2026年中考物理二轮复习专题三实验复习（九）电功率和电与磁相关实验

**基本信息** 聚焦电功率与电与磁实验，以科学探究为主线，系统整合实验原理、方法与应用，强化科学思维与实验操作的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |测量小灯泡的电功率|含强化训练+真题体验|控制变量法、故障分析（如灯不亮原因）、I-U图像分析|从P=UI原理到器材选择、步骤设计，再到实际功率与亮度关系的结论应用| |探究电流的热效应|含强化训练+真题体验|转换法（液面高度差）、控制变量法（电流/电阻/时间）|从焦耳定律猜想，通过实验设计验证电热与电流、电阻、时间的关系| |探究通电螺线管磁场方向|含强化训练+真题体验|转换法（小磁针指向）、安培定则应用|从磁场分布观察到电流方向与极性关系，结合安培定则规范判断| |探究感应电流条件|含强化训练+真题体验|控制变量法（磁场/运动方向）、感应电流判断|从电磁感应现象探究，归纳切割磁感线、闭合电路等产生条件及方向影响因素|

专题三实验复习（九）电功率和磁现象相关实验（新人教版）（教师篇） 实验一测量小灯泡的电功率 （一）实验要点 1.实验原理：P=UI. 2.实验器材：小灯泡（额定电压2.5 V）、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线等.如下图所示，根据图甲，用笔画线代替导线，连接好图乙的电路图. 3.实验步骤 （1）断开开关，连好导线，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处（保护电路）. （2）闭合开关，多次改变滑片P的位置，在安全范围内，多次改变小灯泡两端的电压，记录通过小灯泡的电流， 在实验数据表格中，计算出小灯泡的电功率，并观察灯泡的亮度变化. （3）实验数据记录表如下，请补充完整表格中画横线处的项目. 4.实验结论 （1）当U实>U额时，P实＞P额，灯泡偏亮，灯泡寿命减短，且容易损坏. （2）当U实<U额时，P实＜P额，灯泡偏暗，灯泡非正常工作. （3）当U实=U额时，P实=P额，灯泡正常发光，灯泡处于正常工作状态. 由此可见，灯泡的亮暗只与它的实际功率有关，实际功率越大，灯泡越亮，反之则越暗. 5.评估与交流 （1）滑动变阻器在实验中的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压. （2）本实验多次测量的目的是：寻找普遍规律 . （3）根据实验数据，描绘出小灯泡的I-U图像，如图丙所示，是一条曲线，原因是灯丝的电阻随着温度的升高而增大. （4）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表的示数都很小，接下来第一步该怎么做？移动滑片P，观察小灯泡是否发光. （5）实验过程中，发现电压表示数变大，电流表示数却变小，原因是 电压表并联在了滑动变阻器两端. （6）本实验要注意实验器材规格的选择，如电压表、电流表量程、滑动变阻器规格、电源电压等. （二）强化训练 ☆ 在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压保持不变，待测小灯泡的额定电压为 2.5V ，电源电压为 6V 且保持不变。 （2） 正确连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压。经检查，电流表是完好的，仅滑动变阻器或小灯泡可能存在故障，则故障是_____________。 （3） 排除故障后，闭合开关，小灯泡仍不亮，电流表指针偏转很小，要使小灯泡发光只需_________________。 （4） 小明正确连接电路，按实验规范操作，刚闭合开关时，发现电压表示数超过了量程，对此请你提出一种合理的解决办法：_____________________________________________________。 （5） 改变滑片 P 的位置，获得多组对应的电压、电流值，并将测得的数据记录在表中，部分实验数据如下表： 由表中数据可知，小灯泡的额定功率为________ W ，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （6） 小明根据测得的数据绘制出了小灯泡的 I−U 图像，如图乙所示，由图像可知：灯丝的电阻随温度的升高而_______。 （7） 小明设计的表格是_______（选填“正确”或“错误”）的，理由是_______________________________________________。 （8） 在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，还可探究____（填字母）的关系。 A. 电流与电阻 B. 电流与电压 （9） 实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比_____（选填“偏大”或“偏小”）。 （10） 另一小组的小张想利用相同的器材测量另一个额定电压为 3.8V 的小灯泡的额定功率，但发现电压表 0∼15V 量程损坏，于是根据在电压表示数为 3V 时的电流计算出了小灯泡的电阻 RL ，再根据 P0= _ ____计算小灯泡的额定功率，则此结果与真实值相比_______（选填“偏大”或“偏小”），原因是___________________________________________________________________________。 （11） 小张为了减小实验误差又设计了一个新方案：把电压表改接到_____________两端，调节滑片 P 使电压表示数为______ V ，小灯泡就会正常发光。 解析： 1 根据要求完成电路连接。 为了使滑片P向右移动时小灯泡变亮，需要将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。 2分析电路故障。 小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压，说明电路中存在断路，且故障不在电流表，因此故障是小灯泡断路。 3 调整电路使小灯泡发光。 小灯泡仍不亮且电流表指针偏转很小，说明电路中的电流过小，需要向右调节滑片P以减小滑动变阻器的阻值，增加电路中的电流。 4 解决电压表示数超过量程的问题。 电压表示数超过量程，说明滑动变阻器的阻值过小可以更换一个最大阻值更大的滑动变阻器或降低电源电压。 5 计算小灯泡的额定功率和分析实际功率随电压的变化。 根据表中数据，当电压为2.5V时，电流为0.25A，小灯泡正常发光，因此额定功率为P一UI=2.5Vx0.25A=0.625W。实际功率随实际电压的增大而增大。P=UI =2.5V x0.25A= 0.625W 分析灯丝电阻随温度的变化。 根据I-U图像，随着电压的增大，电流的增加速度变慢，说明灯丝的电阻随温度的升高而增大。 7评估表格设计的正确性。 表格中设计了平均功率一栏，但不同电压下小灯泡:的电功率不同，求平均值无意义，因此表格设计是错误的。 8 选择可探究的物理量关系。 将小灯泡换成定值电阻后，可以探究电流与电压的关系，因此选项B正确。 9 分析电压表电流对测量结果的影响。 电压表中也有电流通过，导致测量的电流值偏大，因此所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。 10计算另一个小灯泡的额定功率并分析误差。 根据计算小灯泡的额定功率，由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，电压为3V时灯丝的电阻小于正常发光时的电阻，因此计算结果与真实值相比偏大。 11 设计新方案减小实验误差。 将电压表改接到滑动变阻器两端，调节滑片P使电压表示数为2.2V，小灯泡就会正常发光。 故答案为：小灯泡断路 向右调节滑片P 更换一个最大阻值更大的滑动变阻器(或降低电源电压) 0.625 增大 增大 错误 不同电压下小灯泡的电功率不同，求平均值无意义 B 偏大 偏大 灯丝的电阻随温度的升高而增大，电压为 3V 时灯丝的电阻小于正常发光时的电阻 滑动变阻器 2.2 （三）真题体验 ☆在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“ 3.8V ”字样，电源电压恒定。 （2） 连接完实验电路后，开关试触时，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是___________________________________________________________。 （3） 故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视_________的示数，直至小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图9甲所示，则小灯泡的额定功率为_______ W 。 （4） 完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为 R0 的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图9乙所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤： ① 闭合开关 S1 ，将 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______ V ; ② 再将开关 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数 U ； ② 再将开关 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数 U ； 解析： 1 根据实验要求连接电路图。 根据题目描述，需要将图2中的实物电路连接完整确保电流表、电压表、滑动变阻器和小灯泡正确连接，形成一个完整的测量电路。 2分析电路故障原因。 当电路连接完成后，如果小灯泡不亮，电流表无示:数，而电压表的示数接近电源电压，这表明电路中存在断路，最可能的原因是小灯泡断路或小灯泡与底座接触不良。 3 确定实验操作中的注意事项。 在移动滑动变阻器滑片的过程中，为了确保小灯泡正常发光，需要注视电压表的示数，使其达到小灯泡的额定电压3.8V。根据图3甲所示的电流表读数，可以计算小灯泡的额定功率。 P=3.8Vx0.4A=1.52W 设计实验步骤测量小灯泡的额定功率。 利用已知阻值为Ro的电阻和单刀双掷开关，通过改变开关位置和滑动变阻器的位置，可以测量小灯:泡的额定功率。具体步骤包括:闭合开关S1，将S拨到触点2.移动滑片使申压表的示数为3.8V;再将开关S2拨到触点1，保持滑片位置不动，读出电压表的示数U;最后计算小灯泡的额定功率。 故答案为：小灯泡断路(或小灯泡与底座接触不良等 电压表 1.52 2 3.8 1 实验二　探究电流的热效应 （一）实验要点 1．【猜想】电流的热效应可能与导体电阻、电流大小、通电时间等有关。 2．【设计与进行实验】 (1)实验装置。 (2)实验方法：转换法和控制变量法。 ①转换法的应用：通过U形管两侧液面的 高度差 反映产生电热的多少； ②控制变量法的应用。 a．探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的 电流 (两电阻串联)和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝(见图甲)； b．探究电热与电流的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电流大小(见图乙)； c．探究电热与通电时间的关系，控制电阻丝的阻值和通过电阻丝的电流相同，改变通电时间的长短。 3．【实验结论】 导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关： (1)在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流 越大 ，产生的热量越多。 (2)在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻 越大，产生的热量越多。 (3)在电阻和通过导体的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量 越多 。 4．【交流与评估】 (1)被加热的材料选用煤油或空气的原因： 煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显 。 (2)对被加热物质的要求：初温和质量相同的同种物质。 (3)该实验成败的关键是： 确保容器的密闭性良好 。 (4)多次实验的目的：避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律。 5．利用电流的热效应解释日常生活中的现象。(例：电视机背后的散热孔、电脑的散热扇)。 （二）强化训练 ☆探究导体产生的热量与哪些因素有关的实验 1.实验目的：分别研究通电导体产生的热量与电阻、电流、通电时间的关系. 2.实验器材：如图所示. 3.实验步骤 （1）如图甲，将5 Ω和10 Ω的电阻串联，控制 相等、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的 . （2）如图乙，将两个5 Ω的电阻并联后，再与一个5 Ω的电阻串联，控制 相同、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的 . （3）利用图甲（或图乙），观察任何一个电阻通电一段时间后与之相连的U形管左右液面的 . 4.实验现象与结论 （1）实验现象 ①图甲中U形管B左右液面高度差更大；②图乙中U形管A左右液面高度差更大；③通电时间越长，U形管左右液面高度差越大. （2）实验结论 ① 和通电时间一定， 越大，导体产生的热量越多. ② 和通电时间一定， 越大，导体产生的热量越多. ③通电电阻与电流一定， 越长，导体产生的热量越多. 5.评估与交流 （1）本实验运用到的科学方法有： 、 . （2）图甲、乙中的实验方案是通过加热 ，利用热胀冷缩原理，挤压U形管中的液体，图丙中的实验方案是通过加热 ，根据 来判断导体产生热量的多少，这体现了 法的思想. （3）图乙所示实验中： ①待研究的电阻是 和 . ②电阻R3的作用：让通过R1与R2的电流 （填“相等”或“不相等”）. ③R3的阻值 （填“一定”或“不一定”）要等于R2的阻值. 解析： 1 研究通电导体产生的热量与电阻的关系。 在图甲中，将5Ω和10Ω的电阻串联，控制电流相等、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的高:度差，以判断热量与电阻的关系。 2研究通电导体产生的热量与电流的关系。在图乙中，将两个5Ω的电阻并联后，再与一个5Ω的电阻串联，控制电阻相同、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的高度差，3以判断热量与电流的关系。 研究通电导体产生的热量与通电时间的关系。利用图甲或图乙，观察任何一个电阻通电一段时间:后与之相连的U形管左右液面的高度差，以判断热量与通电时间的关系。 4 分析实验现象得出结论。 根据实验现象，可以得出结论:当电流和通电时间一定时，电阻越大，导体产生的热量越多;当电阻和通电时间一定时，电流越大，导体产生的热量越多;当通电电阻与电流一定时，通电时间越长，导:体产生的热量越多 5 评估实验方法和实验方案。 本实验运用到的科学方法有控制变量法和转换法。购物图甲、乙中的实验方案是通过加热空气，利用热胀冷缩原理，挤压U形管中的液体;图丙中的实验方案是通过加热液体，根据温度计升高的温度来判断。导体产生热量的多少，这体现了转换法的思想。 6 分析图乙实验中待研究的电阻和R3的作用。在图乙所示实验中，待研究的电阻是R2;电阻R3的作用是让通过R1与R2的电流不相等;R3的阻值不一定要等于R2的阻值。 故答案为：3.(1)电流 高度差(2)电阻 高度差(3)高度差 4.(2)电流 电阻 电阻 电流 通电时间5.(1)控制变量法 转换法(2)空气 液体 温度计升高的温度转换 (3) R1R2 不相等 不一定 （三）真题体验 ☆　小明利用如图甲、乙所示的电路进行实验探究.已知在两个透明容器中 密封着等量的空气. （1）如图甲所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置.实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 （填 “控制变量”或“转换”）法.通电一段时间后，通过两端电阻丝的 相同，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 （填“多”或“少”）. （2）如图乙是“探究电流通过导体产生的热量与 的关系”的实验装置.实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，通过两容器中电阻丝的电流 （填“相同”或“不相同”），容器 （填“A”或“B”）内电阻丝产生的热量较多. 【拓展设问】 （3）小明利用图甲所示装置实验，发现通电一段时间后，左侧U形管中的液面高度几乎不变，出现此现象的原因可能是 . （4）通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 . （5）如图甲，当通过左边电阻丝的电流为1 A时，通电5 min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为.  解析： 1 分析电路结构，确定电流和电阻的关系。 由电路图可知，两个电阻串联，根据串联电路的电流特点，通过两个电阻的电流相同，通电时间也相同，但电阻值不同。 2确定实验探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 由于电流和通电时间相同，而电阻不同，因此实验:探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 3 解释U形管内液面高度差的大小反映热量多少的方法。 电热丝对空气盒内的空气加热，空气受热膨胀，会:推动U形管内的液柱变化，通过液柱的变化可以判定电阻产生热量的多少，这是转换法的应用 4计算并比较左右两侧容器内空气吸收的热量。根据焦耳定律Q=I2Rt，在电流和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，因此左侧:U形管的液面高度差小于右侧U形管，说明左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少。 Q左=I2Rt，Q右=I2Rt，因为R左<R右，所以Q左<Q右 5 分析图乙中电流与热量的关系。 图乙是探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。在实验中，通过观察U形管中液面的高度差来反映电阻丝产生热量的多少，这种方法称为转换法。通电一段时间后，左侧容器U形管液面高度差较大，这说明在其他条件相同时，电流越大，电流产生的热量越多。 6分析实验中可能出现的问题。 小明利用图甲所示装置实验，发现通电一段时间后:左侧U形管中的液面高度几乎不变，出现此现象的原因可能是左侧透明容器的密闭性不好。 7分析电路故障。 通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管。内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是电阻丝R3断路。 8 计算产生的热量和热量比。 如图甲，当通过左边电阻丝的电流为1A时，通电5min，右边电阻丝产生的热量为3000J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为1:2.Q=I2Rt=12x10x300=3000J,Q1:Q2=12R1t:122R2t=12 x5:22x 10=1:2 故答案为：电阻 转换 电流 少 电流 高度差 不相同 A 左侧透明容器的密闭性不好 电阻丝R3断路 3 000 1∶2 实验三　探究通电螺线管外部磁场的方向(课标必做实验) （一）实验要点 1．【实验目的】探究通电螺线管外部磁场的方向。 2．【实验装置】 3．【实验器材】 电源、螺线管、铁芯、小磁针(铁屑)、开关、导线若干。 4．【实验过程】 (1)按照图示布置器材，连接电路。把小磁针放到螺线 管四周不同的位置。 (2)闭合开关，记录小磁针静止时N极的方向。 (3)改变螺线管中电流的方向，记录小磁针静止时N极 的方向。 5．【实验结论】 (1)通电螺线管外部的磁场和 条形磁体 的磁场相似。 (2)通电螺线管两端的极性与 螺线管中的电流方向 有关。 (3)安培定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。 6．【交流与反思】 (1)在螺线管中插入铁芯的作用： 增强磁场 。 (2)铁屑的作用：反映通电螺线管外部的磁场分布情况。 (3)小磁针的作用：显示某点磁场的方向(小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向)及通电螺线管的极性。 (4)改变环绕螺线管的电流方向，小磁针静止时N极指向随之改变，说明通电螺线管周围的磁场方向与螺线管中的电流方向有关。 (5)通电螺线管的磁性强弱与 螺线管中电流的大小、线圈匝数、有无铁芯 有关。 (6)实验时通电后轻敲玻璃板的目的：减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑在周围磁场的作用下有规则地排列 (7)转换法的应用：①通过 小磁针的指向 判断通电螺线管外部的磁场方向； ②通过 铁屑的疏密程度 判断磁场的强弱。 (8)实验中，对调电源正、负极的目的：探究通电螺线管外部的磁场方向与电流方向是否有关。 (9)要探究通电螺线管周围磁场的强弱与电流大小是否有关，应对实验装置进行改进： 串联一个滑动变阻器 。 （二）强化训练 ☆　在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中： （1）如图甲所示，在有机玻璃板上均匀地撒满铁屑，并在螺线管的两端各放一个小磁针，放小磁针的目的是________________，这种实验方法是__________。螺线管通电后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，接下来的操作是______________。 （2）如图乙，在螺线管周围放满小磁针，闭合开关，螺线管周围的小磁针发生偏转，静止时的指向如图丙所示，此时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原因可能是__________________________ __________。 （3）观察比较可知：通电螺线管周围的磁场和___________的磁场相似。 （4）为了研究通电螺线管两端的极性，老师与同学们一起进行了实验，得到了如图15所示的四种情况。实验说明通电螺线管两端的极性只与螺线管中______________有关，且这个关系可以用____________表述。 解析： 1 理解小磁针在实验中的作用和实验方法。 实验中，放置小磁针的目的是为了显示磁场的方向这是利用了转换法。通过观察小磁针的指向，可以确定磁场的方向。 2 描述通电后铁屑的分布情况。在有机玻璃板上均匀撒上铁屑后，给螺线管通电，为了更好地通过铁屑客观描述磁场分布情况，需要:轻敲有机玻璃板，使铁屑在磁场力作用下动起来，更形象地观察磁场的分布特点。 3 分析小磁针不偏转的原因。 闭合开关后，如果螺线管中间部位两侧的小磁针N极指向与地理北极一致，且螺线管的N极与地理南极方向一致，那么这两处的小磁针就不会发生偏转，原因是该点电流的磁场方向与地磁场方向相同。 4 比较通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场。通过观察比较，可以发现通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似，具有相似的磁场分布特点。 5 研究通电螺线管两端极性与电流方向的关系。 实验表明，当螺线管的绕线方式相同时，其两端的:极性只与电流方向有关，这种关系可以通过安培定则来判断。 故答案为：(1)显示磁场的方向;转换法;轻敲玻璃板(2)该点电流的磁场方向与地磁场方向相同(3)条形磁体(4)电流方向;安培定则 （三）真题体验 ☆(2025·长春)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中： (1)如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手______纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似。 (2)根据图甲中小磁针的N极指向，可知通电螺线管的左端为__极。将电源的正、负极对调，小磁针的N极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与_____方向有关。 (3)图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在________。 解析： 1通电螺线管周围存在磁场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用，所以通电螺线管周围的小磁针(铁屑)会被磁化，且排列情况反映其磁场分布情况，为了使铁屑分布情况更加直观，实验时应对着螺线管轻轻敲击纸板，这样铁屑与纸板脱离，铁屑在磁场的作用下会重新排列，与通电螺线管的磁场情况相吻合，从而可以确定通电螺线管的N、S极，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 2由图甲可知小磁针的N极指向为向左，根据磁极间的相互作用规律可知通电螺线管的左端为N极。[2]对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，由此可知通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 3地球是一个大磁体，其周围存在磁场，“指南鱼”在地磁场的作用下能够指示南北方向。 故答案为：轻敲 条形 电流 地磁场 实验四　探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 （一）实验要点 1．【实验装置】 2．【实验方法】转换法、控制变量法。 (1)转换法的应用。 ①观察 电流表的指针是否偏转 ，判断电路中是否产生感应电流； ②根据电流表指针偏转方向判断感应电流的 方向 (选填“大小”或“方向”)； ③根据电流表指针偏转角度判断感应电流的 大小 (选填“大小”或“方向”)。 (2)控制变量法的应用。 ①探究感应电流方向与磁场方向的关系：控制 导体运动 方向不变，改变 磁场方向； ②探究感应电流方向与导体运动方向的关系：控制 磁场 方向不变，改变 导体运动 方向； ③探究感应电流大小与磁场强弱的关系：控制导体做切割磁感线运动的速度不变，改变蹄形磁体磁场强弱； ④探究感应电流大小与导体做切割磁感线运动的速度的关系：控制磁场强弱不变，改变导体做切割磁感线运动的速度大小。 3．【实验结论】 (1)闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时，导体中就会产生电流。 (2)产生电流的大小与磁场的强弱和导体做切割磁感线运动的快慢有关，磁场强度越强，导体做切割磁感线运动的速度越快，产生的感应电流越 大 ；感应电流的方向与 磁场方向和 导体切割磁感线运动 方向有关，其中一个改变，电流方向就会改变。 4．【交流与反思】 (1)实验现象分析及处理方法。 ①导体在磁场中运动时，电流表指针不偏转的原因： 没有感应电流产生 或 产生的感应电流很小 ； ②要使电流表指针偏转明显可采取的措施： 换磁性更强的磁体 、 加快导体做切割磁感线运动的速度 、 增加磁场强度 等。 (2)能的转化：机械能→电能。 （二）强化训练 ☆2025年，第四批052D驱逐舰的飞行甲板上，全新的Z­20F舰载反潜直升机揭开面纱，其机尾装有机载磁异探测器，能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化，转化为相应的变化电流，从而发现潜艇的存在。该过程中感应电流是如何产生的呢？小明接下来进行实验探究： (1)实验中的硬棒AB应选择_______(选填“铁棒”“铝棒”或“塑料棒”)。 (2)实验中，通过观察__________________________来判断电路中是否有感应电流，该科学探究方法是_______。 (3)如图乙所示，小明进行了五次实验，其中能使电流表指针发生偏转的是___________(填实验序号)。 (4)小明分析实验现象，得到了产生感应电流的条件。在此装置中，___________(选填“硬棒AB”“电流表”“开关”或“磁体”)相当于电源。 (5)为了探究感应电流的方向是否与磁场方向有关，应控制_______________不变，改变______方向。 (6)在探究实验中，小明发现每次电流表指针摆动的角度不同，猜想可能与导体做切割磁感线运动的速度有关。小明为了验证自己的猜想，再次利用如图甲装置进行多次实验(导体运动区域的磁场强弱相同)。在同一实验中，应使导体做______(选填“匀速”或“变速”)运动。如表是实验测得的数据，分析数据可得出结论：在磁场强弱相同时，___________________________________________________。 (7)【素养设问】在实验中发现实验现象不太明显，请提出一条改进措施：______________________________________________________________________________。 (8)小新总结了“电和磁”的知识后，设计了如图丙所示的实验装置。闭合开关S后，电动机A开始转动，通过皮带带动B转动，此时小灯泡发光。如果要使A的转动方向与原来相反，则应采取的措施是___________________。 解析: (1)为避免导体在磁场中受到力的作用，实验中的硬棒AB应选择非磁性类导体，因塑料棒为绝缘体，故选用铝棒。 (2)如图2所示，只有1、3、4实验中硬棒AB切割磁感线，故小明进行了五次实验，其中能使电流表指针发生偏转的是1、3、4。 (3)提供电能的装置叫电源，小明分析实验现象，得到了产生感应电流的条件。在此装置中，硬棒AB相当于电源。 (4)在探究实验中，小明发现每次电流表指针摆动的角度不同，产生的感应电流大小不同，猜想可能与导体切割磁感线运动速度有关，根据控制变量法，要改变导体切割磁感线运动速度，再次利用如图1装置进行多次实验(导体运动区域的磁场强弱相同)，但在同一实验中，应使导体做匀速运动。分析数据可得出结论:在磁场强弱相同时，导体切割磁感线运动速度越大，产生的感应电流越大。 (5)如果要使A的转动方向与原来相反，可改变电流的方向，应采取的措施是交换电源的正负极。 故答案为:铝棒 灵敏电流表的指针是否偏转 转换法 1、3、4, 硬棒AB 导体的运动方向 磁场 匀速 导体做切割磁感线运动的速度越大，产生的感应电流越大 改用磁性更强的磁体(或加快导体做切割磁感线运动的速度，或换用更灵敏的电流表) 交换电源的正、负极 （三）真题体验 ☆ (2020·安徽)在探究“什么情况下磁可以生电"的实验中，实验装置如图所示。 (1)实验现象∶①保持蹄形磁体位置不动，让导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转；②导线AB向左或向右运动，电流表的指针发生偏转；③保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转。 实验结论∶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。 (2)实验现象∶①保持磁场方向不变，导线AB向右运动时，电流表指针向左偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向右偏转。②对调磁体两极的位置，使磁场方向发生改变，导线AB向右运动时，电流表指针向右偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向左偏转。 实验结论∶感应电流的方向与________有关。 解析：(1)[1]由实验①知导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线平行时，导体中不产生感应电流；由实验②③知当导线AB向左或向右运动，或者保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转，说明导线AB的运动方向与磁感线垂直时，即闭合电路的一部分 导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。(2)[2]由题意知当导线AB运动方向改变，或磁场方向改变，电流表指针的偏转方向改变，说明感应电流的方向与导体切割磁感线方向和磁场方向有关。 故答案为： (1). 切割磁感线 (2). 导体切割磁感线方向和磁场方向 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题三实验复习（九）电功率和电与磁相关实验（新人教版）（学生篇） 实验一测量小灯泡的电功率 （一）实验要点 1.实验原理：P=UI. 2.实验器材：小灯泡（额定电压2.5 V）、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线等.如下图所示，根据图甲，用笔画线代替导线，连接好图乙的电路图. 3.实验步骤 （1）断开开关，连好导线，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处（保护电路）. （2）闭合开关，多次改变滑片P的位置，在安全范围内，多次改变小灯泡两端的电压，记录通过小灯泡的电流， 在实验数据表格中，计算出小灯泡的电功率，并观察灯泡的亮度变化. （3）实验数据记录表如下，请补充完整表格中画横线处的项目. 4.实验结论 （1）当U实>U额时，P实＞P额，灯泡偏亮，灯泡寿命减短，且容易损坏. （2）当U实<U额时，P实＜P额，灯泡偏暗，灯泡非正常工作. （3）当U实=U额时，P实=P额，灯泡正常发光，灯泡处于正常工作状态. 由此可见，灯泡的亮暗只与它的实际功率有关，实际功率越大，灯泡越亮，反之则越暗. 5.评估与交流 （1）滑动变阻器在实验中的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端的电压. （2）本实验多次测量的目的是：寻找普遍规律 . （3）根据实验数据，描绘出小灯泡的I-U图像，如图丙所示，是一条曲线，原因是灯丝的电阻随着温度的升高而增大. （4）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表的示数都很小，接下来第一步该怎么做？移动滑片P，观察小灯泡是否发光. （5）实验过程中，发现电压表示数变大，电流表示数却变小，原因是 电压表并联在了滑动变阻器两端. （6）本实验要注意实验器材规格的选择，如电压表、电流表量程、滑动变阻器规格、电源电压等. （二）强化训练 ☆ 在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压保持不变，待测小灯泡的额定电压为 2.5V ，电源电压为 6V 且保持不变。 （2） 正确连接好电路，闭合开关后发现小灯泡不亮，电流表示数为零，而电压表示数接近电源电压。经检查，电流表是完好的，仅滑动变阻器或小灯泡可能存在故障，则故障是_____________。 （3） 排除故障后，闭合开关，小灯泡仍不亮，电流表指针偏转很小，要使小灯泡发光只需_________________。 （4） 小明正确连接电路，按实验规范操作，刚闭合开关时，发现电压表示数超过了量程，对此请你提出一种合理的解决办法：_____________________________________________________。 （5） 改变滑片 P 的位置，获得多组对应的电压、电流值，并将测得的数据记录在表中，部分实验数据如下表： 由表中数据可知，小灯泡的额定功率为________ W ，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （6） 小明根据测得的数据绘制出了小灯泡的 I−U 图像，如图乙所示，由图像可知：灯丝的电阻随温度的升高而_______。 （7） 小明设计的表格是_______（选填“正确”或“错误”）的，理由是_______________________________________________。 （8） 在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，还可探究____（填字母）的关系。 A. 电流与电阻 B. 电流与电压 （9） 实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比_____（选填“偏大”或“偏小”）。 （10） 另一小组的小张想利用相同的器材测量另一个额定电压为 3.8V 的小灯泡的额定功率，但发现电压表 0∼15V 量程损坏，于是根据在电压表示数为 3V 时的电流计算出了小灯泡的电阻 RL ，再根据 P0= _ ____计算小灯泡的额定功率，则此结果与真实值相比_______（选填“偏大”或“偏小”），原因是___________________________________________________________________________。 （11） 小张为了减小实验误差又设计了一个新方案：把电压表改接到_____________两端，调节滑片 P 使电压表示数为______ V ，小灯泡就会正常发光。 （三）真题体验 ☆在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“ 3.8V ”字样，电源电压恒定。 （2） 连接完实验电路后，开关试触时，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是___________________________________________________________。 （3） 故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视_________的示数，直至小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图9甲所示，则小灯泡的额定功率为_______ W 。 （4） 完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为 R0 的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤： ① 闭合开关 S1 ，将 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______ V ; ② 再将开关 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数 U ； ② 再将开关 S2 拨到触点____（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数 U ； 实验二　探究电流的热效应 （一）实验要点 1．【猜想】电流的热效应可能与导体电阻、电流大小、通电时间等有关。 2．【设计与进行实验】 (1)实验装置。 (2)实验方法：转换法和控制变量法。 ①转换法的应用：通过U形管两侧液面的 高度差 反映产生电热的多少； ②控制变量法的应用。 a．探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的 电流 (两电阻串联)和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝(见图甲)； b．探究电热与电流的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电流大小(见图乙)； c．探究电热与通电时间的关系，控制电阻丝的阻值和通过电阻丝的电流相同，改变通电时间的长短。 3．【实验结论】 导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关： (1)在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流 越大 ，产生的热量越多。 (2)在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻 越大，产生的热量越多。 (3)在电阻和通过导体的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量 越多 。 4．【交流与评估】 (1)被加热的材料选用煤油或空气的原因： 煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显 。 (2)对被加热物质的要求：初温和质量相同的同种物质。 (3)该实验成败的关键是： 确保容器的密闭性良好 。 (4)多次实验的目的：避免偶然因素对实验结论的影响，得出普遍规律。 5．利用电流的热效应解释日常生活中的现象。(例：电视机背后的散热孔、电脑的散热扇)。 （二）强化训练 ☆探究导体产生的热量与哪些因素有关的实验 1.实验目的：分别研究通电导体产生的热量与电阻、电流、通电时间的关系. 2.实验器材：如图所示. 3.实验步骤 （1）如图甲，将5 Ω和10 Ω的电阻串联，控制 相等、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的 . （2）如图乙，将两个5 Ω的电阻并联后，再与一个5 Ω的电阻串联，控制 相同、通电时间相等，比较两个U形管左右液面的 . （3）利用图甲（或图乙），观察任何一个电阻通电一段时间后与之相连的U形管左右液面的 . 4.实验现象与结论 （1）实验现象 ①图甲中U形管B左右液面高度差更大；②图乙中U形管A左右液面高度差更大；③通电时间越长，U形管左右液面高度差越大. （2）实验结论 ① 和通电时间一定， 越大，导体产生的热量越多. ② 和通电时间一定， 越大，导体产生的热量越多. ③通电电阻与电流一定， 越长，导体产生的热量越多. 5.评估与交流 （1）本实验运用到的科学方法有： 、 . （2）图甲、乙中的实验方案是通过加热 ，利用热胀冷缩原理，挤压U形管中的液体，图丙中的实验方案是通过加热 ，根据 来判断导体产生热量的多少，这体现了 法的思想. （3）图乙所示实验中： ①待研究的电阻是 和 . ②电阻R3的作用：让通过R1与R2的电流 （填“相等”或“不相等”）. ③R3的阻值 （填“一定”或“不一定”）要等于R2的阻值. （三）真题体验 ☆　小明利用如图甲、乙所示的电路进行实验探究.已知在两个透明容器中 密封着等量的空气. （1）如图甲所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置.实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 （填 “控制变量”或“转换”）法.通电一段时间后，通过两端电阻丝的 相同，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 （填“多”或“少”）. （2）如图乙是“探究电流通过导体产生的热量与 的关系”的实验装置.实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，通过两容器中电阻丝的电流 （填“相同”或“不相同”），容器 （填“A”或“B”）内电阻丝产生的热量较多. 【拓展设问】 （3）小明利用图甲所示装置实验，发现通电一段时间后，左侧U形管中的液面高度几乎不变，出现此现象的原因可能是 . （4）通电一段时间后发现，图乙所示装置中两侧U形管内液面高度差始终相等，若电路中只有一处故障，则可能是 . （5）如图甲，当通过左边电阻丝的电流为1 A时，通电5 min，右边电阻丝产生的热量为 J，这段时间内左边电阻丝和右边电阻丝产生的热量之比为.  实验三　探究通电螺线管外部磁场的方向(课标必做实验) （一）实验要点 1．【实验目的】探究通电螺线管外部磁场的方向。 2．【实验装置】 3．【实验器材】 电源、螺线管、铁芯、小磁针(铁屑)、开关、导线若干。 4．【实验过程】 (1)按照图示布置器材，连接电路。把小磁针放到螺线 管四周不同的位置。 (2)闭合开关，记录小磁针静止时N极的方向。 (3)改变螺线管中电流的方向，记录小磁针静止时N极 的方向。 5．【实验结论】 (1)通电螺线管外部的磁场和 条形磁体 的磁场相似。 (2)通电螺线管两端的极性与 螺线管中的电流方向 有关。 (3)安培定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。 6．【交流与反思】 (1)在螺线管中插入铁芯的作用： 增强磁场 。 (2)铁屑的作用：反映通电螺线管外部的磁场分布情况。 (3)小磁针的作用：显示某点磁场的方向(小磁针静止时N极所指的方向就是该点磁场的方向)及通电螺线管的极性。 (4)改变环绕螺线管的电流方向，小磁针静止时N极指向随之改变，说明通电螺线管周围的磁场方向与螺线管中的电流方向有关。 (5)通电螺线管的磁性强弱与 螺线管中电流的大小、线圈匝数、有无铁芯 有关。 (6)实验时通电后轻敲玻璃板的目的：减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑在周围磁场的作用下有规则地排列 (7)转换法的应用：①通过小磁针的指向判断通电螺线管外部的磁场方向； ②通过铁屑的疏密程度 判断磁场的强弱。 (8)实验中，对调电源正、负极的目的：探究通电螺线管外部的磁场方向与电流方向是否有关。 (9)要探究通电螺线管周围磁场的强弱与电流大小是否有关，应对实验装置进行改进： 串联一个滑动变阻器 。 （二）强化训练 ☆　在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中： （1）如图甲所示，在有机玻璃板上均匀地撒满铁屑，并在螺线管的两端各放一个小磁针，放小磁针的目的是________________，这种实验方法是__________。螺线管通电后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，接下来的操作是______________。 （2）如图乙，在螺线管周围放满小磁针，闭合开关，螺线管周围的小磁针发生偏转，静止时的指向如图丙所示，此时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原因可能是__________________________ __________。 （3）观察比较可知：通电螺线管周围的磁场和___________的磁场相似。 （4）为了研究通电螺线管两端的极性，老师与同学们一起进行了实验，得到了如图15所示的四种情况。实验说明通电螺线管两端的极性只与螺线管中______________有关，且这个关系可以用____________表述。 （三）真题体验 ☆(2025·长春)在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中： (1)如图甲所示，在嵌入螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后，用手______纸板，观察到铁屑有规则地排列。实验结果表明：通电螺线管外部的磁场与______磁体的磁场相似。 (2)根据图甲中小磁针的N极指向，可知通电螺线管的左端为__极。将电源的正、负极对调，小磁针的N极指向也改变了，说明通电螺线管外部的磁场方向与_____方向有关。 (3)图乙是《事林广记》中所记载的“指南鱼”的复原图，“指南鱼”内部藏有磁石，能够指示南北方向，这是由于地球的周围存在________。 实验四　探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 （一）实验要点 1．【实验装置】 2．【实验方法】转换法、控制变量法。 (1)转换法的应用。 ①观察 电流表的指针是否偏转 ，判断电路中是否产生感应电流； ②根据电流表指针偏转方向判断感应电流的 方向 (选填“大小”或“方向”)； ③根据电流表指针偏转角度判断感应电流的 大小 (选填“大小”或“方向”)。 (2)控制变量法的应用。 ①探究感应电流方向与磁场方向的关系：控制 导体运动 方向不变，改变 磁场方向； ②探究感应电流方向与导体运动方向的关系：控制 磁场 方向不变，改变 导体运动 方向； ③探究感应电流大小与磁场强弱的关系：控制导体做切割磁感线运动的速度不变，改变蹄形磁体磁场强弱； ④探究感应电流大小与导体做切割磁感线运动的速度的关系：控制磁场强弱不变，改变导体做切割磁感线运动的速度大小。 3．【实验结论】 (1)闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时，导体中就会产生电流。 (2)产生电流的大小与磁场的强弱和导体做切割磁感线运动的快慢有关，磁场强度越强，导体做切割磁感线运动的速度越快，产生的感应电流越 大 ；感应电流的方向与 磁场方向和 导体切割磁感线运动 方向有关，其中一个改变，电流方向就会改变。 4．【交流与反思】 (1)实验现象分析及处理方法。 ①导体在磁场中运动时，电流表指针不偏转的原因： 没有感应电流产生 或 产生的感应电流很小 ； ②要使电流表指针偏转明显可采取的措施： 换磁性更强的磁体 、 加快导体做切割磁感线运动的速度 、 增加磁场强度 等。 (2)能的转化：机械能→电能。 （二）强化训练 ☆2025年，第四批052D驱逐舰的飞行甲板上，全新的Z­20F舰载反潜直升机揭开面纱，其机尾装有机载磁异探测器，能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化，转化为相应的变化电流，从而发现潜艇的存在。该过程中感应电流是如何产生的呢？小明接下来进行实验探究： (1)实验中的硬棒AB应选择_______(选填“铁棒”“铝棒”或“塑料棒”)。 (2)实验中，通过观察__________________________来判断电路中是否有感应电流，该科学探究方法是_______。 (3)如图乙所示，小明进行了五次实验，其中能使电流表指针发生偏转的是___________(填实验序号)。 (4)小明分析实验现象，得到了产生感应电流的条件。在此装置中，___________(选填“硬棒AB”“电流表”“开关”或“磁体”)相当于电源。 (5)为了探究感应电流的方向是否与磁场方向有关，应控制_______________不变，改变______方向。 (6)在探究实验中，小明发现每次电流表指针摆动的角度不同，猜想可能与导体做切割磁感线运动的速度有关。小明为了验证自己的猜想，再次利用如图甲装置进行多次实验(导体运动区域的磁场强弱相同)。在同一实验中，应使导体做______(选填“匀速”或“变速”)运动。如表是实验测得的数据，分析数据可得出结论：在磁场强弱相同时，___________________________________________________。 (7)【素养设问】在实验中发现实验现象不太明显，请提出一条改进措施：______________________________________________________________________________。 (8)小新总结了“电和磁”的知识后，设计了如图丙所示的实验装置。闭合开关S后，电动机A开始转动，通过皮带带动B转动，此时小灯泡发光。如果要使A的转动方向与原来相反，则应采取的措施是___________________。 （三）真题体验 ☆ (2020·安徽)在探究“什么情况下磁可以生电"的实验中，实验装置如图所示。 (1)实验现象∶①保持蹄形磁体位置不动，让导线AB在磁场中静止、竖直向上或向下运动，电流表的指针均不发生偏转；②导线AB向左或向右运动，电流表的指针发生偏转；③保持导线AB不动，让蹄形磁体向左或向右运动，电流表的指针发生偏转。 实验结论∶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。 (2)实验现象∶①保持磁场方向不变，导线AB向右运动时，电流表指针向左偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向右偏转。②对调磁体两极的位置，使磁场方向发生改变，导线AB向右运动时，电流表指针向右偏转；导线AB向左运动时，电流表指针向左偏转。 实验结论∶感应电流的方向与________有关。 1 学科网（北京）股份有限公司 $