九年级物理电与磁专题练习解析版.docx
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九年级物理电与磁专题练习解析版
九年级物理电与磁专题练习（解析版）
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
电流I/A
电子秤的示数/g
1
2
3
……
【解析】
【分析】
【详解】
（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
电流I/A
电子秤的示数/g
1
2
3
……
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．某学校课外科技兴趣小组在物理老师的指导下设计了一个实验装置如图所示，用来探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，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．
制定计划与设计实验
（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___________（选填“铜块”、“铝块”或“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）按图所示连接好电路，闭合开关．调节变阻器滑片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___________的关系；
进行实验与收集证据
（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会___________；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”、“不变”或“减小”）；
评估交流
（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的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．
（6）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与___________有关（写出一个即可）．
【答案】铁块减小摩擦线圈匝数电流大小增大减小N铁芯大小；通电螺线管（或电磁铁）与指针间的距离；指针质量（或重）．
【解析】
（1）磁铁可以吸引铁块，不吸引铜、铝物质，故需要加装铁块；在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，减小了摩擦；
（2）①保持滑片P位置不变，也就是电流不变，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；
②保持接线方式不变，也就是线圈匝数不变，移动变阻器滑片P，可以改变电流，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；
（3）①保持滑片P位置不变，即电流不变，导线a改为与接线柱1相连时，线圈匝数增多闭合开关后，电磁铁磁性增强，指针偏转的角度将会增大；②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出放小磁铁让磁铁的右端为N极、左端为S极时，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，所以可以改变铁芯的大小来改变磁性，也可以改变竹片削制的指针质量，这样摆动起来更轻松．
4．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（60W）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（3V）和一段电阻丝（15Ω）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______（填“A”或“B”）
A．台灯线内有两根导线，且电流方向相反，产生的磁性相互抵消
B．台灯线内电流太小，产生的磁场太弱，不足以让小磁针偏转
【答案】S0.2B
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[2]缝衣针被悬挂起之后针尖总是指向南方，根据人们对磁极的规定可知，针尖是南极，即S极。
（2）[2]由欧姆定律公式可得，课堂实验中，电阻丝中通过的电流大小为
（3）[3]台灯导线中的电流为
可见电阻线中的电流与台灯导线中的电流大小相差不大，所以台灯线不能使缝衣针偏转不是由于电流太小引起的；其真正的原因应该是，台灯是交流电，并行的导线中瞬间的电流方向是相反的，因此产生的磁场相互抵消，不会使缝衣针发生偏转，故B可以否定。
5．迈克尔·法拉第（MichaelFaraday，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】
【详解】
（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。
6．如图所示，是某学习小组同学设计的研究“电磁铁磁性强弱”的实验电路图．
（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过______来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察______来确定，物理学中将这种研究问题的方法叫做______．
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
①比较实验中的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越______，磁性越______；
②比较实验中的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______，磁性越______．
【答案】调节滑动变阻器的滑片位置电磁铁吸引铁钉的数目转换法越大磁性越强越多磁性越强
【解析】
（1）从电路图中可以看出，电磁铁与滑动变阻器串联，要想改变通过电磁铁的电流，可以通过移动滑动变阻器的滑片来实现；通过电磁铁吸引铁钉的多少来反映出电磁铁磁性的强弱；实验中主要采用控制变量法来研究．
（2）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，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，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；（3）比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可以看出通过电磁铁的电流都为0.8A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．
点睛：
由实验电路图可以获取信息，要想改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过滑动变阻器滑片的滑动来实现，电磁铁的磁性强弱无法直接观察到，故可以通过电磁铁吸引铁钉的多少反映出来，这种研究问题的方法为转换法．
7．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小勤所在的实验小组进行了如下实验：
他们首先找了两颗大铁钉，用漆包线在上面绕制若干圈，做成简易电磁铁，然后分别按图接入电路．探究前，小勤他们还作了以下的猜想：
猜想A：
电磁铁，顾名思义，通电时有磁性，断电时没有磁性；
猜想B：
通过的电流越大，磁性越强；
猜想C：
外形相同时，线圈的匝数越多，磁性越强．
探究过程如图所示．请你仔细观察这四幅图，然后完成下列填空．
（1）探究过程中通过观察来判断磁性的有无和强弱；
（2）比较图可以验证猜想A是正确的；
（3）比较图可以验证猜想B是正确的；
（4）通过图d中的实验现象可以验证猜想C是正确的；但仔细分析发现，猜想C的表述还不完整，还应补充条件．
【答案】
（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少
（2）a和b（3）b和c（4）通过的电流相等
【解析】
（1）为了便于观察，我们把电磁铁的磁性的有无和强弱转化为电磁铁所能吸引小铁钉个数的多少来分析判断；
（2）由ab两图可知，a图的开关断开，电路中没有电流，电磁铁也不吸引大头针闭合，说明电磁铁没有磁性．b图的开关闭合，电路中有电流，电磁铁吸引大头针闭合，说明电磁铁有磁性．由此知A是正确的．
（3）猜想B是验证磁性的强弱是否与电流大小有关，因此要控制匝数相同，电流大小不同．比较分析题目中的这几个图，发现只有bc符合条件．
（4）猜想C是验证磁性的强弱是否与线圈的匝数是否有关，因此要控制电流的大小相同，线圈匝数不同．在d图中，由于两电磁铁串联，控制了电流相等，而匝数不同，故该图符合条件．故我们在分析过程中，还应强调增加“电流相同”这个条件．
故答案为
（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少；
（2）a和b；（3）b和c；（4）通过的电流相等．
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Ek随之改变．得到数据如表：
次数
m/kg
q/C
B/T
R/m
Ek/J
1
3.2×10-27
1.6×10-19
1×10-2
1
4×10-16
2
6.4×10-27
1.6×10-19
1×10-2
1
2×10-16
3
3.2×10-27
4.8×10-19
1×10-2
1
36×10-16
4
6.4×10-27
1.6×10-19
2×10-2
1
8×10-16
5
1.6×10-27
1.6×10-19
1×10-2
3
72×10-16
①Ek=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】a
0.5J•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，Ek变为原来的1/2，可知动能Ek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，Ek变为原来的9倍，可知动能Ek与q2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，Ek变为原来的4倍，可知动能Ek与B2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，Ek变为原来的18倍，可知动能Ek与R2成正比．
综上所述：
Ek=k
将第一组使用数据代入解得，k=0.5J•kg/（C2•T2•m2）；
②由Ek=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．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T。
为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小聪设计了如图1所示的电路，图甲中电源电压为6V，R1为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2所示。
（1）闭合开关S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，这说明磁感电阻R1处的磁感应强度B逐渐________。
（选填“增大”或“减小”）
（2）闭合开关S1和S2，保持滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R1，测出R1离电磁铁左端的距离s与对应的电流表示数I，算出R1处磁感应强度B的数值如表。
请计算s=5cm时，B=______T。
s/cm
1
2
3
4
5
6
I/mA
10
12
15
20
30
46
B/T
0.68
0.65
0.60
0.51
0.20
（3）综合以上实验数据可以得出：
电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而_______；离电磁铁越远，磁感应强度越______。
【答案】增大0.40增大小
【解析】
（1）由图示可知，当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R=100Ω，故此时电路中的电流是：
I=U/R=6V/100Ω=0.06A=60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：
磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；
（2）x=5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R=U/I=6V/0.03A=200Ω，故对应磁场的强度是0.40T；（3）综合以上实验数据，分析
（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线撒花姑娘磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。
10．用如图甲、乙所示的装置，分别探究“通电螺线管外部磁场的分布”和“电磁感应现象”．
（1）在图甲中，闭合开关后，通电螺线管的右端为______极．（选填“N”或“S”）
（2）在图甲实验过程中，将电源正负极对调，发现小磁针的偏转方向发生改变．这样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和______________有关．
（3）图乙中，闭合电路中的一部分导体AB静止不动，当磁体左右运动时，灵敏电流计的指针___（选填“会”或“不会”）偏转．这说明闭合电路的部分导体在磁场中做______运动时，导体中会产生感应电流．
【答案】N电流方向会切割磁感线
【解析】
试题分析：
（1）由图知：
闭合开关，电流从螺线管右侧流入，从左侧流出．用右手握住螺线管，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向即通电螺线管的右端为N极，另一端为S极．如下图所示：
（2）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，螺线管磁场的方向与电流方向有关；（3）闭合电路中的一部分导体左右运动时，在磁场中做切割磁感线的运动，导体中就会产生感应电流，灵敏电流计的指针会偏转．
【考点定位】通电螺线管的磁场
11．小明用如图甲、乙所示的装置，分别探究“通电螺线管外部磁场的分布”和“电磁感应现象”．
（1）在图甲中，闭合开关后，通电螺线管的右端为____极．（选填“N”或“S”）
（2）在图甲实验过程中，将电源正负极对调，发现小磁针的偏转方向发生改变，这样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和_____有关．
（3）图乙中，闭合电路中的一部分导体AB静止不动，当磁体左右运动时，灵敏电流计的指针___（选填“会”或“不会”）偏转．这说明闭合电路的部分导体在磁场中做__运动时，导体中会产生感应电流．
（4）小明观察在图乙实验中发现电流表指针偏转不明显，为了使指针偏转明显，请你从实验装置和操作上各提一条改进建议．
装置改进：
___________________操作改进：
_____________
【答案】N；电流方向；会；切割磁感线；换强磁铁（或绕制线圈）；快速移动导体（或磁铁）。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）在图甲中，闭合开关后，根据安培定则判断，右手握住螺线管，四指弯曲指向电流的方向，则大母指的指向即为螺线管的磁场方向，即大母指所指的右端为N极；
（2）在图甲实验过程中，将电源正负极对调，发现小磁针的偏转方向发生改变，即电流方向影响磁场的方向，所以这样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和电流方向有关；
（3）图乙中，闭合电路中的一部分导体AB静止不动，当磁体左右运动时，导体能切割磁感线，
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