九年级物理下册 电与磁专题练习(解析版)

九年级物理下册电与磁专题练习（解析版）一、三物理电与磁易错压轴题（难）1．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。

2．某次旅游，密闭大巴内坐满了游客，司机忘了打开换气设备，时间一久，车内二氧化碳浓度上升，令人头晕脑胀．为此，小明设计了车载自动换气设备（一）小明找来二氧化碳气敏电阻R x，其电阻值与空气中二氧化碳浓度关系如表格所示，其中二氧化碳浓度为0时，R x阻值模糊不清，他对该电阻阻值进行测量氧气浓度/%0510********R x/Ω28221713108小明把空气通过氢氧化钠溶液，得到二氧化碳浓度为0的空气，并收集于集气瓶中，再将R x置于其中（1）图甲电源电压恒为6V，请以笔画导线完成电路图剩余部分的连接．要求，滑片P向B 端移动时，电压表、电流表的示数都变大．（___）（2）开关S闭合前，滑片P应移至_____（选填“A”或“B”）端．（3）闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数．电路某一故障可能为_____．A、S断路B、R'断路C、R x短路D、R x断路（4）排除故障后，移动滑片P，电压表、电流表示数如图乙所示，二氧化碳为0时，R x的阻值为_____Ω（5）请在丙图中画出R x阻值与空气中二氧化碳浓度的关系图象．（___）（二）小明利用电磁继电器设计车载自动换气设备，如图丁所示，控制电路，恒为6V的蓄电池，开关S，定值电阻R0，二氧化碳气敏电阻R x，电磁继电器的线圈电阻不计，线圈电流大0.1A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.1A衔铁被弹回，受控电路包括，恒为24V的蓄电池，额定电压均为24V的绿灯、红灯、换气扇．（6）请以笔画线完成电路连接，要求：闭合开关S，周围空气中二氧化碳浓度小于8%时，绿灯亮；大于8%时，红灯亮且换气扇正常工作．（___）（7）定值电阻R0的阻值应为_____Ω．【答案】A D3535【解析】【分析】（1）由图乙确定两表的量程，根据要求滑片P向B端移动时，电压表、电流表的示数变大确定变阻器的连接与电压表的连接；（2）为保护电路，开关S闭合前，滑片P应移至阻值最大处；（3）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；（4）分别图中电压表大量程和电流表小量程读数，根据欧姆定律求电阻；（5）根据描点作图；（6）将控制电路串联起来；根据电流大于0.1A，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮且换气扇正常工作，同时绿灯断开不亮；当电流小于0.1A，绿灯亮：故红灯亮与换气扇并联，根据衔铁吸下时与下触点接触，电流小于0.1A时与上触点接触，按要求连接工作电路；（7）由图2可知，当周围空气中二氧化碳浓度为8%时，气敏电阻大小为R′X＝25欧姆，根据欧姆定律和电阻的串联求出定值电阻的大小．【详解】（1）用伏安法测电阻大小，电流表要串联在电路中，由图乙可知，电压表选用大量程，电流表选用小量程，因要求滑片P向B端移动时，电流表的示数变大，则电路中的电阻变小，即滑动变阻器连入电路中的电阻变小，故滑片以右电阻丝连入电路中，根据欧姆定律的变形公式U＝IR，待测电阻的电压变大，由串联电路的电压规律，电压表示数变小，故电压表并联在待测电阻的两端，如下图1所示：（2）开关S闭合前，滑片P应移至阴性阻值最大处，即A端；（3）闭合开关S，发现电流表无示数，电压表有示数．电路某一故障可能为R x断路，选D；（4）图中电压表选用大量程，分度值为0.5V，示数为为3.5V；电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.1A，由欧姆定律，待测电阻：R X＝3.5=350.1U VI A=Ω；（5）由表中数据，在坐标系中确定对应的点，用平滑的曲线连接起来，如下图2所示所示：（6）闭合开关S，因周围空气中二氧化碳浓度越大，气敏电阻越小，当大于8%时，电阻小于某一值，电流大于0.1A，电磁铁将衔铁吸下，红灯亮且换气扇正常工作，同时绿灯断开不亮；当周围空气中二氧化碳浓度小于8%时，电阻大于某一值，电流小于0.1A，绿灯亮；将控制电路与电源串联起来；电流小于0.1A时，上触点与衔铁接触，绿灯与电源连接，绿灯亮；电流流大于电0.1A时，磁铁将衔铁吸下，下触点与衔铁接触，上触点与衔铁分离，红灯与换气扇并联，红灯亮且换气扇正常工作，绿灯断路；电路连接如下所示：（7）由图2可知，当周围空气中二氧化碳浓度为8%时，气敏电阻大小为R′X＝25欧姆，电路中电流I＝0.1A，根据欧姆定律和电阻的串联规律，R0＝UI﹣R′X＝60.1VA﹣25Ω＝35Ω；【点睛】本题考查测电阻的电路连接、注意事项、故障分析、电表读数、电阻计算，同时也考查了电磁继电器的运用及电路的连接，并汲及运用图象解决问题的思想，综合性强，难度较大．3．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．4．如图所示为某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图．(1)当闭合开关S时，小磁针将向________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动．(2)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过________________________来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察__________________来确定．(3)下表是该组同学所做实验的记录：①比较实验1、2、3(或4、5、6)，可得出的结论是电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流________，磁性越强；②比较实验1和4(或“2和5”或“3和6”)，可得出的结论是电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数越多，磁性________．(4)在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？”①你对此的猜想：____________________________；②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法：___________．【答案】顺时针调节滑动变阻器吸引铁钉的个数越大越强当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关分别把两个相同的线圈串联接入电路中，插入不同大小的铁芯，观察吸引铁钉的个数，进行比较【解析】(1)开关闭合后，由安培定则可知螺线管上方为N极，故小磁针S极会向下转动，N极向上转动，小磁针顺时针转动；(2)实验时，移动滑动变阻器的滑片，改变连入电路中的电阻，从而改变电路中的电流大小；电磁铁磁性越强，吸引大头针的数目越多，要判断电磁铁磁性强弱，可观察吸引大头针的多少；(3)①比较实验中的1、2、3(或4、5、6)可以看出，在线圈的匝数相同时，当电流增加时，吸引铁钉的个数也增加，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；②比较实验中的1和4(或2和5或3和6)可以得出通过电磁铁的电流相同时，线圈匝数50匝的吸引5枚铁钉，线圈匝数为100匝的吸引铁钉7枚，说明在通过电磁铁的电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强．(4)①电磁铁的磁性强弱可能跟铁芯大小有关．探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小．②验证方案：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．故答案为(1)顺时针;(2)调节滑动变阻器，吸引大头针的多少;(3)①越大;②越强;(4)①当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关；②分别把两个相同的线圈串联接入电路中，插入不同大小的铁芯，观察吸引铁钉的个数，进行比较．5．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．6．小丽利用如图所示的装置，“探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关”，当小丽闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动．断开开关S0，然后小丽只将磁铁N、S极对调位置，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动．通过上述实验，小丽得出实验结论：“通电导体在磁场中受力方向只与磁场方向有关”，请你选用图中所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你简述实验步骤和实验现象．【答案】闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动；断开开关S0，保持磁铁N、S极位置不变，改变电流的方向，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动；通过上述实验，实验证明小丽的观点是错误的．【解析】试题分析：本题考查影响通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关，以及控制变量法的应用．闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动；断开开关S0，保持磁铁N、S极位置不变，改变电流的方向，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动；通过上述实验，实验证明小丽的观点是错误的．考点：探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关7．磁场的强弱用磁感应强度（用字母“B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“T”表示）．某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．若R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，右图为某磁敏电阻的电阻比值跟磁感应强度B关系的图象，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻R B（无磁场时阻值R0=100Ω），两个开关S1、S2，导线若干．另外，还有可供再选择的以下器材：A．电流表A（量程：0~0.6A，0~3A）；B．电压表V（量程： 0~3V，0~15V）；C．定值电阻R1（阻值：1.5kΩ）；D．定值电阻R2（阻值：80Ω）；E．定值电阻R3（阻值：5Ω）．（1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0 ～1．2T．请你从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题．①选择的两种器材是（填写器材前面字母序号）．②选择电表的量程．③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）．（2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1 ～0.3T的阻值，在你设计测量的电路中，从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材是（填写器材前面字母序号）．【答案】（1）①BC ②0~3V ③电路设计如下图所示；（2）BD【解析】试题分析：（1）由图像由线可知，当B大小约为1.0 ～1．2T时，的值约为12~14，由于R0=100Ω，所以可得，R B约为1200Ω~1400Ω，最接近于定值电阻R1；电源为一节干电池，一节电池的电压为1.5V，则电路中的最大电流I大=1.5V/1200Ω=0.00125A＜0.02A，所以，电流表不可选，应选电压表，电压表的量程为0～3V；经以上分析可知，实验电路图应采用串联分压，实验测量过程中不拆接电路，需要两个开关控制，如下图所示：（2）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为0.1﹣0.3T时，由图象可知，大约在0.5﹣3之间，对应的电阻R B在50Ω﹣300Ω，电路中的最大电流I大=1.5V/50Ω=0.03A，电路中的电流太小，所以，电流表不可选，应选电压表，由串联电路的分压特点可知，选用1.5kΩ和5Ω的电阻时，它们分得的电压太大或太小，无法测量，应选阻值为80Ω的定值电阻R1．【考点定位】电与磁8．归纳式探究-研究带电粒子在回旋加速器中的运动：（1）磁体周围存在磁场，磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T．我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小．磁感应强度大的地方，磁感线密；磁感应强度小的地方，磁感线疏．条形磁体外部的磁感线分布如图甲所示，则a、b两点磁感应强度较大的是__．磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．（2）回旋加速器的原理如图乙所示，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，它们接在电压一定的交流电源上，从D1的圆心O处释放不同的带电粒子（加速度可以忽略，重力不计），粒子在两金属盒之间被不断加速，最终离开回旋加速器时，获得一定的最大动能．改变带电粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度B，金属盒半径R，带电粒子的最大动能E k随之改变．得到数据如表：次数m/kg q/C B/T R/m E k/J1 3.2×10-27 1.6×10-191×10-214×10-162 6.4×10-27 1.6×10-191×10-212×10-163 3.2×10-27 4.8×10-191×10-2136×10-164 6.4×10-27 1.6×10-192×10-218×10-165 1.6×10-27 1.6×10-191×10-2372×10-16①E k= k__，其中k=___（填上数值和单位）．②对于同一带电粒子．在不同的同旋加速器中，要获得相同的最大动能，则金属盒半径R 与磁感应强度B的关系可以用图象中的图线___表示．【答案】a222q B Rm0.5J•kg/（C2•T2•m2） c【解析】试题分析：我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小．磁感线密的地方，磁感线密；磁感应强度小的地方，磁感线疏．a 点磁感线密，磁感线密．(2)比较次数1和2，在q 、B 、R 相同时，m 变为原来的两倍，E k 变为原来的1/2，可知动能E k 与质量m 成反比；比较次数1和2，在m 、B 、R 相同时，q 变为原来的3倍，E k 变为原来的9倍，可知动能E k 与q 2成正比比较次数2和4，在q 、m 、R 相同时，B 变为原来的两倍，E k 变为原来的4倍，可知动能E k 与B 2成正比比较次数1和5，在q 、B 相同时，m 变为原来的两倍，R 变为原来的3倍，E k 变为原来的18倍，可知动能E k 与R 2成正比． 综上所述：E k = k将第一组使用数据代入解得，k=0.5J•kg/（C 2•T 2•m 2）；②由E k = k ，B=，对于同一带电粒子．在不同的同旋加速器中去，q和m 相同，要获得相同的最大动能，则金属盒半径R 与磁感应强度B 的关系应成反比．C 图像符合要求．考点：控制变量法，和实验数据的分析．9．归纳式和演绎式探究通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关.在磁场中受力的大小与什么因素有关？小宇和同学们做了实验，数据记录如下表： 磁体 电流/A I 长度/m L 力3/10N F -⨯ 甲 0.1 1.0 1.0 甲 0.3 0.5 1.5 甲 0.1 2.0 2.0 乙 0.2 0.5 4.0 乙 0.2 1.0 8.0 乙0.11.56.0（1）分析表中数据，可以看出通电导体在磁场中受到力F B =______；其中B 的值不同磁体一般是______的.因此我们可以用这个值来表示磁场的磁感应强度，在国际单位制中，磁感应强度B 的单位是特斯拉，简称特，符号是T.（2）请你计算一下，磁体甲的磁感应强度大小是____________.（3）如图，长为L 、质量为m 的均匀金属棒ab 的两端用两个完全相同的弹簧悬挂成水平状态，位于垂直纸面向里的匀强磁场（强弱和方向处处相同）中.弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关与电源相连，电路总电阻为R .当电源电压为U 时，弹簧恰好不伸长.证明：匀强磁场的磁感应强度B 的大小是mgRB UL=.________【答案】IL 不同 2110T -⨯ 见解析 【解析】 【详解】(1)[1][2]由表中数据可知，对于甲磁体，每次实验得到的电流I 与导体长度L 的乘积再乘以0.01，等于导体在磁场中受到力的大小；对于乙磁体，每次实验得到的电流I 与导体长度L 的乘积再乘以0.04，也等于导体在磁场中受到力的大小。