西北工业大学附属中学物理电与磁检测题Word版 含答案.docx
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西北工业大学附属中学物理电与磁检测题Word版含答案
西北工业大学附属中学物理电与磁检测题(Word版含答案)
一、三物理电与磁易错压轴题(难)
1.如图是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图(A为指针下方固定的铁块;线圈电阻忽略不计)。
小明通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。
开始时导线a与接线柱1相连,闭合开关,指针B绕固定点O点发生偏转。
(1)实验前,应将导线b与滑动变阻器的__________(选填“c”或“d”)接线柱连接。
(2)闭合开关,电磁铁的左端为__________极;使滑片P向左移动时,指针的偏转角度变大,说明电磁铁磁性强弱与__________有关。
(3)断开开关,将导线a与接线柱1相连改为与接线柱2相连,保持滑动变阻器的滑片P的位置不变,再闭合开关,此时指针偏转角度__________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)下图所示的装置中应用电磁铁工作的是__________。
(选填序号)
【答案】cN电流大小变小④
【解析】
【详解】
(1)[1]实验前,应将导线b与滑动变阻器的c接线柱连接,这样变阻器的电阻才能进行调节;
(2)[2]从图中可以看到,电流从电磁铁的右端流入,左端流出,根据安培定则可知电磁铁的左端为N极;
[3]滑片P向左移动时,电路中的总电阻变小,电路的电流变大,而指针的偏转角度也变大,说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关;
(3)[4]由于线圈的匝数变少,电流强度不变,那么电磁铁磁性变弱,则指针偏转角度减小;
(4)[5]手摇发电机是产生电流,利用电磁感应原理工作的;自制电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的;动圈式话筒是利用电磁感应工作的;电铃通电时,电磁铁有电流通过,产生了磁性,小锤下方的弹性片被吸过来,小锤打击电铃发出声音,同时电路断开,电磁铁失去磁性,小锤又被弹回,电路闭合,不断重复,电铃会发出连续打击声,这是应用了电磁铁;故选④。
2.科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况).
(1)由如图可知两平行通电导线之间有力的作用.当通入的电流方向相同时,导线相互_____;当通入电流方向相反时,导线相互________ .
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是:
用右手握导线,大拇指指向电流方向,则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.根据这个方法,请你判定甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面_____ (选填“向里”或“向外”).
(3)上述现象的原因是:
通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有 _____的作用.当导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,导线b受力方向随之改变.
(4)由此可知:
与磁体之间的相互作用一样,电流之间的相互作用也是通过 _______来实现的.
【答案】吸引排斥向里力磁场
【解析】
【分析】
【详解】
(1)如图两平行通电导线通入的电流方向相同时,导线相互吸引;
当通入电流方向相反时,导线相互排斥;
(2)根据题意介绍的方法,甲图中用右手握导线a,大拇指指向上方,四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.在导线右侧磁场垂直于纸面向里,即甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面向里;
(3)据此可以判断题所述现象的原因,即通电导线a产生磁场对通电导线b有磁场力的作用;根据上述方法判断可知,导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,则导线b的受力方向也改变;
(4)上述特点分析可得,电流之间的相互作用力也是通过磁场发生的,与磁体之间的相互作用是相同的.
3.利用如图所示的实验装置探究电动机的工作原理,请你完成下列问题.
(1)通电后图甲中ab段导线受磁场力的方向竖直向上,请在图丙中作出ab段导线所受到的磁场力F′的示意图;
(_____)
(2)当线圈转过图乙所示位置时,通过改变_____的办法使线圈靠磁场力的作用可以继续顺时针转动至少半周;
(3)生产实际中,为使直流电动机的转子能持续不停地转动,在此结构的基础上主要是通过加装_____来实现的(填直流电动机的结构名称).
【答案】
电流方向换向器
【解析】
【分析】
电动机的原理是:
通电导线在磁场中受力的作用,其所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,即只要改变一个量,其所受力的方向就会改变一次;直流电动机工作时,为了让线圈持续的转动下去,即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向,即改变线圈所受力的反向,使线圈持续的转动下去.
【详解】
(1)由于电流从电源的正极出发,故此时图1中ab的电流方向是由a到b;在图丙中,由于电流的方向和磁场的方向均没有改变,故此时线圈所受力的方向仍不变,即力的方向仍是向上的,如图所示:
(2)据图乙能看出,再向下转动,磁场力会阻碍线圈运动,故此时必须改变线圈中的受力方向,所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动至少半圈;
(3)直流电动机的线圈可以持续转动,是因为它加装了换向器,换向器能在线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向.
4.某次旅游,密闭大巴内坐满了游客,司机忘了打开换气设备,时间一久,车内二氧化碳浓度上升,令人头晕脑胀.为此,小明设计了车载自动换气设备
(一)小明找来二氧化碳气敏电阻Rx,其电阻值与空气中二氧化碳浓度关系如表格所示,其中二氧化碳浓度为0时,Rx阻值模糊不清,他对该电阻阻值进行测量
氧气浓度/%
0
5
10
15
20
25
30
Rx/Ω
28
22
17
13
10
8
小明把空气通过氢氧化钠溶液,得到二氧化碳浓度为0的空气,并收集于集气瓶中,再将Rx置于其中
(1)图甲电源电压恒为6V,请以笔画导线完成电路图剩余部分的连接.要求,滑片P向B端移动时,电压表、电流表的示数都变大.
(___)
(2)开关S闭合前,滑片P应移至_____(选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关S,发现电流表无示数,电压表有示数.电路某一故障可能为_____.
A、S断路B、R'断路C、Rx短路D、Rx断路
(4)排除故障后,移动滑片P,电压表、电流表示数如图乙所示,二氧化碳为0时,Rx的阻值为_____Ω
(5)请在丙图中画出Rx阻值与空气中二氧化碳浓度的关系图象.
(___)
(二)小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备,如图丁所示,控制电路,恒为6V的蓄电池,开关S,定值电阻R0,二氧化碳气敏电阻Rx,电磁继电器的线圈电阻不计,线圈电流大0.1A时衔铁被吸下,线圈电流小于0.1A衔铁被弹回,受控电路包括,恒为24V的蓄电池,额定电压均为24V的绿灯、红灯、换气扇.
(6)请以笔画线完成电路连接,要求:
闭合开关S,周围空气中二氧化碳浓度小于8%时,绿灯亮;大于8%时,红灯亮且换气扇正常工作.
(___)
(7)定值电阻R0的阻值应为_____Ω.
【答案】
AD35
35
【解析】
【分析】
(1)由图乙确定两表的量程,根据要求滑片P向B端移动时,电压表、电流表的示数变大确定变阻器的连接与电压表的连接;
(2)为保护电路,开关S闭合前,滑片P应移至阻值最大处;
(3)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
(4)分别图中电压表大量程和电流表小量程读数,根据欧姆定律求电阻;
(5)根据描点作图;
(6)将控制电路串联起来;根据电流大于0.1A,电磁铁将衔铁吸下,红灯亮且换气扇正常工作,同时绿灯断开不亮;当电流小于0.1A,绿灯亮:
故红灯亮与换气扇并联,根据衔铁吸下时与下触点接触,电流小于0.1A时与上触点接触,按要求连接工作电路;
(7)由图2可知,当周围空气中二氧化碳浓度为8%时,气敏电阻大小为R′X=25欧姆,根据欧姆定律和电阻的串联求出定值电阻的大小.
【详解】
(1)用伏安法测电阻大小,电流表要串联在电路中,由图乙可知,电压表选用大量程,电流表选用小量程,因要求滑片P向B端移动时,电流表的示数变大,则电路中的电阻变小,即滑动变阻器连入电路中的电阻变小,故滑片以右电阻丝连入电路中,根据欧姆定律的变形公式U=IR,待测电阻的电压变大,由串联电路的电压规律,电压表示数变小,故电压表并联在待测电阻的两端,
如下图1所示:
(2)开关S闭合前,滑片P应移至阴性阻值最大处,即A端;
(3)闭合开关S,发现电流表无示数,电压表有示数.电路某一故障可能为Rx断路,选D;
(4)图中电压表选用大量程,分度值为0.5V,示数为为3.5V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.1A,由欧姆定律,待测电阻:
RX=
;
(5)由表中数据,在坐标系中确定对应的点,用平滑的曲线连接起来,如下图2所示所示:
(6)闭合开关S,因周围空气中二氧化碳浓度越大,气敏电阻越小,当大于8%时,电阻小于某一值,电流大于0.1A,电磁铁将衔铁吸下,红灯亮且换气扇正常工作,同时绿灯断开不亮;当周围空气中二氧化碳浓度小于8%时,电阻大于某一值,电流小于0.1A,绿灯亮;
将控制电路与电源串联起来;
电流小于0.1A时,上触点与衔铁接触,绿灯与电源连接,绿灯亮;
电流流大于电0.1A时,磁铁将衔铁吸下,下触点与衔铁接触,上触点与衔铁分离,红灯与换气扇并联,红灯亮且换气扇正常工作,绿灯断路;电路连接如下所示:
(7)由图2可知,当周围空气中二氧化碳浓度为8%时,气敏电阻大小为R′X=25欧姆,电路中电流I=0.1A
,根据欧姆定律和电阻的串联规律,
R0=
﹣R′X=
﹣25Ω=35Ω;
【点睛】
本题考查测电阻的电路连接、注意事项、故障分析、电表读数、电阻计算,同时也考查了电磁继电器的运用及电路的连接,并汲及运用图象解决问题的思想,综合性强,难度较大.
5.迈克尔·法拉第(MichaelFaraday,1791年9月22日~1867年8月25日),英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才的科学家,出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭,仅上过小学。
1831年,他作出了关于电力场的关键性突破——发现了电磁感应定律,永远改变了人类文明。
1831年8月29日,法拉第终于取得突破性进展.这次他用一个软铁圆环,环上绕两个互相绝缘的线圈A和B,如图所示.他在日记中写道:
“使一个有10对极板,每板面积为4平方英寸的电池充电.用一根铜导线将一个线圈,或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接,让铜线通过一定距离,恰好经过一根磁针的下方(距铁环3英尺远),然后把电池连接在A边线圈的两端;这时立即观察到磁针的效应,它振荡起来,最后又停在原先的位置上,一旦断开A边与电池的连接,磁针再次被扰动.”
(1)请根据法拉第日记的描述,在答题卷的虚线框内用笔画线代替导线,完成电路的连接______.
(2)为保证实验顺利进行,尽量不受外界干扰,你认为实验时要注意的是______________。
(3)根据法拉第的发现,王浩同学进行如图的实验进行探究影响感应电流方向因素的实验。
①如图甲所示,当灵敏电流计指针左偏时,通过灵敏电流计的电流方向是_____________(填“从下往上或从上往下”)。
②如图乙所示,把条形磁铁插入线圈时,发现灵敏电流计指针发生了偏转,证明产生了感应电流,则产生感应电流的条件是_________________________________。
③继续试验得到如图丙、丁,比较乙、丙,说明感应电流的方向与__________有关;比较乙、丁,说明感应电流的方向与_____________有关。
④王浩同学继续深入思考,发现如图乙、丙、丁中通电螺旋管产生的磁场方向和外界磁场的变化是_________(填“相同或相反”)。
他把这个发现告诉老师,老师表扬他:
你已经和楞次一样厉害了!
【答案】
远离外界磁场,在无风的室内进行实验从上往下闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动磁场方向导体切割磁感线的运动方向相反
【解析】
【详解】
(1)根据题意,把线圈B的两个端点连接,让铜线通过一定距离,恰好经过一根磁针的下方,然后把电池连接在A边线圈的两端,连接图如下:
(2)因为实验中电流产生的磁场强度较小,需要小磁针的转动非常灵活,所以实验时应避免外界磁场的干扰,不能在有风的环境中实验,所以为保证实验顺利进行,尽量不受外界干扰,实验时要注意的是:
远离外界磁场,在无风的室内进行实验。
(3)根据法拉第的发现,王浩同学进行如图的实验进行探究影响感应电流方向因素的实验。
①如图甲所示,当灵敏电流计指针左偏时,电源的上端为正极,电流由正极出发,经过开关,再向下经过灵敏电流计,经过电阻回到电源负极,所以通过灵敏电流计的电流方向是从上往下。
②如图乙所示,把条形磁铁插入线圈时,磁场对线圈发生了相对运动,相当于线圈切割了磁感线,灵敏电流计指针发生了偏转,证明产生了感应电流,这时灵敏电流计与线圈组成的电路是闭合的,且一部分在磁场中,所以产生感应电流的条件是:
闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动。
③比较乙、丙两次实验,磁体插入线圈时,磁体的磁场方向相反,灵敏电流计指针偏转方向相反,说明感应电流的方向与磁场方向有关;
比较乙、丁两次实验,磁场的方向相同,但磁体的运动方向相反,相当于线圈切割磁感线的运动方向相反,灵敏电流计指针偏转方向相反,说明感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。
④图乙实验中,根据安培定则判断,螺线管上端为N极,丙实验中,根据安培定则判断,螺线管上端为S极,螺线管产生的磁场与外界磁场相反,丁图实验中,根据安培定则判断,螺线管上端为S极,与外界磁场方向相同,但磁体是向上运动的,外界磁场减小,螺线管产生的内部磁场阻碍外部磁场的变化,总结可得通电螺旋管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反的。
6.课堂上,老师做了如图甲所示的演示实验,给直导线(铝棒)通电,观察到直导线运动起来。
(1)实验现象说明____________________有力的作用,________机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是________。
A.力是维持物体运动的原因
B.一切物体都有惯性
C.物体运动状态改变时,一定受到力的作用
(3)将磁极上下对调,观察直导线的运动情况,这样操作是为了研究________________。
(4)小明利用该实验的原理做了如图乙所示的实验,用硬金属丝做两个支架,分别与电池的两极相连,用漆包线绕成一个矩形线圈,以线圈引线为轴。
用小刀刮去轴一端的全部漆皮,另一端刮去半周漆皮,将线圈放在支架上,磁体放在线圈下,接通电源后发现线圈并不转动,原因可能是____________________________,这时可做的有效尝试是________________。
【答案】磁场对通电导体电动C通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关线圈刚好处于平衡位置人工转动一下
【解析】
【详解】
(1)导线通电后产生了运动,实验现象说明磁场对通电导体有力的作用,电动机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是物体运动状态改变时,一定受到力的作用,故选C。
(3)将磁极上下对调,观察直导线的运动情况,这样操作是为了研究通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关。
(4)直流电动机能持续转动的原因是,在制作电动机时增加了换向器,线圈在平衡位置由于惯性转动,当线圈刚越过平衡位置时换向器能自动改变线圈中的电流方向,及时改变通电线圈的受力方向,使电动机能持续转动。
小明接通电源后发现线圈并不转动,原因可能是线圈刚好处于平衡位置,这时可做的有效尝试是人工转动一下。
7.在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)在实验时,通过______反映电磁铁的磁性强弱。
(2)当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________(选填“增加”或“减少”),说明电流越________,电磁铁磁性越强。
(3)根据图示的情境可知,________(选填“甲”或“乙”)的磁性强,说明电流一定时,____________,电磁铁磁性越强。
(4)根据右手螺旋定则,可判断出电磁铁乙的上端为________极。
(5)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是________________________________________。
(6)电磁铁在生产、生活中应用广泛,请写出其中的一个应用:
____________。
【答案】吸引大头针数目的多少增加 大甲 线圈匝数越多S(南)大头针被磁化,同名磁极相互排斥电磁起重机(或扬声器、磁悬浮列车等)
【解析】
【详解】
(1)在实验时,通过吸引大头针数目的多少反映电磁铁的磁性强弱,利用转换法。
(2)当滑动变阻器滑片向左移动时,电阻变小,电路中的电流变大,电磁铁的磁性变强,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加,说明电流越大电磁铁磁性越强。
(3)根据图示的情境可知,电磁铁甲吸引大头针的个数多,因此甲的磁性强,根据图示可知,电流相同,甲线圈匝数多,因此说明电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强。
(4)根据右手螺旋定则,可判断出电磁铁乙的上端为S(南)极。
(5)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是:
大头针被磁化,同名磁极相互排斥。
(6)电磁铁在生产、生活中应用广泛,包括电磁起重机(或扬声器、磁悬浮列车等)。
8.为了探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关,小丽作出以下猜想:
猜想A:
电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性。
猜想B:
通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强。
猜想C:
外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确,小丽所在的实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案:
用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干圈,制成简单的电磁铁。
如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
(注:
a、b、c中线圈匝数相同)
根据小丽的猜想和实验,完成下面填空。
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同,来判断它的_______的不同。
(2)通过比较图______(填字母,下同)两种情况,可以验证猜想A是正确的。
(3)通过比较图_______两种情况,可以验证猜想B是正确的。
(4)通过比较图d中的甲、乙两电磁铁,发现猜想C不全面,应补充的条件是________。
【答案】磁性强弱a、bb、c电流相同时
【解析】
(1)电磁铁磁性强弱无法捕捉,通过它吸引大头针的数目来判断,这是转换法的思想;
(2)研究磁性的有无由电流通断控制,保证匝数、电流都一定,故选a、b;
(3)研究磁性强弱与电流的关系,保证匝数一定,开关都闭合,故选b、c;
(4)d中甲乙两电磁铁是串联的,故电流相等,这是前提条件.
故答案为:
(1)磁性强弱;
(2)a、b;(3)b、c;(4)电流相同时.
【点睛】
电磁铁磁性的有无与电流的通断有关,磁性强弱与两个因素有关:
线圈匝数多少、电流大小.研究磁性强弱的影响因素时控制一个因素不变,改变另一个因素,是控制变量法的应用,磁性的强弱通过吸引大头针的数目来判断,这是转换法的应用.
9.为了探究导体在磁场中怎样运动才能在电路中产生电流,采用图中所示的实验装置进行实验:
(1)将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,电流计指针不偏转,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针____偏转;断开开关,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针____偏转。
(填“会”或“不会”)
(2)将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,让导体在蹄形磁体中竖直上下运动,电流计指针____偏转;让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,电流计指针___偏转。
(填“会”或“不会”)
(3)综合
(1)
(2)中的实验现象可知,导体在磁场中运动产生电流的条件是:
导体必须是____电路的一部分,且一定要做____运动。
(4)在这个实验中____能转化为了电能。
【答案】会不会不会会闭合切割磁感线机械
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,没有切割磁感线,电流计指针不偏转;让导体在蹄形磁体中左右运动,导体切割磁感线,有感应电流产生,电流计指针会偏转;[2]断开开关,让导体在蹄形磁体中左右运动,虽然导体切割磁感线,但由于开关断开,电路没有电流,电流计指针不会偏转;
(2)[3][4]将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,让导体在蹄形磁体中竖直上下运动,导体没有切割磁感线,没有感应电流产生,电流计指针不会偏转;闭合开关,让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,导体做切割磁感线运动,有感应电流产生,电流计指针会偏转;
(3)[5][6]综合
(1)
(2)中的实验现象可知,导体在磁场中运动产生电流的条件是:
导体必须是闭合电路的一部分,且一定要做切割磁感线的运动;
(4)[7]此实验中消耗了机械能,获得了电能,是将机械能转化为电能的过程。
10.图1是探究什么情况下磁可以生电的装置。
在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB,导线的两端跟电流计连接。
次数
磁杨方向
导线AB运动方向
电流计指针偏转方向
1
向上
向左、斜向左
向左
2
向右、斜向右
向右
3
向下
向左、斜向左
向右
4
向右、斜向右
(1)让AB竖直向上运动,电流计的指针_____(填“偏转”或“不偏转”)。
(2)上表记录的是某小组同学观察到的部分实验现象,分析上表可以得出:
闭合电路中的一部分导体在磁场中做_____运动时,导体中就产生电流
(3)如图2所示四幅图中实验或设备中应用了此原理的是_____。
(4)第4次实验中电流计指针偏转方向是_____。
(5)如果将蹄形磁体向左运动,电路中_____(填“能”或“不能”)产生电流。
【答案】不偏转切割磁感线D向左能
【解析】
【详解】
(1)[1]由图可知,蹄形磁体的上边是N极,下边是S极,其间的磁场方向是从上到下,如果导线AB竖直向下运动,是不会切割磁感线的,故不会产生感应电流,灵敏电流计指针不偏转;
(2)[2]由表中数据可知,闭合电路的一部他导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这叫电磁感应现象。
(3)[3]A.图A是奥斯特实验,通电后小磁针偏转,说明了通电导线周围存在磁场,不符合题意;
B.图B是磁场对电流的作用实验,通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动;不符合题意;
C.图C是扬声器,与电动机的原理相同,不是电磁感应,不符合题意;
D.图D是动感线圈式话筒,当人对话筒说话时,引起膜片的振动,膜片的振动会引起线圈的运动,切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流,从而在扬声器产生与说话者相同的声音。
动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的,符合题意;
(4)[4]比较第3和4次实验可知:
切割磁感应线的方向不同,但磁场方向相同,指针偏转方向不同,即产生的感应电流方向不同,第4次导体运动方向和第3次导体运动方向不同,感应电流的方向不同,即感应电流的方向向左;
(5)[5]闭合开关,若导体不动,向左移动蹄形磁体,根据相对运动,等效于蹄形磁体不动,而导体左右运动,则切割磁感线,导体中能产生电流。
11.小双想探究感应电流的大小与什么因素有关?
他设计了如图所示的装置进行实验。
铁块上绕有导线,线框与灵敏电流计(G表示)相连(线框高度
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