12-13电生磁电磁铁的应用

电生磁电磁铁的应用1、电流的磁效应（奥斯特实验）（1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。2、直线电流的磁场直线电流的磁场的分布规律：以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。3、通电螺线管（1）磁场跟条形磁体的磁场是相似的。（2）通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。（3）电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。4、右手螺旋定则（安培定则）（1）通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。（2）通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。5、电磁铁（1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。（2）结构：（3）判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。（4）影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。结论③：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。（5）电磁铁的优点①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。6、电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置；磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。7、电磁继电器（1）概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。（2）工作原理：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C和触点D组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁B在弹簧C的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。（3）应用①水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。②温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。（2023•杭州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细【解答】解：将滑动变阻器的滑片从右向左移动，变阻器连入电路的电阻变小，由欧姆定律可知电路的电流变大，根据电磁铁吸引的大头针枚数增多，可知电磁铁磁性变强，线圈匝数不变，此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是电流的大小。故选：A。（2023•衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围的小磁针发生偏转。如图，在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源端为正极。（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是。【解答】解：（1）由安培定则可知，小磁针N极向纸外偏转，电路中电流的方向应该是从B，经过开关，回到A，由电流的方向可知，B是电源的正极；（2）通电导线能使磁针转动，说明通电导体对磁针有力的作用，根据物体间力的作用是相互的，磁针对通电导体也有力的作用，法拉第就是根据这个原理判断的。故答案为：（1）B；（2）物体间力的作用是相互的。（2022•丽水）按如图电路进行实验，每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（）A．电流大小 B．线圈匝数 C．电流方向 D．电磁铁极性【解答】解：由图知，A、B两电磁铁串联，所以通过A、B两电磁铁的电流相等；A的线圈匝数明显比B的线圈匝数多，实验观察到电磁铁A吸引大头针的数目比乙多；所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。故选：B。（2022•台州）铝箔轻巧，导电性好，能做许多科学实验。实验1：“铝箔小火箭”将铝箔卷成筒状，上端封闭并装入一截火柴头，下端开口并装上尾翼，制成小火箭。将小火箭套在发射架上，加热其上端，如图甲所示。稍后小火箭就会射到空中。（1）小火箭与发射架不能套得太紧，否则会因力太大，难以起飞；（2）火柴头燃尽后，空中的小火箭还能继续上升，这是因为小火箭具有；实验2：“铝箔秋千”折一个U形铝箔框，其两端通过回形针与干电池两端相连，置于磁铁上方，如图乙所示。通电时，铝箔框就会朝一个方向摆动；（3）通电摆动时，电能转化为能和内能；（4）若要改变铝箔框通电时的摆动方向，请写出一种方法：。【解答】解：（1）小火箭与发射架不能套得太紧，否则火箭与发射架间的压力太大，火箭受到的摩擦力太大，难以起飞；（2）火柴头燃尽后，小火箭具有惯性，所以空中的小火箭还能继续上升；（3）铝箔框通电后摆动是因为通电铝箔框在磁场中受力的作用，且电流通过导体时会产生热量，则此过程中将电能转化为机械能和内能；（4）因为通电导体在磁场中受力运动的方向与电流的方向和磁场的方向有关，所以要改变铝箔框通电时的摆动方向，可以改变电流的方向或磁场的方向。故答案为：（1）摩擦；（2）惯性；（3）机械；（4）改变电流的方向（或磁场的方向）。（2021•杭州）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（）A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力 B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力 C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变 D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大【解答】解：A、由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；B、条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；C、将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；D、若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。故选：A。（2023春•鹿城区校级期中）“高颜值”的磁悬浮音箱（图甲）深受年轻人喜爱。音箱底部有一块磁铁，圆柱状底座内部有电磁铁，原理如图乙。为了适应不同需求，音箱的悬浮高度是可调的，下列能使音箱的高度上升的做法是（）A．减少线圈的匝数 B．减小电源电压 C．滑片P向右移动 D．抽掉电磁铁铁芯【解答】解：A、闭合开关S，若保持其它条件不变，将电磁铁的线圈匝数变少，音箱受到的磁力减小，音箱在底座上悬浮时的高度会变低，故A错误；B、闭合开关S，若保持其它条件不变，减小电源电压，电路中的电流也会减小，音箱受到的磁力减小，音箱在底座上悬浮时的高度会变低，故B错误；C、闭合开关S，若保持其它条件不变，滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流会增大，音箱受到的磁力增大，音箱在底座上悬浮时的高度会上升，故C正确；D、闭合开关S，若保持其它条件不变，抽掉电磁铁铁芯，音箱受到的磁力减小，音箱在底座上悬浮时的高度会变低，故D错误。故选：C。（2023春•上城区校级期中）如图某科学兴趣小组在实验室模拟奥斯特实验，该实验说明了（）A．小磁针在没有磁场时也会转动 B．通电导体周围存在磁场 C．磁场的转动会产生电流 D．磁场方向与电流大小有关【解答】解：A、奥斯特实验说明通电导线周围存在着磁场，小磁针在电流磁场的作用下发生偏转，没有磁场时，小磁针不会偏转，故A错误；BC、奥斯特实验说明通电导线周围存在着磁场，故B正确、C错误；D、磁场方向与电流的方向有关，故D错误。故选：B。（2023春•苍南县校级期末）如图是汽车尾气中CO排放量的检测电路，当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，下列说法正确的是（）A．电铃应接在A和C之间 B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱 C．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移 D．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高【解答】解：AB、当CO浓度升高，气敏电阻R1阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压不变，则控制电流电流增大，电磁铁磁性增强；当CO浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，故电铃应接在B、D之间，故AB错误；C、在CO浓度越低，气敏电阻R1阻值越大，因控制电路衔铁被吸下的最小电流不变，由欧姆定律和电阻的串联可知，I=UR气+R变D、用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，即报警时CO最小浓度比设定值高，故D正确。故选：D。（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（）A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极 B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变 C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动 D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性【解答】解：A、电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，根据安培定则判断出A端为N极，故A叙述正确；B、电磁铁向下吸引衔铁时，弹性片弯曲发生形变具有弹性势能，故B叙述正确；C、声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C叙述正确；D、小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性，故D叙述错误。故选：D。（2023春•富阳区期末）小金同学参加了学校“研究性学习小组”，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。（1）从小金的实验可得出的初步结论是。（2）根据这一结论，小金大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：。（3）比较小金设计的温度报警器和如图丙所示的温度报警器，你认为哪种设计更好？请说明理由：。【解答】解：（1）磁体的磁性强弱不直观，转化为看的到的铁钉，磁性越强，吸引铁钉越多，开始铁钉较多，给磁铁加热温度升高后，铁钉减少，磁性减弱；说明温度升，高磁铁的磁性减弱；（2）给磁铁加热，当感温磁铁被加热到一定温度时，磁性消失，弹性钢片缩回，控制电路接通，电铃发声报警。（3）丙图中，温度升高时，温度计的水银柱上升，当上升到设定温度位置时，水银柱与温度计上方的导体接通，线圈通电，电磁铁产生磁性，吸引右侧的开关，右侧电路被接通，电铃响；温度下降到设定温度以下时，水银柱与温度计上方的导体断开，线圈不通电，电磁铁磁性消失，不能再吸引右侧的开关，右侧电路被断开，电铃不响，通过对比小金设计、丙实验设计可知，小金的设计难以设定具体的报警温度。故答案为：（1）温度升高时，磁铁的磁性将减弱；（2）给磁铁加热，当感温磁铁被加热到一定温度时，磁性消失，弹性钢片缩回，控制电路接通，电铃发声报警；（3）丙图更好，小金的设计难以设定报警的具体温度。（2023春•富阳区期末）如图a是某同学为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表格所示。已知继电器的线圈电阻R0为10Ω，左边电源电压为6V恒定不变。电流表0～30mA量程接入电路，图b是电流表表盘。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路正常工作。温度t/℃0510152025303540电阻R/Ω600550500450420390360330300（1）该同学将电流表改成了温度表，请通过计算说明电流表上25℃的位置，并在图b中标出表盘上此位置。（2）为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联多大电阻？（3）为了给空调设定不同的启动温度，请你提出一种可行的、调节方便的措施（改变电阻除外）。【解答】解：（1）电路中电阻R和R0串联在电路中，有表格中找到25℃时电阻R＝390Ω，R0＝10Ω，所以总电阻R总＝R+R0＝390Ω+10Ω＝400Ω，I=U25℃应该标在15mA处如右图；（2）为了节省电能，使温度达到30℃时空调才能启动制冷，当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，电源电压是6V，电阻是R总=U30℃时电阻R＝360Ω，R0＝10Ω，R串＝R总﹣R﹣R0＝400Ω﹣360Ω﹣10Ω＝30Ω。（3）为了给空调设定不同的启动温度，就是改变电磁铁磁性的强弱，采取改变电压、改变弹簧的倔强系数、改变线圈的匝数等。答：（1）见解析；（2）使温度达到30℃时空调才能启动制冷，电路中要串联30Ω的电阻。（3）改变电压从而达到改变电磁铁磁性的目的。（答案不唯一）一．选择题（共9小题）1．（2023春•杭州期末）如图所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过小磁针的上方，磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是（）A．向右飞行的正离子束 B．向左飞行的正离子束 C．向左飞行的负离子束 D．无法确定【解答】解：小磁针的S极向纸内偏转，则N极向纸外偏转，所以，飞行粒子下方的磁场方向向外，根据安培定则可知电流方向向左；由于电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，所以，这束粒子若带正电，则向左飞行，若带负电（负离子和电子均带负电），则向右飞行，故ACD错误，B正确。故选：B。2．（2023春•奉化区期末）如图所示为通电螺线管磁感线分布图，根据图分析，可得出（）A．电流从a流入，从b流出 B．A处放入小磁针，静止时N极向左 C．C处磁场比B处强 D．通电螺线管的磁感线是真实存在的【解答】解：A、由图可知，磁感线是从通电螺线管的左端出来、右端进入的，所以通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据安培定则可知，电流从b端流入、a端流出，故A错误；B、根据异名磁极相互吸引可知，A处放入小磁针，静止时N极指向左，S极指向右，故B正确；C、磁体的磁极附近的磁感线较密集，磁性较强，磁体周围的磁感线较稀疏，磁性较弱，所以C处磁场比B处弱，故C错误；D、人们为了研究方便引入了磁感线，磁感线并不存在，故D错误。故选：B。3．（2023春•上城区期末）如图所示是项目学习小组的同学设计的漂浮式指南针，铜片、锌片和饱和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”，铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（）A．放置在C点的小磁针N极指向右 B．漂浮式指南针能够指示方向是因为存在地磁场 C．继续往溶液中添加食盐能增加导电性 D．将线圈中间的铁棒换成铜棒磁性会增强【解答】解：A、由题知，铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极，电流右进左出，根据安培定则知线圈右端是N极，在线圈的外部，磁感线是从线圈的N极出来回到线圈的S极，C点的磁场方向向左，放置在C点的小磁针N极指向左，故A错误；B、通电螺线管相当于一个磁体，受地磁场作用能够指向南北，故B正确；C、继续往溶液中添加食盐，溶液饱和后导电性不再变化，故C错误；D、铁棒容易被磁化，而铜棒不会被磁化，所以铁棒换成铜棒会使磁性减弱，故D错误。故选：B。4．（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（）A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极 B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变 C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动 D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性【解答】解：A、电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，根据安培定则判断出A端为N极，故A叙述正确；B、电磁铁向下吸引衔铁时，弹性片弯曲发生形变具有弹性势能，故B叙述正确；C、声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C叙述正确；D、小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性，故D叙述错误。故选：D。5．（2022春•萧山区期末）如图所示，在电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左适当移动的过程中，条形磁铁仍保持静止，在此过程中下列说法正确的是（）A．电磁铁磁性逐渐增强 B．电磁铁左端为S极 C．条形磁铁受到的摩擦力向左 D．条形磁铁与电磁铁相互吸引【解答】解：A、滑动变阻器滑片P逐渐向左适当移动的过程中，滑动变阻器连入电路中的电阻减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，故A正确；B、根据螺线管的线圈绕向和电流从螺线管的左端流入，利用安培定则可知，电磁铁左端为N极，故B错误；C、由前面分析可知，电磁铁的左端为N极，由于条形磁铁和电磁铁的N极相对，所以条形磁铁受到电磁铁对它向左的斥力；由于条形磁铁受到斥力的作用，使得条形磁铁有向左运动的趋势，所以在此过程中条形磁铁受到摩擦力的方向向右。故C错误；D、电磁铁的左端为N极，与条形磁铁同名磁极相对，相互排斥，故D错误。故选：A。6．（2023春•越城区期中）某兴趣小组设计了一种路灯自动控制装置，路灯的通断由光控开关控制，两路灯的额定电压为220V，R为保护电阻，S为光控开关，白天光控开关断开，两路灯不发光，晚上光控开关闭合，两路灯正常发光。下列电路设计符合要求的是（）A． B． C． D．【解答】解：A．由电路图可知，白天光控开关断开，电磁铁没有磁性、衔铁被拉起，上面的路灯正常发光；晚上时光控开关闭合，电磁铁具有磁性、衔铁被吸下，下面的路灯正常发光，故A不符合题意；B．由电路图可知，白天时电磁铁没有磁性、衔铁被拉起，工作电路断开，两路灯不发光；晚上时电磁铁具有磁性、衔铁被吸下，两路灯串联在220V的电路中能发光，但不能正常发光，故B不符合题意；C．由电路图可知，白天时电磁铁没有磁性、衔铁被拉起，工作电路断开，两路灯不发光；晚上时电磁铁具有磁性、衔铁被吸下，两路灯并联在220V的电路中能正常发光，故C符合题意；D．由电路图可知，白天时电磁铁没有磁性、衔铁被拉起，两路灯并联在220V的电路中能正常发光；晚上时电磁铁具有磁性、衔铁被吸下，两路灯仍然并联在220V的电路中能正常发光，故D不符合题意。故选：C。7．（2023春•诸暨市期中）如图所示为车库积水自动报警装置原理图，A、B位置可以安装电铃或者LED灯。当车库没有积水时LED灯亮，有积水时电铃响。下列说法正确的是（）A．电铃应该安装在A的位置 B．电铃工作时，电磁铁的上端是N极 C．自动报警控制电路的工作原理是电磁感应 D．自动报警控制电路的工作原理是电流磁效应【解答】解：A、车库没有积水时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，LED灯亮，说明A为LED灯；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，使得B的电路接通，电铃发出声音，所以电铃应安装在图中的B位置，故A错误；B、电铃工作时，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是S极，故B错误；CD、电铃的主要部件是电磁铁，电磁铁通电后具有磁性，这是电流的磁效应，是丹麦物理学家奥斯特发现的，故C错误，D正确。故选：D。8．（2023春•平湖市期中）如图所示为条形磁铁和电磁铁，虚线表示磁感线，则甲、乙、丙、丁的极性依次是（）A．S，N，S，S B．N，N，S，N C．S，S，N，N D．N，S，N，N【解答】解：根据图示的线圈绕向和电流从左端流入，右端流出，结合安培定则从而可以确定电磁铁的乙端为N极，丙端为S极。在磁体的周围，磁感线从磁体的N极出来回到S极，所以条形磁铁甲的右端为S极；根据磁感线的形状可知，两者相互排斥，是同名磁极，所以条形磁铁丁的左端为S极。故选：A。9．（2023春•绍兴期中）如图是汽车启动装置原理图，对于这一装置及其工作特点，下列说法中不正确的是（）A．旋转钥匙能使电磁铁所在电路工作 B．电磁铁的工作电压与电动机的工作电压相等 C．电磁铁通电时，上端是N极，下端是S极 D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，使触点A向右与B接触【解答】解：AD、将汽车钥匙插入钥匙孔，转动钥匙相当于闭合电磁铁的开关，使电磁铁工作，吸引衔铁向下，使触点A向右与B接触，把电动机所在电路接通，汽车启动，故AD正确；B、由图知，电磁铁的工作电压只是电动机的工作电压的一部分，电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，故B错误；C、由右手螺旋定则可知，电磁铁通电时，上端是N极下端是S极，故C正确。故选：B。二．填空题（共3小题）10．（2023春•鄞州区期末）学习了磁现象的知识后，小宁怀着极大的兴趣对如图甲、乙、丙所示的实验进行了探究，得到如下结论：（1）通电导线周围存在磁场，且磁场方向与有关。（2）如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图（填“甲”“乙”或“丙”）所示方向的偏转。【解答】解：（1）由甲、乙、丙三幅图对比得到：电流周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关；（2）电子定向运动方向与电流方向相反，所以在图丁中，小磁针上方的电流方向与图乙相同，故小磁针将发生如图乙所示方向的偏转。11．（2023春•临海市期末）某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1。（1）该LED在两次实验中发光情况如图2所示，两次实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈2转动（选填“顺时针”“逆时针”）。（2）如图3，导体棒a与该LED相连；在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，则该过程a中电流方向（选填“不变”、“变化”），该磁场可能的分布包括图4中哪些选项？。【解答】解：（1）线圈1顺时针转动，二极管发出红光；线圈2的磁感线的方向发生了改变，二极管发出的是黄光，这说明电流的方向也发生了改变；磁场方向、电流方向同时发生了变化，导体受力方向不变，所以线圈2也是顺时针转动；（2）在某磁场中，使a垂直于纸面左右往复运动（虚线为运动轨迹），LED交替发出红、黄光，这说明通过二极管的电流发生了变化，即该过程a中电流方向发生了变化；电路中能产生感应电流，说明导体做切割磁感线运动，①③④中的导体都做切割磁感线运动，而②中的导体运动方向与磁感线方向相同，没有切割磁感线，不会产生感应电流，二极管不发光。故答案为：（1）顺时针；（2）变化：①③④。12．（2023春•拱墅区期末）如图甲所示是某恒温箱的加热电路，其电路通断由控制电路控制，控制电路由电磁继电器、热敏电阻R1（安装在恒温箱内）、可变电阻器R2、低压电源U、开关等组成，低压电源电压恒为6V，R1的阻值随温度变化关系如图乙所示，当通过电磁继电器线圈的电流I≥50mA时，衔铁被吸合。不计热敏电阻R1产生的热量，忽略电磁继电器线圈的电阻。回答问题。（1）热敏电阻R1的阻值随着温度的升高而（选填“增大”或“减小”）。（2）若使恒温箱中的最高温度为100℃，应调节可变电阻器R2的阻值是Ω。（3）若想降低恒温箱中的最高温度，提供一种方案。【解答】解：（1）根据图乙可知，热敏电阻R1的阻值随着温度的升高而减小；（2）由于温控箱中最高温度为100℃，所以当温控箱温度为100℃时，电磁继电器线圈中的电流刚好为50mA＝0.05A，衔铁被吸合，加热丝停止工作；由图像可知当t＝100℃时，R1＝40Ω；控制电路的总电阻为：R=UI=可变电阻器的阻值为：R2＝R﹣R1＝120Ω﹣40Ω＝80Ω；（3）R1的阻值随温度降低而增大，由于由吸合时电路的总电阻不变，要调低恒温箱的设定温度，即在温度低于100℃时工作电路被断开，应将可变电阻器R2的阻值适当调小。故答案为：（1）减小；（2）80；（3）减小R2的阻值。三．作图题（共1小题）13．（2023春•杭州期末）请在图中标出通电螺线管碰感线的方向和小磁针的N、S极。【解答】解：通电螺线管中电流方向向下，根据右手螺旋定则，螺线管的右端为N极，左端为S极，磁感线方向由N极指向S极；根据磁极间的作用规律，右端为磁针的N极，左端为S极，如图所示：四．实验探究题（共1小题）14．（2023春•富阳区期末）如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的上方，接入电路后，闭合开关，观察到小磁针偏转。（1）本实验探究的是。（2）下列关于此实验的说法正确的是（填字母）。A．该实验必须放在地球赤道上进行B．通电直导线必须竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线应该水平南北方向放置（3）小金根据所学的知识分析得出闭合开关后，小磁针和它上方的直导线应该成垂直关系，但是实验中并不垂直（忽略小磁针与支架之间的摩擦）。为了尽可能使二者垂直，应该采取的措施是。【解答】解：（1）这个实验是奥斯特实验，是探究通电导体周围是否存在磁场；（2）由于小磁针受到地磁场的作用，要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应使把直导线南北放置，故D正确；（3）闭合开关后，小磁针和它上方的直导线应该成垂直关系，但是实验中并不垂直（忽略小磁针与支架之间的摩擦），可能是小磁针受到地磁场的影响而导致实验现象不明显，为了尽可能使二者垂直，应该采取的措施是通电直导线水平沿南北方向放置。故答案为：（1）通电导体周围是否存在磁场；（2）D；（3）通电直导线水平沿南北方向放置。五．解答题（共3小题）15．（2023春•杭州期末）超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图2所示，则由图2可得出的结论是：。（2）控制电路电源电压为22伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1接入电路的阻值为多大？（电磁铁线圈电阻忽略不计）。（3）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出两种方法）。【解答】解：（1）根据图像甲可知，当压力增大时，力敏电阻的阻值变小，即力敏电阻的阻值随压力的增大而减小；（2）小朋友的重力，即对电梯的压力为：F＝G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N；由图2可知，此时力敏电阻的阻值为：R0＝600Ω；衔铁被吸下的电流为：I＝20mA＝0.02A；根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻为：R=UI=根据串联电路的电阻关系可知，滑动变阻器R1接入电路的阻值为：R1＝R﹣R0＝1100Ω﹣600Ω＝500Ω；（3）要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，质量变小，重力变小，则对电梯的压力变小，根据图甲可知，此时力敏电阻的阻值变大，控制