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(1)如图 20 - 3 - 13 甲,将指南针水平放置在木板上,指南针静止时 a 端指向北方,则 a 端是指南针的______(选填“N 极”或“S 极”),这是因为地球周围存在______。
(2)为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容：
①如图 20 - 3 - 13 乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行于指南针放置在木板上。
②请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下：
Ⅰ. 合上开关 S,指南针在电磁铁的作用下,静止时 a 端仍然指向北方；
Ⅱ. 滑动变阻器滑片 P 由 C 端向 D 端移动时,电流表的示数减小。
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请在图 20 - 3 - 14 所示的方框中设计记录实验数据的表格。
④某次实验,电流表示数如图 20 - 3 - 13 丙,此时电流为______A。
(2)为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请完成下列实验内容：
①如图 20 - 3 - 13 乙,漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁,将它平行于指南针放置在木板上。
②请用笔画线表示接线,按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路(有部分导线已连接)。要求如下：
Ⅰ. 合上开关 S,指南针在电磁铁的作用下,静止时 a 端仍然指向北方；
Ⅱ. 滑动变阻器滑片 P 由 C 端向 D 端移动时,电流表的示数减小。
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时,电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,请在图 20 - 3 - 14 所示的方框中设计记录实验数据的表格。
④某次实验,电流表示数如图 20 - 3 - 13 丙,此时电流为______A。
答案
(1)N极 磁场
(2)②如图 ③表格如表所示 ④0.6
序号 电流大小I/A 吸引大头针数目
1
2
3
解析
【解析】
(1) 指南针静止时，指向北方的一端为磁体的N极，故a端是N极；地球周围存在地磁场，这是指南针能指示南北方向的原因。
(2) ② 电路连接：根据安培定则，要使开关闭合后指南针a端仍指向北方，电磁铁右端应为S极，电流需从电磁铁左端流入；滑动变阻器滑片P由C到D移动时电流减小，说明接入电路的电阻变大，需接左下端A接线柱，将电源、开关、电流表、滑动变阻器、电磁铁串联（电流表选用0~0.6A量程），连线如图（见参考答案）。
③ 探究线圈匝数一定时电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需记录实验序号、电流大小、吸引大头针的数目，设计三次实验的记录表格。
④ 电流表选用0~3A量程，分度值为0.1A，指针指向0.6A刻度线，读数为0.6A。
【答案】
(1) N极；磁场
(2) ② 如图所示（连线路径：电源正极→开关S→电流表→滑动变阻器A接线柱→D接线柱→电磁铁→电源负极）；
③
| 序号 | 电流大小I/A | 吸引大头针数目 |
| ---- | ----------- | -------------- |
| 1 | | |
| 2 | | |
| 3 | | |
④ 0.6
【知识点】
地磁场；电磁铁磁性强弱的影响因素；电流表的读数
【点评】
本题结合地磁场与电磁铁实验，考查了安培定则的应用、滑动变阻器的使用、实验表格设计及电流表读数，综合性较强，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
(1) 指南针静止时，指向北方的一端为磁体的N极，故a端是N极；地球周围存在地磁场，这是指南针能指示南北方向的原因。
(2) ② 电路连接：根据安培定则，要使开关闭合后指南针a端仍指向北方，电磁铁右端应为S极，电流需从电磁铁左端流入；滑动变阻器滑片P由C到D移动时电流减小，说明接入电路的电阻变大，需接左下端A接线柱，将电源、开关、电流表、滑动变阻器、电磁铁串联（电流表选用0~0.6A量程），连线如图（见参考答案）。
③ 探究线圈匝数一定时电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，需记录实验序号、电流大小、吸引大头针的数目，设计三次实验的记录表格。
④ 电流表选用0~3A量程，分度值为0.1A，指针指向0.6A刻度线，读数为0.6A。
【答案】
(1) N极；磁场
(2) ② 如图所示（连线路径：电源正极→开关S→电流表→滑动变阻器A接线柱→D接线柱→电磁铁→电源负极）；
③
| 序号 | 电流大小I/A | 吸引大头针数目 |
| ---- | ----------- | -------------- |
| 1 | | |
| 2 | | |
| 3 | | |
④ 0.6
【知识点】
地磁场；电磁铁磁性强弱的影响因素；电流表的读数
【点评】
本题结合地磁场与电磁铁实验，考查了安培定则的应用、滑动变阻器的使用、实验表格设计及电流表读数，综合性较强，注重对实验探究能力的考查。
【难度系数】
0.6
17. 某款恒温箱的简化电路如图 20 - 3 - 15 甲所示,控制电路中电源电压为 36 V 且保持不变,电磁铁线圈电阻为 50 Ω,R 为热敏电阻(置于恒温箱内),其阻值随温度变化的关系如图 20 - 3 - 15 乙所示；工作电路中的加热器(图中未画出)正常工作时的电阻为 44 Ω。
(1)加热器应接在图甲中
(2)加热器正常工作 6 s 产生的热量是
(3)若控制电路的电流减小到 0.036 A,衔铁会被释放,则当调节 R' = 50 Ω 时,恒温箱内设定的最低温度为
(4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些,可将 R'的滑片向
(1)加热器应接在图甲中
ab
(选填“ab”或“cd”)之间,控制电路中电磁铁的上端为______N
极。(2)加热器正常工作 6 s 产生的热量是
6600
J。(3)若控制电路的电流减小到 0.036 A,衔铁会被释放,则当调节 R' = 50 Ω 时,恒温箱内设定的最低温度为
50
℃。(4)若使恒温箱内设定的最低温度提高一些,可将 R'的滑片向
右
(选填“左”或“右”)端滑动一点。答案
(1)ab N
(2)6600
(3)50
(4)右
解析
【解析】
(1) 当恒温箱内温度升高时，热敏电阻阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，此时加热器应停止工作，故加热器应接在ab之间；根据安培定则，电流从电磁铁下端流入，上端流出，可判断电磁铁上端为N极。
(2) 加热器正常工作时，根据焦耳定律$Q=W=\frac{U^2}{R}t$，代入数据：$Q=\frac{(220V)^2}{44Ω}×6s=6600J$。
(3) 当控制电路电流$I=0.036A$时，由欧姆定律可得控制电路总电阻$R_{总}=\frac{U_{控}}{I}=\frac{36V}{0.036A}=1000Ω$，已知线圈电阻$R_{线}=50Ω$，$R'=50Ω$，则热敏电阻阻值$R=R_{总}-R_{线}-R'=1000Ω-50Ω-50Ω=900Ω$，由图乙可知，此时恒温箱内温度为50℃。
(4) 若提高恒温箱设定的最低温度，热敏电阻阻值会更小，为保持控制电路总电阻不变（使电流为0.036A时衔铁释放），需增大$R'$的阻值，故将$R'$的滑片向右端滑动。
【答案】
(1)ab N
(2)6600
(3)50
(4)右
【知识点】
电磁继电器应用、焦耳定律计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合电磁继电器综合考查欧姆定律与焦耳定律的应用，需结合图像分析热敏电阻的阻值变化，对综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
(1) 当恒温箱内温度升高时，热敏电阻阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁被吸下，此时加热器应停止工作，故加热器应接在ab之间；根据安培定则，电流从电磁铁下端流入，上端流出，可判断电磁铁上端为N极。
(2) 加热器正常工作时，根据焦耳定律$Q=W=\frac{U^2}{R}t$，代入数据：$Q=\frac{(220V)^2}{44Ω}×6s=6600J$。
(3) 当控制电路电流$I=0.036A$时，由欧姆定律可得控制电路总电阻$R_{总}=\frac{U_{控}}{I}=\frac{36V}{0.036A}=1000Ω$，已知线圈电阻$R_{线}=50Ω$，$R'=50Ω$，则热敏电阻阻值$R=R_{总}-R_{线}-R'=1000Ω-50Ω-50Ω=900Ω$，由图乙可知，此时恒温箱内温度为50℃。
(4) 若提高恒温箱设定的最低温度，热敏电阻阻值会更小，为保持控制电路总电阻不变（使电流为0.036A时衔铁释放），需增大$R'$的阻值，故将$R'$的滑片向右端滑动。
【答案】
(1)ab N
(2)6600
(3)50
(4)右
【知识点】
电磁继电器应用、焦耳定律计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合电磁继电器综合考查欧姆定律与焦耳定律的应用，需结合图像分析热敏电阻的阻值变化，对综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
