初中物理电和磁试题

人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总开关 $S$，当足浴盆有水注人到一定量时压控开关 $S_1$， $S_2$就会自动闭合，此时 $R_1$、 $R_2$会同时工作，加热至 ${40}^{°}\text{C}$时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。

（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是　　。压控开关 $S_1$的作用是防止　　，达到保护电路的目的。

（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏， $R_x$为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则 $R_x$阻值随温度变化的曲线为图丙中的　　。

（3）求 $R_2$的阻值

（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？

为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为 $12V$、最大容量为 $100\mathit{Ah}$的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。 $R_0$为定值电阻， $R$为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆 $\mathit{ABO}$与圆柱形浮体相连， $\mathit{AB}:\mathit{BO}=4:1$，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为 $220V)$

压敏电阻受到的压力 $F/N$	60	120	180	240	300	360	420	480	$\dots$
压敏电阻 $R$阻值 $/\Omega$	500	360	260	180	120	80	65	55	$\dots$

（1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。

（2）“发电玻璃”光电转化率接近 $18\%$．要求在 $5h$内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为　　 $m^2$．（太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 $1000W$计算，计算结果精确到 $0.1m^2)$

（3）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为 $360N$，通过电磁铁线圈的电流为 $100\mathit{mA}$，排水泵启动；当水位回落到浮体只有 $\frac{2}{5}$体积浸入水中时，硬质杠杆 $\mathit{ABO}$仍处于水平位置，线圈中电流为 $30\mathit{mA}$，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？

（4）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向　　（填“左”或“右“ $)$移动。

人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总开关 $S$，当足浴盆有水注人到一定量时压控开关 $S_1$， $S_2$就会自动闭合，此时 $R_1$、 $R_2$会同时工作，加热至 ${40}^{°}\text{C}$时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。

（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是　　。压控开关 $S_1$的作用是防止　　，达到保护电路的目的。

（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏， $R_x$为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则 $R_x$阻值随温度变化的曲线为图丙中的　　。

（3）求 $R_2$的阻值

（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？

随着时代的发展和社会的进步，小轿车已经逐步进入普通百姓的家庭。去年寒假，小明家新买了一辆国产小轿车，当天天气晴朗，爸爸带他一起去试车，小明拿着汽车使用说明书想要了解汽车的功能。

（1）说明书上提到该汽车上的导航系统采用的是令国人骄傲的北斗导航系统，该系统通过　       　（选填“超声波”或“电磁波”）实现卫星和汽车之间的信号传输。

（2）汽车启动后，爸爸不小心碰到了方向盘旁边的一个手柄，导致玻璃水喷到前挡风玻璃的外侧，雨刮器自动工作，刮去了玻璃水。小明想，这么冷的天，玻璃水为什么不会凝固呢？应该是这款玻璃水的凝固点比普通水的凝固点　        　（选填“高”或“低”）的缘故。

（3）爸爸刚把车开出不久，车窗上出现了“哈气”，雨刮器　       　（选填“能”或“不能”）将“哈气”快速刮去。

（4）车内空调既能调节温度，又能调节风速，还能调节出风口的吹风方向。小明结合所学知识判断，如果要快速提高车内整体温度，除了调节好温度和风速之外，出风口最好是向　        　（选填“上”或“下”）吹暖风。

（5）说明书上提到了“驾驶员疲劳提示”的功能，小明经仔细阅读说明书得知，在高速公路上行驶时，汽车会智能地分析出司机的疲劳程度。如果发现司机打瞌睡，车内会立即响起警报声警示司机。如果司机连续驾驶达到 $2h$，仪表盘上会亮起一盏提示灯，提示司机休息。

①小明回家后，根据说明书对这个功能的介绍，设计了一个“驾驶员疲劳提示”的模拟电路，如图所示。当司机打瞌睡时，相当于只有开关 $S_1$闭合，铁片被电磁铁 $A$吸引向左偏，电铃响起（相当于警报声响起）：当司机连续驾驶达到 $2h$时，相当于只有开关 $S_2$闭合，铁片被电磁铁 $B$吸引向右偏，灯泡亮起（相当于提示灯亮起）。图中虚线框内电源的一端已经与铁片相连，还有一根导线没有画出，请你用笔画线代替导线，完成模拟电路的设计。

②小明按照设计，正确连接电路，上述功能均已在测试中实现。但由于两个电磁铁完全相同，在开关 $S_1$和 $S_2$同时闭合时，两个电磁铁吸引铁片的力也相同，导致铁片处于原中间位置静止不动，虚线框内电路无法接通，电铃和灯泡都不工作。这相当于司机连续驾驶 $2h$的同时又恰好打瞌睡，但警报系统不工作，无法起到警示作用。结合学过的“电磁铁磁性强弱与哪些因素有关”的知识，小明只在原电路中又连入了一个阻值合适的定值电阻，就解决了这个问题。请你在后面横线处写出这个定值电阻是与哪个电磁铁如何连接的：　                                         　。

某款新型电动汽车的性能参数如表所示，请回答下列问题。

（1）电动机是电动汽车的核心部件，电动机正常工作时，电能转化为　   　能，电动机的工作原理是　　。

（2）电动机正常工作时，通过线圈的电流是多大？

（3）同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗汽油为 $10L$，请通过计算比较两种汽车的百公里能耗，并说明能耗不同的主要原因。汽油的密度 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，汽油的热值 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（4）汽车在某段公路上匀速行驶时，进入某超声测速区域，如图所示。当该车运动到距测速仪 $370m$时，测速仪向该车出一超声波信号， $2s$后收到从车返回的信号，超声波在空气中传播速度为 $340m/s$，求该车的速度。

工作电压	$400V$
电动机功率	$40\mathit{kW}$
百公里耗电量	$15\mathit{kW}·h$

国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图1为小华设计的模拟装置示意图：电源电压 $U=6V$ ；当电磁铁线圈中的电流 $I⩽0.02A$ 时，衔铁 $K$ 被释放从而关闭气路（未画出）启动保护，反之打开气路；线圈电阻不计；热敏电阻 $R_t$ 的阻值与温度的关系如图2中图线①所示。

（1）停止加热（意外熄火）后，随着 $R_t$ 温度降低，线圈中电流将变 　　；

（2）在调试装置时，需满足以下两个条件：

①装置启动保护时 $R_t$ 的温度不高于 ${80}^{°}\text{C}$ ；

②为防止意外熄火后燃气泄漏的时间过长，装置启动保护时 $R_t$ 的电功率应不超过 $0.06W$ ；为满足上述条件，求电阻箱 $R$ 接入电路阻值的范围；

（3）调试完成后，若仅将 $R_t$ 更换为图线②所示的热敏电阻（两只热敏电阻的吸、放热本领相同），小华发现装置启动保护的灵敏度会降低，你认为其中的原由是： 　　。

智能机器人目前已能够为人类在很多方面进行高效率、高精准度的服务，在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务。下表是某智能机器人图书馆员"小 $i$ "（如图甲）的部分参数：

参数名称	电源电压 $/V$	最大负重 $/\mathit{kg}$	提升重物最大高度 $/m$	机器人车轮直径 $/\mathit{cm}$	充电功率 $/W$
数据	48	20	0.6	10	2.5

（1）读者与"小 $i$ "对话，咨询某图书所在的位置，"小 $i$ "需将读者的声音信号转化为电流信号，这与 　　的原理相同。（发电机 $/$ 电动机）

（2）在阳光充足的时候，"小 $i$ "可以通过将 　　能转化为电能的方式实现无线充电。

（3）"小 $i$ "也提供无线上网服务，它与互联网之间通过 　　来传递信息。

（4）"小 $i$ "每天需将 $1944\mathit{kg}$ 图书从借阅处分批搬回书架上，每次放回需将图书提高 $0.5m$ ，则每天搬书上书架做功 　　 $J$ ，若充电效率为 $90\%$ ，则每天应至少充电 　　 $h$ ． $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

（5）如图乙所示为"小 $i$ "承受图书重力的过载保护电路原理图，图中 $R$ 为压力传感器，阻值随所受压力变化图象如图丙所示，图乙触发器的电阻忽略不计，通过的电流超过 $0.5A$ 时就触发电动机停止工作，放弃执行搬书指令，以免"小 $i$ "受损伤。因此为保护"小 $i$ "，电阻箱 $R_0$ 的阻值至少应为 　　 $\Omega$ ；"小 $i$ "长时间工作后，为减轻其最大负重，应将电阻箱 $R_0$ 的阻值适当 　　（增大 $/$ 减小）。

（6）图书馆管理人员发现，"小 $i$ "经过斜面时，爬坡打滑爬不上去，在不改变智能机器人硬件情况下，为了让"小 $i$ "能爬坡，可采用的方法是① 　　，② 　　。

如图所示，根据通电线圈的扭转方向在图中画出左边螺线管的绕线方向并标出两个螺线管的N、S极和电源的正负极．

老师在课堂上演示了电磁感应实验后，小杨同学有了新的想法：如果线圈不动，磁体相对于线圈运动是否也会产生电流？于是他找来线圈、条形磁铁、灵敏电流计和一些导线开始探究．当他把条形磁铁插入线圈的瞬间，电流表指针发生了偏转（如图所示），实验成功了!小杨又想：在这个实验中，感应电流的大小与哪些因素有关呢？请你针对小杨的问题提出一个猜想，并设计实验验证你的猜想．

（1）针对问题提出猜想：
（2）主要的实验步骤：
（3）分析论证：

小明去超市，当他站在电梯上时电梯运动较快，走下电梯后发现电梯运动会变慢。小明通过自主学习了解其电路如图所示（R是一个压敏电阻），他分析：当人走下电梯后，压敏电阻的阻值增大，则电磁铁的磁性变      （选填“强”、“弱”），衔铁与触点      (选填“1”、“2”)接触，电动机的转速变     （选填“大”、“小”）。

如图甲是电热恒温箱的原理图，由控制电路和加热电路组成（部分电路尚未连接完整），其中控制电路由U₁=6V的电源．电磁继电器（线圈电阻忽略不计）、热敏电阻R₁和滑动变阻器R₂串联而成，加热电路由U₂=220V的电源和R₀=48.4Ω的电热丝组成，R₁和R₀置于恒温箱内，图乙是热敏电阻R₁的阻值随温度变化的关系图，当控制电路的电流达到0.05A时，衔铁被吸下来，触电处断开，加热电路停止工作，当控制电路中的电流小于0.05A时，衔铁被弹回，触电处接通，加热电路正常工作，从而使恒温箱内的温度达到理想的恒温效果，根据上述信息回答下列问题

（1）请你在电路图中画线加热电路与电磁继电器正确地连接好，当热敏电阻的温度升高时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）
（2）电热丝正常工作100s产生的热量是多少？
（3）若设定恒温箱的恒温温度为60℃，则滑动变阻器接入的电阻为多少？若滑动变阻器的最大阻值为80Ω，求恒温箱可设定的最高恒温温度．

归纳式探究—．研究电磁感应现象中的感应电流：
磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T。强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场。
如图甲所示，电阻R₁与圆形金属线圈R₂连接成闭合回路，R₁和R₂的阻值均为R₀，导线的电阻不计，

在线圈中半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，图线与横、纵坐标的截距分别为t₀和B_0。则0至t₁时间内通过R₁的电流I与阻值R₀、匀强磁场的半径r、磁感应强度B₀和时间t₀的关系数据如下表：

次数	R0/Ω	r/m	B0/T	T0/s	I/A
1	10	0.1	1.0	0.1	5π×l0^-2
2	20	0.1	1.0	0.1	2.5π×l0^-2
3	20	0.2	1.0	0.1	10π×l0^-2
4	10	0.1	0.3	0.1	1.5π×l0^-2
5	20	0.1	0.1	0.05	0.5π×l0^-2

 
（1）I=      k，其中k=          （填上数值和单位）
（2）上述装置中，改变R₀的大小，其他条件保持不变，则0至t₁时间内通过R₁的电流I与R₀的关系可以用图象中的图线     表示。

某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V  3W”，R₀为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。

（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点   接通。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/25。
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R₀的阻值。（指示灯的电阻不变）

为了探究“感应电流产生的条件”，小明将铁架台、导体AB、小量程电流表、蹄形磁体、开关和若干导线按图连接．

（1）导体AB、小量程电流表及开关的连接方式是      ．
（2）小明刚安装好实验器材，就立即观察电流表，发现指针没有发生偏转，出现这个问题最有可能是因为    造成的．
（3）解决（2）中的问题后，小明观察电流表，发现指针还是没有发生偏转，于是他左右移动导体AB，发现电流表的指针发生了摆动，此时        相当于电路中的电源．
（4）小明又沿多个不同方向来回移动导体AB，均发现电流表的指针发生了摆动．
（5）经历了（2）、（3）、（4）的探究，小明便得出了感应电流的产生条件为：闭合电路的一部分导体在磁场中运动．你认为小明的结论    （选填“是正确的”、“不够准确”） ，为了验证你的这一判断，你应该怎样做？     ．
（6）实验中，小明在电路闭合时将导体AB向右移动一段距离后松开手，发现导体AB左右摆动，此时小量程电流表的指针    （选填“左右摆动”、“偏向一边”、“静止不动”） ．导体AB摆动过程中，如果不计空气阻力及导线悬挂点的摩擦，导体AB的机械能将    （选填“变大”、“变小”、“不变”）．

如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图。

（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过                  来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察___________________                                   来确定。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁(线圈)	50匝	100匝
实验次数	1	2	3	4	5	6
电流 / A	0.8	1.2	1.5	0.8	1.2	1.5
吸引铁钉的最多数目 / （枚）	5	8	10	7	11	14

 
①比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的                          ；
②比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，                       ；
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”
①你对此猜想是：     ；
②现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法。