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電與磁綜合題型
1．如圖所示的電路是利用光敏電阻特性設計的電路，能夠實現夜晚變暗時路燈自動亮起，白天變亮時路燈自動熄滅。下列有關說法正確的是(　　)
A．當控制電路斷開時，電磁鐵仍有磁性
B．光敏電阻阻值隨光照強度的增強而增大
C．為了讓路燈更早亮起，可將滑片適當向右移
D．工作電路A 端應與家庭電路的零線相連
【答案】C
【知識點】電磁繼電器的組成、原理和特點；電磁鐵的其他應用
【解析】【分析】（1）電磁鐵磁性：電磁鐵通電時有磁性，斷電時無磁性。當控制電路斷開時，電路中無電流，電磁鐵失去磁性。
（2）光敏電阻特性：光敏電阻阻值隨光照強度變化而變化，通常光照強度越強，阻值越小；光照強度越弱，阻值越大。
（3）滑動變阻器與電路控制：在控制電路中，滑動變阻器與光敏電阻串聯。滑片移動會改變電路電阻，從而影響電流和電磁鐵磁性。要讓路燈更早亮起，即要在光照稍強時路燈就亮，需減小控制電路電阻。
（4）家庭電路連接安全原則：在家庭電路中，為保證安全，開關應接在火線和用電器之間，所以工作電路中 A 端應接火線，B 端接零線。
【解答】A、當控制電路斷開時，電磁鐵無磁性，該選項錯誤。
B、光敏電阻阻值隨光照強度的增強而減小，該選項錯誤。
C、將滑片適當向右移，滑動變阻器接入電路電阻減小，能使控制電路在光照稍強時電流就足夠大，讓電磁鐵磁性增強吸引銜鐵，路燈更早亮起，該選項正確。
D、工作電路 A 端應與家庭電路的火線相連，該選項錯誤。
故答案為：C。
2．如圖所示，盛水燒杯放置在電磁鐵的A端上，燒杯中水面上漂浮著一個空心鐵球。當電磁鐵磁性的強弱發生改變時，燒杯中的空心鐵球會上下浮動。現閉合開關S后，將滑動變阻器的滑片P向左滑動。針對這種情況，下列說法中正確的是（　　）
A．電磁鐵A端為S極，燒杯中水面上升
B．電磁鐵A端為S極，燒杯中水面下降
C．電磁鐵A端為N極，燒杯中水面上升
D．電磁鐵A端為N極，燒杯中水面下降
【答案】A
【知識點】右手螺旋定則
【解析】【分析】本題根據力的合成考查了右手螺旋定則、滑動變阻器的使用及歐姆定律的使用，對學生能力要求較高。已知電流方向則由右手螺旋定則可知螺線管A的磁極；當滑片向左滑動時，滑動變阻器接入電阻變小，則由歐姆定律可知螺線管中磁性的變化；則由力的合成可知小鐵球所受的浮力的變化，然后可知燒杯中水面的變化。
【解答】電流由A流向B，則由右手螺旋定則可知螺線管B端為N極，則A端為S極（南極）；當滑片向左移動時，滑動變阻器接入電阻減小，則由歐姆定律可知電路中電流增大，則螺線管中的磁性增強，故小鐵球所受磁力增大；小鐵球受重力、磁力及浮力，因小球處于靜止狀態，故向下的磁力與重力之和應等于向上的浮力，因磁力增大，故浮力也將增大，所以燒杯中水面上升。故A正確。
故選A
3．如圖所示是一種磁性門鎖的工作原理示意圖：閉合開關，電磁鐵吸引插銷，門打開；斷開開關，在彈簧的作用下，插銷重新插入門鎖插槽，門鎖上。下列有關磁性門鎖的說法錯誤的是（　　）
A．制作插銷的材料可以選擇鐵
B．電磁鐵的原理是電磁感應現象
C．門鎖插槽需要定期抹油以減小摩擦
D．需定期更換電池，避免打不開門
【答案】B
【知識點】電磁鐵的構造和原理
【解析】【分析】（1）磁性材料：鐵、鈷、鎳等屬于磁性材料，能被電磁鐵吸引，可用于制作能被電磁鐵吸引的部件。
（2）電磁鐵原理：是電流的磁效應，即通電導體周圍存在磁場，而電磁感應現象是閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時產生感應電流。
（3）減小摩擦的方法：在接觸面涂抹油等潤滑劑，可使接觸面分離，從而減小摩擦。
（4）電源對電路的影響：磁性門鎖靠電池供電，電池電量不足會導致電磁鐵磁性減弱，影響門鎖正常工作。
【解答】A、鐵是磁性材料，能被電磁鐵吸引，可用來制作插銷，故正確。
B、電磁鐵是利用電流的磁效應工作，不是電磁感應現象，故錯誤。
C、在門鎖插槽定期抹油，可使接觸面光滑，減小摩擦，故正確。
D、電池電量不足會使電磁鐵磁性減弱，無法正常吸引插銷，需定期更換電池，故正確。
故答案為：B。
4．某同學設計了一個利用電磁鐵起升道閘桿的模擬裝置。當車牌識別成功相當于圖中開關 S 閉合，電磁鐵有磁性，吸引鐵柱，道閘桿繞O 點順時針轉動，閘桿升起。下列有關說法正確的是
A．若車牌識別成功，圖中電磁鐵的上端為N極
B．改變電源正負極，該模擬裝置仍能正常工作
C．小燈泡L與滑動變阻器的連接方式為并聯
D．滑動變阻器的滑片P向下移動后，欄桿更容易抬起
【答案】B
【知識點】電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【分析】（1）根據安培定則判定電磁鐵的極性。
（2）根據電磁繼電器的原理進行分析。
（3）電路元件逐個順次連接的方式叫串聯，電路元件并列連接的方式叫并聯。
（4）影響電磁鐵磁性強弱的影響因素：電流大小、線圈匝數、有無鐵芯。
【解答】A、由圖知，電流從電磁鐵的下端流入，上端流出，根據安培定則可知，電磁鐵的上端為S極，故A錯誤。
B、改變電源正負極，電磁鐵中的電流方向改變，電磁鐵的磁極改變，但對鐵柱的吸引力不變，因此該模擬裝置仍能正常工作，故B正確。
C、小燈泡L與滑動變阻器的連接方式為串聯，故C錯誤。
D、滑動變阻器的滑片P向上調整后，阻值變小，電源電壓不變，根據可知，電路的電流變大，電磁鐵的磁性增強，欄桿更容易抬起，故D錯誤。
故選：B。
5．如圖為磁懸浮花盆。通電后，底座產生磁場，花盆就能懸浮在空中。這是因為（）
A．異名磁極相互排斥 B．異名磁極相互吸引
C．同名磁極相互排斥 D．同名磁極相互吸引
【答案】C
【知識點】二力平衡的條件及其應用；重力及其方向；磁極間的相互作用
【解析】【分析】根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引進行判斷。
【解答】花盆懸浮，受力平衡，受到豎直向下的重力和豎直向上的磁力，可知花盆和底座之間相互排斥，則花盆和底座屬于同名磁極。
故答案為：C。
6．我國生產的混合動力汽車是由一臺內燃機和一臺電機組成(如圖所示)，該電機既可以當電動機，又可以充當發電機。
（1）內燃機工作向車輪輸送能量的同時也給蓄電池充電，此過程將內能轉化為機械能，多余的能量以　 　能儲存。
（2）電機充當發電機時，它的發電原理是____。
A．通電導體在磁場中受力運動
B．電流周圍存在磁場
C．電磁感應
（3）某種混合動力汽車總質量為1200千克，車胎與地面接觸總面積為1000平方厘米。汽車對地面的壓強為　 　帕。
【答案】（1）化學
（2）C
（3）120000
【知識點】壓強的大小及其計算；電磁感應；能量的轉化與守恒定律
【解析】【分析】（1）給電池充電，電池相當于用電器，將能量以化學能的形式儲存起來。
（2）產生感應電流的條件：閉合回路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動。
（3）在水平地面上，車對水平地面的壓力等于車的重力。
【解答】（1）給電池充電，是將多余的能量以化學能的形式儲存在電池中。
（2）發電機的原理是電磁感應。通電導體在磁場中受力運動是電動機的原理。
故答案為：C。
（3）汽車對地面的壓強。
7．2024年12月27日，中國海軍076兩棲攻擊艦首艦在上海下水，命名為四川艦，它是全球首次采用電磁彈射技術的兩棲攻擊艦。
（1）電磁彈射器的彈射裝置處于強磁場中，當其中的導體有強電流通過時，艦載機受到彈射裝置所提供強大的推力而快速起飛。艦載機受到的彈力方向與磁場方向以及　 　方向有關；
（2）艦載機彈射飛出時由于質量基本不變，　 　，因此動能增大；
（3）四川艦采用了21兆瓦燃氣輪機和6兆瓦柴油機的混合動力系統。采用柴油作為燃料，其原因是柴油具有較大的____。
A．密度 B．沸點 C．熱值
【答案】（1）電流
（2）速度增大
（3）C
【知識點】磁場對通電導線的作用；動能的影響因素；燃料的熱值
【解析】【分析】（1）通電導體在磁場中受到力的作用，原理是電動機的原理相同。
（2）動能與質量和速度有關，質量越大、速度越大，動能越大。
（3）熱值指的是單位質量的物質完全燃燒放出的熱量。
【解答】（1）電磁彈射器的原理是通電導體在磁場中受到力的作用，力的方向與磁場方向和電流方向有關。
（2）動能與質量和速度有關，質量不變，速度變大，動能變大。
（3）燃油具有較大的熱值，在燃燒等質量的燃料時，放出的熱量更多。
故答案為：C。
8．許多商場安裝了一種“聰明”的電梯，載人時電梯運行的速度快，不載人時電梯運行的速度慢。該電梯的結構如圖甲所示，簡易控制電路如圖乙所示，R是壓力傳感器。
（1）電梯運行時，以扶梯踏板為參照物，扶手帶是　 　的。
（2）壓力傳感器R 的阻值隨壓力的增大而　 　。
（3）如果站在電梯上的人數減少，電梯的機械效率將　 　。
【答案】（1）靜止
（2）減小
（3）變小
【知識點】參照物及其選擇；歐姆定律及其應用；影響電磁鐵磁性強弱的因素
【解析】【分析】（1）根據參照物的知識分析解答；
（2）根據“ 載人時電梯運行的速度快 ”分析此時電流變化，根據歐姆定律分析壓力傳感器的阻值變化即可；
（3）根據分析判斷。
【解答】（1） 電梯運行時，以扶梯踏板為參照物，扶手帶的位置保持不變，因此扶手帶是靜止的；
（2） 載人時電梯運行的速度快， 說明此時電流變大。根據可知，壓敏電阻的阻值減小。
（3） 如果站在電梯上的人數減少， 那么克服人體重力做的有用功減小。根據可知，電梯的機械效率將變小。
9．福建艦是我國完全自主設計制造的第三艘航母，其配置的電磁彈射是當今世界少數國家掌握的先進技術。電磁彈射的結構示意如圖甲，其科學原理如圖乙。
（1）航母上的發射軌道相當于圖乙中兩根金屬導軌，彈射車相當于金屬棒ab，通電后磁場對彈射車產生　 　，從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有　 　而保持原來的運 動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。
（2）電磁彈射原理雖簡單，但是建造所需的技術難度極高。如電磁彈射需要強大的電力儲能系統，能在3秒內提供1.2×108焦的電能，將幾十噸的飛機加速到幾百米/秒，該系統的功率至少達　 　瓦。
【答案】（1）力的作用；慣性
（2）4×107
【知識點】慣性；磁場對通電導線的作用；功率計算公式的應用
【解析】【分析】電動機的原理是通電線圈在磁場中受力轉動，原理是將電能轉化為機械能；慣性的概念：物體保持靜止或者勻速直線運動狀態的性質叫做慣性；功率是指單位時間內所做的功，表示物體做功的快慢；
【解答】（1） 該裝置將電能轉化為機械能，原理是通電導體在磁場中受力運動；慣性的概念是物體保持靜止或者勻速直線運動狀態的性質叫做慣性；所以該模型中通電后磁場對彈射車產生力的作用， 從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有慣性；而保持原來的運動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。 ，
（2）P=W/t= 1.2×108焦 /3s=4×107w；
故答案為：（1）力的作用，慣性（2） 4×107
10．“地漏”是連接排水管道與室內地面的接口，如圖甲、乙、丙所示是不同類型的地漏。請分析回答：
（1）圖甲是常用的家庭存水式地漏，存水杯中的水能阻止下水道異味上逸，但也會造成地漏表面及排水管道內滋生細菌，細菌的生殖方式屬于無性生殖中的　 　，因此其繁殖速度極快；為了抑制細菌生長，可定期使用含次氯酸鈉(NaClO)的消毒劑對地漏進行消毒，次氯酸鈉中氯元素的化合價為　 　價。
（2）圖乙是磁懸浮地漏，當密封蓋上方無水時，在磁體B作用下，磁體A將密封蓋頂起，這是利用了　 　的原理工作的。
（3）圖丙是黃銅材質的翻板式地漏的實物圖，黃銅是銅鋅合金，其中鋅含量影響黃銅性能(如下表)。為了探究制作地漏所用黃銅的類型，小科取制作地漏的黃銅廢料進行了實驗檢測：取樣品20g，逐滴加入質量分數為9.8%的稀硫酸，當加入稀硫酸的質量為100g時，不再有氣體產生。通過計算并結合下表判斷制作該地漏的黃銅屬于哪種類型
黃銅類型 單相α黃銅 α+β雙相黃銅 β相較多黃銅
鋅的質量分數 ≦20% 20~36% ≧36%
加工性能 塑性好，適合冷加工 強度高，適合熱加工 硬度高，塑性低
（4）圖丁是黃銅材質的翻板式地漏的結構示意圖。整個翻板結構(包括配重和底蓋)的總質量為40g，整個翻板結構的重力作用線通過A 點，水對底蓋壓力的作用點可以等效在底蓋C點，其中 OD 長度為 1cm，OA 長度為0.5cm。底蓋向下張開時，水對底蓋的壓力至少為　 　N。
【答案】（1）分裂；+1
（2）同名磁極相互排斥
（3）解：設20g樣品中鋅的質量為x
98 65
100g×9.8% x
解得： x=6.5g
在20~36%之間， 屬于α+β雙相黃銅
（4）0.2
【知識點】細菌的主要特點；磁極間的相互作用；杠桿的平衡條件；元素化合價的規則與計算；根據化學反應方程式的計算
【解析】【分析】（1）細菌與其他生物細胞的區別是細菌沒有成形的細胞核，屬于原核生物。細菌通過分裂繁殖，不需要經過兩性細胞的結合，屬于無性生殖。
（2）根據同名磁極相互排斥異名磁極相互吸引和題中現象進行判斷。
（3）銅是不活潑金屬，不與稀硫酸反應，鋅是活潑金屬，能與稀硫酸反應產生硫酸鋅和氫氣，根據方程式進行計算。
（4）根據杠桿平衡條件進行計算，力臂指的是支點到力的作用線之間的距離。
【解答】（1）細菌屬于單細胞生物，通過分裂繁殖。
鈉元素的化合價為+1價，氧元素的化合價為-2價，則氯元素的化合價為，解得x=+1。
（2）B將A 向上頂起，說明AB 之間相互排斥，可知原理是同名磁極相互排斥。
（4）支點為O點，由杠桿平衡條件可知，代入數據可得，解得F=0.2N。
11．如圖是項目化學習小組為農場的儲水箱設計的自動抽水控制系統。已知：工作電路電壓 U1恒為220V，控制電路電壓U2恒為12V；壓敏電阻R2安裝在水箱下部，其阻值隨壓力F的增大而減小，部分數據如下表；電磁鐵線圈阻值不計，當電流達到40mA時，銜鐵恰好被吸下； 水箱重50kg， 容積為0.85m3。計算：
壓力F/N 6000 7000 8000 9000 10000
壓敏電阻R2阻值/Ω 240 230 220 210 200
（1）水箱裝滿水時控制水泵的電動機M恰能自動停止工作，則R1的阻值應選多少歐
（2）若水箱距水源的高度為4m，需要在100s內將水箱注滿，則選擇的電動機抽水功率至少為多少瓦
【答案】（1），F=G水+G箱=m水g+m箱g=(1000kg/m3×0.85m3+50kg)×10N/ kg=9000N；根據圖乙可知， 當F=9000N時，
（2）
【知識點】重力的大小；電阻和電阻的串聯、并聯；歐姆定律及其應用；電磁鐵的構造和原理；功率計算公式的應用
【解析】【分析】（1）水箱裝滿水，銜鐵被吸下，此時電路中電流為0.04A，根據歐姆定律計算電路中電阻，根據壓力大小結合表中數據獲取壓敏電阻的阻值，最后根據串聯電路總電阻等于各用電器電阻之和計算定值電阻的阻值。
（2）根據計算功率大小。
12． 恒溫水箱可用于加熱化學藥品及生物用品恒溫培養等，學校科技小組設計了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路。工作電路中的電熱器上標有“220V2200W”的字樣。控制電路中電源電壓U=36V；熱敏電阻R1作為感應器探測水溫，置于恒溫水箱內，其阻值隨溫度變化如圖乙所示；R1為滑動變阻器。當電磁繼電器線圈(線圈電阻不計)中的電流小于或等于90mA 時，銜鐵被釋放；當電流大于或等于100mA時，銜鐵被吸合。
（1）電磁繼電器的工作原理是____。
A．通電導體周圍存在磁場
B．通電導體在磁場中受到力的作用
C．電磁感應現象
（2）若電熱器連續正常工作300s，此過程中產生的熱量為　 　J。
（3）若水箱中水的初始溫度低于20℃，R1=280Ω，則同時閉合S和S1后，可使水箱內溫度控制在什么范圍 (列式計算)
【答案】（1）A
（2）660000
（3）當電流I1等于0.09A之前，銜鐵被釋放，電熱器工作，使水箱內溫度升高，電阻 R阻值減小。
當I1=0.09A時， 由 可得：
，對應溫度為20℃
當I1=0.1A時，銜鐵被吸合，電熱器停止加熱，溫度降低，R1阻值增大，直到電流達 銜鐵才被釋放，R0再次加熱。
當 時， 由 可得：
對應溫度為25℃
所以溫度范圍為： 20℃≤t≤25℃
【知識點】電磁繼電器的組成、原理和特點；電功與熱量的綜合計算
【解析】【分析】（1）電磁繼電器工作原理：電磁繼電器是利用電流的磁效應工作的，即通電導體周圍存在磁場，當控制電路中有電流通過時，電磁鐵產生磁性，吸引銜鐵，從而實現對工作電路的控制 。
（2）電功與熱量計算：對于純電阻電路，電功W=Pt，電流通過純電阻電路產生的熱量Q=W 。
（3）歐姆定律及電路分析：歐姆定律。在控制電路中，電源電壓不變，通過電磁繼電器線圈的電流大小取決于電路總電阻，根據電流的臨界值可計算出熱敏電阻的阻值，再結合其阻值 - 溫度圖像確定溫度范圍。
【解答】（1）電磁繼電器是利用通電導體周圍存在磁場這一原理工作的。當控制電路通電時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；斷電時，電磁鐵無磁性，銜鐵在彈簧作用下被釋放。所以答案選 A。
（2）計算電熱器正常工作300s產生的熱量已知電熱器的功率P=2200W，工作時間t=300s。
因為電熱器是純電阻用電器，電流通過它所做的功全部用來產生熱量，
根據Q=W=Pt，可得Q=2200W×300s=660000J 。
13．某同學發現不少商場洗手間為顧客提供干手器（如圖甲），他也想設計并制作一款干手器供學校使用。
（1）某同學利用電磁繼電器設計了電路圖（如圖乙所示），實現自動化控制。閉合開關S、后，干手器感應到手伸入時，感應開關閉合，電動機開始工作。此時電磁鐵上端為　 　極，圖丙中的光敏電阻　 　（填“①”或“②”）符合他的設計要求。
（2）若全校師生均使用熱風干手，一周累計10000次，按照某同學的設計圖及干手器參數表計算干手器一周消耗的總電能。
干手器參數
額定電壓 220伏
電動機額定功率 50瓦
加熱功率 950瓦
工作時間 18秒
【答案】（1）N；①
（2）解：此時的總功率P總=P動+P熱；
干手器一周消耗的電能。
答：干手器一周消耗的總電能為。
【知識點】歐姆定律及其應用；通電螺線管的極性和電流方向的判斷；電功率計算公式的應用
【解析】【分析】 （1）根據安培定則判斷磁極，根據歐姆定律分析結合電磁鐵的磁性與電流大小有關分析；
（2）首先將加熱功率和電機功率相加得到吹熱風時的總功率，再根據W=Pt計算電能。
【解答】 （1）①根據圖乙可知，電流從上方流入，線圈中的電流指向右側，由安培定則可知，電磁鐵的上端為S極；
②干手器感應到手伸入時，光強減小，此時感應開關閉合，說明電流變大，則電阻減小，因此①符合他的設計要求。
14．冬天坐在馬桶上感覺非常冰涼，我是某校學習小組展開“自制智能電熱馬桶圈”的項目化學習。在老師的指導下小組同學制定了評價量規，表一為部分評價指標。
表一：評價量規
評價維度 評價等級
優秀 良好 待改進
升溫維度 人坐在馬桶圈上面后5秒內溫度上升至30℃以上 坐在馬桶圈上面后10秒內溫度上升至30℃以上 坐在馬桶圈上面后10秒內溫度無法上升至30℃
節能性 在保溫擋時工作電路電流不大于50mA 在保溫擋時工作電路電流范圍在50—100mA 在保溫擋時工作電路電流大于100mA
圖甲是該小組同學設計的電路圖。控制電路電源電壓U=6V，Ra為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化隨如圖乙所示。Rb為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化如表二所示。電磁繼電器在電流大于40mA時，銜鐵被吸合，工作電路處于加熱狀態；在電流小于20mA時，銜鐵被釋放，工作電路處于保溫狀態。工作電路的電源電壓為220V，R2=100歐。（電磁鐵線圈電阻忽略不計）
表二：熱敏電阻阻值隨溫度的變化
溫度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）對照評價量規，為使該小組設計的智能電熱馬桶圈在“節能性”這一維度達到優秀，R1的阻值至少為多少，請計算說明。
（2）請計算體重為50kg的小舟坐在馬桶上時，馬桶圈的溫度調控范圍。
（3）在實驗過程中，該小組同學發Ra壞了，于是找了另一個壓敏點電阻Rc，其阻值隨壓力變化如圖乙所示。小舟經過分析認為不合適，這樣會比較費電。請你通過分析說明理由。（提示：加熱狀態下比保溫狀態更費電）
【答案】（1）當觸點開關斷開時，兩個電阻串聯，而觸點開關閉合，R1被短路，串聯總電阻比任何一個電阻大，根據知，當觸點開關閉合時是加熱擋，而觸點開關斷開時是保溫擋；
工作電路的電壓為220V，根據在保溫擋時工作電路電流不大于50mA=0.05A
由得，此時總電阻
根據串聯電阻的電阻特點知，R1的最小阻值R1=R總-R2=4400Ω-100Ω=4300Ω
（2）體重為50kg的小明坐在馬桶上時，壓力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N
根據乙圖知，此時Ra=50Ω，控制電路電源電壓U=6V，在電流小于20mA=0.02A時，銜鐵被釋放，工作電路處于保溫狀態。此時溫度最高，則總電阻
根據串聯電阻的電阻特點知，Rb的最大阻值Rb=R總'-Ra=300Ω-50Ω=250Ω
根據表格中數據知，此時溫度為40℃；當電磁繼電器在電流大于40mA=0.04A時，銜鐵被吸合，此時溫度最低，則總電阻
根據串聯電阻的電阻特點知，Rb的最小阻值Rb'=R總''-Ra=150Ω-50Ω=100Ω
根據表格中數據知，此時溫度為32℃，馬桶圈的溫度調控范圍是32℃~40℃。
（3）Ra壞了，于是找到了另一個壓敏電阻Rc替換，當沒有人坐時壓敏電阻的阻值較小為100Ω，當電磁繼電器在電流大于40mA=0.04A時，銜鐵被吸合，開始加熱，則總電阻
當熱敏電阻的阻值小于150Ω-50Ω=100Ω
即環境溫度小于25℃時，即使沒有人用馬桶，馬桶也會自動加熱，浪費電能。
【知識點】電阻和電阻的串聯、并聯；歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【分析】（1）根據歐姆定律計算總電阻，串聯電路總電阻等于各用電器電阻之和。
（2）根據電磁繼電器吸引銜鐵的電流范圍分別計算電阻的取值范圍，由表二確定溫度范圍。
（3）根據C電阻的阻值計算沒有使用馬桶時熱敏電阻的阻值，根據表中數據判斷溫度，若溫度過低，或導致無人使用時也會加熱，則會造成電能的浪費。
15．項目學習小組利用如圖甲電路將電流表改裝成一個“數字顯示”溫度計(如圖丙)，其中 R1為熱敏電阻，其電阻隨溫度變化如圖乙所示。其制作過程如下：
步驟一：將圖甲中滑動變阻器的滑片P移到b端，閉合S1、S2，移動滑片P使電流表滿偏，此時滑動變阻器的阻值標注為 Rp，之后保持滑片P位置不再移動；
步驟二：斷開S1、S2，向容器中加入適量沸水(標準大氣壓下)，只閉合S1并記錄電流值，接著觀察溫度計，記錄示數每下降5℃時溫度t和對應的電流I；
步驟三：根據記錄的t和I，重新繪制電流表的表盤，改裝成溫度表。
（1）當溫度降低時，熱敏電阻的阻值將　 　。
（2）已知電源電壓為30V，選用的電流表量程為0~0.6A，求水溫52℃對應電流表表盤的電流示數。(寫出計算過程)
（3）當容器中水溫為100℃和80℃時，在圖丙中標出的兩個溫度的刻度間距記為△L1；同理，將20℃和40℃對應溫度的刻度間距記為△L2。請比較△L1和△L2的大小關系：　 　。
【答案】（1）增大
（2）當溫度為52℃時， 電阻，
（3）
【知識點】電阻和電阻的串聯、并聯；歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【分析】（1）根據圖乙進行分析可得出熱敏電阻阻值變化與溫度的關系。
（2）根據歐姆定律計算滑動變阻器的阻值電阻，串聯電路電源電壓除以總電阻等于電流。
（3）根據圖乙可知，溫度變化量一定時，電阻變化量不同，電阻變化量大時，電流變化量大，則刻度間距離變化量大。
【解答】（1）由圖乙可知，溫度降低，熱敏電阻的阻值增大。
（3）由圖乙可知，在水溫為100℃和80℃時，熱敏電阻的溫度變化量減小，而在20℃和40℃時，熱敏電阻的阻值變化值較大，由歐姆定律可知，電壓一定時，電阻變化量大，電流變化值大，表盤是由電流表改裝而成的，可知電阻變化量大時，刻度之間的距離大，故。
鞏固練習
1．關于電與磁，下列說法錯誤的是（　　）
A．圖甲中說明電能生磁，被稱作電磁感應現象
B．圖乙是發電機的原理圖，即通電導體在磁場中會受到力的作用
C．圖丙在生活中的應用是電動機，電動機的原理是電流的磁效應現象
D．圖丁閉合開關后， 吸起大頭針的數目不同，說明電磁鐵磁性強弱與線圈匝數有關
【答案】A,B,C
【知識點】通電直導線周圍的磁場；直流電動機的構造原理與工作過程；發電機的構造和原理；影響電磁鐵磁性強弱的因素及其探究
2．物理是以實驗為基礎的自然科學課程，有關電與磁的實驗（如下圖所示），下列分析正確的是（　　）
A．甲圖中，閉合開關，磁針發生偏轉的方向與電流方向無關
B．乙圖中，根據安培定則分析，電源左端為正極
C．丙圖中實驗說明電磁鐵的磁性大小與電流大小有關
D．利用丁圖中實驗原理制成了發電機
【答案】B
【知識點】通電直導線周圍的磁場；磁場對通電導線的作用；通電螺線管的極性和電流方向的判斷；影響電磁鐵磁性強弱的因素及其探究
3．有關電與磁的知識，下列說法錯誤的是（　　）
A．甲圖可以驗證電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關系
B．乙圖中的電磁繼電器實質是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關
C．丙圖中麥克風的工作原理是電磁感應現象
D．丁圖為揚聲器，工作時將機械能轉化為電能，與電動機的原理相同
【答案】D
【知識點】動圈式話筒的構造和原理
4．科技小組的同學為疏菜大棚設計了一個自動噴霧系統，其簡化電路圖如圖16甲所示。噴霧系統用于調節空氣相對濕度，控制電路中的電源電壓為且保持不變，定值電阻的阻值為，為裝在探頭上的濕敏電阻，其阻值隨相對濕度（空氣中含有水蒸氣的百分比，單位為%）變化的圖像如圖16乙所示。當控制電路中的電流達到時，繼電器的銜鐵被吸合；當控制電路中的電流減小到時，銜鐵被釋放。
（1）開關閉合，電磁鐵的上端為　 　極；隨著蔬菜大棚內空氣相對濕度減小，控制電路的電流　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
（2）求蔬菜大棚里的相對濕度最大值及相對濕度最大值時定值電阻的電功率。
（3）若要增大蔬菜大棚里的相對濕度最大值，下列措施可行的是____（填選項）。
A．減小控制電路中的電源電壓
B．增大定值電阻的阻值
C．將另一定值電阻與定值電阻并聯
D．減少電磁鐵線圈的匝數
【答案】（1）N；變小
（2）解：當控制電路中的電流達到時，繼電器的銜鐵被吸合，噴霧系統停止工作，此時蔬菜大棚里的相對濕度最大。此時電路中的總電阻：
此時濕敏電阻的阻值：
由圖乙可知，此時蔬菜大棚的相對濕度為70%。
定值電阻的功率：
（3）A；B；D
【知識點】電功率；電磁鐵的構造和原理
【解析】【分析】（1）電路中的控制電流不變，若減小控制電路中的電源電壓U，則總電阻變小，定值電阻的阻值不變，濕敏電阻的阻值變小。
（2）減少電磁鐵線圈的匝數，則磁性減弱，而將銜鐵吸下來的力不變，故控制電路中的電流增大，電源電壓不變。
5．在一次課外活動中，小悅同學對家用電磁爐進行了相關的觀察和研究，并記錄了電磁爐及她家電能表的有關數據，如下表：請你根據小悅同學在活動中獲得的有關資料，求解在這段時間內：
觀察對象 有關記錄 研究活動
電磁爐的銘牌 ； ①用電磁爐加熱一壺水； （水的質量，初溫） ②關閉家里其它用電器，只將該電磁爐接入電路燒水，觀察電能表，表盤在5min內轉了150r，此時用溫度計測得水的溫度為。
電能表的銘牌 220V　10（40）A 50Hz　
（1）水所吸收的熱量
（2）電磁爐的實際功率；
（3）電磁爐燒水的效率。
【答案】（1）
（2）0.9kW
（3）62.2%
【知識點】比熱容；熱機的效率；電能表參數的理解；電功率的計算
6．如圖是科技小組設計的具有防干燒功能的飲水機裝置模型，由控制器和加熱器組成，可在水量不足時自動停止加熱。加熱電路電源電壓恒為，。控制電路電源電壓恒為，，為壓敏電阻，下方固定一個輕質絕緣形硬桿，水箱注水后圓柱形浮體豎直上浮，通過形桿對壓敏電阻產生壓力，所受壓力每增加，電阻減小。浮體的底面積為、高。科技小組對飲水機模型進行測試：向水箱內緩慢注水，當液面上升至距浮體底部處時，電磁鐵線圈中的電流為，此時銜鐵恰好被吸下，加熱器開始工作；當電磁鐵線圈中的電流為時，防干燒功能啟動。（形硬桿的質量和電磁鐵線圈的電阻忽略不計，，取
（1）求加熱電路工作時的電流；
（2）求飲水機防干燒功能啟動時底部受到水的壓強；
（3）為了防止防干燒功能太早啟動，請提出一種可行的方法（如更換電源、電阻、電磁繼電器彈簧等）并說明理由。
【答案】（1）
（2）
（3）適當減小阻值
【知識點】液體壓強計算公式的應用；阿基米德原理；歐姆定律及其應用；電磁繼電器的組成、原理和特點
7．人們對自我保護越來越關注。下表為某品牌足浴盆的相關參數，其內部電路可分為工作電路和控制電路兩個部分（如圖甲所示）。電磁繼電器所在控制電路的電源電壓U=6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，加熱至40℃時，自動進入保溫模式，此時電磁繼電器線圈的電流達到30mA，熱敏電阻RX的阻值隨溫度變化的曲線如圖乙所示。
（1）如圖甲所示，工作電路處于加熱狀態時，電磁繼電器銜鐵的觸點應該與　 　（選填“A”或“B”）相連；
（2）根據足浴盆的相關參數，求R2的阻值；
（3）為使溫度加熱至40℃時，自動進入保溫模式，求此時滑動變阻器的電阻阻值；
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，請提出改進的措施。
【答案】（1）B
（2）解：根據足浴盆的相關參數，可知的功率：，
利用可得的阻值：；
（3）解：當溫度加熱至時，此時電磁繼電器線圈的電流達到，可以求得控制電路的總電阻：，
由圖乙可知，此時，
可得此時滑動變阻器的電阻阻值：；
（4）減小滑動變阻器的阻值。
【知識點】歐姆定律及其應用；電功率的計算；通電直導線周圍的磁場
【解析】【分析】 1）工作電路處于加熱狀態時，電路中電阻較小，所以電磁繼電器銜鐵的觸點應該與 B點連接
2） 根據題可知的功率：，根據計算的阻值；
3） 當溫度加熱至時，此時電磁繼電器線圈的電流達到，根據歐姆定律求得控制電路的總電阻，由圖乙可知，此時，根據求解滑動變阻器的電阻阻值
4）根據P=U2/R可知，提高保溫功率的方法有減小滑動變阻器的阻值或者提高電源電壓可以提高 升高足浴盆保溫溫度
8．北京時間10月17日16時35分，G1137次動車組列車從印尼雅加達哈利姆車站開出，雅加達至萬隆高速鐵路正式開通運營，全線采用中國技術、中國標準，標志著中印尼共建“一帶一路”成效顯著，中國高鐵走出國門，走向世界！某中國高鐵列車的控制和工作原理可簡化為如圖b所示的電路圖。已知該高鐵列車和乘客總質量約500t，控制電路電源電壓為6V，工作電路電壓為25kV，電流為400A。
（1）當控制電路電流達到0.4A，電磁鐵的磁性才能將銜鐵吸下，工作電路開始工作，求R0最大值；
（2）該高鐵列車從A地勻速直線運動到遠在175km外的B地，僅花費時間30min，則高鐵的平均速度達到多少？
（3）根據中國工程院原院士徐和誼的研究組織的成果，動力系統耗費的電能占據高鐵耗費總電能的70%。假設在（2）情境中，某高鐵列車受到的空氣阻力f約占總阻力的80%，和高鐵列車速度的平方成正比，即f=kv2（f的單位為N，速度v的單位為m/s），求系數k（結果保留1位小數）
【答案】（1）解：控制電路電源電壓為6V，當控制電路電流達到0.4A，電磁鐵的磁性才能將銜鐵吸下，R0最大值
（2）解：高鐵的平均速度
（3）解：高鐵耗費總電能
動力系統耗費的電能
總阻力
高鐵列車受到的空氣阻力
高鐵的速度
系數k為
【知識點】速度公式及其應用；歐姆定律及其應用；電功的計算
【解析】【分析】（1）根據，計算電阻大小；
（2）利用，計算速度；
（3）根據W=UIt，計算消耗的電能，結合電動機效率，利用W'=Wη，計算電動機消耗的能量；利用W=Fs，計算力的大小；結合速度和阻力關系，計算阻力系數。
（1）控制電路電源電壓為6V，當控制電路電流達到0.4A，電磁鐵的磁性才能將銜鐵吸下，R0最大值
（2）高鐵的平均速度
（3）高鐵耗費總電能
動力系統耗費的電能
總阻力
高鐵列車受到的空氣阻力
高鐵的速度
系數k為
9．如圖甲所示，5月3日17時27分，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射，之后準確進入地月轉移軌道，發射任務取得圓滿成功，開啟世界首次月球背面采樣返回之旅。
（1）地球和月球之間的距離約為38萬千米，嫦娥六號探測器經過約 250 小時奔月飛行到達月球附近，此過程中它的平均速度約為多少km/h；
（2）如圖乙所示，展開太陽翼的玉兔二號在月球表面上的“工作照”通過電磁波送回地球（已知電磁波在真空和大氣層中的速度約為3×108m/s），“工作照”從月球傳回地球需要的時間為幾秒？（結果保留一位小數）
【答案】（1）解：此過程中它的平均速度約為。
（2）解：工作照從月球傳回地球需要的時間為。
【知識點】速度公式及其應用
【解析】【分析】（1） 地球和月球之間的距離約為38萬千米，嫦娥六號探測器經過約 250 小時奔月飛行到達月球附近 ，根據速度公式計算該過程中它的平均速度。
（2） 磁波在真空和大氣層中的速度約為3×108m/s ， 地球和月球之間的距離約為38萬千米 根據速度公式計算“工作照”從月球傳回地球需要的時間。
（1）此過程中它的平均速度約為
（2）“工作照”從月球傳回地球需要的時間為
10．“天宮”空間站“天和”核心艙發射入軌后，運行在距地表約400km的圓形軌道上，每90min繞地球一圈。
（1）空間站與地球之間用電磁波傳遞信息，電磁波速度與光速相同。如果空間站與北京相距510km，空間站將信息傳給北京需要多少時間？
（2）地球的直徑約為12700km，空間站運行軌道周長約多長？（取π=3）
（3）核心艙的正常飛行時，速度大約是多少km/s？
【答案】（1）解：光的傳播速度v=3×105km/s，
由 可知，
信息以光速從空間站傳回北京需要的時間
答：信息以光速從空間站傳回北京需要的時間為1.7×10-3s；
（2）解：空間站運行的圓形軌道直徑為d=12700km+400km×2=13500km
空間站運行的圓形軌道周長為L=πd=3×13500km=40500km
答：地球的直徑約為12700km，空間站運行軌道周長約40500km；
（3）解：核心艙正常飛行時的速度
答：核心艙正常飛行時，速度大約是7.5km/s。
【知識點】速度公式及其應用
【解析】【分析】（1）根據公式，可求出時間；
（2）根據公式 L=πd，可求出周長；
（3）根據公式，可求出速度。
11．小明購物時，發現收銀臺上有自動傳送帶會把商品自動送到收銀員手中掃碼結賬，如圖1所示。他發現傳送帶的末端兩側擋板上有兩個相對的小孔，當物體送到兩個小孔的中間時，傳送帶就會停止運動，取走物體后，傳送帶又會重新運動。小明設計了一個“自動傳送帶”，如圖2所示，傳送帶由工作電路中的電動機帶動，A、B是傳送帶末端兩側擋板上的小孔，A孔處有一激光源S，控制電路中的光敏電阻R2剛好位于B孔處。當物體送到A、B之間時，B孔受到的光照強度迅速減小，R2阻值迅速增大，控制電路中電流迅速減小，從而使電動機停止工作，傳送帶停止運動。已知保護電阻R1阻值固定，控制電路的電源電壓為10V，電磁鐵線圈的電阻不計。
（1）如圖2所示，當有商品傳送到B孔時，由于光在均勻空氣中沿 　 　傳播，B孔幾乎接收不到光線，會導致電磁鐵的磁性 　 　（選填“增強”、“減弱”或“不變”），電動機開關斷開，傳送帶停止運動。
（2）圖2中電磁繼電器的銜鐵在工作時相當于一個 　 　（選填一種簡單機械的名稱），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，當銜鐵恰好可以被電磁鐵吸下來時，吸引力大小為4.5N，則此時彈簧對P的拉力大小為 　 　N。（銜鐵為輕質材料制作，不計O點摩擦）
（3）傳送帶靜止時，保護電阻R1的電功率為0.2W，若在0～10s的時間內有兩個物體依次到達A、B之間，電壓表的示數隨時間變化規律如圖3所示，求：
①保護電阻R1＝　 　Ω。
②這0～10s控制電路消耗的電能為 　 　J。
【答案】（1）直線；減弱
（2）杠桿；13.5
（3）5；104
【知識點】杠桿的平衡條件；歐姆定律及其應用；電功的計算
【解析】【解答】（1）如圖2所示，當有商品傳送到B孔時，由于光在均勻空氣中沿直線傳播。
B孔受不到光照，則光敏電阻R2阻值迅速增大，控制電路中電流迅速減小，通過電磁鐵的電流減小，則電磁鐵的磁性減弱。
（2）根據圖2可知，當電磁鐵有磁場時，將銜鐵吸下來，此時O點固定不動，因此相當于杠桿。
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到：
FP OP=F OQ；
4.5N×0.3m=F×0.1m；
解得：F=13.5N；
（3）①由圖1知，R1與R2串聯，電壓表測R1兩端電壓：
當物體送到A、B之間時，B孔受到的光照強度迅速減小，由光敏電阻的阻值R1隨光照強度的增大而減小可知，此時R1的阻值變大，由電阻的串聯，電路的總電阻變大，由歐姆定律，控制電路的電流減小（由歐姆定律U=IR，電壓表示數變小），電磁鐵磁性減弱，在彈簧拉力的作用下，銜鐵向上運動，工作電路斷開，從而使電動機停止工作，傳送帶停止運動，此時保護電阻R1的電功率為0.2W，
由圖2可知，3s～5s和8s～10s間有物體通過，每次通過時間為2s，對應的電壓1V，
即有物體通過時，R1兩端的電壓：U1=1V，光敏電阻R2兩端的電壓：U2=U-U1=10V-1V=9V，
此時電路的電流：
則R1的阻值：，
②由圖2可知，當無物體通過時電壓表示數為8V，即：U1′=8V，
光敏電阻R2兩端的電壓：U'2=U-U'1=10V-8V=2V，
此時電路的電流：；
在0～10s的時間內，有物體通過時電路消耗的電能：W1=UI1t1=10V×0.2A×2×2s=8J；
在0～10s的時間內，無物體通過的時間：t2=t-t1=10s-4s=6s，
電路消耗的電能：W2=UI2t2=10V×1.6A×6s=96J，
在0～10s的時間內電路消耗的電能：W=W1+W2=8J+96J=104J。
【分析】（1）根據光在均勻空氣中沿直線傳播解答。根據光照強度的變化確定光敏電阻的阻值變化，從而確定通過電磁鐵的電流變化，弄清電磁鐵的磁場強弱變化。
（2）繞固定點轉動的硬棒是杠桿；根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2計算；
（3）①由圖1知，R1與R2串聯，電壓表測R1兩端電壓：
當物體送到A、B之間時，根據已知條件和串聯電阻的規律及歐姆定律和影響電電磁鐵磁性強弱的因素分析電動機停止工作的原理，由圖2可知電壓表示數，根據P=UI求出R1的電流，由歐姆定律求出R1；
②由圖2可知，當無物體通過時電壓表示數為8V，得出此時電路的電流；
在0～10s的時間內，根據W=UIt求出有物體通過時電路消耗的電能和無物體通過時電路消耗的電能，從而得出在0～10s的時間內電路消耗的電能。
12． 圖甲是某型號能設定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示，它是通過電熱絲R1來加熱空氣，從而加熱食物，達到設定加熱溫度后，斷開開關。求：
（1）將5×10-3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量。c空氣取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作電路中電熱絲Rt與指示燈支路并聯。已知R1的額定電壓為220V，額定功率為1210W。正常工作時，工作電路的總電流為5.55A，此時指示燈支路消耗的功率；
（3）控制電路電源電壓恒定，通過調節變阻器R3接入電路的阻值來設置加熱溫度，電阻R2置于溫度監測區域，它的阻值隨溫度變化的關系如圖丙所示。當加熱溫度設定為150℃，即R3的阻值調為100 時，閉合開關S，電磁繼電器（不計線圈的電阻）的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達到150℃時，銜鐵向上彈起，停止加熱。則當R3的阻值調為80 時，對應的加熱溫度設定為多少？
【答案】（1）解：需要吸收的熱量
答：需要吸收的熱量為900J；
（2）解：工作電路中電熱絲R1與指示燈支路并聯，R1的電流為
指示燈支路電流為
指示燈支路消耗的功率
答：指示燈支路消耗的功率為11W；
（3）解：如圖乙所示，R2、R3串聯在電路中，當溫度達到150℃時，如圖丙，R2阻值為30Ω，此時總電阻為
此時電流為I'，銜鐵向上彈起，當R3調為80Ω時，要使銜鐵向上彈起，則電流為I'，則總電阻為130Ω：
R2阻值為
查圖丙可得，加熱溫度設定為200℃。
答：加熱溫度設定為200℃。
【知識點】溫度、熱量與內能的關系；電功率的計算
【解析】【分析】（1）根據計算即可。
（2）首先求出R1的電流大小，然后根據并聯電路電流特點得出支路電流大小，隨后根據P=UI求出支路消耗的功率。
（3）分析出串聯關系后得出電路總電阻，根據圖丙得出電阻阻值與溫度的關系，從而得出加熱溫度。
13． 喜歡創造發明的小榕設計了一個自動控溫的保溫箱，其工作原理電路圖如圖所示。電源電壓恒為12V，控制電路中電磁鐵線圈電阻忽略不計，定值電阻，加熱電路中電阻。為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化情況如表所示。閉合開關S后，當箱內溫度達時，銜鐵被吸下，電阻R停止工作；當箱內溫度低于. 時，電磁鐵磁性減弱，在彈簧作用下，A、B兩觸點接觸，電阻R又開始工作。求：
熱敏電阻
（1）電阻R工作100S產生的熱量是多少J？
（2）電磁鐵吸住滑塊的最小電流是多少A？
（3）若將電流表改成溫度表，其刻度是否均勻，請通過分析計算說明理由。
【答案】（1）解：根據電路圖可知，電阻R工作時， 和 串聯后，再與R并聯接入電路中，R兩端的電壓為電源電壓，R消耗的電能全部用來產生熱量，所以電阻R工作100S產生的熱量為： ；
答：電阻R工作100S產生的熱量為7200J。
（2）解：根據題意可知，當箱內溫度低于 時，A、B兩觸點接觸，根據表格中的數據可知，此時 的阻值為 ；
該支路的總電阻為： ；
電磁鐵吸住滑塊的最小電流為： ；
答：電磁鐵吸住滑塊的最小電流為 。
（3）解：根據歐姆定律可知，電流表的示數為： .
電源電壓不變， 的阻值是變化的，電流與總電阻成反比，所以將電流表改成溫度表，其刻度是不均勻的。
答：表盤上溫度值的刻度不均勻，電流與電阻不成正比。
【知識點】電功與熱量的綜合計算；電磁鐵的構造和原理
【解析】【分析】 (1)電阻R工作時， R0和 R1串聯后，再與R并聯接入電路中，R兩端的電壓為電源電壓，R消耗的電能全部用來產生熱量，所以根據公式可以求出電阻R工作100S產生的熱量。
（2）根據題意可知，當箱內溫度低于 26℃ 時，A、B兩觸點接觸，根據表格中的數據可知，此時 R1的阻值為 160Ω ，可以求出總電阻，總電阻求出來后即可求出電流。
（3）電流表的示數為： 子女高電壓除以總電阻，電源電壓不變， R1 的阻值是變化的，電流與總電阻成反比，所以將電流表改成溫度表，其刻度是不均勻的。
14．小州為老師設計了一個電保溫杯，在杯內水量不低于最低水位線的情況下，可將水溫控制在45℃到55℃之間（即保溫區間為45~55℃）。他用到的器材有電磁繼電器、電熱絲和、定值電阻、熱敏電阻、電源和開關等，其電路如圖1所示。左邊控制電路中，阻值隨溫度變化的情況如表格所示。當溫度時，線圈電流，電磁鐵將銜鐵吸下，觸點K、B接觸，處于低溫檔，功率為40W；當溫度時，線圈電流，電磁鐵將銜鐵釋放，觸點K、A接觸，處于高溫檔，功率是220W。
t/℃ 35 40 45 50 55 60 65
125 95 70 50 35 25 20
（1）工作電路電壓為220V，求水溫為45℃時和的阻值；
（2）某次測試過程中，小州在杯中加入部分30℃的水，閉合開關和，并測出從開關閉合到銜鐵被吸下的過程用了2min，求此過程工作電路消耗的電能；
（3）電磁鐵線圈電阻忽略不計，求控制電路的電源電壓；
（4）小州想通過優化電路，再增加一個保溫區間，且新增保溫區間的最高溫度為65℃，請你幫助小州在圖2虛線框中畫上適合的元件（可在兩個保溫區間進行切換），將改進后的電路補充完整，并在圖中標出元件的阻值規格。（此問不要求寫出計算過程）
【答案】（1）解：觸點K、A接觸時，處于高溫檔，計算電阻為：
觸點K、B接觸時，處于低溫檔，計算電阻為：
（2）解：閉合開關和，電磁鐵將銜鐵釋放，觸點K、A接觸，工作電路處于高溫擋，消耗的電能為
（3）解：控制電路電源電壓為
將溫度為45℃、55℃時的電流值、熱敏電阻阻值分別代入，構建二元一次方程組，解得
（4）
【知識點】歐姆定律及其應用；電功的計算；電功率的計算；電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【解答】（4）水溫達到65℃時，控制電路中電流達到0.16A，自動將工作電路高溫擋轉為低溫擋。此時控制電路總電阻為，查表得知，熱敏電阻阻值為20Ω，則電路中串聯的電阻阻值為；將電阻與并聯，兩個支路中各有一個開關控制，可以在兩個保溫區間進行切換。電路圖為
【分析】（1）根據，計算用電器的電阻大小；
（2）根據W=Pt，計算用電器消耗的電能；
（3）根據電源電壓一定，利用U=IR，在不同電路中，計算電源電壓的大小；
（4）根據控制電流，利用，計算電阻，結合熱敏電阻和溫度關系，判斷電阻大小，電阻并聯，可以互不影響，控制電路的工作。
（1）觸點K、A接觸時，處于高溫檔，有
觸點K、B接觸時，處于低溫檔，有
（2）在杯中加入部分30℃的水（溫度），閉合開關和，電磁鐵將銜鐵釋放，觸點K、A接觸，此段過程中工作電路處于高溫擋，消耗的電能為
（3）控制電路電源電壓為
將溫度為45℃、55℃時的電流值、熱敏電阻阻值分別代入，構建二元一次方程組，解得。
（4）即水溫達到65℃時，控制電路中電流達到0.16A，自動將工作電路高溫擋轉為低溫擋。此時控制電路總電阻為
查表得知此時熱敏電阻阻值為20Ω，則電路中串聯的電阻阻值為
故將電阻與并聯，兩個支路中各有一個開關控制，可以在兩個保溫區間進行切換。電路圖為
15．如圖所示，勞動課上，某同學用電磁爐燒水。水壺中裝滿初溫為的水，水壺和電磁爐的部分參數如表所示。當時氣壓為一個標準大氣壓，，求：
水壺 電磁爐燒水擋
凈重： 額定電壓：
容量： 額定功率：
（1）壺中水的質量；
（2）當水剛好燒開時，水吸收的熱量；
（3）電磁爐正常工作，若加熱效率為，水剛好燒開所需的時間。
【答案】（1）解： 水的體積，
由可知，水的質量：；
答：壺中水的質量為；
（2）解： 一個標準大氣壓下，水的沸點是，
水吸收的熱量：；
答：當水剛好燒開時，水吸收的熱量為；
（3）解： 由可知，電磁爐消耗的電能：，
由可知，水剛好燒開所用的時間：。
答：電磁爐正常工作，若加熱效率為，水剛好燒開所需的時間為。
【知識點】密度公式及其應用；熱量的計算；熱機的效率
【解析】【分析】1）根據密度公式 計算水的質量
2）根據熱量公式 ： 計算 水剛好燒開時，水吸收的熱量
3）根據效率公式η=Q吸/W計算電能，根據電能公式W=Pt計算水燒開的時間
16．
（1）汽車啟動原理圖如圖所示，汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔并旋轉(相當于接通電路)。下列有關說法錯誤的是____ 。
A．此時通電螺線管產生磁性
B．通電螺線管E端的磁極為S極
C．汽車鑰匙是絕緣體
D．通電螺線管兩端電壓與電動機兩端電壓不同
（2）如圖所示是某賓館走廊廊燈的自動控制電路，走廊入口上方安裝有反射式光電傳感器，當人靠近到一定距離時，從光電傳感器上發射的紅外線經人體反射后被接收器接收，接收器中的光敏電阻R0阻值減小，定值電阻R兩端的電壓　 　，同時電磁鐵磁性　 　，工作電路接通，燈泡發光，圖中電磁鐵的上端是　 　極。
【答案】（1）C
（2）增大；增強；S
【知識點】電磁繼電器的組成、原理和特點
【解析】【解答】（1）A、當接通電路時，通電螺線管產生磁場，具有磁性，故A正確；
B、當接通電路時，通電螺線管電流從上端流入，下端流出，利用安培定則可以判斷E端為S極，F端為N極，故B正確：
C、將鑰匙插入鑰匙孔并旋轉，相當于接通電路，應該是導體，不是絕緣體，故C錯誤；
D、由圖可知通電線圈電壓由一個電源提供，而電動機的電壓由兩個電源串聯提供，因此兩者電壓不同，故D正確；
（2）電路圖中，光敏電阻R與定值電阻R串聯，當人靠近到一定距離時，從光電傳感器上發射的紅外線經人體反射后被接收器接收，接收器中的光敏電阻R阻值減小，分的電壓減小，電路電流變大，電磁繼電器磁性增強，銜鐵被吸下燈泡發光；電源左端是正極，電流從電磁鐵的下端流入，根據安培定則，大拇指指向下端，為N極，則上端是S極。
【分析】（1）通電導體周圍存在磁場，根據電流方向，結合安培定則判斷電磁鐵的極性；插入鑰匙孔并旋轉，相當于接通電路，是導體；
（2）在串聯電路中，電阻減小，分壓變小，其他位置分壓變大；電路中電阻減小，電流變大，磁性變強；根據安培定則，判斷電磁鐵的磁極位置。
17．電與磁之間存在著相互聯系，彰顯物理現象的對稱、統一之美。
（1）如圖所示，利用干電池、導線和小磁針進行實驗。通電后小磁針發生偏轉，斷電后小磁針復位，實驗表明　 　。
（2）如圖甲所示，將直導線繞成螺線管形狀，將其安裝在有機玻璃板上，連入電路。硬紙板上均勻地撒滿鐵屑，螺線管周圍放置若干枚小磁針。
①閉合開關，輕敲玻璃板，觀察到鐵屑的分布規律，同時觀察到小磁針發生偏轉，說明通電螺線管周圍存在　 　。鐵屑的分布情況與　 　磁體周圍鐵屑的分布情況相似。此時，如果移走小磁針，該結論　 　（選填“仍成立”或“不成立”）；
②小磁針的作用是指示該點的磁場　 　。觀察圖乙小磁針的指向，可知螺線管的右端是　 　（選填“N”或“S”）極。接下來將電源的正負極對調，這是為了進一步判斷通電螺線管的極性與　 　的關系。
（3）在螺線管中插入軟鐵棒，可以制成電磁鐵，下列設備中沒有用到電磁鐵的是________。
A．電磁繼電器 B．電磁起重機 C．電爐 D．電鈴
【答案】（1）通電導線周圍存在磁場
（2）磁場；條形；仍成立；方向；N；電流方向
（3）C
【知識點】通電直導線周圍的磁場；通電螺線管的磁場；電磁鐵的其他應用
18．探究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”如圖所示，甲、乙、丙三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量空氣。
（1）要探究電熱與電阻的關系，應選用　 　兩個裝置，并將它們　 　（選填“串聯”或“并聯”）接到電路中進行實驗。通電一段時間后發現電阻大的裝置中型管液面高度差變化大，說明其產生的熱量　 　，由此得出結論：在通電時間和　 　相同時，導體的電阻越大，電流通過導體產生的熱量　 　。
（2）將乙、丙兩個裝置串聯接到電路中進行實驗，可探究電熱與　 　的關系。實驗中發現通電時間相同時，　 　裝置型管中液面高度差的變化大。
（3）實驗中通過觀察型管中液面高度差的變化反映電流通過導體產生熱量的多少，在研究許多物理問題時都會用到這種方法，下列實例采用研究方法與此相同的是_____。
A．探究電流與電壓、電阻的關系
B．用吸引鐵釘數量判斷電磁鐵磁性強弱
C．研究磁場時，引入“磁感線”
【答案】（1）甲、乙；串聯；多；電流；多
（2）電流；乙
（3）B
【知識點】電流的熱效應；影響電磁鐵磁性強弱的因素及其探究
【解析】【解答】（1）① 要探究電熱與電阻的關系， 需要控制電流相同只改變電阻，因串聯電路各處的電流相等，故應選用甲、乙兩個裝置，并將它們串聯接到電路中進行實驗。
②通電一段時間后發現電阻大的裝置中型管液面高度差變化大，說明其產生的熱量多，由此得出結論：在通電時間和通電時間相同時，導體的電阻越大，電流通過導體產生的熱量多。
（2）①將乙、丙兩個裝置串聯接到電路中進行實驗，二者的電阻相同，乙在干路上電流大，丙在支路上電流小，故可以研究電流產生的熱量與電流的關系。
②根據Q=I2Rt，實驗中發現通電時間相同時（乙、丙中電阻絲阻值大小相同），因通過乙中電阻絲的電流大，產生熱量多，故乙裝置型管中液面高度差的變化大。
（3）實驗中通過觀察型管中液面高度差的變化反映電流通過導體產生熱量的多少，采用了轉換法。
A．探究電流與電壓、電阻的關系時，采用了控制變量法，故A不符合題意；
B．用吸引鐵釘數量判斷電磁鐵磁性強弱，采用了轉換法，故B符合題意；
C．研究磁場時，引入“磁感線”采用了模型法，故C不符合題意。
故選B。
【分析】（1）①電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關，研究與其中一個因素的關系時，要控制另外兩個因素不變。要探究電熱與電阻的關系，要控制電流和通電時間相同，只改變電阻大小；
②電流通過導體產生熱量的多少不易直接觀察，透明容器中密封著等量的空氣，電阻絲產生熱量越多，氣體膨脹程度越大，故可通過U形管液面的高度差來反映電阻絲產生的熱量多少，采用了轉換法。
（2）①根據圖片分析影響電流產生熱量的哪個因素發生改變即可；
②根據Q=I2Rt分析哪個電阻產生的熱量多，則對應一側U形管的液面高度差更大。
（3）根據描述分析各個實驗中使用的物理研究方法即可。
（1）[1][2]電流通過導體產生的熱量與通過的電流、導體的電阻和通電時間有關，研究與其中一個因素的關系時，要控制另外兩個因素不變。要探究電熱與電阻的關系，要控制電流和通電時間相同，只改變電阻大小，因串聯電路各處的電流相等，故應選用甲、乙兩個裝置，并將它們串聯接到電路中進行實驗。
[3][4]電流通過導體產生熱量的多少不易直接觀察，透明容器中密封著等量的空氣，電阻絲產生熱量越多，氣體膨脹程度越大，故可通過U形管液面的高度差來反映電阻絲產生的熱量多少，采用了轉換法，通電一段時間后發現電阻大的裝置中型管液面高度差變化大，說明其產生的熱量多，由此得出結論：在通電時間和通電時間相同時，導體的電阻越大，電流通過導體產生的熱量多。
（2）[1]將乙、丙兩個裝置串聯接到電路中進行實驗，丙裝置中兩電阻并聯后再與乙裝置中的電阻串聯，容器內兩電阻大小相等，根據并聯和串聯電路電流的規律，通過乙容器中電阻的電流大于通過丙中容器中電阻的電流，而通電時間相同，故可以研究電流產生的熱量與電流的關系。
[2]根據Q=I2Rt，實驗中發現通電時間相同時（乙、丙中電阻絲阻值大小相同），因通過乙中電阻絲的電流大，產生熱量多，故乙裝置型管中液面高度差的變化大。
（3）實驗中通過觀察型管中液面高度差的變化反映電流通過導體產生熱量的多少，采用了轉換法。
A．探究電流與電壓、電阻的關系時，采用了控制變量法，故A不符合題意；
B．用吸引鐵釘數量判斷電磁鐵磁性強弱，采用了轉換法，故B符合題意；
C．研究磁場時，引入“磁感線”采用了模型法，故C不符合題意。
故選B。
19．小明利用如圖所示的實驗裝置，探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。
（1）實驗中，通過觀察　 　來判斷電路中是否有感應電流產生；
（2）通過___________（選填字母）的操作可以在電路中產生感應電流；
A．磁體不動，導體AB上下運動
B．導體AB不動，磁體左右運動
C．以上兩種方法都可以
（3）在儀器和電路連接都完好的情況下，為使實驗現象更明顯，可選擇___________（選填字母）；
A．改變磁場方向
B．把靈敏電流計換成電流表
C．換用磁性更強的磁鐵
（4）當導體AB向右運動時，導體AB　 　（填“受到”或“不受”）磁場對它的力的作用；
（5）生活中利用該原理的例子有　 　（選填“電動機”或“發電機”）；
（6）小明將靈敏電流計更換成帶有開關的電池組，閉合開關后觀察到導體棒向左側擺動，若想改變導體棒擺動方向應___________（選填字母）。
A．改變磁場方向
B．增大電源電壓
C．增大磁場強度
D．同時改變磁場方向和電路中的電流方向
【答案】（1）靈敏電流計的指針是否偏轉
（2）B
（3）C
（4）受到
（5）發電機
（6）A
【知識點】產生感應電流的條件；探究電磁感應現象的實驗
【解析】【解答】探究產生感應電流的條件時，
（1）實驗時，通過觀察靈敏電流計的指針是否偏轉，判斷電路中是否有感應電流產生。
（2）AC、磁體不動，導體AB上下運動，導體不切割磁感線，不會產生感應電流，故AC錯誤；
B、導體AB不動，磁體左右運動，導體在磁場中做切割磁感線運動，會產生感應電流，故B正確。
故選B。
（3）感應電流的大小與磁場的強弱和導體切割磁感線運動的速度有關，換用更強的磁鐵，可以增大電流，而改變磁場方向只能改變電流方向，靈敏電流計換為電流表，指針偏轉不明顯，故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
（4）由于通電導體在磁場中會受到力的作用，當導體AB向右運動時，會受到磁場對它的力的作用。
（5）閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時會產生感應電流，是電磁感應現象；發電機是利用電磁感應現象制成的。
（6）當靈敏電流計換位電池組時，導體通電，在磁場中受力向左運動，是電流在磁場中受力的作用，受力方向和電流方向、磁場方向有關，若改變受力方向，應改變電流方向或磁場方向，故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
【分析】（1）導體切割磁感線，產生感應電流，通過靈敏電流計的指針偏轉，反映是否有電流產生；
（2）產生感應電流的條件是：電路閉合，一部分導體能切割磁感線，電路中有電流產生；
（3）電磁感應現象中，產生的感應電流越大， 則磁場強度越大，或切割磁感線的速度越大，電流越大；
（4）磁場對通電導體有力的作用，即導體在磁場中受力；
（5）利用了電磁感應現象，制成了發電機；
（6）感應電流的方向與磁場方向和導體切割磁感線運動的方向有關，改變其中一個因素，電流方向改變。
（1）電流是看不到的，實驗中應用轉換法，通過觀察靈敏電流計的指針是否偏轉來判斷電路中是否有感應電流產生。
（2）AC.磁體不動，導體AB上下運動，此時導體不切割磁感線，不會產生感應電流，故AC錯誤；
B.導體AB不動，磁體左右運動，此時導體在磁場中做切割磁感線運動，會產生感應電流，故B正確。
故選B。
（3）感應電流的大小與磁場的強弱和導體切割磁感線運動的速度有關，故C符合題意，AB不符合題意。
故選C。
（4）由于通電導體在磁場中會受到力的作用，所以，當導體AB向右運動時，會受到磁場對它的力的作用。
（5）閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時會產生感應電流，這種現象叫電磁感應現象；發電機是利用電磁感應現象制成的。
（6）感應電流的方向與磁場方向和導體切割磁感線運動的方向有關，故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
20．小明學習“電和磁”的相關知識時，完成了下列兩組實驗。
（1）在探究電流與磁場的關系實驗中：如圖甲，閉合開關的瞬間，觀察到小磁針會偏轉，該實驗說明　 　；
（2）將螺線管安裝在一塊有機玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖乙所示。鐵屑的分布情況與　 　磁體周圍鐵屑的分布情況相似。若只改變螺線管中的電流方向，鐵屑分布情況　 　（選填“會”或“不會”）改變；
（3）下列選項中與以上原理相同的是________。（填字母）
A．電磁繼電器 B．動圈式話筒 C．揚聲器
（4）用如圖丙所示的裝置研究電磁感應：保持導體AB不動，使蹄形磁體快速向上運動，電流表指針　 　（選填“不會”或“會”）偏轉；
（5）通過實驗我們還發現：感應電流方向不僅與導體運動方向有關，還與　 　有關；
（6）利用電磁感應原理工作的裝置有________。（填字母）
A．電鈴 B．揚聲器 C．電磁起重機 D．動圈式話筒
【答案】（1）通電導體周圍存在磁場
（2）條形；不會
（3）A
（4）會
（5）磁場方向
（6）D
【知識點】通電直導線周圍的磁場；通電螺線管的磁場；產生感應電流的條件；動圈式話筒的構造和原理
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電與磁綜合題型
1．如圖所示的電路是利用光敏電阻特性設計的電路，能夠實現夜晚變暗時路燈自動亮起，白天變亮時路燈自動熄滅。下列有關說法正確的是(　　)
A．當控制電路斷開時，電磁鐵仍有磁性
B．光敏電阻阻值隨光照強度的增強而增大
C．為了讓路燈更早亮起，可將滑片適當向右移
D．工作電路A 端應與家庭電路的零線相連
2．如圖所示，盛水燒杯放置在電磁鐵的A端上，燒杯中水面上漂浮著一個空心鐵球。當電磁鐵磁性的強弱發生改變時，燒杯中的空心鐵球會上下浮動。現閉合開關S后，將滑動變阻器的滑片P向左滑動。針對這種情況，下列說法中正確的是（　　）
A．電磁鐵A端為S極，燒杯中水面上升
B．電磁鐵A端為S極，燒杯中水面下降
C．電磁鐵A端為N極，燒杯中水面上升
D．電磁鐵A端為N極，燒杯中水面下降
3．如圖所示是一種磁性門鎖的工作原理示意圖：閉合開關，電磁鐵吸引插銷，門打開；斷開開關，在彈簧的作用下，插銷重新插入門鎖插槽，門鎖上。下列有關磁性門鎖的說法錯誤的是（　　）
A．制作插銷的材料可以選擇鐵
B．電磁鐵的原理是電磁感應現象
C．門鎖插槽需要定期抹油以減小摩擦
D．需定期更換電池，避免打不開門
4．某同學設計了一個利用電磁鐵起升道閘桿的模擬裝置。當車牌識別成功相當于圖中開關 S 閉合，電磁鐵有磁性，吸引鐵柱，道閘桿繞O 點順時針轉動，閘桿升起。下列有關說法正確的是
A．若車牌識別成功，圖中電磁鐵的上端為N極
B．改變電源正負極，該模擬裝置仍能正常工作
C．小燈泡L與滑動變阻器的連接方式為并聯
D．滑動變阻器的滑片P向下移動后，欄桿更容易抬起
5．如圖為磁懸浮花盆。通電后，底座產生磁場，花盆就能懸浮在空中。這是因為（）
A．異名磁極相互排斥 B．異名磁極相互吸引
C．同名磁極相互排斥 D．同名磁極相互吸引
6．我國生產的混合動力汽車是由一臺內燃機和一臺電機組成(如圖所示)，該電機既可以當電動機，又可以充當發電機。
（1）內燃機工作向車輪輸送能量的同時也給蓄電池充電，此過程將內能轉化為機械能，多余的能量以　 　能儲存。
（2）電機充當發電機時，它的發電原理是____。
A．通電導體在磁場中受力運動
B．電流周圍存在磁場
C．電磁感應
（3）某種混合動力汽車總質量為1200千克，車胎與地面接觸總面積為1000平方厘米。汽車對地面的壓強為　 　帕。
7．2024年12月27日，中國海軍076兩棲攻擊艦首艦在上海下水，命名為四川艦，它是全球首次采用電磁彈射技術的兩棲攻擊艦。
（1）電磁彈射器的彈射裝置處于強磁場中，當其中的導體有強電流通過時，艦載機受到彈射裝置所提供強大的推力而快速起飛。艦載機受到的彈力方向與磁場方向以及　 　方向有關；
（2）艦載機彈射飛出時由于質量基本不變，　 　，因此動能增大；
（3）四川艦采用了21兆瓦燃氣輪機和6兆瓦柴油機的混合動力系統。采用柴油作為燃料，其原因是柴油具有較大的____。
A．密度 B．沸點 C．熱值
8．許多商場安裝了一種“聰明”的電梯，載人時電梯運行的速度快，不載人時電梯運行的速度慢。該電梯的結構如圖甲所示，簡易控制電路如圖乙所示，R是壓力傳感器。
（1）電梯運行時，以扶梯踏板為參照物，扶手帶是　 　的。
（2）壓力傳感器R 的阻值隨壓力的增大而　 　。
（3）如果站在電梯上的人數減少，電梯的機械效率將　 　。
9．福建艦是我國完全自主設計制造的第三艘航母，其配置的電磁彈射是當今世界少數國家掌握的先進技術。電磁彈射的結構示意如圖甲，其科學原理如圖乙。
（1）航母上的發射軌道相當于圖乙中兩根金屬導軌，彈射車相當于金屬棒ab，通電后磁場對彈射車產生　 　，從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有　 　而保持原來的運 動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。
（2）電磁彈射原理雖簡單，但是建造所需的技術難度極高。如電磁彈射需要強大的電力儲能系統，能在3秒內提供1.2×108焦的電能，將幾十噸的飛機加速到幾百米/秒，該系統的功率至少達　 　瓦。
10．“地漏”是連接排水管道與室內地面的接口，如圖甲、乙、丙所示是不同類型的地漏。請分析回答：
（1）圖甲是常用的家庭存水式地漏，存水杯中的水能阻止下水道異味上逸，但也會造成地漏表面及排水管道內滋生細菌，細菌的生殖方式屬于無性生殖中的　 　，因此其繁殖速度極快；為了抑制細菌生長，可定期使用含次氯酸鈉(NaClO)的消毒劑對地漏進行消毒，次氯酸鈉中氯元素的化合價為　 　價。
（2）圖乙是磁懸浮地漏，當密封蓋上方無水時，在磁體B作用下，磁體A將密封蓋頂起，這是利用了　 　的原理工作的。
（3）圖丙是黃銅材質的翻板式地漏的實物圖，黃銅是銅鋅合金，其中鋅含量影響黃銅性能(如下表)。為了探究制作地漏所用黃銅的類型，小科取制作地漏的黃銅廢料進行了實驗檢測：取樣品20g，逐滴加入質量分數為9.8%的稀硫酸，當加入稀硫酸的質量為100g時，不再有氣體產生。通過計算并結合下表判斷制作該地漏的黃銅屬于哪種類型
黃銅類型 單相α黃銅 α+β雙相黃銅 β相較多黃銅
鋅的質量分數 ≦20% 20~36% ≧36%
加工性能 塑性好，適合冷加工 強度高，適合熱加工 硬度高，塑性低
（4）圖丁是黃銅材質的翻板式地漏的結構示意圖。整個翻板結構(包括配重和底蓋)的總質量為40g，整個翻板結構的重力作用線通過A 點，水對底蓋壓力的作用點可以等效在底蓋C點，其中 OD 長度為 1cm，OA 長度為0.5cm。底蓋向下張開時，水對底蓋的壓力至少為　 　N。
11．如圖是項目化學習小組為農場的儲水箱設計的自動抽水控制系統。已知：工作電路電壓 U1恒為220V，控制電路電壓U2恒為12V；壓敏電阻R2安裝在水箱下部，其阻值隨壓力F的增大而減小，部分數據如下表；電磁鐵線圈阻值不計，當電流達到40mA時，銜鐵恰好被吸下； 水箱重50kg， 容積為0.85m3。計算：
壓力F/N 6000 7000 8000 9000 10000
壓敏電阻R2阻值/Ω 240 230 220 210 200
（1）水箱裝滿水時控制水泵的電動機M恰能自動停止工作，則R1的阻值應選多少歐
（2）若水箱距水源的高度為4m，需要在100s內將水箱注滿，則選擇的電動機抽水功率至少為多少瓦
12． 恒溫水箱可用于加熱化學藥品及生物用品恒溫培養等，學校科技小組設計了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路。工作電路中的電熱器上標有“220V2200W”的字樣。控制電路中電源電壓U=36V；熱敏電阻R1作為感應器探測水溫，置于恒溫水箱內，其阻值隨溫度變化如圖乙所示；R1為滑動變阻器。當電磁繼電器線圈(線圈電阻不計)中的電流小于或等于90mA 時，銜鐵被釋放；當電流大于或等于100mA時，銜鐵被吸合。
（1）電磁繼電器的工作原理是____。
A．通電導體周圍存在磁場
B．通電導體在磁場中受到力的作用
C．電磁感應現象
（2）若電熱器連續正常工作300s，此過程中產生的熱量為　 　J。
（3）若水箱中水的初始溫度低于20℃，R1=280Ω，則同時閉合S和S1后，可使水箱內溫度控制在什么范圍 (列式計算)
13．某同學發現不少商場洗手間為顧客提供干手器（如圖甲），他也想設計并制作一款干手器供學校使用。
（1）某同學利用電磁繼電器設計了電路圖（如圖乙所示），實現自動化控制。閉合開關S、后，干手器感應到手伸入時，感應開關閉合，電動機開始工作。此時電磁鐵上端為　 　極，圖丙中的光敏電阻　 　（填“①”或“②”）符合他的設計要求。
（2）若全校師生均使用熱風干手，一周累計10000次，按照某同學的設計圖及干手器參數表計算干手器一周消耗的總電能。
干手器參數
額定電壓 220伏
電動機額定功率 50瓦
加熱功率 950瓦
工作時間 18秒
14．冬天坐在馬桶上感覺非常冰涼，我是某校學習小組展開“自制智能電熱馬桶圈”的項目化學習。在老師的指導下小組同學制定了評價量規，表一為部分評價指標。
表一：評價量規
評價維度 評價等級
優秀 良好 待改進
升溫維度 人坐在馬桶圈上面后5秒內溫度上升至30℃以上 坐在馬桶圈上面后10秒內溫度上升至30℃以上 坐在馬桶圈上面后10秒內溫度無法上升至30℃
節能性 在保溫擋時工作電路電流不大于50mA 在保溫擋時工作電路電流范圍在50—100mA 在保溫擋時工作電路電流大于100mA
圖甲是該小組同學設計的電路圖。控制電路電源電壓U=6V，Ra為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化隨如圖乙所示。Rb為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化如表二所示。電磁繼電器在電流大于40mA時，銜鐵被吸合，工作電路處于加熱狀態；在電流小于20mA時，銜鐵被釋放，工作電路處于保溫狀態。工作電路的電源電壓為220V，R2=100歐。（電磁鐵線圈電阻忽略不計）
表二：熱敏電阻阻值隨溫度的變化
溫度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44
阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
（1）對照評價量規，為使該小組設計的智能電熱馬桶圈在“節能性”這一維度達到優秀，R1的阻值至少為多少，請計算說明。
（2）請計算體重為50kg的小舟坐在馬桶上時，馬桶圈的溫度調控范圍。
（3）在實驗過程中，該小組同學發Ra壞了，于是找了另一個壓敏點電阻Rc，其阻值隨壓力變化如圖乙所示。小舟經過分析認為不合適，這樣會比較費電。請你通過分析說明理由。（提示：加熱狀態下比保溫狀態更費電）
15．項目學習小組利用如圖甲電路將電流表改裝成一個“數字顯示”溫度計(如圖丙)，其中 R1為熱敏電阻，其電阻隨溫度變化如圖乙所示。其制作過程如下：
步驟一：將圖甲中滑動變阻器的滑片P移到b端，閉合S1、S2，移動滑片P使電流表滿偏，此時滑動變阻器的阻值標注為 Rp，之后保持滑片P位置不再移動；
步驟二：斷開S1、S2，向容器中加入適量沸水(標準大氣壓下)，只閉合S1并記錄電流值，接著觀察溫度計，記錄示數每下降5℃時溫度t和對應的電流I；
步驟三：根據記錄的t和I，重新繪制電流表的表盤，改裝成溫度表。
（1）當溫度降低時，熱敏電阻的阻值將　 　。
（2）已知電源電壓為30V，選用的電流表量程為0~0.6A，求水溫52℃對應電流表表盤的電流示數。(寫出計算過程)
（3）當容器中水溫為100℃和80℃時，在圖丙中標出的兩個溫度的刻度間距記為△L1；同理，將20℃和40℃對應溫度的刻度間距記為△L2。請比較△L1和△L2的大小關系：　 　。
鞏固練習
1．關于電與磁，下列說法錯誤的是（　　）
A．圖甲中說明電能生磁，被稱作電磁感應現象
B．圖乙是發電機的原理圖，即通電導體在磁場中會受到力的作用
C．圖丙在生活中的應用是電動機，電動機的原理是電流的磁效應現象
D．圖丁閉合開關后， 吸起大頭針的數目不同，說明電磁鐵磁性強弱與線圈匝數有關
2．物理是以實驗為基礎的自然科學課程，有關電與磁的實驗（如下圖所示），下列分析正確的是（　　）
A．甲圖中，閉合開關，磁針發生偏轉的方向與電流方向無關
B．乙圖中，根據安培定則分析，電源左端為正極
C．丙圖中實驗說明電磁鐵的磁性大小與電流大小有關
D．利用丁圖中實驗原理制成了發電機
3．有關電與磁的知識，下列說法錯誤的是（　　）
A．甲圖可以驗證電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關系
B．乙圖中的電磁繼電器實質是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關
C．丙圖中麥克風的工作原理是電磁感應現象
D．丁圖為揚聲器，工作時將機械能轉化為電能，與電動機的原理相同
4．科技小組的同學為疏菜大棚設計了一個自動噴霧系統，其簡化電路圖如圖16甲所示。噴霧系統用于調節空氣相對濕度，控制電路中的電源電壓為且保持不變，定值電阻的阻值為，為裝在探頭上的濕敏電阻，其阻值隨相對濕度（空氣中含有水蒸氣的百分比，單位為%）變化的圖像如圖16乙所示。當控制電路中的電流達到時，繼電器的銜鐵被吸合；當控制電路中的電流減小到時，銜鐵被釋放。
（1）開關閉合，電磁鐵的上端為　 　極；隨著蔬菜大棚內空氣相對濕度減小，控制電路的電流　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
（2）求蔬菜大棚里的相對濕度最大值及相對濕度最大值時定值電阻的電功率。
（3）若要增大蔬菜大棚里的相對濕度最大值，下列措施可行的是____（填選項）。
A．減小控制電路中的電源電壓
B．增大定值電阻的阻值
C．將另一定值電阻與定值電阻并聯
D．減少電磁鐵線圈的匝數
5．在一次課外活動中，小悅同學對家用電磁爐進行了相關的觀察和研究，并記錄了電磁爐及她家電能表的有關數據，如下表：請你根據小悅同學在活動中獲得的有關資料，求解在這段時間內：
觀察對象 有關記錄 研究活動
電磁爐的銘牌 ； ①用電磁爐加熱一壺水； （水的質量，初溫） ②關閉家里其它用電器，只將該電磁爐接入電路燒水，觀察電能表，表盤在5min內轉了150r，此時用溫度計測得水的溫度為。
電能表的銘牌 220V　10（40）A 50Hz　
（1）水所吸收的熱量
（2）電磁爐的實際功率；
（3）電磁爐燒水的效率。
6．如圖是科技小組設計的具有防干燒功能的飲水機裝置模型，由控制器和加熱器組成，可在水量不足時自動停止加熱。加熱電路電源電壓恒為，。控制電路電源電壓恒為，，為壓敏電阻，下方固定一個輕質絕緣形硬桿，水箱注水后圓柱形浮體豎直上浮，通過形桿對壓敏電阻產生壓力，所受壓力每增加，電阻減小。浮體的底面積為、高。科技小組對飲水機模型進行測試：向水箱內緩慢注水，當液面上升至距浮體底部處時，電磁鐵線圈中的電流為，此時銜鐵恰好被吸下，加熱器開始工作；當電磁鐵線圈中的電流為時，防干燒功能啟動。（形硬桿的質量和電磁鐵線圈的電阻忽略不計，，取
（1）求加熱電路工作時的電流；
（2）求飲水機防干燒功能啟動時底部受到水的壓強；
（3）為了防止防干燒功能太早啟動，請提出一種可行的方法（如更換電源、電阻、電磁繼電器彈簧等）并說明理由。
7．人們對自我保護越來越關注。下表為某品牌足浴盆的相關參數，其內部電路可分為工作電路和控制電路兩個部分（如圖甲所示）。電磁繼電器所在控制電路的電源電壓U=6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，加熱至40℃時，自動進入保溫模式，此時電磁繼電器線圈的電流達到30mA，熱敏電阻RX的阻值隨溫度變化的曲線如圖乙所示。
（1）如圖甲所示，工作電路處于加熱狀態時，電磁繼電器銜鐵的觸點應該與　 　（選填“A”或“B”）相連；
（2）根據足浴盆的相關參數，求R2的阻值；
（3）為使溫度加熱至40℃時，自動進入保溫模式，求此時滑動變阻器的電阻阻值；
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，請提出改進的措施。
8．北京時間10月17日16時35分，G1137次動車組列車從印尼雅加達哈利姆車站開出，雅加達至萬隆高速鐵路正式開通運營，全線采用中國技術、中國標準，標志著中印尼共建“一帶一路”成效顯著，中國高鐵走出國門，走向世界！某中國高鐵列車的控制和工作原理可簡化為如圖b所示的電路圖。已知該高鐵列車和乘客總質量約500t，控制電路電源電壓為6V，工作電路電壓為25kV，電流為400A。
（1）當控制電路電流達到0.4A，電磁鐵的磁性才能將銜鐵吸下，工作電路開始工作，求R0最大值；
（2）該高鐵列車從A地勻速直線運動到遠在175km外的B地，僅花費時間30min，則高鐵的平均速度達到多少？
（3）根據中國工程院原院士徐和誼的研究組織的成果，動力系統耗費的電能占據高鐵耗費總電能的70%。假設在（2）情境中，某高鐵列車受到的空氣阻力f約占總阻力的80%，和高鐵列車速度的平方成正比，即f=kv2（f的單位為N，速度v的單位為m/s），求系數k（結果保留1位小數）
9．如圖甲所示，5月3日17時27分，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射，之后準確進入地月轉移軌道，發射任務取得圓滿成功，開啟世界首次月球背面采樣返回之旅。
（1）地球和月球之間的距離約為38萬千米，嫦娥六號探測器經過約 250 小時奔月飛行到達月球附近，此過程中它的平均速度約為多少km/h；
（2）如圖乙所示，展開太陽翼的玉兔二號在月球表面上的“工作照”通過電磁波送回地球（已知電磁波在真空和大氣層中的速度約為3×108m/s），“工作照”從月球傳回地球需要的時間為幾秒？（結果保留一位小數）
10．“天宮”空間站“天和”核心艙發射入軌后，運行在距地表約400km的圓形軌道上，每90min繞地球一圈。
（1）空間站與地球之間用電磁波傳遞信息，電磁波速度與光速相同。如果空間站與北京相距510km，空間站將信息傳給北京需要多少時間？
（2）地球的直徑約為12700km，空間站運行軌道周長約多長？（取π=3）
（3）核心艙的正常飛行時，速度大約是多少km/s？
11．小明購物時，發現收銀臺上有自動傳送帶會把商品自動送到收銀員手中掃碼結賬，如圖1所示。他發現傳送帶的末端兩側擋板上有兩個相對的小孔，當物體送到兩個小孔的中間時，傳送帶就會停止運動，取走物體后，傳送帶又會重新運動。小明設計了一個“自動傳送帶”，如圖2所示，傳送帶由工作電路中的電動機帶動，A、B是傳送帶末端兩側擋板上的小孔，A孔處有一激光源S，控制電路中的光敏電阻R2剛好位于B孔處。當物體送到A、B之間時，B孔受到的光照強度迅速減小，R2阻值迅速增大，控制電路中電流迅速減小，從而使電動機停止工作，傳送帶停止運動。已知保護電阻R1阻值固定，控制電路的電源電壓為10V，電磁鐵線圈的電阻不計。
（1）如圖2所示，當有商品傳送到B孔時，由于光在均勻空氣中沿 　 　傳播，B孔幾乎接收不到光線，會導致電磁鐵的磁性 　 　（選填“增強”、“減弱”或“不變”），電動機開關斷開，傳送帶停止運動。
（2）圖2中電磁繼電器的銜鐵在工作時相當于一個 　 　（選填一種簡單機械的名稱），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，當銜鐵恰好可以被電磁鐵吸下來時，吸引力大小為4.5N，則此時彈簧對P的拉力大小為 　 　N。（銜鐵為輕質材料制作，不計O點摩擦）
（3）傳送帶靜止時，保護電阻R1的電功率為0.2W，若在0～10s的時間內有兩個物體依次到達A、B之間，電壓表的示數隨時間變化規律如圖3所示，求：
①保護電阻R1＝　 　Ω。
②這0～10s控制電路消耗的電能為 　 　J。
12． 圖甲是某型號能設定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示，它是通過電熱絲R1來加熱空氣，從而加熱食物，達到設定加熱溫度后，斷開開關。求：
（1）將5×10-3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量。c空氣取1.0×103J/（kg·℃）；
（2）工作電路中電熱絲Rt與指示燈支路并聯。已知R1的額定電壓為220V，額定功率為1210W。正常工作時，工作電路的總電流為5.55A，此時指示燈支路消耗的功率；
（3）控制電路電源電壓恒定，通過調節變阻器R3接入電路的阻值來設置加熱溫度，電阻R2置于溫度監測區域，它的阻值隨溫度變化的關系如圖丙所示。當加熱溫度設定為150℃，即R3的阻值調為100 時，閉合開關S，電磁繼電器（不計線圈的電阻）的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達到150℃時，銜鐵向上彈起，停止加熱。則當R3的阻值調為80 時，對應的加熱溫度設定為多少？
13． 喜歡創造發明的小榕設計了一個自動控溫的保溫箱，其工作原理電路圖如圖所示。電源電壓恒為12V，控制電路中電磁鐵線圈電阻忽略不計，定值電阻，加熱電路中電阻。為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化情況如表所示。閉合開關S后，當箱內溫度達時，銜鐵被吸下，電阻R停止工作；當箱內溫度低于. 時，電磁鐵磁性減弱，在彈簧作用下，A、B兩觸點接觸，電阻R又開始工作。求：
熱敏電阻
（1）電阻R工作100S產生的熱量是多少J？
（2）電磁鐵吸住滑塊的最小電流是多少A？
（3）若將電流表改成溫度表，其刻度是否均勻，請通過分析計算說明理由。
14．小州為老師設計了一個電保溫杯，在杯內水量不低于最低水位線的情況下，可將水溫控制在45℃到55℃之間（即保溫區間為45~55℃）。他用到的器材有電磁繼電器、電熱絲和、定值電阻、熱敏電阻、電源和開關等，其電路如圖1所示。左邊控制電路中，阻值隨溫度變化的情況如表格所示。當溫度時，線圈電流，電磁鐵將銜鐵吸下，觸點K、B接觸，處于低溫檔，功率為40W；當溫度時，線圈電流，電磁鐵將銜鐵釋放，觸點K、A接觸，處于高溫檔，功率是220W。
t/℃ 35 40 45 50 55 60 65
125 95 70 50 35 25 20
（1）工作電路電壓為220V，求水溫為45℃時和的阻值；
（2）某次測試過程中，小州在杯中加入部分30℃的水，閉合開關和，并測出從開關閉合到銜鐵被吸下的過程用了2min，求此過程工作電路消耗的電能；
（3）電磁鐵線圈電阻忽略不計，求控制電路的電源電壓；
（4）小州想通過優化電路，再增加一個保溫區間，且新增保溫區間的最高溫度為65℃，請你幫助小州在圖2虛線框中畫上適合的元件（可在兩個保溫區間進行切換），將改進后的電路補充完整，并在圖中標出元件的阻值規格。（此問不要求寫出計算過程）
15．如圖所示，勞動課上，某同學用電磁爐燒水。水壺中裝滿初溫為的水，水壺和電磁爐的部分參數如表所示。當時氣壓為一個標準大氣壓，，求：
水壺 電磁爐燒水擋
凈重： 額定電壓：
容量： 額定功率：
（1）壺中水的質量；
（2）當水剛好燒開時，水吸收的熱量；
（3）電磁爐正常工作，若加熱效率為，水剛好燒開所需的時間。
16．（1）汽車啟動原理圖如圖所示，汽車啟動時，需將鑰匙插入鑰匙孔并旋轉(相當于接通電路)。下列有關說法錯誤的是____ 。
A．此時通電螺線管產生磁性
B．通電螺線管E端的磁極為S極
C．汽車鑰匙是絕緣體
D．通電螺線管兩端電壓與電動機兩端電壓不同
（2）如圖所示是某賓館走廊廊燈的自動控制電路，走廊入口上方安裝有反射式光電傳感器，當人靠近到一定距離時，從光電傳感器上發射的紅外線經人體反射后被接收器接收，接收器中的光敏電阻R0阻值減小，定值電阻R兩端的電壓　 　，同時電磁鐵磁性　 　，工作電路接通，燈泡發光，圖中電磁鐵的上端是　 　極。
17．電與磁之間存在著相互聯系，彰顯物理現象的對稱、統一之美。
（1）如圖所示，利用干電池、導線和小磁針進行實驗。通電后小磁針發生偏轉，斷電后小磁針復位，實驗表明　 　。
（2）如圖甲所示，將直導線繞成螺線管形狀，將其安裝在有機玻璃板上，連入電路。硬紙板上均勻地撒滿鐵屑，螺線管周圍放置若干枚小磁針。
①閉合開關，輕敲玻璃板，觀察到鐵屑的分布規律，同時觀察到小磁針發生偏轉，說明通電螺線管周圍存在　 　。鐵屑的分布情況與　 　磁體周圍鐵屑的分布情況相似。此時，如果移走小磁針，該結論　 　（選填“仍成立”或“不成立”）；
②小磁針的作用是指示該點的磁場　 　。觀察圖乙小磁針的指向，可知螺線管的右端是　 　（選填“N”或“S”）極。接下來將電源的正負極對調，這是為了進一步判斷通電螺線管的極性與　 　的關系。
（3）在螺線管中插入軟鐵棒，可以制成電磁鐵，下列設備中沒有用到電磁鐵的是________。
A．電磁繼電器 B．電磁起重機 C．電爐 D．電鈴
18．探究“電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”如圖所示，甲、乙、丙三個裝置的透明容器中各有一段電阻絲，容器中密封著等量空氣。
（1）要探究電熱與電阻的關系，應選用　 　兩個裝置，并將它們　 　（選填“串聯”或“并聯”）接到電路中進行實驗。通電一段時間后發現電阻大的裝置中型管液面高度差變化大，說明其產生的熱量　 　，由此得出結論：在通電時間和　 　相同時，導體的電阻越大，電流通過導體產生的熱量　 　。
（2）將乙、丙兩個裝置串聯接到電路中進行實驗，可探究電熱與　 　的關系。實驗中發現通電時間相同時，　 　裝置型管中液面高度差的變化大。
（3）實驗中通過觀察型管中液面高度差的變化反映電流通過導體產生熱量的多少，在研究許多物理問題時都會用到這種方法，下列實例采用研究方法與此相同的是_____。
A．探究電流與電壓、電阻的關系
B．用吸引鐵釘數量判斷電磁鐵磁性強弱
C．研究磁場時，引入“磁感線”
19．小明利用如圖所示的實驗裝置，探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。
（1）實驗中，通過觀察　 　來判斷電路中是否有感應電流產生；
（2）通過___________（選填字母）的操作可以在電路中產生感應電流；
A．磁體不動，導體AB上下運動
B．導體AB不動，磁體左右運動
C．以上兩種方法都可以
（3）在儀器和電路連接都完好的情況下，為使實驗現象更明顯，可選擇___________（選填字母）；
A．改變磁場方向
B．把靈敏電流計換成電流表
C．換用磁性更強的磁鐵
（4）當導體AB向右運動時，導體AB　 　（填“受到”或“不受”）磁場對它的力的作用；
（5）生活中利用該原理的例子有　 　（選填“電動機”或“發電機”）；
（6）小明將靈敏電流計更換成帶有開關的電池組，閉合開關后觀察到導體棒向左側擺動，若想改變導體棒擺動方向應___________（選填字母）。
A．改變磁場方向
B．增大電源電壓
C．增大磁場強度
D．同時改變磁場方向和電路中的電流方向
20．小明學習“電和磁”的相關知識時，完成了下列兩組實驗。
（1）在探究電流與磁場的關系實驗中：如圖甲，閉合開關的瞬間，觀察到小磁針會偏轉，該實驗說明　 　；
（2）將螺線管安裝在一塊有機玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖乙所示。鐵屑的分布情況與　 　磁體周圍鐵屑的分布情況相似。若只改變螺線管中的電流方向，鐵屑分布情況　 　（選填“會”或“不會”）改變；
（3）下列選項中與以上原理相同的是________。（填字母）
A．電磁繼電器 B．動圈式話筒 C．揚聲器
（4）用如圖丙所示的裝置研究電磁感應：保持導體AB不動，使蹄形磁體快速向上運動，電流表指針　 　（選填“不會”或“會”）偏轉；
（5）通過實驗我們還發現：感應電流方向不僅與導體運動方向有關，還與　 　有關；
（6）利用電磁感應原理工作的裝置有________。（填字母）
A．電鈴 B．揚聲器 C．電磁起重機 D．動圈式話筒
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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