1[2026湖南岳阳期末,中]如图甲所示的磁悬浮地球仪悬浮在底座上方静止不动,地球仪内部有一条形磁铁,图乙是其简化后的工作原理图。下列有关磁悬浮地球仪的悬浮原理和条形磁铁A端极性的判断,正确的是 ()


A.同名磁极相互排斥,A端为S极
B.同名磁极相互排斥,A端为N极
C.异名磁极相互吸引,A端为S极
D.异名磁极相互吸引,A端为N极

1.B 【解析】 思路分析
(1)同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引,据此判断地球仪悬浮的原理;
(2)根据安培定则确定电磁铁的磁极,再根据磁极间的相互作用规律判断条形磁铁A端的极性。

2[2026 四川遂宁质检,中]闭合开关S,小磁针静止时的指向如图所示,则下列说法正确的是 ()


A.电流表的左端为“+”接线柱
B.电源的左端为正极
C.通电螺线管的左端为N极
D.滑动变阻器R的滑片不能置于最右端

2.A 【解析】已知小磁针静止时N极指向左,根据磁极间的相互作用规律可知,通电螺线管的左端为S极,右端为N极;根据安培定则可知,电流从螺线管的右端流入、左端流出,所以电源左端为负极,右端为正极;电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出,所以电流表的左端为“+”接线柱,故A正确,BC错误;R的滑片置于最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,由I=U/R可知,电路中的电流最小,滑动变阻器R的滑片可以置于最右端,故D错误。故选A。

3[2025湖北黄冈模拟,中]如图甲是一款名为“铁钉桥”的科技展品,两边的“桥墩”是电磁铁。断电状态下,“桥墩”(填“有”或“没有”)磁性;按下“通电”按钮,逐一将多个铁钉在两个“桥墩”间首尾相连,相邻铁钉间相互(填“吸引”或“排斥”)连成“桥面”。
图乙为某一侧“桥墩”的电磁铁结构示意图,当通以图示方向的电流时,其右端为极。

3.没有 吸引 N(或北) 【解析】电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性,即断电状态下,“桥墩”没有磁性;由题意可知相邻的铁钉会相互吸引,从而形成“桥面”;由图乙可知,电流从电磁铁左端流入,右端流出,由安培定则可知,其右端为N极。

三、计算题(30分)
4[2025江西赣州期末,偏难]为实现自动控制,小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有加热、保温功能的恒温器,其电路图如图甲所示,控制电路中,电源电压$U_1 = 3\ \mathrm{V}$(恒定不变),定值电阻$R_0 = 50\ \Omega$,热敏电阻$R$的阻值随温度变化的图像如图乙所示;工作电路中,电源电压$U_2 = 220\ \mathrm{V}$(恒定不变),$R_1$、$R_2$是电热丝,并且$R_1 = 1\ 000\ \Omega$,$R_2 = 100\ \Omega$。已知水温达到$80\ °\mathrm{C}$时衔铁会跳起。
(1)衔铁刚跳起时,求通过电磁铁线圈的电流。
(2)求工作电路在保温状态下的电功率。
(3)求衔铁被吸下后经过10 min工作电路中产生的热量。
(4)要使水温达到$60\ °\mathrm{C}$时衔铁跳起,应将定值电阻$R_0$更换成阻值为多大的电阻?

4.【解】(1)当温度为80 ℃时,热敏电阻的阻值为100 Ω,R控=R+R₀=100 Ω+50 Ω=150 Ω,
I=U₁/R控=3 V/150 Ω=0.02 A。
(2)由图甲可知,当动触点与静触点a接触时,R₁、R₂串联,工作电路中总电阻最大,由P=U²/R可知,电路中的总功率最小,工作电路处于保温状态, P保温 = U₂²/(R₁+R₂) = (220 V)²/(1 000 Ω+100 Ω)=44 W。
(3)衔铁被吸下后,工作电路为R₂的简单电路,
则Q=U₂²/R₂ t=(220 V)²/100 Ω ×10×60 s=2.904×10⁵ J。
(4)要使水温达到60 ℃时衔铁跳起,此时通过电磁铁线圈的电流仍为0.02 A,由图乙知,温度达到60 ℃时,热敏电阻的阻值为70 Ω,
控制电路中电压不变,控制电路的总电阻为150 Ω不变,定值电阻应变为R'₀=R控-R'=150 Ω-70 Ω=80 Ω,即要使水温达到60 ℃时衔铁跳起,应把定值电阻更换为阻值为80 Ω的电阻。