第十六章 電磁鐵與自動控制 綜合檢測

第十六章綜合檢測(滿分100分,限時45分鐘)一、選擇題(每小題4分,共28分)1.(2023北京海淀五十七中期中)關(guān)于磁體、磁場和磁感線,以下說法中正確的是()A.銅、鐵和鋁都能夠被磁體所磁化B.磁感線是磁場中真實存在的曲線C.小磁針靜止時指南北方向是因為受到地磁場的作用D.小磁針在磁場中靜止時,S極所指的方向就是該點磁場的方向2.(2023北京海淀期末)我國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也?！比鐖D甲所示,這個發(fā)現(xiàn)比西方早400多年。進(jìn)一步研究表明,地球周圍地磁場的分布示意如圖乙所示。關(guān)于地磁場,下列說法正確的是()A.地磁場的S極在地理南極附近B.地磁場的N、S極與地理南、北極完全重合C.北京地區(qū)的地磁場方向由北向南D.描述地球周圍磁場的磁感線,從地理南極附近出發(fā)經(jīng)地球外部回到地理北極附近3.(2022湖南永州中考)在螺線管附近放一小磁針,靜止時小磁針位置如圖所示。閉合開關(guān)S時,小磁針發(fā)生旋轉(zhuǎn),關(guān)于通電螺線管的N極及小磁針旋轉(zhuǎn)方向描述正確的是()A.通電螺線管的左側(cè)是N極,小磁針順時針旋轉(zhuǎn)B.通電螺線管的左側(cè)是N極,小磁針逆時針旋轉(zhuǎn)C.通電螺線管的右側(cè)是N極,小磁針順時針旋轉(zhuǎn)D.通電螺線管的右側(cè)是N極,小磁針逆時針旋轉(zhuǎn)4.如圖所示,是小明模擬電磁起重機工作的實驗裝置。將漆包線繞在鐵釘上制成電磁鐵并接入電路?，F(xiàn)要改變電磁鐵的磁場方向,下列方法可行的是()A.只將電池的正負(fù)極對調(diào) B.只將滑動變阻器的兩接線柱對調(diào)C.只將開關(guān)的兩接線柱對調(diào) D.抽出鐵釘5.(2022北京西城一模)如圖所示,在電磁鐵的正上方用彈簧掛著一根條形磁鐵,閉合開關(guān)S,待條形磁鐵靜止后,在將滑片P從a端向b端移動的過程中,會出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A.電流表示數(shù)變大,燈L變亮,彈簧的長度變長B.電流表示數(shù)變大,燈L變亮,彈簧的長度變短C.電流表示數(shù)變小,燈L變暗,彈簧的長度變長D.電流表示數(shù)變小,燈L變暗,彈簧的長度變短6.(2022廣西南寧青秀模擬)電梯均有額定運載人數(shù)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)人員超載時電梯內(nèi)報警裝置會發(fā)出聲音提示,此時乘客應(yīng)主動減員,退出電梯,電梯的工作原理如圖所示,R1為保護(hù)電阻,R2為壓敏電阻,其阻值隨壓力的增大而減小,下列說法正確的是()A.甲為控制電路,乙為工作電路 B.電梯正常運行時,K與A接觸C.電梯超載時,電磁鐵磁性減小 D.電梯超載時,響鈴的同時電動機也工作7.(2022廣東揭陽模擬)如圖所示為一款“智能照明燈”的電路,燈L天暗時自動發(fā)光,天亮?xí)r自動熄滅,控制電路中,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為光敏電阻,其阻值隨光強度而變化,以下說法錯誤的是()A.R2的阻值隨光照強度的增大而減小B.當(dāng)光照強度增大時,電壓表示數(shù)減小C.當(dāng)光照強度減小時,電磁鐵的磁性減小D.若將R1換成阻值稍大的電阻,可縮短燈L的發(fā)光時間二、填空題(每空2分,共24分)8.(2023廣東中山期末)如果我們在野外迷路了,指南針可以幫助我們辨別方向。如圖是小濱用硬紙板和大頭針制作底座,把兩根縫衣針磁化后,穿過按扣的兩個孔,放在底座的針尖上,制成的一個指南針。指南針能指南北是因為受到的作用。若靜止時針頭指向地理位置的南方,則針頭是簡易指南針的極。此實驗中縫衣針?biāo)玫牟牧鲜?選填“鋁”“鐵”或“銅”)。

9.如圖所示,一個邊緣帶負(fù)電的橡膠圓盤處在豎直平面內(nèi),可以繞過其圓心的水平軸高速旋轉(zhuǎn)。橡膠圓盤不動時,在其軸線上左側(cè)的小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài);當(dāng)圓盤逆時針(從左向右看)高速旋轉(zhuǎn)時,小磁針N極將向(選填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)。

10.(2022廣東佛山禪城二模)朝安路某拆除工地上,一機車舉著大鐵砣在廢墟上撿拾廢鋼筋,如圖所示。根據(jù)所學(xué)知識判斷,“大鐵砣”應(yīng)是一塊,時在廢墟上吸住廢鋼筋,然后舉至運輸車車廂上方,時放下廢鋼筋。

11.(2022廣東揭陽榕城一模)如圖所示,閉合開關(guān)S,水平桌面上的條形磁鐵被電磁鐵排斥且始終保持靜止。條形磁鐵的左端為極;當(dāng)滑片P向右移動時,條形磁鐵受到的摩擦力(選填“變大”“變小”或“不變”),方向(選填“水平向左”或“水平向右”)。

12.(2022四川達(dá)州中考)如圖所示,開關(guān)S閉合,根據(jù)通電螺線管周圍的磁感線分布判斷直流電源的左端為(選填“正極”或“負(fù)極”);彈簧測力計吊著銅塊在通電螺線管的上方從右端水平勻速運動到左端的過程中,彈簧測力計示數(shù)(選填“先變小后變大”“一直不變”或“先變大后變小”)。

三、作圖題(4分)13.(2022陜西隴縣二模)用筆畫線代替導(dǎo)線將圖中實物電路連接起來,要求閉合開關(guān)后通電螺線管的左端為N極,滑片向左移動時通電螺線管的磁性減弱。四、實驗探究題(14題18分,15題10分,共28分)14.(2021云南昆明中考)為了探究磁場,小華做了如下實驗。(1)探究磁體周圍的磁場:①在玻璃板上均勻撒上一層鐵屑,再將玻璃板放在條形磁體上方,然后玻璃板,觀察鐵屑的分布情況。鐵屑在磁場中被成一個個小磁針,從而在磁場中有序地排列起來,如圖甲所示;

②再在玻璃板上放一些小磁針,小磁針靜止時的情況如圖乙所示,黑色一端表示磁體的N極,某點小磁針極所指的方向就是該點的方向;

③人們仿照鐵屑在磁場中排列的情況和小磁針N極的指向畫出一些帶箭頭的曲線來形象、直觀地描述磁場,物理學(xué)中把這樣的曲線叫做。

(2)探究通電螺線管周圍的磁場:①把小磁針放在螺線管四周不同的位置,通電后發(fā)現(xiàn)小磁針的指向如圖丙所示,說明通電螺線管周圍的磁場跟磁體周圍的磁場相似,圖中(選填“左”或“右”)端是螺線管的N極;

②對調(diào)電源的正負(fù)極重復(fù)上述實驗,小磁針的指向與之前相反,說明通電螺線管的極性跟有關(guān),斷開開關(guān)后,小磁針靜止時極指向南方。

15.(2022浙江湖州中考)學(xué)習(xí)了“電生磁”的知識后,小柯在家里進(jìn)行實驗探究。實驗器材主要有:全新干電池若干節(jié)、鐵釘3枚、大頭針若干、長導(dǎo)線1根。實驗過程：①用細(xì)線把3枚鐵釘捆綁在一起,再用長導(dǎo)線纏繞鐵釘6圈,連接在1節(jié)全新干電池兩端(如圖所示),制成簡易的電磁鐵。用電磁鐵尖端去靠近大頭針,觀察吸引大頭針的數(shù)目(通電時間不超過10秒鐘,下同)。②將電磁鐵連接在2節(jié)串聯(lián)的全新干電池兩端,重復(fù)實驗。③將電磁鐵連接在3節(jié)串聯(lián)的全新干電池兩端,重復(fù)實驗。④增加電磁鐵的線圈匝數(shù)至9匝,連接在1節(jié)全新干電池兩端,重復(fù)實驗。⑤增加電磁鐵的線圈匝數(shù)至12匝,連接在1節(jié)全新干電池兩端,重復(fù)實驗。(1)1節(jié)全新干電池的電壓是伏。

(2)小柯的實驗想要探究的問題是。

(3)本實驗用電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目來比較電磁鐵的磁性強弱,此科學(xué)方法屬于(選填“類比法”或“轉(zhuǎn)換法”)。

(4)請幫助小柯設(shè)計用于記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。五、綜合應(yīng)用題(16分)16.(2022廣東佛山禪城華英學(xué)校三模)車輛超載是造成公路橋梁損壞的重要原因,因此限制車輛超載有著重要意義。某物理興趣小組設(shè)計了一個“汽車超載記錄器”原理圖,如圖甲。圖中使用了一個水平杠桿OAB,O為支點,OA∶AB=1∶9。R為壓敏電阻,其所受壓力與電阻的關(guān)系如圖乙所示。已知變阻器R1的規(guī)格為“50Ω2A”,電磁繼電器線圈電阻忽略不計,當(dāng)通過線圈的電流達(dá)到0.1A時,電磁繼電器的銜鐵被吸下。(g取10N/kg)甲 乙(1)檢測時,杠桿A點受到壓力與壓桿對壓敏電阻受到壓力之比為。

(2)將圖甲連接完整。要求:未超載,綠燈亮;超載,紅燈亮,拍照,記錄違法行為;紅燈與照相機需獨立工作。(3)在某路段限重20t。當(dāng)車輛剛好達(dá)20t時,壓敏電阻阻值為Ω,計算可知此時控制電路電壓U的取值范圍是。

(4)若給控制電路提供了恒為5V的電壓,其他條件不變的情況下,則該汽車超載記錄器能設(shè)置的最低限載是t。

(5)某些主干道抗壓能力較好,允許通行質(zhì)量更大車輛,需適當(dāng)調(diào)高限載,下列措施可行的是。(多選)

A.適當(dāng)增大R1阻值 B.減小電磁鐵線圈匝數(shù)C.適當(dāng)減小控制電路電源電壓D.B點左移

答案全解全析1.C銅、鋁不能被磁化,A錯誤;為了描述看不見但又客觀存在的磁場,人們利用建立模型的方法引入了磁感線,B錯誤;指南針在地磁場的作用下指南北,C正確;小磁針在磁場中靜止時,N極所指的方向就是該點磁場的方向,D錯誤。2.D地磁場的S極在地理北極附近,地磁場的N極在地理南極附近,A、B錯誤;地球外部磁感線都是由地磁的北極指向地磁的南極,即地球周圍的磁感線是從地理南極附近出發(fā)經(jīng)地球外部回到地理北極附近,C錯誤,D正確。3.D閉合開關(guān)后,電流由螺線管的左側(cè)流入,右側(cè)流出,根據(jù)安培定則,用右手握住螺線管,四指指向電流的方向,則大拇指指向右端,即通電螺線管的右端為N極,左端為S極,根據(jù)異名磁極相互吸引可知,小磁針逆時針旋轉(zhuǎn),D正確。4.A電磁鐵的磁場的方向與電流的方向有關(guān),現(xiàn)要改變電磁鐵的磁場方向,只將電池的正負(fù)極對調(diào),電流方向改變,磁場方向改變,故A正確,B、C、D錯誤。5.B電流由電磁鐵上方流入,則由右手螺旋定則可知,螺線管上端為S極。將滑片P從a端向b端滑動的過程中,滑動變阻器接入電路的電阻減小,電路中的總電阻減小,電路中電流變大,即電流表的示數(shù)變大,小燈泡亮度增強,電磁鐵的磁性增強,因同名磁極相互排斥,則條形磁鐵受到的向上的力增強,彈簧的長度變短。綜上可知,選項B正確。6.B甲電路中有電動機、電鈴,為工作電路;乙電路中有電磁鐵,為控制電路,A錯誤;正常情況下(未超載時),銜鐵被彈簧拉起,K與靜觸點A接觸,電動機工作,B正確;超載時,隨著壓力的增大,壓敏電阻的阻值逐漸減小,控制電路中的電流逐漸增大,電磁鐵的磁性逐漸增強,C錯誤;超載時,電磁鐵磁性增強,吸引銜鐵,會斷開電動機所在的電路,電動機不工作,電鈴所在的電路接通,電鈴工作,D錯誤。7.D由燈L在天亮?xí)r自動熄滅可知,天亮?xí)r光照強度增大,控制電路中電流增大,銜鐵被吸合,燈L所在電路斷開,此時光敏電阻R2的阻值應(yīng)減小,即R2的阻值隨光照強度的增大而減小,根據(jù)串聯(lián)電路分壓的規(guī)律可知,R2兩端的電壓減小,即電壓表示數(shù)減小,A、B正確;當(dāng)光照強度減小時,R2的阻值變大,電路中的電流變小,則電磁鐵的磁性減小,C正確;由于控制電路的電源電壓不變,銜鐵被吸合的電流不變,銜鐵被吸合時控制電路的總電阻不變,若將R1換成阻值稍大的電阻,則R2的阻值需變得更小,此時光照強度增強,即在天很亮?xí)r才自動關(guān)閉,由此可見,將R1換成阻值較大的電阻,可延長燈L的發(fā)光時間,D錯誤。8.地磁場S鐵解析指南針能指南北的原因是受到了地磁場的作用;指南針靜止時,指向南的一端是磁體的南(S)極,指向北的一端是磁體的北(N)極,針尖指南,所以針尖是S極;指南針要求具有磁性,因鐵可以被磁化,鋁和銅不能被磁化,所以此實驗中縫衣針?biāo)玫牟牧鲜氰F。9.右解析圓盤邊緣帶負(fù)電,故圓盤中的電流方向與旋轉(zhuǎn)方向相反,由右手螺旋定則可知圓盤左端為S極,右端為N極。因此小磁針N極將向右偏轉(zhuǎn)。10.電磁鐵通電斷電解析“大鐵砣”是一塊電磁鐵,通電時有磁性,在廢墟上吸住廢鋼筋,然后舉至運輸車車廂上方,斷電時無磁性,廢鋼筋受到重力作用而落下。11.S變大水平向右解析由安培定則可知,電磁鐵左側(cè)為N極,水平桌面上的條形磁鐵被電磁鐵排斥,則條形磁鐵的右端為N極,左端為S極;因同名磁極相互排斥,條形磁鐵所受排斥力水平向左;因條形磁鐵處于平衡狀態(tài),即條形磁鐵在水平方向上所受摩擦力與排斥力是一對平衡力,大小相等、方向相反,摩擦力的方向水平向右;當(dāng)滑片向右移動時,滑動變阻器接入電路的電阻變小,通過電磁鐵的電流增大,則電磁鐵的磁性增強,條形磁鐵所受到的排斥力增大;因條形磁鐵仍處于平衡狀態(tài),所以條形磁鐵所受摩擦力也增大。12.負(fù)極一直不變解析根據(jù)安培定則,伸出右手,使右手大拇指指向通電螺線管的N極(左端),則四指彎曲所指的方向為電流的方向,即電流是從螺線管的右端流入,左端流出,所以電源的左端為負(fù)極,右端為正極;銅不是磁性材料,不能與通電螺線管周圍的磁場發(fā)生力的作用,彈簧測力計吊著銅塊在通電螺線管的上方從右端水平勻速運動到左端的過程中,彈簧測力計示數(shù)一直不變。13.如解析圖所示解析閉合開關(guān)后,向左移動滑動變阻器的滑片,通電螺線管的磁性減弱,說明螺線管和開關(guān)、滑動變阻器串聯(lián)接入電路中,電路中電流減小,則滑動變阻器接入電路的電阻變大,可知滑動變阻器的右下部分電阻接入電路中,由此可確定應(yīng)將變阻器的右下接線柱連入電路中;閉合開關(guān)后通電螺線管的左端為N極,根據(jù)安培定則可知,螺線管中電流的方向是從螺線管右端流入,左端流出。14.(1)①輕敲磁化②N磁場③磁感線(2)①條形右②電流方向S解析(1)①輕敲玻璃板的目的是減小摩擦力對鐵屑的影響;鐵屑原來沒有磁性,但在磁場的作用下能夠獲得磁性,說明鐵屑被磁化;②在玻璃板上放一些小磁針,小磁針靜止時N極所指的方向就是該點的磁場方向;③人們用一些帶箭頭的曲線來形象地描述磁場,這樣的曲線叫做磁感線。(2)①由題圖丙可看出,通電螺線管外部的磁場與條形磁體周圍的磁場相似;根據(jù)安培定則可知,通電螺線管的右端是N極;②對調(diào)電源的正負(fù)極重復(fù)上述實驗,電流的方向發(fā)生了變化,小磁針的指向與之前相反,說明通電螺線管的極性跟電流方向有關(guān);斷開開關(guān)后,小磁針在地磁場的作用下,靜止時S極指向南方。(1)1.5(2)電磁鐵磁性的強弱與電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數(shù)之間的關(guān)系(3)轉(zhuǎn)換法(4)如表所示實驗次數(shù)12345線圈匝數(shù)/圈6912電壓U/V1.53.04.51.51.5吸引大頭針的數(shù)目解析(1)1節(jié)全新干電池的電壓為1.5V;(2)小柯在實驗中改變了電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數(shù),因此小柯的實驗想要探究的問題是電磁鐵磁性的強弱與電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數(shù)之間的關(guān)系;(3)通過電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目可以間接知道電磁鐵磁性的強弱,此科學(xué)方法屬于轉(zhuǎn)換法;(4)小柯在實驗中改變了電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數(shù),觀察電磁鐵吸引大頭針的數(shù)目,因此需要記錄電磁鐵兩端電壓、線圈的匝數(shù)和吸引大頭針的數(shù)目。16.(1)10∶1(2)如圖所示(3)30Ω3~8V(4)5(5)ABC解析(1)由OA∶AB=1∶9可知,A點受到的壓力和B點受到的壓力的力臂之比為1∶10,根據(jù)杠桿平衡條件可知FALOA=FBLOB,則FAFB=LOBLOA=101,(2)由題意知,紅燈、綠燈和照相機并聯(lián)在電路中。車輛不超載時,綠燈亮,此時銜鐵動觸點接上端靜觸點;車輛超載時,紅燈亮,此時銜鐵動觸點接下端靜觸點,同時電控照相機啟動,照相機應(yīng)接通電源。(3)已知路段限重20噸,則FA=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×10