2020—2021学年浙教版九年级上册科学竞赛辅导 第12讲电与磁 故障分析练习题

九年级上册科学竞赛辅导教学案

   第12讲 电与磁 故障分析

知识梳理：

1．每个磁体都是两端磁性最强，这两端叫做磁体的      。同名磁极相互      ， 异名磁极相互      。

2．磁体的      存在磁场。磁极间的相互作用是通过      发生的，磁场是有方向的。在磁场中某点，小磁针静止时     所指的方向就是该点的磁场方向。

3．磁感线是指用来形象描述      情况的有方向的假想曲线，在磁体外部，磁感线从      出来回到      极。

4．地球本身是一个巨大的      ， 在它周围的空间里存在的磁场叫      。地理两极与地磁两极      ， 地磁南极在地理      附近，地磁北极在地理      附近。

5．奥斯特实验表明：通电导线的周围存在磁场，磁场的方向跟      的方向有关，这种现象叫做电流的      效应。

6．电磁继电器是一个用      控制的自动开关。

7．电动机是利用通电线圈在磁场中受力发生      的现象制成的。直流电动机是靠      来改变线圈中的电流方向，使线圈转过平衡位置后继续受到沿原方向转动的力，从而使线圈继续转动下去。

8．闭合电路的一部分导体，在磁场中做      ， 导体中就产生      。这种现象叫做电磁感应。

9．产生感应电流的条件是：                                                。

10．发电机是利用     原理制成的，这是将    能转化为    能的机器。

11．周期性改变      的电流叫做交流电。我国交流电的频率是     。

经典例题简析    

1．如下图所示，闭合开关后，四个小磁针指向(黑色为N极)都正确的是 　（　　　　）

       A                   B                  C                    D

2、如下图所示，用水平恒力F拉着一块磁性物体在水平面上做匀速直线运动，当磁性物体到达电磁铁AB的正下方时，立即闭合开关S，则对磁性物体运动状态的判断正确的是 (　　)

A．仍保持匀速     B．立即加速       C．立即减速       D．立即停止

3、如上图所示，当闭合开关S且将滑动变阻器的滑片P向右移动时，图中的电磁铁   (　　)

A．a 端是N极，磁性增强      B．a 端是S 极，磁性增强

C．b 端是N极，磁性减弱      D．b 端是S 极，磁性减弱

4、如下图所示，在电磁铁的正上方挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动时会出现的现象是(　　)

A．电流表示数变大，弹簧长度变长  B．电流表示数变大，弹簧长度变短

C．电流表示数变小，弹簧长度变长  D．电流表示数变小，弹簧长度变短

5、如上图所示，条形磁铁置于水平面上，电磁铁与其在同一水平面上，右端固定并保持水平，当电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（      ）

A.方向向左，逐渐增大;      B：方向向左，逐渐减小;

C.方向向右，逐渐增大;      D.方向向右，逐渐减小.

6．法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家被得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图．实验发现，闭合S1、S2后。当滑片P向左滑动的过程中，指示灯明显变亮．则下列说法正确的是（　　）

A．电磁铁的右端为N极      

B．电磁铁的磁性减弱21世纪

C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而增大 

D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小

7．在制造精密电阻时．常常采用双线绕法．即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管 （    ）

 A．比用单线绕法磁性强一倍      B．左、右两端都没有磁极21世剑科学工作

   C．左端为S极，右端为N极     D．左端为N极，右端为S极

8．如图所示，Ｌ是电磁铁，在Ｌ正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设

电源电压不变，闭合开关Ｓ待电磁铁稳定后，当滑动变阻器Ｒ的滑片

Ｐ由上向下缓缓地滑动过程中，弹簧的长度将（    ）

A、变长

B、变短

C、先变长后变短

D、先变短后变长

9．为了解释地球的磁性，19世纪安培假设，地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下图中的四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是（　　）

10、如图所示，关于小磁针的转动方向，以下说法中正确的是（     ）

A．  小磁针N垂直于纸面向外转    B．小磁针N垂直于纸面向里转

B．  小磁针静止不动              D．无法确定

C．   

11．在地球赤道上空某处有一小磁针处于水平静止状态，突然发现该小磁针的N极向东偏转，可能是（　　）             

A．小磁针正西方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针

B．小磁针正北方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针

C．小磁针正上方有电子流自东向西水平通过

D．小磁针正上方有电子流自南向北水平通过

12.两个完全相同的磁铁，在不同的磁极上吸引两只铁钉，如图所示．如果将两磁铁靠近，直至两个磁极相接触，会有什么现象发生？并分析产生有关现象的原因。

13、根据下图中给出的条件画出螺线管的绕线。

14．如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻Ro=15Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于l5mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。21世纪

（1）请简要说明该自动控制装置的工作原理。

（2）计算说明该空调的启动温度是多少?

（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为25℃，控制电路中需要再串联一个多大的电阻?

（4）改变控制电路的电阻可以给空词设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

15．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象。

(1)由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为       Ω。当环境温度升高时，热敏电阻阻值将       ，继电器的磁性将       （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。

(2)图甲中警铃的接线柱C应       与接线柱相连。

(3)请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。

三、课堂精炼

基础过关

用欧姆定律分析短路现象：

练习：解释禁止电流表与用电器并联使用

练习：解释雷电现象及破坏作用，避雷针 

1.在家庭电路中，连接电灯电线的绝缘皮被磨破后可能发生短路，如果发生短路，则会造成                    

2.如图是某同学家中的部分电路，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常工作．拔出电饭煲的插头，电热壶仍不能工作．把测电笔分别插入插座的左、右孔，氖管均能发光．则可以判断出电路的故障是（　　）

A．电热壶所在电路的B、D两点间断路

B．插座的接地线断路

C．电路的A、B两点间导线断路

D．电路的C、D两点间导线断路                  

3.如图所示的电路中正常发光的三盏灯突然全部熄灭,经检查保险丝完好,用试电笔插进插座的两孔,氖管均发光,造成这一现象的原因是（　　）

   A．插座发生短路了    B．进户的火线断了

C．进户的零线断了    D．某盏电灯的灯丝断了

4.为什么用试电笔插进插座的两孔,氖管均发光呢?

5.家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，家庭电路漏电时,通过火线与零线的电流不相等,漏电保护器中有一特殊装置（在图中虚线框内,未画出）检测到这一差异后,便切断电源,起到保护作用．漏电保护器中还有实验电路,由一只开关S与电阻R组成,闭合开关S就能模拟漏电情形,试验电路的连接符合要求的是（　　）

中考真题

1.如图所示，一台非铁性物质制成的天平，天平左盘中的A是一铁块，B是一个电磁铁，未通电时，天平平衡，给B通电，铁块A被吸起，当A离开天平盘，而又未碰到B的过程中，正确的是（　　）　　　　　　

A、天平仍保持平衡

B、天平右盘下降

C、天平左盘下降

D、无法判断天平的平衡状况．

2．如图，铜质圆环从条形磁铁的正上方由静止开始下落。在此过程中，下列分析不正确的是（　　）

A．铜环在下落过程中的机械能总量减少

B．磁铁对桌面的压力始终等于其自身的重力

C．铜环落到桌面停止时其温度可能升高

D．铜环在下落过程中部分机械能转化为电能

3.如图所示,将两块铜板插入饱和的硫酸铜溶液中,

在硫酸铜中漂浮着一个塑料球，现用导线将灯泡、

电源和开关连接成电路,闭合开关后,灯泡将会发光，

若在溶液中逐渐加入一些水，电压表的示数将        ，

塑料小球将会          。

4.科学小组的同学们练习安装照明电路，接通电源之前，老师将火线上的保险丝取下，把一个标有“220V  40W”的灯泡（L0）作为检验灯泡连接在原来安装保险丝的位置，如图示，然后进行如下操作，并观察到相应的现象：当只闭合S1时，L0和L1均发光，但都比正常发光暗；当只闭合S2时，L0正常发光，L2不发光。由此可以判断（　　）

A．L2所在的支路完好，L1所在的支路短路

    B．L1所在的支路短路，L2所在的支路断路

    C．L1所在的支路完好，L2所在的支路短路

D．L1和L2所在的支路均短路

5.如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作一段时间后灯熄灭，只有一只电表的示数变大．若只有灯L或电阻R发生故障，则一定是______（L或R）发生故障发生．如果将灯L和电阻R的位置对换后，观察到两电表的指针均发生偏转，则故障是______（短路/断路）．

6.在图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S 电路正常工作。一段时间后，发现电路中至少有一个电表的示数变大，故障发生在电阻R1、R2 上，其他元件仍保持完好。

①用一个完好的小灯替换 R2后，小灯          （选填“一定发光”或“可能发光”）

②在原路故障电路中，将电流表A 与R 1位置互换后，电压表V 的示数不发生变化，电路中可能存在的故障是             。

7、为了避免触电事故，下列电器安装不符合国家规定的技术要求的是（   ）

8.．电路如图，电源电压一定。关于电路的工作情况，下列说法正确的是(     )

A．只闭合S1时，两只灯泡是串联的

B．若电压表和电流表位置对调，闭合S1 、S2后，两表都被烧坏

C．若先闭合S1，再闭合S2，电压表读数不变、电流表读数变大

D．若灯L1被短路，闭合S1 、S2后，则灯L1不亮，灯L2亮，电流表损坏

9.现在想用一个开关将电炉中的两个发热元件R1、R2并联到电源上．请判断当开关处于如图所示的哪种状态时，能满足上述要求（   ）

10．如图所示，一个带金属外壳的用电器，有甲、乙、丙三个触点(可接通或断开)。使用过程中，当人站在地上身体一部分接触到金属外壳时，最有可能造成触电事故的是三个触点处于（    ）

11、做实验时或在仪器中常用两个可变电阻来调节电路中的电流，一个作粗调（改变电流大），一个作细调（改变电流小）。已知R1较大，R2较小，那么在下图所示的这种接法中（    ）

A、R1是粗调，R2是细调     B、R1是粗调，R2是粗调

C、R1是细调，R2是粗调     D、R1是细调，R2是细调

12.利用如图9所示的电路，测量Rx的阻值．电源电压保持不变， S是单刀双掷开关、R＇是电阻箱、R0是已知阻值的电阻、Rx是待测电阻．将开关S拨到a，电流表的示数为I；再将开关S拨到b，调节电阻箱R＇的阻值，当电流表的示数为I/2时，读出电阻箱的阻值为R，则被测电阻Rx的阻值为（   ）

A．      B．R    C．   D．

自我挑战

1、小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

（1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为        Ω。当环境温度升高时，热敏电阻阻值将       ，继电器的磁性将          （均选

填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱    相连，指示灯的接线柱D应与接线柱      相连（均选填“A”或 “B”）。（3）图甲中线圈下端P的磁极是        极（选填“N”或“S”）。

（4）请计算说明，环境温度在什么范围内时，警铃报警。

2、图所示为一种温度自动报警器的原理图。在水银温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指示的温度时，就可以发出报警信号。这种报警器既可以进行高温报警（即温度达到或超过设定的温度时报警），也可以进行低温报警（即温度低于设定的温度时报警）。请你根据上面的介绍，结合图示分析回答下面的问题：（1）水银温度计在电路中相当于一个             。（2）若设定报警灯为红色，正常状态指示灯为绿色，该装置设定为低温报警时，L1 应为             色（填“红”或“绿”）

3、学习了电流的磁场和磁场对电流有力的作用的知识之后，某学校兴趣小组的同学猜想：“既然电流周围存在着磁场，那么两根互相靠近的通电导体之间将会发生相互作用”。他们将两根导线（可伸长）平衡放置后固定（如图13甲所示），向后通上如图（乙、丙、丁）所示的电流，通过反复实验证实了他们的猜想。请你根据下面的实验现象回答问题：

（1）平行放置的两根通电导线之间作用力的特点是：

①当两根导线通同向电流时，两根导线相互_____________；

②当两根导线通反向电流时，两根导线相互_____________。

（2）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与导线之间的距离、导线的长度有关外，还与哪个因素有关？你猜想的依据是什么？

4、阅读短文,再回答后面的问题.

我们用作煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同。有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接的电热方式加热的，例如电饭锅；下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉。如图8所示是描述电磁炉的原理示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质（或钢质）锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到加热物体的作用从而煮食。

电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90% ，炉面无明火，无烟无废气，电磁火力强劲，安全可靠 。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能吸住磁铁的就能用。适合放在电磁炉上烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅（壶）、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅（壶）、铜锅（壶）等。

(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及到的物理原理有(回答三个即可):

(a)____________;(b)____________;(c)____________;

(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是________;

电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是____________ .

(3)在锅和电磁炉中间置放一纸板,则电磁炉还能起到加热作用吗?为什么?

5、如图所示，某商场一批顾客乘坐自动扶梯上楼，自动扶梯由电动机带动匀速运动。电动机的电阻为r，两端的电压为U，工作电流为I，上楼时间为t，在此过程中，电动机消耗的电能为     ，产生的机械能为     。

6、如图1所示，通电线圈处于异名磁极之间，若 CD边受力F1的方向指向纸外，则AB边所受力F2方向指向_______，线圈BACD的N极朝向__________（选填“纸外”“纸内）

7、为了形象地描述磁场，引入了“磁感线”的概念。在下列几个物理学研究的实例中，与引入“磁感线” 概念相似的是 （       ）（填所选的序号）

（1）在研究串、并联电路时，引入“总电阻”的概念

（2）为了直观的表示光的传播方向和路径，引入“光线”的概念。

（3）在研究物体受到几个力作用时，引入“合力”的概念

8、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、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。

（1）图19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      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20中的           。

（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图21所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而        。图线没有过坐标原点，是因为           。

（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图19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。吴力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21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，测得的数据如上表所示。该磁敏电阻的测量值为        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       T。

④ 在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其它条件不变，那么电流表的示数        ，电压表的示数        。（填“增大”、“减小”或“不变”）

（4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题：

                                                                             。

（5）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10.0 mA时，求滑动变阻器接入电路的阻值。设电源电压为5.50 V。

9、阅读下面短文

会发光的电磁翘翘板

小明制作了如图(a)所示的电磁翘翘板参加学校的科技节活动．该电磁翘翘板是在两端封闭的透明塑料管中放有一块磁性很强的磁铁，塑料管外绕有金属丝作为线圈，在线圈两端并联两只发光二极管(符号)，其电路如图(b)所示．二极管具有单向导电性，电流只能从二极管的正极流入，负极流出．演示时，将塑料管上下翘动，磁铁便在线圈中左右移动，相当于线圈导体在磁场中做切割磁感线运动，这时会看见两只发光二极管轮流发光．

  请回答下列问题：

(1)电磁翘翘板中发光二极管轮流发光是根据　　　　原理工作的　　　　也是根据这一原理工作的(填“电动机”或“发电机")．

 (2)电磁翘翘板上下翘动时，为什么发光二极管会轮流发光?

10、如图10所示，虚线区域内的“×”为垂直纸面的磁感线，当金属框沿光滑绝缘斜面的顶端，由静止开始滑到底端时，具有的动能为Ｅ1；若将金属框换成质量相同的塑料框，其他条件不变，塑料框滑到底端时，具有的动能为E2。请判断E1和E2的大小关系，并简要说明判断理由。（提示：金属框是导体，有电阻）

11、如图2所示，AB和CD是两根固定且平行的水平光滑金属导轨，符号“×”表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线。现将铜棒EF和GH垂直放在滑轨上，并与金属导轨接触良好；当外力拉动GH使其向左移动时，发现EF在感应电流的作用下也向左移动；当拉动GH使其向右移动时，则（    ）

A．铜棒EF不动         B．铜棒EF也向右运动

C．铜棒EF向左运动     D．无法确定是否运动

12、法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻 (GMR)效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是: （   ）

A．电磁铁右端为N极;

 B．滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱;

 C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大;

 D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小.

13、科学家观测到一种水生细菌，它具有沿地球磁场游动的向磁性．在电子显微镜下发现，该细菌细胞中沿长条轴线排列着大约20颗细黑粒．若将这种细菌在不含铁的培养液中培养几代后，其后代便不再含有这种细黑粒，同时也不再具有向磁性．由此得出的结论中错误的是: （    ）

A．细黑粒可能存在磁性;        

B．细黑粒可能含有铁元素;

C．生存环境的改变不影响生物体内元素的含量;           

D．在强磁场附近该细菌的运动方向可能会改变.