《2025年单元双测全优测评卷九年级物理下册沪粤版》

21. [跨学科综合]通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用右手螺旋定则判定。
　　
(1)图甲中螺线管的A端是________极。
(2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用右手螺旋定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图乙所示，则其B端是________极。
(3)地球周围存在的磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向________(填“相同”或“相反”)，物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带________(填“正”或“负”)电。

答案：
(1)S　
(2)N　
(3)相反　负
[解析]
(1)根据右手螺旋定则可知，图甲中螺线管的A端是S极.
(2)根据右手螺旋定则可知，图乙中单匝圆形通电线圈中的B端是N极.
(3)地磁北极在地理南极附近，根据右手螺旋定则可知，圆形电流方向自东向西，而地球自转的方向自西向东，所以圆形电流方向与地球自转方向相反，物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流方向与负电荷定向移动方向相反，所以地球带负电.

22. 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
(1)实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流________(填“增大”“不变”或“减小”)，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越________，电磁铁磁性越强。
(2)根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是________极；电磁铁________(填“甲”或“乙”)的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数________，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，________________。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　

答案：
(1)增大　大
(2)南或S　乙　越多　同名磁极相互排斥

五、综合解答题（9分）
23. 为了比赛的公平公正，小芸为学校短跑比赛设计了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，图丙是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S₁、S₂、S₃都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S₂相连，扣动扳机，枪响同时开关S₂断开；当电流表示数小于或等于30 mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30 mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。
已知两电路电源电压均为6 V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
（1）起跑发令枪发令前，开关S₁、S₂、S₃都闭合，压力传感器R压板上无人（压力F = 0 N）时，左端电路消耗的电功率为多少？
（2）比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时，左端电路电流表读数为多少？
（3）比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1 500 N时，要使红灯不亮，电阻R₀至少为多大？

答案：
(1)0.12W　
(2)0.06A　
(3)150Ω
[解析]
(1)当开关S₁、S₂、S₃都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图像知，压力传感器的电阻为R = 300Ω，所以左端电路消耗的电功率为$P=\frac{U^{2}}{R}=\frac{(6V)^{2}}{300Ω}=0.12W$；
(2)当有人抢跑时，对传感器的压力为900N，由图像知，此时压力传感器的电阻为R' = 100Ω，所以左端电路电流表读数为$I'=\frac{U}{R'}=\frac{6V}{100Ω}=0.06A$；
(3)由题意知，红灯不亮时的电路最小电流为$I_{最小}=30mA = 0.03A$，此时的电路最大电阻为$R_{总}=\frac{U}{I_{最小}}=\frac{6V}{0.03A}=200Ω$，由图像知，当传感器受到的压力是1500N时，此时的电阻为$R_{最小}=50Ω$，所以保护电阻的阻值最小为$R_{0}=R_{总}-R_{最小}=200Ω - 50Ω = 150Ω$.