9.(多选)如图9甲所示，其中“×”表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，F是磁场对通电导线的作用力。直流电动机的工作原理如图9乙所示。下列关于图乙的说法正确的是()


A.通电后线圈处于图示的位置时，导线ab的受力方向向上
B.线圈从图示的位置转过90°时，线圈受力平衡
C.线圈从图示的位置转过180°时，导线cd的受力方向向下
D.通电后，线圈在转动的过程中消耗的电能全部转化为机械能

AB

【分析】
本题考查直流电动机的工作原理，核心是利用左手定则判断通电导体在磁场中的受力方向，以及线圈在磁场中的受力平衡条件和能量转化规律。解题时需明确：通电导体受力方向由电流方向和磁场方向共同决定；线圈在平衡位置时受力平衡；电动机工作时电能会部分转化为内能。需逐个分析选项，结合相关规律判断正误。
【解析】
1. 选项A分析：图乙中磁场方向为水平向右（N极指向S极），导线ab的电流方向向下。根据左手定则：磁感线穿掌心（掌心朝左，对应磁场方向向右），四指指向电流方向（向下），大拇指指向受力方向，可知ab受力方向向上，故A正确。
2. 选项B分析：线圈转过90°时，线圈的两个边ab和cd受到的力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，线圈处于平衡位置，受力平衡，故B正确。
3. 选项C分析：线圈转过180°时，磁场方向仍为水平向右，导线cd的电流方向变为向下。用左手定则判断：掌心朝左，四指向下，大拇指指向向上，即cd受力方向向上，并非向下，故C错误。
4. 选项D分析：直流电动机工作时，线圈存在电阻，消耗的电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能（线圈发热），并非全部转化为机械能，故D错误。
【答案】
AB
【知识点】
磁场对通电导体的作用、直流电动机原理
【点评】
本题围绕直流电动机的工作原理设置选项，需熟练掌握左手定则的应用、线圈受力平衡的条件，以及电动机的能量转化规律，属于中等难度的基础题，需仔细分析每个选项的受力和能量情况。
【难度系数】
0.5

10.(多选)图10是汽车启动原理图，汽车启动时需将钥匙插入钥匙孔并旋转(相当于闭合开关)。下列说法正确的是()


A.电磁铁是根据电磁感应原理制成的
B.工作时，电磁铁的上端为N极
C.电动机的工作电压比电磁铁的工作电压低
D.电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，触点A、B接触，汽车启动

BD

【分析】
本题是电磁继电器应用的多选题，需逐一分析每个选项：明确电磁铁的工作原理，利用安培定则判断电磁铁极性，对比控制电路与工作电路的电源电压，分析电磁继电器的工作过程，进而判断各选项正误。
【解析】
选项A：电磁铁是根据电流的磁效应制成的，电磁感应是发电机的工作原理，与电磁铁原理不同，故A错误。
选项B：根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指端为N极。由图中电流路径可知，电磁铁上端为N极，故B正确。
选项C：观察电路，电磁铁的工作电源为1节电池，电动机的工作电源为2节串联电池，串联电池组总电压等于各电池电压之和，因此电动机的工作电压比电磁铁的工作电压高，故C错误。
选项D：钥匙插入并旋转（闭合控制电路开关）后，电磁铁通电产生磁性，吸引上方衔铁，使触点A、B接触，电动机所在工作电路接通，电动机工作带动汽车启动，故D正确。
【答案】
BD
【知识点】
电磁铁原理、安培定则、电磁继电器
【点评】
本题考查电磁继电器的相关知识，涉及电磁铁原理、极性判断、电路电压分析，需准确掌握各知识点，逐一分析选项即可得出答案，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5

11. 提升题 某款具有加热和保温两种功能的微型电热水器的内部简化电路图如图11甲所示。控制电路由电源（电压$U$恒为$5\ \mathrm{V}$）、开关$\mathrm{S}_0$、电磁铁（线圈电阻$R_0=20\ \Omega$）、热敏电阻$R$组成，热敏电阻的阻值随水温的变化情况如图11乙所示。工作电路中$R_1=44\ \Omega$，$R_2=956\ \Omega$。当开关$\mathrm{S}_0$和$\mathrm{S}$均闭合时，电热水器开始加热；当水温达到$100\ °\mathrm{C}$时，衔铁会被吸下，工作电路处于保温状态。已知$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg}·°\mathrm{C})$。

乙
(1)当水温达到$100\ °\mathrm{C}$时，控制电路中的电流是多少？
(2)电热水器将水箱中$1\ \mathrm{kg}$的水从$17\ °\mathrm{C}$加热到$83\ °\mathrm{C}$，用时$5\ \mathrm{min}$。此过程中电热水器的加热效率是多少？
(3)用电高峰期，当电热水器处于保温状态时，电热水器工作$450\ \mathrm{s}$，消耗$1.8×10^4\ \mathrm{J}$的电能，此时电热水器两端的实际电压是多少？

解:(1)由图乙可知，当水温达到100 ℃时，热敏电阻R的阻值为20 Ω，$I=\frac{U}{R+R_0}=\frac{5\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+20\ \Omega}=0.125\ \mathrm{A}$。
(2) $Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}\ m\ (t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×1\ \mathrm{kg}×(83\ ℃-17\ ℃)=2.772×10^5\ \mathrm{J}$，$P_{\mathrm{加热}}=\frac{U_1^2}{R_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{44\ \Omega}=1\ 100\ \mathrm{W}$，$W_1=P_{\mathrm{加热}}t_1=1\ 100\ \mathrm{W}×5×60\ \mathrm{s}=3.3×10^5\ \mathrm{J}$，$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W_1}×100\%=\frac{2.772×10^5\ \mathrm{J}}{3.3×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=84\%$。
(3)当水温达到100 ℃时，工作电路处于保温状态，$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=44\ \Omega+956\ \Omega=1\ 000\ \Omega$，电热水器的实际电功率$P_{\mathrm{实}}=\frac{W_2}{t_2}=\frac{1.8×10^4\ \mathrm{J}}{450\ \mathrm{s}}=40\ \mathrm{W}$，此时电热水器两端的实际电压$U_{\mathrm{实}}=\sqrt{P_{\mathrm{实}}R_{\mathrm{总}}}=\sqrt{40\ \mathrm{W}×1\ 000\ \Omega}=200\ \mathrm{V}$。

【分析】
本题是电热综合题，需结合电路特点、欧姆定律、热量公式、电功率公式解题。
(1) 先从图乙确定水温100℃时热敏电阻R的阻值，控制电路中R与R0串联，已知电源电压和总电阻，用欧姆定律计算电流。
(2) 加热效率是水吸收的热量与加热消耗电能的比值，先算水吸收的热量，再确定加热状态的电路（只有R1工作），计算加热功率和5min消耗的电能，最后求效率。
(3) 保温状态下R1与R2串联，先算总电阻，根据消耗的电能和时间算实际功率，再用P=U²/R变形求实际电压。
【解析】
(1) 由图乙可知，水温100℃时，热敏电阻R=20Ω。控制电路中R与R0串联，总电阻R总=R+R0=20Ω+20Ω=40Ω，根据欧姆定律，电流I=U/R总=5V/40Ω=0.125A。
(2) 水吸收的热量：Q吸=c水m(t-t0)=4.2×10³J/(kg·℃)×1kg×(83℃-17℃)=2.772×10⁵J。加热状态下工作电路只有R1接入，加热功率P加热=U²/R1=(220V)²/44Ω=1100W。加热时间t1=5min=300s，消耗电能W1=P加热t1=1100W×300s=3.3×10⁵J。加热效率η=Q吸/W1×100%=(2.772×10⁵J)/(3.3×10⁵J)×100%=84%。
(3) 保温状态下R1与R2串联，总电阻R总'=R1+R2=44Ω+956Ω=1000Ω。实际功率P实=W2/t2=1.8×10⁴J/450s=40W。由P=U²/R得，实际电压U实=√(P实R总')=√(40W×1000Ω)=200V。
【答案】
(1) 0.125A；(2) 84%；(3) 200V
【知识点】
欧姆定律、电功与热量综合、电功率计算
【点评】
本题结合电磁继电器的电路分析，综合考查欧姆定律、热量、电功率及效率的计算，需准确判断电路状态，熟练运用相关公式，是电热综合的典型题目。
【难度系数】
0.6