济南物理电与磁单元综合测试（Word版 含答案）
一、三物理 电与磁 易错压轴题（难）
1．某同学猜想电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关。在探究“电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关”时，使用的器材有：学生电源、电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关、软铁块P、铁架台、电子秤、导线若干。某同学用绝缘细线将电磁铁M悬挂在铁架台上，并保持它与软铁块P的距离不变：
(1)实验时，他_______开关S，组装实验电路如图所示，请将滑动变阻器连入电路中，要求：滑片向左滑动时电路中电流变大；
(2)本实验中根据______________比较电磁铁磁性强弱； (3)请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。 （_________） 【答案】断开，
电子秤的示数
实验次数 1 2 3 …… 【解析】 【分析】 【详解】
电流I/A 电子秤的示数/g (1)[1]在连接电路时，开关S应处于断开状态。由题意知，电路中变阻器调节电路的电流，
所以各元件串联；而滑片向左滑动时电路中电流变大，即滑片向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变小，所以变阻器下边的接线柱应接左边的；电路所用电源为学生电源，则电流表应用大量程0~3A，故电路连接如下：
(2)[2]实验根据电子秤的示数来比较电磁铁磁性强弱。因为当开关闭合时，电路中有电流通过，电磁铁有磁性，对放在电子秤上的软铁块P有吸引力。当电流越大时，电磁铁的磁性就越强，对软铁块的吸引力就越大，那么软铁块对电子秤的作用力就越小，则电子秤的示数就越小。
(3)[3]实验探究的是“电磁铁磁性强弱与电流大小的关系”，所以在实验时需记录电流的大小，而磁性的强弱是通过电子秤的示数来反映的，所以还需要记录电子秤的示数。故实验表格如下： 实验次数 1 2 3 …… 电流I/A 电子秤的示数/g
2．小谦在探究“磁体间相互作用规律”时发现：磁体间的距离不同，作用力大小也不同。他想：磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢？
(1)小谦用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量，他通过观察细线与竖直方向的夹角?的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是________法。
(2)小谦分析三次实验现象，得出结论：两磁铁磁极间的________，相互作用力越大，小月认为：这个结论还需要进一步实验论证，联想到磁体间的相互作用规律，还须研究甲、乙两块磁铁相互________时，磁体间作用力与距离的关系。 【答案】转化（或转换） 距离越小 排斥 【解析】 【分析】
【详解】
(1)[1]由题意可知，磁体间作用力越大，细线与竖直方向的夹角也越大，那么可以通过观察这个夹角的大小得知磁体间力的变化，用到的科学方法是转换法。
(2)[2]从三次实验可看到，夹角越大时，相互作用力越大，这时两磁铁磁极间的距离越小，可得出结论：两磁铁磁极间的距离越小，相互作用力越大。
[3]磁体间的相互作用规律有吸引也有排斥，所以还须研究甲、乙两块磁铁相互排斥时，磁体间作用力与距离的关系。
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．下列是创新小组对电流磁场的研究．
（1）如图甲所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为_____的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在_____，这一发现是丹麦科学家_____首先完成的．
（2）为探究通电直导线周围的磁场分布情况，用小磁针、铁屑、硬纸板等做了如图乙所示的实验，发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈，根据图乙的情景判断图丙中小磁针N极将_____．（选填“转向纸内”、“转向纸外”或“保持不动”）．改变电流的方向，小磁针N极的指向_____（选填“不变”或“变化”）．
（3）在做“探究通电螺旋管外部磁场的方向”的实验时，在螺线管周围摆放了一些小磁针通电后小磁针的指向如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与_____磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管的_____方向有关． （4）写出增强通电螺线管周围磁场的一个方法_____．
【答案】地磁场 磁场 奥斯特 转向纸外 变化 条形 电流 增大电流 【解析】
解答：(1)如图所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为地磁场的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场，这一发现是丹麦科学家奥斯特首先完成的；(2)伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的方向为磁场的方向，故导体正下方磁场方向向外，即小磁针静止时N极的指向为纸外；改变电流的方向，小磁针N极的指向改变；(3)如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关；(4)通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯；故若想增强通电螺线管周围磁场，可以增大电流，插入铁芯等均可．
点睛：（1）地球周围存在着磁场，即地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁的南
极；奥斯特实验说明通电导线周围存在着磁场，磁场的方向与电流的方向有关；（2）先根据安培定则判断出通电导体下方磁场的方向，然后根据小磁针静止时，北极的指向为磁场方向可知小磁针N极的指向；通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关．（3）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，且磁场的方向与电流的方向有关；（4）通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯．因此要增强通电螺线管的磁性就要从这三个因素入手考虑．
5．东东和辰辰在学习“探究电动机为什么会转动”后，来到实验室又经历了一些科学探究过程．
（1）验证磁场对电流的作用（如图甲所示）：将一白炽灯接通电源后，东东用一条形磁体靠近灯泡的玻璃罩，仔细观察灯丝，东东发现___________，该现象说明_____________。 （2）如图乙所示是东东和辰辰制作的电动机模型。通电后，轻轻拨动线圈，他们发现电动机不转，下面是他们分析到的可能的原因，请你帮他们看一看，可能的是______．①线圈处于平衡位置；②接线柱接触不良；③磁铁的极性反了；④电池装反了；⑤转子受到的摩擦力太大了；⑥转子与定子之间的摩擦力太大；⑦电池太旧了；⑧磁铁的磁性不够强． （3）经过处理，通电后轻轻拨动线圈，他们发现电动机只转动了一周，就在某一位置附近晃动几下停下来了．他们分析现象得到：“某一位置”是指______；如果要让电动机连续地转动下去，可以怎样改进____？
【答案】 灯丝颤动 磁场对通电导体有力的作用 ②⑤⑥⑦⑧ 平衡位置 将线圈与半环（换向器）一起固定在转轴上，将线圈的两端分别与半环（换向器）的两端相连，通过电刷、半环（换向器）向线圈输入电流
【解析】（1）验证磁场对电流的作用（如图甲所示）：将一白炽灯接通电源后，东东用一条形磁体靠近灯泡的玻璃罩，因为灯丝通过的是方向一直变化的交流电，所以仔细观察灯丝，会发现灯丝颤动，现象说明磁场对通电导体有力的作用。 （2）如图分析线圈不能转动的原因： ①如图线圈没有处于平衡位置，不正确；
②接线柱接触不良时，电流不通，线圈不受力，不会转动，正确； ③磁铁的极性反了，线圈受力相反，但不是不能转动的原因，错误； ④电池装反了，线圈受力相反，但不是不能转动的原因，错误； ⑤转子受到的摩擦力太大了，磁场力不能克服摩擦力，不能转动，正确； ⑥转子与定子之间的摩擦力太大，磁场力不能克服摩擦力，不能转动，正确； ⑦电池太旧了，电流小，线圈受到的磁场力小，线圈可能不转，正确； ⑧磁铁的磁性不够强，则线圈受到的磁场力小，线圈可能不转，正确。 故选②⑤⑥⑦⑧。
济南物理电与磁单元综合测试(Word版 含答案)
