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12. 为了探究“外形相同的电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系”，某同学设计了如图14-4-15所示的电路。要求：滑动变阻器的滑动头P向A端移动时，电路中的电流增大。请用笔画线代替导线，将电路连接完整。
图14-4-15
图14-4-15
答案
解：
1. 探究外形相同的电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，需控制电路电流大小不变，因此两个电磁铁要串联接入电路。
2. 滑动变阻器滑片P向A端移动时电路电流增大，说明滑动变阻器接入电路的电阻阻值变小，接入的电阻丝长度变短，因此滑动变阻器需按照“一上一下”的接线规则，将下方的A接线柱接入电路（已接上方的C接线柱，符合接线要求）。
3. 具体连线操作：
① 用导线将滑动变阻器的A接线柱与左侧电磁铁的任意一个空置接线柱相连；
② 用导线将两个电磁铁剩余的两个空置接线柱相连，使两个电磁铁串联在电路中。
连接完成后电路电流路径：电源正极→开关→右侧电磁铁→左侧电磁铁→滑动变阻器（A-P段电阻丝）→电源负极，满足所有设计要求。
1. 探究外形相同的电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，需控制电路电流大小不变，因此两个电磁铁要串联接入电路。
2. 滑动变阻器滑片P向A端移动时电路电流增大，说明滑动变阻器接入电路的电阻阻值变小，接入的电阻丝长度变短，因此滑动变阻器需按照“一上一下”的接线规则，将下方的A接线柱接入电路（已接上方的C接线柱，符合接线要求）。
3. 具体连线操作：
① 用导线将滑动变阻器的A接线柱与左侧电磁铁的任意一个空置接线柱相连；
② 用导线将两个电磁铁剩余的两个空置接线柱相连，使两个电磁铁串联在电路中。
连接完成后电路电流路径：电源正极→开关→右侧电磁铁→左侧电磁铁→滑动变阻器（A-P段电阻丝）→电源负极，满足所有设计要求。
解析
【分析】
要完成电路连接，需结合实验目的和滑动变阻器的使用规则分析：首先，探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，根据控制变量法，需控制通过两个电磁铁的电流相同，因此两个电磁铁应串联接入电路；其次，滑动变阻器滑片P向A端移动时电路电流增大，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据滑动变阻器“一上一下”的接线原则，已接上方接线柱C，因此需将下方接线柱A接入电路，使滑片向A移动时接入的电阻丝长度变短，电阻减小，电流增大。
【解析】
1. 确定电磁铁连接方式：为控制电流相同，两个电磁铁需串联，因此需将两个电磁铁的接线柱依次连接，形成串联电路。
2. 确定滑动变阻器接线：滑动变阻器已接上方接线柱C，要求滑片向A移动时电流增大，需接入下方接线柱A，这样接入的电阻丝为AP段，滑片向A移动时，AP段长度变短，电阻减小，电流增大。
3. 具体连线：
用导线将滑动变阻器的A接线柱与左侧电磁铁的任意一个空置接线柱相连；
用导线将左侧电磁铁剩余的空置接线柱与右侧电磁铁的空置接线柱相连，使两个电磁铁串联在电路中。
连接后电流路径：电源正极→开关→右侧电磁铁→左侧电磁铁→滑动变阻器（A-P段）→电源负极，符合实验要求。
【答案】
①滑动变阻器A接线柱接左侧电磁铁的一个空接线柱；②左侧电磁铁另一个空接线柱接右侧电磁铁的空接线柱，完成串联电路，满足滑动变阻器滑片向A移动时电流增大的要求。
【知识点】
电磁铁磁性强弱、滑动变阻器使用、串联电路
【点评】
本题考查控制变量法在电磁铁探究实验中的应用，以及滑动变阻器的接线规则，属于基础实验操作题，需明确实验中控制电流相同的必要性和滑动变阻器的正确接线方法。
【难度系数】
0.6
要完成电路连接，需结合实验目的和滑动变阻器的使用规则分析：首先，探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，根据控制变量法，需控制通过两个电磁铁的电流相同，因此两个电磁铁应串联接入电路；其次，滑动变阻器滑片P向A端移动时电路电流增大，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据滑动变阻器“一上一下”的接线原则，已接上方接线柱C，因此需将下方接线柱A接入电路，使滑片向A移动时接入的电阻丝长度变短，电阻减小，电流增大。
【解析】
1. 确定电磁铁连接方式：为控制电流相同，两个电磁铁需串联，因此需将两个电磁铁的接线柱依次连接，形成串联电路。
2. 确定滑动变阻器接线：滑动变阻器已接上方接线柱C，要求滑片向A移动时电流增大，需接入下方接线柱A，这样接入的电阻丝为AP段，滑片向A移动时，AP段长度变短，电阻减小，电流增大。
3. 具体连线：
用导线将滑动变阻器的A接线柱与左侧电磁铁的任意一个空置接线柱相连；
用导线将左侧电磁铁剩余的空置接线柱与右侧电磁铁的空置接线柱相连，使两个电磁铁串联在电路中。
连接后电流路径：电源正极→开关→右侧电磁铁→左侧电磁铁→滑动变阻器（A-P段）→电源负极，符合实验要求。
【答案】
①滑动变阻器A接线柱接左侧电磁铁的一个空接线柱；②左侧电磁铁另一个空接线柱接右侧电磁铁的空接线柱，完成串联电路，满足滑动变阻器滑片向A移动时电流增大的要求。
【知识点】
电磁铁磁性强弱、滑动变阻器使用、串联电路
【点评】
本题考查控制变量法在电磁铁探究实验中的应用，以及滑动变阻器的接线规则，属于基础实验操作题，需明确实验中控制电流相同的必要性和滑动变阻器的正确接线方法。
【难度系数】
0.6
13. 图14-4-16是热爱实践的小双设计的汽车$\mathrm{CO}_2$（二氧化碳）排放量检测电路。开关S闭合后，电磁铁的上端是
S
（选填“N”或“S”）极。气敏电阻$R_1$的阻值随着$\mathrm{CO}_2$浓度的增大而减小，导致电磁铁的磁性增强
（选填“增强”或“减弱”），当$\mathrm{CO}_2$的浓度高于某一设定值时，电铃就会报警。答案
13. S 增强
解析
【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根据气敏电阻的阻值变化，结合欧姆定律分析控制电路的电流变化，进而判断电磁铁磁性的强弱。
【解析】
1. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源$U_1$正极流出，经开关S、气敏电阻$R_1$、滑动变阻器$R_2$后，从电磁铁的下端流入、上端流出。根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极，由此可判断电磁铁的上端为S极。
2. 判断电磁铁磁性变化：已知气敏电阻$R_1$的阻值随$\mathrm{CO}_2$浓度增大而减小，当$\mathrm{CO}_2$浓度增大时，$R_1$阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压$U_1$不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，控制电路中的电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在其他条件不变时，电流越大，磁性越强，因此电磁铁的磁性增强。
【答案】
S；增强
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性强弱；欧姆定律
【点评】
本题结合汽车尾气检测的实际场景，考查了安培定则的应用、电磁铁磁性强弱的影响因素以及欧姆定律的计算，属于电磁学基础题，需要学生掌握相关概念和规律的灵活运用。
【难度系数】
0.5
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根据气敏电阻的阻值变化，结合欧姆定律分析控制电路的电流变化，进而判断电磁铁磁性的强弱。
【解析】
1. 判断电磁铁极性：控制电路中，电流从电源$U_1$正极流出，经开关S、气敏电阻$R_1$、滑动变阻器$R_2$后，从电磁铁的下端流入、上端流出。根据安培定则（右手螺旋定则）：右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极，由此可判断电磁铁的上端为S极。
2. 判断电磁铁磁性变化：已知气敏电阻$R_1$的阻值随$\mathrm{CO}_2$浓度增大而减小，当$\mathrm{CO}_2$浓度增大时，$R_1$阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压$U_1$不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，控制电路中的电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，在其他条件不变时，电流越大，磁性越强，因此电磁铁的磁性增强。
【答案】
S；增强
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性强弱；欧姆定律
【点评】
本题结合汽车尾气检测的实际场景，考查了安培定则的应用、电磁铁磁性强弱的影响因素以及欧姆定律的计算，属于电磁学基础题，需要学生掌握相关概念和规律的灵活运用。
【难度系数】
0.5
14.【跨学科实践】为了避免汽车超速行驶带来的危害，某校科技创新小组设计了如图14-4-17所示的装置来自动限制车速。电源电压为6 V，保护电阻R₀的阻值为5 Ω，Rₓ是一个阻值随车速的增大而减小的电阻元件，装置中其他电阻忽略不计。开关S闭合后，电磁铁A的上端是
图14-4-17
S
（选填“N”或“S”）极；当车速增大时，电磁铁的磁性会增强
（选填“增强”“减弱”或“不变”）；当车速达到120 km/h时，电路中的电流恰好为1 A，电磁铁A刚好能够吸下衔铁B，使油门C的喷油量受到限制从而控制车速，此时，Rₓ的阻值是1
Ω。图14-4-17
答案
14. S 增强 1
解析
【分析】
要解决本题，需分三步思考：①用安培定则判断电磁铁的磁极，先确定螺线管中电流方向，再结合安培定则推导磁极；②根据车速变化分析Rx阻值变化，结合欧姆定律判断电路电流变化，进而确定电磁铁磁性强弱；③利用欧姆定律计算Rx的阻值，先算出电路总电阻，再减去保护电阻R0的阻值。
【解析】
1. 判断电磁铁A的上端极性：电流从螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极），可知螺线管下端为N极，上端为S极。
2. 分析车速增大时电磁铁的磁性变化：当车速增大时，Rx阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，电路电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强，因此电磁铁磁性增强。
3. 计算Rx的阻值：当电路电流$I=1A$时，电路总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6V}{1A}=6Ω$，已知$R_0=5Ω$，则$R_x=R_{总}-R_0=6Ω-5Ω=1Ω$。
【答案】
S；增强；1
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性；欧姆定律
【点评】
本题为跨学科实践题，结合电路知识与电磁铁相关内容，考查学生对安培定则、欧姆定律及电磁铁磁性影响因素的掌握，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决本题，需分三步思考：①用安培定则判断电磁铁的磁极，先确定螺线管中电流方向，再结合安培定则推导磁极；②根据车速变化分析Rx阻值变化，结合欧姆定律判断电路电流变化，进而确定电磁铁磁性强弱；③利用欧姆定律计算Rx的阻值，先算出电路总电阻，再减去保护电阻R0的阻值。
【解析】
1. 判断电磁铁A的上端极性：电流从螺线管的下端流入、上端流出，根据安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管的N极），可知螺线管下端为N极，上端为S极。
2. 分析车速增大时电磁铁的磁性变化：当车速增大时，Rx阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，电路电流增大；电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强，因此电磁铁磁性增强。
3. 计算Rx的阻值：当电路电流$I=1A$时，电路总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{6V}{1A}=6Ω$，已知$R_0=5Ω$，则$R_x=R_{总}-R_0=6Ω-5Ω=1Ω$。
【答案】
S；增强；1
【知识点】
安培定则；电磁铁磁性；欧姆定律
【点评】
本题为跨学科实践题，结合电路知识与电磁铁相关内容，考查学生对安培定则、欧姆定律及电磁铁磁性影响因素的掌握，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
