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【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版九全冊單元期中期末素養提升卷
第十八章 磁及其相互作用單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1.我們的日常生活離不開電和磁．發現電流磁效應的科學家是（　　）
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A．牛頓 B．奧斯特 C．阿基米德 D．瓦特
【答案】B
【解析】多了解物理學史，了解科學家的貢獻，有利于對培養學習物理的興趣．根據各位物理學家的貢獻回答，奧斯特發現電生磁．
A.牛頓提出了牛頓第一定律，故A錯誤；
B.奧斯特發現了通電導體周圍存在磁場，是第一個發現電流磁效應的科學家，故B正確；
C.阿基米德發現了杠桿原理，故C錯誤；
D.瓦特改良了蒸汽機，故D錯誤．
2.宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”圖中符合上述說法的是（　　）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】地磁場的南北極與地理南北極相反，且不重合。即：地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，如圖所示：
A．小磁針應該指向南北，圖中卻指向東西，故A不符合題意；
B．小磁針應該指向南北，圖中卻指向東西，故B不符合題意；
C．地磁南極在地理北極附近，所以小磁針S應該指向南方，略偏向東方，小磁針N應該指向北方，略偏向西方，故C符合題意；
D．地磁南極在地理北極附近，所以小磁針S應該指向南方，略偏向東方，小磁針N應該指向北方，略偏向西方，故D不符合題意。故選C。
3. 放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，三個小磁針的N極和一個小磁針的S極被涂黑，則S極被涂黑的小磁針是（　　）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】A
【解析】由于磁場方向規定，小磁針靜止時N極所指向的方向為磁感線的方向。
假設條形磁體左側是N極，則磁感線由左端出發指向右側，由圖知道，甲丙左側是N極，乙丁的右側是N極，由圖知道，假設不符合題意；
假設條形磁體右側是N極，則磁感線由右端出發指向左側，由圖知道，甲丙的右側是N極，乙丁的左側是N極，由圖知道，假設符合題意，且被涂黑S極的小磁針是甲，故A符合題意。故選A。
4. 下列四個圖中，磁感線方向標注錯誤的是（　　）
A B C D
【答案】A
【解析】A．用右手握住螺線管，讓四指向螺線管中電流的方向，則拇指所指的那端就是螺線管的N極（在螺線管的外部，磁感線從N極發出回到S極）。本選項中，四指向螺線管中電流的反方向，故A錯誤，A符合題意；
B．磁感線都是從N極發出回到S極，故B正確，B不符合題意；
C．磁感線都是從N極發出，故C正確，C不符合題意；
D．地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，磁感線從地磁北極發出回到地磁南極，故D正確，D不符合題意。故選A。
5. 關于如圖所示的實驗，下列說法中正確的是（ ）
A這是模擬法拉第電磁感應實驗的場景；
B移走小磁針，電流的磁場消失；
C根據這一現象的原理，制成了電磁鐵；
D將導線斷開，小磁針N極將指向地磁場的北極
【答案】C
【解析】A．這是探究通電導體周圍存在磁場，即奧斯特實驗的場景，故A錯誤；
B．該磁場是電流的磁場，只有電路中有電流，導線周圍就存在磁場，小磁針的作用是證實通電導體周圍有磁場，故B錯誤；
C．該實驗說明通電導體周圍存在磁場，這種現象是電流的磁效應，根據這一現象人們發明了電磁鐵，故C正確；
D．將導線斷開，導線中沒有電流通過，電流的磁場消失。由于受地磁場的影響，小磁針N極將指向地磁場的南極，故D錯誤。故選C。
6. 下圖是小聰和小明同學探究“通電螺線管的磁場方向”實驗示意圖。實驗時，在小圓位置放置小磁針，閉合開關，畫出不同位置小磁針靜止時N極的指向；對調電源正負極，重復上述操作。下列說法不正確的是（ ）
A. 小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向
B. 閉合開關，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向相同
C. 對調電源正負極，閉合開關，通電螺線管的磁場方向改變
D. 通過實驗可總結出通電螺線管的磁極性和電流方向的關系
【答案】B
【解析】A．通電螺線管周圍存在磁場，小磁針靜止時N極的指向即為通電螺線管周圍某一點的磁場方向，故A正確，不符合題意；
B．閉合開關，通電螺線管周圍存的磁場與條形磁鐵相似，通電螺線管周圍某一點磁場的方向即這點磁感線的切線方向，也就是小磁針靜止時N極指向，故放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向不相同，故B錯誤，符合題意；
C．電流周圍的磁場方向與電流方向有關。對調電源正負極，閉合開關，通過通電螺線管的電流方向改變，則通電螺線管的磁場方向改變，故C正確，不符合題意；
D．因磁感線都是從Ｎ極發出，回到S極的，根據實驗操作過程，總結小磁針的指向，可總結出通電螺線管的磁極性和電流方向的關系，故D正確，不符合題意。故選B。
7. 如圖所示，下列做法中電磁鐵不能吸引更多大頭針的是（　　）
A. 只提高電源電壓
B. 只將滑片P向左移動
C. 只增加螺線管線圈的匝數
D. 只將鐵芯換成同規格的銅芯
【答案】D
【解析】A．只提高電源電壓，通過電磁鐵電流變大，磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故A不符合題意；
B．只將滑片P向左移動，滑動變阻器連入電路的電阻變小，通過電磁鐵的電流變大，磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故B不符合題意；
C．只增加螺線管線圈的匝數，在電流一定時，電磁鐵磁性增強，可以吸引更多的大頭針，故C不符合題意；
D．只將鐵芯換成同規格的銅芯，由于銅不能被磁化，電磁鐵磁性將減弱，不能吸引更多大頭針，故D符合題意。故選D。
8. 如圖所示，R0是一個光敏電阻，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小，R是電阻箱（已調至合適阻值），它們和繼電器組成自動控制電路來控制路燈，白天路燈熄滅，夜晚路燈亮起。下列說法正確的是（　　）
A. 電路工作時，電磁鐵上端為N極
B. 給路燈供電的電源應接在b、c兩端
C. 控制電路電源電壓減小后，傍晚時路燈比原來早一些亮
D. 路燈發光時把電能全部轉化為光能
【答案】C
【解析】A．根據圖示可知，電流從電磁鐵的上端流入，根據安培定則可知，電磁鐵的上端為S極，故A錯誤；
B．晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點與接通，所以要達到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈供電的電源應接在、之間，故B錯誤；
C．電源電壓減小后，在其它條件不變時，根據歐姆定律可知，電路中的電流變小，電磁鐵中的磁性變弱，傍晚時路燈比原來早一些亮，故C正確；
D．路燈工作時電能轉化為光能、內能，不是全部轉化為光能，故D錯誤。故選C。
9. 小明把安裝完成的直流電動機模型接入如圖所示的電路中，閉合開關并調節滑動變阻器，電動機正常轉動，若要改變電動機轉動方向，下列做法中無效的是（　　）
A. 只對調電源的正、負極
B. 只對調磁體的N、S極
C. 同時對調電源的正、負極和磁體的N、S極
D. 導線①改接G、F點，導線②改接C、E點
【答案】C
【解析】A．電動機轉動方向與電流方向和磁場方向有關，調換電流方向或磁場方向，電動機的轉動方向會發生變化，所以只對調電源的正、負極，電路中電流方向發生變化，所以電動機的轉動方向發生變化，故A不符合題意；
B．只對調磁體的N、S極，磁場方向發生變化，所以電動機的轉動方向發生變化，故B不符合題意；
C．同時對調電源的正、負極和磁體的N、S極，電動機的轉動方向不會發生變化，故C符合題意；
D．導線①改接G、F點，導線②改接C、E點，電動機中的電流方向發生變化，可以改變電動機的轉動方向，故D不符合題意。故選C。
10. 圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（　　）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下；
B．線圈由圖示位置轉過180o時，電流沿dcda流過線圈；
C．線圈由圖示位置轉過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下；
D．線圈由圖示位置轉過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
【答案】D
【解析】通電導體在磁場中受力方向與電流方向、磁場方向有關，其中之一發生改變，則受力方向發生改變。
A．根據題意知道，此時dc邊受到磁場的作用力向下，由于ab邊中電流方向與dc中電流方向相反，而磁場方向相同，所以ab邊受到磁場的作用力與dc邊受到磁場的作用力相反，即ab邊受到磁場的作用力向上，故A錯誤；
B．由圖知道，線圈由圖示位置轉過180o時，電流沿abcd流過線圈，故B錯誤；
C．線圈由圖示位置轉過180°時，dc邊中電流的方向反向，則受力方向改變，即dc邊受到磁場的作用力向上，故C錯誤；
D．線圈由圖示位置轉過180°時，ab邊中電流的方向反向，則受力方向改變，即ab邊受到磁場的作用力向下，故D正確。故選D。
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
11. 1820年，安培在法國科學院的例會上做了一個有趣的實驗。如圖所示，將螺線管沿東西方向水平懸掛起來，給螺線管通電，下列說法正確的是（　　）
A. 通電螺線管B端為N極
B. 通電螺線管外部磁場分布與蹄形磁體相似
C. 螺線管通電會轉動，是因為受到了地磁場的作用
D. 螺線管通電會轉動，最后停在南北方向上
【答案】CD
【解析】A．由安培定則可得通電螺線管的B端為S極，故A錯誤；
B．通電螺線管外部磁場的分布情況與條形磁體的磁場分布情況相似，故B錯誤；
C．螺線管通電后產生磁性，受地磁場的影響，通電螺線管會轉動，故C正確；
D．在地磁場的影響下，通電螺線管最后會靜止在南北方向上，故D正確。故選CD。
12. 圖是汽車尾氣中CO濃度的檢測電路示意圖。氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，R2是滑動變阻器，開關S閉合，當CO濃度高于某一設定值時，電鈴報警。下列說法正確的是（　　）
A. 電磁鐵的上端是N極
B. 電鈴應接在A和B之間
C. 當CO濃度升高時電磁鐵的磁性減弱
D. 電源用久后，U1減小，CO的報警濃度會變高
【答案】AD
【解析】A．由圖可知，電流從電磁鐵的下端流入，上端流出，根據安培定則可判斷出，電磁鐵的上端為N極，故A正確；
B．氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，開關S閉合，電磁鐵通電，當CO濃度高于某一設定值時，氣敏電阻R1的阻值較小，通過電磁鐵的電流比較大，電磁鐵的磁性最大，銜鐵被吸下來，CD接入電路，電鈴報警。所以電鈴應接在C和D之間，故B錯誤；
C．氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，當CO濃度升高時，氣敏電阻R1的阻值減小，通過電流變大，電磁鐵的磁性增強，故C錯誤；
D．當CO濃度高于某一設定值時，電鈴報警，此時控制電路的電流一定。電源用久后，U1減小，根據可知，電鈴發聲報警時，控制電路的總電阻減小，氣敏電阻R1的阻值減小，CO濃度增大，所以報警濃度會變高，故D增強。故選AD。
13.如圖，興趣小組制作了一個電動機，給線圈通電，輕輕一推，線圈就會持續轉動。下列關于電動機的說法正確的有（　　）
A.電動機主要由磁體和線圈組成
B. 電動機主要把動能轉化為電能
C. 對調電源正、負極可以改變線圈的轉動方向
D. 電流通過線圈產生的熱量與線圈的電阻無關
【答案】AC
【解析】AB．電動機的工作原理是，通電導體在磁場中受力的作用，所以電動機主要由磁體和線圈組成，工作時主要把電能轉化為機械能，故A正確，B錯誤；
C．通電線圈在磁場中的受力方向與電流方向和磁場方向有關，磁場方向不變，對調電源正、負極，可改變線圈中的電流方向，所以能改變電動機的轉動方向，故C正確；
D．根據焦耳定律可知，電流通過線圈產生的熱量與線圈的電阻有關，故D錯誤。
故選AC。
三、填空題（本大題有8小題，每空1分，共18 分）
14. 在研究地磁場方向時，如圖所示，發現司南的長柄靜止時總是指向南方，則長柄相當于指南針的________極。我國宋代學者沈括最早記述了地理的兩極和地磁場的兩極________（選填“重合”或“不重合”）的現象。
【答案】 南或者S 不重合
【解析】司南能夠自由轉動，靜止后司南的長柄靜止時總是指向南方，地理的南極是地磁的N極，由異名磁極相互吸引可知，長柄相當于指南針的南極。
我國宋代學者沈括最早記述了地理的兩極和地磁場的兩極不重合的現象，即存在磁偏角。
15. 如圖甲是小李家的磁懸浮盆景，盆底有一個永磁體，底座內有一個電磁鐵。如圖乙是電磁鐵的工作電路圖，通電后，電磁鐵的上端為________極（選填“N”或“S”）；由于磁極相對，利用同名磁極相互________的規律，盆景就會懸浮在底座上方。
【答案】 S 排斥
【解析】如圖乙是電磁鐵的工作電路圖，通電后，電流從螺線管上端流入，根據右手螺旋定則，電磁鐵的上端為S極。
由于磁極相對，利用同名磁極相互排斥的規律，當排斥力與盆景總重力相等時，盆景就會懸浮在底座上方。
16．如圖所示，通過觀察和比較電磁鐵A和B吸引大頭針的多少，可以得出電磁鐵______磁性更強（選填“A”或“B”），說明電磁鐵磁性的強弱與線圈的______有關。
【答案】 A 匝數
【解析】由圖可知，兩個電磁鐵串聯，則通過電磁鐵的電流相同，A電磁鐵的線圈匝數多，吸引大頭針的個數越多，說明其磁性越強，表明電磁鐵磁性的強弱與線圈的匝數有關。
17. 全自動洗衣機的進水閥門是由電磁鐵控制的，其構造示意圖如下。當線圈通電后產生磁場，線圈上端為______極，對銜鐵施加_____（填方向）的力，使銜鐵移動，閥孔打開，水流進洗衣機。
【答案】 S##南 向上
【解析】當線圈通電后產生磁場，由線圈所接電源正、負極可知，在線圈中電流方向是水平向左，根據安培定則判斷可知，線圈下端為N（北）極，線圈上端為S（南）極。
磁鐵具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質，所以當線圈通電后產生磁場，該電磁鐵對銜鐵施加向上的吸引力，使銜鐵移動，閥孔打開，水流進洗衣機。
18. 如圖所示是一種溫度自動控制裝置的原理圖。制作水銀溫度計時在玻璃管中封入一段金屬絲，“電源1”的兩極分別與水銀和金屬絲相連。
（1）閉合開關S后，當溫度達到______℃時，發熱電阻就停止加熱；
（2）當電磁鐵中有電流通過時，若它的左端為N極，則“電源1”的______端為正極；
（3）為增強電磁鐵的磁性，下列措施一定可行的是______（填序號）。
①增大“電源1”的電壓 ②減小“電源2”的電壓
③減少電磁鐵線圈匝數 ④改變電磁鐵中電流方向
【答案】 （1）90 （2）右 （3） ①
【解析】（1）水銀是導體，當溫度達到90℃，水銀柱接觸到溫度計上端的金屬絲使電磁鐵電路接通，此時電磁鐵線圈中有電流通過，線圈中就會產生磁性，吸引銜鐵，右端的電路斷開，發熱電阻停止加熱。
（2）當電磁鐵中有電流通過時，若它的左端為N極，根據安培定則可知，此時線圈中的電流方向在外部是向上的，則“電源1”的右端為正極。
（3）電磁鐵的磁性強弱與電流大小、線圈匝數有關；為增強電磁鐵的磁性，可通過增大電流、增加線圈匝數實現，故①符合題意，②③④不符合題意。故選填①
19. 為實現節能和智能控制，空調內部用到了傳感器和電磁繼電器，下圖是啟動或停止空調壓縮機的電路示意圖，電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的_______（選填“用電器”、“電源”或“開關”），夏天，空調制冷，房間溫度降低，熱敏元件的電阻增大，控制電路的電流減小，電磁鐵的磁性_______，低于設定溫度時，工作電路就斷開，停止制冷。
【答案】 開關 減弱
【解析】電磁繼電器是利用電磁鐵控制銜鐵的吸下或彈起從而控制工作電路的通斷，相當于開關。
電磁鐵的磁性與通過電磁鐵的電流大小有關，當控制電路的電流減小時，電磁鐵的磁性將會減弱。
20. 如圖所示，閉合開關，導體就會運動起來，在此過程中，______能轉化為_____能。利用這一原理可以制作___________。
【答案】 電 機械 電動機
【解析】如圖，閉合開關，導體ab中有電流通過，通電導體在磁場中受力而運動，將電能轉化為機械能。
利用通電導體在磁場中受力而運動原理可以制作電動機。
21. 小明用自制電磁小船放在水中判斷方向，如圖所示，開關S閉合前，小船船頭（右端）指向東邊。閉合開關S，電磁小船的船頭（右端）為電磁鐵的 極（選填“N”或“S”）；船頭在地磁場的作用下，將 偏轉（選填“順時針”或“逆時針”）。

【答案】 S 順時針
【解析】由圖中可知，閉合開關后，電流從螺線管的右端流入，左端流出，故由安培定則可知，通電螺線管的左端為N極，右端為S極。
由地磁場的特點可知，地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，故由磁極間的相互作用規律可知，船頭在地磁場的作用下，將順時針偏轉。
四、作圖題（本大題有4小題，每小題2分,共8分）
22．條形磁體的磁感線如圖所示，小磁針處于靜止狀態。請在圖中標出：①磁感線A點處的磁場方向；②小磁針的N極。
【答案】如圖所示。
【解析】在磁體外部，磁感線是從N極出發回到S極，故條形磁鐵的磁感線由左側指向右側，A點處磁場方向指向S極；小磁針處于靜止狀態，根據同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的原理，小磁針的左端為S極，右端為N極，如圖所示。
23. 請在圖的括號內標出通電螺線管左端的磁極，并在P點標出磁感線的方向。
【答案】如圖所示
【解析】由圖得，電流從螺線管右端流入，由右手螺旋定則得，螺線管左端為N極，右端為S極；磁體外部磁場方向從N極到S極，則P點的磁感線方向從左端到右端。
24. 如圖是用安培定則判定通電螺線管的磁極跟電流方向的關系示意圖，請在方框內標出通電螺線管的磁極，并在導線AB段用箭頭標出電流的方向。
【答案】如圖所示
【解析】根據安培定則可知，大拇指所指方向為螺線管N極，四指所指方向為電流方向。
25．請你在虛線框內將電路補充完整，要求：
①電源電壓恒定不變，閉合開關S，圖中的小磁針旋轉180°后靜止；
②此電路能改變電磁鐵的磁性強弱。
【答案】如圖所示
【解析】如圖小磁針初始狀態S極在右端，要求閉合開關S小磁針旋轉180°后靜止，所以通電后電磁鐵左端應該為S極（同名磁極相互排斥），由安培定則可以判斷出線圈可見部分的電流方向向下，所以電路中電源的正極應該在左側；又要求電路能夠改變電磁鐵的磁性強弱，即電路中還要串聯一個滑動變阻器，來改變電路中的電流，進而改變電磁鐵的磁性強弱。
五、實驗探究題（本大題有4小題，每空1分，共21分）
26. （4分）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)如圖甲所示，小雨利用干電池、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 ；發現這一現象的物理學家是 ；
(2)小雨又將直導線繞成螺線管形狀，在螺線管周圍擺放了一些小磁針。通電后小磁針的指向如圖乙所示，由此可看出通電螺線管外部的磁場分布情況，通電螺線管的 （選填“左”或“右”）端為北極；根據安培定則可知，電源的左端為 極。
【答案】(1) 通電導線周圍存在磁場 奧斯特 (2) 左 正
【解析】（1）通電后小磁針發生偏轉，斷電后小磁針復位，這說明通電導線的周圍存在磁場。
世界上第一個發現電和磁是有聯系的科學家奧斯特，奧斯特首先發現了電流的磁效應。
（2）同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引，根據通電后小磁針的指向，可知通電螺線管的左端為北極；根據安培定則可知，電流從通電螺線管的左端流入、右端流出，因此電源的左端為正極。
27. （5分）在“探究通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中：
（1）開關閉合前，小磁針均指南北，說明地球周圍存在_______；
（2）開關閉合后，小磁針的指向如圖所示，可知：通電螺線管的左端為________極，電源的左端為______極；
（3）將連接電源正、負極的導線對調，小磁針的指向也改變了，說明通電螺線管的磁場方向與________方向有關；
（4）為了使通電螺線管的磁場增強，可采取的有效措施是___________。（寫出一條即可）
【答案】（1）磁場 （2）北 負 （3）電流 （4） 增加線圈匝數
【解析】（1）地球是一個巨大的磁體，其周圍存在磁場，所以指南針靜止時可以指南北是受到了地磁場的作用。
（2）已知小磁針左端為N極，根據磁極間的相互作用可知，螺線管的左端為N極，伸出右手握住螺線管，四指彎曲指示電流的方向，大拇指所指的方向即為通電螺線管的N極，因此電源的右端為正極，左端是負極。
（3）改變電源正負極后，螺線管中的電流方向發生了改變，小磁針的N極指向與原來相反，說明磁場的方向相反，由此可以確定，通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
（4）想增強通電螺線管的磁場，可以增大螺線管中的電流、增加線圈匝數。
28. （4分）為了探究“電磁鐵的磁性強弱與哪些因素”有關，做了以下幾次實驗，實驗現象如圖所示。根據圖示現象回答下列問題：
（1）通過觀察圖甲中A與B兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，電磁鐵線圈的匝數越多，它的磁性就越 。
（2）通過觀察圖甲中A與C兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、線圈的匝數相同時， 鐵芯的電磁鐵，它的磁性就越強。（選填“有”或“無”）
（3）通過觀察圖乙與圖丙，當線圈的匝數相同、有無鐵芯相同時，電磁鐵的電流越 ，它的磁性就越強。
（4）結論：影響電磁鐵磁性強弱的因素有 ．
【答案】（1）強 （2）有（3）大（4）通過電磁鐵的電流大小、線圈的匝數、有無鐵芯
【解析】（1）通過觀察圖甲中A與B兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，電磁鐵線圈的匝數越多，它的磁性就越強。因為A吸引的鐵釘多。
（2）通過觀察圖甲中A與C兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、線圈的匝數相同時，有鐵芯的電磁鐵，它的磁性就越強。C沒有鐵芯，吸引的鐵釘少。
（3）通過觀察圖乙與圖丙，當線圈的匝數相同、有無鐵芯相同時，電磁鐵的電流越大，它的磁性就越強。
（4）結論：影響電磁鐵磁性強弱的因素有通過電磁鐵的電流大小、線圈的匝數、有無鐵芯．
29．（8分）在研究“磁場對通電導體的作用”實驗中：
（1）利用如圖甲所示的裝置研究“磁場對電流的作用”時，應在a、b之間接入 （選填“靈敏電流計”或“電源”）；
（2）在乙圖中，通電后cd段導線受磁場力F1的方向為豎直向下，此時，ab段導線所受磁場力F2的方向是豎直向 （選填“上”或“下”）；
（3）要使圖乙中的線圈持續轉動，應在其外部加裝換向器，自動改變線圈中的 方向。圖乙中的設備將電能轉化為 。
【答案】（1）電源；（2）上；（3）電流，機械能。
【解析】（1）研究“磁場對電流的作用"時，即必須有電源，使得導體中先有電流，所以在a、b間應接電源。
（2）乙圖中，ab段導線的電流方向與cd段導線的電流方向相反，所以ab段導線所受磁場力F2的方向與cd段導線受磁場力F1的方向相反，所以磁場力F2的方向是豎直向上的。
（3）要使圖乙中的線圈可以持續轉動，是在外部加裝換向器，當通電線圈剛轉過平衡位置時，它能自動改變線圈中的電流方向，從而使線圈持續轉動。線圈轉動的過程中，電能轉化為機械能。
六、計算及綜合能力題（本大題有2小題，共14分）
30. （9分）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R1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） 900J ；（2）11W；（3）200℃
【解析】（1）需要吸收的熱量
（2）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
（3）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：（1）需要吸收的熱量為900J；
（2）指示燈支路消耗的功率為11W；
（3）加熱溫度設定為200℃。
31. （5分）【閱讀材料，回答問題】
超級高鐵
2023年我國超級高鐵技術研究迎來重大突破，已經實現了低真空環境運行，空氣阻力比傳統高鐵的空氣阻力低3%，再加上磁懸浮技術，真正實現了貼地“飛行”。
磁懸浮技術是一種利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上的技術，可以消除輪軌間的摩擦力，降低噪聲和能耗，真空管道是一種將管道內的空氣抽走，形成真空狀態的裝置，這樣可以減少空氣阻力，提高列車的運行效率。
預計在2035年，上海一杭州線路將作為中國第一條超級高鐵列車線路投入運營。在這條長150km的真空隧道運行，超級高鐵時速可達到1000km，全程在真空管道中離地“飛行”。
（1）超級高鐵主要是通過___________的方法消除輪軌間的摩擦力；
A.增大壓力 B.減小接觸面粗糙程度 C.使接觸面分離 D.變滑動為滾動
利用的原理是___________。
（2）若超級高鐵以600km/h的平均速度運行，從上海到杭州只需___________min；
（3）超級高鐵采用電力驅動，為方便控制磁場的變化，使用的磁體大多是___________（選填“電磁鐵”或“永磁體”）；
（4）相比傳統高鐵，超級高鐵的優勢有___________（寫出一條）。
【答案】 （1） C 見解析 （2） 15 （3）電磁鐵 （4） 見解析
【解析】（1）由題意可知，超級高鐵采用磁懸浮技術，利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上，使接觸面分離，從而消除輪軌間的摩擦力。
故選C。
由題意可知利用的是磁懸浮技術，即利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上或同名磁極相互排斥的原理。
（2）上海到杭州軌道長150km，若超級高鐵以600km/h的平均速度運行，從上海到杭州運行時間為
（3）相比于永磁體永久具有磁性，電磁鐵在通電時才具有磁性，且磁性大小可以通過電流來控制，而超級高鐵采用電力驅動，為方便控制磁場的變化，因此使用的磁體大多是電磁鐵。
（4）由題中材料可知，相比傳統高鐵，超級高鐵的優勢有速度快、能耗低、噪聲低、阻力小、運行效率高、安全性高、節能環保等。
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【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版九全冊單元期中期末素養提升卷
第十八章 磁及其相互作用單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有10小題，每小題3分，共30分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1.我們的日常生活離不開電和磁．發現電流磁效應的科學家是（　　）
( http: / / e.hiphotos. / zhidao / pic / item / 9345d688d43f8794f8660cd2d11b0ef41ad53ab4.jpg" \t "_blank" \o "點擊查看大圖 ) ( http: / / b.hiphotos. / zhidao / pic / item / b8389b504fc2d562948d9711e41190ef77c66c40.jpg" \t "_blank" \o "點擊查看大圖 )
A．牛頓 B．奧斯特 C．阿基米德 D．瓦特
2.宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”圖中符合上述說法的是（　　）。
A． B． C． D．
3. 放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，三個小磁針的N極和一個小磁針的S極被涂黑，則S極被涂黑的小磁針是（　　）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
4. 下列四個圖中，磁感線方向標注錯誤的是（　　）
A B C D
5. 關于如圖所示的實驗，下列說法中正確的是（ ）
A這是模擬法拉第電磁感應實驗的場景；
B移走小磁針，電流的磁場消失；
C根據這一現象的原理，制成了電磁鐵；
D將導線斷開，小磁針N極將指向地磁場的北極
6. 下圖是小聰和小明同學探究“通電螺線管的磁場方向”實驗示意圖。實驗時，在小圓位置放置小磁針，閉合開關，畫出不同位置小磁針靜止時N極的指向；對調電源正負極，重復上述操作。下列說法不正確的是（ ）
A. 小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向
B. 閉合開關，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向相同
C. 對調電源正負極，閉合開關，通電螺線管的磁場方向改變
D. 通過實驗可總結出通電螺線管的磁極性和電流方向的關系
7. 如圖所示，下列做法中電磁鐵不能吸引更多大頭針的是（　　）
A. 只提高電源電壓
B. 只將滑片P向左移動
C. 只增加螺線管線圈的匝數
D. 只將鐵芯換成同規格的銅芯
8. 如圖所示，R0是一個光敏電阻，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小，R是電阻箱（已調至合適阻值），它們和繼電器組成自動控制電路來控制路燈，白天路燈熄滅，夜晚路燈亮起。下列說法正確的是（　　）
A. 電路工作時，電磁鐵上端為N極
B. 給路燈供電的電源應接在b、c兩端
C. 控制電路電源電壓減小后，傍晚時路燈比原來早一些亮
D. 路燈發光時把電能全部轉化為光能
9. 小明把安裝完成的直流電動機模型接入如圖所示的電路中，閉合開關并調節滑動變阻器，電動機正常轉動，若要改變電動機轉動方向，下列做法中無效的是（　　）
A. 只對調電源的正、負極
B. 只對調磁體的N、S極
C. 同時對調電源的正、負極和磁體的N、S極
D. 導線①改接G、F點，導線②改接C、E點
10. 圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，
則（　　）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下；
B．線圈由圖示位置轉過180o時，電流沿dcda流過線圈；
C．線圈由圖示位置轉過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下；
D．線圈由圖示位置轉過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
11. 1820年，安培在法國科學院的例會上做了一個有趣的實驗。如圖所示，將螺線管沿東西方向水平懸掛起來，給螺線管通電，下列說法正確的是（　　）
A. 通電螺線管B端為N極
B. 通電螺線管外部磁場分布與蹄形磁體相似
C. 螺線管通電會轉動，是因為受到了地磁場的作用
D. 螺線管通電會轉動，最后停在南北方向上
12. 圖是汽車尾氣中CO濃度的檢測電路示意圖。氣敏電阻R1的阻值隨CO濃度增大而減小，R2是滑動變阻器，開關S閉合，當CO濃度高于某一設定值時，電鈴報警。下列說法正確的是（　　）
A. 電磁鐵的上端是N極
B. 電鈴應接在A和B之間
C. 當CO濃度升高時電磁鐵的磁性減弱
D. 電源用久后，U1減小，CO的報警濃度會變高
13.如圖，興趣小組制作了一個電動機，給線圈通電，輕輕一推，線圈就會持續轉動。下列關于電動機的說法正確的有（　　）
A.電動機主要由磁體和線圈組成
B. 電動機主要把動能轉化為電能
C. 對調電源正、負極可以改變線圈的轉動方向
D. 電流通過線圈產生的熱量與線圈的電阻無關
三、填空題（本大題有8小題，每空1分，共18 分）
14. 在研究地磁場方向時，如圖所示，發現司南的長柄靜止時總是指向南方，則長柄相當于指南針的________極。我國宋代學者沈括最早記述了地理的兩極和地磁場的兩極________（選填“重合”或“不重合”）的現象。
15. 如圖甲是小李家的磁懸浮盆景，盆底有一個永磁體，底座內有一個電磁鐵。如圖乙是電磁鐵的工作電路圖，通電后，電磁鐵的上端為________極（選填“N”或“S”）；由于磁極相對，利用同名磁極相互________的規律，盆景就會懸浮在底座上方。
16．如圖所示，通過觀察和比較電磁鐵A和B吸引大頭針的多少，可以得出電磁鐵______磁性更強（選填“A”或“B”），說明電磁鐵磁性的強弱與線圈的______有關。
17. 全自動洗衣機的進水閥門是由電磁鐵控制的，其構造示意圖如下。當線圈通電后產生磁場，線圈上端為______極，對銜鐵施加_____（填方向）的力，使銜鐵移動，閥孔打開，水流進洗衣機。
18. 如圖所示是一種溫度自動控制裝置的原理圖。制作水銀溫度計時在玻璃管中封入一段金屬絲，“電源1”的兩極分別與水銀和金屬絲相連。
（1）閉合開關S后，當溫度達到______℃時，發熱電阻就停止加熱；
（2）當電磁鐵中有電流通過時，若它的左端為N極，則“電源1”的______端為正極；
（3）為增強電磁鐵的磁性，下列措施一定可行的是______（填序號）。
①增大“電源1”的電壓 ②減小“電源2”的電壓
③減少電磁鐵線圈匝數 ④改變電磁鐵中電流方向
19. 為實現節能和智能控制，空調內部用到了傳感器和電磁繼電器，下圖是啟動或停止空調壓縮機的電路示意圖，電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的_______（選填“用電器”、“電源”或“開關”），夏天，空調制冷，房間溫度降低，熱敏元件的電阻增大，控制電路的電流減小，電磁鐵的磁性_______，低于設定溫度時，工作電路就斷開，停止制冷。
20. 如圖所示，閉合開關，導體就會運動起來，在此過程中，______能轉化為_____能。利用這一原理可以制作___________。
21. 小明用自制電磁小船放在水中判斷方向，如圖所示，開關S閉合前，小船船頭（右端）指向東邊。閉合開關S，電磁小船的船頭（右端）為電磁鐵的 極（選填“N”或“S”）；船頭在地磁場的作用下，將 偏轉（選填“順時針”或“逆時針”）。

四、作圖題（本大題有4小題，每小題2分,共8分）
22．條形磁體的磁感線如圖所示，小磁針處于靜止狀態。請在圖中標出：①磁感線A點處的磁場方向；②小磁針的N極。
23. 請在圖的括號內標出通電螺線管左端的磁極，并在P點標出磁感線的方向。
24. 如圖是用安培定則判定通電螺線管的磁極跟電流方向的關系示意圖，請在方框內標出通電螺線管的磁極，并在導線AB段用箭頭標出電流的方向。
25．請你在虛線框內將電路補充完整，要求：
①電源電壓恒定不變，閉合開關S，圖中的小磁針旋轉180°后靜止；
②此電路能改變電磁鐵的磁性強弱。
五、實驗探究題（本大題有4小題，每空1分，共21分）
26. （4分）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)如圖甲所示，小雨利用干電池、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 ；發現這一現象的物理學家是 ；
(2)小雨又將直導線繞成螺線管形狀，在螺線管周圍擺放了一些小磁針。通電后小磁針的指向如圖乙所示，由此可看出通電螺線管外部的磁場分布情況，通電螺線管的 （選填“左”或“右”）端為北極；根據安培定則可知，電源的左端為 極。
27. （5分）在“探究通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中：
（1）開關閉合前，小磁針均指南北，說明地球周圍存在_______；
（2）開關閉合后，小磁針的指向如圖所示，可知：通電螺線管的左端為________極，電源的左端為______極；
（3）將連接電源正、負極的導線對調，小磁針的指向也改變了，說明通電螺線管的磁場方向與________方向有關；
（4）為了使通電螺線管的磁場增強，可采取的有效措施是___________。（寫出一條即可）
28. （4分）為了探究“電磁鐵的磁性強弱與哪些因素”有關，做了以下幾次實驗，實驗現象如圖所示。根據圖示現象回答下列問題：
（1）通過觀察圖甲中A與B兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、有無鐵芯相同時，電磁鐵線圈的匝數越多，它的磁性就越 。
（2）通過觀察圖甲中A與C兩個電磁鐵，當通過線圈的電流相同時、線圈的匝數相同時， 鐵芯的電磁鐵，它的磁性就越強。（選填“有”或“無”）
（3）通過觀察圖乙與圖丙，當線圈的匝數相同、有無鐵芯相同時，電磁鐵的電流越 ，它的磁性就越強。
（4）結論：影響電磁鐵磁性強弱的因素有 ．
29．（8分）在研究“磁場對通電導體的作用”實驗中：
（1）利用如圖甲所示的裝置研究“磁場對電流的作用”時，應在a、b之間接入 （選填“靈敏電流計”或“電源”）；
（2）在乙圖中，通電后cd段導線受磁場力F1的方向為豎直向下，此時，ab段導線所受磁場力F2的方向是豎直向 （選填“上”或“下”）；
（3）要使圖乙中的線圈持續轉動，應在其外部加裝換向器，自動改變線圈中的 方向。圖乙中的設備將電能轉化為 。
六、計算及綜合能力題（本大題有2小題，共14分）
30. （9分）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R1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？
31. （5分）【閱讀材料，回答問題】
超級高鐵
2023年我國超級高鐵技術研究迎來重大突破，已經實現了低真空環境運行，空氣阻力比傳統高鐵的空氣阻力低3%，再加上磁懸浮技術，真正實現了貼地“飛行”。
磁懸浮技術是一種利用磁場的作用力讓列車懸浮在軌道上的技術，可以消除輪軌間的摩擦力，降低噪聲和能耗，真空管道是一種將管道內的空氣抽走，形成真空狀態的裝置，這樣可以減少空氣阻力，提高列車的運行效率。
預計在2035年，上海一杭州線路將作為中國第一條超級高鐵列車線路投入運營。在這條長150km的真空隧道運行，超級高鐵時速可達到1000km，全程在真空管道中離地“飛行”。
（1）超級高鐵主要是通過___________的方法消除輪軌間的摩擦力；
A.增大壓力 B.減小接觸面粗糙程度 C.使接觸面分離 D.變滑動為滾動
利用的原理是___________。
（2）若超級高鐵以600km/h的平均速度運行，從上海到杭州只需___________min；
（3）超級高鐵采用電力驅動，為方便控制磁場的變化，使用的磁體大多是___________（選填“電磁鐵”或“永磁體”）；
（4）相比傳統高鐵，超級高鐵的優勢有___________（寫出一條）。
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