2020年中考物理实验集中专项训练第14练电磁学实验电与磁含解析

第14练电（磁）学实验-电与磁

一、选择型实验专练

1.如图所示四个实验中，能说明电动机工作原理的是（　　）

         A                   B                 C                  D

【答案】D

【解析】电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；

A、该装置是奥斯特实验，表明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；

B、该装置是发电机原理图，其原理是电磁感应现象，故B不符合题意；

C、该装置是研究电磁铁磁性强弱的实验装置，是电流的磁效应，故C不符合题意；

D、该装置是电动机原理图，表明通电的导体在磁场中受到力的作用，故D符合题意。

2.如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体ab，放在U形磁铁中央，ab两端连接着导线。在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究。下列说法中正确的是（　　）

A．接入电流表可探究电磁感应现象，与发电机原理相同

B．接入电流表可探究通电导体在磁场中受力，与发电机原理相同

C．接入电源可探究电磁感应现象，与电动机原理相同

D．接入电源可探究通电导体在磁场中受力，与发电机原理相同

【答案】A

【解析】

在虚线框中接入电流表，电路中无电源，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，可以探究电磁感应现象，与发电机的原理相同；

在虚线框中接入电源，通电导体在磁场中会受到力的作用，可以探究磁场对电流的作用，与电动机的原理相同，故只有A说法正确。

3.如图，关于甲、乙、丙、丁四幅实验图片，下列说法错误的是（　　）

        A              B                       C                  D

A．此实验说明通电导体周围存在着磁场

B．此实验说明了发电机的工作原理

C．此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关

D．此实验过程中将机械能转化为电能

【答案】D

【解析】

A、实验中当将通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场，故A正确；

B、图中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流计指针发生偏转，说明导体中有感应电流产生，这是发电机的工作原理，故B正确；

C、图中两电磁铁串联，则通过的电流相同，它们线圈的匝数不同，两个电磁铁吸引小铁钉的数量不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关，故C正确；

D、图中有电源，通电导体在磁场中受到力的作用而发生运动，将电能转化为机械能，故D错误。

4.如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（　　）

A. 小磁针甲静止时N极指向右端，小磁针乙静止时N极指向左端

B. 小磁针甲静止时N极指向左端，小磁针乙静止时N极指向右端

C. 小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向右端

D. 小磁针甲和小磁针乙静止时N极均指向左端

【答案】B

【解析】由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可得出小磁针的N、S极指示方向。

由电源的正负极可知，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为N极，左端为S极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以小磁针甲静止时N极指向左端，S极指向右，小磁针乙静止时N极指向右端，S极指向左，故B正确，ACD错误。

5.如图所示，在探究电磁感应现象的实验中，下列说法中正确的是（　　）

A．保持导体棒静止，灵敏电流计指针会偏转

B．让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针一定会偏转

C．让导体棒在磁场中左右运动，灵敏电流计指针一定会偏转

D．将导线与灵敏电流计“+”接线柱断开，让导体棒在磁场中运动，灵敏电流计指针会偏转

【答案】C

【解析】闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流。

6.如图是研究电磁现象的四个实验装置。相关说法正确的是（　　）

甲乙丙丁

A．甲图能证明通电导体周围有磁场，这个现象是法拉第首先发现的

B．乙图中开关闭合，磁场中的导体棒会受力运动，该过程机械能转化为电能

C．丙图是研究电磁感应现象的实验装置，当导体棒AB上下运动时电流计指针偏转

D．丁图是电磁继电器的原理图，电磁继电器被广泛应用于自动控制领域

【答案】D

【解析】由图可知：

A、将通电导线放在小磁针之上，是用来研究通电导体周围是否存在磁场的实验，即奥斯特的电流磁效应实验，是奥斯特最先发现的，故A错误；

B、让通电导体放在磁场中，它会受到力的作用，这是用来研究磁场对电流的作用（或通电导体在磁场中受力）的实验，将电能转化为机械能，故B错误；

C、图是研究电磁感应现象的实验装置，当导体棒AB上下运动时时，没有切割磁感线，不会产生感应电流，电流计指针不偏转，故C错误；

D、图是电磁继电器的原理图，电磁继电器是一个用电磁铁控制的开关，被广泛应用于自动控制领域，故D正确。

四幅图中的实验装置都是体现电与磁的联系的，是电与磁这部分知识中较为相似，同时又不易区分的几个重要实验，包括电磁感应实验、电流的磁效应实验（奥斯特实验）、安培定则、磁场对电流的作用实验等。

7.一个金属小球从斜面顶端由静止开始滚下，到达水平桌面后受条形磁体吸引，不再沿直线运动，如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．该实验所用的金属球一定是铜球

B．小球在斜面顶端时，具有动能

C．小球从斜面滚下的过程中，重力势能减小

D．小球运动的过程中，运动状态不断改变

【答案】CD

【解析】A、该实验所用的金属球能被条形磁体吸引，但铜不能被磁铁吸引，因此A错误；

B、小球在斜面顶端时，处于静止状态，速度为零，因此动能为零，故B错误；

C、小球从斜面滚下的过程中，质量不变，高度减小，因此重力势能减小，故C正确；

D、小球运动的过程中，受条形磁体吸引，不再沿直线运动，小球的运动方向发生了改变，因此小球的运动状态不断改变，D正确。

8.如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在纸筒上做成了一个螺线管，用来研究螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现螺线管能够吸引一些铁钉，要使它能吸引更多铁钉的办法是（　　）

A．在纸筒中插入一根铁芯           B．减少线圈匝数

C．使滑动触头P向右滑动           D．将电源正负极互换

【答案】A

【解析】电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈匝数和有无铁芯有关。

A、在纸筒中插入一根铁芯可以使电磁铁磁性增强，能吸引更多铁钉，故A符合题意； 

B、减少线圈匝数可以使电磁铁磁性减弱，不能吸引更多铁钉，故B不符合题意；

C、使滑动触头P向右滑动，滑动变阻器的电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱，不能吸引更多铁钉，故C不符合题意；

D、将电源正负极互换不能增强电磁铁的磁性，不能吸引更多铁钉，故D不符合题意。 

二、填空型实验专练

9.图示实验装置中，磁体和导体棒均水平放置，断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，电流表G的指针向右偏，这是　　现象，为使G的指针向左偏，可使导体棒向　　运动，断开S1、闭合S2，导体棒能运动起来，依此可制成　　（选填“电动机”或“发电机”）。

【答案】电磁感应；左；电动机

【解析】解：断开S2、闭合S1，使导体棒水平向右运动，此时导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，电流表G的指针向右偏，这是电磁感应现象；

感应电流的方向与导体运动方向有关，为使G的指针向左偏，可使导体棒向左运；

断开S1、闭合S2，导体棒有电流，在磁场中受到到力的作用，能运动起来，这就是电动机的原理。

10．物理兴趣小组在老师的指导下做了一个有趣的“摇绳发电”实验。如图，他们用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，发现灵敏电流计的指针左右摆动，这说明导线中产生了　　，摇绳发电将　　能转化为电能。

【答案】感应电流；机械。

【解析】用一根导线做成跳绳，将跳绳的两端与固定在地面上的灵敏电流计相连，摇动“跳绳”时，导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，而且电流方向随时间发生变化，属于交流电，根据此原理可制成发电机，在工作过程中将机械能转化为电能。

三、实验探究题专练

11．小明同学在做“探究通电螺线管外围的磁场分布”的实验中。

（1）当他在通电螺线管四周不同位置摆放多枚小磁针,最后静止在如图所示位置。则通电螺线管外部的磁场与磁体的磁场相似。

（2）当他改变通电螺线管中电流方向后,发现周围每个小磁针转动度角后重新静止下来。

【答案】（1）条形（2） 180

【解析】

（1）通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，都是具有两个磁性较强的磁极；

（2）通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关，所以只改变螺线管中的电流方向，小磁针会转动180°后重新静止下来，南北极所指方向正好与原来相反。

12．如图所示，在“探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系”的实验中，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）以下是他的部分实验步骤：

①断开开关S，按图组装实验电路，将滑动变阻器的滑片置于最（选填“左”或“右”）端。用已调零的电子测力计测出软铁块P对测力计的压力F0并记录在表格中；

②闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出电流表的示数I和电子测力计的示数F，并将I、F的数据记录在表格中；

③仿照步骤②再进行两次实验。

（2）由表中数据可以得出的实验结论是：对于同一电磁铁，.

（3）闭合开关S后，电磁铁下端的磁极为（选填“N”或“S”）极。

（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到的作用。

【答案】（1）①右；（2）通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；（3）S；（4）改变电路中电流大小。

【解析】（1）①连接电路时，开关要断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，由图右可知，滑动变阻器连入电路的下面接线柱在左侧，因此，闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于最右端；

（2）由表中数据可知，电磁铁的线圈匝数不变，只改变了电路中电流大小，且电流增大时，电子测力计示数的变化量F增大（即电磁铁对软铁块的吸引力增大），所以可得出结论：通过电磁铁线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；

（3）导线绕成线圈即可组成电磁铁；根据电源的正负极，判断出电磁铁中电流的方向是从左向右的，由安培定则可判出电磁铁的上端为N极，下端为S极；

（4）本实验中，滑动变阻器除了保护电路的作用外，还起到改变电路中电流大小的作用。

13．小明用如图所示的装置来探究感应电流产生的条件（图中灵敏电流计G的指针偏转方向相反即表示通过的电流方向相反）

（1）导体ab静止悬挂，闭合开关，灵敏电流计的指针不偏转，说明电路中_________（有/无）电流产生。

（2）继续探究，记录观察到的现象如下表

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，电路中就会产生感应电流

②比较2、3实验现象还发现，产生的感应电流的方向跟有关

（3）若在整理器材时未断开开关，先水平向左撤去蹄形磁铁（导体ab不动），则灵敏电流计的指针_________（会/不会）偏转

【答案】（1）无（2）①切割磁感线②导体的运动方向③会

【解析】

（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）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切割磁感线运动时电路中就会产生感应电流。

②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，电流计指针的偏转方向不同，说明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；

③在整理器材时未断开开关，先水平向左撤去蹄形磁铁（导体ab不动），ab仍切割磁感线，会产生感应电流，则灵敏电流计的指针会偏转。

14．小明在探究“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）你的猜想是。

（2）小明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θ的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是法。

（3）小明分析三次实验现象，得出结论：磁极间距离越近，相互作用力越大，小月认为：这个结论还需进一步实验论证，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，磁体间作用与距离的关系。

【答案】（1）磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大（2）转换（3）排斥

【解析】（1）既然发现磁体间的距离不同时，作用力大小也不同，则可以提出猜想：磁极间的距离越近，磁体间的作用力越大。当然其它猜想只要是围绕磁体间的作用力与距离关系来提出的都可以。（2）当某种现象不容易直接观察时，可以借助其它现象来判断需要观察的现象的情况，这种方法叫做转换法。（3）由于小谦在探究“磁体间作用力大小与磁极间的距离有什么关系”时，只做了磁极相互吸引的情况，而磁极间的作用力还有相互排斥的情况，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。

15.图甲是探究什么情况下磁可以生电的装置。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB，导线的两端跟电流计连接。

（1）让AB竖直向上运动，电流计的指针　　（填“偏转”或“不偏转”）。

（2）上表记录的是某小组同学观察到的部分实验现象，分析上表可以得出：闭合电路中的一部分导体在磁场中做　　运动时，导体中就产生电流

（3）如图乙所示四幅图中实验或设备中应用了此原理的是　　。

（4）第4次实验中电流计指针偏转方向是　　。

（5）如果将蹄形磁体向左运动，电路中　　（填“能”或“不能”）产生电流。

                  A              B              C               D

甲乙

【答案】（1）不偏转；（2）切割磁感线；（3）D；（4）向左；（5）能

【解析】（1）由图可知，蹄形磁体的上边是N极，下边是S极，其间的磁场方向是从上到下，如果导线AB竖直向下运动，是不会切割磁感线的，故不会产生感应电流，灵敏电流计指针不偏转；

（2）闭合电路的一部他导体在做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这叫电磁感应现象。

（3）A、图A是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场；所以A说法错误；

B、图B是磁场对电流的作用实验，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动；所以B说法错误；

C、图C是动圈式扬声器，与电动机的原理相同，不是电磁感应，所以C说法错误；

D、图D是动感线圈式话筒，当人对话筒说话时，引起膜片的振动，膜片的振动会引起线圈的运动，切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流，从而在扬声器产生与说话者相同的声音。动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的；所以D说法正确。

（4）比较第3和4次实验可知：切割磁感应线的方向不同，但磁场方向相同，指针偏转方向不同，即产生的感应电流方向不同，故在导体运动方向相同时，感应电流的方向向左；

（5）闭合开关，若导体不动，左右移动蹄形磁体，根据相对运动，等效于蹄形磁体不动，而导体左右运动，则切割磁感线，导体中能产生电流。

16．小明学习了《电磁感应发电机》一节内容后，他查阅了有关资料，知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流，是因为在电路中产生了电压，为了研究这个电压，他买了一套如图甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为 1.5m，当圆柱形强磁体（直径略小于有机玻璃管内径）从有机玻璃管中下落穿过线圈时，与线圈相连的电压显示器可以显示此时的电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验（忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响）：

（1）小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管A、B、C处，如图乙所示。他想探究的是电压与______之间的关系。为了使实验效果对比明显，三个线圈之间的距离应该______（选填“近一些”或“远一点”）；

（2）小明分三次在距管口90cm处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，记录的实验数据如下表：

请根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙坐标纸上描点作图，分析图象可知：______。

【答案】强磁体运动快慢   远一点   强磁体速度一定时，电磁感应现象中产生的电压与线圈匝数成正比

【解析】

（1）由题知，电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的有关，

三个线圈匝数相同，分别固定在有机玻璃管A、B、C处，忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响，圆柱形强磁体下落的高度越大，经过线圈时的速度大，所以这是为了探究电磁感应现象中产生的电压与强磁体运动快慢之间的关系。

若电压与强磁体运动快慢有关，则强磁体经过三个线圈的速度相差越大，产生电压差越大，实验效果越明显，所以应将三个线圈之间的距离应该远一点。

（2）分三次在距管口90cm处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，则强磁体经过三个线圈时的速度相同，这是探究电磁感应现象中产生的电压与线圈匝数的关系，由表格数据描点连线画出图象如图所示：

由图象可知，强磁体速度一定时，电磁感应现象中产生的电压与线圈匝数成正比。

17．小波在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，组装了如图（1）所示电路，实验时：

（1）可通过观察_____判断通电螺线管的磁极．
（2）为了探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向是否有关？实验中是通过_____来改变通电螺线管中电流的方向．
（3）如图（2）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．
（4）本实验经过改进，还可以探究通电螺线管外部磁场的强弱与电流大小的关系．请说出一种你的改进方法_____．

【答案】（1）小磁针N极的指向（2）对调电源正负极（3）条形磁体（4）增加电池节数或串联一个滑动变阻器（或电阻等）

【解析】（1）小磁针静止时，N极指向就是该处的磁场方向，磁场中某点的磁感线方向与该点磁场方向一致，根据磁感线方向判断通电螺线管的磁极方向；（2）通过改变电源正负极可以改变电路中电流的方向，这样便可以探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向是否有关；（3）观察有机玻璃板上的小磁针分布状态，可知，通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场方向一致；（4）探究通电螺线管外部磁场的强弱与电流大小的关系，电路中电流的大小可以发生改变，所以可以采用的方法是：增加电池节数或串联一个滑动变阻器。

18．如下图所示为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验电路图：

（1）将滑动变阻器的滑片向右移动，电磁铁吸引大头针的数量会____________（填“增加”、“不变”或“减少”）；
（2）由图可知，甲电磁铁的上端为_______极。（填“N”或“S”）

【答案】（1）减少（2）S

【解析】（1）当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值变大，电路中的电流减小，电磁铁吸引大头针的个数减少；该现象也可以说明电流越大，电磁铁的磁性越强。（2）由电源的正极可以判断，电流从电磁铁的上方流入，下方流出，根据安培定则可知，甲电磁铁的下端为N极，上端为S极。

13．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。此实验过程能量转化情况是_____。
（2）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_____。
（3）闭合开关后，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，将蹄形磁体南北极对调，使导体ab向左运动，此时电流表指针向_____（选填“左”或“右”）偏转。
（4）闭合开关后，导体ab静止不动，电流表指针_____（选填“偏转”或“不偏转”）；小明不小心碰了一下蹄形磁体左右晃动，此时电流表指针_____（选填“会”或“不会”）偏转。
（5）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）切割磁感线机械能转化为电能（2）感应电流的方向与导体运动方向有关（3）左（4）不偏转会（5）较快电流表的指针偏转情况

【解析】

（1）闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，导体切割磁感线，电流表指针偏转；当导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，电流表指针不偏转；这说明闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流。

（2）导体在磁场中运动，消耗了机械能，产生了电能，所以产生感应电流的过程机械能转化为电能。

（3）由题可知，当导体运动方向改变时，电流表指针偏转方向改变，说明感应电流的方向跟导体运动方向有关。

（4）导体在磁场中产生的电流方向，与磁场方向、导体运动方向两个因素有关，只改变其中一个因素，可以改变电流方向，同时改变两个因素，电流方向不会改变，闭合开关后，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，将蹄形磁体南北极对调，使ab向左运动，此时电流表指针向左偏转。

（5）闭合开关后，导体ab静止不动，无法切割磁感线，电流表指针不偏转，小明不小心碰了一下蹄形磁体左右晃动，导体ab切割磁感线，此时电流表指针会偏转。要验证感应电流的大小和导体运动快慢的关系，就要控制其他因素一定，而导体运动的快慢不同吗，即让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动较快，观察两次电流表的指针偏转情况，然后进行分析与判断。