初中物理电和磁综合题

某市科技馆有机器人和参观者下象棋的展台．机器人取放棋子时用一根“手指”接触棋子表面就可以实现（如图所示），其奥秘是“手指”内部有电磁铁．

（1）机器人取放棋子时利用了电磁铁的________（选填“磁性有无”或“磁极方向”）可以控制的特点．
（2）制作象棋棋子的材料应该是下列常见金属材料中的________．
A．铁
B．铜
C．铝

（2014·金华）小明设计了一个道路限载报警器（图甲），R₀是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。

（1）调试好电路，闭合开关S₁和S₂，当超载车辆通过时，限载报警器会      （填“灯亮”、“铃响”）
（2）一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是       （填编号）。

A．把变阻器R0的滑片适当左移

B．把电源1的电压适当增大

C．把弹簧AB的A端适当左移

D．把电磁铁C适当右移

阅读短文，回答问题
清洗机是利用高压水清洗车辆表面污垢的机器。有一种无锡生产的CC5020型清洗机的铭牌如下表所示。清洗机工作时，利用外加电力所产生的压强将水从水管中压出。其对水的压力可用压强与水管横截面积之积得出，而清洗机对水所做的功就是此力所为，详情见“信息快递”。

清洗机的铭牌
型号	CC5020	额定压强	5×10^6Pa
电源	220V/50Hz	额定流量	20L/min
额定功率	2.2KW	防护等级	IP25

（1）你认为该清洗机动力设备的主要原理与下图中的     相同。

（2）若清洗一辆汽车平均耗时10min，则清洗一辆汽车平均用水多少kg？清洗机对水做的功是多少J？
（3）该清洗机正常工作时的效率是多少？

探究利用磁场产生电流的实验中，连接了如图所示的实验装置。
(1)将磁铁向下插入螺线管时，观察到灵敏电流计的指针向左偏转，这表明________。在这个过程中以磁铁为参照物，螺线管是________的(选择“静止”“向上运动”或“向下运动”)；
(2)将磁铁从螺线管中向上拔出，你会观察到灵敏电流计的指针________________________(选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”)；
(3)通过(1)、(2)两步实验，可以得出感应电流的方向与________有关；
(4)要探究感应电流方向与磁场方向的关系，你设计的实验做法是________________________________________。

如图为直流电动机模型。
(1)直流电动机的工作原理是________________________________。电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠________________来实现的。
(2)若要改变电动机的转动方向，下列方法中可行的是________。
A．同时改变电流方向和磁场方向
B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大
D．使磁场增强
(3)下列家用电器中应用了电动机的是(　　)
A．洗衣机
B．电饭锅
C．电热水壶
D．电热毯

为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小东用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在软铁钉上绕制若干圈，制成两个简单的电磁铁，并用电磁铁完成了图所示的a、b、c、d四组实验(a、b、c是同一个电磁铁)，观察到四种情况，小阳通过调节滑动变阻器在不同位置又重复做了上述实验，仍观察到如图所示类似的现象。根据小阳的实验现象，回答下列问题。
(1)通过观察对比________两种情况可以得出：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；
(2)通过观察对比b、c两种情况可以得出：________________相同时，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；
(3)通过观察对比d中甲、乙两个电磁铁吸引大头针的数量可以得出：________________相同时，电磁铁线圈的匝数越多，它的磁性越强。

用12V的电源为微型电动机供电的电路如图（甲）所示．当单刀双掷开关S₁、S₂均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图（乙）所示．当电流稳定时，电动机正常工作．已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题．

（1）当单刀双掷开关S₁、S₂       合上时可实现电动机的反转．
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为         W．
（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率．

2009年12月26日，世界上一次建成里程最长、运营速度最高的高速铁路——武广高铁正式投入运营．请回答下列问题：
（1）列车的车身材料与飞机的相同，采用轻并且坚固的优质铝合金材料。物质的物理属性有很多，如密度、磁性、导电性、导热性、硬度等。上述属性中，“轻”反映了铝合金材料的       物理属性，“坚固”反映了铝合金材料的         物理属性；
（2）某时刻列车的电子屏幕显示它的运行速度如下图所示，此速度合       m/s。武广高铁全长1069km，若列车运行的平均速度是305km/h，则跑完全程需      h（计算结果小数点后保留一位数字）；

（3）武广高铁全程采用全封闭管理，列车高速运行过程中车身周围的气压     （选填“大于”、“等于”或“小于”）离车身较远处的气体压强。
（4）高速铁路一般采用电力机车，它的电动机是利用               的原理来工作的。

磁悬浮地球仪是使用磁悬浮技术的地球仪，它无需转轴穿过球体便可悬浮于空中，给人以奇特新颖的感觉和精神享受．

（1）磁悬浮地球仪的球体中有一个磁铁，环形底座内有一金属线圈，通电后相当于电磁铁．金属线圈与球体中的磁铁相互　  　（吸引、排斥），使球体受力　 　（平衡、不平衡），从而悬浮于空中．磁悬浮地球仪是利用丹麦物理学家奥斯特发现的电流的　 　效应工作的．当磁悬浮地球仪停止工作时，在“拿开球体”和“切断电源”之间应先　    　．
（2）将磁悬浮地球仪的球体用手轻轻向下按一下，球体就会从原来的悬浮位置向下运动，此时金属线圈中的电流　 　（增大、减小），磁性增强，金属线圈对球体的作用力　 　（大于、小于）球体重力，球体到达最低点后向上运动返回原悬浮位置．由于球体具有　 　，球体越过原悬浮位置向上运动，此时金属线圈中的电流减小，磁性减弱，球体速度越来越　 　（大、小），到达最高点后向下运动，并再次回到原悬浮位置．几经反复，球体最终停在原悬浮位置．
（3）磁悬浮地球仪正常工作时，功率为1W．则工作一个月（30天）耗电　 　kW•h，这些电能大部分转化成了　   　（机械能、内能）．

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

（1）由图乙可知，当环境温度为40 ℃时，热敏电阻阻值为____Ω。当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_________，继电器的磁性将_________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱_________相连，指示灯的接线柱D应与接线柱_________（均选填“A”或 “B”） 相连。
（3）图甲中线圈下端P的磁极是______（选填“N”或“S”） 极。

如图甲所示为猴子荡千秋的游戏装置，闭合电键后，猴子就会绕上方的横梁往复振荡。其内部电路基本结构如图乙所示（实现往复振荡的电路图中未画出）。

（1）开关闭合后，螺线管中产生磁场，其上方是     极
（2）要让猴子动起来，下列设计和原理中，错误或不合理的是（   ）

A．应用了电流的磁效应

B．应用了电磁感应的原理

C．应用了电动机的原理

D．螺线管安装在底盘内，直导线安装在猴子的座位内

阅读短文，回答问题。
夜幕下，某城市大道路边LED灯将道路照得犹如白昼，这种LED灯是通过光电转换来供电的。下图是某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈电流I与光照度E(单位勒克斯，符号lx)之间的几次实验数据如下表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12	10
线圈中电流I/m A	21. 4	27. 3	30.0	31. 6	32. 6	33. 3

当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触。

(1)由表格中数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而　　　　　　　　。
(2)白天，太阳能电池板将　　　　　能转化为　　　　　　　能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于　　　　　lx (勒克斯)时，路灯开始工作。
(3)请用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉)。
(4)一只功率为6W的LED灯，通电后其发光亮度相当于30W的日光灯。某间教室有24 盏30W的日光灯，每天平均使用2 h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月(按 30天计算)可节约电能　       k w·  h.
(5)据有关部门发布消息，5年内全市小区将全面覆盖LED路灯。但目前有部分市民反映LED路灯亮度不够，请你提出一条能提高亮度的合理化的建议：　　　　　　　　。

阅读短文，回答问题：
新型发热材料——PTC
PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的。
PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随着温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随着温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
⑴ 家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，图为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该PTC材料的居里点温度为___________℃。

⑵ 家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻____________，功率__________，使其温度____________（以上均填变化情况）；反之，也能自动调节。因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能。
⑶ 某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。请帮他将图所示的电路连接完整。

⑷ 你认为该“过热自动报警电路”的设计或在使用过程中有何不足？（指出一点即可）

在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为     极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图中的          。

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

（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图19磁场中各处的磁感应强度。
① 将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验电路连接完整。
② 正确接线后，测得的数据如上表所示。该磁敏电阻的测量值为       Ω。
③ 根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知，1处的磁感应强度为      T。
④ 在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其它条件不变，那么电流表的示数       ，电压表的示数       。（填“增大”、“减小”或“不变”）

某物理兴趣小组利用图装置探究电磁感应实验，实验情况记录在下面表格中

实验序号	磁极位置	开关	导体运动情况	G表指针偏转情况
1	上N下S	闭合	不运动	不偏转
2	上N下S	闭合	上、下运动	不偏转
3	上N下S	闭合	水平向右运动	向右偏转
4	上N下S	闭合	水平向左运动	向左偏转
5	上N下S	断开	水平向右运动	不偏转
6	上S下N	闭合	水平向左运动	向右偏转

综合分析后（实验中磁铁不运动），请回答下列问题：

（1）在图中可以看出要产生感应电流有一部分导体在磁场中，那么还应满足的条件是：
①通过比较实验序号2、3、4得出                 ；
②通过比较实验序号3、5得出                     ；
（2）通过分析我们还可探究出影响感应电流方向的因素有：
①                  ，它是通过分析比较实验序号4与      得出的；
②                  ，它是通过分析比较实验序号4与      得出的。