第十六章 电磁铁与自动控制 单元巩固训练题.docx

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第十六章电磁铁与自动控制单元巩固训练题

第十六章电磁铁与自动控制

一、选择题

1.指南针是我国四大发明之一，《论衡》记载：

司南之杓，投之于地，其柢指南。

如图所示的司南放在水平光滑的“地盘”上，静止时它的长柄指向南方。

司南长柄所指方向是（   ）

A.地理南极，地磁北极

B.地理南极，地磁南极

C.地理北极，地磁北极

D.地理北极，地磁南极

2.下列说法正确的是（　　）

A. 铁、钢、铜均能被做成永磁体                             

B. 磁感线只是用来描述磁场的一些假想的曲线

C. 只有永磁体周围才存在磁场                                

D. 磁场是人为设想出来的，并不真实存在

3.如图所示的条形磁体旁有甲、乙、丙、丁四个能自由转动的小磁针，当小磁针静止时，其中磁极的极性标错的是（ ）

A. 甲                                         

B. 乙                                         

C. 丙                                         

D. 丁

4.图中的两个线圈，套在光滑的玻璃管上，导线柔软，可以自由滑动，开关S闭合后则（  ）

A. 两线圈左右分开                                               

B. 两线圈向中间靠拢

C. 两线圈静止不动                                               

D. 两线圈先左右分开，然后向中间靠拢

5.关于磁感线，正确的说法是（  ）.

A. 用磁感线可以形象地表示磁场的方向和它的分布情况          

B. 磁感线是磁场中真实存在的线

C. 磁体外面的磁感线是从磁体的南极出来，回到它的北极          

D. 磁感线可以相交

6.如图是一种温度自动报警器原理示意图，制作水银温度计时，插入一根金属丝，当温度升高到水银与金属丝相接触时（　　）

​

A. 电铃响，绿灯亮           

B. 电铃响，绿灯灭           

C. 电铃不响，绿灯亮           

D. 电铃不响，绿灯灭

7.19世纪20年代，以塞贝克为代表的科学家已经认识到：

温度差会引起电流。

安培考虑到地球自转造成了太阳照射后地球正面与背面的温度差，于是提出如下假没：

地球磁场是由绕地球的环形电流引起的。

若规定地磁场N极与S极在地球表面的连线称为“磁子午线”（如上右图所示），则安培假设中的电流方向应该是                       （   ）

A. 由西向东垂直磁子午线                                       

B. 由东向西垂直磁子午线

C. 由南向北沿磁子午线                                           

D. 由北向南沿磁子午线

8.关于磁场，下列说法中正确的是（  ）

A. 将小磁针放在地球周围某一空间，若小磁针静止时偏离南北方向，说明这个空间存在磁场

B. 磁极间的相互作用不都是通过磁场来发生的

C. 磁感线是磁场中真实存在的一些曲线

D. 磁体的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极

9.如图所示中，小磁针涂有深颜色的一端表示N极，将它们放在磁体周围，小磁针静止时，小磁针N极指向正确的是（　　）

A. 

​             

B. 

​             

C. 

​             

D. 

​

10.转动指南针的罗盘时，罗盘内的磁针

A. 随罗盘一起转动起来                                           

B. 不随罗盘转动，仍在原位置

C. 随罗盘转动，且比罗盘转动快一些　　               

D. 随罗盘转动，只是罗盘转动慢一些

11.城市下水井盖丢失导致行人坠入下水道的悲剧时有发生，令人痛心，如图所示为某同学设计的一种警示电路图，井盖相当于开关S，关于它的说法正确的是（　　）

​

A. 正常情况下（S闭合），灯L亮                        

B. 一旦井盖丢失（S断开），灯L即亮起，以警示行人

C. 电磁铁的铁芯是永磁铁                                   

D. 灯亮时电磁铁有磁性

12.如图所示，当变阻器的滑片P向右移动时，下列说法正确的是（     ）

​

A. 螺线管上端是S极，悬挂磁铁的弹簧会伸长

B. 螺线管上端是N极，悬挂磁铁的弹簧缩短

C. 螺线管下端是S极，悬挂磁铁的弹簧的长度不变

D. 螺线管下端是N极，悬挂磁铁的弹簧可能伸长，可能缩短

二、填空题

13.电磁铁有许多优点：

其磁性的有无可以通过________来控制；磁性的强弱可以通过________来控制；磁极的性质可以通过________来改变．

14.通电直导线周围的磁感线分布如图所示，磁感线是以直导线为中心的一系列的  ________  ，从图中可看出，磁感线是  ________  （选填“闭合”或“不闭合”）的曲线；图中小磁针的a端是  ________  极．

15.如图所示，弹簧下悬挂一块条形磁铁，磁铁下方有一电磁铁，闭合开关后，为使弹簧伸长，滑动变阻器滑片P向________（“左”或“右”）端移动；滑动变阻器滑片P不动，将电源正负极对调，________（选“能”或“不能”）使弹簧伸长。

16.回顾实验和探究：

（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）

探究影响电磁铁磁性强弱的因素：

现象结论

装置如图．闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使甲、乙电流表示示数相同，发现电磁铁乙吸引大头针的数目比甲________ 

，由此可知：

电磁铁磁性强弱与________ 

有关．将电磁铁乙电路中滑片向左移，他吸引大头针数目将________ 

17.为了交通安全，很多路口都安装有拍摄闯红灯汽车装置，如图所示是它的工作原理图，光控开关接收到红光时会自动闭合，压敏电阻若同时受到车的压力，其阻值变小，电磁铁的磁性因电路中电流的改变而变________ （选填“强”或“弱”），使衔铁与触点________ （选填“1”或“2”）接触，从而使电控照相机工作，拍摄违规车辆．

18.如图所示，根据通电螺线管中的电流方向，可以判断出通电螺线管的左端是________ 极。

（填“N”或“S”）。

19.磁体上________的两端，叫做磁极．磁体静止时指南的一端叫________，又叫________；指北的一端叫________．又叫________．

20.中国人发明的司南是世界上最早利用地磁场指示方向的仪器．古文《论衡•是应篇》中记载：

“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”．则勺柄应为该磁体的________ 极；某物理研究所尝试利用一块天然磁石制作一具“司南”，图乙所示为天然磁石的磁感线分布情况，则应将磁石的________ （选填“B”、“C”、“D”或“E”）处打磨勺柄．

21.电磁铁主要由________和________构成．磁性的有无可以通过________来控制；极性可以通过________来控制；磁性的强弱可以通过________和________来控制．

22.丹麦著名物理学家________ 通过实验发现电流的磁效应．其实验方法如图所示，

（1）将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行放置．则该导线沿________ 方向．

（2）当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导体周围存在着________ 

（3）移去小磁针，上述结论是否成立？

 ________ 

三、实验探究题

23.小刚想探究通电螺丝管中插入物体的材料对其磁性强弱有什么影响，他用图示装置进行探究实验。

（1）保持电流不变，将无磁性、长度和横截面积相同但材料不同的网柱形物体分别插入遁电螺丝线管中，用吸引物重的大小来显示通电螺丝管的磁性强弱。

多次实验后，将数据记录在下表中：

从表中数据可得m：

当其他条件相同时，放入________（选填序号）会影响通电螺线管的磁性强弱。

（2）分析表中数据，发现通电螺线管中插入的物体虽均为导体，但对其磁性强弱影响却不同，据此，请你提出一个值得探究的问题：

________。

（3）从数据可看出，用吸引物重大小不能显示通电螺线管磁性强弱的微小变化，请你提一条改进方法：

________

（4）小刚在实验中还发现：

断电后，取出螺线管中的物体，有些仍具有磁性（剩磁），按磁性强弱排序为：

C最强、D较强、B最弱，其余没有磁性。

根据以上实验，分析讨论可知选用________（选填序号）制造永磁体最合适；电磁铁选用软铁做铁芯的原因是________。

24.如图是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图．它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制针式刻度板组成．通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱．在指针下方固定一物体A，当用导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转．

（1）指针下方的物体A应由     材料制成；

A. 铜                                        

B. 铝                                        

C. 塑料                                        

D. 铁

（2）当开关闭合后，电磁铁左端应为磁极的________极．

（3）实验发现：

①将滑动变阻器的滑片P向左移动过程中，指针B偏转的角度将会________．

②将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连，闭合开关后，调整滑动变阻器的滑片P的位置，使电路中的________保持不变，可发现指针B偏转的角度将会________．

（4）经过对电磁铁的研究，可得出结论是：

当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越________；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越________．

四、综合题

25.阅读短文，回答问题：

干簧管

干簧管是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，也叫磁控开关．常用的干簧管有单触点和双触点两种．

如图为单触点干簧管的结构示意图．其外壳是一根密封的玻璃管，管中装有两个磁性材料制成的弹性簧片电板，还灌有一种惰性气体．平时，玻璃管中的两个磁簧片触点部位是分开的（如图甲）．当有磁性物质靠近玻璃管时，在合适的磁场的作用下，管内的两个簧片的触点部位被磁化成为异名磁极就会互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通（如图乙）．外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路就断开．

干簧管中的磁性材料是指铁、钴、镍等能被磁铁吸引的材料，它分为软磁性材料和硬磁性材料两种．软磁性材料是指既容易被磁化而获得磁性又很容易失去磁性的物质．硬磁性材料是指不容易被磁化而获得磁性，但一旦获得磁性又很不容易失去的物质．磁体周围的磁性材料被磁化后的极性与放置在该处的小磁针的极性相似，如我们拿一根铁棒的一端靠近或接触磁铁的N极时，这一端就会被磁化成S极，它的另一端则会被磁化成N极．

双触点干簧管类似于单刀双掷开关，它的工作原理是：

没有磁场时，簧片1与簧片2接通（如图丙），当有外界磁力时，簧片1与簧片2的连接断开，簧片1与簧片3触点部位接通（如图丁），其中簧片1是公共端，簧片2是常闭接点，簧片3是常开接点．簧片中有一片是用只导电不导磁的材料做成．

干簧管外绕上能产生磁场的线圈就成了干簧继电器，当线圈通电后，管中磁性材料制成的簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路．线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断．

（1）单触点干簧管中的磁簧片是用________ （选填“软”或“硬”）磁性材料制成的．

（2）单触点干簧管在________ （选填“断开”或“闭合”）时，磁簧片具有弹性势能．

（3）双触点干簧管的1、2、3三个簧片的对应制作材料可能是　________ 　

A．铁、铁、铜      B．铁、铜、铁     C．铜、铁、铜   D．铁、钴、铁

（4）当条形磁铁按图1所示的方式从A移动到B，图2能反映电路中的电流随时间变化的图象是________ 

（5）如图3为一运用干簧继电器的电路，当开关S闭合后，它的工作特点是________ 

A．红灯、绿灯交替发光

B．红灯长亮，绿灯亮、灭交替

C．绿灯长亮，红灯亮、灭交替

D．红灯长亮，绿灯不亮．

26.根据所学知识完成下面的小题：

（1）物体能够吸引________等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做________．

（2）磁体上磁性最强的部分叫做磁极，每个磁体都有________个磁极；磁极间的相互作用规律是：

同名磁极相互________，异名磁极相互________．

（3）磁体周围存在一种特殊物质，叫做磁场，磁极间的相互作用和磁化都是通过磁场发生的．磁场的基本性质是它对放入其中的磁体________；放在磁场中的某一点的小磁针静止时，________极所指的方向就是该点的磁场方向．

（4）用磁感线可以形象地描述磁场；磁体周围的磁感线都是从磁体的________极出来，回到磁体的________极．磁场越强的地方，磁感线分布越________．

（5）地球周围的磁场叫地磁场，地磁两极跟地理两极并不重合，地磁南极在地理________极附近，地磁北极在地理________极附近．水平放置磁针的指向跟地理子午线之间的交角叫________，它是我国宋代学者________最先发现的．

27.阅读《磁致冷》．

磁致冷

中国科技馆“挑战与未来”展厅有一件展品叫“磁致冷”，如图1所示．当转动手轮，磁体（磁致冷材料）进入或离开磁场时，观察到温度计的示数会发生变化．为什么会有这种现象呢？

在20世纪20年代末，科学家们发现了磁性物质在磁场作用下温度能够升高的现象，这种现象叫磁热效应，磁致冷就是利用磁性材料所具有的磁热效应来致冷的．如图2所示，当磁致冷材料被等温磁化时，能够向外界放出热量，使外界环境温度升高．而绝热退磁时又从外界吸收热量，使外界环境温度降低，从而达到制冷的目的．

磁致冷材料使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷物质，若能取代目前大部分制冷电器所使用的氟利昂制冷剂，就可以消除由于生产和使用氟利昂类制冷剂所造成的环境污染和对大气臭氧层的破坏，具有显著的环境和社会效益，因而被誉为绿色制冷技术．又因为低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点，所以其在生产、生活、科技等众多领域都有很广阔的发展前景．

许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁致冷技术及装置进行了大量的研究开发工作．到目前为止，20K以下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化，而室温磁致冷技术还在继续研究攻关，目前尚未达到实用化的程度．

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）磁致冷就是利用磁性材料所具有的________来致冷的．

（2）如图1所示的科技馆的“磁致冷”展品中，转动手轮，当磁体退出磁场时，测量环境温度的温度计示数会________．（选填“升高”、“降低”或“不变”）

（3）根据你的想象，描述出磁致冷技术具有的发展前景________．（写出一条即可）

答案解析

一、选择题

1.【答案】A

【解析】地球本身是一个大磁体，司南实质就是一块磁铁，在地球的磁场中受到磁力的作用，其静止时它的长柄指向南方，即地理上的南极；地理上的南极是地磁的北极，BCD不符合题意、A符合题意。

故答案为：

A。

【分析】指南针是根据地磁场的作用工作的，地磁的南极在地理的北极附近，而地磁的北极在地理的南极附近，再根据磁极间的作用规律，可判断指南针的指向.

2.【答案】B

【解析】：

A、铜不是磁性材料，故不能做永磁体，且铁也不能做永磁体，故A错误；

B、磁感线不是真实存在的，磁感线是为了方便描述磁场假想的曲线，故B正确；

C、对于永磁体，电磁铁周围都有磁场，故C错误；

D、磁场虽然看不见，但是真实存在的，故D错误。

故选B。

【分析】

（1）常见的磁性材料有铁钴镍等金属；

（2）磁感线不是真实存在的；

（3）对于永磁体，电磁铁周围都有磁场；

（4）磁场虽然看不见，但是真实存在的。

3.【答案】B

【解析】磁体周围磁场方向就是小磁针北极所指的方向，在磁体外部从北极返回到南极．

故选B．

【分析】根据磁极间同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引进行判断．

4.【答案】A

【解析】：

根据安培定则判断，L线圈的左端为S极，右端为N极，P线圈的左端也是N极，右端也是S极，也就是说，中间靠近的位置，两线圈的极性相同，因为同名磁极互相排斥，则这两个线圈相互排斥而左右分开．故选A．

【分析】根据安培定则（右手螺旋定则）分别判断出两个线圈的磁极，再根据磁极间的相互作用就可以判断出线圈的运动情况．

5.【答案】A

【解析】A、磁感线是用来描述磁场的，可以形象地表示磁场的方向和它的强弱分布，A符合题意；

B、磁感线是人们为了形象地描述磁场而假想的一些曲线，并不是真实存在的，B不符合题意；

C、条形磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，回到它的南极，C不符合题意；

D、若两条磁感线可以相交，则交点处就可以做出两个磁感线的方向，即该点磁场方向就会有两个，这与理论相矛盾，因此磁感线不能相交，D不符合题意，

故答案为：

A.

【分析】

（1）磁场是真实的存在；磁感线是描述磁场的方法，叫建立理想模型法，不是真实的存在．

（2）磁感线上某点切线的方向代表该点磁场的方向，磁感线的疏密代表的磁场的强弱．

（3）磁场中的一点，磁场方向只有一个，由此入手可以确定磁感线不能相交．

6.【答案】B

【解析】【解答】解：

温度自动报警器的工作过程是这样的，当温度升高时，玻璃泡中的水银膨胀，水银液柱上升，当升高到警戒温度即金属丝下端对应的温度时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，从而使触点与上面断开，与下面连通，此时电铃响，绿灯灭，发出报警信号．故选：

B．

【分析】温度自动报警器是由于温度计所在的环境温度的变化，从而可以控制左侧控制电路的接通，实现自动控制．

7.【答案】B

【解析】

【解答】由题意知，地磁体的N极朝南，根据安培定则，大拇指指向地磁体的N极，则四指的绕向即为电流的方向，即安培假设中的电流方向应该是由东向西垂直磁子午线．

故选B．

【分析】要解决此题首先要掌握安培定则：

四指绕向电流的方向，大拇指所指的方向便是螺线管的N极．首先根据信息中给出的已知条件，根据根据“磁子午线”由安培定则确定电流的方向．此题通过一个信息，考查了学生对安培定则的掌握及应用，相对比较简单，属于基础题．

8.【答案】D

【解析】【解答】由于小磁针质量很小，很容易受其他磁场干扰，静止时的的指向有不确定性，A项说法错误；磁极间的相互作用是靠磁场来发生的，比如我们可以看到一个磁体靠近另一个磁体时,磁体就会动起来,有力的作用，B项说法错误；为了描述磁场的情况，我们人为模拟出的磁感线描述磁场的强弱和分布情况，因此磁感线不是真实存在的，C项说法错误；在磁体外部，磁感线总是从N极发出，回到S极，D项说法正确。

【分析】磁体间的相互作用是通过磁场来实现的，磁场是真实存在的，而磁感线是人们假想的曲线，用来形象的描述磁场，在磁体的外部，磁感线是从N极出来，回到S极。

9.【答案】D

【解析】【解答】解：

A、条形磁铁与小磁针S极与S极相对，是错误的；

B、小磁针与磁感线应平行，不应垂直，图示情景是错误的；

C、小磁针N极应指向条形磁铁磁感线方向，图示情景是错误的；

D、小磁针N极指向磁感线的方向，符合实际，图示情景是正确的．

故选D．

【分析】根据以下知识点答题：

（1）磁铁同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；

（2）小磁针静止时N极所指的方向为磁场方向，指向磁感线的方向；

（3）在磁铁外部磁感线从磁铁的N极出发，指向磁铁的S极．

据此判断磁感线的方向，然后再判断各选项是否正确．

10.【答案】B

【解析】【解答】指南针原理是罗盘内的小磁针在地球的地磁场的作用下，小磁针的南极指向地理的南极，所以转动指南针的罗盘时小磁针仍在地磁场的作用下指向地理的南极，即几乎在原位置不动．故选B．

【分析】由于地球本身是一个大磁体，所以指南针静止时，总是一个极指南，一个极指北．该题考查了罗盘内的小磁针在地磁场的作用下，小磁针的南极始终指向地理南极，属于基础知识，难度不大

11.【答案】B

【解析】【解答】

（1）据图可知，正常情况下S闭合，电磁铁有磁性，被控制电路断路灯泡不亮，故A错误；

（2）当井盖丢失S断开时，电磁铁无磁性，被控制电路闭合，灯泡发光，以警示行人；故B正确，D错误；

（3）电磁铁的铁芯，能方便随时通断，属于软磁体，故C错误；故选B．

【分析】

（1）根据题意可知，正常情况下S闭合，电磁铁有磁性，被控制电路断路灯泡不亮，当井盖丢失S断开时，电磁铁无磁性，被控制电路闭合，灯泡发光；

（2）软磁性材料是磁化后外磁场撤去就去磁的物质，硬磁性材料是磁化后不易去磁的物质．

12.【答案】A

【解析】【解答】利用安培定则可以判定电磁铁的下端为N极，上端为S极，故电磁铁与其上面的条形磁体相互吸引．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强．电磁铁对条形磁体的吸引力增大，条形磁体对弹簧的拉力增大，所以弹簧伸长的长度变长．

故选A．

【分析】弹簧的长度的变化是由条形磁体对弹簧拉力的变化引起的．而条形磁体对弹簧的拉力又是随着由电磁铁对其作用力的变化而变化的，电磁铁对条形磁体作用力的变化是由其磁性强弱的变化引起的，因此从影响电磁铁的磁性强弱因素的变化入手分析解决此题．

二、填空题

13.【答案】通断电流；电流的强弱；电流的方向

【解析】【解答】电磁铁的原理就是利用通电导线周围存在磁场制成的，它的优点是：

可以通过通断电流来控制磁性，可以从电流的强弱控制磁性的强弱，还可以通过改变电流的方向来改变磁极的极性。

故答案为：

通断电流；电流的强弱；电流的方向

【分析】要解答本题需掌握：

电磁铁的磁性的有无可以通过电流的通断来控制；磁性的强弱和电流的强弱有关；改变电流的方向可以改变磁极的极性。

14.【答案】同心圆；闭合；S

【解析】【解答】通电直导线周围的磁感线分布如图所示，磁感线是以直导线为中心的一系列的同心圆 ，从图中可看出，磁感线是闭合的曲线；因为小磁针静止时N极的方向与磁感线的方向相同，所以b端是N极，a端是S极。

​故答案为：

同心圆；闭合；S.【分析】通电导线周围有磁场，磁场方向和小磁针的北极指向一致.

15.【答案】右；能

【解析】【解答】解：

闭合开关后，根据右手安培定则可得，螺线管的下端为N极，上端为S极，又因为同名磁极相互排斥，所以为使弹簧伸长，螺线管的磁性需要减弱，所以滑动变阻器滑片P向右移到；将电源正负极对调，螺线管的上端为N极，下端为S极，又因为异名磁极相互吸引，所以能使弹簧伸长。

故答案为：

右；能。

【分析】先根据右手安培定则判断螺线管的极性，再根据磁极间的相互作用规律（同名磁极相互排斥，异名磁