专题36 实验题——电（磁）（四） 备战中考物理重难点题型专题突破

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本专题涉及的考点
1.电流的磁效应
（1）通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场与条形磁体相似，也有N、S极与螺线管上电流的方向有关，可以用安培定则来判断。
（2）安培定则的内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
（3）判断螺线管极性的方法：
① 标出螺线管上电流的环绕方向。
②用右握住螺线管，让四指弯向电流的方向。
③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
（4）影响螺线管极性的因素：螺线管的极性和电流的方向与螺线管的缠绕方法有关。通电螺线管的外部磁感线由N极到S极，在内部由S极到N极。
2.通电导体在磁场中受力
（1）磁场对通电导线的作用：通电导线大磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。当电流的方向或磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。
（2）左手定则：张开左手，让四指与大拇指垂直，让磁感线垂直穿过掌心，四指指向电流方向，大拇指马提尼克指的方向就是磁场对通电导线的作用力的方向。
3.电磁感应
（1）产生感应电流的条件：一是闭合电路的一部分导体，二是导体做切割磁感线运动，二者缺一不可。
（2）感应电流的方向：感应电流的方向与导体的运动方向和磁场方向有关。若导体的运动方向或磁场方向中有一个方向改变，感应电流的方向也随之改变；若导体的运动方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向不变。
（3）进一步研究可以发现：感应电流的大小与磁场强弱有关，与导体的运动速度有关，与线圈的匝数有关。
一、实验题
1．（2022·海南·统考中考真题）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。
（1）如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是______极（选填“N”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引______的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）；
（2）如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是______；
（3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：______。
【答案】 S 更少 电流相同时，匝数越多，电磁铁磁性越强 电铃
【解析】（1）[1]由图甲可知，铁钉表面的电流方向向右，根据安培定则可知，钉尾为N极，顶尖为S极。
[2]当滑动变阻器的滑片向右端滑动时，电路中的电阻变大，则电流变小，即由铁钉组成的电磁铁磁性减弱，则吸引的大头针数量会更少。
（2）[3]由图乙可知，电磁铁A和B串联，则电路中的电流相等，因为电磁铁B的线圈匝数多，所以吸引的大头针多，则说明电流相同时，匝数越多，电磁铁磁性越强。
（3）[4]电磁铁在生活中应用广泛，如电铃，电磁起重机等等。
2．（2022·山东东营·统考中考真题）如图所示是“探究影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验装置。
（1）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最___________（选填“左”或“右”）端；
（2）闭合开关，调节滑片位置，电流表的指针如图所示，则电流表的示数为___________A，此时通电螺线管的下端是___________（选填“N”或“S”）极；
（3）下列操作能减弱通电螺线管磁性的是___________（选填字母）；
A．抽去铁芯 B．电源两极对调 C．减少线圈的匝数
（4）电磁铁的用途很多，如电磁起重机，试再列举至少2项电磁铁在实际中的应用：___________、___________。
【答案】 左 0.52 N AC 电铃 扬声器
【解析】（1）[1]由图可知，正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端，即最左端。
（2）[2]由图可知，电流表选0~0.6A的量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.52A。
[3]由图可知，电流从螺线管的上端流进，下端流出，由安培定则可知，通电螺线管的下端是N极。
（3）[4]影响通电螺线管磁性的强弱的因素有：①电流的大小，②线圈匝数的多少，③有无铁芯。故要减弱通电螺线管的磁性，可以减小电流的大小、减少线圈的匝数和抽去铁芯，故AC符合题意，B不符合题意。
故选AC。
（4）[5][6]电磁铁在日常生活中的应用有：电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、扬声器等。
3．（2022·吉林长春·统考中考真题）在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
（1）开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在___________；
（2）开关闭合后，小磁针的指向如图所示，可知：通电螺线管的左端为___________极，电源的左端为___________极；
（3）将连接电源正、负极的导线对调，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场方向与___________方向有关；
（4）为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是___________。（写出一条即可）
【答案】 磁场 北 负 电流 增加线圈匝数
【解析】（1）[1]地球是一个巨大的磁体，其周围存在磁场，所以指南针静止时可以指南北是受到了地磁场的作用。
（2）[2][3]已知小磁针左端为N极，根据磁极间的相互作用可知，螺线管的左端为N极，伸出右手握住螺线管，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即为通电螺线管的N极，因此电源的右端为正极，左端是负极。
（3）[4]改变电源的正负极后，螺线管中的电流方向发生了改变，小磁针的N极指向与原来相反，说明磁场的方向相反，由此可以确定，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
（4）[5]想增强通电螺线管的磁场，可以增大螺线管中的电流、增加线圈匝数。
4．（2022·江苏淮安·统考中考真题）如图所示，探究通电螺线管外部磁场的方向。
（1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后，______玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管的外部磁场与______磁体周围的磁场相似；
（2）接通电路，小磁针静止时______极的指向是该点的磁场方向；
（3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与______有关。
【答案】 轻轻敲击 条形 N 电流方向
【解析】（1）[1][2]实验中轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列；实验探究的结果是：通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。
（2）[3]物理学中规定：将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
（3）[4]调换电源的正负极后闭合开关，发现小磁针反方向偏转，即磁场方向发生了偏转，故有此可得通电螺线管外部的磁场方向与通电导线的电流方向有关。
5．（2022·江苏无锡·统考中考真题）如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对____________有力的作用，利用这一原理可以制成____________机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向____________运动。
【答案】 通电导体 电动 右
【解析】[1]通电导体在磁场中受到力的作用。铝棒在磁场中，闭合开关，铝棒通电，铝棒由静止向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用。
[2]电动机就是利用了通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的。
[3]对调电源正、负两极，改变了导体中电流的方向，再次闭合开关，铝棒将向与之前相反的方向运动，故铝棒向右运动。
6．（2022·黑龙江牡丹江·统考中考真题）【分析归纳，拓展提升】如图甲是小雪自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验，探究其原因。
（1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到___________的作用；
（2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明___________；
（3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab向右运动，这表明___________；
（4）根据实验，要改变小风扇转动方向，小雪应该___________；
（5）请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器___________。
【答案】 磁力 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向有关 改变电流方向（或对调电源正负极或将小风扇拆开后将磁极对调） 电吹风（或扬声器或洗衣机或电动车等）
【解析】（1）[1]铜棒ab本来静止，当通电后发生了运动状态的改变向右运动，说明此时受到了磁力的作用。
（2）[2] 保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，此时电流的方向发生了改变，这时发现铜棒ab由原来的向右运动变成向左运动，说明电流会影响通电导线在磁场中的受力方向。
（3）[3] 保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab由原来的向左运动变成了向右运动，说明电流不变时，磁场的方向也会影响通电导线在磁场中的受力方向。
（4）[4]要改变风扇的方向可以通过改变电流方向来调节，具体的方法可以对调电源正负极或将小风扇拆开后将里面电动机的磁极对调。
（5）[5]和小风扇工作原理相同的用电器有电吹风、洗衣机或电动车等，因为它们都是利用通电线圈在磁场中受力而转动的。
7．（2022·山东青岛·统考中考真题）小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣，他在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如下探究。
（1）打开外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图所示。按照操作规范将电流表______联接入电路，通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在______中受力转动，这与______的工作原理相同；
（2）若让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向______，因此使用电流表时不能把接线柱接反；
（3）若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，用手拨动电流表指针，导线中会产生感应电流，这种现象叫做______，据此可制成______。
【答案】 串 磁场 电动机 相反 电磁感应 发电机
【解析】（1）[1][2][3]电流表的内阻比较小，电流表相当于导线，故需要串联接入电路；通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动，说明没有磁场；指针就不动，说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受到了力的作用；通电后，将电能转化为机械能，与电动机的原理相同，都是通电线圈在磁场中受到了力的作用。
（2）[4]当让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，电流的方向相反，指针受到的力的方向也是相反的，故电流表的指针与（1）中的偏转方向相反。
（3）[5][6]若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，组成了闭合回路，用手拨动电流表指针，会产生感应电流，这一现象叫做电磁感应现象；据此可以制成发电机，都是将机械能转化为内能。
8．（2022·河北·统考中考真题）图是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
（1）实验时，小明通过观察___________来判断电路中是否产生感应电流；
（2）小明进行了如图所示的5次操作，其中能产生感应电流的是___________（选填所有符合要求的操作序号）；
（3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施：___________；
（4）利用“磁生电”工作的装置有___________（选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”）。
【答案】 灵敏电流计的指针是否偏转 ①③④ 将导体AB换成多匝线圈 动圈式话筒
【解析】（1）[1]感应电流的有无是通过灵敏电流计的指针是否偏转来体现的，若灵敏电流表的指针发生偏转，就说明产生了感应电流。
（2）[2]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，①导体棒AB水平向右运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；③导体棒AB斜向上运动，导体棒AB做切割磁感线运动，产生感应电流；④磁体水平向左运动，导体棒AB切割磁感线，产生感应电流。②导体棒AB竖直运动，没有切割磁感线运动，不产生感应电流；⑤磁体竖直向上运动，磁感线没有被导体切割，不产生感应电流。所以①③④可以产生感应电流。
（3）[3]电流的大小应与切割磁感线的速度、磁场强度、线圈匝数有关；将导体AB换成多匝线圈（或换磁性更强的磁体，增大导体AB切割磁感线的运动速度）。
（4）[4]扬声器是把电信号转化为声信号，利用通电导体在磁场中受力原理；电铃、电磁起重机的主要部件是电磁铁，利用电流的磁效应；动圈式话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中振动，产生电流，是电磁感应原理。
9．（2022·湖北武汉·统考中考真题）某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路。
（1）让导线AB在磁场中静止，观察到电流表指针______；让导线AB在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针______；保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针______。（填“偏转”或“不偏转”）
（2）图乙中的a表示垂直于纸面的-根导线，它是闭合电路的一部分。它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是______（填标号）。
【答案】 不偏转 不偏转 偏转 CD
【解析】（1）[1]让导线AB在磁场中静止，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，观察到电流表指针不偏转。
[2]让导线AB在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，观察到电流表指针不偏转。
[3]持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，观察到电流表指针偏转。
（2）[4]AB．图AB中导体运动的方向与磁感线平行，导线没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，故AB不符合题意；
CD．图CD中，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，故CD符合题意。
故选CD。
10．（2022·湖南衡阳·统考中考真题）如图，在“探究什么情况下磁可以生电”实验中：
（1）比较1、2（或1、3）实验现象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做________运动时，导体中就产生电流；
（2）要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是：___________；（选填字母）
A．使用磁性更强的磁体
B．保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向
C．上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向
（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是___________能转化为电能：
（4）如果将电流表换成___________，可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】 切割磁感线 B 机械 电源
【解析】（1）[1]比较1、2（或1、3）实验现象可知，保持磁体和导体不动，电路中不会产生感应电流，但是保持磁体不动，导体水平切割磁感线时会产生感应电流，故可得出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时电路中就会产生感应电流。
（2）[2]感应电流方向与磁场方向和导体切割磁感线方向有关，所以想要改变感应电流的方向，可以只上下调换磁极，或者只改变导体水平运动的方向，如果上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向，感应电流的方向不会发生变化。
故选B。
（3）[3]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时电路中就会产生感应电流，所以是机械能转化为电能。
（4）[4]如果将电流表换成电源，则构成一个完整的闭合回路，这样可以探究磁场对通电导体的作用。
11．（2022·广西河池·统考中考真题）学习电磁感应现象后，小昌同学想进一步探究感应电流的大小跟哪些因素有关。他使用如图所示的装置，让导体棒在U形磁铁中做切割磁感线运动而产生感应电流，记录的实验数据如下表所示。
（1）比较1、2、3三组数据，可以探究感应电流的大小与导体切割磁感线速度的关系。当磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越________，感应电流越大；
（2）比较________三组数据，可以探究感应电流的大小与磁场强弱的关系。当导体棒切割磁感线速度一定时，磁场越________，感应电流越大。
【答案】 快 1、4、5 强
【解析】（1）[1]比较1、2、3三组数据可知，在磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越快，电流计指针偏转格数越大，说明产生的感应电流越大，说明感应电流的大小与导体切割磁感线速度有关，当磁场强弱一定时，导体切割磁感线速度越快，感应电流越大。
（2）[2][3]要探究感应电流的大小与磁场强弱的关系，要控制导体切割磁感线速度相同，只改变磁场强弱，比较电流计指针偏转格数，电流计指针偏转格数越大，说明产生的感应电流越大，因此由1、4、5三组数据可知，当导体棒切割磁感线速度一定时，磁场越强，产生的感应电流越大。
12．（2022·山东日照·统考中考真题）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与___________有关；
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了___________的作用；
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图___________所示方向的偏转，原因是___________。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在下表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中___________（填“会”或“不会”）产生感应电流；
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与___________的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向___________偏转；
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应___________；
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是___________；
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向___________（填“由a到b”或“由b到a”）
【答案】 导线中的电流方向 地磁场 乙 物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。 不会 导体做切割磁感线运动 右 保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调磁体的N、S极，记录电流表的偏转情况 导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小 由a到b
【解析】（1）①[1]由图甲、乙可知，导线中通过电流时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，能使小磁针发生偏转，由图乙、丙可知，导线中的电流方向不同时，小磁针的偏转方向不同，说明导线中的电流方向不同时产生的磁场方向不同，即电流产生的磁场的方向与导线中的电流方向有关。
②[2]断开电源后，通电导线的磁场消失，小磁针在地磁场的作用下恢复到图甲状态。
③[3][4]如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，电流方向与电子运动的方向相反，电流方向与图乙相同，小磁针将发生如图乙所示方向的偏转，原因是：物理学规定正电荷定向移动的方向为电流，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
（2）④[5]由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，不切割磁感线，电流表指针不发生偏转，闭合回路中不会产生感应电流。
⑤[6]由第3、4两次实验可知，导体棒AB运动的方向相反，导体棒AB中感应电流的方向也相反，因此感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关。
[7]如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，相当于磁体不动，导体棒向左运动，与第3次实验情况相同，根据表中记录的实验信息可知，电流表的指针向右偏转。
⑥[8]本实验的设计不完整，只探究了感应电流的方向与导体棒AB运动方向的关系，为了使探究过程更加完整，还需探究感应电流的方向与磁场方向的关系，根据控制变量的要求，应保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调N、S极，记录电流表的偏转情况，从而得出结论。
⑦[9]小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小，不足以使小灯泡发光。
⑧[10]发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向；将发电机旋转，N极在上，与实验原理图一样，此时相当于ab向左运动，电流表指针向右偏转，即电流从右侧流入，b端相当于电源正极，此时ab边中的电流方向由a到b。
一、实验题
1．（2023春·北京·九年级清华附中校考开学考试）物理小组的同学们做“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验，他们用相同的铁钉和漆包线制成了甲、乙两电磁铁，并设计了如图所示的电路。请回答下列问题。
（1）实验中通过观察______来体现电磁铁磁性强弱；
（2）图示电路中甲乙两电磁铁串联连接的目的是______；根据实验现象，可得出结论______。
【答案】 吸引的大头针数量 控制电流大小相同 当电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
【解析】（1）[1]电磁铁磁性越强，能吸引的大头针的数量越多，实验时可通过观察它吸引的大头针的数量来体现电磁铁磁性强弱。
（2）[2]影响电磁铁磁性强弱的因素有线圈匝数和电流的大小，将两电磁铁串联连接的目的是为了控制流过电池铁的电流大小相同。
[3]观察图可知，甲电磁铁线圈匝数更多，吸引的大头针数量更多，由此得出结论：当电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。
2．（2023·山西·山西大附中校考一模）实验桌上有学生电源、电磁铁、已调零的电流表、已调零的弹簧测力计、滑动变阻器、软铁棒、带横杆的铁架台、刻度尺和开关各一个，导线若干。小华将这些器材组装成如图所示的实验装置。请利用该装置进行实验，证明：“当线圈匝数一定，通过电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强”。
（1）请写出仪器组装好以后的实验步骤；
（2）请设计实验数据记录表格。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】解：（1）电磁铁对软铁棒的吸引越大，弹簧测力计的示数越大，说明电磁铁的磁性越强，所以可用利用弹簧测力计示数的大小来表示电磁铁磁性的强弱。将学生电源、电磁铁、滑动变阻器、开关和电流表串联接在电源上，用滑动变阻器改变电路中的电流大小；实验步骤：①闭合开关S前，读出弹簧测力计的示数F0，并记录在表格中；②闭合开关S，调节滑动变阻器滑片到适当位置，待弹簧测力计稳定时，读出电流表示数I、弹簧测力计的示数F，并将I、F记录在表格中，断开开关S；③闭合开关S，调节滑动变阻器滑片到适当位置，增大电流，读出电流表示数I、弹簧测力计的示数F，并将I、F记录在表格中，断开开关S；④根据弹簧测力计的示数，判断电磁铁的磁性强弱。
（2）实验数据记录表如下所示：
3．（2023·江苏苏州·苏州市振华中学校校考模拟预测）吴立学习小组利用铁屑、小磁针、定值电阻、电池、通电螺线管等实验器材，探究通电螺线管外部的磁场方向是怎样的。实验装置及现象如图甲所示。在螺线管的两端各放一个小磁针，在固定有通电螺线管的水平硬纸板上均匀的撒满铁屑，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示。请你参与探究并回答下列问题：
（1）本实验通过_______来证明磁场的存在；
（2）将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图乙所示。分析可知，通电螺线管周围的磁场和_____磁体的磁场相似，摆放小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的______；
（3）在图乙中，吴立发现螺线管中间部位两侧的小磁针没有发生偏转，而其他位置的小磁针均发生了偏转，这两处小磁针不偏转的可能原因：__________；
（4）对调电源的正负极重复上述实验，小磁针N极指向与之前相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与_____有关；
（5）小组同学还想探究一下通电螺线管周围磁场强弱与电流大小的关系，你认为可行的方法是____；
（6）地球周围存在磁场，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，结合图甲、乙分析推断；图丙中地球的圆形电流方向与地球自转方向______（选填“相同”或“相反”）。
【答案】 见解析 条形 方向 见解析 电流方向 见解析 相反
【解析】（1）[1]没有通电前，铁屑无序分布，通电后铁屑的分布变得有规律，所以本实验是通过铁屑在磁场作用下有序分布的现象证明磁场的存在。
（2）[2][3]由图可看出，通电螺线管外部的磁场两端磁性强，即两端为磁极，与条形磁体的磁场相似，因为小磁针放在螺线管周围不同位置，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了判断该点的磁场方向。
（3）[4]闭合开关前，如果螺线管中间部位两侧的小磁针N极指向地理北极，假如闭合开关后，螺线管的N极与地理北极方向一致，那么螺线管中间部位两侧的小磁针就不会发生偏转。
（4）[5]将电源的正负极对调，其它条件不变，通过螺线管的电流方向相反，小磁针的指向与之前相反，说明螺线管的磁极与之前相反，所以通电螺线管外部磁场的方向与电流方向有关。
（5）[6]要探究螺线管的磁场强弱与电流大小的关系，就要改变螺线管中的电流大小，而在原电路中，电流的大小是无法改变的，因此要在电路中再串联入一个滑动变阻器即可，因为滑动变阻器可以通过改变其接入电路的电阻的大小来改变电路中的电流大小。
（6）[7]由于地磁北极在地理南极附近，根据安培定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反。
4．（2023·广东江门·台山市新宁中学校考一模）如图所示是几种探究电生磁的实验装置，请回答相关问题。
（1）根据图一可知：小磁针能偏转，说明通电导线周围存在__________，磁场方向跟__________方向有关；
（2）根据图二可知：通电螺线管外部的磁场与__________磁体的磁场相似。根据图中小磁针的指向，可判断电源的右侧为__________（选填“正极”或“负极”）。观察实验现象后，应立即断开开关，是为了__________；
（3）根据图三可知：电磁铁磁性的强弱跟__________有关；要使图中电磁铁的磁性增强，可以__________。
【答案】 磁场 电流 条形 正极 保护电路或防止螺线管温度过高 线圈匝数 将滑动变阻器向左移动
【解析】（1）[1][2]从图一可以看到，导线有电流，小磁针能偏转，说明小磁针附近有磁场，即通电导线周围存在磁场。从图一还可以看到，左右两个图，不同的电流方向，小磁针的偏转方向也不一样，说明小磁针周围的磁场方向不一样，磁场方向跟电流方向有关。
（2）[3]从图二可以看到，通电螺线管周围的小磁针的指向，连成线后，可以发现它和条形磁体的磁场相似。
[4]观察图二中的小磁针，可看到，小磁针深色部分为N极，浅色部分为S极，把这些小磁针的指向连成一条线，可看到，磁感线的方向从通电螺线管的右端出来，回到螺线管的左端，根据安培定则，可知道，图二中的电流从通电螺线管的右端流入，左端流出，则电源的右侧为正极。
[5]观察实验现象后，应立即断开开关，因为从图二中的电路可看到，电路只有一个电源，没有用电器，电路的电流很大，会烧坏电路，并且螺线管温度也会很高，即是为了保护电路或防止螺线管温度过高。
（3）[6]从图三可以看到，闭合开关后，根据电流的流法，可知，这是一个串联电路，可看到，甲电磁铁吸引的大头针比乙的多，甲电磁铁的磁性较强，甲电磁铁线圈的匝数较多，可知道，电磁铁磁性的强弱跟线圈匝数有关。
[7]影响电磁铁磁性强弱的因素有：电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯。则要使图中电磁铁的磁性增强，可以尝试增加电路的电流，电路的电阻变小，则可以将滑动变阻器向左移动。
5．（2023·江苏苏州·苏州市振华中学校校考模拟预测）利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
（1）应在从M、N之间接入 _____（选填“小量程电流表”、“电源”或“灯泡”），装置中的导体棒应选用轻质的 _____（选填“铁棒”或“铝棒”）；
（2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的，通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是 _____，这两个力 _____（选填“是”或“不是”）一对平衡力，理由是 _____；
（3）小明自制了一个电动机，将线圈漆包线两端的漆全部刮去后，用导电支架托住，放入磁场中（如图丙所示），闭合开关，发现线圈不能持续转动，只能在平衡位置附近摆动；线圈处于平衡位置时，线圈平面与磁感线 _____（选填“平行”或“垂直”）；为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是下列哪两种 _____。
A．两侧全刮
B．一侧全刮，另一侧刮半周
C．两侧均刮上半周
D．一侧刮上半周，一侧刮下半周
【答案】 电源 铝棒 竖直向上 不是 两个力不在同一直线上 垂直 BC
【解析】（1）[1]利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，即必须有电源，所以在M、N之间应接电源。
[2]探究磁场对电流的作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，所以通电导体不能为磁性材料，则不能选择铁棒进行实验，而应选用轻质的铝棒。
（2）[3][4][5]在乙图中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的，通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，因ab段导线中电流方向与cd段导线中电流方向相反，因此ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上，这两个力不是一对平衡力，这是因为这两个力不作用在一条直线上。
（3）[6]当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈受到的两个力大小相等、方向相反，都作用在线圈上，所以两个力是一对平衡力，此时线圈处于平衡位置。
[7]为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是将线圈两端的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，或两侧均刮上半周；按这两种方法刮漆，线圈转到平衡位置时，线圈中没有电流，线圈由于惯性能够按原方向持续转动，故BC符合题意，AD不符合题意。
故选BC。
6．（2023·安徽芜湖·芜湖市第二十九中学校考一模）在探究“什么情况下磁能生电”的实验中，小明还进行了如下的探究：如图所示，把导线与灵敏电流计组成闭合电路。
（1）实验中发现灵敏电流计指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，下列措施中可行的是________（填字母）；
A．将灵敏电流计换成电流表
B．加快切割磁感应线运动速度
（2）如果将图中灵敏电流计换成电源，下列设备中，工作原理与其不相同的是________（填字母）。
A．扬声器 B．电流表 C动圈式话筒
【答案】 B C
【解析】（1）[1]A．电流表量程更大，所以将灵敏电流计换成电流表不合理，故A不符合题意；
B．电流表指针偏转不明显，是电流太弱，可能是磁场弱或导体（或磁铁）运动慢。可以更换磁性更强的磁体、快速移动导体（或磁体），故B符合题意。
故选B。
（2）[2] 当灵敏电流计换成电源时，导体ab就成了通电导体，在磁场中会受到力的作用；
AB．扬声器、电流表和电风扇的原理是通电导体在磁场中受力运动，故AB不符合题意；
C．动圈式话筒的原理是电磁感应，故C符合题意。
故选C。
7．（2023春·吉林长春·九年级长春市第五十二中学校考期中）如图在探究“产生感应电流的条件”实验中：
（1）实验中通过观察 _____来判断电路中是否有感应电流；
（2）导体AB不动，闭合开关，磁铁上下运动，电流表指针 _____偏转；
（3）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做 _____运动时，导体中就会产生感应电流。在产生感应电流的实验中，将 _____能转化为电能；生活中的实例 _____。
【答案】 电流表指针是否偏转 不 切割磁感线 机械 发电机
【解析】（1）[1]实验中通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流。
（2）[2]导体AB不动，闭合开关，磁铁上下运动，此时导体AB没有切割磁感线，电路中没有产生感应电流，电流表指针不偏转。
（3）[3]该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。
[4][5]在产生感应电流的实验中，消耗机械能，获得电能，将机械能转化为电能，生活中应用这一原理的实例有发电机、动圈式话筒等。
8．（2023秋·山西太原·九年级山西大附中校考期末）部分手机和电动牙刷的充电装置已经采用了电能无线传输技术。图甲是科技小组的同学制作的模拟无线充电装置的示意图，送电线圈利用电流产生磁场，正对的受电线圈两端随之输出电压，于是用相同规格的漆包线绕制了多个匝数相同，直径不同的受电线圈进行探究。
（1）受电线圈输出电压的原理是1831年英国物理学家______发现的；
（2）根据表中数据，在图乙中画出受电线圈两端的输出电压U与其直径D大致关系的图象______；根据图象或数据初步得出的结论是______；
（3）根据上述探究过程，推测输出电压的大小还与______有关。
【答案】 法拉第 见解析 两线圈的距离
【解析】（1）[1]由题干材料得，图中受电线圈是利用电磁感应现象工作的；发现电磁感应现象的是法拉弟。
（2）[2]根据表格中的数据，描点连线，作图如下：
[3]根据图像和表格数据可知，在两线圈的距离相同时，随着受电线圈直径的增大，受电线圈两端的电压先增大后减小。
（3）[4]实验中，两线圈的距离不变，探究受电线圈的直径与输出电压的关系，据控制变量法，还可在受电线圈的直径不变时，探究两线圈间距与输出电压的关系，所以可推测输出电压的大小还与两线圈间距的大小有关。
序号
实验操作
电流表指针偏转情况
1
保持导体与磁体静止
不偏转
2
保持磁体静止，导体水平向左切割磁感线
向右偏转
3
保持磁体静止，导体水平向右切割磁感线
向左偏转
…
实验次数
1
2
3
4
5
磁场强弱（磁铁个数）
1个
1个
1个
2个
3个
导体切割磁感线速度
慢速
中速
快速
慢速
慢速
电流计指针偏转格数
1格
2.5格
4格
2格
3格
实验次数
导体棒移动情况
电流表指针偏转情况
1
竖直向上
不偏转
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
4
水平向右
向左偏转
实验次数
电流大小（A）
弹簧测力计的示数（N）
电磁铁磁性强弱（弱、强、较强）
1
2
3
实验次数
两线圈间距L/mm
受电线圈的直径D/mm
输出电压U/V
1
5
145.0
10.3
2
5
105.0
16.9
3
5
70.0
20.5
4
5
45.0
13.9
5
5
32.0
5.4