64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34 页 初中物理自主招生讲义64 答与解析 一．磁性、磁体、磁极（共4 小题） 1．为了得出条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，如图所示，某同学设计了以下四个实 验，其中不能达到目的的是（ ） ．将甲实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起 B．将乙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动 ．将丙实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球 D．将丁实验中的两根条形磁铁相互平移靠近 答与解析：、将甲实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起，会发现条形磁铁的两端比 中间吸引大头针多，可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，不符合题意； B、将乙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动，会发现条形磁铁两端对铁 块的作用比中间对铁块的作用大，可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，不 符合题意； 、将丙实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球，可以发现条形磁铁的两端对小铁球的作 用大，中间对小铁球的作用小。可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，不符 合题意； D、将丁实验中的两根条形磁铁相互平移靠近，由于两个条形磁铁的两端磁性最强，条 形磁铁在两端的磁力作用下整个条形磁铁一起对另一条形磁铁进行作用。不能分辨条形 磁铁哪个部位磁性最强，符合题意。 故选：D。 2．如图所示，重为G 的小铁块在水平方向力F 的作用下，沿条形磁铁的表面从极滑到S 极，下列说法正确的是（ ） 第1 页/ 共34 页 ．小铁块对磁铁的压力始终等于G B．小铁块对磁铁的压力始终小于G ．小铁块对磁铁的压力先减小后增大 D．小铁块对磁铁的压力先增大后减小 答与解析：铁块在左端时，受到极的引力较大，铁块对磁铁的压力较大； 越靠近中间，磁性减弱，磁铁对铁块的作用减小，铁块对磁铁的压力减小； 靠近S 极，磁性增强，引力增大，铁块对磁铁的压力较大。 故选：。 3．如图所示，当弹簧测力计吊着一磁体，沿水平方向从水平放置的条形磁铁的端移到B 端的过程中，能表示测力计示数与水平位置关系的是图中的（ ） ． B． ． D． 答与解析：条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相 互吸引，当小磁体向右移动时，相互排斥力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互吸引 力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从端到B 端是逐渐变大的。 故选：D。 第1 页/ 共34 页 4．如图为一种椭球体磁铁，该磁铁磁性最强的部位在哪里呢？小明认为在磁铁的两端。为 了验证自己的猜想，他做了如下的实验： 步骤1：将两个磁铁如甲图放置，手拿住上面的磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面 磁铁的下端，下面磁铁均掉落。 步骤2：将两个磁铁如图乙放置，手拿住上面的磁铁，下面的磁铁不会掉落。 （1）根据小明的实验，可判断出小明的猜想是 错误 “ ” “ ” （选填正确或错误）的。 （2）要确定该磁铁磁性最强的部位，你的实验方是 用该磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最 多的部位就是磁性最强的部位 。 答与解析：（1）按步骤1 操作，如果磁极在两端（磁极的磁性最强），做两次实验， 总有一次是吸引的，两次都不吸引，说明磁铁两端的磁性比较弱，所以磁极不在两端； 按步骤2 操作，下面的磁铁不会掉落（可以吸引），说明磁极在侧面，则小明的猜想是 错误的； （2）磁体上磁性最强的部分是磁极，为了更直观的确定磁铁磁性强弱，方法是：用该 磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位就是磁性最强的部位。 故答为： （1）错误； （2）用该磁铁吸引铁屑，吸引铁屑最多的部位就是磁性最强的部位。 二．磁化（共2 小题） 5．用一块条形磁体的极沿同一方向摩擦一枚粗缝衣针若干次，使缝衣针磁化，如图甲。然 后把这枚缝衣针用细线悬挂起来，如图乙。下列说法中正确的是（ ） ．缝衣针磁化后，针尖部分是S 极 B．缝衣针停止运动后，针尖指向南方 ．缝衣针停止运动后，针尖指向北方 第1 页/ 共34 页 D．缝衣针停止运动后，针尖指向不确定 答与解析： 用磁铁的一极在缝衣针上从针尖向针尾反复摩擦几次后，缝衣针被磁化；在磁铁和缝衣 针最后接触的位置上，即磁铁的极与缝衣针的针尾相互接触时的位置，缝衣针的针尾与 磁铁的极相互吸引，根据磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 知，针尾为S 极，则针尖为极，把这枚缝衣针用细线悬挂起来，缝衣针停止运动后，针 尖（）极指向北方，故正确。 故选：。 6．磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫磁能量密度，其值为 ，式中B 是描 述磁场强弱的物理量，u 为常数，为了近似地测量条形磁铁端面附近的B，王华用一根 端面面积为的条形磁铁吸住相同面积的铁片P △ ，再用力将铁片拉开微小的距离 L，并测 出拉力的值为F，如图所示。因为F △ 所做的功等于 L 间隙中磁场的能量，则B＝ 。 答与解析： △ 在用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离 L 的过程中，拉力F 可认为不变， 因此F 所做的功为：＝F• L △； 以ω 表示间隙中磁场的能量密度，由题给条件ω＝ ，根据磁能量密度的定义可得： L △ 间隙中磁场的能量E＝ωV＝ ••△L； 由题意可知：F △ 所做的功等于L 间隙中磁场的能量，即＝E； F•△L △ ＝ ••△L 解得：B＝ 。 第1 页/ 共34 页 故答为： 。 三．磁极间的相互作用（共3 小题） 7．如图所示，甲乙是两个没有磁性且靠得较近的铁块，它们之间没有力的作用。若在它们 下面放一个磁体，则甲和乙（ ） ．有力作用，相互排斥 B．有力作用，相互吸引 ．仍然没有力的作用 D．以上说法都有可能 答与解析：甲的左端靠近条形磁铁的极，所以磁化后，甲的左端被磁化成S 极，则甲的 右端为极；同理可以确定乙的左端为S 极。 异名磁极相互吸引，所以甲和乙之间有力的作用，并且相互吸引。 综上分析故选：B。 （多选）8．如图所示，三个完全相同的环形磁铁、b、套在塑料支架的光滑杆上。静止时 磁铁、b 悬浮在空中，压在塑料支架底板上。若每个磁铁受的重力均为G，磁铁上端为 极，下列说法正确的是（ ） ．b 磁铁下端为极 B ．磁铁对底板压力为3G ．若在b 间插入一本物理书（不碰触磁铁和杆），b 间距离会改变 D．这个实验装置可以用来说明不接触的物体间能产生力的作用 答与解析：、磁铁的上表面是极，则下表面是S 极，磁铁b 与相互排斥，故b 的上表面 是S 极，下表面是极，故正确； B、、b 在上悬浮，底板的磁力肯定支撑着、b、，力的作用是相互的，底板自然受到 3G 的向下压力，故B 正确； 、若在b 间插入一本物理书，则磁力的大小不会受到影响，故b 间的距离不会改变，故 第1 页/ 共34 页 错误； D、由图可知，不接触的物体也能产生力的作用，故D 正确。 故选：BD。 9．如图所示，为橡胶圆盘，其盘面竖直，B 为紧贴的毛皮，在靠近盘的边沿处，小磁针静 止如图示位置不动，当沿图中箭头方向转动把手时，小磁针的极将指向 右 。 答与解析：橡胶圆盘转动与毛皮摩擦，圆盘外轮缘会带上负电荷，电流方向与负电荷定 向移动方向相反，可判断电流方向为：相当于一个从左侧向盘面方向看一个顺时针方向 的电流，那么用安培定则可以判定将沿轴向产生一个向右的磁场。根据小磁针静止时， 极指向与磁场方向一致，可见小磁针极向右偏转。 故答为：右。 四．磁场的概念（共8 小题） 10 “ …” ．在一堂物理活动课中，同学们正以假如失去 为主题展开讨论。以下是由四位同学 提出的具有代表性的观点，你认为正确的是（ ） ．假如失去了摩擦力，任何物体都不可能处于静止状态 B．假如导体都失去了电阻，那么所有的用电器都不能正常工作 ．假如失去了重力，天平就不能再用来测量物体的质量 D．假如磁体周围失去了磁场，世界上就不会有电的产生 答与解析： 、静止的物体由于惯性会处于静止状态，也是平衡状态。此选项错误； B、根据Q＝2Rt 可知，电阻为零时，电流通过导体时不发热，所以靠发热的用电器都不 能正常工作；但这不影响电动机的工作，因为电动机不是靠发热来工作的，所以有电动 机的用电器都是可以正常工作的。此选项错误； 、放在托盘上的物体对托盘没有压力，所以不能通过比较压力间接比较质量。此选项正 确； D、电池可以将化学能转化为电能，太阳能电池板可以将太阳能转化为电能。此选项错 误。 故选：。 第1 页/ 共34 页 11 ．下列说法正确的是（ ） ．磁体之间的相互作用是通过磁场发生的 B．物体温度升高，内能不一定增加，但一定吸收热量 ．连入电路中的用电器总功率越大，干路中的电流就越大 D．液体沸腾时产生的气泡，在上升过程中所受的压强和浮力都变小 答与解析：、磁体间的吸引和排斥都是通过它们的磁场来完成的，故选项正确。 B、物体的温度升高，物体的内能增加，可能是通过吸收热量完成的，也可能通过外界 对物体做功来完成，故选项错误。 、连入电路中的用电器总功率越大，在电压一定时，干路中的电流就越大，现在题干中 没有电压一定这个前提条件，所以不能确定，故选项错误。 D、液体沸腾时产生的气泡上升时越来越大，根据p＝ρg，在液体密度一定，g 一定 时，气泡上升，减小，气泡受到的压强减小；根据F 浮＝ρ 液gV 排，液体的密度一定，g 一定，气泡变大，V 排变大，气泡受到的浮力变大，故选项错误。 故选：。 12 ．如图所示的磁场分布与实际相符的是（ ） ． B． ． D． 答与解析：B、磁体周围的磁感线是从磁体的极出来回到S 极，故B 错误； 、由安培定则可知螺线管的右端为极，左端为S 极，磁感线在螺线管的外部是从极到S 极，故错误； D、由安培定则可知螺线管的左端为极，右端为S 极，磁感线在螺线管的外部是从极到 S 极，在螺线管内部，磁感线从S 极到极，故D 正确； 故选：D。 13．如图所示，是我国月球探测工程的形象标志。假设你是一名航天员，驾驶飞船登上月 第1 页/ 共34 页 球，若你手边有一只灵敏电流表、一根直导体，导线若干。想探测月球表面附近是否有 磁场，下列方中合理的是（ ） ．直接将电流表置于月球表面附近，若电流表的示数为零，则可判断月球表面无磁场 B．用导线把电流表、直导体连接起来，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时， 若电流表的示数为零，则可判断月球表面附近无磁场 ．用导线把电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动 时，若电流表的示数为零，则可判断月球表面附近无磁场 D．用导线把电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿各个方向运动 时，若电流表的示数有时不为零，则可判断月球表面附近有磁场 答与解析：用导线把灵敏电流表，直导体连接成闭合回路，然后让直导体向各个方向运 动，看灵敏电流计指针示数是否为零，灵敏电流计示数为零说明月球表面无磁场，不为 零说明月球表面有磁场。 故选：D。 （多选）14 ．下列关于物理概念的说法中，正确的是（ ） ．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的静止的小磁针决定的 B．电荷的定向移动形成电流 ．三棱镜能把白光分解成七种颜色的色光 D．流体流速大的位置压强大 答与解析：、磁场中某点的磁场方向与放在该点的小磁针静止时极指向一致，但不是由 放在该点的小磁针静止时极指向决定的，故错误； B、要形成电流就要让电荷产生定向的移动，故B 正确； 、当太阳光经过三棱镜后，会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光，这是光 的色散现象，故正确； D、流体压强与流速的关系是：流体流速大的位置压强小，故D 错误。 故选：B。 （多选）15 ．下列有关磁现象的说法中，正确的是（ ） 第1 页/ 共34 页 ．磁体周围存在着磁场 B．磁感线是真实存在的 ．同名磁极互相吸引 D．指南针能指南北是受地磁场的作用 答与解析：磁感线是假想的线，并不是真实存在的。所以B 错误。 同名磁极相互排斥，所以错误。 磁体周围存在磁场，地球也是一个大的磁体，指南针能指示南北是受地磁场的作用，所 以D 正确。 故选：D。 16 “ ．磁场的强弱用磁感应强度（用字母B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特 “ 斯拉（用字母T”表示），某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应， 利用这种效应可以测量磁感应强度，若RB、R0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻 值，如图为某磁敏电阻的电阻比值 跟磁感应强度B 关系的图像，现在要测量磁敏电 阻处于磁场中的电阻值RB．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻RB（无磁 场时阻值R0＝100Ω），两个开关S1、S2，导线若干，另外，还有可供再选择的以下器 材： ．电流表（量程：0 06 ﹣ ，0 3V ﹣ ） B．电压表V（量程：0 3V ﹣ ，0 15V ﹣ ） ．定值电阻R1（阻值：15kΩ） D．定值电阻R2（阻值：80Ω） E．定值电阻R3（阻值：5Ω） （1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应 第1 页/ 共34 页 强度B 大小约为10 12T ﹣ ．请你从、B、、D、E 五种实验器材中再选择两种器材，并根 据要求完成下列问题。 ①选择的两种器材是 B （填写器材前面字母序号） ②选择电表的量程是 0 ～ 3V 。 ③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。 （2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为01 03T ﹣ 的阻值，在你设 计测量的电路中，从、B、、D、E 五种实验器材中再选择两种器材是 BD （填写器 材前面字母序号）。 答与解析：（1）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B 大小约为10 12T ﹣ 时， 由图像可知，B＝10T 时 ＝12，B＝12T 时 ＝14， 对应的电阻分别为RB＝1200Ω，RB＝1400Ω， 一节电池的电压为15V，则电路中的最大电流大＝ ＝000125＜002， 所以，电流表不可选，应选电压表，电压表的量程为0～3V， 由串联电路的分压特点可知，磁敏电阻的阻值在1200Ω～1400Ω 之间， 选用80Ω 和5Ω 的电阻时，它们分得的电压太小，无法测量，应选阻值为15kΩ 的定值 电阻R1； 经以上分析可知，实验电路图应采用串联分压，实验测量过程中不拆接电路，需要两个 开关控制，如下图所示： （2）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B 大小约为01～03T 时， 由图像可知， 大约在1～3 之间，对应的电阻RB在50Ω～300Ω， 电路中的最大电流大＝ ＝003，电路中的电流太小， 所以，电流表不可选，应选电压表， 第1 页/ 共34 页 由串联电路的分压特点可知，选用15kΩ 和5Ω 的电阻时，它们分得的电压太大或太 小，无法测量，应选阻值为80Ω 的定值电阻R1。 故答为：（1）①B；②0～3V；③如上图所示；（2）BD。 17．在物理学中，磁感应强度（用字母B 表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场 的强弱，磁感应强度B 越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁 场越强。 （1）图为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。由图可知，该磁极为 （北） 极，若在1 处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图B 中的 甲 。 （2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。某磁敏电阻 R 的阻值随磁感应强度B 变化的图象如图所示。根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感 应强度B 的增大而 增大 。图线没有过坐标原点，是因为 放入磁场前磁敏电阻的阻 值不为零 。 （3）利用该磁敏电阻的R B ﹣ 特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。 ①将该磁敏电阻R 放置在磁场中的位置1 处。吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R 的 电路，所提供的实验器材如图D 所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。请你将该实验 电路连接完整。 1 2 3 U/V 150 300 450 /m 300 600 900 ②正确接线后，测得的数据如表所示。该磁敏电阻的测量值为 500 Ω。 ③根据该磁敏电阻的R B ﹣ 特性曲线可知，1 处的磁感应强度为 10 T。 ④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1 处移至2 处，其它条件不变，那么电流表的示数 增大 ，电压表的示数 减小 “ ” “ ” “ ” 。（填增大、减小或不变） 第1 页/ 共34 页 （4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题： 磁敏电 阻的阻值与磁场方向有关吗？ 。 （5）在上述电路中，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的 滑片，当电流表的示数为100m 时，求滑动变阻器接入电路的阻值。设电源电压为 550V。 答与解析：（1）由图知磁感线从右端发出，故右端为极、小磁针极应指向磁感线的方 向，即极向右，甲符合条件。 （2）由图可以看出，磁场增强时，磁敏电阻的阻值增大；没有磁场时，磁敏电阻的阻 值也不为零故图象不过原点。 （3）①让滑动变阻器控制电流，即接法如图 ②由R＝ 得：R＝ ＝500Ω ③由图象中可看出电阻是500Ω 时，磁感线强度为10T ④将电阻由1 移到2 时，磁感线强度变小，磁敏电阻变小，则电路中电流增大，除磁敏 电阻外，其他电阻不变，则得其他电阻上的电压增大，电源电压不变，故加在磁敏电阻 上的电压减小。增大、减小 （4）可以考虑磁场的一些性质：如磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？（或磁场分布 是否具有空间对称性？或磁极受撞击后磁场强弱是否改变？） （5）由图可知，移出磁场时，磁敏电阻为 R＝100Ω 根据欧姆定律，电路中总电阻 R 总＝ 解得滑动变阻器的阻值为 第1 页/ 共34 页 R 滑＝R 总﹣R＝550Ω 100 ﹣ Ω＝450Ω； 故答为：（1）（北）、甲 （2）增大、放入磁场前，磁敏电阻不为0； （3）①接法如上图；②500；③10；④增大、减小； （4）磁敏电阻的阻值与磁场方向有关吗？（或磁场分布是否具有空间对称性？或磁极 受撞击后磁场强弱是否改变？） （5）滑动变阻器的阻值为450Ω。 五．地磁场（共7 小题） 18 ．下列叙述中正确的是（ ） ①水温升高，密度一定减少 ②当热水和冷水充分混合时，热水的温度传给了冷水 ③水中的气泡特别明亮是因为发生了全反射 ④如果没有了大气层，日出会推后 ⑤赤道上可以自由转动的小磁针静止时，极指向地理的北极 ．③④⑤ B．①③⑤ ．②③④ D．②④⑤ 答与解析：①水温在0℃～4℃之间时，水温升高，水的密度增大，故①错误； ②当热水和冷水充分