6. 提升题 图20.3-5是某科技馆设置的调光天窗的工作原理示意图，$R_0$为定值电阻，$R$为光敏电阻。当外界光照较强时，能自动启动电动卷帘适时调整进光量；当外界光照较弱时，能自动启动节能灯给予补光。开关S闭合时，电磁铁的下端为极。当外界光照减弱时，光敏电阻$R$的阻值。

图20.3-5

6. S；增大

【分析】
要解决本题，需分两步分析：①利用安培定则判断电磁铁的极性；②结合电磁继电器的工作原理和光敏电阻的特性，分析光照减弱时光敏电阻的阻值变化。首先明确控制电路的电流方向，再用安培定则判断磁极；其次根据光照变化对应的电磁继电器工作状态，推导光敏电阻的阻值变化。
【解析】
1. 判断电磁铁的极性：开关S闭合时，控制电路的电流路径为：电源正极→开关S→定值电阻$R_0$→电磁铁线圈→光敏电阻$R$→电源负极。由此可知，电流从电磁铁的下端流入、上端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的一端为N极，可判断电磁铁的下端为S极。
2. 分析光敏电阻的阻值变化：当外界光照减弱时，需要启动节能灯，说明此时电磁铁的磁性减弱，控制电路中的电流变小。根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，控制电路电源电压不变，电流变小则总电阻变大；定值电阻$R_0$阻值不变，因此光敏电阻$R$的阻值增大。
【答案】
S；增大
【知识点】
安培定则、电磁继电器、光敏电阻特性
【点评】
本题结合电磁继电器的工作原理，考查安培定则的应用和电路动态分析，需理解光敏电阻的阻值随光照强度的变化规律，属于基础应用类综合题，注重对原理的实际运用。
【难度系数】
0.5

7.(多选)图20.3-6中GMR代表巨磁电阻,在磁场中其阻值随磁场的增强而减小。闭合开关$S_1$、$S_2$,下列说法正确的是()


A.电磁铁左端为S极
B.电磁铁外部的磁感线从左端出发回到右端
C.电磁铁的工作原理是电流的磁效应
D.将滑片P向a端滑动,指示灯变暗

7. BC

【分析】
要解决本题，需逐一分析每个选项：
1. 分析电磁铁极性：先确定左边电路电流方向（电源长端为正极、短端为负极，电流从正极流出，经开关S₁流入电磁铁右端，从左端流出，经滑动变阻器回到电源负极），再用安培定则判断磁极，进而分析选项A、B；
2. 选项C：电磁铁的工作原理是电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场，据此判断；
3. 选项D：滑片P向a端滑动时，分析滑动变阻器接入电阻变化→左边电路电流变化→电磁铁磁性强弱变化→巨磁电阻GMR的阻值变化→右边电路电流变化，最终判断指示灯亮度变化。
【解析】
选项A：根据电源正负极规则（长线段为正极，短线段为负极），左边电路电流从电磁铁右端流入、左端流出。用安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向左端，故电磁铁左端为N极，右端为S极，A错误；
选项B：磁体外部的磁感线从N极出发，回到S极。电磁铁左端为N极，右端为S极，因此外部磁感线从左端出发回到右端，B正确；
选项C：电磁铁是利用电流的磁效应工作的，即通电导线周围存在磁场，C正确；
选项D：滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变短，电阻变小，左边电路电流变大，电磁铁磁性增强。已知GMR阻值随磁场增强而减小，故GMR阻值变小，右边电路总电阻变小，电流变大，指示灯变亮，D错误。
【答案】
BC
【知识点】
安培定则、电磁铁、巨磁电阻
【点评】
本题结合电磁铁和巨磁电阻的特性，考查安培定则、电路动态分析等知识，需理清各部分电路的电流、电阻、磁性的关联，综合性较强。
【难度系数】
0.5

8.同学们在做“探究电磁铁磁性的强弱跟哪些因素有关”的实验时，进行了图20.3-7所示的探究。

(1)实验中通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少来判断电磁铁的。以下用到这种方法的是。
A.用磁感线来描述磁场
B.认识电压时，我们用水压来类比
C.研究焦耳定律时，利用U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化
(2)比较图甲和图，可以得出结论：电磁铁磁性的有无跟通断电有关。
(3)比较图和图，可以得出结论：线圈匝数相同时，电流越，电磁铁的磁性越强。
(4)由图丁可以得出结论：相同时，，电磁铁的磁性越强。

8. (1) 磁性强弱；C
(2) 乙
(3) 乙；丙；大
(4) 电流大小；线圈匝数越多

【分析】
本题围绕“探究电磁铁磁性强弱的影响因素”实验展开，需结合转换法、控制变量法分析：
1. 第一问：利用转换法，将不易直接观察的电磁铁磁性强弱转换为吸引大头针的数目，据此判断磁性强弱，再分析各选项所用的物理方法，选出转换法的实例。
2. 第二问：探究磁性有无与通断电的关系，需控制其他变量不变，只改变电路的通断，对比符合条件的甲、乙图。
3. 第三问：探究磁性与电流大小的关系，需控制线圈匝数相同，改变电流大小，找到线圈匝数一致、电流不同的乙、丙图，分析实验现象得出结论。
4. 第四问：分析丁图，两电磁铁串联（电流相同），线圈匝数不同，根据吸引大头针数目差异得出磁性与线圈匝数的关系。
【解析】
(1) 实验中通过电磁铁吸引大头针数目的多少，间接判断电磁铁的磁性强弱，这种方法是转换法。
选项A：用磁感线描述磁场是建立模型法；
选项B：用水压类比电压是类比法；
选项C：研究焦耳定律时，用U形管液面高度变化反映温度变化，是转换法，故选C。
(2) 要得出“电磁铁磁性的有无跟通断电有关”，需控制线圈匝数、电流等其他条件相同，只改变通断电状态，图甲开关断开（无磁性）、图乙开关闭合（有磁性），故比较甲和乙。
(3) 要得出“线圈匝数相同时，电流越大磁性越强”，需控制线圈匝数相同，改变电流大小，图乙和丙的线圈匝数相同，乙中滑动变阻器接入电阻小，电流大，吸引大头针更多，故比较乙和丙，结论为电流越大，磁性越强。
(4) 图丁中两电磁铁串联，电流大小相同，线圈匝数越多的电磁铁吸引大头针数目越多，故结论为：电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
【答案】
(1) 磁性强弱；C
(2) 乙
(3) 乙；丙；大
(4) 电流大小；线圈匝数越多
【知识点】
电磁铁磁性强弱的影响因素、转换法、控制变量法
【点评】
本题是电磁学的经典实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，要求学生理解实验设计思路，能通过对比实验现象总结结论，是对实验探究能力的基础考查。
【难度系数】
0.6