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C
B
D
A
B
A
D
【分析】
要解决这道题,需逐个分析每个选项对应的物理知识,找出说法不正确的选项:
1. 分析A选项:水银是金属,金属属于导体,当温度升高,水银柱上升会接通控制电路,该说法正确;
2. 分析B选项:液体温度计的核心工作原理是液体的热胀冷缩,水银温度计正是利用水银的热胀冷缩测量温度,该说法正确;
3. 分析C选项:电磁铁的工作原理是电流的磁效应,即通电后产生磁性,而电流的热效应是电流通过导体时产生热量的现象,二者本质不同,该选项说法错误;
4. 分析D选项:电磁继电器通过电磁铁磁性的有无控制工作电路的通断,本质是一种由电磁铁控制的电路开关,该说法正确。
【解析】
对各选项逐一分析:
A选项:水银是金属,属于导体,当温度升高,水银柱上升可接通左侧控制电路,该说法正确;
B选项:水银温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的,温度变化时水银体积随温度改变,从而在刻度上显示温度,该说法正确;
C选项:报警器中的电磁铁是利用电流的磁效应,即通电后产生磁场吸引衔铁,并非电流的热效应,即电流通过导体发热,该说法错误;
D选项:电磁继电器通过控制电路的通断改变电磁铁的磁性,进而控制工作电路的通断,相当于一种自动控制的电路开关,该说法正确。
因此,不正确的说法是C选项。
【答案】
C
【知识点】
电流的磁效应、液体温度计原理、导体性质
【点评】
本题综合考查温度自动报警器的工作原理,涉及热学和电学的多个基础知识点,重点需要区分电流的磁效应与热效应的不同,理解电磁继电器的工作本质,要求学生能将基础知识与实际装置结合分析。
【难度系数】
0.6
1
【分析】
首先观察实验装置:装置中有电源(标注了正负接线柱),能为直导线提供电流,同时直导线处于U形磁体的磁场中。我们需要结合各选项对应的实验原理来判断:
1. 先回忆各选项的实验特点:电流的磁效应是电流产生磁场(如奥斯特实验),电磁感应是无电源时导体切割磁感线产生电流,电磁铁磁性研究需要螺线管等元件,磁场对电流的作用是通电导体在磁场中受力运动。
2. 对比装置:本装置有电源,通电导体在磁场中,符合磁场对电流作用的实验条件,据此排除其他不符合的选项。
【解析】
逐一分析选项:
A. 电流的磁效应:研究的是电流周围存在磁场,典型实验为奥斯特实验,与本装置(通电导体在磁场中受力)不符,排除;
B. 电磁感应现象:需要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动,且实验装置无电源,本装置有电源,不符合,排除;
C. 电磁铁的磁性:实验需要用到螺线管、铁芯等元件,本装置无相关结构,排除;
D. 磁场对电流的作用:当直导线中有电流通过时,会在磁场中受到力的作用而运动,本装置正好用于研究这一现象,符合题意。
【答案】
D
【知识点】
磁场对电流的作用;电磁感应现象;电流的磁效应
【点评】
本题重点考查电磁学中几个核心实验的区分,解题关键是抓住实验装置的核心特征(是否有电源、核心元件),结合各实验的原理进行判断,要求学生熟练掌握不同电磁实验的原理与装置特点。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,首先需要明确电磁铁磁极极性的决定因素:电磁铁的磁极极性由电流方向和螺线管的绕线方式共同决定。接下来逐一分析每个选项:
1. 先区分影响磁极极性和影响磁性强弱的因素:改变电流方向会改变磁极极性;而改变电流大小、线圈匝数、有无铁芯,只会影响电磁铁磁性的强弱,不会改变磁极极性。
2. 结合上述结论,排除仅改变磁性强弱的选项,确定能改变磁极极性的方法。
【解析】
电磁铁的磁极极性由电流方向和螺线管的绕线方式决定,根据安培定则(右手螺旋定则),电流方向改变时,电磁铁的磁极极性会随之改变。对各选项分析如下:
A. 改变电流方向:根据安培定则,电流方向改变,电磁铁的磁极极性会改变,符合要求;
B. 增加螺线管的匝数:只会增强电磁铁的磁性强弱,不会改变磁极极性;
C. 减小电流:只会减弱电磁铁的磁性强弱,不会改变磁极极性;
D. 将铁芯从螺线管中拔出:只会减弱电磁铁的磁性强弱,不会改变磁极极性。
因此,能改变电磁铁磁极极性的方法是改变电流方向,故选A。
【答案】
A
【知识点】
1. 电磁铁磁极的决定因素
2. 电磁铁磁性强弱的影响因素
【点评】
本题考查电磁铁磁极极性与磁性强弱影响因素的区分,属于基础概念题。学生需明确:电流方向和螺线管绕线方式决定磁极极性,而电流大小、线圈匝数、有无铁芯仅影响磁性强弱,避免混淆两类因素是解题关键。
【难度系数】
0.8
【分析】
要判断开关闭合后两个线圈的运动情况,需先通过安培定则确定两个线圈相邻端的磁极,再根据磁极间的相互作用规律分析运动方向。具体思路如下:
1. 先明确电路中的电流方向:开关S闭合后,电流从电源正极流出,依次经过甲线圈、乙线圈,最终回到电源负极。
2. 运用安培定则分别判断甲、乙线圈的磁极:右手握住线圈,四指指向电流的环绕方向,大拇指所指的一端为N极。由于甲、乙线圈的绕线方向相反,可判断出甲线圈的右端为N极,乙线圈的左端为S极。
3. 根据磁极间的相互作用规律:异名磁极相互吸引,因此两个线圈相邻的异名磁极会相互吸引,线圈将向中间靠拢。
【解析】
1. 确定电流方向:开关S闭合后,电流路径为电源正极→甲线圈→乙线圈→电源负极。
2. 判断线圈磁极:
对甲线圈:右手握住甲线圈,四指沿电流的环绕方向(电流从甲左端流入,绕线方向为左端正面向右绕),大拇指指向甲的右端,因此甲线圈的右端为N极,左端为S极。
对乙线圈:右手握住乙线圈,四指沿电流的环绕方向(电流从乙左端流入,绕线方向与甲相反),大拇指指向乙的右端,因此乙线圈的左端为S极,右端为N极。
3. 分析相互作用:甲线圈的右端(N极)与乙线圈的左端(S极)为异名磁极,根据“异名磁极相互吸引”的规律,两个线圈会向中间靠拢。
因此,选项B正确。
【答案】
B
【知识点】
安培定则;磁极间的相互作用
【点评】
本题核心考查安培定则的应用与磁极间的相互作用规律,解题的关键是准确判断两个线圈相邻端的磁极。需要注意线圈绕线方向对磁极判断的影响,只有熟练掌握安培定则的使用方法,才能快速准确地解决此类问题。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题的关键是明确巨磁电阻效应的核心:微弱的磁场变化可导致电阻大小的急剧变化。我们需要逐一分析每个选项的工作原理,判断哪个选项是基于该效应实现的:
1. 先回忆各选项对应的物理原理:电磁铁利用电流的磁效应,熔丝利用电流的热效应,蓄电池利用化学能与电能的转化,而灵敏磁头需要实现磁场变化到电流变化的转换;
2. 结合巨磁电阻效应,当磁场微弱变化时,电阻急剧变化,在电路电压一定时,根据欧姆定律,电阻变化会引起电流的明显变化,这正好能满足灵敏磁头“读”出微弱磁场变化并转换成电流变化的需求;
3. 对比其他选项,其原理均与巨磁电阻效应无关,从而确定正确选项。
【解析】
巨磁电阻效应的核心是:微弱的磁场变化可以导致电阻大小的急剧变化。对各选项分析如下:
A选项:灵敏磁头需要读取微弱的磁场变化,利用巨磁电阻效应,当磁场发生微弱变化时,巨磁电阻的电阻值急剧变化,在电路电压恒定的情况下,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,电阻的急剧变化会引起电流的清晰变化,从而实现将微弱磁场变化转换成清晰电流变化的功能,符合巨磁电阻效应的应用,该选项正确。
B选项:电磁铁的工作原理是电流的磁效应(通电导体周围存在磁场),与巨磁电阻效应无关,该选项错误。
C选项:熔丝的工作原理是电流的热效应,当电路过载或短路时,电流过大,熔丝因发热过多而熔断,与巨磁电阻效应无关,该选项错误。
D选项:大容量蓄电池是通过化学能与电能的相互转化来储存和释放电能,与巨磁电阻效应无关,该选项错误。
【答案】
A
【知识点】
巨磁电阻效应、电流的磁效应、电流的热效应
【点评】
本题以诺贝尔物理学奖成果为背景,考查对巨磁电阻效应的理解及常见电学元件工作原理的区分,要求学生能将物理新效应与实际应用场景结合,同时掌握基础电学元件的原理,体现了物理知识在科技前沿的应用价值。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决此题,需分步骤分析:
1. 利用安培定则判断电磁铁的磁极;
2. 分析滑片移动时,滑动变阻器接入电阻的变化,进而判断电磁铁磁性的变化;
3. 根据指示灯亮度变化判断右侧电路电流的变化,结合欧姆定律分析巨磁电阻阻值随磁场的变化规律。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:根据安培定则,右手握住螺线管,四指指向电流的方向(电流从电磁铁左端流入,右端流出),大拇指指向左端,因此电磁铁左端为N极,右端为S极,A错误。
选项B:滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,左侧电路的电流增大,电磁铁的磁性增强,B错误。
选项C、D:指示灯明显变亮,说明右侧电路的电流变大,由欧姆定律 $I=\frac{U}{R}$ 可知,右侧电路的总电阻变小(电源电压不变),因此巨磁电阻(GMR)的阻值变小;此时电磁铁磁性增强,磁场变强,说明巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小,C错误,D正确。
【答案】
D
【知识点】
安培定则的应用、电磁铁磁性影响因素、欧姆定律的应用
【点评】
此题结合巨磁电阻特性,综合考查电磁铁、欧姆定律的相关知识,需结合电路变化和现象推理电阻与磁场的关系,注重逻辑分析能力的考查。
【难度系数】
0.6