初中物理人教版九年级全册第二十章 电与磁综合与测试单元测试巩固练习

第二十章 电与磁

一、 选择题(每题3分,共30分)

1.小天利用手中的条形磁体做了一些小实验,下列结论中正确的是　 (　　)

A.条形磁体能够吸引小铁钉

B.同名磁极相互吸引

C.将条形磁体用细线悬挂起来,当它在水平面静止时,北极会指向地理南方

D.条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后就不可能有相互作用了

2.关于磁体、磁场和磁感线,以下说法中正确的是 (　　)

A.铁和铝都能够被磁体磁化

B.任意两条磁感线可能相交

C.磁极间的相互作用是通过磁场发生的

D.地理的南北极与地磁场的南北极是重合的

3.如图1所示,在一个条形磁体的上面放一块有机玻璃,玻璃上撒一层铁屑,轻轻敲打玻璃,可以看到铁屑有规则地排列起来。据此现象同学们展开激烈的讨论。下列说法正确的是 (　　)

图1

A.小明认为铁屑被磁化,相当于一个个的小磁针

B.小红认为此实验不能证明条形磁体周围存在磁场

C.小李认为铁屑组成了磁感线,磁感线是磁场中实际存在的曲线

D.小华认为此实验显示了条形磁体周围磁场的分布情况,表明磁场有强弱、无方向

4.巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象。如图2所示是说明巨磁电阻特性的示意图,图中GMR是巨磁电阻,当GMR旁的磁场增大时,其电阻值减小。闭合开关S1、S2后,下列说法中正确的是              (　　)

图2

A.电磁铁的右端是S极 B.滑片P向右滑动时电磁铁的磁性增强

C.滑片P向左滑动时指示灯变亮 D.滑片P向左滑动时电流表的示数变大

5.如图3所示是利用磁悬浮原理浮在空中的盆栽,盆栽底部有磁体,底座内装有电磁铁。给盆栽浇水前后,下列说法正确的是              (　　)

图3

A.盆栽受到的磁力大小不变

B.底座对桌面的压强大小不变

C.要使盆栽与底座之间距离不变,可改变电磁铁线圈内的电流方向

D.要使盆栽与底座之间距离不变,可适当增大电磁铁线圈内的电流

6.如图4所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路,L为“220 V　22 W”的照明灯,天暗时自动发光,天亮时自动熄灭。控制电路中,电源由两节干电池串联而成,R1为定值电阻。R2为光敏电阻,其阻值会随着光强的变化而变化。下列说法不正确的是 (　　)

图4

A.受控电路中,导线a端应连接照明电路的火线

B.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小

C.如果提高控制电路电源电压,照明灯白天也可能发光

D.当光照强度增大时,控制电路总功率将增大

7.如图5所示,该充电式电动螺丝刀在工作过程中,不仅比常规的螺丝刀效率更高,还能够通过正转和反转来实现紧螺丝或松螺丝的双重功能。下列对该电动螺丝刀分析正确的是 (　　)

图5

A.电动螺丝刀中的电动机的工作原理是电磁感应

B.电动螺丝刀工作时,里面用的电为交流电

C.电动螺丝刀工作时是将机械能转化为电能

D.电动螺丝刀可以通过改变电流方向来实现正、反转的调换

8.关于如图6所示的实验,下列说法中正确的是 (　　)

图6

A.图甲:通电导线周围存在磁场,将小磁针移走,磁场消失

B.图乙:电流一定时,电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数有关

C.图丙:改变电流方向并对调磁体的N、S极,导体棒摆动方向随之改变

D.图丁:只要导体棒ab在磁场中运动,就一定会产生感应电流

9.你有没有留神过,我们写字的时候,笔的上端都会小弧度地来回摇摆。有设计师就发现了这个细微的动作,根据物理学原理设计出一款“收音机钢笔”,如图7所示。这支钢笔内置有电池,当你书写的时候,(笔端摇摇摆摆产生电流),就能给电池储存电量,如此一来,枯燥的学习中你便可以听听音乐或是新闻,以缓和学习的压力。图8中的装置与此原理相同的是 (　　)

图7

图8

10.如图9所示,中国科技馆的“探索与发现A厅”中有一个“电磁感应摆”,甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁体的磁场中,两线圈通过导线连接在一起并构成一个闭合的回路,用手使甲线圈在磁场中摆动时,乙线圈也会随之摆动起来。关于此现象,下列说法中正确的是 (　　)

图9

A.根据甲线圈摆动的原理可以制成电磁铁

B.根据乙线圈摆动的原理可以制成发电机

C.乙线圈能发生摆动是因为通电导线在磁场中受力

D.甲线圈相当于用电器,乙线圈相当于电源

二、填空题(每空2分,共28分)

11.如图10所示,将磁体M固定在桌面上,用手将两枚硬币叠在一起,竖立在磁体上端。在将手指松开之后,会观察到两枚硬币的上端　　　(选填“合拢”或“分开”),这是由于　   。 

图10

12.1820年4月,丹麦物理学家　　　　发现了“电生磁”现象;1831年,英国物理学家法拉第又发现了　　　　　现象,实现了“磁生电”。 

13.如图11所示,闭合开关使螺线管通电,A螺线管的上端相当于磁体的　　　　极,可以观察到左边弹簧　　　　,右边弹簧　　　　。(后两空均选填“伸长”“不变”或“缩短”) 

图11

14.如图12所示,小李利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器。在微机室房门处安装开关S,电铃安在传达室。当房门被推开时,开关S闭合,电流通过电磁铁,电磁铁　　　　(选填“有”或“无”)磁性,并且B端为　　　　极,跟金属弹性片上的磁体相互　　　　,电铃电路　　　　,电铃报警。 

图12

15.如图13所示是一款能发电的魔方充电器,转动魔方时,它根据　　　　　　　　(选填“电流的磁效应”“电磁感应”或“通电导体在磁场中受力”)的原理发电,这个过程　　　　能转化为电能,产生的电能储存于魔方内。魔方还能通过USB端口给移动设备充电,给移动设备充电时,魔方相当于电路中的　　　　(选填“电源”或“用电器”)。 

图13

三、作图题(共12分)

16.(8分)(1)请在图14甲中标出小磁针的N、S极和条形磁体外部磁感线的方向。

(2)在图乙中标出静止在磁场中的小磁针的N、S极和磁感线的方向。

图14               

17.(4分)如图15所示,开关闭合后,将滑片P向右滑动的过程中,螺线管右侧的磁体所受的吸引力会变大。请将图中的滑动变阻器按要求连入电路,并画出螺线管的绕法,标出磁感线的方向。

图15    

四、实验探究题(共30分)

18.(16分)为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关,小琴同学用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干匝,制成简单的电磁铁,图16甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。

图16

(1)实验中通过观察电磁铁　　　　　　　　　　来反映电磁铁磁性的强弱;通过用易观测的物理现象或物理量来认识或显示不易观测的物理现象或物理量是物理学常用的一种研究方法,这一方法叫做　　　　　,请再举一例并简要说明:　。 

(2)当开关闭合后,图甲中N极在电磁铁的　　　　(选填“A”或“B”)端;若让电磁铁再多吸引一些大头针,滑动变阻器的滑片应向　　　　(选填“左”或“右”)端移动。 

(3)比较　　　　两图可知:线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁磁性越强。 

(4)由图　　　　可知:当电流一定时,　　　　　　　　,电磁铁磁性越强。 

19.(14分)如图17甲所示是探究电磁感应现象的装置。

图17

(1)闭合开关,让导体AB沿水平方向左右运动,观察到电流表的指针偏转;若让导体AB在图示位置沿竖直方向上下运动,则电流表的指针　　　　(选填“偏转”或“不偏转”)。 

(2)利用此装置,探究感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向之间的关系,将观察到的实验现象记录在上面表格中。在四次实验中,比较　　　　　两次实验,可知感应电流方向与磁场方向有关;比较　　　　两次实验,可知同时改变磁场方向和导体切割磁感线的运动方向,则感应电流方向不变。 

(3)在探究中还发现,导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时,电流表的指针偏转角度较小;导体AB水平向左(或向右)快速运动时,电流表的指针偏转角度较大。说明感应电流的大小与

　　　　　　　　有关。 

(4)有同学还想探究感应电流的大小是否与磁场强弱有关,请你写出简要做法:      　。 

(5)如图乙所示是实验室用到的手摇发电机模型,将其与电流表串联,慢慢摇动手柄,观察到电流表的指针　　　  　　　(选填“左右摆动”或“向一侧摆动”),这表明该发电机模型发出的是　　　　　(选填“交流”或“直流”)电。 

答案

1.A　[解析] 条形磁体是磁体,能够吸引小铁钉,A正确;同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,B错误;将条形磁体用细线悬挂起来,当它在水平面静止时,北极会指向地理北方,C错误;条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后仍能有相互作用,D错误。

2.C　3.A　

4.D　[解析] 由图知,电流从通电螺线管的左侧流入,利用安培定则,右手握住通电螺线管,四指指向电流的方向,大拇指所指电磁铁的右端为N极,A选项说法错误。滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器连入电路中的电阻变大,则电路中的电流变小,电磁铁的磁性减弱,B选项说法错误。滑片P向左滑动过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,则电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强;由于巨磁电阻处于磁场越强的位置其电阻越小,故此时巨磁电阻的阻值变小,巨磁电阻和灯泡并联,所以灯泡的亮度不变;根据欧姆定律可知,通过巨磁电阻的电流变大,灯泡所在支路的电流不变,所以电流表的示数变大,C选项说法错误、D选项说法正确。

5.D　[解析] 该盆栽悬浮利用了同名磁极相互排斥,当盆栽悬浮在空中静止不动时,受平衡力的作用,即盆栽的总重力和磁力大小相等,当浇水后重力变大,则磁力也变大,故A错误。

影响压强的因素是压力和受力面积,当浇水后重力变大,磁力也变大,对桌面的压力也变大,根据受力面积不变时,压力变大,压强变大,故B错误。

要使盆栽与底座之间距离不变,需增大磁力,磁力的大小与电流的方向无关,故C错误。

要使盆栽与底座之间距离不变,需增大磁力,电磁铁磁性强弱与电流的大小有关,在其他条件相同时,电流越大,磁性越强,故要增大磁力需增大电流,故D正确。

6.C　[解析] 开关控制灯泡时,开关接在火线上,所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线,故A正确。

天暗时自动发光,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,即电路中的电流变小,根据I=可知电路中的电阻变大,即此时光敏电阻的阻值变大,反之,天亮时光敏电阻的阻值变小,所以他选择的光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而减小,故B正确。

如果提高控制电路的电压,由欧姆定律可知,电路中的电流增大,在白天时,电路的电流很大,动触点一定被吸下,照明灯L一定不发光,且到晚上时,由于电压高,电流大,也可能导致动触点被吸下,照明灯L也可能不发光,故C错误。

据B分析可知,光敏电阻阻值大小应随光照强度的增加而减小,所以光照强度增加,光敏电阻的阻值会减小,所以电路的电流会变大,根据P=UI可知,该电路的电功率会变大,故D正确。

7.D　[解析] 电动螺丝刀中的电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的,其工作原理不是电磁感应;电动螺丝刀的电动机用的是可充电的直流电源,里面用的是直流电;电动螺丝刀工作时将电能转化为机械能,其正、反转的调换,是通过改变电流方向来实现的。

8.B　

9.B　

10.C　[解析] 由题意知,甲线圈摆动的过程做切割磁感线运动,闭合回路中有感应电流产生,所以是机械能转化为电能,而电磁铁是根据电流的磁效应制成的,故A错误;乙线圈摆动的原理是通电导线在磁场中受力,是电动机的原理,故B错误、C正确;由前面分析可知,甲线圈中产生了感应电流,则甲线圈相当于电源,乙线圈相当于用电器,故D错误。

11.分开　硬币被磁化,同名磁极相互排斥

[解析] 当两枚硬币叠在一起,竖立在磁体上端时,会被磁体磁化,同一端具有相同的磁极。由于同名磁极相互排斥,因此两枚硬币的上端会分开。

12.奥斯特　电磁感应

13.N　伸长　缩短　[解析] 根据安培定则可知,A螺线管的上端相当于磁体的N极;左边的铁棒会被吸引,左边的弹簧会伸长;根据电源的正、负极,可以确定电流从B螺线管的上端流入,下端流出,结合螺线管线圈的绕向,利用安培定则可以确定B螺线管的上端为N极、下端为S极,根据同名磁极相互排斥可知,右端弹簧会缩短。

14.有　N　吸引　接通

15.电磁感应　机械　电源

[解析] 转动魔方时,闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动,会产生感应电流,利用的是电磁感应现象;在发电的过程中,机械能转化为电能;魔方给移动设备充电时,魔方提供电能,相当于电路中的电源。

16.如图所示

17.如图所示

18.(1)吸引大头针的数量　转换法

研究电流时,可以根据灯泡的明暗来判断电流的大小

(2)A　左　(3)乙、丙

(4)丁　线圈匝数越多

[解析] (1)用电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性的强弱,属于转换法;物理学中利用此方法的例子很多,比如:在研究电流时,可以根据灯泡的明暗来判断电流的大小。

(2)由图甲可知,闭合开关,电流从电源正极流出,经开关、变阻器流入通电螺线管,根据安培定则,N极在电磁铁的A端;若让电磁铁再多吸引一些大头针,应增大电流,由欧姆定律可知,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,即滑动变阻器的滑片应向左移动。(3)研究电磁铁磁性强弱与电流的关系,应控制线圈的匝数相同,改变电流的大小,应比较乙、丙两图;线圈匝数相同,图乙中变阻器连入电路中的电阻大于图丙,由欧姆定律可得,图乙中的电流小于图丙,图丙中电磁铁吸引大头针的数量多,其磁性强。(4)在电流一定时,研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,应改变线圈匝数的多少;图丁中两个电磁铁串联,通过电磁铁的电流相等,线圈匝数多的电磁铁吸引大头针数量多,其磁性强。

19.(1)不偏转

(2)1和2(或3和4)　1和4(或2和3)

(3)导体切割磁感线的运动速度

(4)保持其他条件不变,只换用不同强度的永磁体,观察电流表指针的偏转角度

(5)左右摆动　交流

[解析] (1)导体沿竖直方向运动,运动方向与磁场方向平行,不切割磁感线,不会产生感应电流,电流表指针不发生偏转。(2)比较实验1和2(或3和4)可知:在导体切割磁感线运动方向一定时,改变磁场方向,感应电流的方向发生改变;比较实验1和4(或2和3)可知:在导体切割磁感线运动方向、磁场方向同时改变时,感应电流的方向不变。(3)导体AB水平向左(或向右)缓慢运动时,电流表的指针偏转角度较小,导体AB水平向左(或向右)快速运动时,电流表的指针偏转角度较大,由此可以看出感应电流的大小与导体切割磁感线运动的速度有关。(4)因为导体切割磁感线运动的速度、磁场的强弱都会影响感应电流的大小,所以设计实验步骤时采用控制变量法。即保持其他条件不变,只改变磁场的强弱,利用电流表指针的偏转角度表示感应电流的大小。(5)发电机工作时,线圈在磁场中转动,在转动一周的过程中,线圈中的一段导体先从最上端到最下端后又从最下端到最上端。由于感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关,在磁场方向不变的情况下,导体运动方向改变,感应电流的方向也随之改变,所以,电流表的指针是左右摆动的,说明发电机发出的电流的大小和方向是不断变化的,发出的是交流电。