第16章 电磁铁与自动控制章末检测卷
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题5分,共40分)
1.关于磁体、磁场和磁感线,以下说法中正确的是( C )
A.铜、铁和铝都能够被磁体所吸引
B.磁感线是磁场中真实存在的曲线
C.磁体之间的相互作用都是通过磁场发生的
D.物理学中,把小磁针静止时S极所指的方向规定为该点磁场的方向
解析:磁体能吸引铁、钴、镍等物质;磁感线是为了形象描述磁场而人为画出的;物理学中,把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向,故选项A,B,D错误,C正确.
2. (2017沂源模拟)新闻:磁性鞋带扣让你跟系鞋带说再见,如图所示.把鞋带裁剪到合适的长度,然后将模块串进去,这之后两边一碰即可牢牢地把鞋带系紧.下列说法正确的是( C )
A.两模块相互接触的一侧一定是同名磁极
B.两模块相互接触的一侧一定是异名磁极
C.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铁块
D.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铜块
解析:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.若两模块均为磁体,相互接触的一侧为异名磁极,相互吸引,可以系紧鞋带;若相互接触的一侧为同名磁极,相互排斥,不能系紧鞋带,故A错误;因为磁体具有吸引铁、钴、镍一类物质的性质,若两模块中,只有一个是磁体,另一个模块可能是铁块;由以上分析可知,两模块相互接触的一侧可能是异名磁极或一块有磁性,另一块可能是铁块,故B,D错误,C正确.
3.在一根条形磁铁附近平行放置一根与磁铁形状完全相同的棒状物体XY后,其周围磁场磁感线的分布情况如图(甲)所示.将XY两端对调以后,磁感线分布情况未发生改变,如图(乙)所示.则棒状物体XY可能是( A )
A.软铁棒
B.铜棒
C.条形磁铁,其中X端为N极
D.条形磁铁,其中Y端为N极
解析:由题图(甲)磁感线分布情况和磁感线方向可知:XY的X端是S极,Y端是N极,同理由题图(乙)可知:XY的X端是N极,Y端是S极.因而可判断:XY的磁极可以变化,不是永磁体,但XY必须是磁性材料(铁、钴、镍等物质),才能被磁化,而且在不同的磁场中,被磁化的磁极不同,故A正确.
4.关于指南针和磁场,下列说法正确的是( C )
A.指南针最早由欧洲传入中国
6
B.地球的地理两极与地磁场两极完全重合
C.地球周围存在磁场,因此指南针能指示方向
D.信鸽是靠在其身上绑上小磁针来导航的
解析:指南针是中国四大发明之一,A项错误;地磁南北极和地理南北极并不重合,地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近,B项错误;指南针静止时总是一端指南,一端指北,是因为受到了地磁场的作用,C项正确;信鸽通过辨别地磁场的强弱变化来定向,能从千里之外飞回家,D项错误.
5.如图所示电路连接中,当开关S闭合时,下列说法正确的是( A )
A.螺线管上端为S极,滑片P向左移,弹簧测力计示数增大
B.螺线管上端为N极,滑片P向左移,弹簧测力计示数减小
C.螺线管上端为S极,滑片P向右移,弹簧测力计示数增大
D.螺线管上端为N极,滑片P向右移,弹簧测力计示数减小
解析:闭合开关后,电流从通电螺线管的上端流入下端流出,利用右手螺旋定则可知通电螺线管的上端为S极,下端为N极,已知条形磁体下端为N极,则会与螺线管相互吸引,当滑片向左移动时,电路中电流增大,磁性增强,弹簧测力计示数变大.故选A.
6.电梯为居民出入带来很大的便利,出于安全考虑,电梯设置有超载自动报警系统,其工作原理如图所示,R1为保护电阻,R2为压敏电阻,其阻值随压力增大而减小.下列说法正确的是( A )
A.电磁铁是根据电流的磁效应制成的
B.工作时,电磁铁的上端为N极
C.超载时,电磁铁的磁性减弱
D.正常情况下(未超载时),K与B接触
解析:电磁铁是根据电流的磁效应制成的,故A选项正确;根据右手螺旋定则可以判断,电磁铁的下端为N极,上端为S极,故B选项错误;压敏电阻R2的阻值随压力的增大而减小,所以超载时,压敏电阻R2的阻值减小,电路中的电流增大,电磁铁的磁性增强,故C选项错误;在未超载时,由于压力小,压敏电阻R2的电阻大,电路中电流小,电磁铁的磁性弱,衔铁在弹簧弹力的作用下向上移动,所以K与A接触,故D选项错误.
7.下列四幅图中,通电螺线管的极性标注正确的是( C )
6
解析:根据右手螺旋定则可判断A选项中螺线管的左端为N极,B选项中螺线管的右端为N极,D选项中螺线管的左端为N极.
8.开关S闭合后,小磁针静止时的指向如图所示,由此可知( C )
A.a端是通电螺线管的N极,c端是电源正极
B.b端是通电螺线管的N极,d端是电源负极
C.b端是通电螺线管的N极,d端是电源正极
D.a端是通电螺线管的N极,c端是电源负极
解析:通电螺线管两端相当于条形磁体的两个磁极,由小磁针的指向可知通电螺线管a端为S极,b端为N极,然后根据右手螺旋定则可判断出螺线管中电流方向,可知c是电源负极,d是电源正极,故C选项正确.
二、填空题(每空2分,共22分)
9.电冰箱门上装有磁性密封条,是利用了 磁体吸引铁性物质 的原理,而磁带和磁卡则是利用了它们能够被 磁化 的原理.
解析:电冰箱门上的磁性密封条是磁性橡胶制成的,是用永磁材料的微粒与橡胶混合在一起制成的复合材料,冰箱门关闭时,这些磁性橡胶和钢制的门框吸在了一起,可以将门密封得很好.磁带和磁卡则是利用了它们能够被磁化而具有磁性的原理.
10. 某科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互 吸引 的原理制成的.如图所示,每个轮的边缘装有12个侧放的柱形磁体,当推动A轮转动时,其他3个轮会随之转动.若A轮磁体外侧是N极,则C轮磁体外侧是 S 极;如果A轮顺时针转动,则C轮将 逆 时针转动,D轮将 顺 时针转动(填“顺”或“逆”).
解析:因为是根据异名磁极相互吸引的原理制成的,当A磁体的外侧是N极时,与它相邻的C轮外侧就是S极.由于相互吸引,当A顺时针转动时,C轮就会逆时针转动,同理D轮就会顺时针转动.
11.(2017济南实验中学模拟)如图所示,闭合开关,通电螺旋管右侧的小磁针静止时,小磁针的N极指向左,则电源的右端为 正 极.若使通电螺线管的磁性增强,滑动变阻器的滑片P应向 右 端移动.
6
解析:小磁针静止时N极向左,则由磁极间的相互作用可知,通电螺线管右端为S极,则左端为N极,根据右手螺旋定则可以判断电源的右端为正极,左端为负极;为使通电螺线管的磁性增强,需增大电路中电流,由欧姆定律可知要减小电路中电阻,故滑片向右移动.
12.医生对病人进行脑部手术时,需要将体温降至合适的温度.准备手术之前,病人的心肺功能开始由心肺机取代,心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动,推动血液循环,如图所示,将线圈a,b缠绕并固定在活塞一端,利用其与固定磁铁之间的相对运动,带动电动泵中的活塞,使血液定向流动;阀门K1,K2都只能单向开启,反向则封闭管路.当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为 N 极,活塞将向 右 运动,“动力泵”处于 送血 (填“抽血”或“送血”)状态.
解析:由右手螺旋定则可知,螺线管左端为N极,与固定磁铁的N极相对,同名磁极相互排斥,活塞右移,K2关闭,K1打开,故处于送血状态.
三、作图与简答题(13题14分,14题8分,共22分)
13.(2017枣庄)物理学中,用磁感应强度(用字母B表示)来描述磁场的强弱,它的国际单位是特斯拉(符号是T),磁感应强度B越大表明磁场越强;B=0表明没有磁场.有一种电阻,其阻值大小随周围磁场强度的变化而变化,这种电阻叫做磁敏电阻.为了探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有关,小超设计了(甲)、(乙)两图所示的电路,图(甲)中电源电压恒为6 V,R为磁敏电阻,图(乙)中的电磁铁左端靠近且正对图(甲)的磁敏电阻R;磁敏电阻R的阻值随磁感应强度变化的关系图像如图(丙)所示.
(1)当图(乙)S2断开,图(甲)S1闭合时,磁敏电阻R的阻值是100 Ω,电流表的示数为 60 mA.
(2)闭合S1和S2,图(乙)中滑动变阻器的滑片P向右移动时,小超发现图(甲)中电流表的示数逐渐减小,说明磁敏电阻R的阻值变 大 ,电磁铁的磁感应强度变 强 .
(3)闭合S1和S2,图(乙)中滑动变阻器的滑片P保持不变,将磁敏电阻R水平向左逐渐远离电磁铁时,小超将测出的磁敏电阻与电磁铁左端的距离L、对应的电流表示数I及算出的磁感应强度B同时记录在下表中.请计算当L=5 cm时,磁敏电阻R所在位置的磁感应强度B= 0.40 T.
L/cm
1
2
3
4
5
6
I/mA
10
12
15
20
30
45
6
B/T
0.68
0.65
0.60
0.51
0.20
(4)综合以上实验可以得出:电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而 增大(变强) ;离电磁铁越远,磁感应强度越 小(弱) .
解析:(1)当图(乙)S2断开,图(甲)S1闭合时,即磁场强度为零,据图(丙)可知,此时的R=100 Ω,故此时电路中的电流I===0.06 A=60 mA;
(2)闭合开关S1和S2,图(乙)中滑动变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器电阻变小,电流变大,磁场变强.图(甲)中电流表的示数逐渐减小,即R的电阻变大,据此分析可知:磁敏电阻R处的磁感应强度B逐渐
增强;
(3)当L=5 cm时,对应图表得出电流是30 mA,据欧姆定律可知,R′===200 Ω,故对应磁感应强度是0.40 T;
(4)综合以上实验数据,分析表格数据可以得出:电磁铁磁感应强度随通过电流的增大而增大,离电磁铁越远,磁感应强度越弱.
14.(2016兰州)如图所示,请按要求连接电路,使得开关S闭合后,两个通电螺线管相互吸引;标出小磁针静止时的N极.
解析:电流从电源出来,从左螺线管左端流入,由右手螺旋定则得出其左端为N极.同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以小磁针左端为N极.由题意知,两个通电螺线管相互吸引,由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,右侧螺线管左端为N极,右端为S极.根据右手螺旋定则,电流需要从右螺线管右端流入.
答案:如图所示
四、实验探究题(共16分)
15. 现在,有很多家庭开始安装并使用一种叫做自动空气开关的新型保险装置,当电路由于短路等原因导致电流过大时,开关会自动断开,切断电路,俗称跳闸,在找出电流过大的原因并把问题解决之后,用手重新闭合开关就可以了.
如图所示是空气开关的结构示意图,图中P是电磁铁,S是闸刀开关,Q是衔铁,可绕O轴转动,
6
(1)电流不大时,电磁铁对衔铁也有吸引力,为什么不跳闸?
(2)当电流过大时空气开关会自动跳闸,分析其工作过程,在跳闸后空气开关能否自动闭合?
解析:电路中有电流通过时,电磁铁对衔铁Q产生吸引作用,但因电流较小,吸引力也较小,不能克服衔铁与开关之间的摩擦力,衔铁不动,开关处于闭合状态.当电路中的电流增大时,电磁铁的磁性增强,对衔铁的吸引力增大,当电流增大到一定值时,电磁铁对衔铁的吸引力克服了衔铁受到的摩擦力,衔铁被吸到电磁铁上,离开开关,开关在弹簧弹力的作用下断开,从而起到了限流的作用.
答案:(1)电流不大时,电磁铁对衔铁的吸引力小,不能克服衔铁与开关间的摩擦力,所以不跳闸.
(2)只有当电流过大时,电磁铁的磁性增强,吸引力足够大时,才能把衔铁吸引过来,使电路断开,起到限制电流的作用,跳闸后,空气开关动触点在弹簧的作用下不会自动与静触点接触而使开关合上.
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