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苏科版电流的磁场课后复习题
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这是一份苏科版电流的磁场课后复习题，共34页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
16.2 电流的磁场 课时练
一、单选题
1、如图所示的螺线管，当闭合开关后，下列判断正确的是（ ）
A. 螺线管的左端为S极
B. 右边小磁针的N极向左偏转
C. 当滑片P右移时，螺线管的磁性会减弱
D. 改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向不会改变
2、图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是（ ）
A. 发光的半导体芯片电阻为零
B. 灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理
C. 通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电
D. 通电后电磁铁的下端为S极
3、下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是（ ）
A. 改变线圈中的电流方向 B. 增加线圈的匝数
C. 减小线圈的电流 D. 在线圈中插入铁芯
4、如图所示，闭合开关，下列判断正确的是（ ）
A. 小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场
B. 只对调电源正负极，小磁针偏转方向不变
C. 通电螺线管的右端为N极
D. 在螺线管内插入铁芯，螺线管的磁性强弱不变
5、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时，下列图中磁针指向正确的是（ ）
A. B. C. D.
6、如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（ ）
A. 通电后电磁铁a端为S极
B. 滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
7、一个通电螺线管中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是（ ）
A. B. C. D.
8、通电螺线管的极性决定于（ ）
A. 螺线管线圈的匝数 B. 螺线管中有无铁芯
C. 螺线管中的电流大小 D. 螺线管中电流方向
9、如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。
闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢
向右移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
B. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变小
C. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变大
D. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变大
10、小明家有一款磁悬浮音箱，音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁。他发现这个底座内电路与图(b)所示电路原理相同。闭合开关，音箱悬浮空中，下列判断正确的是（ ）
A. 如图(b)将滑动变阻器滑片P向右调节到某位置，音箱将上升并再次悬浮，此时音箱受到的磁力与调节P之前大小相等
B. 音箱底部磁体的A端应该是N极
C. 通电后电磁铁的周围，磁感线的方向是从S极到N极
D. 闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱在底座上悬浮时的高度会变高
11、如图所示，闭合电磁铁的开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）
A. 电磁铁的右端为N极
B. 减少电磁铁线圈的匝数，条形磁铁受到电磁铁的作用力变大
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力变大
D. 只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力的大小和方向都不变
12、如图所示的四幅图都是有关电与磁的知识，其中描述错误的是（ ）
A. 图甲，奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场
B. 图乙，闭合开关通电螺线管右端为N极
C. 丙图，S闭合后b灯发光
D. 丁图，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
二、填空题
1、如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向 ______方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将 ______，说明通电导线周围存在 ______。
2、如图所示，通电螺线管的a端相当于条形磁体的______极；若螺线管中的电流增大，它的磁性会______。
3、将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知电流是从 ______(选填“A”或“B”)端流入螺线管的。
4、1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是 ______。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的 ______强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
5、如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 ______(选填“正极”或“负极”)；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 ______(选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。
6、为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 ______(选填“用电器”、“电源”或“开关”)。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
7、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，即磁场减弱，电阻越小，如图所示GMR是巨磁电阻，电源电压均为6V，定值电阻R的阻值为5Ω，电流表接入电路的量程为“0～0.6A”。闭合S1，小磁针静止时b端为 ______极；闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，测得GMR的实际功率为1W，各元件均正常工作，则此时GMR的阻值为 ______Ω。
8、新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ______，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ______极。
9、安培认为：在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。当分子定向移动形成的电流I方向如图甲所示，则可用右手螺旋定则判断出它的两侧相当于N、S两个磁极。图乙所示是在原子内部核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，图中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的面向你这一侧应为 ______(选填“N”或“S”)极。
10、如图所示，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭。为了符合要求，灯泡应设计在 ______两接线柱之间。开关闭合时，电磁铁上端是 ______极。
11、如图所示，是电铃的工作原理示意图。当电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为 ______极。当小锤击打铃碗时，电磁铁 ______(填“仍具有”或“没有”)磁性。
12、水井坊历史悠久，酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，现在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，装置通电后，电磁铁上端为 ______极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 ______滑动。
三、作图题
1、如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，标出电源的“+”“−”极及图中磁感线的方向。
2、在图中相应的括号中，标出永磁体的“N”或“S”极和电源的“+”或“−”极。
3、如图为一种电磁仪表的部分装置，闭合开关后，磁铁N极向上转动(如箭头所示)。请在括号中标出电池的”+””−”极。
4、如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称(要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变)。
5、如图所示，光滑水平面上，载有条形磁铁的小车处于静止状态，小车右侧与条形磁铁同一水平面内有固定一螺线管。当螺线管所在电路中的开关S闭合后，发现小车由静止开始向右靠近螺线管运动。请在图中括号里标明电源右端的极性和通电螺线管左端的磁极极性，并画出螺线管中电流方向及A点处磁感线的方向。
6、如图是一款利用热传感器(温度越高，热传感器电阻越小)设计的高温报警器电路。闭合开关S，当环境温度过高时，电铃响，灯泡不亮；当环境温度较低时，电铃不响，灯亮.请你将电铃、灯泡和热传感器()画到合适的虚线框内.
7、为了有效阻断新冠病毒的传播，多地防疫站采用大型喷雾消毒车喷洒消毒液。请在图中用笔画线代替导线，将汽车的启动原理图连接完整。说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动(相当于闭合开关)，电动机工作，启动汽车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压。
四、实验题
1、在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
(1)开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在 ______。
(2)开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的
左端为______极，电源的左端为______极。
(3)将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，
说明通电螺线管的磁场方向与______方向有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是 ______。(写出一条即可)
2、某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是 ______极(选填“N”或“S”)；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 ______的大头针(选填“更多”“不变”或“更少”)。
(2)如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是 ______。
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。
3、在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时
需 ______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁
场与 ______磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：______。
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 ______有关。
4、如图甲、乙所示，分别是不同实验小组探究通电螺线管外部磁场的方向时连接的电路和摆放的小磁针。
(1)按 ______(选填“甲”或“乙”)图的摆放可以进行本实验探究；
(2)正确的实验操作后，他们又将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，则小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向 ______(选填“相同”或“相反”)。
5、小明在课外社团活动中进行了一系列的实验探究。
(1)小明连接了如图甲所示的电路，发现闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转。由此，他初步得出的结论是 ______。
(2)小明将导线绕成螺线管，在周围洒满铁屑，在螺线管两端放置小磁针。闭合开关，轻轻敲动后，发现铁屑分布和小磁针静止时的指向如图乙所示，由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 ______磁铁周围的磁场分布是相似的；断开开关，小明将电源正负极对调，闭合开关后，小磁针的北极指向 ______(选填“改变”或“不改变”)，此操作的目的是探究通电螺线管外部的磁场方向与 ______是否有关。
(3)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小有关，他按图丙连接电路。实验中，他将开关S从a换到b上时，调节滑动变阻器，观察电流表示数及吸引的铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了 ______，从而探究通电螺线管磁场强弱与 ______的关系。
五、计算题
1、科创小组为空调设计了一个自动启动装置其工作原理如图甲所示。当环境温度达到设定温度时，空调自动启动。控制电路中电源电压U恒为9V，热敏电阻R的阻值与温度的变化关系如下表所示。已知电磁铁的线圈电阻R0=20Ω，当环境温度达到启动温度，通过线圈的电流为15mA时，衔铁恰好被吸下，工作电路工作，空调启动。请问：
温度/℃
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
热敏电阻RΩ
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
480
(1)随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值 ______(选填“增大”或“减小”)；闭合开关S，环境温度越高，电磁铁磁性越 ______(选填“强”或“弱”)。
(2)通过计算说明空调的启动温度是多少摄氏度？
(3)科创小组关闭其他用电器，只让空调工作，观察到图乙所示电能表的指示灯5min内闪烁了320次，则该空调工作时的实际功率为多大？
(4)为了节约能源，需提高空调的启动温度，请写出你的方案。(给出一种即可)
2、某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。控制电路中，电源电压U1恒为9V，R0为可调电阻器，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示，电磁铁线圈电阻不计，当线圈中的电流⩾10mA时，衔铁将被电磁铁吸下，工作电路电源电压U2=220V，电阻丝R1、R2阻值不变，加热功率为2200W，保温功率为110W。
(1)电磁铁上端为 ______极。
(2)当R0=400Ω时，热水器刚开始加热时水的温度是多大？
(3)电阻丝R1的阻值是多大？
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要多少时间？[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
3、某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲所示。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源(电压恒为6V)、开关S0、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)和热敏电阻R组成，R的阻值随温度变化的图像如图乙所示。工作电路中，R1=44Ω，R2=956Ω。工作中，当水箱中水的温度达到50℃时，衔铁被吸下。闭合开关S0和S，电热水器开始加热。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)由图乙可知：温度升高，热敏电阻R______(选填“增大”或“减小”)，
控制电路中电流 ______(选填“增大”或“减小”)，电磁铁磁性(选填“增强”或“减弱”)，吸下衔铁。
(2)当水箱中水的温度达到50℃时，求此时控制电路中的电流。
(3)电热水器正常工作时，将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃用时5min。求此过程中水吸收的热量及电热水器的加热效率。
4、如图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
(1)闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 ______极；为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 ______(选填“触点1”或“触点2”)。
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为多少？
答案与解析
一、单选题
1、如图所示的螺线管，当闭合开关后，下列判断正确的是()
A. 螺线管的左端为S极
B. 右边小磁针的N极向左偏转
C. 当滑片P右移时，螺线管的磁性会减弱
D. 改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向不会改变
【答案】B;
【解析】
A、闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指弯曲与电流方向一致，则大拇指指向左右端，即通电螺线管的右端为S极、左端为N极，故A错误；
B、通电螺线管的右端是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的N极应靠近螺线管的右端，即小磁针的N极向左偏转，故B正确；
C、滑片P右移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，螺线管磁性增强，故C错误；
D、改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向会改变，故D错误。
故选B。
2、图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是()
A. 发光的半导体芯片电阻为零 B. 灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理
C. 通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电 D. 通电后电磁铁的下端为S极
【答案】B;
【解析】
A、半导体具有一定的电阻，而超导体的电阻为0，故A错误；
B、灯泡之所以能悬浮，是利用了同名磁极相互排斥的原理，故B正确；
C、通电后电磁铁具有磁性说明电生磁，即电流的磁效应，故C错误；
D、当开关闭合时，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，故D错误。
故选：B。
3、下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是()
A. 改变线圈中的电流方向 B. 增加线圈的匝数
C. 减小线圈的电流 D. 在线圈中插入铁芯
【答案】C;
【解析】
A、改变线圈中的电流方向，只能改变通电螺线管的磁极，不能改变通电螺线管的磁性强弱，故A不符合题意；
B、其它条件相同时，增加线圈的匝数，螺线管的磁性增强，故B不符合题意；
C、其它条件相同时，减小线圈的电流，螺线管的磁性减弱，故C符合题意；
D、其它条件相同时，在线圈中插入铁芯，螺线管的磁性增强，故D不符合题意。
故选：C。
4、如图所示，闭合开关，下列判断正确的是()
A. 小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场
B. 只对调电源正负极，小磁针偏转方向不变
C. 通电螺线管的右端为N极
D. 在螺线管内插入铁芯，螺线管的磁性强弱不变
【答案】A;
【解析】
A、闭合开关，小磁针受到磁场力的作用发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，故A正确；
B、通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，当调换电源的正负极时，电流方向磁场的方向改变，小磁针的受力的方向改变，转动的方向改变，故B错误；
C、电流从电源的正极流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极，右端为S极，故C错误；
D、在通电螺线管内插入铁芯，铁芯被螺线管的磁场磁化，被磁化的铁芯的磁场和螺线管的磁场共同作用，磁场大大增强，故D错误。
故选：A。
5、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时，下列图中磁针指向正确的是()
A. B. C. D.
【答案】C;
【解析】伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的环绕方向为磁场的方向，故导体正下方为N极，上方为S极；在磁体的内部，磁感线是从S极到N极，小磁针N极的指向与磁感线方向相同，所以小磁针的下端为S极，上端为N极，故C正确。
故选：C。
6、如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是()
A. 通电后电磁铁a端为S极
B. 滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
【答案】B;
【解析】
A、电流从左端流入，右端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故A错误；
B、滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故B正确；
C、电磁铁的右端S极，根据异名磁极相互排吸的特点可知，条形磁体受到向左的吸引力，条形磁体向左滑动，条形磁体A受到水平桌面的向右的摩擦力，故C错误；
D、压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误；
故选：B。
7、一个通电螺线管中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是()
A. B. C. D.
【答案】B;
【解析】
A、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故A错误；
B、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向正确，故B正确；
C、据安培定则判断，该螺线管的右端是S极，左端是N极，故磁感线的方向错误，故C错误；
D、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故D错误。
故选：B。
8、通电螺线管的极性决定于()
A. 螺线管线圈的匝数 B. 螺线管中有无铁芯
C. 螺线管中的电流大小 D. 螺线管中电流方向
【答案】D;
【解析】由安培定则的内容可知：用右手握住螺线管，四指弯向螺线管中电流的方向，大拇指所指的就是螺线管的N极。 因此，通电螺线管两端的极性只与电流的方向和线圈的绕向有关，与线圈的匝数、有无铁芯、螺线管中电流的大小等无关。
故选：D。
9、如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是()
A. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
B. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变小
C. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变大
D. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变大
【答案】A;
【解析】由图可知，电流从螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则可知，螺线管的上端为N极，下端为S极； 同名磁极相互排斥，所以螺线管对条形磁铁由向上的斥力； 当滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，滑动变阻器接入电阻变小，电路中的总电阻减小，根据I=UR可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，螺线管对条形磁铁的斥力增大，所以弹簧测力计示数减小； 综上所述，故A正确，BCD错误。
故选：A。
10、小明家有一款磁悬浮音箱，音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁。他发现这个底座内电路与图(b)所示电路原理相同。闭合开关，音箱悬浮空中，下列判断正确的是()
A. 如图(b)将滑动变阻器滑片P向右调节到某位置，音箱将上升并再次悬浮，此时音箱受到的磁力与调节P之前大小相等
B. 音箱底部磁体的A端应该是N极
C. 通电后电磁铁的周围，磁感线的方向是从S极到N极
D. 闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱在底座上悬浮时的高度会变高
【答案】A;
【解析】
A、由题图可知，闭合开关，使音箱悬浮后，向右调节滑片P，电磁铁线圈中的电流增大，磁性增强，音箱受到的磁力增大，音箱与底座之间的距离增大，由于音箱的重力不变，当音箱再次悬浮时，音箱仍处于平衡状态，因此音箱受到的磁力不变，故A正确；
B、由安培定则和图示可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端，则螺线管的下端为N极、上端为S极，磁悬浮音箱利用了同名磁极相互排斥的原理，所以音箱底部磁体的A端应该是S极，故B错误；
C、磁体周围的磁感线都是从N极出发回到S极的，故C错误；
D、闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱受到的磁力减小，音箱在底座上悬浮时的高度会变低，故D错误。
故选：A。
11、如图所示，闭合电磁铁的开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是()
A. 电磁铁的右端为N极
B. 减少电磁铁线圈的匝数，条形磁铁受到电磁铁的作用力变大
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力变大
D. 只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力的大小和方向都不变
【答案】A;
【解析】
A、由图可知电流从电磁铁的左端流入、右端流出，根据安培定则可知电磁铁的右端为N极，其左端为S极；因同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的排斥力，故A正确；
B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性变弱，则条形磁铁受到电磁铁的排斥力变小，故B错误；
C、将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小；因条形磁铁处于静止状态，其受到的摩擦力和排斥力是一对平衡力，二力大小相等，所以条形磁铁受到的摩擦力变小，故C错误；
D、若只改变电源的正负极，电流的方向改变，电磁铁的极性发生了变化，则电磁铁对条形磁铁有吸引力的作用，所以摩擦力的方向发生了变化；由于电流大小不变，则电磁铁的磁性强弱不变，对条形磁铁的作用力大小不变，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，其大小相等，则摩擦力大小不变，故D错误。
故选：A。
12、如图所示的四幅图都是有关电与磁的知识，其中描述错误的是()
A. 图甲，奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场
B. 图乙，闭合开关通电螺线管右端为N极
C. 丙图，S闭合后b灯发光
D. 丁图，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
【答案】B;
【解析】
A、图甲是奥斯特实验，导线中有电流通过时，下方小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确。
B、图乙中，闭合开关，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知螺线管的左端为N极，右端为S极，故B错误。
C、丙图中，S闭合后，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，则b灯所在电路接通，b灯发光，故C正确。
D、丁图，电磁铁线圈匝数不变，移动滑动变阻器的滑片可以改变电路中的电流大小，根据吸引大头针的多少反映电磁铁磁性强弱的变化，所以可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，故D正确。
故选：B。
二、填空题
1、如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向______方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将______，说明通电导线周围存在______。
【答案】北 发生偏转 磁场;
【解析】小磁针能指示南北方向是由于受到地磁场的作用，由物理常识可知小磁针静止时其N极指向北方；将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，通电导线的周围产生了磁场，则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转。
故答案为：北；发生偏转；磁场。
2、如图所示，通电螺线管的a端相当于条形磁体的______极；若螺线管中的电流增大，它的磁性会______。
【答案】N 增强;
【解析】如图所示，电流从右侧流入，左侧流出，用右手握住螺线管，四指所指的方向为电流的方向，大拇指指向螺线管的左端即a端相对于条形磁体的N极，所以通电螺线管a端相当于条形磁铁的北极；
螺线管中的的磁性强弱与电流大小有关，电流越大磁性越强，若螺线管中的电流增大，它的磁性会增强。
故答案为：N(北)；增强。
3、将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知电流是从 ______(选填“A”或“B”)端流入螺线管的。
【答案】B;
【解析】由图可知，小磁针的磁极为：左侧为N极，右侧为S极，根据异名磁极相互吸引，则可知螺线管的磁极为：左侧为N极，右侧为S极，则根据安培定则可知，电流是从B端流入螺线管的。
故答案为：B。
4、1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是 ______。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的 ______强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
【答案】小磁针会发生偏转 磁性;
【解析】
(1)当开关闭合时，通电导线的周围产生了磁场，则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转；
(2)电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的磁性强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
故答案为：(1)小磁针会发生偏转；(2)磁性。
5、如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 ______(选填“正极”或“负极”)；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 ______(选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。
【答案】负极 一直不变;
【解析】
(1)根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极(左端)，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极；
(2)磁性材料是指铁、钴、镍等物质，铜不是磁性材料，不能与通电螺线管周围的磁场发生力的作用，故弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数一直不变。
故答案为：负极；一直不变。
6、为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 ______(选填“用电器”、“电源”或“开关”)。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
【答案】开关 减弱;
【解析】
(1)电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关；
(2)根据题意可知，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，电路中总电阻增大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，当温度低到一定值时，衔铁在弹簧的作用下抬起，压缩机停止工作。
故答案为：开关；减弱。
7、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，即磁场减弱，电阻越小，如图所示GMR是巨磁电阻，电源电压均为6V，定值电阻R的阻值为5Ω，电流表接入电路的量程为“0～0.6A”。闭合S1，小磁针静止时b端为 ______极；闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，测得GMR的实际功率为1W，各元件均正常工作，则此时GMR的阻值为 ______Ω。
【答案】N 25;
【解析】
电流由电源正极流出，流入负极，由右手螺旋定则得通电螺线管左端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知小磁针b端为N极； 闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，GMR和R串联，电流表测量电路电流。 设电路中的电流为I，根据P=I2R可知GMR的实际功率P=I2RG=1W.....①.
根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR=IR，GMR的阻值RG=U−URI=6V−IRI=6V−I×5ΩI....②，
且电流表接入电路的量程为“0～0.6A”，
联立①②可得：I=0.2A，RG=25Ω。
故答案为：N；25。
8、新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ______，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ______极。
【答案】强 N;
【解析】
(1)当电流中电流过大时，电磁铁的磁性变强，对衔铁的吸引力变大，使衔铁转动，在弹簧的作用下，空气开关断开，保护电路中的用电器不会烧毁；
(2)根据安培定则可以判断电磁铁的左端为S极，右端为N极。
故答案为：强；N。
9、安培认为：在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。当分子定向移动形成的电流I方向如图甲所示，则可用右手螺旋定则判断出它的两侧相当于N、S两个磁极。图乙所示是在原子内部核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，图中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的面向你这一侧应为 ______(选填“N”或“S”)极。
【答案】N;
【解析】电子带负电，电流的方向与电子定向移动方向相反。 由右手螺旋定则可知环形电流的面向你这一侧应为N极。
故答案为：N。
10、如图所示，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭。为了符合要求，灯泡应设计在 ______两接线柱之间。开关闭合时，电磁铁上端是 ______极。
【答案】A、B N;
【解析】
(1)光线较暗时，光照强度减弱，光敏电阻的阻值变大，则控制电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁在弹簧的作用下被拉起，灯泡自动发光，说明灯泡在A和B两接线柱之间。
(2)由图可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极、下端为S极。
故答案为：A、B；N。
11、如图所示，是电铃的工作原理示意图。当电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为 ______极。当小锤击打铃碗时，电磁铁 ______(填“仍具有”或“没有”)磁性。
【答案】N 没有;
【解析】
由图可知，电流从电磁铁的下端流入，A端流出，根据安培定则可知，A端为N极；小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性。
故答案为：N；没有。
12、水井坊历史悠久，酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，现在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，装置通电后，电磁铁上端为 ______极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 ______滑动。
【答案】N 左;
【解析】解：由图看出，电流从电磁铁上端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极。
若提不起，这说明电磁铁的磁性较小，要想提起，需要增大电磁铁的磁性，增大通过电磁铁的电流，根据欧姆定律可知，需要减小电路中的电阻，故应将滑动变阻器滑片向左移动。
故答案为：N；左。
三、作图题
1、如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，标出电源的“+”“−”极及图中磁感线的方向。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据小磁针的N极，根据磁极间的相互作用规律，可以确定螺线管的N、S极；根据磁感线方向的特点，可以确定磁感线的方向；利用螺线管的N、S极，结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管中的电流方向，进而可以确定电源的正负极。
2、在图中相应的括号中，标出永磁体的“N”或“S”极和电源的“+”或“−”极。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据磁体周围的磁感线从N极出来回到S极，判断永磁体和电磁铁的极性；由电磁铁的磁极，根据安培定则判断电流方向，从而判断电源的正负极。
3、如图为一种电磁仪表的部分装置，闭合开关后，磁铁N极向上转动(如箭头所示)。请在括号中标出电池的”+””−”极。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据磁铁N极的转向，利用根据磁极间的相互作用规律来判断通电螺线管的磁极；利用右手螺旋定则判断电池的正负极。
4、如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称(要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变)。
【答案】如图所示：
。;
【解析】
滑动变阻器遵循一上一下接线原则；分析图中电流方向，根据右手定则即可判断磁极。
5、如图所示，光滑水平面上，载有条形磁铁的小车处于静止状态，小车右侧与条形磁铁同一水平面内有固定一螺线管。当螺线管所在电路中的开关S闭合后，发现小车由静止开始向右靠近螺线管运动。请在图中括号里标明电源右端的极性和通电螺线管左端的磁极极性，并画出螺线管中电流方向及A点处磁感线的方向。
【答案】如图所示：
;
【解析】
(1)根据条形磁体向做运动，根据磁极间的相互作用(同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引)判断出电磁铁的NS极；
(2)利用安培定则(用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极)判断出电源的正负极。
6、如图是一款利用热传感器(温度越高，热传感器电阻越小)设计的高温报警器电路。闭合开关S，当环境温度过高时，电铃响，灯泡不亮；当环境温度较低时，电铃不响，灯亮.请你将电铃、灯泡和热传感器()画到合适的虚线框内.
【答案】如图所示：
;
【解析】
如图所示的是高温报警器，当环境温度升高到一定程度时，热传感器电阻越小，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强，电磁继电器的衔铁被吸合，动触点和下面的静触点接触，使得电铃接通发出报警声；当环境温度较低时，热传感器电阻越大，通过电磁铁的电流越小，电磁铁磁性越小，弹簧将衔铁拉起，使得灯泡工作，所以最上面的虚线框内接灯泡，中间虚线框接电铃，下方虚线框接热传感器。
7、为了有效阻断新冠病毒的传播，多地防疫站采用大型喷雾消毒车喷洒消毒液。请在图中用笔画线代替导线，将汽车的启动原理图连接完整。说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动(相当于闭合开关)，电动机工作，启动汽车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压。
【答案】如图所示：
。;
【解析】
解：电磁铁工作时吸引衔铁下来，根据杠杆原理衔铁的另一端向右运动与触点相连，使电动机连通开始工作；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，故电磁铁只利用电源的一部分，并且电磁铁和电动机，都能独立、同时工作。
四、实验题
1、在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
(1)开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在 ______。
(2)开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的左端为 ______极，电源的左端为 ______极。
(3)将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与 ______方向有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是 ______。(写出一条即可)
【答案】磁场 N 负 电流 增加线圈的匝数;
【解析】
(1)地球的周围存在磁场，小磁针静止且能指向南北，这是因为小磁针受到地磁场的作用；
(2)最左侧小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入，所以电源的左端为负极，右端为正极；
(3)将连接电源正、负极的导线对调，螺线管中电流的方向发生了变化，小磁针的指向也改变了，这说明磁场的方向发生了变化，所以通电螺线管的磁场方向与电流方向有关；
(4)要使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是：增加线圈的匝数、增大电流。
故答案为：(1)磁场；(2)N；负；(3)电流；(4)增加线圈的匝数。
2、某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是 ______极(选填“N”或“S”)；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 ______的大头针(选填“更多”“不变”或“更少”)。
(2)如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是 ______。
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。
【答案】S 更少 电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强 电铃;
【解析】
(1)由安培定则可知，电磁铁B的上端是N极，下端钉尖是S极；
将滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引更少的大头针。
(2)图中电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
(4)电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器，空气开关等。
故答案为：(1)S；更少；(2)电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；(3)电铃。
3、在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需 ______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与 ______磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：______。
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 ______有关。
【答案】轻敲纸板 条形 将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极 方向;
【解析】
(1)周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中可以轻敲纸板减小铁屑与纸板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；
由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似；
(2)将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极；
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
故答案为：(1)轻敲纸板；条形；(2)将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极；(3)方向。
4、如图甲、乙所示，分别是不同实验小组探究通电螺线管外部磁场的方向时连接的电路和摆放的小磁针。
(1)按 ______(选填“甲”或“乙”)图的摆放可以进行本实验探究；
(2)正确的实验操作后，他们又将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，则小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向 ______(选填“相同”或“相反”)。
【答案】甲 相反;
【解析】
(1)在探究通电螺线管外部磁场的方向实验中，通过小磁针静止时的N极指向来显示磁场的方向；因通电螺线管外部的磁场可能与条形磁体的磁场相似(猜想)，所以摆放小磁针时小磁针与螺线管的轴线应有一定夹角(可为90°角)，故应按甲图的摆放进行探究；
(2)他们将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，电流的方向发生了改变，螺线管外部的磁场方向也会发生改变，所以小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向相反。
故答案为：(1)甲；(2)相反。
5、小明在课外社团活动中进行了一系列的实验探究。
(1)小明连接了如图甲所示的电路，发现闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转。由此，他初步得出的结论是 ______。
(2)小明将导线绕成螺线管，在周围洒满铁屑，在螺线管两端放置小磁针。闭合开关，轻轻敲动后，发现铁屑分布和小磁针静止时的指向如图乙所示，由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 ______磁铁周围的磁场分布是相似的；断开开关，小明将电源正负极对调，闭合开关后，小磁针的北极指向 ______(选填“改变”或“不改变”)，此操作的目的是探究通电螺线管外部的磁场方向与 ______是否有关。
(3)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小有关，他按图丙连接电路。实验中，他将开关S从a换到b上时，调节滑动变阻器，观察电流表示数及吸引的铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了 ______，从而探究通电螺线管磁场强弱与 ______的关系。
【答案】通电导线周围存在磁场 条形 改变 电流方向 保持电流不变 线圈匝数;
【解析】
(1)小明闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转，这说明导线通电后，周围存在磁场，使小磁针发生了偏转；
(2)由图可知，通电螺线管的磁场方向与条形磁体的磁场是相似的；
小明将电源正负极对调，电流的方向改变，通电螺线管的磁场方向发生变化，闭合开关后，发现小磁针的北极指向会发生改变。
(3)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，为了保证电流不变，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铁钉数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
故答案为：(1)通电导线周围存在磁场；(2)条形；改变；电流方向；(3)保持电流不变；线圈匝数。
五、计算题
1、科创小组为空调设计了一个自动启动装置其工作原理如图甲所示。当环境温度达到设定温度时，空调自动启动。控制电路中电源电压U恒为9V，热敏电阻R的阻值与温度的变化关系如下表所示。已知电磁铁的线圈电阻R0=20Ω，当环境温度达到启动温度，通过线圈的电流为15mA时，衔铁恰好被吸下，工作电路工作，空调启动。请问：
温度/℃
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
热敏电阻RΩ
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
480
(1)随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值 ______(选填“增大”或“减小”)；闭合开关S，环境温度越高，电磁铁磁性越 ______(选填“强”或“弱”)。
(2)通过计算说明空调的启动温度是多少摄氏度？
(3)科创小组关闭其他用电器，只让空调工作，观察到图乙所示电能表的指示灯5min内闪烁了320次，则该空调工作时的实际功率为多大？
(4)为了节约能源，需提高空调的启动温度，请写出你的方案。(给出一种即可)
【答案】(1)减小；强； (2)28℃； (3)1200W； (4)降低控制电路电源电压。
【解析】解：(1)根据表格数据可知：随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小；
闭合开关S，环境温度越高，热敏电阻的阻值越小，总电阻越小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路电流变大，电磁铁磁性越强；
(2)当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。故电路启动时的总电阻：R总=U控I=9V0.015A=600Ω，
此时热敏电阻的阻值：R热=R总−R0=600Ω−20Ω=580Ω，
对照表格数据可知，此时的启动温度是28℃；
(3)因为“3200imp/(kW⋅h)”表示每消耗1kW⋅h的电能，指示灯闪烁3200次，故电能表的指示灯5min内闪烁了320次，消耗电能：
W=3203200kW⋅h×320=0.1kW⋅h，
该空调工作时的实际功率：
P=Wt=0.1kW·h560h=1.2kW=1200W；
(4)因为本装置启动的电流是一定的，为提高空调的启动温度，可降低控制电路电源电压。
故答案为：(1)减小；强；
(2)通过计算说明空调的启动温度是28℃；
(3)该空调工作时的实际功率为1200W；
(4)降低控制电路电源电压。
2、某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。控制电路中，电源电压U1恒为9V，R0为可调电阻器，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示，电磁铁线圈电阻不计，当线圈中的电流⩾10mA时，衔铁将被电磁铁吸下，工作电路电源电压U2=220V，电阻丝R1、R2阻值不变，加热功率为2200W，保温功率为110W。
(1)电磁铁上端为 ______极。
(2)当R0=400Ω时，热水器刚开始加热时水的温度是多大？
(3)电阻丝R1的阻值是多大？
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要多少时间？[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
【答案】(1)N； (2)75℃； (3)418Ω； (4)2100s。
【解析】解：(1)电流从电磁铁的下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁下端为S极，上端为N极； (2)当电磁铁线圈中的电流I⩽10mA时，继电器上方触点a接触，保温电路接通，则电磁铁线圈中的电流为10mA时，热水器刚开始加热，
根据I=UR可得，控制电路的总电阻：R总=U1I=9V10×10−3A=900Ω，
热敏电阻的阻值为：R=R总−R0=900Ω−400Ω=500Ω，
由图乙可知，此时水温为75℃；
(3)由题意和电路图知：衔铁被吸下时，只有R2接入电路中，此时电热水器处于加热状态；
则R2的阻值为：R2=U2P加热=(220V)22200W=22Ω；
继电器上方触点和触点a接通时，R2与R1串联，电路中的总电阻最大，电热水器处于保温状态，电路总电阻为：R=U2P低温=(220V)2110W=440Ω；
根据电阻的串联特点可得：R3=R'−R2=440Ω−22Ω=418Ω；
(4)水吸收的热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×44kg×(50℃−25℃)=4.62×106J：
不计热量损失，则加热电路消耗的能量：W=Q吸=4.62×106J，
则加热时间：t=WP加热=4.62×106J2200W=2100s。
答：(1)N；
(2)热水器刚开始保温时水的温度是75℃；
(3)电阻丝R3的阻值是418Ω；
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要2100s。
3、某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲所示。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源(电压恒为6V)、开关S0、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)和热敏电阻R组成，R的阻值随温度变化的图像如图乙所示。工作电路中，R1=44Ω，R2=956Ω。工作中，当水箱中水的温度达到50℃时，衔铁被吸下。闭合开关S0和S，电热水器开始加热。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)由图乙可知：温度升高，热敏电阻R______(选填“增大”或“减小”)，
控制电路中电流 ______(选填“增大”或“减小”)，电磁铁磁性(选填“增强”或“减弱”)，吸下衔铁。
(2)当水箱中水的温度达到50℃时，求此时控制电路中的电流。
(3)电热水器正常工作时，将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃用时5min。求此过程中水吸收的热量及电热水器的加热效率。
【答案】减小 增大;
【解析】解：(1)开关S0和S都闭合，随着壶内温度的升高，热敏电阻R0的阻值变小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；
(2)温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知，此时R=40Ω，
由串联电阻的规律及欧姆定律可得，此时控制电路中的电流为：
I=UR0+R=6V20Ω+40Ω=0.1A；
(3)2kg的水从17℃加热到50℃，水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(50℃−17℃)=2.772×105J；
由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，
工作电路加热的功率为：
P加热=U2R1=(220V)244Ω=1100W；
电热水器加热5min消耗的电能为：
W=P加热t=1100W×5×60s=3.3×105J，
电热水器的加热效率为：
η=Q吸W=2.772×105J3.3×105J×100％=84％。
答：(1)减小：增大。
(2)控制电路中的电流为0.1A；
(3)此过程水吸收的热量为2.772×105J；电热水器的加热效率为84％；
(1)开关S0和S都闭合，随着壶内温度的升高，热敏电阻R0的阻值变小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；
(2)温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知此时R的大小，由串联电阻的规律及欧姆定律得出此时控制电路中的电流为；
(3)根据Q吸=cmΔt求出水从17℃加热到50℃水吸收的热量，由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，根据P=U2R求出加热状态工作电路的功率；
根据W=P加热t计算电热水器加热5min消耗的电能，根据公式η=Q吸W求出电热水器的加热效率。
本题为电热综合题，考查串联电路的规律及欧姆定律和功率、电功公式、效率公式的运用，关键是分析不同挡位时电路的连接。
4、如图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
(1)闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 ______极；为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 ______(选填“触点1”或“触点2”)。
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为多少？
【答案】(1)S；触点1； (2)0.1A； (3)230Ω。
【解析】解：
(1)闭合控制电路中开关S，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则控制电磁铁的下端是N极，上端是S极；
光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，则光照减弱时，控制电路的电阻增大，电流减小，电磁铁对衔铁的吸引力减小，衔铁在弹簧拉力作用下被拉起，要受控电路接通，灯L发光，所以M应和触点1接通；
(2)灯L正常工作时，通过它的电流：I=PU=22W220V=0.1A；
(4)AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计，设弹簧对A点的拉力为FA，电磁铁对衔铁的吸引力为FB，
根据杠杆的平衡条件可得FAOA=FBOB，
整理可得FB=FAOAOB=2.4N×0.5cm1cm=1.2N，
由图2知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，且电流为40mA时，吸引力F=2N，
所以FBF=I'I，即1.2N2N=I'40mA，解得此时控制电路中的电流I'=24mA；
由欧姆定律可得，控制电路的总电阻为R=UI'=6V24×10−3A=250Ω，
由电阻的串联可得此时光敏电阻的阻值为R2=R−R1=250Ω−20Ω=230Ω。
故答案为：(1)S；触点1；
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是0.1A；
(3)此时光敏电阻R2的阻值为230Ω。
(1)根据控制电路中的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的磁极；光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，则光照减弱时，控制电路的电阻增大，电流减小，衔铁在弹簧拉力作用下被拉起，据此解答；
(2)知道灯L的额定电压和额定功率，根据P=UI求出灯L正常工作时电流；
(3)衔铁是一个杠杆，根据杠杆平衡条件求出电磁铁对衔铁的吸引力，由图2控制吸引力F与控制电路中电流I成正比，据此求出此时控制电路的电流，知道电源电压和电流，根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出此时光敏电阻的阻值。
此题主要考查了安培定则和电功率公式的应用、杠杆平衡条件、电磁继电器等知识点，从图像中分析得出吸引力和控制电路的电流成正比是解答该题的关键之一。
16.2 电流的磁场 课时练
一、单选题
1、如图所示的螺线管，当闭合开关后，下列判断正确的是（ ）
A. 螺线管的左端为S极
B. 右边小磁针的N极向左偏转
C. 当滑片P右移时，螺线管的磁性会减弱
D. 改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向不会改变
2、图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是（ ）
A. 发光的半导体芯片电阻为零
B. 灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理
C. 通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电
D. 通电后电磁铁的下端为S极
3、下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是（ ）
A. 改变线圈中的电流方向 B. 增加线圈的匝数
C. 减小线圈的电流 D. 在线圈中插入铁芯
4、如图所示，闭合开关，下列判断正确的是（ ）
A. 小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场
B. 只对调电源正负极，小磁针偏转方向不变
C. 通电螺线管的右端为N极
D. 在螺线管内插入铁芯，螺线管的磁性强弱不变
5、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时，下列图中磁针指向正确的是（ ）
A. B. C. D.
6、如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（ ）
A. 通电后电磁铁a端为S极
B. 滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
7、一个通电螺线管中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是（ ）
A. B. C. D.
8、通电螺线管的极性决定于（ ）
A. 螺线管线圈的匝数 B. 螺线管中有无铁芯
C. 螺线管中的电流大小 D. 螺线管中电流方向
9、如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。
闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢
向右移动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
B. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变小
C. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变大
D. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变大
10、小明家有一款磁悬浮音箱，音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁。他发现这个底座内电路与图(b)所示电路原理相同。闭合开关，音箱悬浮空中，下列判断正确的是（ ）
A. 如图(b)将滑动变阻器滑片P向右调节到某位置，音箱将上升并再次悬浮，此时音箱受到的磁力与调节P之前大小相等
B. 音箱底部磁体的A端应该是N极
C. 通电后电磁铁的周围，磁感线的方向是从S极到N极
D. 闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱在底座上悬浮时的高度会变高
11、如图所示，闭合电磁铁的开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）
A. 电磁铁的右端为N极
B. 减少电磁铁线圈的匝数，条形磁铁受到电磁铁的作用力变大
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力变大
D. 只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力的大小和方向都不变
12、如图所示的四幅图都是有关电与磁的知识，其中描述错误的是（ ）
A. 图甲，奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场
B. 图乙，闭合开关通电螺线管右端为N极
C. 丙图，S闭合后b灯发光
D. 丁图，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
二、填空题
1、如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向 ______方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将 ______，说明通电导线周围存在 ______。
2、如图所示，通电螺线管的a端相当于条形磁体的______极；若螺线管中的电流增大，它的磁性会______。
3、将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知电流是从 ______(选填“A”或“B”)端流入螺线管的。
4、1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是 ______。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的 ______强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
5、如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 ______(选填“正极”或“负极”)；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 ______(选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。
6、为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 ______(选填“用电器”、“电源”或“开关”)。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
7、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，即磁场减弱，电阻越小，如图所示GMR是巨磁电阻，电源电压均为6V，定值电阻R的阻值为5Ω，电流表接入电路的量程为“0～0.6A”。闭合S1，小磁针静止时b端为 ______极；闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，测得GMR的实际功率为1W，各元件均正常工作，则此时GMR的阻值为 ______Ω。
8、新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ______，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ______极。
9、安培认为：在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。当分子定向移动形成的电流I方向如图甲所示，则可用右手螺旋定则判断出它的两侧相当于N、S两个磁极。图乙所示是在原子内部核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，图中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的面向你这一侧应为 ______(选填“N”或“S”)极。
10、如图所示，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭。为了符合要求，灯泡应设计在 ______两接线柱之间。开关闭合时，电磁铁上端是 ______极。
11、如图所示，是电铃的工作原理示意图。当电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为 ______极。当小锤击打铃碗时，电磁铁 ______(填“仍具有”或“没有”)磁性。
12、水井坊历史悠久，酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，现在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，装置通电后，电磁铁上端为 ______极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 ______滑动。
三、作图题
1、如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，标出电源的“+”“−”极及图中磁感线的方向。
2、在图中相应的括号中，标出永磁体的“N”或“S”极和电源的“+”或“−”极。
3、如图为一种电磁仪表的部分装置，闭合开关后，磁铁N极向上转动(如箭头所示)。请在括号中标出电池的”+””−”极。
4、如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称(要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变)。
5、如图所示，光滑水平面上，载有条形磁铁的小车处于静止状态，小车右侧与条形磁铁同一水平面内有固定一螺线管。当螺线管所在电路中的开关S闭合后，发现小车由静止开始向右靠近螺线管运动。请在图中括号里标明电源右端的极性和通电螺线管左端的磁极极性，并画出螺线管中电流方向及A点处磁感线的方向。
6、如图是一款利用热传感器(温度越高，热传感器电阻越小)设计的高温报警器电路。闭合开关S，当环境温度过高时，电铃响，灯泡不亮；当环境温度较低时，电铃不响，灯亮.请你将电铃、灯泡和热传感器()画到合适的虚线框内.
7、为了有效阻断新冠病毒的传播，多地防疫站采用大型喷雾消毒车喷洒消毒液。请在图中用笔画线代替导线，将汽车的启动原理图连接完整。说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动(相当于闭合开关)，电动机工作，启动汽车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压。
四、实验题
1、在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
(1)开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在 ______。
(2)开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的
左端为______极，电源的左端为______极。
(3)将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，
说明通电螺线管的磁场方向与______方向有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是 ______。(写出一条即可)
2、某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是 ______极(选填“N”或“S”)；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 ______的大头针(选填“更多”“不变”或“更少”)。
(2)如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是 ______。
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。
3、在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时
需 ______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁
场与 ______磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：______。
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 ______有关。
4、如图甲、乙所示，分别是不同实验小组探究通电螺线管外部磁场的方向时连接的电路和摆放的小磁针。
(1)按 ______(选填“甲”或“乙”)图的摆放可以进行本实验探究；
(2)正确的实验操作后，他们又将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，则小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向 ______(选填“相同”或“相反”)。
5、小明在课外社团活动中进行了一系列的实验探究。
(1)小明连接了如图甲所示的电路，发现闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转。由此，他初步得出的结论是 ______。
(2)小明将导线绕成螺线管，在周围洒满铁屑，在螺线管两端放置小磁针。闭合开关，轻轻敲动后，发现铁屑分布和小磁针静止时的指向如图乙所示，由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 ______磁铁周围的磁场分布是相似的；断开开关，小明将电源正负极对调，闭合开关后，小磁针的北极指向 ______(选填“改变”或“不改变”)，此操作的目的是探究通电螺线管外部的磁场方向与 ______是否有关。
(3)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小有关，他按图丙连接电路。实验中，他将开关S从a换到b上时，调节滑动变阻器，观察电流表示数及吸引的铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了 ______，从而探究通电螺线管磁场强弱与 ______的关系。
五、计算题
1、科创小组为空调设计了一个自动启动装置其工作原理如图甲所示。当环境温度达到设定温度时，空调自动启动。控制电路中电源电压U恒为9V，热敏电阻R的阻值与温度的变化关系如下表所示。已知电磁铁的线圈电阻R0=20Ω，当环境温度达到启动温度，通过线圈的电流为15mA时，衔铁恰好被吸下，工作电路工作，空调启动。请问：
温度/℃
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
热敏电阻RΩ
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
480
(1)随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值 ______(选填“增大”或“减小”)；闭合开关S，环境温度越高，电磁铁磁性越 ______(选填“强”或“弱”)。
(2)通过计算说明空调的启动温度是多少摄氏度？
(3)科创小组关闭其他用电器，只让空调工作，观察到图乙所示电能表的指示灯5min内闪烁了320次，则该空调工作时的实际功率为多大？
(4)为了节约能源，需提高空调的启动温度，请写出你的方案。(给出一种即可)
2、某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。控制电路中，电源电压U1恒为9V，R0为可调电阻器，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示，电磁铁线圈电阻不计，当线圈中的电流⩾10mA时，衔铁将被电磁铁吸下，工作电路电源电压U2=220V，电阻丝R1、R2阻值不变，加热功率为2200W，保温功率为110W。
(1)电磁铁上端为 ______极。
(2)当R0=400Ω时，热水器刚开始加热时水的温度是多大？
(3)电阻丝R1的阻值是多大？
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要多少时间？[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
3、某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲所示。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源(电压恒为6V)、开关S0、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)和热敏电阻R组成，R的阻值随温度变化的图像如图乙所示。工作电路中，R1=44Ω，R2=956Ω。工作中，当水箱中水的温度达到50℃时，衔铁被吸下。闭合开关S0和S，电热水器开始加热。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)由图乙可知：温度升高，热敏电阻R______(选填“增大”或“减小”)，
控制电路中电流 ______(选填“增大”或“减小”)，电磁铁磁性(选填“增强”或“减弱”)，吸下衔铁。
(2)当水箱中水的温度达到50℃时，求此时控制电路中的电流。
(3)电热水器正常工作时，将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃用时5min。求此过程中水吸收的热量及电热水器的加热效率。
4、如图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
(1)闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 ______极；为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 ______(选填“触点1”或“触点2”)。
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为多少？
答案与解析
一、单选题
1、如图所示的螺线管，当闭合开关后，下列判断正确的是()
A. 螺线管的左端为S极
B. 右边小磁针的N极向左偏转
C. 当滑片P右移时，螺线管的磁性会减弱
D. 改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向不会改变
【答案】B;
【解析】
A、闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指弯曲与电流方向一致，则大拇指指向左右端，即通电螺线管的右端为S极、左端为N极，故A错误；
B、通电螺线管的右端是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的N极应靠近螺线管的右端，即小磁针的N极向左偏转，故B正确；
C、滑片P右移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，螺线管磁性增强，故C错误；
D、改变电流方向，通电螺线管的外部磁场方向会改变，故D错误。
故选B。
2、图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是()
A. 发光的半导体芯片电阻为零 B. 灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理
C. 通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电 D. 通电后电磁铁的下端为S极
【答案】B;
【解析】
A、半导体具有一定的电阻，而超导体的电阻为0，故A错误；
B、灯泡之所以能悬浮，是利用了同名磁极相互排斥的原理，故B正确；
C、通电后电磁铁具有磁性说明电生磁，即电流的磁效应，故C错误；
D、当开关闭合时，电流从电磁铁的上端流入，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，故D错误。
故选：B。
3、下列选项中，能减弱通电螺线管磁性的措施是()
A. 改变线圈中的电流方向 B. 增加线圈的匝数
C. 减小线圈的电流 D. 在线圈中插入铁芯
【答案】C;
【解析】
A、改变线圈中的电流方向，只能改变通电螺线管的磁极，不能改变通电螺线管的磁性强弱，故A不符合题意；
B、其它条件相同时，增加线圈的匝数，螺线管的磁性增强，故B不符合题意；
C、其它条件相同时，减小线圈的电流，螺线管的磁性减弱，故C符合题意；
D、其它条件相同时，在线圈中插入铁芯，螺线管的磁性增强，故D不符合题意。
故选：C。
4、如图所示，闭合开关，下列判断正确的是()
A. 小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场
B. 只对调电源正负极，小磁针偏转方向不变
C. 通电螺线管的右端为N极
D. 在螺线管内插入铁芯，螺线管的磁性强弱不变
【答案】A;
【解析】
A、闭合开关，小磁针受到磁场力的作用发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，故A正确；
B、通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，当调换电源的正负极时，电流方向磁场的方向改变，小磁针的受力的方向改变，转动的方向改变，故B错误；
C、电流从电源的正极流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极，右端为S极，故C错误；
D、在通电螺线管内插入铁芯，铁芯被螺线管的磁场磁化，被磁化的铁芯的磁场和螺线管的磁场共同作用，磁场大大增强，故D错误。
故选：A。
5、如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针(黑色端为N极)静止时，下列图中磁针指向正确的是()
A. B. C. D.
【答案】C;
【解析】伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的环绕方向为磁场的方向，故导体正下方为N极，上方为S极；在磁体的内部，磁感线是从S极到N极，小磁针N极的指向与磁感线方向相同，所以小磁针的下端为S极，上端为N极，故C正确。
故选：C。
6、如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是()
A. 通电后电磁铁a端为S极
B. 滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
【答案】B;
【解析】
A、电流从左端流入，右端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故A错误；
B、滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故B正确；
C、电磁铁的右端S极，根据异名磁极相互排吸的特点可知，条形磁体受到向左的吸引力，条形磁体向左滑动，条形磁体A受到水平桌面的向右的摩擦力，故C错误；
D、压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误；
故选：B。
7、一个通电螺线管中的电流方向和螺线管周围磁感线的分布如图所示，其中正确的是()
A. B. C. D.
【答案】B;
【解析】
A、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故A错误；
B、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向正确，故B正确；
C、据安培定则判断，该螺线管的右端是S极，左端是N极，故磁感线的方向错误，故C错误；
D、据安培定则判断，该螺线管的右端是N极，左端是S极，故磁感线的方向错误，故D错误。
故选：B。
8、通电螺线管的极性决定于()
A. 螺线管线圈的匝数 B. 螺线管中有无铁芯
C. 螺线管中的电流大小 D. 螺线管中电流方向
【答案】D;
【解析】由安培定则的内容可知：用右手握住螺线管，四指弯向螺线管中电流的方向，大拇指所指的就是螺线管的N极。 因此，通电螺线管两端的极性只与电流的方向和线圈的绕向有关，与线圈的匝数、有无铁芯、螺线管中电流的大小等无关。
故选：D。
9、如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是()
A. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小
B. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变小
C. 螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变大
D. 螺线管上端是S极，弹簧测力计示数变大
【答案】A;
【解析】由图可知，电流从螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则可知，螺线管的上端为N极，下端为S极； 同名磁极相互排斥，所以螺线管对条形磁铁由向上的斥力； 当滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，滑动变阻器接入电阻变小，电路中的总电阻减小，根据I=UR可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，螺线管对条形磁铁的斥力增大，所以弹簧测力计示数减小； 综上所述，故A正确，BCD错误。
故选：A。
10、小明家有一款磁悬浮音箱，音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁。他发现这个底座内电路与图(b)所示电路原理相同。闭合开关，音箱悬浮空中，下列判断正确的是()
A. 如图(b)将滑动变阻器滑片P向右调节到某位置，音箱将上升并再次悬浮，此时音箱受到的磁力与调节P之前大小相等
B. 音箱底部磁体的A端应该是N极
C. 通电后电磁铁的周围，磁感线的方向是从S极到N极
D. 闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱在底座上悬浮时的高度会变高
【答案】A;
【解析】
A、由题图可知，闭合开关，使音箱悬浮后，向右调节滑片P，电磁铁线圈中的电流增大，磁性增强，音箱受到的磁力增大，音箱与底座之间的距离增大，由于音箱的重力不变，当音箱再次悬浮时，音箱仍处于平衡状态，因此音箱受到的磁力不变，故A正确；
B、由安培定则和图示可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的下端，则螺线管的下端为N极、上端为S极，磁悬浮音箱利用了同名磁极相互排斥的原理，所以音箱底部磁体的A端应该是S极，故B错误；
C、磁体周围的磁感线都是从N极出发回到S极的，故C错误；
D、闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱受到的磁力减小，音箱在底座上悬浮时的高度会变低，故D错误。
故选：A。
11、如图所示，闭合电磁铁的开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是()
A. 电磁铁的右端为N极
B. 减少电磁铁线圈的匝数，条形磁铁受到电磁铁的作用力变大
C. 将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力变大
D. 只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力的大小和方向都不变
【答案】A;
【解析】
A、由图可知电流从电磁铁的左端流入、右端流出，根据安培定则可知电磁铁的右端为N极，其左端为S极；因同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的排斥力，故A正确；
B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性变弱，则条形磁铁受到电磁铁的排斥力变小，故B错误；
C、将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小；因条形磁铁处于静止状态，其受到的摩擦力和排斥力是一对平衡力，二力大小相等，所以条形磁铁受到的摩擦力变小，故C错误；
D、若只改变电源的正负极，电流的方向改变，电磁铁的极性发生了变化，则电磁铁对条形磁铁有吸引力的作用，所以摩擦力的方向发生了变化；由于电流大小不变，则电磁铁的磁性强弱不变，对条形磁铁的作用力大小不变，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，其大小相等，则摩擦力大小不变，故D错误。
故选：A。
12、如图所示的四幅图都是有关电与磁的知识，其中描述错误的是()
A. 图甲，奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场
B. 图乙，闭合开关通电螺线管右端为N极
C. 丙图，S闭合后b灯发光
D. 丁图，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
【答案】B;
【解析】
A、图甲是奥斯特实验，导线中有电流通过时，下方小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确。
B、图乙中，闭合开关，电流从螺线管的右端流入、左端流出，根据安培定则可知螺线管的左端为N极，右端为S极，故B错误。
C、丙图中，S闭合后，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，则b灯所在电路接通，b灯发光，故C正确。
D、丁图，电磁铁线圈匝数不变，移动滑动变阻器的滑片可以改变电路中的电流大小，根据吸引大头针的多少反映电磁铁磁性强弱的变化，所以可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，故D正确。
故选：B。
二、填空题
1、如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向______方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将______，说明通电导线周围存在______。
【答案】北 发生偏转 磁场;
【解析】小磁针能指示南北方向是由于受到地磁场的作用，由物理常识可知小磁针静止时其N极指向北方；将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，通电导线的周围产生了磁场，则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转。
故答案为：北；发生偏转；磁场。
2、如图所示，通电螺线管的a端相当于条形磁体的______极；若螺线管中的电流增大，它的磁性会______。
【答案】N 增强;
【解析】如图所示，电流从右侧流入，左侧流出，用右手握住螺线管，四指所指的方向为电流的方向，大拇指指向螺线管的左端即a端相对于条形磁体的N极，所以通电螺线管a端相当于条形磁铁的北极；
螺线管中的的磁性强弱与电流大小有关，电流越大磁性越强，若螺线管中的电流增大，它的磁性会增强。
故答案为：N(北)；增强。
3、将小磁针放置在通电螺线管右侧，小磁针静止时，其N极的指向如图所示。由此可知电流是从 ______(选填“A”或“B”)端流入螺线管的。
【答案】B;
【解析】由图可知，小磁针的磁极为：左侧为N极，右侧为S极，根据异名磁极相互吸引，则可知螺线管的磁极为：左侧为N极，右侧为S极，则根据安培定则可知，电流是从B端流入螺线管的。
故答案为：B。
4、1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图甲所示装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论，那么他观察到的现象是 ______。
(2)早先电话听筒的结构如图乙所示，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的 ______强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
【答案】小磁针会发生偏转 磁性;
【解析】
(1)当开关闭合时，通电导线的周围产生了磁场，则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转；
(2)电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，当变化的电流通过线圈时，电磁铁的磁性强弱发生变化，对薄铁片产生变化的吸引力，从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音，这样就可以听到对方的讲话了。
故答案为：(1)小磁针会发生偏转；(2)磁性。
5、如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 ______(选填“正极”或“负极”)；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数 ______(选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。
【答案】负极 一直不变;
【解析】
(1)根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极(左端)，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极；
(2)磁性材料是指铁、钴、镍等物质，铜不是磁性材料，不能与通电螺线管周围的磁场发生力的作用，故弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数一直不变。
故答案为：负极；一直不变。
6、为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 ______(选填“用电器”、“电源”或“开关”)。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性 ______，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。
【答案】开关 减弱;
【解析】
(1)电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关；
(2)根据题意可知，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，电路中总电阻增大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，当温度低到一定值时，衔铁在弹簧的作用下抬起，压缩机停止工作。
故答案为：开关；减弱。
7、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，即磁场减弱，电阻越小，如图所示GMR是巨磁电阻，电源电压均为6V，定值电阻R的阻值为5Ω，电流表接入电路的量程为“0～0.6A”。闭合S1，小磁针静止时b端为 ______极；闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，测得GMR的实际功率为1W，各元件均正常工作，则此时GMR的阻值为 ______Ω。
【答案】N 25;
【解析】
电流由电源正极流出，流入负极，由右手螺旋定则得通电螺线管左端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知小磁针b端为N极； 闭合S1、S2并移动滑动变阻器的滑片P至某位置时，GMR和R串联，电流表测量电路电流。 设电路中的电流为I，根据P=I2R可知GMR的实际功率P=I2RG=1W.....①.
根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压UR=IR，GMR的阻值RG=U−URI=6V−IRI=6V−I×5ΩI....②，
且电流表接入电路的量程为“0～0.6A”，
联立①②可得：I=0.2A，RG=25Ω。
故答案为：N；25。
8、新建的居民宅大多安装了自动开关，其原理如图。当电路由于电流过大时，电磁铁的磁性将变 ______，使衔铁Q转动，闸刀S在弹力作用下自动开启，切断电路，起到保险作用。此装置工作时，电磁铁P左端是 ______极。
【答案】强 N;
【解析】
(1)当电流中电流过大时，电磁铁的磁性变强，对衔铁的吸引力变大，使衔铁转动，在弹簧的作用下，空气开关断开，保护电路中的用电器不会烧毁；
(2)根据安培定则可以判断电磁铁的左端为S极，右端为N极。
故答案为：强；N。
9、安培认为：在物质内部存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体。当分子定向移动形成的电流I方向如图甲所示，则可用右手螺旋定则判断出它的两侧相当于N、S两个磁极。图乙所示是在原子内部核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，图中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的面向你这一侧应为 ______(选填“N”或“S”)极。
【答案】N;
【解析】电子带负电，电流的方向与电子定向移动方向相反。 由右手螺旋定则可知环形电流的面向你这一侧应为N极。
故答案为：N。
10、如图所示，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小，光线较暗时灯泡自动发光，光线较亮时灯泡自动熄灭。为了符合要求，灯泡应设计在 ______两接线柱之间。开关闭合时，电磁铁上端是 ______极。
【答案】A、B N;
【解析】
(1)光线较暗时，光照强度减弱，光敏电阻的阻值变大，则控制电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，衔铁在弹簧的作用下被拉起，灯泡自动发光，说明灯泡在A和B两接线柱之间。
(2)由图可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极、下端为S极。
故答案为：A、B；N。
11、如图所示，是电铃的工作原理示意图。当电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为 ______极。当小锤击打铃碗时，电磁铁 ______(填“仍具有”或“没有”)磁性。
【答案】N 没有;
【解析】
由图可知，电流从电磁铁的下端流入，A端流出，根据安培定则可知，A端为N极；小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性。
故答案为：N；没有。
12、水井坊历史悠久，酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，现在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，装置通电后，电磁铁上端为 ______极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 ______滑动。
【答案】N 左;
【解析】解：由图看出，电流从电磁铁上端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极。
若提不起，这说明电磁铁的磁性较小，要想提起，需要增大电磁铁的磁性，增大通过电磁铁的电流，根据欧姆定律可知，需要减小电路中的电阻，故应将滑动变阻器滑片向左移动。
故答案为：N；左。
三、作图题
1、如图所示，根据图中小磁针静止时的指向，标出电源的“+”“−”极及图中磁感线的方向。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据小磁针的N极，根据磁极间的相互作用规律，可以确定螺线管的N、S极；根据磁感线方向的特点，可以确定磁感线的方向；利用螺线管的N、S极，结合线圈绕向，利用安培定则可以确定螺线管中的电流方向，进而可以确定电源的正负极。
2、在图中相应的括号中，标出永磁体的“N”或“S”极和电源的“+”或“−”极。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据磁体周围的磁感线从N极出来回到S极，判断永磁体和电磁铁的极性；由电磁铁的磁极，根据安培定则判断电流方向，从而判断电源的正负极。
3、如图为一种电磁仪表的部分装置，闭合开关后，磁铁N极向上转动(如箭头所示)。请在括号中标出电池的”+””−”极。
【答案】如图所示：
;
【解析】
根据磁铁N极的转向，利用根据磁极间的相互作用规律来判断通电螺线管的磁极；利用右手螺旋定则判断电池的正负极。
4、如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称(要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变)。
【答案】如图所示：
。;
【解析】
滑动变阻器遵循一上一下接线原则；分析图中电流方向，根据右手定则即可判断磁极。
5、如图所示，光滑水平面上，载有条形磁铁的小车处于静止状态，小车右侧与条形磁铁同一水平面内有固定一螺线管。当螺线管所在电路中的开关S闭合后，发现小车由静止开始向右靠近螺线管运动。请在图中括号里标明电源右端的极性和通电螺线管左端的磁极极性，并画出螺线管中电流方向及A点处磁感线的方向。
【答案】如图所示：
;
【解析】
(1)根据条形磁体向做运动，根据磁极间的相互作用(同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引)判断出电磁铁的NS极；
(2)利用安培定则(用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极)判断出电源的正负极。
6、如图是一款利用热传感器(温度越高，热传感器电阻越小)设计的高温报警器电路。闭合开关S，当环境温度过高时，电铃响，灯泡不亮；当环境温度较低时，电铃不响，灯亮.请你将电铃、灯泡和热传感器()画到合适的虚线框内.
【答案】如图所示：
;
【解析】
如图所示的是高温报警器，当环境温度升高到一定程度时，热传感器电阻越小，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强，电磁继电器的衔铁被吸合，动触点和下面的静触点接触，使得电铃接通发出报警声；当环境温度较低时，热传感器电阻越大，通过电磁铁的电流越小，电磁铁磁性越小，弹簧将衔铁拉起，使得灯泡工作，所以最上面的虚线框内接灯泡，中间虚线框接电铃，下方虚线框接热传感器。
7、为了有效阻断新冠病毒的传播，多地防疫站采用大型喷雾消毒车喷洒消毒液。请在图中用笔画线代替导线，将汽车的启动原理图连接完整。说明：当钥匙插入仪表板上的钥匙孔并转动(相当于闭合开关)，电动机工作，启动汽车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压。
【答案】如图所示：
。;
【解析】
解：电磁铁工作时吸引衔铁下来，根据杠杆原理衔铁的另一端向右运动与触点相连，使电动机连通开始工作；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压，故电磁铁只利用电源的一部分，并且电磁铁和电动机，都能独立、同时工作。
四、实验题
1、在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
(1)开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在 ______。
(2)开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的左端为 ______极，电源的左端为 ______极。
(3)将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与 ______方向有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是 ______。(写出一条即可)
【答案】磁场 N 负 电流 增加线圈的匝数;
【解析】
(1)地球的周围存在磁场，小磁针静止且能指向南北，这是因为小磁针受到地磁场的作用；
(2)最左侧小磁针的左端为N极，右端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入，所以电源的左端为负极，右端为正极；
(3)将连接电源正、负极的导线对调，螺线管中电流的方向发生了变化，小磁针的指向也改变了，这说明磁场的方向发生了变化，所以通电螺线管的磁场方向与电流方向有关；
(4)要使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是：增加线圈的匝数、增大电流。
故答案为：(1)磁场；(2)N；负；(3)电流；(4)增加线圈的匝数。
2、某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
(1)如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是 ______极(选填“N”或“S”)；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引 ______的大头针(选填“更多”“不变”或“更少”)。
(2)如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是 ______。
(3)电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。
【答案】S 更少 电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强 电铃;
【解析】
(1)由安培定则可知，电磁铁B的上端是N极，下端钉尖是S极；
将滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引更少的大头针。
(2)图中电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。
(4)电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器，空气开关等。
故答案为：(1)S；更少；(2)电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；(3)电铃。
3、在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中：
(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需 ______纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与 ______磁体的磁场相似。
(2)用小磁针探究磁场方向时，发现小磁针没有标N、S极，请写出一种判断小磁针N、S极的做法：______。
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中电流的 ______有关。
【答案】轻敲纸板 条形 将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极 方向;
【解析】
(1)周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，它不能自己转动，因此实验中可以轻敲纸板减小铁屑与纸板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；
由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似；
(2)将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极；
(3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
故答案为：(1)轻敲纸板；条形；(2)将小磁针水平放置在水平桌面上，待其静止时，指向北的一端N极，指南的一端为S极；(3)方向。
4、如图甲、乙所示，分别是不同实验小组探究通电螺线管外部磁场的方向时连接的电路和摆放的小磁针。
(1)按 ______(选填“甲”或“乙”)图的摆放可以进行本实验探究；
(2)正确的实验操作后，他们又将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，则小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向 ______(选填“相同”或“相反”)。
【答案】甲 相反;
【解析】
(1)在探究通电螺线管外部磁场的方向实验中，通过小磁针静止时的N极指向来显示磁场的方向；因通电螺线管外部的磁场可能与条形磁体的磁场相似(猜想)，所以摆放小磁针时小磁针与螺线管的轴线应有一定夹角(可为90°角)，故应按甲图的摆放进行探究；
(2)他们将电源正、负接线柱对调接入电路，闭合开关，电流的方向发生了改变，螺线管外部的磁场方向也会发生改变，所以小磁针静止后N极指向与前一次实验中的指向相反。
故答案为：(1)甲；(2)相反。
5、小明在课外社团活动中进行了一系列的实验探究。
(1)小明连接了如图甲所示的电路，发现闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转。由此，他初步得出的结论是 ______。
(2)小明将导线绕成螺线管，在周围洒满铁屑，在螺线管两端放置小磁针。闭合开关，轻轻敲动后，发现铁屑分布和小磁针静止时的指向如图乙所示，由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 ______磁铁周围的磁场分布是相似的；断开开关，小明将电源正负极对调，闭合开关后，小磁针的北极指向 ______(选填“改变”或“不改变”)，此操作的目的是探究通电螺线管外部的磁场方向与 ______是否有关。
(3)小明猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小有关，他按图丙连接电路。实验中，他将开关S从a换到b上时，调节滑动变阻器，观察电流表示数及吸引的铁钉数目，此时调节滑动变阻器是为了 ______，从而探究通电螺线管磁场强弱与 ______的关系。
【答案】通电导线周围存在磁场 条形 改变 电流方向 保持电流不变 线圈匝数;
【解析】
(1)小明闭合开关，当电流通过导线时，小磁针发生偏转，断开开关，无电流通过导线时，小磁针不发生偏转，这说明导线通电后，周围存在磁场，使小磁针发生了偏转；
(2)由图可知，通电螺线管的磁场方向与条形磁体的磁场是相似的；
小明将电源正负极对调，电流的方向改变，通电螺线管的磁场方向发生变化，闭合开关后，发现小磁针的北极指向会发生改变。
(3)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，为了保证电流不变，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铁钉数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
故答案为：(1)通电导线周围存在磁场；(2)条形；改变；电流方向；(3)保持电流不变；线圈匝数。
五、计算题
1、科创小组为空调设计了一个自动启动装置其工作原理如图甲所示。当环境温度达到设定温度时，空调自动启动。控制电路中电源电压U恒为9V，热敏电阻R的阻值与温度的变化关系如下表所示。已知电磁铁的线圈电阻R0=20Ω，当环境温度达到启动温度，通过线圈的电流为15mA时，衔铁恰好被吸下，工作电路工作，空调启动。请问：
温度/℃
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
热敏电阻RΩ
680
660
640
620
600
580
560
540
520
500
480
(1)随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值 ______(选填“增大”或“减小”)；闭合开关S，环境温度越高，电磁铁磁性越 ______(选填“强”或“弱”)。
(2)通过计算说明空调的启动温度是多少摄氏度？
(3)科创小组关闭其他用电器，只让空调工作，观察到图乙所示电能表的指示灯5min内闪烁了320次，则该空调工作时的实际功率为多大？
(4)为了节约能源，需提高空调的启动温度，请写出你的方案。(给出一种即可)
【答案】(1)减小；强； (2)28℃； (3)1200W； (4)降低控制电路电源电压。
【解析】解：(1)根据表格数据可知：随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小；
闭合开关S，环境温度越高，热敏电阻的阻值越小，总电阻越小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电路电流变大，电磁铁磁性越强；
(2)当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路连通，空调开始工作。当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，使空调电路断开，这样就实现了自动控制。故电路启动时的总电阻：R总=U控I=9V0.015A=600Ω，
此时热敏电阻的阻值：R热=R总−R0=600Ω−20Ω=580Ω，
对照表格数据可知，此时的启动温度是28℃；
(3)因为“3200imp/(kW⋅h)”表示每消耗1kW⋅h的电能，指示灯闪烁3200次，故电能表的指示灯5min内闪烁了320次，消耗电能：
W=3203200kW⋅h×320=0.1kW⋅h，
该空调工作时的实际功率：
P=Wt=0.1kW·h560h=1.2kW=1200W；
(4)因为本装置启动的电流是一定的，为提高空调的启动温度，可降低控制电路电源电压。
故答案为：(1)减小；强；
(2)通过计算说明空调的启动温度是28℃；
(3)该空调工作时的实际功率为1200W；
(4)降低控制电路电源电压。
2、某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。控制电路中，电源电压U1恒为9V，R0为可调电阻器，R为热敏电阻，其阻值随温度变化的规律如图乙所示，电磁铁线圈电阻不计，当线圈中的电流⩾10mA时，衔铁将被电磁铁吸下，工作电路电源电压U2=220V，电阻丝R1、R2阻值不变，加热功率为2200W，保温功率为110W。
(1)电磁铁上端为 ______极。
(2)当R0=400Ω时，热水器刚开始加热时水的温度是多大？
(3)电阻丝R1的阻值是多大？
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要多少时间？[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
【答案】(1)N； (2)75℃； (3)418Ω； (4)2100s。
【解析】解：(1)电流从电磁铁的下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁下端为S极，上端为N极； (2)当电磁铁线圈中的电流I⩽10mA时，继电器上方触点a接触，保温电路接通，则电磁铁线圈中的电流为10mA时，热水器刚开始加热，
根据I=UR可得，控制电路的总电阻：R总=U1I=9V10×10−3A=900Ω，
热敏电阻的阻值为：R=R总−R0=900Ω−400Ω=500Ω，
由图乙可知，此时水温为75℃；
(3)由题意和电路图知：衔铁被吸下时，只有R2接入电路中，此时电热水器处于加热状态；
则R2的阻值为：R2=U2P加热=(220V)22200W=22Ω；
继电器上方触点和触点a接通时，R2与R1串联，电路中的总电阻最大，电热水器处于保温状态，电路总电阻为：R=U2P低温=(220V)2110W=440Ω；
根据电阻的串联特点可得：R3=R'−R2=440Ω−22Ω=418Ω；
(4)水吸收的热量：Q吸=cm(t−t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×44kg×(50℃−25℃)=4.62×106J：
不计热量损失，则加热电路消耗的能量：W=Q吸=4.62×106J，
则加热时间：t=WP加热=4.62×106J2200W=2100s。
答：(1)N；
(2)热水器刚开始保温时水的温度是75℃；
(3)电阻丝R3的阻值是418Ω；
(4)不计热量损失，该热水器在加热状态下将44kg、25℃的水加热到50℃需要2100s。
3、某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲所示。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源(电压恒为6V)、开关S0、电磁铁(线圈电阻R0=20Ω)和热敏电阻R组成，R的阻值随温度变化的图像如图乙所示。工作电路中，R1=44Ω，R2=956Ω。工作中，当水箱中水的温度达到50℃时，衔铁被吸下。闭合开关S0和S，电热水器开始加热。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
(1)由图乙可知：温度升高，热敏电阻R______(选填“增大”或“减小”)，
控制电路中电流 ______(选填“增大”或“减小”)，电磁铁磁性(选填“增强”或“减弱”)，吸下衔铁。
(2)当水箱中水的温度达到50℃时，求此时控制电路中的电流。
(3)电热水器正常工作时，将水箱中2kg的水从17℃加热到50℃用时5min。求此过程中水吸收的热量及电热水器的加热效率。
【答案】减小 增大;
【解析】解：(1)开关S0和S都闭合，随着壶内温度的升高，热敏电阻R0的阻值变小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；
(2)温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知，此时R=40Ω，
由串联电阻的规律及欧姆定律可得，此时控制电路中的电流为：
I=UR0+R=6V20Ω+40Ω=0.1A；
(3)2kg的水从17℃加热到50℃，水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(50℃−17℃)=2.772×105J；
由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，
工作电路加热的功率为：
P加热=U2R1=(220V)244Ω=1100W；
电热水器加热5min消耗的电能为：
W=P加热t=1100W×5×60s=3.3×105J，
电热水器的加热效率为：
η=Q吸W=2.772×105J3.3×105J×100％=84％。
答：(1)减小：增大。
(2)控制电路中的电流为0.1A；
(3)此过程水吸收的热量为2.772×105J；电热水器的加热效率为84％；
(1)开关S0和S都闭合，随着壶内温度的升高，热敏电阻R0的阻值变小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下；
(2)温度为50℃时，衔铁被吸下，由图乙可知此时R的大小，由串联电阻的规律及欧姆定律得出此时控制电路中的电流为；
(3)根据Q吸=cmΔt求出水从17℃加热到50℃水吸收的热量，由题知，当开关S0和S均闭合时，电热水器开始加热，此时衔铁没有被吸下，则由图甲可知此时工作电路只有R1工作，根据P=U2R求出加热状态工作电路的功率；
根据W=P加热t计算电热水器加热5min消耗的电能，根据公式η=Q吸W求出电热水器的加热效率。
本题为电热综合题，考查串联电路的规律及欧姆定律和功率、电功公式、效率公式的运用，关键是分析不同挡位时电路的连接。
4、如图是小华为学校设计的楼道照明系统自动控制装置，已知控制电路电压U恒为6V，电磁继电器线圈电阻R1为20Ω，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。工作电路中，路灯L上标有“220V 22W”字样。图中AC可绕O点转动，OA长为0.5cm，OB长为1cm，AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计。
(1)闭合控制电路中开关S，电磁铁上端为 ______极；为了实现光照减弱时，受控电路接通，灯L发光，图中导线M应接 ______(选填“触点1”或“触点2”)。
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是多少？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F等效集中作用在B点，吸引力F与控制电路中电流I的关系如图所示，当衔铁刚好被吸下时，弹簧对A点的拉力为2.4N，则此时光敏电阻R2的阻值为多少？
【答案】(1)S；触点1； (2)0.1A； (3)230Ω。
【解析】解：
(1)闭合控制电路中开关S，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则控制电磁铁的下端是N极，上端是S极；
光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，则光照减弱时，控制电路的电阻增大，电流减小，电磁铁对衔铁的吸引力减小，衔铁在弹簧拉力作用下被拉起，要受控电路接通，灯L发光，所以M应和触点1接通；
(2)灯L正常工作时，通过它的电流：I=PU=22W220V=0.1A；
(4)AC部分的重力、触点间的压力以及各处的摩擦力均忽略不计，设弹簧对A点的拉力为FA，电磁铁对衔铁的吸引力为FB，
根据杠杆的平衡条件可得FAOA=FBOB，
整理可得FB=FAOAOB=2.4N×0.5cm1cm=1.2N，
由图2知，吸引力F与控制电路中电流I成正比，且电流为40mA时，吸引力F=2N，
所以FBF=I'I，即1.2N2N=I'40mA，解得此时控制电路中的电流I'=24mA；
由欧姆定律可得，控制电路的总电阻为R=UI'=6V24×10−3A=250Ω，
由电阻的串联可得此时光敏电阻的阻值为R2=R−R1=250Ω−20Ω=230Ω。
故答案为：(1)S；触点1；
(2)灯L正常工作时，通过它的电流是0.1A；
(3)此时光敏电阻R2的阻值为230Ω。
(1)根据控制电路中的电流方向，利用安培定则判断电磁铁的磁极；光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小，则光照减弱时，控制电路的电阻增大，电流减小，衔铁在弹簧拉力作用下被拉起，据此解答；
(2)知道灯L的额定电压和额定功率，根据P=UI求出灯L正常工作时电流；
(3)衔铁是一个杠杆，根据杠杆平衡条件求出电磁铁对衔铁的吸引力，由图2控制吸引力F与控制电路中电流I成正比，据此求出此时控制电路的电流，知道电源电压和电流，根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，根据串联电路的电阻特点求出此时光敏电阻的阻值。
此题主要考查了安培定则和电功率公式的应用、杠杆平衡条件、电磁继电器等知识点，从图像中分析得出吸引力和控制电路的电流成正比是解答该题的关键之一。
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