梯时，压敏电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变大，电磁铁磁性增大，吸引衔铁连接2接线柱，工作电路中电流大，根据知，电动机功率增大，因此电梯马上加速运动。
【详解】当无人搭乘时压敏电阻大，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流小，故电磁铁磁性小，衔铁连接1接线柱，工作电路中电流小，根据知，电动机功率小，因此电梯运动较慢；当顾客站上电梯时，压敏电阻减小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流变大，电磁铁磁性增大，吸引衔铁连接2接线柱，工作电路中电流大，根据知，电动机功率增大，因此电梯马上加速运动。
输入电压
充电时间
应急照明时间
应急照明功率
AC200V
＜24h
＞90min
0.96W×2
应急照明光源
蓄电池
种类
数量
灯泡额定电压
类别
额定电压
容量
灯泡
2只
2.4V
Ni﹣Cd
2.4V
1.8Ah