上海长宁中学物理电与磁单元测试与练习（word解析版）
一、三物理 电与磁 易错压轴题（难）
1．如图是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图（A为指针下方固定的铁块；线圈电阻忽略不计）。小明通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。开始时导线a与接线柱1相连，闭合开关，指针B绕固定点O点发生偏转。
（1）实验前，应将导线b与滑动变阻器的__________（选填“c”或“d”）接线柱连接。 （2）闭合开关，电磁铁的左端为__________极；使滑片P向左移动时，指针的偏转角度变大，说明电磁铁磁性强弱与__________有关。
（3）断开开关，将导线a与接线柱1相连改为与接线柱2相连，保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，再闭合开关，此时指针偏转角度__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）下图所示的装置中应用电磁铁工作的是__________。（选填序号）
【答案】c N 电流大小 变小 ④ 【解析】 【详解】
(1)[1]实验前，应将导线b与滑动变阻器的c接线柱连接，这样变阻器的电阻才能进行调节；
(2)[2]从图中可以看到，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，根据安培定则可知电磁铁的左端为N极；
[3]滑片P向左移动时，电路中的总电阻变小，电路的电流变大，而指针的偏转角度也变大，说明电磁铁磁性强弱与电流大小有关；
(3)[4]由于线圈的匝数变少，电流强度不变，那么电磁铁磁性变弱，则指针偏转角度减小； (4)[5]手摇发电机是产生电流，利用电磁感应原理工作的；自制电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的；动圈式话筒是利用电磁感应工作的；电铃通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，小锤下方的弹性片被吸过来，小锤打击电铃发出声音，同时电路
断开，电磁铁失去磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃会发出连续打击声，这是应用了电磁铁；故选④。
2．科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况).
(1)由如图可知两平行通电导线之间有力的作用.当通入的电流方向相同时,导线相互_____;当通入电流方向相反时,导线相互________ .
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是:用右手握导线,大拇指指向电流方向,则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.根据这个方法,请你判定甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面_____ (选填“向里”或“向外”).
(3)上述现象的原因是:通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有 _____的作用.当导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,导线b受力方向随之改变.
(4)由此可知:与磁体之间的相互作用一样,电流之间的相互作用也是通过 _______来实现的. 【答案】吸引 排斥 向里 力 磁场 【解析】 【分析】 【详解】
(1)如图两平行通电导线通入的电流方向相同时,导线相互吸引； 当通入电流方向相反时,导线相互排斥；
(2)根据题意介绍的方法，甲图中用右手握导线a,大拇指指向上方,四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向.在导线右侧磁场垂直于纸面向里，即甲图中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面向里；
(3)据此可以判断题所述现象的原因，即通电导线a产生磁场对通电导线b有磁场力的作用；根据上述方法判断可知，导线a中的电流方向改变时,其磁场的方向也发生改变,则导线b的受力方向也改变；
(4)上述特点分析可得，电流之间的相互作用力也是通过磁场发生的，与磁体之间的相互作用是相同的．
3．如图是小明“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。
（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，电流表指针不偏转，说明闭合电路中的部分导体在磁场中做___________运动时导体中会产生感应电流。
（2）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明_________________________。
（3）针对这个实验，小明作了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，为了验证小明的猜想，请你帮他设计主要的实验步骤：______________。
（4）小明通过上述（3）的实验，发现磁场越强，产生的感应电流越大。从而小明认为提高发电量的关键在于增强发电机电磁铁的磁性，只要不断增强电磁铁的磁性，就能获得更多的电能，这个观点正确吗？为什么？___________________________。
【答案】切割磁感线 感应电流的方向跟导体做切割磁感线运动方向有关 主要步骤：改变磁场强弱，让导体AB以相同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小 不正确。这个实验中，是将做切割磁感线的导体的机械能转化为电能，增强磁性可以提高能量的转化效率，但并不能使发电机产生多于导体机械能的电能 【解析】 【详解】
（1）如图的实验电路，闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，导体切割磁感线运动，故产生感应电流，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，导体没有做切割磁感线运动，电流表指针不偏转，所以此实验过程说明闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时导体中会产生感应电流。
（2）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，可见电流方向的不同与导体切割磁感线运动方向有关，即说明感应电流的方向跟导体做切割磁感线运动方向有关。
（3）要探究“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”，根据控制变量的思想，应保证切割磁感线的运动速度相同，改变磁场的强弱，比较电流表的偏转角度得出结论，所以为了验证小明的猜想，主要的实验步骤为：改变磁场强弱，让导体AB以相同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小。
（4）小明的观点是错误的，根据能量守恒定律知，能量不可能凭空产生，电磁感应现象中，电能是由机械能转化而来的，单独增强磁性时，并不能获得更多的电能，所以观点不正确。
4．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，实验室准备的器材有：电源、开关、
导线、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。利用上述器材，制成简易电磁铁甲和乙，并设计了如图所示的电路。请你回答下列问题：
（1）根据图示的情况可知，________（填“甲”或“乙”）的磁性强，依据是___________，说明电流一定时，________________电磁铁的磁性越强。
（2）当滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________（填“增加”或“减少”）说明__________________电磁铁的磁性越强。
（3）电磁铁甲的上端是电磁铁的______极（填“N”或“S”）。
（4）电磁铁在生活和实际中有着广泛的应用。以下利用电磁铁的特点工作的是________（填写序号）。 A．电热水壶 B．模型电动机 C．电磁继电器 D．手摇发电机
【答案】 乙 吸引的大头针个数多 线圈匝数越多 增加 电流越大 S C
【解析】（1）根据图示的情境可知，甲乙串联在一起，电流相等，乙电磁铁吸引大头针比甲多，所以乙电磁铁磁性强，所以在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，线圈匝数不变，电流变大，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数都增加，所以在线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强；
（3）根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是通电螺线管的N极，故下端是N极，上端是S极；
（4）电热水壶利用的是电流的热效应，不符合题意；模型电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，不符合题意；电磁继电器的主要组成部分是电磁铁，是利用电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性的原理工作的，符合题意；手摇发电机是根据电磁感应原理制成的，不符合题意，故选C。
5．利用如图所示的实验装置探究电动机的工作原理，请你完成下列问题．
（1）通电后图甲中ab段导线受磁场力的方向竖直向上，请在图丙中作出ab段导线所受到的磁场力F′的示意图； （_____）
（2）当线圈转过图乙所示位置时，通过改变_____的办法使线圈靠磁场力的作用可以继续
顺时针转动至少半周；
（3）生产实际中，为使直流电动机的转子能持续不停地转动，在此结构的基础上主要是通过加装_____来实现的（填直流电动机的结构名称）．
【答案】 电流方向 换向器
【解析】 【分析】
电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其所受力的方向就会改变一次；直流电动机工作时，为了让线圈持续的转动下去，即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向，即改变线圈所受力的反向，使线圈持续的转动下去． 【详解】
（1）由于电流从电源的正极出发，故此时图1中ab的电流方向是由a到b；在图丙中，由于电流的方向和磁场的方向均没有改变，故此时线圈所受力的方向仍不变，即力的方向仍是向上的，如图所示：
（2）据图乙能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈中的受力方向，所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动至少半圈； （3）直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，换向器能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．
6．在学习了电和磁的知识后，小杰在家里饶有兴趣地做起了小实验．他找了一枚缝衣针，在“吸铁石”上擦了几下，然后用一根细软的棉线将缝表针悬挂起来井保持水平，结果发现静止后针尖总是指向南方，这说明缝衣针已经磁化成了一枚小磁针。
为验证奥斯特实验，小杰把通电的台灯(60 W)导线移到缝衣针的下方，并靠近缝衣针平行放置，结果发现缝衣针并未发生偏转，带着疑问，小杰在科学课堂上与大家展开讨论。结果出现了两种不同观点，这时，老师让小杰用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(15 Ω)重新做这个实验．结果缝衣针发生了偏转。
(1)磁化后，这枚缝衣针的针尖是________极；(填“S”或“N”) (2)在课堂实验中，电阻丝中通过的电流大小为________安；
(3)下面是同学们在课堂讨论中形成的两种观点，通过小杰的课堂实验可以否定的是
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