9、历届全国初中物理竞赛试题分类汇编电和磁.doc
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历届全国初中应用物理知识竞赛试题分类汇编—电和磁
一、选择题
(97第七届)7.实验室有一个旧的直流电源,其输出端的符号模糊不清,无法分辨正负极。
小明设计了下面的判断电源两极的方法。
在桌面上放一个小磁针,在磁针东面放一个螺线管,如图1所示。
闭合开关后,磁针指南的一端向东偏转。
下述判断正确的是:
[]
A.电源A端是正极,在电源内电流由A流向B
B.电源A端是正极,在电源内电流由B流向A
C.电源B端是正极,在电源内电流由A流向B
D.电源B端是正极,在电源内电流由B流向A
答案:
C
(01第十一届)9.小强在北京将一根质量分布均匀的条形磁铁用一条线悬挂起来,使它平衡并呈水平状态,悬线系住磁体的位置应在:
( )
A.磁体的重心处B.磁体的某一磁极处C.磁体重心的北侧D.磁体重心的南侧
答案:
C
(03第十三届)5.1911年,荷兰物理学家昂尼斯(1853-1926)测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到-269℃左右时,水银的电阻突然消失,也就是电阻变为零。
以后又发现还有一些金属或合金,当温度降到某一值时电阻也会变为零。
这种现象叫超导现象,能够发生超导现象的物质叫超导体。
2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到500km/h,可载5人。
如图2所示是磁悬浮的原理,图中A是磁性稳定的圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。
将超导圆环B水平放在磁铁A的上方,它就能在磁力的作用下悬浮于磁铁上方的一定高度。
那么,下列说法正确的是()
A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在,且电流的大小保持不变。
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流仍存在,但电流会渐渐变小
C.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;随着时间的推移,B会渐渐变热,
D.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;当稳定后,感应电流消失
答案:
A
(06第十六届)4.磁带录音机既可以录音,也可用以放音,其主要部件为运行的磁带和绕有线圈的磁头。
录音时,磁带上的磁粉被由声音信号转化而来的电流产生的磁场所磁化,这样便将声音信号转化为磁信号记录在磁带上;放音时,再把磁带上的磁信号通过磁头转化为电信号使扬声器发声。
对于录音机录音、放音过程的基本原理,下列各种说法中正确的是[]
A.录音的基本原理是电磁感应,放音的基本原理是电流的磁效应
B.录音的基本原理是电流的磁效应,放音的基本原理是电磁感应
C.录音和放音的基本原理都是电流的磁效应
D.录音和放音的基本原理都是电磁感应
答案:
B
(10第二十届)8.为判断一段导线中是否有直流电流通过,手边若有下列几组器材,其中最为方便可用的是()
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
答案:
D
二、填空题
(99第九届复)5.闭合开关后,用手按住玩具电动机的转子,不让它转动,这时与电动机并联的电压表读数为3伏,与电动机串联的电流表读数为6安.松手后,电动机正常转动,此时电流表读数为1安.这台电动机正常转动时,每秒钟有焦的电能转变为机械能.
答案:
2.5焦
(08第十八届)4.图6所示为一种环保型手电简,筒内没有电池。
使用时,只要来回摇晃手电筒,使永磁体在手电筒中的两个橡胶垫之间来回运动,灯泡就能发光。
而且来回摇晃的越快,灯泡越亮。
这种手电筒能发电的依据是原理,这个原理是英国科学家发现的。
答案:
电磁感应,法拉第
三、作图题
(98第八届)四、(7分)小华利用自己绕制的电磁铁设计了一个能使甲、乙两灯交替发光的电路,电磁铁及电路图如图3所示。
你认为在开关闭合后实际会看到什么现象?
请把更正后的电磁铁及电路画在图右的空白处。
(A、B为带活动触点的接线柱,BC间为铁片。
)
答案:
看到的现象:
甲灯持续发光,乙灯不发光。
以下两图均为正确电路。
四、实验题
(02第十二届复)一、(10分)有—支缝衣用的钢针,与磁铁接触后磁化,试说出二种简单实用的方法,判断它的南北极。
答案:
①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,②把钢针悬在细线上,指北的就是钢针的北极。
③把钢针放在光滑的玻璃板上,用条形磁铁的N极靠近它,被吸引的一端就是钢针的北极。
五、计算题
(03第十三届B)七、(8分)有一台电动机,额定电压是220V,正常工作电流是25A,内部线圈电阻是0.4Ω。
求:
该电动机正常工作时线圈的热功率。
1.某同学求解如下:
线圈的热功率为
P===1.21×105W
(1)请指出该同学的错误(说明理由)
(2)请作正确解答:
2.电动机接通正常工作电源,若其转动轴被卡住而不能转动,则电动机很容易烧毁。
试说明理由。
答案:
1、
(1)此题热功率不应当用P=U2/R计算。
因为,电阻两端电压并不是220V。
而是UR=25A×0.4Ω=10V。
(2分)
(2)P=I2R=(25A)2×0.4Ω=250W(4分),
2、转动轴被卡住不转时,电流做的功全部转化为电热(其发热功率正如题中某同学错解的那样),电热功率很大,温度很高,所以容易烧毁。
六、综合题
(97第七届)7.一个实验用的电动机与电流表串联后接在6伏直流稳压电源上。
闭合开关后电动机并没转动,这时电流表的读数为5安,检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了。
排除故障后,让电动机带动轻负载转动,这时电流表的读数为1安,由此可以算出,此时电能做机械功的功率为_______瓦。
答案:
4.8
(01第十一届复)五、(16分)如图(甲)所示为一个电磁继电器的示意图,a、b是它的两个端点;B是衔铁,D是安在一块金属板上的触点,B和D都安在一个弹性片C上,C的左端固定,c和c’、d和d’分别是安在绝缘板上的金属触点,当线圈A不通电时,D上的触点与c及c’接触.把c和c’连接起来,因此c、c’称为常闭触点;而d及d’此时是断开的,称为常开触点.当线圈A通电时,衔铁B被吸下,c和c’断开而d和d’被连接起来.
现在利用这个电磁继电器控制带动水泵的电动机工作,使水泵往水箱中抽水.在水箱中竖直立一根绝缘棒,在棒上分别安有P、Q、R三个电极,如图(乙)所示.现在希望控制水箱内的水位总在Q、R之间,即水位降到Q处,电动机启动,开始抽水,水位达到R处,电动机自动关机,停止抽水(水是导电的).图(丙)和图(丁)分别是控制电路和电动机的供电电路,图中R0是与电磁继电器线圈并联的一个电阻,它的阻值很小,当R0接入电路后,电磁继电器的线圈相当于被短路.(丙)、(丁)两图中标有1~6的6个接线柱是与电磁继电器的线圈或触点相连的.
(1)写出这6个接线柱分别与电磁继电器的何处连接.
(2)开始水箱内没有水,试说明闭合开关S后,水箱内的水位为什么能保持在Q、R之间.
答案:
(1)l~c,2~c’,3~a,4~b,5~d,6~d’.(1与2,3与4,5与6都可以互换)(8分)
(2)闭合S后,衔铁B被吸下,d和d’被接通,电动机动转,水泵开始抽水,水位达到R处时,R0支路被接通,电磁继电器线圈被短路,B被释放,电动机停止工作,同时c及c’被接通,电磁继电器的线圈仍处于短路状态.待水位降至Q以下,Ro支路被切断,电磁继电器线圈通电,衔铁B被吸下,水泵又开始抽水,直到水位达到R处停止(8分)
(04第十四届复)二、(18分)图1为一种电磁炉的原理示意图,它是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,磁化铁磁性材料制成的烹饪锅,在锅体形成无数小的涡流(感应电流)而产生焦尔热。
同时,被磁化的铁磁材料分子因摩擦、碰撞而发热。
从而使锅体自身发热达到加热食物的目的。
(1)使用电磁炉加热食物时,不产生明火,无烟尘、无废气、清洁、安全、高效、节能。
请写出电磁炉在使用中可能涉及的物理知识(只写名称,不写内容,不少于10个可得满分)
(2)在使用电磁炉时,锅和炉之间的热是由_______传递给________的,电磁炉加热食物的过程中消耗________能转化为________能;若用该电磁炉1次蒸熟5个馒头需用时间25min,那么,一次只蒸熟1个同样大小的馒头大约需要________min.
(3)某款电磁炉性能参数如下表所示:
型号
额定电压
额定功率
功率调节范围
温度调节范围
热效率
Sc-16
220V50HZ
1600W
450W—1600W
70℃—240℃
(大于)90%
根据上表数据,若电磁炉在功率调节和温度调节的范围内,加热温度随功率调节的变化图像是一直线,电磁炉工作电压正常,在一个标准大气压下,烧开一锅质量为3kg、温度为22℃的水最多需要多少时间(不计锅吸热及热散失)
答案:
(1)该问题没有惟一的标准答案,属于开放性试题.以下内容可以作为基本依据.答出其中10个以上(包括10个)者均可得满分.
涉及的物理知识:
电流的磁效应、电流的热效应(焦耳热)、阻抗(电阻)、磁场,磁化、磁感线、电磁感应、能量转化、分子热运动、热传递、内能、分子电流,感应电流、涡流……其他答案正确的同样给分.
(2)“锅”“电磁炉”“电或磁”“内”“25”
(3)取最低热效率90%,温度调节最低为100℃,否则不能将水烧开.电磁炉在功率调节和温度调节的范围内,加热温度随功率调节的变化关系呈线性,此时电磁炉消耗的实际功率P与加热温度t温有下面的关系式:
(t温-70℃)÷(P-450W)=(240℃-70℃)÷(1600W-450W)
可得:
t温=(17℃÷115W)×(P-450W)+70℃当t温=100℃时,P=653W,
有:
Ptη=cm(t温-t )
解得:
t=1 672s=28min
评分标准:
(1)5分;
(2)每空1分(第1、2空填错一个两空都不得分,最后1个空填“略少于25”的给分,填“5”的不给分);(3)8分.
(05第十五届复)五、(20分)一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水,科技小组的同学知道后,利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。
A为浮子(浮子及其连杆总重约15N),在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B(其受重力可忽略不计),它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。
C为水塔上的圆桶形蓄水池;M为配有电动机的水泵(电泵);为弹簧,为衔铁,为电磁铁线圈;为最高水位限位开关、为最低水位限位开关均为由电磁铁衔铁带动的触头开关。
电磁铁通电时,接通,断电时,接通。
电磁铁断电时,接通。
为开关。
1.请你按照下图所示的器材,连接一个可以实现自动注水的模拟电路,并说明自动注水的过程。
K1
B
C
A
K5
E2
D2
F2
D1
F1
E1
K3
K4
电源
S1
S2
M
2.要实现自动注水的要求,浮子的最小体积约为多大?
(g=10N/kg)
3.若设计要求每次自动注水需在10min内完成,需要知道或测量哪些物理量才能得到相匹配电泵的最小额定功率?
请你用字母表示这些物理量,推导出电泵最小额定功率的表达式。
在你的计算过程中,如果运用了近似条件,请说明。
答案:
1.(12分)电路如下图所示。
闭合开关(此时开关处于接通状态),电泵运转,开始注水。
随着蓄水池中水位的逐渐升高,浮子A带动金属触头B上移,当升到最高水位时,闭合,接通电磁铁线圈,衔铁被吸下来,使开关断开,切断电泵的电源,停止抽水。
与此同时K4接通,由于K4与K1为并联,所以当水位下降使断开时,电磁铁线圈仍处于接
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