河南省实验中学物理电与磁(篇)(Word版 含解析)

河南省实验中学物理电与磁（篇）（Word版含解析）
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．根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样如图甲所示．
（1）1952年，中国科学院物理研究所尝试将如乙图所示的天然磁石制作成司南，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的________（填乙中字母）处打磨成磁勺的A 端．
（2）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平转动直至最终静止，但磁勺A 端总不能正确指南，请提出改进本实验的措施________．
（3）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引后如图丙所示，可增加磁勺的磁性，由此判断H为电源的________极．
【答案】D将磁勺放在光滑的水平面上，使其能自由转动负
【解析】
【分析】
（1）磁体静止时，指南的叫南极用字母S表示；指北的叫北极，用字母N表示；磁体周围的磁感线，都是从磁体的N极出发，回到S极；据此判断。

（2）磁勺要想指南北，必须能自由转动，不受外力的干扰，因此从减小外力干扰的角度来考虑；
（3）磁极间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；可用安培定则判断通电螺线管的两极极性和电源极性。

【详解】
（1）磁勺在正确指南时，地理的南极正是地磁的N极，异名磁极相互吸引，因此，其A端为该磁体S极；
乙图中，根据天然磁石的磁感线分布，可判断D端是S极，也就是磁勺的A端，故应将磁石的D处打磨成磁勺的A端；
（2）把天然磁石打磨成的磁勺放在粗糙的木盘上，由于摩擦力较大，所以很难正确指示南北方向，正确的做法是将磁勺放在光滑的水平面上，使其能自由转动；
（3）因为异名磁极相互吸引，则与磁勺柄所靠近的下端是通电螺线管的N极，用安培定则可判断通电螺线管中的电流方向，再根据电流方向是从电源正极出发通过螺线管回到负极，可判断H端为电源的负极。

4．如图所示装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右运动，发现导体棒cd也随之运动．此装置中：
（1）甲部分发生的是________现象，人们根据这一原理发明了________．
（2）有一种“车窗爆破器”，陆续安装BRT公交车的窗玻璃上，其原理是：当爆破器中的线圈有电流通过时，爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力，上述过程产生的能量转化是电能转化为机械能，图中____（甲/乙）部分产生的能量转化，与这一过程是相同的．
【答案】电磁感应发电机乙
【解析】
（1）如图甲，用外力使导体棒ab水平向右运动时，切割磁感线运动，产生了电流，所以甲部分发生的是电磁感应现象，人们根据这一原理发明了发电机，使电能的大量使用成为可能；
（2）有一种“车窗爆破器”，陆续安装BRT公交车的窗玻璃上，其原理是：当爆破器中的线圈有电流通过时，爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力，上述过程产生的能量转化是电能转化为机械能；
图中乙部分，电流通过导体时，受到磁场力的作用而运动，所以乙部分的能量转化与这一过程是相同的．人们利用这一原理发明的电动机，为人们生产活动提供动力．
点睛：注意区分研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个装置，从能的转化看，两者是相反的，即电磁感应现象中将机械能转化为电能，而磁场对通电导线的作用力，将电能转化为机械能．
5．如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱．用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线 a 与接线柱 2 相连．
（1）为了使指针在受磁场力的作用在能绕 O 点转动，需在 E 处加装铁块，加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在 O 点转轴处涂抹润滑油，目的是
_____，使指针转动更灵活．
（2）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片 P 到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片 P 位置不变，导线 a 改为与接线柱 1 相连，可以探究电磁铁磁性强弱与_____的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片 P，可以探究电磁铁磁性强弱与另外一个因素的关系．
（3）当滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，指针偏转的角度将会______（选填“增大”或“减小”）．
（4）细心观察的小锋同学发现在实验过程中该自制装置的指针均向右偏转，只是偏转角度
不同，该同学向老师提出能否让指针向左偏转，老师马上将一块小磁铁换装在如图 E 处，且让磁铁的右端为_____极，闭合开关后，同学们发现指针果然向左偏转．
（5）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？______（只写出一个即可）
【答案】减小摩擦线圈匝数减小 N 铁芯大小
【解析】
【分析】
（1）根据减小摩擦的方法解答；
（2）根据1、2位置比较接入电路线圈匝数多少可知答案；
（3）当滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，电阻变大，电流变小，磁场减弱；
（4）首先判断电磁铁的N、S极，然后利用电磁铁与所放磁铁的磁极相互作用做出判断；（5）该装置中指针的偏转角度大小要受磁力大小、竹片削制的指针质量、电磁铁距离指针的距离等因素影响．
【详解】
（1）在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，从而减小了摩擦；
（2）保持滑片P位置不变，忽略线圈电阻，则电流不变，导线a改为与接线柱1相连，增加了线圈匝数，因此可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系；
保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，改变电流大小，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系．
（3）当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，接入电路电阻增大，电流减小，磁性减弱，所以指针偏转的角度将会减小；
（4）由图中通电线圈电流流入方向，利用右手螺旋定则可以判断出通电线圈左端为N极，右端为S极，在E处放小磁铁让磁铁的右端为N极、左端为S极时，则通电线圈右端S极与小磁铁左端为S极就会相互排斥，指针就会向左偏转；
（5）该装置中指针的偏转角度大小要受磁力大小、竹片削制的指针质量、电磁铁距离指针的距离等因素影响；
所以指针的偏转角度大小还与铁芯大小有关，也与竹片削制的指针质量有关．
6．迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。

1831年，他作出了关于电力场的关键性突破——发现了电磁感应定律，永远改变了人类文明。

1831年8月29日，法拉第终于取得突破性进展．这次他用一个软铁圆环，环上绕两个互相绝缘的线圈A和B，如图所示．他在日记中写道：“使一个有10对极板，每板面积为4平方英寸的电池充电．用一根铜导线将一个线圈，或更确切地说把B边的线圈的两个端点连接，让铜线通过一定距离，恰好经过一根磁针的下方（距铁环3英尺远），然后把电池连接在A边线圈的两端；这时立即观察到磁针的效应，它振荡起来，最后又停在原先的位置上，一旦断开A边与电池的连接，磁针再次被扰动．”
（1）请根据法拉第日记的描述，在答题卷的虚线框内用笔画线代替导线，完成电路的连接
（2）为保证实验顺利进行，尽量不受外界干扰，你认为实验时要注意的是
______________。

（3）根据法拉第的发现，王浩同学进行如图的实验进行探究影响感应电流方向因素的实验。

①如图甲所示，当灵敏电流计指针左偏时，通过灵敏电流计的电流方向是_____________（填“从下往上或从上往下”）。

②如图乙所示，把条形磁铁插入线圈时，发现灵敏电流计指针发生了偏转，证明产生了感应电流，则产生感应电流的条件是_________________________________。

③继续试验得到如图丙、丁，比较乙、丙，说明感应电流的方向与__________有关；比较乙、丁，说明感应电流的方向与_____________有关。

④王浩同学继续深入思考，发现如图乙、丙、丁中通电螺旋管产生的磁场方向和外界磁场的变化是_________（填“相同或相反”）。

他把这个发现告诉老师，老师表扬他：你已经和楞次一样厉害了！
【答案】远离外界磁场，在无风的室内进行实验从上
往下闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动磁场方向导体切割磁感线的运动方向相反
【解析】
（1）根据题意，把线圈B的两个端点连接，让铜线通过一定距离，恰好经过一根磁针的下方，然后把电池连接在A边线圈的两端，连接图如下：
（2）因为实验中电流产生的磁场强度较小，需要小磁针的转动非常灵活，所以实验时应避免外界磁场的干扰，不能在有风的环境中实验，所以为保证实验顺利进行，尽量不受外界干扰，实验时要注意的是：远离外界磁场，在无风的室内进行实验。

（3）根据法拉第的发现，王浩同学进行如图的实验进行探究影响感应电流方向因素的实验。

①如图甲所示，当灵敏电流计指针左偏时，电源的上端为正极，电流由正极出发，经过开关，再向下经过灵敏电流计，经过电阻回到电源负极，所以通过灵敏电流计的电流方向是从上往下。

②如图乙所示，把条形磁铁插入线圈时，磁场对线圈发生了相对运动，相当于线圈切割了磁感线，灵敏电流计指针发生了偏转，证明产生了感应电流，这时灵敏电流计与线圈组成的电路是闭合的，且一部分在磁场中，所以产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动。

③比较乙、丙两次实验，磁体插入线圈时，磁体的磁场方向相反，灵敏电流计指针偏转方向相反，说明感应电流的方向与磁场方向有关；
比较乙、丁两次实验，磁场的方向相同，但磁体的运动方向相反，相当于线圈切割磁感线的运动方向相反，灵敏电流计指针偏转方向相反，说明感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向有关。

④图乙实验中，根据安培定则判断，螺线管上端为N极，丙实验中，根据安培定则判断，螺线管上端为S极，螺线管产生的磁场与外界磁场相反，丁图实验中，根据安培定则判断，螺线管上端为S极，与外界磁场方向相同，但磁体是向上运动的，外界磁场减小，螺线管产生的内部磁场阻碍外部磁场的变化，总结可得通电螺旋管产生的磁场方向和外界磁场的变化是相反的。

7．如图是“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）在此实验过程中，是能转化为能．
（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明．
（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动，观察两次实验中的，然后进行分析与判断．
【答案】（1）切割磁感线；（2）机械；电；（3）感应电流的方向跟导体运动方向有关；（4）较快；电流表的指针偏转情况．
【解析】
试题分析：（1）导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，所以电流表不偏转，而左右运动时，切割磁感线，所以电流表偏转，则产生感应电流的条件是闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时导体中会产生感应电流；
（2）在实验过程中，机械能转化成电能；
（3）导体切割磁感线的方向不同，电流表指针的偏转方向不同，这说明感应电流方向与导体运动方向有关；
（4）若探究感应电流的大小与导体运动速度的关系，要使导体一次运动较慢，一次运动较快，观察电流表指针偏转的角度是否相同．
【考点定位】电磁感应
8．（1）奥斯特曾经做过的实验示意图.比较甲、乙两图，得到的结论是___ __；比较甲、丙两图，得到的结论是_____。

（2）一台简易电动机如图所示．用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴．用小刀刮去轴一端的全部漆皮，再刮去另一端的（全部/半周）漆皮，并将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来。

①电动机是利用原理制成的。

②要改变线圈的转动方向，可以__ __ （提一个方案即可）。

【答案】（1）电流周围存在磁场磁场方向与电流方向有关动能是由重力势能转化而来的（2）半周①通电线圈在磁场中受力转动②只对调电源正负极改变电流方向或只对调磁体磁极改变磁场方向
【解析】
试题分析：（1）比较甲乙两图可发现当导线中有电流通过时，小磁针才发生转动，而小磁针的转动是磁场作用的结果，所以是应该是通电导体周围有磁场；比较甲丙两图可发现当导体中电流方向改变后，小磁针的转动方向改变，而小磁针转动方向的改变是因磁场方向改变而改变的，所以说磁场方向与电流方向有关（2）将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，①电动机，即通电能动，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；②影响线圈的转动方向是电流的方向和磁场的方向．故要使线圈的转动方向发生改变，只要改变其中一个因素即可
考点：奥斯特实验的内容电动机原理和构造
9．小波小组在“探究通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图甲所示电路。

实验时：（1）可通过观察________判断通电螺线管的磁极。

（2）如图乙所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与________的磁场相似。

（3）小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线匝数和电流大小都有关。

实验中，他将开关S 从换到2上时调节变阻器的片P，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节动变阻器是为了________，来研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。

【答案】小磁针静止时的指向条形磁铁控制两次实验的电流大小不变
【解析】
【分析】
（1）螺线管的极性可通过电磁针的指向来进行判断；
（2）螺线管的磁性两端强，中间弱，与条形磁体的磁场相类似；
（3）影响螺线管磁性强弱的因素有电流的大小和线圈匝数的多少，在实验中，应注意控制变量法的运用。

【详解】
（1）读图可知，在螺线管旁有两个小磁针，我们可以通过观察小磁针的指向来判断螺线管的极性；
（2）读图乙可知，螺线管的两端磁性较强，中间磁性较弱，这与条形磁体的磁场分布相类似；
（3）实验中，他将开关S从1换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，根据控制变量法的思路，要保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，
再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。

10．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
（1）小星设计的电路如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关，螺线管连接，螺线管旁放置一个小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有_____通过，小磁针会发生偏转．
（2）小星闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱？他换用了一个灵敏电流表代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流表指针发生偏转，表明ab中产生电流，实验的情况如图乙所示．
A．观察并分析①②③现象可知：导体静止时，_____产生感应电流；导体沿着磁感线方向运动时，_____产生感应电流；导体切割磁感应线运动时，_____产生感应电流．（均选填“能”或“不能”）
B．观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是_____ ．
（3）对比图甲和图乙两次实验后，小星认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是_____ ．
（4）实验中，如果导体不动，只要马蹄形磁体_____ 运动（填“上下”“前后”或“左右”）也能产生感应电流．
【答案】电流不能不能能形成闭合回路产生的电流太小左右
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当ab中产生电流时，闭合回路中都会有电流，则螺线管有电流通过，能产生磁场，使小磁针偏转；
(2)A．[2]根据图示可知，导体静止时不能产生感应电流；
[3]当导体沿磁感线方向运动时，即上下运动，不能产生感应电流；
[4]当导体左右运动，切割磁感线运动时，能产生感应电流；
B．[5]根据③④现象可知，要产生感应电流，必须是在闭合回路中；
(3)[6]图乙实验表明是可以产生感应电流的，因此图甲中小磁针不动是因为电流太小，产生的磁场太弱，无法使小磁针偏转；
(4)[7]实验表明，要产生感应电流，需要导体做切割磁感线运动，若导体不动，则需要马蹄形磁体左右运动，也可产生感应电流．
11．发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究．
(1)当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中
________(填“有”或“无”)电流产生．
(2)小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现电流表指针发生了偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可产生电流．”但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动．”为验证猜想，它们继续探究，并把观察到的现象记录如下：
分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是______(填“正确”或“错误”)的，比较第2、3次实验现象发现，产生的电流的方向跟_____有关；比较第3、6次实验现象发现，产生的电流的方向还跟_____有关．
(3)在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁铁，有同学发现指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流表的指针都偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在________中做________________运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理，此原理最早由英国物理学家________发现．
【答案】无正确导体的运动方向磁场方向磁场切割磁感线法拉第
【解析】
试题分析：（1）当导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，此时导体没有做切割磁感线运动，灵敏电流计G指针不偏转，说明电路中无电流产生；（2）根据表格中的信息可知，当导体在磁场中运动时，电流计指针不一定偏转，说明不一定产生电流，故小芳的观点是正确的；比较第2、3次实验现象发现，磁场方向相同，导体运动的方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向跟导体运动方向有关；比较第3、6次实验现象发现，导体运动的方向相同，磁场方向不同，产生电流的方向不同，即产生的电流的方向还跟磁场方向有关；（3）电路闭合时，不论是导体运动还是磁体运动，导体会做切割磁感线运动，所以导体中有感应电流产生，这种现象是电磁感应，此原理最早由英国物理学家法拉第发现的．
【考点定位】探究电磁感应现象的实验。