初中物理电和磁试题

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．

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？

问题解决 $--$设计“超重报警器”：

小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”。要求：当物重达到 $150N$时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常。他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点 $P$，弹簧的最大伸长量与触点 $P$、 $M$之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为 $50N$。

请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程。

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。

我国第一高楼"上海中心大厦"的建筑高度是632米，为了避免台风来临时大厦上部剧烈晃动，大厦上部第125层安装了总质量上千吨的阻尼器系统，如图甲所示。阻尼器系统的钢索悬挂在大厦顶端，阻尼器类似一个质量巨大的金属摆，其简化模型如图乙所示。台风来临迫使大厦晃动，触发阻尼器产生与大厦晃动方向相反的摆动（如图丙所示）。阻尼器不停的往复摆动，使大厦上部晃动逐渐减弱，这样就不断吸收大厦晃动的能量。请回答下列问题：

（1）若阻尼器所在楼层距大厦底层高580m，乘坐高速电梯从底层到125层用时58s，则这一过程电梯的平均速度是多少？

（2）若阻尼器系统的质量是10 ⁶kg，则它受到的重力是多少？（取g＝10N/kg）

（3）图丙中，大厦刚开始向左晃动时，内部的阻尼器为什么会相对向右摆动？

（4）阻尼器吸收的能量不断增加，从安全角度考虑，设计时应使其摆动到最低点时速度不能过大，若在阻尼器下方加装铜质闭合线圈，结合电磁感应知识，你认为还缺少的器件是什么？请从能量转化的角度写出这一新增装置能减小摆动速度的原因。

智能手机进入平常百姓家，很多人对它爱不释手。瑞瑞同学学习了物理知识后，对手机的一些功能进行了科学探究。

（一 $)$拍照功能

【提出问题】如图1所示，同一位置，拍同一地点，为什么会变大呢？

【猜想与假设】手机的镜头可能是一个焦距可以改变的凸透镜。

【设计实验】瑞瑞同学设计制作了一个水透镜，探究实验装置如图2所示。

【进行实验与收集证据】

（1）保证蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入或吸出水的多少，改变水透镜的厚薄，从而改变水透镜焦距；

（2）测出水透镜焦距的大小，并移动光屏，得到清晰的像后，将观察到的现象与数据记录在下表：

凸透镜	焦距 $f=14\mathit{cm}$			焦距 $f=16\mathit{cm}$
实验序号	1	2	3	4	5	6
物距 $u/\mathit{cm}$	30	40	60	30	40	60
像距 $v/\mathit{cm}$	26	22	18	34	27	22
像的正倒	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立
像的大小	缩小	缩小	缩小		缩小	缩小
实像的大小	由大变小			由大变小

【分析与论证】

通过对实验序号2与5、3与6的数据分析，得出初步结论：在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距　　，像距与物距的比值越大，所成实像的大小　　（选填“越大”、“越小”或“不变” $)$

【评估】

（1）请你补充实验序号4中漏填的实验记录：　　；

（2）在成实像的情况下，焦距不同的凸透镜，成像的共同特点都是　　（选填“倒立”或“缩小”或“不变” $)$

（二 $)$无线充电

如图3所示，是一个手机无线充电装置。该装置是利用了　　的原理对手机进行充电的。

（三 $)$微信运动

利用微信运动软件，可以记录每天行走的步数。假如瑞瑞同学每天行走1万步，其平均步长为 $50\mathit{cm}$，由此可知瑞瑞同学每天大约行走　　 $\mathit{km}$。

（四 $)$振动模式

振动可以发声，某些手机的振动模式，是因为其内部有个微型电动机会带动转轴上的叶片振动，如图4所示，能实现振动功能的叶片可能是哪一种：　　。

硫化镉 $\left(\mathit{CdS}\right)$是一种光敏材料，其电阻值 $R$随光照强度 $E(E$越大表示光照越强，其国际单位为 $\mathit{cd})$的变化如图2所示。某展览厅（如图1所示）为保护展品。采用这种材料设置了调光天窗。当外界光照较强时，启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，自动启动节能灯给予补光。调光天窗的电路原理如图3所示， $R_0$为定值电阻， $R$为 $\mathit{CdS}$电阻， $P$为电磁铁，其线圈电阻 $R_P$为 $10\Omega$，当电流达到 $0.06A$时能吸合衔铁。已知电源电压 $U_1=12V$， $U_2=220V$，则：

（1）图2中 $R$随光照强度 $E$变大而　　（选填“增大”或“减小” $)$。

（2）图3中的 $L$代表的是并联安装在展厅内的10盏“ $220V10W$”节能灯，这些节能灯同时正常工作4小时，共消耗电能　　 $\mathit{kW}·h$。

（3）若要缩短节能灯点亮的时间，可换用阻值较　　（选填“大”或“小” $)$的 $R_0$。

（4）当外界光照强度达到 $1\mathit{cd}$时，电动卷帘便开始工作，求 $R_0$的阻值。

阅读短文，回答问题：

超声测速仪

如图甲所示是公路旁的超声波测速仪，它向行驶的车辆发射频率为 $f_0$（一般为 $30\mathit{kHz}~100\mathit{kHz})$的超声波，当车辆向它靠近时，车辆反射回来的超声波频率 $f$增大；当车辆远离时，反射回来的超声波频率 $f$减小，变化的频率△ $f=|f_0-f|$与车辆速度 $v$关系如图乙所示。

超声波测速仪内部工作原理如图丙所示， $P$、 $Q$是压电超声换能器，在外力作用下发生形变时会产生电压，形变消失后，电压随之消失；反之，当在其上加一定电压就会发生形变，电压消失后，形变随之消失。超声波测速仪内部振荡电路产生高频交流电压加到 $P$上， $P$产生相同频率的超声波；被车辆反射回来的超声波在 $Q$上产生交流电压，其频率与反射波的频率相同，比较电路将振荡电路和放大电路的两种频率的交流电压进行比较，计算出它们的差值△ $f=|f_0-f|$，由△ $f$就能知道车辆的速度。

（1）当车辆靠近超声波测速仪时，反射回来的超声波频率 $f$　　（大于 $/$等于 $/$小于） $f_0$；

（2）超声波测速仪工作时，压电超声换能器　　。

$A$．均将形变转换成电压

$B$． $P$将形变转换成电压， $Q$将电压转换成形变

$C$．均将电压转换成电流

$D$． $P$将电压转换成形变， $Q$将形变转换成电压

（3）为使超声波测速仪正常工作，振荡电路中产生交流电的图象可能是图中的　　。

（4）汽车先后以 $v_1$和 $v_2$的速度远离超声波测速仪时，反射回来超声波的频率分别为 $f_1$和 $f_2$，且 $f_1$大于 $f_2$，则 $v_1$　　（大于 $/$等于 $/$小于） $v_2$。

（5）汽车行驶中，超声波测速仪监测到△ $f$与它们之间的距离 $r$关系如图丁所示，以测速仪为参照物，该汽车的运动情况是　　。

最近我市出现了许多共享电动汽车，这种新型低碳的交通工具，深受市民的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。请回答：

电池容量 $(\mathit{kW}·h)$	22
车载充电器输入电压 $\left(V\right)$	220
车载充电器输入电流（A）	16
电能转化为机械能的效率	$70\%$

（1）如图1所示，租车时，租赁者只要将租车卡靠近电动汽车上的感应器，感应器即能读取卡中的信息，将车解锁。刷卡所用的原理是　　。

（2）某次启动后，汽车显示屏上出现了如图2所示的输出电压与电流，求此时电动汽车的输出功率为多少瓦？

（3）根据表中的数据，将已经耗完电能的电池充满，理论上需要多少时间？充满电后，该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米，则行驶时该车受到的阻力为多少牛。

如图所示是一台家用豆浆机，某同学仔细观察了豆浆机的构造和工作过程。外壳是塑料做成的，内部主要由电动机带动刀片转动，电加热管通电加热豆浆；制作豆浆的过程是先加热，再打浆，然后加热煮熟。

根据以上内容，请你提出一个与物理相关的问题并用所学的物理知识回答，不得与示例重复。
示例：物理现象——外壳用塑料做成
物理知识——塑料是绝缘体
物理现象：______________________________________________________
物理知识：______________________________________________________

磁铁都有两极，小敏想用实验证明断磁铁A、B端有磁极．她设计了如图四个方案，并进行了实验操作，其中的现象不可能观察到的是（　　）


A．甲和乙
B．乙和丙
C．丙和丁
D．丁和甲

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）

阅读短文，回答问题。

智能洁具

智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭。

某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关 $S$切断电源。

这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能。表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）。

表一

额定电压	$220V$	清洗喷水量	$0.8L/\mathit{min}~1.2L/\mathit{min}$
烘干机额定功率	$180W$	加热器额定功率	$2100W$

表二

流量 $Q/(\times {10}^{-4}{m}^3\cdot s^{-1})$	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
扬程 $H/m$	1.25	1.80		5.00	7.20

（1）该智能洁具应选用　　线插头。当图甲电磁铁线圈中电流从 $a$流向 $b$时，电磁铁下端是　　极。

（2）下列说法正确的是　　。

$A$．红外线感应装置利用超声波进行工作

$B$．暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化

$C$．纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性

$D$．漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关 $S$不会被吸起

（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为 ${38}^{°}\text{C}$的温水清洗，加热器的效率为　　 $\%$；清洗结束，暖风烘干机工作 $40s$，消耗的电能会使标有“ $3000\mathit{imp}/(\mathit{kW}\cdot h)$”的电能表指示灯闪烁　　次。 $[$水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，室温为 ${18}^{°}\text{C}]$

（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为 $0.8\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，其扬程为　　 $m$；当水泵的流量为 $1.0\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，输出的水达到对应的扬程，此过程中水泵克服水重力做功的功率 $P=$　　 $W$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（5）图乙为洁具的温控装置原理图。 $R_1$是滑动变阻器， $R_2$是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。当 $R_1$两端电压 $U_1$增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。

①适当　　（填“增大”或“减小” $)$电源电压，可使控制水温的预设值升高；

②电源电压设定为 $10V$，当 $R_1$接入电路的阻值为 $6\Omega$时， $R_2$的电功率为 $4W$，此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高，则控制电压 $U_1$是　　 $V$。

如图所示为小梅在物理课上曾经使用过的一个实验装置，由铁架台、蹄形磁铁、灵敏电流计、开关、导体棒和几根导线等器材组成。

（1）这一实验装置是用来研究　　现象的。

（2）小梅至今对这个实验的下列过程记忆犹新：

①为使灵敏电流计的指针发生偏转，她首先闭合开关，然后要使导体棒　　（选填“上下”或“左右” $)$运动。

②保持导体棒的运动方向不变，将蹄形磁体 $N$、 $S$极的位置对调，灵敏电流计指针偏转方向也会改变。这说明：感应电流的方向与　　的方向有关。

（3）通过图甲所示的实验，小梅断定：利用图乙所示的实验装置，闭合开关后，拿一根条形磁铁向右插入线圈中时，也会观察到灵敏电流计指针的偏转。

请你简要说明小梅这样想的理由。　　。