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10. 图 20 - 3 - 7 是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时,在玻璃管中封入一段金属丝,“电源 1”的两极分别与水银和金属丝相连。
(1)闭合开关 S 后,当温度达到
(2)当电磁铁中有电流通过时,若它的左端为 N 极,则“电源 1”的
(3)为增强电磁铁的磁性,下列措施一定可行的是
①增大“电源 1”的电压
②减小“电源 2”的电压
③减少电磁铁线圈匝数
④改变电磁铁中电流方向
(1)闭合开关 S 后,当温度达到
90
℃时,发热电阻就停止加热。(2)当电磁铁中有电流通过时,若它的左端为 N 极,则“电源 1”的
右
端为正极。(3)为增强电磁铁的磁性,下列措施一定可行的是
①
(填序号)。①增大“电源 1”的电压
②减小“电源 2”的电压
③减少电磁铁线圈匝数
④改变电磁铁中电流方向
答案
(1)90
(2)右
(3)①
解析
【解析】
(1) 由图可知，当温度升高到90℃时，水银与金属丝接触，电源1电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使电源2电路断开，发热电阻停止加热，故温度为90℃。
(2) 根据安培定则，电磁铁左端为N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极（左），四指指向电流方向，可知电流从螺线管右端流入，因此“电源1”的右端为正极。
(3) ①增大“电源1”的电压，可增大电磁铁电路中的电流，增强磁性；②减小“电源2”的电压，与电磁铁电路无关，无法增强磁性；③减少线圈匝数会减弱磁性；④改变电流方向仅改变磁极方向，不改变磁性强弱。故可行的是①。
【答案】
(1) 90
(2) 右
(3) ①
【知识点】
电磁继电器的工作原理、安培定则、电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题考查温度自动控制装置的工作原理，结合了电磁继电器、安培定则及电磁铁磁性的影响因素，综合性较强，需理解各部分电路的工作逻辑。
【难度系数】
0.6
(1) 由图可知，当温度升高到90℃时，水银与金属丝接触，电源1电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使电源2电路断开，发热电阻停止加热，故温度为90℃。
(2) 根据安培定则，电磁铁左端为N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极（左），四指指向电流方向，可知电流从螺线管右端流入，因此“电源1”的右端为正极。
(3) ①增大“电源1”的电压，可增大电磁铁电路中的电流，增强磁性；②减小“电源2”的电压，与电磁铁电路无关，无法增强磁性；③减少线圈匝数会减弱磁性；④改变电流方向仅改变磁极方向，不改变磁性强弱。故可行的是①。
【答案】
(1) 90
(2) 右
(3) ①
【知识点】
电磁继电器的工作原理、安培定则、电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题考查温度自动控制装置的工作原理，结合了电磁继电器、安培定则及电磁铁磁性的影响因素，综合性较强，需理解各部分电路的工作逻辑。
【难度系数】
0.6
11. 如图 20 - 3 - 8 所示实验装置,未闭合开关时,滑动变阻器的滑片应在最
左
端,静止在弹簧下端的铁块质量为 0.3 kg,此时铁块受到弹簧的拉力是3
N；某次实验中,小明将滑片从中点处向右移,弹簧的长度会变长
。(g = 10 N/kg)答案
左 3 变长
解析
【解析】
1. 滑动变阻器使用前，滑片应置于阻值最大处，由电路图可知，滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，故应在最左端。
2. 铁块静止，受到弹簧的拉力与自身重力是一对平衡力，大小相等，拉力大小为：$ F = G = mg = 0.3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 3\ \mathrm{N} $。
3. 滑片从中点向右移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，对铁块的吸引力增大，弹簧受到的拉力增大，因此弹簧的长度会变长。
【答案】
左 3 变长
【知识点】
滑动变阻器的使用、二力平衡、电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题综合考查滑动变阻器的使用规则、二力平衡条件的应用以及电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需结合电路动态分析与受力分析进行解答。
【难度系数】
0.7
1. 滑动变阻器使用前，滑片应置于阻值最大处，由电路图可知，滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的电阻最大，故应在最左端。
2. 铁块静止，受到弹簧的拉力与自身重力是一对平衡力，大小相等，拉力大小为：$ F = G = mg = 0.3\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 3\ \mathrm{N} $。
3. 滑片从中点向右移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，对铁块的吸引力增大，弹簧受到的拉力增大，因此弹簧的长度会变长。
【答案】
左 3 变长
【知识点】
滑动变阻器的使用、二力平衡、电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题综合考查滑动变阻器的使用规则、二力平衡条件的应用以及电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需结合电路动态分析与受力分析进行解答。
【难度系数】
0.7
12. 法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现了巨磁电阻(GMR)效应共同获得 2007 年诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应即磁场越强电阻越小,图 20 - 3 - 9 是探究巨磁电阻(GMR)特性原理示意图。电源电压保持不变,闭合开关$ S_1、$$S_2,$在保证各元件安全的情况下,当滑片 P 向左端移动过程中,电磁铁磁性
增强
(选填“增强”或“减弱”),巨磁电阻阻值变小
,电流表示数变大
,电压表示数变小
(后三空均选填“变大”或“变小”)。答案
增强 变小 变大 变小
解析
【解析】
1. 闭合开关$S_1、S_2$，滑片P向左端移动时，滑动变阻器$R_0$接入电路的电阻变小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，左边电路的电流变大，电磁铁的磁性增强（电流越大，电磁铁磁性越强）。
2. 根据巨磁电阻的特性（磁场越强，电阻越小），电磁铁磁性增强，磁场变强，所以巨磁电阻阻值变小。
3. 右边电路中，GMR与R串联，总电阻$R_{总}=R_{GMR}+R$，GMR阻值变小，总电阻变小，电源电压不变，根据$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流变大，即电流表示数变大。
4. 由$U=IR$可知，R的阻值不变，电流变大，R两端的电压变大；电源电压不变，根据$U_{GMR}=U-U_R$，所以巨磁电阻两端的电压（电压表示数）变小。
【答案】
增强；变小；变大；变小
【知识点】
电磁铁磁性强弱影响因素；欧姆定律的应用；巨磁电阻特性
【点评】
本题结合新型电阻特性，综合考查电磁铁磁性、欧姆定律的应用，需理清两个电路的关联，逐步分析物理量的变化，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
1. 闭合开关$S_1、S_2$，滑片P向左端移动时，滑动变阻器$R_0$接入电路的电阻变小，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，左边电路的电流变大，电磁铁的磁性增强（电流越大，电磁铁磁性越强）。
2. 根据巨磁电阻的特性（磁场越强，电阻越小），电磁铁磁性增强，磁场变强，所以巨磁电阻阻值变小。
3. 右边电路中，GMR与R串联，总电阻$R_{总}=R_{GMR}+R$，GMR阻值变小，总电阻变小，电源电压不变，根据$I=\frac{U}{R}$，电路中的电流变大，即电流表示数变大。
4. 由$U=IR$可知，R的阻值不变，电流变大，R两端的电压变大；电源电压不变，根据$U_{GMR}=U-U_R$，所以巨磁电阻两端的电压（电压表示数）变小。
【答案】
增强；变小；变大；变小
【知识点】
电磁铁磁性强弱影响因素；欧姆定律的应用；巨磁电阻特性
【点评】
本题结合新型电阻特性，综合考查电磁铁磁性、欧姆定律的应用，需理清两个电路的关联，逐步分析物理量的变化，对逻辑分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
