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第十六章電磁轉換 學情評估卷
時間：80分鐘 滿分：100分
一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意，每小題3分，共24分)
1. 在物理學的發展過程中，下列科學家都做出了杰出貢獻。其中首先發現了電與磁之間聯系的是(　　)
A. 法拉第 B. 奧斯特 C. 安培 D. 沈括
2. 關于磁現象，下列說法正確的是(　　)
A. 磁場是一種真實存在的物質
B. 磁感線是磁體周圍真實存在的曲線
C. 條形磁體周圍各處的磁性強弱均相同
D. 磁場方向由放入其中的小磁針決定
3. 人類最早的磁化技術出現在我國宋代。據《武經總要》記載，如圖甲所示，古人先將魚形鐵燒紅，令鐵魚頭尾指向南北，然后將其放入水中冷卻，依靠地磁場獲得磁性，再將其放入水中漂浮，制成指南魚，圖乙是它靜止時的指向。下列判斷不正確的是(　　)
A. 魚形鐵能被磁體吸引
B. 指南魚魚頭應標注“N”
C. 指南魚周圍存在磁感線
D. 指南魚的腹部磁性最弱
4. 春晚節目《秧BOT》中機器人能轉動手絹，這其實是機器人手部某裝置通電后轉動完成的。下列圖中與其工作原理相同的是(　　)
5. 如圖所示，閉合開關，小磁針N極指向右，下列操作能改變小磁針N極指向的是(　　)
A. 調換電源的正、負極
B. 增大電源電壓
C. 向右移動滑動變阻器滑片
D. 向左移動滑動變阻器滑片
6. 如圖所示，磁力片是一種能拼出各種造型的玩具。任意兩塊磁力片的塑料邊靠近均相互吸引，其主要原因在于每條塑料邊內有一可旋轉的圓柱形磁體，下列關于該磁體的磁極分布合理的是(　　)
7. 如圖所示，放在U形磁體兩極間的鋁盤下邊緣浸在液態水銀中，閉合開關S，鋁盤會繞水平軸O轉動。以下說法正確的是(　　)
A. 鋁盤轉動的原理與發電機的工作原理相同
B. 將U形磁體磁極對調后，鋁盤轉動方向不變
C. 將電源正負極對調后接入電路，鋁盤轉動方向改變
D. 移動滑動變阻器的滑片P，鋁盤的轉動方向改變
8. 海鮮保存常要求溫度低于－18℃。小明為海鮮市場的冷庫設計了溫度自動報警器，其原理如圖甲所示。控制電路和受控電路的電源電壓均為3 V保持不變，電磁鐵線圈電阻忽略不計，圖乙為熱敏電阻R隨溫度變化的關系圖像。冷庫溫度等于或高于－18℃時，受控電路報警。下列說法不正確的是(　　)
A. 冷庫溫度為－18℃時，控制電路的電功率為0. 09 W
B. 受控電路報警時，銜鐵被吸下，鈴響燈不亮
C. 若降低控制電路中的電源電壓，將導致冷庫報警溫度低于－18℃
D. 控制電路開關閉合時，電磁鐵的上端為N極，且冷庫溫度越高，電磁鐵磁性越強
二、填空題(每空2分，共30分)
9. 如圖為磁懸浮LED燈，燈座A內有電磁鐵，燈頭B內有磁體和接收線圈，此時燈泡懸浮在空中是由于異名磁極相互________；當底座C的開關閉合時，內部的發射線圈產生變化的磁場，燈泡被隔空點亮，這個過程與________(選填“電動機”或“發電機”)的工作原理相同。磁懸浮LED燈與家中正在播放節目的電視機之間是________的。(6分)
10. 如圖為核磁共振儀簡單原理電路圖，使用時，需要注入液氮以降低內部超導線圈的溫度，減小超導線圈的________，從而增大________，進而________(選填“增大”或“減小”)磁場，所以禁止攜帶金屬物品進入檢查室。(6分)
11. 指南針是我國四大發明之一，指南針由于受到______的作用而能指向南北。有學者認為，地磁場是由于地球帶電自轉形成圓形電流引起的，地球自轉的方向自西向東，如圖，則形成圓形電流的方向與地球自轉方向________(選填“相同”或“相反”)，物理學中規定正電荷定向移動方向為電流方向，那么地球帶________(選填“正”或“負”)電。(6分)
12. 小明和小華分別用如圖所示的裝置研究簡易電動機的工作情況，小明將線圈兩端的漆全部刮掉，小華只將一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，閉合開關后(有電流通過燈絲，燈泡就會發光)，能夠使線圈連續轉動的是_______的做法，燈泡會時亮時滅的是_______的做法。(均選填“小明”或“小華”) (4分)
13. 學習了電磁轉換知識后，小明利用一節干電池、一個硬銅導線框和紐扣強磁體，組裝成一個簡易電動機，簡化圖如圖所示，同時放手后可觀察到導線框 abcd以干電池為軸轉動起來，導線框轉動起來的原理是__________ ___________________，若要改變導線框轉動的方向，可以_________________ ____________________，若要改變導線框轉動的速度，可以________________ ________________，導線框轉動的能量由________能轉化而來。(8分)
三、解答題(每空2分，每圖2分，共46分)
14. 圖中畫出了兩個磁極間的磁感線。請在圖中括號里分別標出磁體和小磁針的磁極。(2分)
15. 如圖所示，請根據小磁針靜止時N極的指向，標出M點的磁感線方向，并在括號內標出電源的“＋”或“－”極。(2分)
16. 在“探究什么情況下磁可以生電”的實驗中，同學們連接了如圖所示的裝置，實驗記錄如表所示。(8分)
實驗序號 開關 導體AB運動情況 靈敏電流計的指針偏轉情況
1 閉合 靜止 不偏轉
2 閉合 上下運動 不偏轉
3 閉合 左右運動 偏轉
4 斷開 左右運動 不偏轉
(1)實驗中，AB棒的材料可能是________(選填“鐵”“銅”或“陶瓷”)。
(2) 分析實驗2和3的現象，小翔認為產生感應電流的條件之一是電路中的部分導體必須左右運動，請你設計一種操作方法讓導體上下運動也能產生感應電流：_______________________________________________。
(3)對比實驗3和4可知，產生感應電流的條件之一是______________________。
(4) 在“搖繩發電”的活動中，同學需沿________(選填“東西”或“南北”)方向站立并搖繩，才更容易產生感應電流。
17. 某實驗小組利用圖甲中的實驗裝置探究“通電螺線管外部磁場的特點”。(8分)
(1)在玻璃板面上均勻地撒滿鐵屑，閉合開關并輕敲板面，觀察到鐵屑的分布情況如圖甲所示。由此可知通電螺線管外部磁場分布與________磁體周圍磁場的分布情況相似。
(2)為了研究磁場的方向，在螺線管周圍放一些小磁針，小磁針靜止后的指向如圖乙所示。斷開開關，對調電源的正負極后，再重新閉合開關，最終小磁針靜止時的指向如圖丙所示，對比圖乙和圖丙可知通電螺線管周圍的磁場方向與________有關。
(3)另一個小組的同學實驗時發現閉合開關并輕敲玻璃板后，鐵屑幾乎沒有什么變化，其可能原因是_________________________________(寫一條即可)。
(4) 實驗小組的一位同學提出：在學完通電直導線周圍的磁場后，他把通電臺燈(60 W)的導線與小磁針平行放置，結果發現小磁針并未發生偏轉。同學們對此有兩種不同的觀點：
A. 臺燈線內有兩根導線，且電流方向相反，產生的磁性相互抵消。
B. 臺燈線內的電流太小，產生的磁場太弱，不足以讓小磁針偏轉。
帶著疑問，老師讓同學們用兩節干電池(3 V)和一段電阻絲(15 Ω)重新做這個實驗，結果發現小磁針偏轉了。由此說明________(選填“A”或“B”)觀點是錯誤的。
18. 電梯為居民出入帶來很大的便利，小巖查閱資料了解到，出于安全考慮，電梯都設置了超載自動報警系統，其工作原理如圖甲所示，電路由受控電路和控制電路組成，受控電路電源電壓恒為220 V，控制電路電源電壓恒為6 V，保護電阻R1的阻值為100 Ω，電阻式壓力傳感器(力敏電阻)R2的阻值隨壓力F大小變化的關系如圖乙所示。控制電路中的開關S1始終閉合，當電磁鐵線圈中的電流達到20 mA時，銜鐵被吸合，受控電路中電動機斷電，報警電鈴響，實現超載停機并發出提醒。電磁鐵線圈的阻值忽略不計。(g取10 N/kg)(8分)
(1)電梯的自動報警電鈴應接在________(選填“CD”或“EF”)之間，電磁鐵通電時，上端為________極。
(2)若電動機的額定功率為440 W，求正常工作時通過它的電流。
(3)當該電梯廂內乘客的總質量為1 100 kg時，通過計算說明電梯是否超載。
(4)求力敏電阻R2電功率的最大值。
19. 在跨學科實踐課上，某小組開展了“空氣質量檢測儀”的項目化學習活動。下面是該小組同學交流的實踐過程，請完成下列內容。(18分)
【項目任務】制作一個簡易空氣質量檢測儀。
【項目導引】資料顯示空氣質量等級是按照空氣質量指數K劃分的，如表一所示。
表一
空氣質量指數K 0～50 51～100 101～150 151～200 201～300 ＞300
空氣質量等級 優 良 輕度污染 中度污染 重度污染 嚴重污染
從學校科技實驗員處借得一個氣敏電阻R，通過說明書獲悉，其電阻值R隨空氣質量指數K變化的關系如表二所示。
表二
空氣質量指數K 50 100 150 200 250 300
氣敏電阻的阻值R/Ω 100 50 30 20 15 10
(1)每當啟動空氣重度污染橙色預警時，中小學、幼兒園等將減少或停止戶外活動，空氣污染___________(選填“屬于”或“不屬于”)分子運動。
(2)請在圖甲中描點作出氣敏電阻的阻值R與空氣質量指數K的關系圖線。
小組經過一番討論和研究，設計了如圖乙所示的空氣質量檢測儀的電路，其中定值電阻R0＝20 Ω，電源電壓U恒為6 V不變，用電流表示數表示對應空氣質量指數；閉合開關S，當電流表示數為0. 15 A時，電路報警，此時電磁鐵把銜鐵B吸下來，凈化系統開始工作，電磁鐵中線圈的電阻不計。
【項目實施】
(1)如圖乙，閉合開關S，電磁繼電器中電磁鐵M的上端為________(選填“N”或“S”)極。當凈化系統工作時，彈簧對P點作用力的方向是向________(選填“上”或“下”)。
(2)如圖乙，閉合開關S，當空氣質量指數K值升高時，電流表的示數________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
①當空氣質量指數K為50時，電阻R0兩端的電壓為______V。
②當電路報警時，則此時對應的空氣質量等級為_______________________。
【評價反思】 若想讓儀器檢測更加靈敏，使空氣質量指數K略低于“方案設計”中數值時電路就報警，請提出兩種合理化建議： ①___________________________；②___________________________。
答案
一、選擇題
1. B　2. A　3. C　4. B　5. A　6. B　7. C　8. C
二、填空題
9. 吸引；發電機；并聯　
10. 電阻；電流；增大
11. 地磁場；相反；負　
12. 小華；小華
13. 通電導線框在磁場中受到力的作用；對調磁體的N、S極(或改變導線框中電流的方向)；換電壓更大的電池；電
三、解答題
14. 如圖所示
15. 如圖所示
16. (1)銅　(2)將磁體兩極水平放置 (3)電路閉合(通路)　(4)東西
17. (1)條形　(2)電流方向　(3)產生的磁場太弱(合理即可)　 (4)B
18. (1)EF；N
解：(2)由圖甲和題意可知，電動機正常工作時兩端電壓為220 V
由P＝UI可得，電動機正常工作時通過的電流
I1＝＝＝2 A
(3)當控制電路中的電流I2＝20 mA＝0. 02 A時
由I＝可得，控制電路中的總電阻
R總＝＝＝300 Ω
由圖甲可知，R1、R2串聯，則
R2＝R總－R1＝300 Ω－100 Ω＝200 Ω
由圖乙可知，當R2＝200 Ω時，壓力F＝9×103 N
當該電梯廂內乘客的總質量為1 100 kg時
乘客對電梯廂的壓力
F′＝G＝mg＝1 100 kg×10 N/kg＝1. 1×104 N
由于F′＞F，所以電梯超載
(4)由P＝UI可得，力敏電阻R2的功率P2＝(U2－IR1)I＝(6 V－I×100 Ω)I＝－100 Ω·I2＋6 V·I＝－100 Ω(I－0. 03 A)2＋0. 09 W
當I＝0. 03 A時，R2的功率達到最大值
由題意可知，電路中的最大電流I′＝20 mA＝0. 02 A，此時最接近使R2電功率達到最大值的電流
故I′＝0. 02 A時，R2的功率最大，為P2＝(U2－I′R1)I′＝(6 V－0. 02 A×100 Ω)×0. 02 A＝0. 08 W
19. 【項目導引】(1)不屬于　(2)如圖所示
【項目實施】(1)N；下　(2)增大　①1　②中度污染
【評價反思】①更換比定值電阻R0阻值更小的電阻　
②增大電源電壓(合理即可)
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