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17. 如图所示是小蔡同学设计的短跑比赛“抢跑判断器”.电磁铁的上端为(选填“N”或“S”)极.当运动员蹲在起跑器上后，裁判员老师闭合开关$S_1$、$S_2$，发令指示灯亮，运动员抢跑后，$R_0$所受压力变小，电阻变小，电磁铁将衔铁吸下，抢跑指示灯(选填“$L_1$”或“$L_2$”)亮，则判定该运动员抢跑.
答案
$\mathrm{S}$
$\mathrm{L}_{2}$
$\mathrm{L}_{2}$
解析
【分析】
首先根据安培定则判断电磁铁的极性：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，结合左侧电路的电流流向和螺线管绕线方式判断上端极性；再分析抢跑后的电路变化：当衔铁被吸下时，对应电路接通，确定亮起的抢跑指示灯。
【解析】
1. 判断电磁铁的极性：
观察左侧电路，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，四指指向电流方向，大拇指指向N极），可判断电磁铁的下端为N极，上端为S极。
2. 判断抢跑指示灯：
当运动员抢跑后，$R_0$电阻变小，左侧电路电流变大，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下，此时衔铁与下方触点接触，$L_2$所在电路接通，因此抢跑指示灯$L_2$亮。
【答案】
$\mathrm{S}$；$\mathrm{L}_{2}$
【知识点】
安培定则应用、电磁铁磁性、电路通断判断
【点评】
本题结合实际场景考查电磁铁与电路的综合应用，需掌握安培定则的使用，理解电磁铁磁性强弱与电流的关系，以及电路通断对用电器的控制作用。
【难度系数】
0.6
首先根据安培定则判断电磁铁的极性：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，结合左侧电路的电流流向和螺线管绕线方式判断上端极性；再分析抢跑后的电路变化：当衔铁被吸下时，对应电路接通，确定亮起的抢跑指示灯。
【解析】
1. 判断电磁铁的极性：
观察左侧电路，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，四指指向电流方向，大拇指指向N极），可判断电磁铁的下端为N极，上端为S极。
2. 判断抢跑指示灯：
当运动员抢跑后，$R_0$电阻变小，左侧电路电流变大，电磁铁磁性增强，将衔铁吸下，此时衔铁与下方触点接触，$L_2$所在电路接通，因此抢跑指示灯$L_2$亮。
【答案】
$\mathrm{S}$；$\mathrm{L}_{2}$
【知识点】
安培定则应用、电磁铁磁性、电路通断判断
【点评】
本题结合实际场景考查电磁铁与电路的综合应用，需掌握安培定则的使用，理解电磁铁磁性强弱与电流的关系，以及电路通断对用电器的控制作用。
【难度系数】
0.6
18. 医生对病人进行脑部手术时，需要将体温降至合适的温度.准备手术之前，病人的心肺功能开始由心肺机取代.心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏搏动，推动血液循环.如图所示，将线圈$ab$缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，使血液定向流动；阀门$K_1$、$K_2$都只能单向开启，反向则封闭管路.当线圈中的电流从$a$流向$b$时，线圈的左端为极，活塞将向(选填“左”或“右”)运动，“电动泵”处于(选填“抽血”或“送血”)状态.
答案
$\mathrm{N}$
右
送血
右
送血
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以分三步分析：
1. 判断线圈的磁极：利用安培定则，根据电流方向确定线圈的磁极；
2. 判断活塞运动方向：根据磁极间的相互作用规律，结合固定磁铁的磁极，判断活塞的运动方向；
3. 判断泵的工作状态：根据活塞运动方向分析泵内压强变化，结合阀门的单向开启特性，确定是抽血还是送血状态。
【解析】
1. 判断线圈左端的磁极：
根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住线圈，让四指指向电流的方向（从a流向b），大拇指所指的一端为线圈的N极，因此线圈的左端为$\mathrm{N}$极。
2. 判断活塞的运动方向：
固定磁铁的右端为$\mathrm{N}$极，线圈左端也为$\mathrm{N}$极，根据同名磁极相互排斥的规律，线圈会受到向右的排斥力，带动活塞向右运动。
3. 判断电动泵的工作状态：
活塞向右运动时，泵内部的空间减小，压强增大。由于阀门$\mathrm{K_1}$、$\mathrm{K_2}$单向开启，此时$\mathrm{K_2}$封闭管路，$\mathrm{K_1}$开启，血液被推出泵体，因此“电动泵”处于送血状态。
【答案】
$\mathrm{N}$；右；送血
【知识点】
安培定则的应用；磁极间的相互作用；泵的工作原理
【点评】
本题将电磁学知识与实际医疗设备的工作原理相结合，考查了安培定则、磁极间相互作用规律的应用，同时需要结合装置结构分析工作状态，注重知识的实际应用能力，有助于提升学生将物理知识与生活实际联系的能力。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们可以分三步分析：
1. 判断线圈的磁极：利用安培定则，根据电流方向确定线圈的磁极；
2. 判断活塞运动方向：根据磁极间的相互作用规律，结合固定磁铁的磁极，判断活塞的运动方向；
3. 判断泵的工作状态：根据活塞运动方向分析泵内压强变化，结合阀门的单向开启特性，确定是抽血还是送血状态。
【解析】
1. 判断线圈左端的磁极：
根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住线圈，让四指指向电流的方向（从a流向b），大拇指所指的一端为线圈的N极，因此线圈的左端为$\mathrm{N}$极。
2. 判断活塞的运动方向：
固定磁铁的右端为$\mathrm{N}$极，线圈左端也为$\mathrm{N}$极，根据同名磁极相互排斥的规律，线圈会受到向右的排斥力，带动活塞向右运动。
3. 判断电动泵的工作状态：
活塞向右运动时，泵内部的空间减小，压强增大。由于阀门$\mathrm{K_1}$、$\mathrm{K_2}$单向开启，此时$\mathrm{K_2}$封闭管路，$\mathrm{K_1}$开启，血液被推出泵体，因此“电动泵”处于送血状态。
【答案】
$\mathrm{N}$；右；送血
【知识点】
安培定则的应用；磁极间的相互作用；泵的工作原理
【点评】
本题将电磁学知识与实际医疗设备的工作原理相结合，考查了安培定则、磁极间相互作用规律的应用，同时需要结合装置结构分析工作状态，注重知识的实际应用能力，有助于提升学生将物理知识与生活实际联系的能力。
【难度系数】
0.6
19. 如图所示是小华用漆包线和磁体制作的一台发电机，制作时用刀片将线圈两端的漆全部刮掉，作为转动轴，用纸做一个小风车固定在转轴上，将转轴放在支架上，将发电机与小量程电流表相连，转动小风车，电流表指针左右偏转，电路中电流的方向(选填“改变”或“不变”)，若将小量程电流表换成电池，线圈(选填“能”或“不能”)持续转动.
答案
改变
不能
不能
解析
【分析】
首先分析第一个空：发电机的工作原理是电磁感应，当线圈在磁场中转动时，线圈切割磁感线的方向会周期性发生变化，根据电磁感应的规律，感应电流的方向会随之改变，题目中电流表指针左右偏转也能说明电流方向在变化。
然后分析第二个空：若将电流表换成电池，此时装置相当于电动机，通电线圈在磁场中会受力转动，但由于线圈两端的漆全部被刮掉，没有换向器来改变线圈中的电流方向，当线圈转到平衡位置时，线圈受力方向与运动方向相反，会停止转动，因此无法持续转动。
【解析】
1. 确定电流方向：该装置为发电机，利用电磁感应原理工作。转动小风车时，线圈在磁场中周期性改变切割磁感线的方向，根据电磁感应规律，感应电流的方向会随之改变，电流表指针左右偏转也验证了这一点，因此电路中电流的方向改变。
2. 判断线圈能否持续转动：将电流表换成电池后，线圈成为通电线圈，在磁场中会受力转动。但线圈两端漆全部刮掉，无换向器改变线圈中的电流方向，当线圈转到平衡位置时，受力方向阻碍其转动，所以线圈不能持续转动。
【答案】
改变；不能
【知识点】
电磁感应现象、通电线圈在磁场中受力转动、换向器的作用
【点评】
本题考查发电机与电动机的工作原理及核心区别，需明确电磁感应中电流方向的影响因素，以及通电线圈持续转动的必备条件，侧重对原理的理解与实际应用的考查。
【难度系数】
0.6
首先分析第一个空：发电机的工作原理是电磁感应，当线圈在磁场中转动时，线圈切割磁感线的方向会周期性发生变化，根据电磁感应的规律，感应电流的方向会随之改变，题目中电流表指针左右偏转也能说明电流方向在变化。
然后分析第二个空：若将电流表换成电池，此时装置相当于电动机，通电线圈在磁场中会受力转动，但由于线圈两端的漆全部被刮掉，没有换向器来改变线圈中的电流方向，当线圈转到平衡位置时，线圈受力方向与运动方向相反，会停止转动，因此无法持续转动。
【解析】
1. 确定电流方向：该装置为发电机，利用电磁感应原理工作。转动小风车时，线圈在磁场中周期性改变切割磁感线的方向，根据电磁感应规律，感应电流的方向会随之改变，电流表指针左右偏转也验证了这一点，因此电路中电流的方向改变。
2. 判断线圈能否持续转动：将电流表换成电池后，线圈成为通电线圈，在磁场中会受力转动。但线圈两端漆全部刮掉，无换向器改变线圈中的电流方向，当线圈转到平衡位置时，受力方向阻碍其转动，所以线圈不能持续转动。
【答案】
改变；不能
【知识点】
电磁感应现象、通电线圈在磁场中受力转动、换向器的作用
【点评】
本题考查发电机与电动机的工作原理及核心区别，需明确电磁感应中电流方向的影响因素，以及通电线圈持续转动的必备条件，侧重对原理的理解与实际应用的考查。
【难度系数】
0.6
20. 在组装好直流电动机后，接通电源，若出现下列现象，请分析原因，然后将故障现象的字母代号填在横线处.
①电动机不转，但用手轻轻拨动一下线圈，电动机就能顺利转动起来：
②转动较慢，显得吃力：
③电动机不转，将电刷与换向器之间的压力调大些，电动机才能转动起来：
A.摩擦阻力太大
B.换向器与电刷接触不良
C.启动前线圈刚好处于平衡位置
①电动机不转，但用手轻轻拨动一下线圈，电动机就能顺利转动起来：
②转动较慢，显得吃力：
③电动机不转，将电刷与换向器之间的压力调大些，电动机才能转动起来：
A.摩擦阻力太大
B.换向器与电刷接触不良
C.启动前线圈刚好处于平衡位置
答案
C
A
B
A
B
解析
【分析】
解题时需结合直流电动机的工作原理和各故障对应的表现来逐一分析：
1. 先回忆平衡位置的特点：线圈在平衡位置时，受力平衡，无法自行启动，外力拨动离开平衡位置后就能转动；
2. 转动吃力、速度慢，通常是因为受到的阻力过大；
3. 调整电刷与换向器的压力才能转动，说明两者接触情况有问题，压力小的时候接触不良，导致电路无法正常导通。
根据这些对应关系，匹配每个故障现象的原因。
【解析】
①当电动机启动前线圈处于平衡位置时，线圈受到的磁场力相互平衡，线圈保持静止，无法自行转动；用手轻轻拨动线圈，使其离开平衡位置，线圈就能在磁场力的作用下持续转动，因此该故障对应C；
②电动机转动较慢且吃力，是因为摩擦阻力太大，额外阻力影响了线圈的转动，该故障对应A；
③换向器与电刷接触不良时，电路中电流过小或导通不畅，电动机无法转动；将电刷与换向器之间的压力调大后，两者接触更紧密，电路导通良好，电动机就能转动，该故障对应B。
【答案】
①$\boldsymbol{C}$；②$\boldsymbol{A}$；③$\boldsymbol{B}$
【知识点】
直流电动机故障分析、平衡位置特点、电动机工作原理
【点评】
本题考查直流电动机的常见故障判断，需要学生将电动机的工作原理、部件作用与故障表现结合起来分析，加深对直流电动机工作过程的理解。
【难度系数】
0.6
解题时需结合直流电动机的工作原理和各故障对应的表现来逐一分析：
1. 先回忆平衡位置的特点：线圈在平衡位置时，受力平衡，无法自行启动，外力拨动离开平衡位置后就能转动；
2. 转动吃力、速度慢，通常是因为受到的阻力过大；
3. 调整电刷与换向器的压力才能转动，说明两者接触情况有问题，压力小的时候接触不良，导致电路无法正常导通。
根据这些对应关系，匹配每个故障现象的原因。
【解析】
①当电动机启动前线圈处于平衡位置时，线圈受到的磁场力相互平衡，线圈保持静止，无法自行转动；用手轻轻拨动线圈，使其离开平衡位置，线圈就能在磁场力的作用下持续转动，因此该故障对应C；
②电动机转动较慢且吃力，是因为摩擦阻力太大，额外阻力影响了线圈的转动，该故障对应A；
③换向器与电刷接触不良时，电路中电流过小或导通不畅，电动机无法转动；将电刷与换向器之间的压力调大后，两者接触更紧密，电路导通良好，电动机就能转动，该故障对应B。
【答案】
①$\boldsymbol{C}$；②$\boldsymbol{A}$；③$\boldsymbol{B}$
【知识点】
直流电动机故障分析、平衡位置特点、电动机工作原理
【点评】
本题考查直流电动机的常见故障判断，需要学生将电动机的工作原理、部件作用与故障表现结合起来分析，加深对直流电动机工作过程的理解。
【难度系数】
0.6
21. 研究发现，某些候鸟在迁徙时利用地磁场导航.在北半球的春季，这些候鸟通常会向北迁徙.根据地磁场的分布，候鸟体内的磁性颗粒会受到地磁场的作用，使其飞行方向与地磁场的磁感线方向一致.因此，在北半球，这些候鸟迁徙的主要方向为 ()
A.由南向北
B.由北向南
C.由西向东
D.由东向西
A.由南向北
B.由北向南
C.由西向东
D.由东向西
答案
A
解析
【分析】
首先明确题目关键信息：候鸟飞行方向与地磁场磁感线方向一致，北半球春季候鸟通常向北迁徙。再回忆地磁场分布：地球是大磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，地磁场磁感线从地理南极附近指向地理北极附近，因此北半球的地磁场磁感线主要方向为由南向北。结合候鸟飞行方向与磁感线方向一致的条件，可推导出候鸟迁徙的主要方向为由南向北。
【解析】
1. 地磁场的分布：地球本身相当于巨大磁体，地磁北极位于地理南极附近，地磁南极位于地理北极附近，地磁场的磁感线整体从地理南极附近出发，指向地理北极附近，在北半球，磁感线主要方向为由南向北。
2. 结合题目条件分析：题目指出候鸟飞行方向与地磁场磁感线方向一致，且北半球春季候鸟向北迁徙，因此候鸟迁徙的主要方向为由南向北，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
地磁场的分布、磁感线方向
【点评】
本题属于基础题，主要考查地磁场的基本分布规律。解题关键是将地磁场磁感线走向与候鸟利用地磁场导航的信息结合分析，只要掌握地磁场的核心特点，就能快速得出正确答案。
【难度系数】
0.8
首先明确题目关键信息：候鸟飞行方向与地磁场磁感线方向一致，北半球春季候鸟通常向北迁徙。再回忆地磁场分布：地球是大磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，地磁场磁感线从地理南极附近指向地理北极附近，因此北半球的地磁场磁感线主要方向为由南向北。结合候鸟飞行方向与磁感线方向一致的条件，可推导出候鸟迁徙的主要方向为由南向北。
【解析】
1. 地磁场的分布：地球本身相当于巨大磁体，地磁北极位于地理南极附近，地磁南极位于地理北极附近，地磁场的磁感线整体从地理南极附近出发，指向地理北极附近，在北半球，磁感线主要方向为由南向北。
2. 结合题目条件分析：题目指出候鸟飞行方向与地磁场磁感线方向一致，且北半球春季候鸟向北迁徙，因此候鸟迁徙的主要方向为由南向北，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
地磁场的分布、磁感线方向
【点评】
本题属于基础题，主要考查地磁场的基本分布规律。解题关键是将地磁场磁感线走向与候鸟利用地磁场导航的信息结合分析，只要掌握地磁场的核心特点，就能快速得出正确答案。
【难度系数】
0.8
22. 如图所示，用“→”表示导体的运动方向，“⊙”“⊗”分别表示电流方向垂直于纸面向外、垂直于纸面向里.如果图(a)是正确的，则图(b)四个图中正确的还有 ()
A.甲和丁
B.甲和乙
C.乙和丁
D.丙和丁
A.甲和丁
B.甲和乙
C.乙和丁
D.丙和丁
答案
A
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要利用电磁感应中磁场方向、导体运动方向与感应电流方向的对应规律（右手定则），以图(a)的正确关系为参考，逐一验证图(b)中每个图的合理性：
1. 首先明确右手定则：伸开右手，使拇指与其余四指垂直且共面，让磁感线从手心进入，拇指指向导体运动方向，四指指向即为感应电流方向；同时明确磁感线方向是从N极指向S极。
2. 先确认图(a)的正确对应：磁场为上S下N（磁感线向上），导体向右运动，电流垂直纸面向里，符合右手定则。
3. 逐个分析图(b)的图：
甲图：磁场上S下N（磁感线向上），导体向左运动，用右手定则判断，电流方向与图中一致，甲正确；
乙图：磁场上N下S（磁感线向下），导体向右运动，用右手定则判断，电流方向与图中矛盾，乙错误；
丙图：磁场上N下S（磁感线向下），导体向左运动，用右手定则判断，电流方向与图中矛盾，丙错误；
丁图：磁场左S右N（磁感线向左），导体向下运动，用右手定则判断，电流方向与图中一致，丁正确。
综上可确定正确的图。
【解析】
根据右手定则和磁感线方向规律，逐一验证：
1. 图(a)参考基准：磁场方向为$\mathrm{N}$（下）$\to\mathrm{S}$（上），磁感线向上；导体向右运动，电流垂直纸面向里，符合右手定则。
2. 甲图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（下）$\to\mathrm{S}$（上），磁感线向上，导体向左运动。
右手手心向下（磁感线穿入手心），拇指指向左（运动方向），四指指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\odot$）一致，甲图正确。
3. 乙图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（上）$\to\mathrm{S}$（下），磁感线向下，导体向右运动。
右手手心向上（磁感线穿入手心），拇指指向右（运动方向），四指应指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\otimes$）矛盾，乙图错误。
4. 丙图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（上）$\to\mathrm{S}$（下），磁感线向下，导体向左运动。
右手手心向上（磁感线穿入手心），拇指指向左（运动方向），四指应指向垂直纸面向里，与图中电流方向（$\odot$）矛盾，丙图错误。
5. 丁图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（右）$\to\mathrm{S}$（左），磁感线向左，导体向下运动。
右手手心向右（磁感线穿入手心），拇指向下（运动方向），四指指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\odot$）一致，丁图正确。
【答案】
A
【知识点】
右手定则，电磁感应，磁感线方向判断
【点评】
本题核心考查右手定则的应用，解题关键是准确判断磁感线方向，并熟练运用右手定则梳理磁场、导体运动、感应电流三者的对应关系，易出错点是磁感线方向的判断失误。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们需要利用电磁感应中磁场方向、导体运动方向与感应电流方向的对应规律（右手定则），以图(a)的正确关系为参考，逐一验证图(b)中每个图的合理性：
1. 首先明确右手定则：伸开右手，使拇指与其余四指垂直且共面，让磁感线从手心进入，拇指指向导体运动方向，四指指向即为感应电流方向；同时明确磁感线方向是从N极指向S极。
2. 先确认图(a)的正确对应：磁场为上S下N（磁感线向上），导体向右运动，电流垂直纸面向里，符合右手定则。
3. 逐个分析图(b)的图：
甲图：磁场上S下N（磁感线向上），导体向左运动，用右手定则判断，电流方向与图中一致，甲正确；
乙图：磁场上N下S（磁感线向下），导体向右运动，用右手定则判断，电流方向与图中矛盾，乙错误；
丙图：磁场上N下S（磁感线向下），导体向左运动，用右手定则判断，电流方向与图中矛盾，丙错误；
丁图：磁场左S右N（磁感线向左），导体向下运动，用右手定则判断，电流方向与图中一致，丁正确。
综上可确定正确的图。
【解析】
根据右手定则和磁感线方向规律，逐一验证：
1. 图(a)参考基准：磁场方向为$\mathrm{N}$（下）$\to\mathrm{S}$（上），磁感线向上；导体向右运动，电流垂直纸面向里，符合右手定则。
2. 甲图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（下）$\to\mathrm{S}$（上），磁感线向上，导体向左运动。
右手手心向下（磁感线穿入手心），拇指指向左（运动方向），四指指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\odot$）一致，甲图正确。
3. 乙图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（上）$\to\mathrm{S}$（下），磁感线向下，导体向右运动。
右手手心向上（磁感线穿入手心），拇指指向右（运动方向），四指应指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\otimes$）矛盾，乙图错误。
4. 丙图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（上）$\to\mathrm{S}$（下），磁感线向下，导体向左运动。
右手手心向上（磁感线穿入手心），拇指指向左（运动方向），四指应指向垂直纸面向里，与图中电流方向（$\odot$）矛盾，丙图错误。
5. 丁图验证：
磁场为$\mathrm{N}$（右）$\to\mathrm{S}$（左），磁感线向左，导体向下运动。
右手手心向右（磁感线穿入手心），拇指向下（运动方向），四指指向垂直纸面向外，与图中电流方向（$\odot$）一致，丁图正确。
【答案】
A
【知识点】
右手定则，电磁感应，磁感线方向判断
【点评】
本题核心考查右手定则的应用，解题关键是准确判断磁感线方向，并熟练运用右手定则梳理磁场、导体运动、感应电流三者的对应关系，易出错点是磁感线方向的判断失误。
【难度系数】
0.6
