第十六章知識(shí)加油站磁場(chǎng)電磁鐵一、選擇題1.在生產(chǎn)生活中，我們經(jīng)常會(huì)接觸到物質(zhì)的一些物理屬性，以下事例中利用磁體磁性的是(C) eq\o(\s\up7(A.拉力器),\s\do5(上的彈簧)) eq\o(\s\up7(B.鉛筆芯連接),\s\do5(在電路中燈亮)) eq\o(\s\up7(C.蹄形磁體),\s\do5(能吸引鐵釘)) eq\o(\s\up7(D.摩擦過的氣球),\s\do5(吸引頭發(fā)))2.(2025·汕尾模擬)圓紙盒內(nèi)藏著一條形磁體，紙盒周圍小磁針(涂黑端為N極)靜止時(shí)的指向如圖所示，下列能正確反映盒內(nèi)條形磁體放置情況的是(C)第2題圖ABCD解析：由盒子周圍的小磁針靜止時(shí)的指向可知，盒內(nèi)磁體的磁感線是從左下方出來、回到右上方，所以磁體的N極指向左下方、S極指向右上方，故C正確。3.小明在科技活動(dòng)中自制了如圖所示的“指南魚”。他用一個(gè)薄鐵片制作成魚的形狀，用磁體磁化后，放入水中漂浮。多次將“指南魚”旋轉(zhuǎn)，靜止后，魚頭總能指向南方。下列說法正確的是(C)第3題圖A.“指南魚”也可以用銅片制作B.“指南魚”的魚尾應(yīng)該標(biāo)注S極C.沈括最早記錄了地理兩極與地磁兩極并不重合的現(xiàn)象D.“指南魚”被磁化后具有磁性，周圍存在磁場(chǎng)和磁感線4.如圖所示為小明做奧斯特實(shí)驗(yàn)時(shí)的裝置圖，下列說法正確的是(A)第4題圖A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)線平行架到小磁針上方，更容易看到小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象B.通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)方向與電流方向無關(guān)C.實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備好后，迅速閉合開關(guān)，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)；若把小磁針放置到導(dǎo)線上方，它將不動(dòng)D.實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)備好后，迅速閉合開關(guān)，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)；若將小磁針移去，通電導(dǎo)線周圍將不存在磁場(chǎng)5.(2025·深圳模擬)科技節(jié)上有一個(gè)“聽話”的小瓶子，調(diào)節(jié)滑片P，能讓倒立、敞口的小瓶子在水中上浮、下沉或懸停。如圖所示，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P，使小瓶子懸停。下列分析正確的是(A)第5題圖A.電磁鐵的右端為N極B.此時(shí)，小瓶子所受重力大于浮力C.若滑片P向左移，則活塞向左移D.若小瓶子下沉，則桌面所受壓力變小6.如圖所示是一個(gè)利用電磁繼電器的溫度自動(dòng)控制裝置。關(guān)于該裝置，下列說法不正確的是(B)第6題圖A.裝置中的溫度計(jì)使用的水銀是導(dǎo)體B.裝置中的電磁鐵工作原理與電動(dòng)機(jī)相同C.電鈴響說明溫度達(dá)到85℃以上D.燈亮說明溫度低于85℃解析：裝置中的溫度計(jì)使用的水銀是導(dǎo)體，A正確；裝置中的電磁鐵工作原理是電流的磁效應(yīng)，與電動(dòng)機(jī)的工作原理不同，電動(dòng)機(jī)是利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用來工作的，B錯(cuò)誤；當(dāng)控制電路中的溫度達(dá)到85℃以上時(shí)，控制電路接通，電磁鐵中有了電流，電磁鐵有了磁性，吸下銜鐵，動(dòng)觸點(diǎn)下移，接通電鈴電路，電鈴響，C正確；當(dāng)控制電路中的溫度沒有達(dá)到85℃時(shí)，控制電路斷開，電磁鐵中沒有電流，電磁鐵失去磁性，彈簧將銜鐵拉起來，動(dòng)觸點(diǎn)上移，接通電燈電路，D正確。7.(2025·涼山州中考)傳感器在“物聯(lián)網(wǎng)”中擔(dān)負(fù)著信息采集的重要任務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)“提醒”和“報(bào)警”功能。某型號(hào)的溫度自動(dòng)報(bào)警裝置由熱敏電阻作為傳感器制作而成，其簡(jiǎn)易電路圖如下。已知熱敏電阻R1的阻值隨溫度升高而減小，若電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器R的滑片P在某位置不變，閉合開關(guān)S1和S2，此時(shí)裝置未報(bào)警。下列說法正確的是(D)第7題圖A.該裝置中電磁鐵的工作原理與發(fā)電機(jī)工作原理相同B.若溫度升高，流過電磁鐵的電流變小，電磁鐵磁性變?nèi)魿.若溫度降低到一定程度，該報(bào)警器會(huì)發(fā)送報(bào)警信息D.若滑動(dòng)變阻器R的滑片P向左移動(dòng)一段距離，則報(bào)警的最低溫度將會(huì)升高二、填空題8.如圖所示是某種磁浮列車示意圖，軌道線圈上端是S極，要使列車懸浮起來，車身線圈上端應(yīng)是__S__極，列車是靠__異名磁極相互吸引__(選填“同名磁極相互排斥”或“異名磁極相互吸引”)懸浮起來的。第8題圖解析：由題圖可知，軌道線圈上端是S極，下端是N極，要使列車懸浮起來，應(yīng)使靠近的兩個(gè)磁極相互吸引，根據(jù)異名磁極相互吸引可知，車身線圈上端應(yīng)是S極。9.《夢(mèng)溪筆談》中記載“縷懸法”，是指以獨(dú)根蠶絲作懸線，線的一端用蠟粘在磁針中部，另一端掛于木架上，靜止時(shí)磁針能指示南北，因?yàn)榇裴樖艿絖_地磁場(chǎng)__的作用；將玻璃棒靠近鐵屑，發(fā)現(xiàn)鐵屑__不能__(選填“能”或“不能”)被吸引。10.如圖所示，左右兩線圈寬松纏繞在光滑的玻璃棒上(不計(jì)摩擦)，當(dāng)閉合開關(guān)S時(shí)，兩線圈將會(huì)__排斥__；若改變__電流方向__就可以改變線圈的磁場(chǎng)方向。第10題圖11.如圖甲所示是磁懸浮盆栽，其工作原理如圖乙所示，電源電壓不變，底座內(nèi)部是電磁鐵，盆栽下部有一個(gè)磁體，通電后，盆栽利用同名磁極相互__排斥__(選填“吸引”或“排斥”)的原理工作。當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，盆栽的懸浮高度會(huì)__升高_(dá)_(選填“升高”或“降低”)。第11題圖12.如圖所示是某款家用電磁鎖的簡(jiǎn)易原理圖。閉合開關(guān)S，滑片P向左移動(dòng)，使靜止在水平桌面的條形磁體滑動(dòng)，打開門鎖，則通電后電磁鐵a端為__N__極；滑片P向左移動(dòng)的過程中，電磁鐵的磁性__增強(qiáng)__，條形磁體在滑動(dòng)過程中受到的摩擦力方向水平__向右__(選填“向左”或“向右”)。第12題圖解析：根據(jù)右手螺旋定則可知，四指的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，大拇指的方向?yàn)镹極的方向，a端為N極?；琍向左移動(dòng)的過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，電路中的電流變大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)。a端為N極，b端為S極，b與磁體間相互吸引，條形磁體受到了向左的吸引力向左滑動(dòng)，摩擦力阻礙其向左運(yùn)動(dòng)，故受到了向右的摩擦力。13.如圖所示是某種“闖紅燈違規(guī)證據(jù)采集器”的工作原理圖。光控開關(guān)接收到紅光時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，壓敏電阻受到車輛的壓力時(shí)其阻值將變小，電磁鐵的磁性將變__強(qiáng)__，于是__電控照相機(jī)__(選填“指示燈”或“電控照相機(jī)”)開始工作。第13題圖14.(2025·廣州模擬)巨磁電阻效應(yīng)是指某些材料的電阻在磁場(chǎng)中急劇減小的現(xiàn)象，如圖是說明巨磁電阻特性原理的示意圖，圖中GMR是巨磁電阻。如果閉合S1，電磁鐵上方的小磁針__靜止__(選填“靜止”“會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”或“會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”)，再閉合S2并使滑片P向左滑動(dòng)，指示燈亮度會(huì)變__亮__(選填“亮”或“暗”)，僅用如圖所示實(shí)驗(yàn)器材__不可以__(選填“可以”或“不可以”)完成“探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱的影響因素”的實(shí)驗(yàn)。第14題圖三、作圖題15.(1)如圖所示是兩個(gè)磁極靠近時(shí)磁感線的分布情況，根據(jù)圖中標(biāo)示的N極，在括號(hào)內(nèi)標(biāo)出靜止小磁針的N、S極，并標(biāo)出A點(diǎn)磁感線的方向。第15題圖答：如圖所示。(2)根據(jù)通電螺線管的磁感線方向，在導(dǎo)線端括號(hào)內(nèi)標(biāo)出所接電源的“＋”“－”極，并用字母N標(biāo)注小磁針的N極。第15題圖答：如圖所示。四、實(shí)驗(yàn)題16.(2025·青島中考)小明用如圖所示的裝置探究“通電螺線管外部磁場(chǎng)的分布”。第16題圖(1)在螺線管的兩端各放一個(gè)小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑，通電后觀察小磁針的指向(涂黑端為N極)，輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況，如圖甲所示；把小磁針放到螺線管四周不同的位置，閉合開關(guān)后，小磁針再次靜止時(shí)的指向如圖乙所示。①通電后小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電螺線管周圍有__磁場(chǎng)__。②通電螺線管外部的磁場(chǎng)與__條形__磁體的磁場(chǎng)相似。(2)將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào)，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)方向與原來相反，說明通電螺線管的磁場(chǎng)方向與__電流方向__有關(guān)。(3)如圖乙所示，根據(jù)小磁針靜止時(shí)的指向，a端應(yīng)接電源的__正__極；小明將一根鐵芯插入螺線管中，其磁場(chǎng)會(huì)變__強(qiáng)__；請(qǐng)寫出一種能增強(qiáng)電磁鐵外部磁場(chǎng)的方法：__用更多匝數(shù)的線圈(或增大電流)__。17.為了探究“電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)”，小紅同學(xué)用漆包線(表面涂有絕緣漆的導(dǎo)線)在大鐵釘上繞若干匝，制成簡(jiǎn)單的電磁鐵，圖甲、乙、丙、丁為實(shí)驗(yàn)中觀察到的四種情況。第17題圖(1)可通過觀察__電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目多少__來判斷電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)時(shí)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后，同名磁極相互__排斥__。(2)比較__甲、乙__兩圖可知：電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)沒磁性。(3)比較乙、丙兩圖可知：線圈匝數(shù)相同時(shí)，電流越__大__，磁性越強(qiáng)。(4)利用圖丁可探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，將兩個(gè)電磁鐵串聯(lián)的目的是__控制通過兩個(gè)電磁鐵的電流相同__。(5)利用上述結(jié)論分析圖戊，下列措施能使圖戊中電磁鐵磁性增強(qiáng)的是__B__。A.滑片向右移動(dòng)，其他條件不變B.滑片向左移動(dòng)，其他條件不變C.開關(guān)S由1扳到2，其他條件不變D.電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)，其他條件不變五、計(jì)算題18.為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，小明觀察發(fā)現(xiàn)，某恒溫調(diào)奶器利用的電磁繼電器(線圈電阻不計(jì))具有延時(shí)加熱、保溫、消毒等功能，其電路圖如圖甲所示。控制電路中，電壓U1＝3V，定值電阻R0＝50Ω，熱敏電阻R的阻值隨溫度變化的圖像如圖乙所示；工作電路中，電壓U＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒溫調(diào)奶器容量為2L，水溫達(dá)到80℃時(shí)銜鐵會(huì)跳起。[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第18題圖(1)銜鐵剛跳起時(shí)，通過電磁鐵線圈的電流是多少？(2)工作電路在保溫狀態(tài)下的電功率是多少？(3)當(dāng)調(diào)奶器加滿溫度為25℃的水，給水加熱到80℃，此過程中水吸收的熱量是多少？(4)上述加熱過程中不計(jì)能量損失，恒溫調(diào)奶器加熱元件工作多長(zhǎng)時(shí)間后銜鐵會(huì)跳起？解：(1)控制電路中，R0和熱敏電阻R串聯(lián)。水溫達(dá)到80℃時(shí)銜鐵會(huì)跳起，由題圖乙可知，此時(shí)熱敏電阻R阻值為100Ω，則此時(shí)通過電磁鐵線圈的電流I＝eq\f(U1,R＋R0)＝eq\f(3V,100Ω＋50Ω)＝0.02A。(2)分析工作電路可知，銜鐵未跳起時(shí)，R2單獨(dú)工作，此時(shí)總電阻較小，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，總功率較大，為加熱狀態(tài)；銜鐵跳起時(shí)，R1、R2串聯(lián)，此時(shí)總電阻較大，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，總功率較小，為保溫狀態(tài)，則工作電路在保溫狀態(tài)下的電功率P保＝eq\f(U2,R1＋R2)＝eq\f((220V)2,836Ω＋44Ω)＝55W。(3)水的質(zhì)量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10-3m3＝2kg，則水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃－25℃)＝4.62×105J。(4)電路在加熱狀態(tài)下R2單獨(dú)工作，功率P加＝eq\f(U2,R2)＝eq\f((220V)2,44Ω)＝1100W，不計(jì)能量損失，則消耗的電能W＝Q吸＝4.62×105J，則加熱時(shí)間t＝eq\f(W,P加)＝eq\f(4.62×105J,1100W)＝420s，即恒溫調(diào)奶器加熱元件工作420s后銜鐵跳起。19.如圖甲所示是某興趣小組設(shè)計(jì)的家庭燃?xì)鈭?bào)警器電路示意圖，其中電源電壓保持恒定，R1是由氣敏材料制成的傳感器，其阻值與燃?xì)?主要成分為甲烷)的濃度的關(guān)系如表所示。R2為滑動(dòng)變阻器，通過移動(dòng)滑片P的位置來設(shè)定燃?xì)鈭?bào)警值，兩個(gè)小燈泡的額定功率均為6W，均能正常工作，該報(bào)警器初始設(shè)置在3%的燃?xì)鉂舛葓?bào)警，此時(shí)電流表的讀數(shù)為0.3A，電磁鐵A恰好能將銜鐵B吸下(電磁鐵線圈阻值忽略不計(jì))。第19題圖燃?xì)鉂舛?%傳感器阻值/Ω050233423620(1)報(bào)警器報(bào)警時(shí)，燈__L1__(選填“L1”或“L2”)亮。(2)該報(bào)警器初始設(shè)置在3%的燃?xì)鉂舛葓?bào)警，測(cè)試時(shí)，報(bào)警器傳感器始終處于3%的燃?xì)庵?，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片P從一端移到另一端，測(cè)得電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系如圖乙所示，則該報(bào)警器在待機(jī)時(shí)(燃?xì)鉂舛葹?%)消耗的總電功率為多少？(3)若想讓上述報(bào)警器在燃?xì)鉂舛冗_(dá)到2%時(shí)就報(bào)警，那么該如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，并請(qǐng)簡(jiǎn)述其中的科學(xué)原理。解：(2)由電路圖甲可知，控制電路中R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，當(dāng)R2接入電路中的電阻為零時(shí)，電路中的電流最大，由圖乙可知，I大＝0.4A，由I＝eq\f(U,R)可得，電源的電壓U＝I大R1＝0.4A×R1①，該報(bào)警器初始設(shè)置在3%的燃?xì)鉂舛葓?bào)警，電路中的電流I＝0.3A時(shí)，電壓表的示數(shù)U2＝3V，則變阻器接入電路中的電阻R2＝eq\f(U2,I)＝eq\f(3V,0.3A)＝10Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電源電壓U＝I(R1＋R2)＝0.3A×(R1＋10Ω)②，由①②可得：U＝12V，R1＝30Ω，由表格數(shù)據(jù)可知，該報(bào)警器在待機(jī)時(shí)，氣敏電阻的阻值R1′＝50Ω，則控制電路消耗的總功率P控制＝eq\f(U2,R1′＋R2)＝eq\f((12V)2,50Ω＋10Ω)＝2.4W，該報(bào)警器在待機(jī)時(shí)消耗的總電功率P＝P控制＋PL2＝2.4W＋6W＝8.4W。(3)要使在燃?xì)鉂舛冗_(dá)到2%時(shí)就報(bào)警，此時(shí)的電流為0.3A，氣敏電阻的阻值R1″＝33Ω，此時(shí)電路中的總電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(12V,0.3A)＝40Ω，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻R2′＝R－R1″＝40Ω－33Ω＝7Ω。六、綜合