65讲 电学专有讲义（习题解析） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共42 页 初中物理自主招生讲义65 答与解析 一．安培定则（共6 小题） 1．在制造精密电阻时。常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另 一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么（ ） ．螺线管左、右两端都没有磁极 B．螺线管左端为极，右端为S 极 ．螺线管左端为S 极。右端为极 D．螺线管左端有磁极。右端无磁极 答与解析：（1）两个线圈中的电流大小相等，线圈匝数相等，并且铁芯相同，所以每 个线圈产生的磁场强度相同。 （2）由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反。 （3）两者磁性强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以这个线圈的左右两端都没有 磁极。 故选：。 2．（1）如图1 弹簧秤下端挂着一个小木箱，木箱顶挂着磁铁，它的重力为G1，小铁块S 的重力为G2，磁铁对铁块吸引力为F，小铁块被吸起悬在空中不动，则弹簧秤的示数为 G1+G2 。 （2 “ “ “ “ ）中国科技馆探索与发现展厅有一个展品名为：伸缩的线圈它是一个用软线在 一根塑料管上绕成的软螺线管，软螺线管导线的两端可通过开关与电源相联。图如2 所 示分别是该展品中软螺线管通电或不通电的两种状态，请回答以下几个问题： ①图2 哪幅图是软螺线管通电的状态 乙 “ ” “ ” （填甲或乙）。 ②解释软螺线管通电或不通电的两种状态的原因 通电线圈的异名磁极相互吸引 。 第1 页/ 共42 页 答与解析：（1）将小木箱以及铁块看作一个整体时，弹簧测力计的示数等于小木箱和 小铁块的总重力，即弹簧测力计的示数为G1+G2。 （2）①②以每一匝线圈为研究对象，由安培定则可知，它们的极都朝向同一方向，则 相邻的两侧为异名磁极，根据异名磁极相互吸引可知，当通电后，线圈会向中间靠拢， 因此，图乙所描述的是软螺线管通电的状态。 故答为：（1）G1+G2；（2）①乙；②通电线圈的异名磁极相互吸引。 3．请按要求完成以下作图： （1）如图甲所示，在平面镜右方有一发光点S，B ′ 、B′分别是S 发出的两条光线经平面 镜后的反射光线，作出发光点S 的位置（要求保留必要的辅助线）。 （2）在图乙中虚线上标出通电螺线管周围磁感线的方向。 （3）货物如图丙所示随传送带一起匀速斜向上运动，除图中已画出的力外，货物还受 到一个力F 的作用，画出这个力的示意图。 答与解析：（1）作出B ′ 、B′反向延长线的交点S′，再找到S′关于平面镜的对称点S，S 即为发光点， 如图所示： 第1 页/ 共42 页 （2）由右手螺旋定则，可以推出通电螺线管左边是极，右边是S 极，在外部磁感线方 向是极到S 极， 如图所示： （3）现已有竖直向下的重力G，支持力，需要画出的还有沿皮带向上的摩擦力F，如图 所示： 4．作图 ①图1 中小球静止放在水平地面上。请在图中作出小球受力的示意图。 ②如图2 所示，请分别标出通电螺线管和小磁针的、S 极。 ③完成图3 中光路图。 答与解析：①由于此时小球受到重力和支持力的作用，这两个力的作用点都作用在其 中心上，即按力的示意图的做法画出这两个力即可，如图所示： 第1 页/ 共42 页 ②据安培定则，用右手握住螺线管，四指从右边的那根线入手去握，此时大拇指所指的 就是螺线管的极，即该螺线管的右边是极；据磁极间的作用规律知，小磁针处于静止， 即小磁针的左边与螺线管的左边是异名磁极，故小磁针的左边是S 极，其右边是极，其 图如下： ③据通过凹透镜的三条特殊光线分析即可，即平行于主光轴的光线经凹透镜后发散，其 发散光线的反向延长线会经过其另一侧的焦点，入射光线的延长线过焦点，该光线经凹 透镜后一定成为平行光。答见下图。 当光从空气中斜射入水中，故要先画出法线，空气中的入射光线与法线的夹角为入射 角；水中的折射光线与法线的夹角为折射角。当光从空气斜射入水中时，入射光线和折 射光线分居法线的两侧，入射角大于折射角，答见下图。 5．在图中根据通电螺线管旁小磁针静止时的指向，标出通电螺线管的极和电流方向。 答与解析：因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故螺线管右侧为极； 则由右手螺旋定则可知螺线管中电流由右侧流入；故答如图： 第1 页/ 共42 页 6．有一条形磁体的磁性减弱了，为了使其磁性增强，可用磁化的方法。请在图中补充螺线 管的绕线。 答与解析：条形磁铁极向左，则为使磁性加强电磁铁的方向应与条形磁铁的方向一致， 即左侧为极，由安培定则得绕线方向。 答如图 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共18 小题） 7 “ ” ．法国和德国科学家费尔和格林贝尔由于发现巨磁电阻效应荣获了2007 年诺贝尔物理 学奖。研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路 中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，滑片P 向右滑动时（ ） ．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变亮 B．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变暗 ．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变亮 D．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变暗 答与解析：滑片P 向右滑动过程中，电阻变大，电流变小，通电螺线管的磁性减弱， 由于电磁铁磁性的减弱，导致了磁敏电阻的阻值减小，因为磁敏电阻（GMR）的阻值 随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而减小， 由于磁敏电阻的减小，导致了其所在电路的电流变大，故灯泡变亮。 第1 页/ 共42 页 故BD 错误，正确。 故选。 8．如图所示，是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B 是螺线管。闭合开关，待弹簧测力计 示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是（ ） ．电压表示数变大，电流表示数也变大 B．电压表示数变小，电流表示数也变小 ．螺线管上端是极，弹簧测力计示数变小 D．螺线管上端是S 极，弹簧测力计示数变大 答与解析：（1）由图可知电流由螺线管的下方流入，则由右手螺旋定则可知螺线管上 端为极，下端为S 极；则螺线管与磁铁为同名磁极，相互排斥； 当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知电路中电流增大，即 电流表的示数变大； 因为串联电路中，电阻越大，分得的电压越大，因此滑动变阻器两端电压减小，即电压 表示数减小；故B 错误； （2）由于通过电路的电流变大，则螺线管的磁性增大，螺线管与磁铁之间的斥力增 大，因此弹簧测力计示数变小。故正确，D 错误。 故选：。 9 ．如图所示是研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法正确的是（ ） ．电磁铁的下端是极 B．电磁铁能吸引大头针是电磁感应现象 ．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 第1 页/ 共42 页 D．滑片P 向左移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 答与解析： 、电流从上端流入，下端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的下端是极，上端是S 极，故正确； B、电磁铁能吸引大头针是磁场的基本性质，说明电磁铁具有磁性，故B 错误； 、铁钉换成铜棒会使磁性减弱，故错误 D、滑动变阻器的滑动片P 向左端移动，电阻变大，电流变小，故电磁铁的磁性变弱， 电磁铁吸引大头针的数目会减少，故D 错误。 故选：。 10．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P 从端向b 端滑动过程中，会出现的现象是（ ） ．电流表示数变小，弹簧长度变短 B．电流表示数变小，弹簧长度变长 ．电流表示数变大，弹簧长度变长 D．电流表示数变大，弹簧长度变短 答与解析：电流由下方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为极； 因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，两磁铁同名相对，故相互排斥； 当滑片P 从端向b 端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律可得，电路中 电流变大，则条形磁铁受向上的力增强； 条形磁铁受重力、拉力及向上的磁场力，向下的重力与向上的弹簧的弹力及磁场力之和 相等，因重力不变，磁场力增强，故弹簧的弹力减小，故弹簧长度变短。 故选：D。 11．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P 从端向b 端滑动过程中，会出现的现象是（ ） 第1 页/ 共42 页 ．电流表示数变小，弹簧长度变短 B．电流表示数变大，弹簧长度变长 ．电流表示数变小，弹簧长度变长 D．电流表示数变大，弹簧长度变短 答与解析：电流由下方流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管上端为极； 因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引， 所以，两磁铁同名相对，相互排斥； 当滑片P 从端向b 端滑动过程中，滑动变阻器接入电阻减小，电路中的总电阻减小， 由＝ 可知，电路中电流变大，即电流表的示数变大，故错误； 此时条形磁铁受向上的力增强，弹簧长度变短，故B 错误、D 正确。 故选：D。 12 ．如图所示，当开关闭合滑片向右滑动时，下列说法正确的是（ ） ．电磁铁磁性减弱，弹簧长度缩短 B．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长 ．电磁铁磁性增强，螺线管下端是北极 D．电磁铁磁性减弱，螺线管下端是南极 答与解析：由图可知电流由螺线管的下方流入，则由安培定则可知螺线管下端为极，上 端为S 极；则螺线管与磁铁为同名磁极相对，故应相互排斥； 当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知电路中电流变大，则 螺线管的磁性增强，故对磁铁的作用力变大，故磁铁应上移，即弹簧长度应变短。 第1 页/ 共42 页 故选：。 13．2007 • • 年获得诺贝尔物理学奖的是法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林格 尔，是因为他们发现了巨磁电阻（GMR）效应，如图所示是研究巨磁电阻特性的原理 示意图，其中电磁铁的轴线与表面正对。实验发现，当闭合开关S1、S2后，使滑片P 向 左滑动过程中，电流表示数明显变大，则下列说法正确的是（ ） ．电磁铁右端为极 B．滑片P 向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱，且电压表的示数保持不变 ．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随滑动变阻器阻值的减小而明显增大 答与解析：（1）电流从电磁铁的左边导线流入，根据安培定则可知，电磁铁的左端为 极，故错误； （2）当滑片P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的电流变大， 电磁铁的磁性增强； 滑片P 向左滑动过程中，电流表示数明显变大，说明电路中总电阻减小，巨磁电阻的阻 值减小，说明巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小，故正确； （3）根据分压特点可知，巨磁电阻的阻值减小，巨磁电阻两端的电压也会减小，即电 压表示数减小，故B 错误； （4）综上所述，巨磁电阻的阻值随滑动变阻器阻值的减小而明显减小，故D 错误。 故选：。 14 “ ” ．法国和德国科学家费尔和格林贝尔由于发现巨磁电阻效应荣获了2007 年诺贝尔物理 学奖。研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路 中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，滑片P 向左滑动时（ ） ．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变暗 第1 页/ 共42 页 B．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变亮 ．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变暗 D．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变亮 答与解析：当滑片P 向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电源电压不变，所 以电路中的电流增大； 由于电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在其他因素不变时，电流越大，磁性越强，所 以电磁铁的磁性增强； 由于电磁铁磁性的增强，导致了磁敏电阻的阻值增大，因为磁敏电阻（GMR）的阻值 随所处空间磁场的增强而增大。由于磁敏电阻的增大，导致了其所在电路的电流变小。 故灯泡变暗。 综上分析故选。 15．如图，L 是电磁铁，在L 正上方用弹簧挂着一条形磁铁，设电源电压不变，闭合开关 K 后，当滑动变阻器的滑片P 由向b 滑动过程中，弹簧长度将（ ） ．变长 B．变短 ．先变长后变短 D．先变短后变长 答与解析：（1）因为滑片由向b 滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻先变大后 变小，所以电路中的电流先变小后变大，通电螺线管的磁性先减弱后增强； （2）根据安培定则可得，螺线管的上端为极，下端为S 极，又因为同名磁极相互排 斥，所以螺线管对磁铁的排斥力先减小后增大，弹簧的长度先变长后变短。 故选：。 16 ．对图所示情况，以下说法正确的是（ ） 第1 页/ 共42 页 ．当开关S 闭合后螺线管下端是极 B．当开关S 闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S 极向上 ．当开关S 闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后极向上 D．当开关S 闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱 答与解析：、开关闭合后，电流方向由下方流入，由安培定则可知上方为极，故错。 B、、由安培定则可知上方为极，故小磁针S 极会向下转动，极向上转动，故小磁针顺 时针转动，故B 错，对； D、滑片向右滑动时，滑动变阻器接入部分电阻减小，故电路中电流变大，电磁铁的磁 性增强。故D 错。 故选：。 （多选）17．法国科学家阿贝尔和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣 获诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2 后，使滑片P 向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（ ） ．电磁铁右端为S 极 B．滑片P 向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱 ．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 答与解析： 、由图知，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则可知电磁铁的左端为 极、右端为S 极，故正确； B、滑片P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则左侧电路中的电流变 大，通电螺线管的磁性增强，故B 错误； D、当滑片P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，左侧电路中的电流变 大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变 大了，巨磁电阻的阻值变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小。故错误，D 正 确； 故选：D。 第1 页/ 共42 页 （多选）18 • • ．法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林贝格尔由于巨磁电阻 （GMR）效应而荣获2007 年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意 图。实验发现，在闭合开关S1、S2且滑片P 向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，这说 明（ ） ．电磁铁的左端为极 B．流过灯泡的电流增大 ．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大 D．巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系 答与解析： 、利用安培定则判断电磁铁的左端为极、右端为S 极。正确。 B、在闭合开关S1、S2且滑片P 向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，右侧电路电流变 小。故B 错误。 、通电螺线管的磁性减弱时，右边电路中的指示灯明显变暗，则说明右边电路的电流变 小了，巨磁电阻的电阻变大了，即巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而变大，故正确。 D、由上述分析可知巨磁电阻的阻值与磁场的强弱有关，故D 错误； 故选：。 （多选）19 ．对如图所示情况，以下说法错误的是（ ） ．当开关S 闭合后螺线管下端是极 B．当开关S 闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S 极向上 ．当开关S 闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后极向上 D．当开关S 闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱 答与解析：、当开关S 闭合后，电流由下端流入，据安培定则可知，该螺线管的上端是 极，故错误但符合题意； 第1 页/ 共42 页 B、由于螺线管的上端是极，据磁极间的作用规律可知，小磁针的S 极向下旋转，小磁 针将顺时针转动，静止后极向上，故错误但符合题意； 、由于螺线管的上端是极，据磁极间的作用规律可知，小磁针的S 极向下旋转，小磁针 将顺时针转动，静止后极向上，故正确但不符合题意； D、当开关S 闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电阻变小，电流变大，磁性变强，故错 误但符合题意； 故选：BD。 （多选）20．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉 绕制成电磁铁进行实验，如图所示。则下列说法中正确的是（ ） ．用电磁铁吸引大头针的数目，显示它的磁性强弱 B．若将两电磁铁靠近，它们会相互排斥 ．两电磁铁的线圈串联是为了研究磁性强弱与电流的关系 D．要使电磁铁的磁性增强，变阻器的滑片应向左滑动 答与解析：、在实验中电磁铁的磁性强弱无法直接看出，通过吸引大头针的多少来进行 判断。吸引的大头针越多，说明电磁铁的磁性越强，否则越弱。所以该说法正确。 B、根据安培定则，的下端为极，上端为S 极，B 的上端为极，下端为S 极，所以将两 电磁铁靠近，它们会相互吸引。所以该说法错误。 、两电磁铁的线圈串联是为了使通过两线圈的电流相等，研究电磁铁磁性强弱与线圈匝 数之间的关系。所以该说法错误。 D、变阻器的滑片向左滑动，电阻的阻值变小，电路中的电流变大，所以电磁铁的磁性 增强，所以该说法也是正确的。 故选：D。 21．研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明滑片P 第1 页/ 共42 页 向 右 “ ” “ ” （选填左或右）滑动。 答与解析： 闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明通过指示灯的电流变大， 根据欧姆定律可知，GMR 的电阻减小； 由于磁敏电阻的阻值随所处空间磁场的增强而增大，GMR 的电阻减小，说明磁场强度 变小，即电磁铁磁性变小，通过电磁铁的电流减小，由欧姆定律可知，滑动变阻器的阻 值增大，故滑动变阻器滑片应向右移动。 故答为：右。 22．如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为S 极，条形磁铁的正下方有一带铁芯 的螺线管，闭合开关后，弹簧长度会 缩短 ；再将变阻器滑片向左移动，弹簧长度会 缩短 “ ” “ ” “ ” （选填伸长、缩短或不变）。 答与解析：开关闭合，根据右手定则判断电螺线管的上端为S 极，同名磁极相互排斥， 弹簧长度会缩短；动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，条 形磁铁的排斥力增大，所以弹簧测力计的示数将变小，弹簧长度会缩短。 故答为：缩短、缩短。 23．如图所示，是螺线管，B 是悬挂在弹簧下的磁铁，当开关闭合后，螺线管的上端是 S 极，当变阻器的滑片P 向右移动时，弹簧的长度将 变短 “ ”“ ” “ （填变长 变短或不 ” 变） 第1 页/ 共42 页 答与解析：由图可知电流由螺线管的上方流入，则由右手螺旋定则可知螺线管下端为 极，上端为S 极；则螺线管与磁铁为同名磁极相对，故应相互排斥； 当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧