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7. [日照中考]某电磁阀的工作原理如图所示。当开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$如图连接时，固定线圈通电后产生磁场，推动强磁阀门向左运动，封闭液管通道，阻止液体流动。
(1)标出此时通电螺线管右端的极性。
(2)标出强磁阀门右端的极性。
(3)画出通电螺线管外部磁场的磁感线(画出一条即可)。
(1)标出此时通电螺线管右端的极性。
(2)标出强磁阀门右端的极性。
(3)画出通电螺线管外部磁场的磁感线(画出一条即可)。
答案
7. 如图所示
解析
【分析】
要解决该问题，需运用安培定则判断通电螺线管的磁极，再根据磁极间的相互作用确定强磁阀门的磁极，最后依据磁感线的规律画出磁感线。步骤如下：1. 确定螺线管的电流方向；2. 用安培定则判断螺线管的磁极；3. 利用异名磁极相互吸引判断强磁阀门的磁极；4. 按磁感线外部方向画出磁感线。
【解析】
(1) 电流方向：电源正极在右侧，电流从正极流出，经接线柱4进入螺线管右端，从螺线管左端经接线柱2流回电源负极，即电流从螺线管右端流入、左端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，由此判断螺线管左端为N极，右端为S极。
(2) 强磁阀门向左运动，说明螺线管右端（S极）与强磁阀门右端相互吸引，根据异名磁极相互吸引，可知强磁阀门右端为N极。
(3) 磁体外部的磁感线从N极指向S极，因此在螺线管外部画一条从左端（N极）指向右端（S极）的带箭头的曲线即可。
【答案】
如图所示（强磁阀门右端标“N”，通电螺线管右端标“S”，外部磁感线箭头从螺线管左端指向右端）
【知识点】
安培定则、磁极间相互作用、磁感线
【点评】
本题结合实际工作原理考查电磁学基础知识点，需熟练掌握安培定则和磁极间的相互作用，属于中等难度的基础应用题目。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需运用安培定则判断通电螺线管的磁极，再根据磁极间的相互作用确定强磁阀门的磁极，最后依据磁感线的规律画出磁感线。步骤如下：1. 确定螺线管的电流方向；2. 用安培定则判断螺线管的磁极；3. 利用异名磁极相互吸引判断强磁阀门的磁极；4. 按磁感线外部方向画出磁感线。
【解析】
(1) 电流方向：电源正极在右侧，电流从正极流出，经接线柱4进入螺线管右端，从螺线管左端经接线柱2流回电源负极，即电流从螺线管右端流入、左端流出。根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指所指的一端为N极，由此判断螺线管左端为N极，右端为S极。
(2) 强磁阀门向左运动，说明螺线管右端（S极）与强磁阀门右端相互吸引，根据异名磁极相互吸引，可知强磁阀门右端为N极。
(3) 磁体外部的磁感线从N极指向S极，因此在螺线管外部画一条从左端（N极）指向右端（S极）的带箭头的曲线即可。
【答案】
如图所示（强磁阀门右端标“N”，通电螺线管右端标“S”，外部磁感线箭头从螺线管左端指向右端）
【知识点】
安培定则、磁极间相互作用、磁感线
【点评】
本题结合实际工作原理考查电磁学基础知识点，需熟练掌握安培定则和磁极间的相互作用，属于中等难度的基础应用题目。
【难度系数】
0.5
8. （科学探究）某同学在探究电磁铁磁极的磁性强弱与线圈匝数是否有关时进行如下操作：
①如图所示，将匝数为200匝的线圈连入电路。闭合开关后，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
②换用匝数为400匝的线圈，再次闭合开关后，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
(1)该同学操作过程中存在的问题是。
。
(2)正确的操作是。
。
。
。
。（可添加器材）
①如图所示，将匝数为200匝的线圈连入电路。闭合开关后，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
②换用匝数为400匝的线圈，再次闭合开关后，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
(1)该同学操作过程中存在的问题是。
。
(2)正确的操作是。
。
。
。
。（可添加器材）
答案
8.(1)没有控制电流相等
(2)在电路中串联一个滑动变阻器,将匝数为200匝的线圈连入电路,闭合开关后,调节滑动变阻器滑片到某处,记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。换用匝数为400匝的线圈,再次闭合开关后,调节滑动变阻器滑片使得电流表示数不变,记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数
(2)在电路中串联一个滑动变阻器,将匝数为200匝的线圈连入电路,闭合开关后,调节滑动变阻器滑片到某处,记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。换用匝数为400匝的线圈,再次闭合开关后,调节滑动变阻器滑片使得电流表示数不变,记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数
解析
【分析】探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，需运用控制变量法，即保持电路中的电流大小不变，仅改变线圈的匝数，通过电磁铁吸引大头针的数量来反映磁性强弱。该同学在更换线圈匝数时，未控制电路中的电流相同，这是操作的错误之处。
【解析】(1) 探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流不变，改变线圈匝数。该同学换用不同匝数的线圈时，没有调节电路使电流保持一致，因此存在的问题是没有控制电流相等。(2) 正确操作需串联滑动变阻器来调节电流，保证两次实验电流相同：先将200匝线圈接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针的个数；再换用400匝线圈，调节滑动变阻器使电流表示数与之前相同，记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针的个数，这样才能控制变量，得出准确结论。
【答案】(1) 没有控制电流相等；(2) 在电路中串联一个滑动变阻器，将匝数为200匝的线圈连入电路，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片到某处，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数；换用匝数为400匝的线圈，再次闭合开关后，调节滑动变阻器滑片使得电流表示数不变，记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
【知识点】电磁铁磁性强弱、控制变量法、滑动变阻器
【点评】本题考查电磁铁磁性强弱的探究实验，重点考查控制变量法的应用，滑动变阻器在此实验中用于控制电流不变，是初中物理的基础实验题，需明确实验变量的控制要求。
【难度系数】0.5
【解析】(1) 探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流不变，改变线圈匝数。该同学换用不同匝数的线圈时，没有调节电路使电流保持一致，因此存在的问题是没有控制电流相等。(2) 正确操作需串联滑动变阻器来调节电流，保证两次实验电流相同：先将200匝线圈接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针的个数；再换用400匝线圈，调节滑动变阻器使电流表示数与之前相同，记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针的个数，这样才能控制变量，得出准确结论。
【答案】(1) 没有控制电流相等；(2) 在电路中串联一个滑动变阻器，将匝数为200匝的线圈连入电路，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片到某处，记录电流表示数、线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数；换用匝数为400匝的线圈，再次闭合开关后，调节滑动变阻器滑片使得电流表示数不变，记录线圈匝数、电磁铁吸引起大头针个数。
【知识点】电磁铁磁性强弱、控制变量法、滑动变阻器
【点评】本题考查电磁铁磁性强弱的探究实验，重点考查控制变量法的应用，滑动变阻器在此实验中用于控制电流不变，是初中物理的基础实验题，需明确实验变量的控制要求。
【难度系数】0.5
9. ★★★[内蒙古中考]海龟性别由孵化温度决定。某种海龟在温度$≥ 30\ °\mathrm{C}$时，孵化出来的几乎全为雌性；温度$≤ 28\ °\mathrm{C}$时，几乎全为雄性。因气候变暖导致自然界雌海龟数量远多于雄海龟。为能在外界环境温度高于$30\ °\mathrm{C}$的情况下孵化雄海龟，需要设计一个自动温控孵化箱：要求箱内的最高温度为$28\ °\mathrm{C}$，且最低温度不得低于$25\ °\mathrm{C}$。科技小组利用如下器材：控制电路电源(电压为$12\ \mathrm{V}$)、热敏电阻$R$(阻值随温度变化曲线如图甲所示)、电磁继电器(当电磁铁线圈电流$≥ 0.04\ \mathrm{A}$时，吸下衔铁；当电磁铁线圈电流$≤ 0.03\ \mathrm{A}$时，弹开衔铁；线圈电阻忽略不计)、降温元件(额定电压为$220\ \mathrm{V}$，额定功率为$44\ \mathrm{W}$)、开关及导线若干，设计了孵化箱电路如图乙所示。
(1)求降温元件正常工作时的电流。
(2)通过计算说明设计的孵化箱是否符合要求。
(3)(科学论证)使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，孵化箱内的最高温度会如何变化并分析说明。(其他因素均不变)
(1)求降温元件正常工作时的电流。
(2)通过计算说明设计的孵化箱是否符合要求。
(3)(科学论证)使用一段时间后，控制电路的电源电压降低，孵化箱内的最高温度会如何变化并分析说明。(其他因素均不变)
答案
9.【解】(1)根据$P=UI$可知,降温元件正常工作时的电流$I=\frac{P}{U}=\frac{44\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$。
(2)当电流$I_1=0.04\ \mathrm{A}$时,根据$I=\frac{U}{R}$及控制电路电源电压$U_\mathrm{控}=12\ \mathrm{V}$可知,此时热敏电阻阻值$R_1=\frac{U_\mathrm{控}}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.04\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$。由题图甲可知,热敏电阻阻值为$300\ \Omega$时,对应的温度$t_1=28\ °\mathrm{C}$,此为箱内的最高温度,符合要求。
当电流$I_2=0.03\ \mathrm{A}$时,热敏电阻阻值$R_2=\frac{U_\mathrm{控}}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=400\ \Omega$。由题图甲可知,热敏电阻阻值为$400\ \Omega$时,对应的温度$t_2=26\ °\mathrm{C}$,此为箱内的最低温度,且大于$25\ °\mathrm{C}$,符合要求。
综上,该设计符合要求。
(3)会升高。控制电路的电源电压降低,吸下衔铁和弹开衔铁的电流大小不变,根据$R=\frac{U}{I}$可知,对应的电阻变小,由题图甲可知,孵化箱内的最高温度会升高。
(2)当电流$I_1=0.04\ \mathrm{A}$时,根据$I=\frac{U}{R}$及控制电路电源电压$U_\mathrm{控}=12\ \mathrm{V}$可知,此时热敏电阻阻值$R_1=\frac{U_\mathrm{控}}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.04\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$。由题图甲可知,热敏电阻阻值为$300\ \Omega$时,对应的温度$t_1=28\ °\mathrm{C}$,此为箱内的最高温度,符合要求。
当电流$I_2=0.03\ \mathrm{A}$时,热敏电阻阻值$R_2=\frac{U_\mathrm{控}}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=400\ \Omega$。由题图甲可知,热敏电阻阻值为$400\ \Omega$时,对应的温度$t_2=26\ °\mathrm{C}$,此为箱内的最低温度,且大于$25\ °\mathrm{C}$,符合要求。
综上,该设计符合要求。
(3)会升高。控制电路的电源电压降低,吸下衔铁和弹开衔铁的电流大小不变,根据$R=\frac{U}{I}$可知,对应的电阻变小,由题图甲可知,孵化箱内的最高温度会升高。
解析
【分析】
本题是结合电磁继电器与热敏电阻的实际应用问题，解题思路如下：
1. 第(1)问：降温元件正常工作时，电压为额定电压、功率为额定功率，利用电功率公式变形即可求正常工作电流。
2. 第(2)问：电磁继电器吸下/弹开衔铁对应不同电流阈值，结合控制电路电源电压，通过欧姆定律求出对应电流下的热敏电阻阻值，再结合图甲的R-t图像找到对应温度，判断是否符合要求（最高温度28℃、最低温度不低于25℃）。
3. 第(3)问：控制电路电源电压降低时，衔铁动作的电流阈值不变，根据欧姆定律分析热敏电阻阻值变化，再结合图甲的R-t关系判断最高温度的变化。
【解析】
(1) 降温元件正常工作时，额定电压$U_{\mathrm{额}}=220\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{额}}=44\ \mathrm{W}$，由$P=UI$得，正常工作电流：
$I=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{44\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$。
(2) ① 当电磁继电器吸下衔铁（对应箱内最高温度）时，控制电路电流$I_1=0.04\ \mathrm{A}$，控制电路电压$U_{\mathrm{控}}=12\ \mathrm{V}$，由$I=\frac{U}{R}$得，此时热敏电阻阻值：
$R_1=\frac{U_{\mathrm{控}}}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.04\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$。
由图甲可知，$R=300\ \Omega$对应温度$t_1=28\ °\mathrm{C}$，即箱内最高温度为$28\ °\mathrm{C}$，符合要求。
② 当电磁继电器弹开衔铁（对应箱内最低温度）时，控制电路电流$I_2=0.03\ \mathrm{A}$，此时热敏电阻阻值：
$R_2=\frac{U_{\mathrm{控}}}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=400\ \Omega$。
由图甲可知，$R=400\ \Omega$对应温度$t_2=26\ °\mathrm{C}$，即箱内最低温度为$26\ °\mathrm{C}$，大于$25\ °\mathrm{C}$，符合要求。
综上，该设计符合要求。
(3) 控制电路电源电压降低，而电磁继电器吸下/弹开衔铁的电流阈值不变。根据$R=\frac{U}{I}$，电流不变时，电压减小则对应热敏电阻阻值变小；由图甲可知，热敏电阻阻值随温度升高而减小，因此阻值变小对应温度升高，故孵化箱内的最高温度会升高。
【答案】
(1) $0.2\ \mathrm{A}$；(2) 符合要求；(3) 最高温度会升高。
【知识点】
电功率计算、欧姆定律、电磁继电器应用
【点评】
本题以海龟孵化的温控需求为背景，将电学知识与实际场景结合，考查电功率、欧姆定律的计算，以及电磁继电器工作原理的理解，需结合图像分析热敏电阻的阻值-温度关系，综合性较强，侧重知识的实际运用能力。
【难度系数】
0.5
本题是结合电磁继电器与热敏电阻的实际应用问题，解题思路如下：
1. 第(1)问：降温元件正常工作时，电压为额定电压、功率为额定功率，利用电功率公式变形即可求正常工作电流。
2. 第(2)问：电磁继电器吸下/弹开衔铁对应不同电流阈值，结合控制电路电源电压，通过欧姆定律求出对应电流下的热敏电阻阻值，再结合图甲的R-t图像找到对应温度，判断是否符合要求（最高温度28℃、最低温度不低于25℃）。
3. 第(3)问：控制电路电源电压降低时，衔铁动作的电流阈值不变，根据欧姆定律分析热敏电阻阻值变化，再结合图甲的R-t关系判断最高温度的变化。
【解析】
(1) 降温元件正常工作时，额定电压$U_{\mathrm{额}}=220\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{额}}=44\ \mathrm{W}$，由$P=UI$得，正常工作电流：
$I=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{44\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=0.2\ \mathrm{A}$。
(2) ① 当电磁继电器吸下衔铁（对应箱内最高温度）时，控制电路电流$I_1=0.04\ \mathrm{A}$，控制电路电压$U_{\mathrm{控}}=12\ \mathrm{V}$，由$I=\frac{U}{R}$得，此时热敏电阻阻值：
$R_1=\frac{U_{\mathrm{控}}}{I_1}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.04\ \mathrm{A}}=300\ \Omega$。
由图甲可知，$R=300\ \Omega$对应温度$t_1=28\ °\mathrm{C}$，即箱内最高温度为$28\ °\mathrm{C}$，符合要求。
② 当电磁继电器弹开衔铁（对应箱内最低温度）时，控制电路电流$I_2=0.03\ \mathrm{A}$，此时热敏电阻阻值：
$R_2=\frac{U_{\mathrm{控}}}{I_2}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.03\ \mathrm{A}}=400\ \Omega$。
由图甲可知，$R=400\ \Omega$对应温度$t_2=26\ °\mathrm{C}$，即箱内最低温度为$26\ °\mathrm{C}$，大于$25\ °\mathrm{C}$，符合要求。
综上，该设计符合要求。
(3) 控制电路电源电压降低，而电磁继电器吸下/弹开衔铁的电流阈值不变。根据$R=\frac{U}{I}$，电流不变时，电压减小则对应热敏电阻阻值变小；由图甲可知，热敏电阻阻值随温度升高而减小，因此阻值变小对应温度升高，故孵化箱内的最高温度会升高。
【答案】
(1) $0.2\ \mathrm{A}$；(2) 符合要求；(3) 最高温度会升高。
【知识点】
电功率计算、欧姆定律、电磁继电器应用
【点评】
本题以海龟孵化的温控需求为背景，将电学知识与实际场景结合，考查电功率、欧姆定律的计算，以及电磁继电器工作原理的理解，需结合图像分析热敏电阻的阻值-温度关系，综合性较强，侧重知识的实际运用能力。
【难度系数】
0.5
