《2025年综合应用创新题典中点九年级物理下册鲁科版》

10. [母题 教材P17习题T3] 法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了诺贝尔物理学奖。巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧变化的现象，这一发现大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度，从而引发了现代硬盘生产的一场革命。实验小组设计了如图所示的电路，来探究某GMR的阻值与磁场的关系。

（1）闭合开关S1，电磁铁的左边是________（填“N”或“S”）极。滑动变阻器R1的滑片向右端滑动，电磁铁的磁性________（填“增强”或“减弱”）。
（2）断开开关S1，闭合开关S2，无论怎样移动滑动变阻器R2的滑片，电流表指针几乎不偏转，电压表有示数但不变。电路故障可能是______________________________。
（3）排除电路故障后，闭合开关S1、S2，保持R2滑片位置不变，将滑动变阻器R1的滑片向左端滑动，观察到电流表示数增大，电压表示数________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4）分析上述实验现象可知：该GMR的阻值随其周围磁场的增强而________（填“增大”“减小”或“不变”）。

答案：
(1)S；减弱
(2)与电压表并联的GMR断路
(3)减小
(4)减小
【点拨】
(3)排除电路故障后，闭合开关S₁、S₂，右图中滑动变阻器R₂和GMR串联，电压表测GMR两端的电压；保持R₂滑片位置不变，观察到电流表示数增大，由公式U = IR可知R₂两端电压增大，则GMR两端电压减小，即电压表示数减小。
(4)由
(3)知电流表示数增大，说明GMR的阻值减小；此时左图中电磁铁的磁性增强，由此可知该GMR的阻值随其周围磁场的增强而减小。

11. [2023·本溪] 小王自制了一个电磁秋千的玩具，如图甲所示。闭合开关后，推动一下永磁体，它在电磁铁排斥作用下来回摆动。请在图乙所示的简图中作出：
（1）电磁铁下端的磁极。
（2）电源的正、负极。
（3）图中的磁感线方向。

答案：
【解】如图所示。

12. [2024·广东节选] 我国载人潜水器“奋斗者号”突破万米深潜，潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路（未连接完整）如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度c＞0.28 kg/m³时，绿灯正常发光；当c≤0.28 kg/m³时，红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8 V，电磁铁线圈的电阻忽略不计。

（1）电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为________能。
（2）图甲中的A灯为________（填“红”或“绿”）灯。
（3）闭合开关S，当c = 0.28 kg/m³时，通过电磁铁线圈的电流为________A。
（4）请根据文中信息，用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整，要求导线不能相交（○为接线柱）。

答案：
【解】
(1)化学
(2)绿
(3)0.1
(4)如图所示。

【点拨】
(1)电解水制备氧气的过程中，消耗电能，产生化学能，电能主要转化为化学能。
(2)由题图乙可知，当氧气浓度升高时，气敏箱电阻的阻值变大，电磁铁线圈的电阻忽略不计，控制电路的电源电压不变，故控制电路中的电流变小，电磁铁磁性变弱，衔铁在弹簧的作用下被拉起，则A灯接通，此时绿灯正常发光，故A灯为绿灯。
(3)分析题图乙可知，气敏箱电阻的阻值变化量与氧气浓度的变化量比值是一个定值，该定值k = $\frac{\Delta R}{\Delta c}$ = $\frac{60\Omega - 40\Omega}{0.4kg/m³ - 0.2kg/m³}$ = 100Ω/(kg/m³)，闭合开关S，当c = 0.28kg/m³时，浓度变化$\Delta c'$ = 0.28kg/m³ - 0.2kg/m³ = 0.08kg/m³，则电阻的变化量$\Delta R'$ = k$\Delta c'$ = 100Ω/(kg/m³)×0.08kg/m³ = 8Ω，气敏箱电阻的阻值$R_{气}'$ = $R_{0}$ + $\Delta R'$ = 40Ω + 8Ω = 48Ω，已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8 V，电磁铁线圈的电阻忽略不计，则通过电磁铁线圈的电流I = $\frac{U}{R_{气}}$ = $\frac{4.8V}{48\Omega}$ = 0.1 A。
4九年级物理下LK版五四学制