北京市通州区第三中学物理电与磁章末练习卷（Word版 含解析）
一、三物理 电与磁 易错压轴题（难）
1．小刚学习了电磁铁的知识后，想知道电磁铁周围的磁场强弱与通入电磁铁的电流大小和距电磁铁的距离是否有关。查阅资料知道，磁场强弱即磁感应强度（用B表示）的单位是T（特斯拉）。图甲和图乙中电源电压均为6 V且恒定不变，图乙中R是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度B的变化关系如图丙所示。
（1）由图丙可知，磁感应强度越大，R阻值越_____；小刚设计的图甲、乙组成的实验装置是通过________来判断R所处位置的磁感应强度。
（2）利用图甲、乙装置，保持_________相同时，闭合S1、S2后移动滑动变阻器的滑片，发现滑片P向左滑动时，灵敏电流计的示数不断变小，说明R所处位置的磁感应强度不断________（选填“增大”或“减小”）。
（3）当闭合S1、S2，保持滑片位置不变，沿电磁铁轴线方向移动R，测出R距离电磁铁的距离L和灵敏电流计的示数I，结合图丙计算出磁感应强度B的数值如下表. L/cm I/mA B/T 1 10 0.68 2 15 0.6 3 20 ___ 4 30 0.36 5 50 0.14 ①当L＝3 cm时，将此时磁感应强度B数值填在上表中对应位置。
②分析以上数据可以得出，通入电磁铁的电流一定时，距电磁铁越远，磁感应强度B越______．
③综合（2）和（3）的实验结论可知，电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小和距电磁铁的距离________（选填“有关”或“无关”）。
【答案】大 灵敏电流计示数 R距电磁铁的距离 增大 0.5 小 有关 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由图丙可知，磁感应强度越大，R阻值越大。
[2]图乙中R是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度B的变化而变化，磁敏电阻的变化引起电路中电流的变化，实验中根据灵敏电流计示数判断R所处位置的磁感应强度的强弱。 (2)[3]研究电磁铁周围的磁场强弱与通入电磁铁的电流大小是否有关，控制磁敏电阻R到电磁铁的距离。
[4]灵敏电流计的示数不断变小，说明图乙电路中的电流不断减小，磁敏电阻的阻值不断增大，R所处位置的磁感应强度不断增大。
(3) ①[5]由表可知当电流为15mA时，磁感应强度B为0.6T，由图丙可知当磁感应强度B为0.6T时，磁敏电阻的阻值为400Ω，由欧姆定律可知，此时，磁敏电阻两端的电压为
U?IR?15?10?3A?400??6V
则电源电压为6V。
当电流为20mA时，磁敏电阻此时的电阻为
U6V?=300? -3?I20?10A由图丙可知电阻为300Ω时，磁感应强度B为0.5T。
R??②[6]由表中数据可以得出，通入电磁铁的电流一定时，距电磁铁越远，磁感应强度B越小。
③[7]由（2）可知电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小有关；由（3）可知电磁铁周围的磁感应强度B与距电磁铁的距离有关。综合上述实验结论可知，电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小和到电磁铁的距离有关。
2．两个电磁铁A和B都用粗细相同的漆包线绕制而成，其外形及所用的铁芯都相同，但线圈面数不同(外观上看不出)要比较哪个电磁铁的线匝数多，小明用相同的恒压电源、滑动变阻器、导线、开关，并提供足够多的大头针，连接电路进行了图两个实验。
(1)关于小明的实验：
①磁性较强的电磁铁是______ (选填“A”或“B”)。依据是_____ ； ②该实验，无法比较哪个电磁铁的线圆匝数更多，原因是______；
(2)利用上述器材设计实验，要求能比较哪个电磁铁的线圈匝数更多(可增加一个器材，或不增加器材)：
①步骤(可用文字或画图表述)______； ②结论分析：______。
【答案】A 吸引大头针的数量较多 不能确保流过两个电磁铁的电流相同 见解析 吸引大头针数量较多的电磁铁，线圈匝数较多
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2]由图可知电磁铁A吸引的的大头针数量比电磁铁B多，可判断电磁铁A的磁性较强。
[3]影响电磁铁磁性强弱的因素有线圈匝数、电流大小，该实验中无法通过电磁铁磁性强弱来判断谁的线圈匝数多，谁的少，原因在于无法确保流过两个电磁铁的电流相同。 (2)[4]步骤：将电磁铁A、B串联在一个电路中，通过它们的电流相等，是电磁铁A、B上的线圈匝数不同。
[5]结论分析：在电磁铁通过电流相同时，线圈匝数较多的电磁铁，吸引大头针数量较多；线圈匝数较少的吸引大头针数量较少；可判断：吸引大头针数量较多的电磁铁，线圈匝数较多。
3．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根轻质的铝棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与____________方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法对吗?____为什么?_________。
（2）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢?为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验。
① 实验过程中，小明应根据______（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。
② 闭合开关，小明发现铁棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明感到非常困惑。请你指出小明实验设计中存在的问题并提出改进方法。 存在问题：_____________。 改进方法：_________________。
（3）若想利用小明的实验装置继续探究电磁感应现象，我们只需将图甲中的__________（选填“开关”、“铝棒ab” 或“电源”）替换成_____________即可。
【答案】磁场 不对 因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变 导线摆动角度 铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力 把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒 电源 灵敏电流表 【解析】 【详解】
(1)[1]仅对调磁极位置，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关； [2][3]小明的做法不对；因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变，那么受力方向也不变，电流方向实际上是没有变化的；
(2)[4]为了探究磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关，需改变电流的大小，观察金属棒的受力大小，应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小； [5][6]由于铁棒比铝棒电阻大，根据I?U可知，在电源电压不变时，通过铁棒的电流较R小，当磁场强度相同时，电流越小，导体受到的磁场力越小，因此铁棒比铝棒摆动的幅度小；所以实验中存在的问题是：铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力；改进方法是：把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒；
(3)[7][8]探究电磁感应现象，即磁生电，只需将图甲中的电源替换成灵敏电流表即可，这电流表能显示是否有电流产生。
4．某次旅游，密闭大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀．为此，小明设计了车载自动换气设备
（一）小明找来二氧化碳气敏电阻Rx，其电阻值与空气中二氧化碳浓度关系如表格所示，其中二氧化碳浓度为0时，Rx阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量 氧气浓度/% Rx/Ω 0 5 28 10 22 15 17 20 13 25 10 30 8 小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将Rx置于其中
（1）图甲电源电压恒为6V，请以笔画导线完成电路图剩余部分的连接．要求，滑片P向B端移动时，电压表、电流表的示数都变大． （___）
（2）开关S闭合前，滑片P应移至_____（选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数．电路某一故障可能为_____． A、S断路 B、R'断路 C、Rx短路 D、Rx断路 （4）排除故障后，移动滑片P，电压表、电流表示数如图乙所示，二氧化碳为0时，Rx的阻值为_____Ω
（5）请在丙图中画出Rx阻值与空气中二氧化碳浓度的关系图象． （___）
（二）小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图丁所示，控制电路，恒为6V的蓄电池，开关S，定值电阻R0，二氧化碳气敏电阻Rx，电磁继电器的线圈电阻不计，线圈电流大0.1A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.1A衔铁被弹回，受控电路包括，恒为24V的蓄电池，额定电压均为24V的绿灯、红灯、换气扇．
（6）请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度小于8%时，绿灯亮；大于8%时，红灯亮且换气扇正常工作． （___）
（7）定值电阻R0的阻值应为_____Ω．
【答案】 A D 35
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北京市通州区第三中学物理电与磁章末练习卷(Word版 含解析)
