初中物理电和磁综合题

随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭．小林的爸爸最近也购买了一辆轿车．

(1)请在图甲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，启动轿车；电磁铁的工作电压小于电动机的工作电压．
(2)若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图乙所示．则在0—5s时间内，轿车发动机做功____ ___J，轿车运动过程中受到的阻力是__  _____N．
(3) 通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离(即从操纵制动刹车到车停下来的距离)，数据如下表所示：

实验次数	1	2	3	4	5
速度／(km·h^—1)	40	60	80	100	120
制动距离／m	8	18		50	72

根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是 ▲ m．

能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危急、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能：
（1）请你为自己的家庭设计两个不需要消耗燃料的发电方式：　 　、　 　
（2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱）？请回答下列问题：
A．这一设想依据的原理是：　 　
B．需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材：　 　、　 　
C．怎么实现你的设计？

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。

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

目前随着城市建筑越来越高，楼内都安装了电梯，方便居民出入，某楼梯的电梯的相关参数如下表，为了安全，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示：


⑴由图可知，当电梯所载人数增多时， 压敏电阻R₂所受的压力增大，阻值减小，则控制电路的电流增大，从而使电磁铁的磁性_________（选填“增强”或“减弱”），当电梯超载时，触点K与触点________（选填“A”或“B”）接触，电铃发出报警铃声。
⑵电梯在使用过程中，若控制电路中的R₁被短接，则该超载自动报警系统会出现什么异常？________________________________________________________________
⑶某开发商称：此电梯是快速电梯，它能在10s内将10个成年人从1层匀速升高到14层，若每个人的体重约为600N，每层楼高3m，电梯上升时需要克服摩擦及系统自重共计2000N，请你通过计算说明开发商的话是否可信？

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”）

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

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）．

如图1所示，2018年5月23日中央新闻报道，我国自行设计制造的新型磁悬浮列车工程样车运行试验取得成功，时速可达160公里以上，列车由于车体与轨道不接触、无摩擦，具有噪音低损耗小、易维护等优点，被誉为"零高度飞行器"。这种兼具高速与中低速磁浮交通优点的新型磁悬浮列车将为我国城市间提供一种方便快捷的绿色轨道交通工具。

（1）磁浮列车是在车厢底部和轨道上分别安装了磁体，并使它们的同名磁极相互 　 　，车体与轨道不接触，无摩擦，列车能够在轨道上方几厘米的高度上飞驰，避免了来自车轮与轨道之间的摩擦。

（2）如图2所示，列车站台设计成中间高两边低的原因是：进站时列车由于 　 　要保持原来的运动状态冲上站台；从能量转换的角度来说，当列车出站时从高度较高的地方下行，它的 　 　，不用消耗过多的电能或化学能等能量。

（3）如图3所示，当列车进站时，乘客必须站在站台和黄色线以外的位置候车才安全的原因是 　 　。

（4）小张乘坐列车时看见两旁的房屋迅速向东退去，则列车相对于地面正在向 　 　行驶。

如下图。

（1）如图甲所示，一束光线垂直射到玻璃砖的一个面；请作出这束光线进入玻璃砖内的径迹和从斜面离开玻璃砖后的大致径迹，要求在斜面处标出法线。
（2）如图乙所示是广场上一只氢气球，用细绳系于地面上，请作出氢气球受到重力和浮力的示意图。
（3）如图丙是利用太阳能给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，光敏电阻的阻值R随光照强度的增强而减小。白天，通过太阳能电池板与蓄电池回路将太阳能转化为化学能储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于一定值时，通过蓄电池与LED回路，路灯开始工作。请用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D、E、F、G的四根引线；连线不能交叉）

电磁铁的磁性强弱与什么因素有关？一小组同学提出了以下猜想：
(1)通过电磁铁的电流大小不同，电磁铁的磁性强弱不同。
(2)电磁铁的线圈匝数不同，电磁铁的磁性强弱不同。为了检验猜想(1)，该小组同学连接好实验电路图如图甲所示，当闭合开关后，电流表的读数为0.5A，观察电磁铁吸起的小铁钉的数量；再断开开关，将干电池减少一节，重做实验，发现电磁铁吸起小铁钉的数量减少了，而此时电流表的示数如图乙所示，此时通过电磁铁的电流是________A。以上两次的实验对比，得出的实验结论是：电磁铁的铁芯不变、线圈匝数相同时，通过的电流越大，电磁铁的磁性________。
为了检验猜想(2)，一位同学将电磁铁上的连线由“1”和“3”改接为“1”和“2”，接入电路中的线圈匝数减少一半，但闭合开关后观察两种情况下电磁铁能够吸起的小铁钉数量差不多。你认为该同学的实验是否正确？若不正确，请你说出正确的做法：________________________________________________。

如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻R₀＝10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。

温度t／℃	0	5	10	15	20	25	30	35	40
电阻R／Ω	600	550	500	450	420	390	360	330	300

(1)请说明该自动控制装置的工作原理。
(2)计算说明该空调的启动温度是多少？
(3)为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联多大的电阻？
(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。

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．

小明在探究通电直导线周围的磁场方向与电流方向的关系后，想进一步探究影响通电直导线周围磁场强弱的因素。经老师指导及查阅资料知，磁场的强弱可以用物理量“B”来表示(单位为“T”)，其大小与直导线中的电流I、测试点到直导线的距离r有关。小明通过实验所测得的两组实验数据如下。
表一：当测试点到直导线的距离r＝0.02m时，磁场的强弱B与电流I的实验数据。

I／A	2.5	5	10	20
B／T	2.5×10^－5	5×10^－5	10×10^－5	20×10^－5

(1)分析表一中的实验数据，你能得到什么结论？
答：________________________________________________________________________。
表二：当直导线中的电流I＝5A时，磁场的强弱B与距离r的实验数据。

r／m	0.02	0.04	0.06	0.08
B／T	5×10^－5	2.5×10^－5	1.67×10^－5	1.25×10^－5

(2)分析表二中的实验数据，你能得到什么结论？
答：________________________________________________________________________。

磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小与放入它们之间物体的哪些因素有关，请你参与探究并解决一些问题。
(1)如图1，保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放入不同的物体时，通过比较纸片下面能吸附的回形针数量，显示磁体对回形针吸引力的大小。回形针的放置有图2中的甲、乙两种方法，依据________的原理，回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图2中________的方法。
(2)选择正确的方法后，他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的回形针个数，多次实验后将数据记录在下表中。

磁体与纸片之间放入的物体	不放物体	铁板	镍板	铝板	陶瓷板	玻璃板	塑料板
吸引回形针的数量／个	4	1	1	3	3	3	3

①分析数据可以得出：在其他条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量________，说明铁板和镍板对吸引力的影响________，即对磁性屏蔽效果明显。
②铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是________。
③铝是导体，陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同。据此，你提出一个值得探究的问题：________________________________________。
(3)他们在纸片上分别放入形状和________相同、面积不同的铁板，发现铁板面积越大，吸住的回形针数量越少。
(4)日常生活中，磁卡常受外界磁场影响出现消磁现象，请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质，再写出一种保护磁卡磁性的方法：________________________________________。