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历届全国初中应用物理知识竞赛试题分类汇编—电和磁
一、选择题
（97第七届）7．实验室有一个旧的直流电源，其输出端的符号模糊不清，无法分辨正负极。小明设计了下面的判断电源两极的方法。在桌面上放一个小磁针，在磁针东面放一个螺线管，如图1所示。闭合开关后，磁针指南的一端向东偏转。下述判断正确的是：[ ]
A．电源A端是正极，在电源内电流由A流向B B．电源A端是正极，在电源内电流由B流向A C．电源B端是正极，在电源内电流由A流向B D．电源B端是正极，在电源内电流由B流向A 答案：C
（01第十一届）9．小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来，使它平衡并呈水平状态，悬线系住磁体的位置应在：（ ）
A．磁体的重心处 B．磁体的某一磁极处 C．磁体重心的北侧 D．磁体重心的南侧 答案：C
（03第十三届）5．1 9 1 1年，荷兰物理学家昂尼斯(1853-1926)测定水银在低温下的电阻值时发现，当温度降到-269℃左右时，水银的电阻突然消失，也就是电阻变为零。以后又发现还有一些金属或合金，当温度降到某一值时电阻也会变为零。这种现象叫超导现象，能够发生超导现象的物质叫超导体。
2000年底，我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车，该车的车速已达到500km／h，可载5人。如图2所示是磁悬浮的原理，图中A是磁性稳定的圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。
将超导圆环B水平放在磁铁A 的上方，它就能在磁力的作用下悬浮于磁铁上方的一定高度。那么，下列说法正确的是( )
A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在，且电流的大小保持不变 。
B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在，但电流会渐渐变小
C．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；随着时间的推移，B会渐渐变热， D．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失 答案：A
（06第十六届）4．磁带录音机既可以录音，也可用以放音，其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。录音时，磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化，这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上；放音时，再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。对于录音机录音、放音过程的基本原理，下列各种说法中正确的是［ ］ A．录音的基本原理是电磁感应，放音的基本原理是电流的磁效应 B．录音的基本原理是电流的磁效应，放音的基本原理是电磁感应 C．录音和放音的基本原理都是电流的磁效应
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D．录音和放音的基本原理都是电磁感应 答案：B
（10第二十届）8．为判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有下列几组器材，其中最为方便可用的是 （ ）
A．小灯泡及导线 B．铁棒及细棉线 C．带电的小纸球及细棉线 D．被磁化的缝衣针及细棉线 答案：D 二、填空题
（99第九届复）5．闭合开关后，用手按住玩具电动机的转子，不让它转动，这时与电动机并联的电压表读数为3伏，与电动机串联的电流表读数为6安．松手后，电动机正常转动，此时电流表读数为1安．这台电动机正常转动时，每秒钟有 焦的电能转变为机械能． 答案：2．5焦
（０８第十八届）4．图6所示为一种环保型手电简，筒内没有电池。使用时，只要来回摇晃手电筒，使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动，灯泡就能发光。而且来回摇晃
的越快，灯泡越亮。这种手电筒能发电的依据是 原理，这个原理是英国科学家 发现的。
答案：电磁感应，法拉第 三、作图题
（98第八届）四、（7分）小华利用自己绕制的电磁铁设计了一个能使甲、乙两灯交替发光的电路，电磁铁及电路图如图3所示。你认为在开关闭合后实际会看到什么现象？请把更正后的电磁铁及电路画在图右的空白处。（A、B为带活动触点的接线柱，BC间为铁片。）
答案：看到的现象：甲灯持续发光，乙灯不发光。以下两图均为正确电路。
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四、实验题
（02第十二届复）一、（10分）有—支缝衣用的钢针，与磁铁接触后磁化，试说出二种简单实用的方法，判断它的南北极。
答案：①可以把钢针别在一小块涂油的纸上、使它浮在玻璃杯所盛的水中，指北的就是钢针的N极，②把钢针悬在细线上，指北的就是钢针的北极。③把钢针放在光滑的玻璃板上，用条形磁铁的N极靠近它，被吸引的一端就是钢针的北极。 五、计算题
（０３第十三届Ｂ）七、(8分)有一台电动机，额定电压是2 2 0V，正常工作电流是2 5 A，内部线圈电阻是0.4Ω。求：该电动机正常工作时线圈的热功率。 1．某同学求解如下： 线圈的热功率为 P=
U2(220V)25
==1.21×10 W
0.4?R(1)请指出该同学的错误(说明理由)
(2)请作正确解答：
2．电动机接通正常工作电源，若其转动轴被卡住而不能转动，则电动机很容易烧毁。试说明理由。
2
答案：1、（1）此题热功率不应当用P=U／R计算。因为，电阻两端电压并不是220V。而是UR=25 A×0.4Ω=10 V。 (2分)
2 2
(2)P=IR=(2 5 A)×0.4Ω=250W (4分)，
2、转动轴被卡住不转时，电流做的功全部转化为电热(其发热功率正如题中某同学错解的那样)，电热功率很大，温度很高，所以容易烧毁。 六、综合题
（97第七届）7．一个实验用的电动机与电流表串联后接在6伏直流稳压电源上。闭合开关后电动机并没转动，这时电流表的读数为5安，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的读数为1安，由此可以算出，此时电能做机械功的功率为_______瓦。 答案：4.8
（01第十一届复）五、(1 6分)如图(甲)所示为一个电磁继电器的示意图，a、b是它的两个端点；B是衔铁，D是安在一块金属板上的触点，B和D都安在一个弹性片C上，C的左端固定，c和c’、d和d’分别是安在绝缘板上的金属触点，当线圈A不通电时，D上的触点与c及c’接触．把c和c’连接起来，因此c、c’称为常闭触点；而d及d’此时是断开的，称为常开触点．当线圈A通电时，衔铁B被吸下，c和c’断开而d和d’被连接起来．
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现在利用这个电磁继电器控制带动水泵的电动机工作，使水泵往水箱中抽水．在水箱中竖直立一根绝缘棒，在棒上分别安有P、Q、R三个电极，如图(乙)所示．现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间，即水位降到Q处，电动机启动，开始抽水，水位达到R处，电动机自动关机，停止抽水(水是导电的)．图(丙)和图(丁)分别是控制电路和电动机的供电电路，图中R0是与电磁继电器线圈并联的一个电阻，它的阻值很小，当R0接入电路后，电磁继电器的线圈相当于被短路．(丙)、(丁)两图中标有1～6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的．(1)写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接．(2)开始水箱内没有水，试说明闭合开关S后，水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间．
答案：(1)l～c，2～c’，3～a，4～b，5～d，6～d’．(1与2，3与4，5与6都可以互换)(8分)
(2)闭合S后，衔铁B被吸下，d和d’被接通，电动机动转，水泵开始抽水，水位达到R处时，R0支路被接通，电磁继电器线圈被短路，B被释放，电动机停止工作，同时c及c’被接通，电磁继电器的线圈仍处于短路状态．待水位降至Q以下， Ro支路被切断，电磁继电器线圈通电，衔铁B被吸下，水泵又开始抽水，直到水位达到R处停止(8分) （04第十四届复）二、（18分）图1为一种电磁炉的原理示意图，它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁磁性材料制成的烹饪锅，在锅体形成无数小的涡流（感应电流）而产生焦尔热。同时，被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。（1）使用电磁炉加热食物时，不产生明火，无烟尘、无废
气、清洁、安全、高效、节能。请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识（只写名称，不写内容，不少于10个可得满分）
(2)在使用电磁炉时，锅和炉之间的热是由_______传递给________的，电磁炉加热食物的过程中消耗________能转化为________能；若用该电磁炉1次蒸熟5个馒头需用时间25min，那么，一次只蒸熟1个同样大小的馒头大约需要________min. （3）某款电磁炉性能参数如下表所示： 型号 额定电压 额定功率 功率调节范围 温度调节范围 热效率 Sc-16 220V 50HZ 1600W 450W—1600W 70℃—240℃ （大于）90% 根据上表数据，若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化图像是一直线，电磁炉工作电压正常，在一个标准大气压下，烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间（不计锅吸热及热散失）
答案：(1)该问题没有惟一的标准答案，属于开放性试题．以下内容可以作为基本依据．答出其中10个以上(包括10个)者均可得满分．
涉及的物理知识：电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场，磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流，感应电流、涡流……其他答案正确的同样给分．
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(2)“锅”“电磁炉”“电或磁”“内”“25”
(3)取最低热效率90%，温度调节最低为100℃，否则不能将水烧开．电磁炉在功率调节和温度调节的范围内，加热温度随功率调节的变化关系呈线性，此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t温有下面的关系式：
（t温－70℃）÷（P－450W）=（240℃－70℃）÷（1600W－450W）
可得：t温=（17℃÷115W）×（P－450W）+70℃ 当t温=100℃时，P=653W，
有：Ptη=cm(t温－t ) 解得：t=1 672s=28min
评分标准： (1)5分； (2)每空1分(第1、2空填错一个两空都不得分，最后1个空填“略少于25”的给分，填“5”的不给分)； (3)8分．
（05第十五届复）五、（20分）一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子（浮子及其连杆总重约15N），在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B（其受重力可忽略不计），它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵（电泵）；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关、K2为最低水位限位开关、K、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。电
磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通。电磁铁F2断电时，K5接通。S1、S2为开关。
31.请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。
K1 B M E1 D1 K3 K4
F1 C A 电源 E2 D2 K5 S1
F2 S2
2.要实现自动注水的要求，浮子的最小体积约为多大？（g=10N/kg）
3.若设计要求每次自动注水需在10min内完成，需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率？请你用字母表示这些物理量，推导出电泵最小额定功率的表达式。在你的计算过程中，如果运用了近似条件，请说明。 答案：1.（12分）电路如下图所示。 闭合开关S1、S2（此时开关K3、K5处于接通状态），电泵运转，开始注水。随着蓄水池
中水位的逐渐升高，浮子A带动金属触头B上移，当升到最高水位时，K1闭合，接通电磁铁线圈F1，衔铁E1被吸下来，使开关K3断开，切断电泵的电源，停止抽水。与此同时K4
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