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1、中学应用物理学问竞赛辅导讲座9电与磁编辑人：袁几1电流的磁效应；奥斯特发觉了电流的磁效应；直线电流、通电螺线管产生的磁场的磁感线方向分别用对应的安培定就去判定；2电磁继电器电磁继电器实质上是利用电磁铁掌握的开关；利用电磁继电器可以实现利用低电压、弱电流掌握高电压、强电流的电路，可以实现远距离操纵和自动掌握； 3电流在磁场中要受到磁场力（安培力）的作用，作用力的方向用左手定就判 断；4电磁感应法拉第发觉了电磁感应现象； 闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就产生感应电流， 发电机就是依据电磁感应原理制成的；发电机把机械能转化为电能；【经典竞赛题分析】例 1（ 2021 全国中学
2、应用物理学问竞赛河南预赛）如图1 所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠， 但留有间隙， 就制成了一种磁控元件干簧管， 以实现自动掌握； 干簧管置于以下哪种通电导线的磁场中时，可以使舌簧端面吸合【名师点评】 干簧管是一种把磁信号转化为电信号的传感器，要使磁性材料制成的弹性舌簧端面吸合， 必需把干簧管的舌簧所在的直线与磁场的磁感线方向在始终线上；例 2. （ 2021 全国中学应用物理学问竞赛初赛）用传感器进行自动掌握时，经常时灯亮，光亮时灯熄，可供挑选的仪器如下：光敏电阻、小灯泡、同学电源、继电器、滑 动变阻器、开关、导线等；【解析】由题目给出的光敏电阻的阻值R 与光强
3、 E 的关系图像可知，光暗时电阻大，光亮时电阻小；可将光敏电阻、爱护电阻、电源及开关串联后与继电器中的电磁铁线圈a、b 连接，构成闭合电路；由于光暗时电阻大，可将路灯电路的c 段与继电器的动触点连接，d 端与继电器的上面静触点连接，这时路灯亮；光亮时，光敏电阻阻值小，电磁铁中电流大，磁性强，吸引动触点向下，路灯电路断开；【答案】用光电敏电阻来掌握路灯的试验电路图如图2-J 所示；【名师点评】此题以 自动掌握路灯电路设计切入，考查继电器原理、电路连接、光敏电阻的阻值R 与光强 E 的关系图像的分析、欧姆定律等学问点；【名师点评】 可把星形回路分割成很多段， 相对的两段可看作通有反向电流的平行直导
4、线，它们相互排斥，使其所围面积达到最大，最终为一圆；例 4.（ 2021 全国中学应用物理学问竞赛题）图6 所示为种环保型手电筒，筒内没有电池；使用时，只要来回摇动手电筒，使永磁体在手电筒中的两个橡胶 垫【解析】：永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动，线圈切割磁感线产生感应电流，灯泡就能发光，原理是电磁感应，是法拉第发觉的；【答案】：电磁感应法拉第【名师点评】环保型手电筒可削减废电池造成的环境污染，符合可连续进展；【竞赛实战训练】一挑选题1. （2021 上海第 25 界中学物理竞赛） 在地球赤道上空某处有一小磁针处于水安静止状态，突然发觉该小磁针的N 极向东偏转，可能是A 小磁针正西方向
5、有一条形磁铁的S 极靠近小磁针 B小磁针正北方向有一条形磁铁的S 极靠近小磁针 C小磁针正上方有电子流自东向西水平通过 D小磁针正上方有电子流自南向北水平通过2.【答案】 D【解析】依据通电螺线管产生磁场的安培定就可判定出四个小磁针指向都正确选项 D；3.（ 2021 河南中学物理竞赛题）如下列图，ab 为可以沿着光滑的金属轨道移动的导体，如使 ab 向左运动时，小磁针的N 极会向左偏转，就以下说法中正确的【解析】：如使 ab 向左运动时，小磁针的 N 极会向左偏转，说明螺线管的 B 端为 N 极， A 端为 S 极，选项 A 错误；如使 ab 向右运动时，螺线管的 A 端为 N 极，小磁针的
6、 N 极会向右偏转，选项 BD 错误 C 正确；4（. 2021 全国中学应用物理学问竞赛题） 为判定一段导线中是否有直流电流通过，手边如有以下几组器材，其中最为便利可用的是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4. 【答案】 .D【解 析】依据电流的磁效应，可用细棉线吊起被磁化的缝衣针，放在导线的下方，如导线中是有直流电流通过，就由于通电导线磁场的作用，被磁化的缝衣针将转到与导线垂直的位置；否就，导线中是无直流电流通过；5（2006 重庆中学物理竞赛题）对通电螺旋管的熟悉，正确选项（）A它四周的磁场与蹄形磁铁相像B它的磁场方向与电流方向无关6（第三
7、届抱负杯初二物理竞赛题）如下列图，L 是电磁铁，在乙正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设电源电压不变，闭合电键S 待电磁铁稳固后，当滑动变阻器 R 的滑片 p 由上向下慢慢地滑动过程中，弹簧的长度将 A 变长B变短 C先变长后变短D先变短后变长二填空题1. （中同学数理化解题才能竞赛题）有报道说：台湾某厂商创造了一种 “手机自生能”特制电池， 它由固定线圈、 可自由转动的小磁铁和充电电池组成； .上下左右摇动手机，小磁铁便在线圈内转动而产生电能，充电电池同时将这些电能贮存起来；每摇动一分钟这种手机可通话两分钟；这种装置能自生电能依据了原理.1.【答案】电磁感应的磁场的磁感线；现将铜棒EF 和 GH
8、垂直放在滑轨上，当拉动GH 使其向左移动 时 ， 发 现EF也 向 左 移 动 ， 请 你 说 明 此 过 程 中 所 包 含 的 一 条 物 理 知识：；如拉动 EF 使其向右移动时， GH 应向（选填“左”或“右”）移动；3【. 答案】铜棒 GH 切割磁感线产生感应电流 （或铜棒 EF 受到磁场力的作用）右可动端与左侧接线柱接通； 试用笔线代替导线， 完成电路连线， 使电路中的电键闭合后，灯 L 1、L2 会交替发光；1（ 2006 全国中学应用物理学问竞赛河南预赛）小明对“电磁铁”提出了以下两个问题，请你回答：（1 ）怎样使电磁铁的磁性变强？请找出两种解决方法；（2）要使电磁铁的南北极相
9、互颠倒，可采纳什么方法？1.【答案】（1）增加电流大小和增加线圈的匝数、2.【答案】：当 将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合， 将电路接通； 当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消逝， 在弹力的作用下触点就会断开；3.（第 12 界全国中学应用物理学问竞赛复赛）有一支缝衣用的钢针与磁铁接触后磁化，试说出三种简洁有用的方法，判定它的南北极；3【答案】：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，也可以把钢针悬在细线上，指北的就是钢针的N 极；仍可以把钢针放在光滑的玻璃板上，
10、用条形磁铁的N 极靠近它，被吸取的就是钢针的 S 极；四综合运用题1（浙江第 12 界科学竞赛题）某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸一种取暖用的电器 设计了一 个温度可自动掌握的装置，如图甲所示； “掌握电路”中热敏电阻 R1 的阻值随温度变化的曲线如图乙所示，电磁铁线圈可看作阻值为30的纯电阻 R0，电源 U1 电压恒定，浴霸共安装有2 只标有“ 220V、550W”的灯泡，当电磁铁线圈中的电流大于或等于50mA 时，继电器的衔铁被吸合， 浴霸电路断开； 当线圈中的电流小于或等于40mA 时，继电器的衔铁被释放， 浴霸电路闭合；求：1工作电路闭合时，通过电路的总电流；2如浴室内的温度最高不
11、得超过40，就掌握电路的电源电压U1 最小值为多大.3如电源 U1 电压恒定为12V，就将此装置安放在浴室内，浴室内温度可掌握在什么范畴 .1解：（ 1）电路的总电流： I=P/U =1100W/220V=5A ；（ 2） 40时 R1 的电阻为 170，继电器电路断开的电流为I=50mA，掌握电路 的电源电压 U1 最小值为： U1=IR=0.05A200=10V；（ 3 ） 继 电 器 电 路 中 的 电 流 小 于 等 于I1 =40mA时 ， 处 于 加 热 状 态 ：12 VR=U/I 1=0.4 A=300；此时 R1= R- R0=300-30=270；查图得： R1 的电阻为
12、270时对应的温度为23；继电器电路中的电流等于I2=50mA 时，工作电路断开，温度最高：12 VR=U/I 2=0.5 A=240；此时 R1= R- R0 =240-30=210；查图得： R1 的电阻为 210时对应的温度为32； 浴室内温度的掌握范畴是2332；温箱内，图 2 是小明通过试验测得的R1 的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U = 6 V ，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过试验测得当电流为 30mA 时，电磁继电器的衔铁被吸合；1请简述此恒温箱的工作过程； 2为什么恒温箱的加热器应当接在A、B端，而不能接在 C、D端？3假如要使恒温箱内预设的温度可调剂范
13、畴是90150，可供挑选的 可变电阻器 R2的电阻值有如下的几种：A0100B0200C01000D01500请问应挑选哪一个可变电阻器？为什么？4小明设计的这个掌握电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案；（ 2）恒温箱的加热器应接在A 、B 端；这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开， 进行加热；这样才能实现温度掌握；假如加热器在C、D 两端，当温度高于预设温度时， R1 的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器连续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温掌握.；（ 3 ）电磁继电器吸合时的电流为30mA ，就控 制电路 的总电 阻为R总=R1+R2=200，掌握 90时，由曲线图可知， R1=50，可变电阻值应为 R2=200-50 =150；掌握 150时，由曲线图可知， R1=30，可变电阻值应为 R2=200-30 =170 所以，要选一个能供应 150170 阻值的可变电阻器，挑选 B 即可满意上述阻
