第16章 专题特训(七) 电磁探究问题-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

52 专题特训（七）　电磁探究问题 ▶ “答案与解析”见P31 类型一 探究磁体周围的磁场 1. 如图甲所示,探究磁体周围的磁场时,老师将 中间夹层中有很多小铁屑的透明有机玻璃板 放在磁体上, 玻璃板,使小铁屑能 ,可以看到铁屑呈现规则的排列,如 图乙所示,从而认识到磁体周围磁场的 (分布/分布和方向/方向),此时铁 屑实际上是一个个磁体,因为它们已经被 . (第1题) 类型二 探究通电直导线周围的磁场 2. 小明在做“探究通电直导线周围的磁场”实 验,实验装置如图甲所示. (第2题) (1) 小磁针的作用是 . (2) 闭合开关后,观察到小磁针发生偏转,说 明电流周围存在 ,此现象最早是由 物理学家 发现的. (3) 改变直导线中电流的方向,小磁针的偏 转方向也发生了改变,说明电流周围的磁场 方向与 有关. (4) 研究表明,通电直导线周围的磁场分布 如图乙所示,则图甲实验中,若将小磁针由通 电直导线下方移至直导线上方,小磁针的偏 转方向 (会/不会)改变. 类型三 探究通电螺线管外部的磁场 3. (2023·云南)某实验小组探究“通电螺线管 外部磁场的特点”. (1) 将螺线管安装在一块有机玻璃板上,连 入电路中.在玻璃板上均匀地撒满铁屑,闭合 开关并轻敲玻璃板,观察到铁屑分布情况如 图甲所示.铁屑的分布情况与 磁体 周围铁屑的分布情况相似,铁屑的作用是显 示 . (第3题) (2) 把小磁针放在通电螺线管四周不同的位 置,小磁针静止时N极所指方向如图乙所 示,则通电螺线管的右端为 极.对调 电源正负极,闭合开关,小磁针静止时N极 所指方向如图丙所示,说明通电螺线管的极 性与 的方向有关. 类型四 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 4. 用表面涂有绝缘漆的漆包线(电阻忽略不计) 绕在铁钉上做成了线圈上有四个接线柱a、 b、c、d的电磁铁,使用不同的接线柱,可改变 电磁铁线圈的匝数.电磁铁和其他实验器材 组成如图所示的电路,用该电路来探究“影响 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 53 电磁铁磁性强弱的因素”,请完成下列问题. (第4题) (1) 实验中电磁铁磁性的强弱是用电磁铁吸 引 来反映的;按图中方式连接, 铁钉的下端应是电磁铁的 极. (2) 连接电磁铁线圈的接线柱a,闭合开关, 调节滑动变阻器,可以探究电磁铁磁性强弱 与 是否有关. (3) 让滑动变阻器滑片保持不动,导线夹子 分别连接线圈的接线柱a、b、c、d,可以探究 电磁铁磁性强弱与 是否有关. 类型五 探究磁场对通电导线的作用 5. 在探究“磁场对通电导线的作用”活 动中,如图甲所示,实验中小谦同学 把铝棒ab放在磁场里,接通电源, 让电流通过铝棒ab,观察到铝棒ab向左运 动,如图乙所示. (第5题) (1) 小谦同学通过观察导体运动方向,来判 断导体在磁场中的受力方向,用到的研究方 法是 . (2) 小谦同学先对调磁极位置,闭合开关,观 察到铝棒ab稳定时如图丙所示,由此可知, 通电导体在磁场中受力的方向与 方 向有关. (3) 如果把电源正、负极对调后接入电路,观 察到铝棒ab稳定时如图丁所示,由此可知, 通电导体在磁场中受力的方向与 方 向有关. (4) 若把电源正、负极对调,同时把蹄形磁体 的上下磁极也调换一下,则会观察到铝棒ab 稳定时如图 (丙/丁/戊)所示. 类型六 探究感应电流的大小与哪些因素有关 6. 在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中, 小芳发现每次灵敏电流计指针摆动的角度不 同,提出了“感应电流的大小与哪些因素有 关”的问题. (1) 小芳猜想可能与导体切割磁感线运动的 速度有关,速度越大, 能越多,转化成 的电能就越多.你的猜想是可能与 有关. (2) 小芳为了验证自己的猜想,利用如图所 示的装置进行实验,将足够大的磁体放在水 平面上,驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd 使导体PQ 沿直线水平向右运动(导体运动 区域的磁场强弱相同).同一次实验,应使导 体做 (匀速/变速)运动.如表所示为 实验测得的数据,分析数据可得出结论: . (第6题) 实验次序 1 2 3 4 5 6 速度/ (cm·s-1) 1 2 3 4 5 6 电流/mA 2.0 4.0 5.9 8.1 10.211.8 (3) 此实验中运用的研究方法主要是 法. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十六章　电磁转换 钉尖的N、S极不同,因此左边铁钉的 上端为N极,下端为S极,再结合安 培定则可判断出铁钉上导线中的电流 方向,从而判断出电源的左端为正极, 右端为负极. 8. 如图所示 (第8题) [解析]由磁极间的相互作用规律可 知,电磁铁的左端为N极,由安培定 则可确定,电流要从电磁铁的右上端 流入,左下端流出,电源的左端为正 极,右端为负极;滑片向右移动,电阻 减小,据此连接. 9. 如图所示 (第9题) [解析]当电磁铁通电时,与左侧的条 形磁体相互吸引,由磁极间的相互作 用规律可知,电磁铁的左端为S极,右 端为N极;在磁体外部,磁感线是从 磁体的N极出发,回到S极;电磁铁 的右端为N极,根据安培定则可知, 电流从螺线管的右端流入、左端流出, 则电源的右端为正极. 10. 如图所示 (第10题) [解析]要使水流速增大时电磁铁的磁 性增强,则当水流速增大时,电路中电 流要变大,总电阻要减小,即滑片P 向上滑动.当探头上方压强小于下方 压强时,滑片P 会上移,而流体流速 大的位置压强小,因此当水流速增大 时,需要使探头上方流速大于探头下 方流速.因此探头形状如答图所示.由 图可知,电流从螺线管上端流入,下方 流出,由安培定则可知,通电螺线管的 下端为N极. 11. 如图所示 (第11题) [解析]当闭合开关时,电磁铁有电流, 电磁铁有磁性,衔铁被吸下,带动触点 B与触点A 分离,电路断开,不再发 出蜂鸣声;电磁铁失去磁性,衔铁在弹 簧的作用下恢复原位,电路重新连通, 发出蜂鸣声,如此不断重复,蜂鸣器实 现连续工作. 12. 如图所示 (第12题) [解析]由题意可知,当动触点与上方 静触点接触时,电路为绿灯的简单电 路;当动触点与下方静触点接触时,电 路为R与红灯的并联电路;动触点应 接在火线上,零线直接接在用电器的 另一端. 13. 如图所示 (第13题) [解析]由题图甲可知,此时磁场对通 电导线作用力的方向向右,改变实验 条件,磁场的方向改变,电流的方向也 改变了,所以导线受力的方向不改变, 还是向右. 14. 如图所示 (第14题) [解析]通电导体在磁场中的受力方向 与电流方向和磁场方向有关;已知通 电线圈的ab边在磁场中的受力方向 为竖直向上,由图知cd边电流方向和 ab边电流方向相反,磁场方向未变, 故cd边的受力方向与ab边的受力方 向相反,即cd边的受力方向为竖直向 下.电源的右端是正极,说明电流从螺 线管的右端进入、左端流出,根据安培 定则知,螺线管的左端是N极,右端 是S极;根据同名磁极相互排斥、异名 磁极相互吸引可知,小磁针的左端是 N极,右端是S极. 15. 如图所示(答案不唯一) (第15题) [解析]据感应电流产生的条件可知: 当闭合电路中的一部分导体做切割磁 感线运动时,电路中就会产生感应 电流. 专题特训（七）　电磁探究 问题 1. 轻敲 自由转动 分布 磁化 [解析]探究磁体周围的磁场时,老师 将中间夹层中有很多小铁屑的透明有 机玻璃板放在磁体上,应轻敲玻璃板, 使小铁屑能自由转动,根据铁屑呈现 规则的排列,从而认识到磁体周围磁 场的分布(但不能确定磁场的方向); 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 13 此时铁屑已经被磁化,铁屑实际上是 一个个磁体. 2. (1) 证明磁场的存在并显示该处 磁场的方向 (2) 磁场 奥斯特 (3) 电流方向 (4) 会 [解析](1) 磁 场对放入其中的磁体有力的作用,用 小磁针可探测周围磁场的方向. (2) 物理学家奥斯特首先发现通电导 线周围有磁场.(3) 电流方向改变,磁 场的方向也跟着发生改变.(4) 通电 导线周围的磁感线是以导线为圆心的 一系列同心圆,图甲实验中,导线上下 磁场方向相反,故将小磁针由通电直 导线下方移至直导线上方,小磁针的 偏转方向会改变. 3. (1) 条形 磁场的分布情况 (2) N 电流 [解析](1) 将螺线管 安装在一块有机玻璃板上,连入电路 中.在玻璃板上均匀地撒满铁屑,闭合 开关并轻敲玻璃板,观察到铁屑分布 情况如图甲所示.铁屑的分布情况与 条形磁体周围铁屑的分布情况相似, 铁屑的作用是显示磁场的分布情况. (2) 把小磁针放在通电螺线管四周不 同的位置,小磁针静止时N极所指方 向如图乙所示,则通电螺线管的右端 为N极.对调电源正负极,闭合开关, 小磁针静止时N极所指方向如图丙 所示,说明通电螺线管的极性与电流 的方向有关. 4. (1) 大头针的数量 S (2) 电流 的大小 (3) 线圈的匝数 5. (1) 转换法 (2) 磁场 (3) 电流 (4) 戊 [解析](1) 实验通过观察导 体运动方向,判断受力方向,使用了物 理研究方法中的转换法.(2) 小谦同 学先对调磁极位置,磁场的方向发生 了变化,闭合开关,观察到铝棒ab稳 定时如题图丙所示,铝棒向右运动,由 此可知通电导体在磁场中受力的方向 与磁场方向有关.(3) 如果把电源正、 负极对调后接入电路,电流的方向发 生了变化,观察到铝棒ab稳定时如题 图丁所示,铝棒向右运动,由此可知通 电导体在磁场中受力的方向与电流方 向有关.(4) 若把电源正、负极对调, 同时把蹄形磁体上下磁极也调换一 下,则铝棒的运动方向不变,向左运 动,则会观察到铝棒ab稳定时如题 图戊. 6. (1) 动 磁场强弱 (2) 匀速 其 他条件相同时,感应电流的大小与运 动速度的大小有关 (3) 控制变量 [解析](1) 导体的质量不变,导体的 速度越大,动能越大;因为要产生感应 电流,还存在磁场这个因素,所以感应 电流的大小还可能与磁场的强弱有 关.(2) 为了验证感应电流与速度之 间的关系,应保持导体运动区域的磁 场强度相同,改变导体的运动速度,但 同一次实验,应使导体做匀速运动;由 表格数据可知,当导体的运动速度不 同时,产生的感应电流大小也不同,所 以可得感应电流的大小与导体切割磁 感线的速度有关.(3) 由(2)可知,实 验用的是控制变量法. 专题特训（八）　电磁综合 问题 1. 铁块向下移动 小磁针发生偏转 (合理即可) [解析]金属导体AB的 一部分在磁场中水平向左运动时,导 体AB中会产生感应电流,则电磁铁 会具有磁性,能吸引铁块;小磁针会因 通电导体EF 产生的磁场而发生偏 转;线圈abdc中因为有电流通过,会 在磁场中受力转动. 2. (1) 保温 40 (2) 50 350 [解析](1) 衔铁被吸合时,只有电阻 R1工作,电路的总电阻最大,功率最 小,此时饮水机处于保温状态;饮水机 的保温功率P保=U 2 R1 = (220V)2 1210Ω = 40W.(2) 由表中数据可知,水温为 60℃时,Rt=100Ω;当电流达到 0.02A时衔铁被吸合,此时电路中的 总电阻R总= U控 I = 3V 0.02A=150Ω , 则滑动变阻器RP 的阻值RP=R总- Rt=150Ω-100Ω=50Ω;由P= W t 可知,饮水机处于加热状态时,经过 10min 消耗的电能 W =P加t= 840W×10×60s=504000J= 0.14kW·h,由图乙可知,电路中的 用电器每消耗1kW·h电能,电能表 的指示灯闪烁2500次,则饮水机处 于加热状态时,经过10min电能表指 示灯闪烁次数n=0.14kW·h× 2500imp/(kW·h)=350次. 3. (1) S (2) 触点1 (3) 230 [解析](1) 闭合控制电路中的开关S, 据安培定则可知,电磁铁的上端为S 极.(2) 控制电路的开关S闭合后,因 为光照减弱时,R2 增大,控制电路中 的电流减小,电磁铁的磁性减弱,衔铁 被弹簧拉起,动触点与触点1接触,所 以为了实现光照减弱时,工作电路接 通,灯L发光,图中导线M 应接触点 1.(3) 当衔铁刚好被吸下时,据杠杆 平衡条件有F×OB=FA×OA,F= FA×OA OB = 2.4N×0.5cm 1cm =1.2N , 由图乙可知F=kI,1.2N1N = I 20mA , I=24mA=0.024A,此时控制电路 的总电阻 R总 =UI = 6V 0.024A= 250Ω,R2=R总-R1=250Ω-20Ω= 230Ω. 4. (1) ① 磁 N ② 2000 (2) 90 (3) 增加银浆线的厚度(或增加银 浆线的条数;或将银浆线加粗) [解析](1) 开关S接“手动”:① 电磁 铁A 通电时具有磁性,这是电生磁, 此现象称为电流的磁效应,据安培定 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 23