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初中科学竞赛辅导《电和磁》经典简答、探究18题1、汽车上的机械式里程表是用安装在轮上的一组计数齿轮来实现计数的，而这些计数齿轮又通过特定的传动装置被车轮的转动所驱动。同时车轮的转动还通过特定的传动装置，传递给由电磁感应原理制成的传感器，传感器再将反映车轮转动情况的电信号显示在速度表上，从而指示此时的车速。当轮胎用久了有明显的磨损后，就会使所计里程和指示的时速产生误差。若里程表记录里程为12000km.则汽车实际行驶的里程将（填“大于”、“小于”或“等于”）示数：若此车从北京驶往上海，以速度表上指示的时速为依据，对整个行程所估算的行驶时间将（选填“大于”、“小于”或“等于”）实际行驶时间。2、小明同学设计了一个电动按摩棒，其结构示意图如图所示，ABO可以看做是一个杠杆．O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头．当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形磁体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动．某一时刻，电磁铁与条形磁体间的磁感线如图所示，请画出此时：21世纪教育网版权所有（1）磁感线方向并标出电磁铁上端的磁极．（2）螺线管中的电流方向．（3）条形磁体所受磁力的示意图．3、如图所示装置，“×”表示垂直于纸面向里的磁场的磁感线；在弹簧测力计下挂一个重为G的软铁块，软铁块下方有一螺线管，螺线管两端导线与金属导轨ab、cd相连，导体棒ef平放在导轨上，当它向右滑动时，弹簧测力计示数将G（填“大于”、“小于”或“等于”）．该实验涉及的两个物理现象是：4、图中M是电磁铁、N是衔铁，L是固定的直角形状的绝缘体，N可绕L上的O点转动，当电路中电流过大时，闸刀能自动打开，切断电路起保护电路作用，试分析其工作原理．第3题图第4题图5、阅读下文，回答下列问题．磁记录如图是磁带录音机磁头工作原理图．录音机的磁带上附有一层硬磁性材料的小颗粒．录音时，动圈话筒将声音转变成强弱变化的电流，这样的电流通过录音磁头，产生了强弱变化的磁场．磁带划过磁头时，磁带上的小颗粒被强弱不同地磁化，于是记录了一连串有关磁性变化的信息．放音时，磁带贴着放音磁头运动，磁性强弱变化的磁带使磁头中产生变化的感应电流，电流经放大后使扬声器发声，便“读”出了录音带中记录的信息．（1）在图中标出此时录音磁头线圈中电流的方向．（2）说出录音和放音过程主要运用了哪些物理原理．（3）请你再列举一个用磁来记录信息的生活实例．6、阅读短文，回答问题：巨磁电阻效应1988年阿尔贝•费尔和彼得•格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”．更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”．组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”．进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时．用R0表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如图所示．1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息．（1）以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是A．铜、银；B．铁、铜；C．铜、铝；D．铁、镍．（2）对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻（选填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”．（3）“新型读出磁头”可将微弱的信息转化为电信息．（4）铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻R0（选填“大”或“小”）得多．21世纪教育网版权所有（5）如图是硬盘某区域磁记录的分布情况，其中1表示有磁区域，0表示无磁区域．将“新型读出磁头”组成如图所示电路，当磁头从左向右匀速经过该区域过程中，电流表读数变化情况应是下图中的7、新型发热材料—PTCPTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的．PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛．21世纪教育网版权所有（1）家用固体电热灭蚊器就使用PTC陶瓷电热元件，如图（1）为其电阻随温度变化的图象，由图可知，该PTC材料的居里点温度为℃．（2）家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在165℃左右，若它的温度高于165℃，电阻，功率，使其温度（以上均填变化情况）；反之，也能自动调节．因此用PTC材料制成的电热器具有自动调节功能．（3）某同学利用PTC电阻设计了一个“过热自动报警电路”：将PTC电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过PTC电阻的居里点温度时，由于电阻变化，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响．请帮他将如图（2）所示的电路连接完整．（4）你认为该“过热自动报警电路”的设计或在使用过程中有何不足？（指出一点即可）。8、医学上对病人进行脑部手术时，需要将体温降到合适的温度．准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代．心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环．如图所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液．图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路．请说明电动泵的工作过程；答：①当电动泵工作时，血液从阀门抽进，从阀门送出．②当线圈中的电流从a流向b时，线圈的左端为极，活塞处于状态（填“抽血”或“送血”）。9、夜幕下，扬州“第一大道”文昌路边LED灯将道路照得犹如白昼，这种LED灯是通过光电转换来供电的．下图是扬州某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图．其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈电流I与光照度E（单位勒克斯，符号lx）之间的几次实验数据如下表所示光照度E/lx51015202530光敏电阻R/Ω603020151210线圈中电流I/mA21.427.330.031.632.633.3当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触．（1）由表格中数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而（2）白天，太阳能电池板将能转化为能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内．傍晚，当光照度小于lx（勒克斯）时，路灯开始工作．（3）请用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作（与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉）．（4）一只功率为6W的LED灯，通电后其发光亮度相当于30W的日光灯．某间教室有24盏30W的日光灯，每天平均使用2h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月（按30天计算）可节约电能kw•h．（5）据有关部门发布消息，5年内全市小区将全面覆盖LED路灯．但目前有部分市民反映LED路灯亮度不够，请你提出一条能提高亮度的合理化的建议：10、如图所示，人们研究发现：一个放在磁场中的铁质球壳（截面有一定厚度），外面磁场的绝大部分沿铁质球壳壁“通过”，极少部分进入球内空间，这种现象称为“磁屏蔽”，试回答下列问题：（1）类比电流与电阻的关系，球内的空气与铁这两种物质，谁的导磁能力强？谁的“磁阻”大？（2）人们从这一现象得到启发，为使精密仪器不受外面的影响，可以将仪器放在什么地方？（3）有人为了研究地磁场对动物的影响，把一组小白鼠放在类似铁球内部空间的环境中将地磁场屏蔽掉，结果其寿命比放在正常环境中的另一组小白鼠的短，这个实验说明了什么问题？11、如图所示为某兴趣小组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所示．已知继电器的线圈电阻R0=10Ω，左边电源电压为6V恒定不变．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，右边的空调电路正常工作．（1）请说明该自动控制装置的工作原理．（2）该空调的启动温度是多少？（3）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要再串联多大的电阻？（4）改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案12、如图1是某“汽车超载记录器”原理图．控制电路中，电源电压U=6V，压敏电阻的阻值随压力变化关系如图2所示，继电器线圈电阻R0=10Ω．当通过线圈的电流达到0.2A以上时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄超载车辆．（1）质量超过多少吨的车辆经过压敏电阻时才会被拍照？（2）闭合开关S，控制电路每分钟至少消耗电能多少焦？（3）请指出汽车超载的危害（两种即可）。13、下图是某兴趣小组设计的一恒温箱的原理图．“控制电路”由热敏电阻R1、滑动变阻器R0、电磁铁（线圈电阻不计）、电源U1（U1=8V）、开关、导线等组成．热敏电阻的阻值随温度变化的规律如下表．当线圈中的电流大于或等于20mA时，电磁铁的衔铁被吸下．“工作电路”由电源U2（U2=220V）、发热电阻R2（R2=110Ω）、导线等组成．（1）为使恒温箱温度升高到一定值时，“工作电路”自动断开，导线端点C应接接线柱。（2）若设定恒温箱的温度最高为45℃，则“控制电路”中的滑动变阻器的阻值为（3）“工作电路”工作时的电流为温度t/℃0510152025303540电阻R/Ω600550500450420390360330300温度/℃…3035404550…热敏电阻阻值/Ω…350300250200160…（4）若要发热电阻R2产生1.32×105J的热量，则工作电路需工作多长时间？（5）“控制电路”中用到了哪些物理知识？请说出两点：14、综合作图：请你按要求改进如图所示的“测定油箱内油量的装置”：（l）器材：电磁继电器（如图），若干导线，若干电源，若干触点，红、绿灯泡各1只．（2）要求：①通常情况下，绿灯亮、红灯灭；②储油过少时，绿灯灭、红灯亮．（3）请将电路设计填画在原图上（电路元件用电路符号表示，其余元件用示意图表示）．21世纪教育网版权所有15、衢州中学九(六)班雄鹰队(1队)和猛虎队(2队)之间将开展物理应用知识抢答竞赛，班内科技兴趣小组为此制作了一个新型抢答器，电路原理如图所示．图中A1、A2是电磁铁，B1、B2是衔铁，C1、C2是弹簧，P、Q是动触点，E、F、M、N是静触点．(1)若雄鹰队(1队)抢先于猛虎队(2队)闭合开关S1，请分析电路的工作过程并判断灯L1、L2的亮暗情况：(2)若雄鹰队(1队)和猛虎队(2队)同时闭合各自的开关S1和S2，请分析电路的工作过程并判断灯L1、L2的亮暗情况：16、在下图所示的电路中，所有的电灯的额定电压为U，额定电流为I；其中LG、LR分别为绿色、红色指示灯，L1、L2、L3……为照明灯。A为电磁继电器中的电磁铁，B为弹簧，C为可绕O轴转动的铁质动触片，P、Q为静触片。请用笔线代替导线正确连接接线柱a、b、c、d、e、f，使指示灯起到这样的作用：当电路中的照明灯均不使用时绿灯亮，当电路中开启的照明灯数目超过某个值时红灯亮。若当流过电磁铁A的电流达到5I时，红灯亮。则此时电路中至少有______盏照明灯点亮。17、有一种半导体材料的电阻值随着光照射强度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为光敏电阻．物理学上用“光强”这个物理量来表示光强弱的程度，符号为E，国际单位为坎德拉（cd），某光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：（1）分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，填写表格空格处的电阻，并归纳出光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为R=（2）小明将该光敏电阻R、电流表（量程为0～0.6A）、电压表（量程为0～3V）、开关、滑动变阻器R（最大阻值为50Ω）和电压恒为6V的电源组成如图所示的电路，