北京第三十九中学物理电与磁易错题Word版 含答案Word格式.docx
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线圈原来不转的原因是_______;
(2)若要电动机转速加快,小明应将滑动变阻器的滑片向_______移动;
(3)接下来,小明把永磁铁换成图乙所示的电磁铁,并将电磁铁线圈的两个接线柱M、N分别与电刷A、B相连,使电磁铁线圈与电动机模型线圈并联后,合用一个电源。
当对调接在电源正、负极上的导线时,电动机线圈转动的方向会不会改变?
答:
_______,理由是_______;
(4)完成以上实验后,小明取下图甲中的电源换上小灯泡,在模型的转轴上绕上细线,如图丙所示,然后快速拉动细线,使线圈转动起来,结果小灯泡发光,此时这模型就相当于_______机。
【答案】线圈刚好处在平衡位置左不会电流方向和磁场方向同时改变发电
(1)[1]线圈不转,用手轻轻转了一下线圈,电动机模型开始正常转动,说明线圈原先刚好处在平衡位置。
(2)[2]要使电动机转速变快,就要增大电流,所以滑动变阻器电阻应变小,即滑片要向左移动。
(3)[3][4]电磁铁和线圈共用一个电源,当对调电源正负极时,电磁铁的磁场方向改变,线圈中的电流方向也发生改变,所以电动机的转向不变。
(4)[5]拉动细线,线圈转动,切割磁感线,产生感应电流,所以是发电机的模型。
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).
(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.如图所示是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图。
小谦同学实际探究时,在下表记录了实验情况。
实验序号
磁场
方向
ab中
电流方向
ab
运动方向
1
向下
无电流
静止不动
2
由a向b
向左运动
3
向上
向右运动
4
由b向a
(1)比较实验2和3,说明通电导线在磁场中受力方向与________有关;
比较实验__________和____________,说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
(2)小谦通过观察导线运动方向,来判断导线在磁场中受力方向,用到的物理学方法是____________(选填下列选项对应的符号)。
A.类比法B.控制变量法C.转换法
(3)小谦想在这个实验的基础上进行改造,来探究“哪些因素影响感应电流的方向”。
为了观察到明显的实验现象,他应把图中的电源换成很灵敏的___________(选填“电流表”或者“电压表”)。
【答案】磁场方向24C电流表
(1)比较实验2和3,电流方相相同,磁场方向不同,导体运动的方向不同,说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关;
比较实验2、4,磁场方向相同,电流方向不同,导体运动方向不同,说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。
(2)实验中通过观察导线运动方向,来判断导线在磁场中受力方向,用到的科学方法是转换法;
(3)探究影响感应电流方向的因素,为了观察到明显的实验现象,需要用灵敏电流表代替电源来显示产生感应电流的方向。
5.磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小与放入它们之间物体的哪些因素有关,请你参与探究并解决一些问题。
(1)如图a,保持磁体和纸片间的距离一定,在纸片上放入不同的物体时,通过比较纸片下面能吸附的回形针数量,显示磁体对回形针吸引力的大小。
回形针的放置有图b中的甲、乙两种方法,依据_______的原理,回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力,应选择图中____的方法。
(a)
(b)
(2)选择正确的方法后,他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同、材料不同的铁板、铝板等,观查能吸引的回形针个数,多次实验后将数据记录在下表中。
①分析数据,可以得出:
在其他条件相同时,放入铁板或镍板,吸引回形针的数量____,说明铁板和镍板对吸引力的影响____,即对磁性屏蔽效果明显。
②铁、镍、铝都是导体,而铝对磁性屏蔽效果不明显,原因可能是____。
③铝是导体,陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体,从表中数据知道,它们对吸引力影响效果相同。
据此,你提出一个值得探究的问题:
______________________。
(3)他们在纸片上分别放入形状和____相同、面积不同的铁板,发现铁板面积越大,吸住的回形针数量越少。
(4)日常生活中,磁卡常受外界磁场影响出现消磁现象。
请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质,写出一种保护磁卡磁性的方法:
_________________。
【答案】二力平衡乙较少(或明显减少)较大(或明显)铝不能被磁体吸引(或铝不能被磁化)磁性屏蔽的效果与物体的哪些因素有关厚度磁卡放人铁盒中(或放入含有铁、镍丝的网状包里)
(1)回形针受到两个力的作用:
重力和磁体的吸引力,处于静止状态,所以这两个力是一对平衡力。
故应用的原理是二力平衡;
甲乙两图比较,通过乙图中下方能够吸引的回形针数量,可以比较吸引力的大小,能达到实验目的,而甲图,在纸片下方吸引回形针数量不能比较出吸引力的大小,不能达到实验目的。
因此选择乙图;
(2)①分析数据可以得出,在其它条件相同时,放入铁板或镍板,吸引回形针的数量较少,说明铁板和镍板对吸引力的影响较大,即对磁性屏蔽效果明显;
②铁、镍、铝都是导体,而铝对磁性屏蔽效果不明显,原因可能是铝不是磁性物质,不能被磁化;
③铝是导体,陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体,从表中数据知道,它们对吸引力影响效果相同。
铁、镍、铝都是导体,它们对吸引力影响效果却不同。
因此提出的问题是:
磁体屏蔽的效果与哪些因素有关;
(3)根据控制变量法的思路,要研究屏蔽效果与铁板面积的关系,必须保持铁板的形状、厚度一定,改变面积大小,观察回形针被吸起的数目多少;
(4)由于含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显,所以可以将磁卡放在铁盒中,磁性就能长时间保持了,磁卡不易受到外界磁场的影响。
【点睛】
注意理解体会实验采用了控制变量法和转换法,两种方法都是初中物理常用的研究方法,要熟悉两种实验方法在初中物理实验中的应用。
6.东东和辰辰在学习“探究电动机为什么会转动”后,来到实验室又经历了一些科学探究过程.
(1)验证磁场对电流的作用(如图甲所示):
将一白炽灯接通电源后,东东用一条形磁体靠近灯泡的玻璃罩,仔细观察灯丝,东东发现___________,该现象说明_____________。
(2)如图乙所示是东东和辰辰制作的电动机模型。
通电后,轻轻拨动线圈,他们发现电动机不转,下面是他们分析到的可能的原因,请你帮他们看一看,可能的是______.①线圈处于平衡位置;
②接线柱接触不良;
③磁铁的极性反了;
④电池装反了;
⑤转子受到的摩擦力太大了;
⑥转子与定子之间的摩擦力太大;
⑦电池太旧了;
⑧磁铁的磁性不够强.
(3)经过处理,通电后轻轻拨动线圈,他们发现电动机只转动了一周,就在某一位置附近晃动几下停下来了.他们分析现象得到:
“某一位置”是指______;
如果要让电动机连续地转动下去,可以怎样改进____?
【答案】灯丝颤动磁场对通电导体有力的作用②⑤⑥⑦⑧平衡位置将线圈与半环(换向器)一起固定在转轴上,将线圈的两端分别与半环(换向器)的两端相连,通过电刷、半环(换向器)向线圈输入电流
将一白炽灯接通电源后,东东用一条形磁体靠近灯泡的玻璃罩,因为灯丝通过的是方向一直变化的交流电,所以仔细观察灯丝,会发现灯丝颤动,现象说明磁场对通电导体有力的作用。
(2)如图分析线圈不能转动的原因:
①如图线圈没有处于平衡位置,不正确;
②接线柱接触不良时,电流不通,线圈不受力,不会转动,正确;
③磁铁的极性反了,线圈受力相反,但不是不能转动的原因,错误;
④电池装反了,线圈受力相反,但不是不能转动的原因,错误;
⑤转子受到的摩擦力太大了,磁场力不能克服摩擦力,不能转动,正确;
⑥转子与定子之间的摩擦力太大,磁场力不能克服摩擦力,不能转动,正确;
⑦电池太旧了,电流小,线圈受到的磁场力小,线圈可能不转,正确;
⑧磁铁的磁性不够强,则线圈受到的磁场力小,线圈可能不转,正确。
故选②⑤⑥⑦⑧。
(3)如图的实验装置在平衡位置时线圈会晃动几下停下来,不能继续转动,所以“某一位置”是指平衡位置;
如果要让电动机连续地转动下去,应该在线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向,故可以将线圈与换向器一起固定在转轴上,将线圈的两端分别与换向器的两端相连,通过电刷、换向器向线圈输入电流;
也可以在刮去绝缘漆时,将一端全部刮掉,另一端刮去半周,使线圈转过平衡位置时切断电流,依靠惯性转过去,也可以使线圈持续转动。
故答案为:
(1).灯丝颤动
(2).磁场对通电导体有力的作用(3).②⑤⑥⑦⑧(4).平衡位置(5).将线圈与半环(换向器)一起固定在转轴上,将线圈的两端分别与半环(换向器)的两端相连,通过电刷、半环(换向器)向线圈输入电流
点睛:
要明白家庭电路中的电流是交流电,电流的大小和方向一直在改变,所以磁铁靠近灯丝时,灯丝会颤动;
另外要知道换向器的作用,即线圈转过平衡位置时改变线圈中的电流方向,使线圈持续转动。
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
(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
4×
10-16
2
6.4×
2×
3
4.8×
36×
4
8×
5
72×
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
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.小明利用如图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”.
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿________(选填“上下”或“左右”)方向运动时,电流表指针会发生偏转.
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针______(选填“会”或“不会”)发生偏转.
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转.由此小明得出结论:
闭合电路得一部分导体在磁场中做_________运动时,电路中就产生感应电流.
(4)小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关.为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是:
__________.
【答案】左右不会切割磁感线用磁性不同(大小不同)的两块磁铁,让导体棒分别以相同的速度向相同的方向运动,观察电流表指针偏转角度的大小
分析:
根据产生感应电流的条件分析即可以做出前三问;
运用控制变量法设计实验解决第四问.
解答:
(1)磁铁不动,闭合开关,导体棒沿左右方向运动时能切割磁感线,电路中会产生感应电流,故电流表指针能发生偏转;
(2)导体棒不动,闭合开关,磁铁上下运动,没有切割磁感线,电路中不会产生感应电流,故电流表指针不能发生偏转;
(3)断开开关,无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动,电流表指针都不发生偏转.因为电路没有闭合,由此小明得出结论:
闭合电路得一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,电路中就产生感应电流.
(4)小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关.为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,应采用控制变量法,具体操作为:
用磁性不同(大小不同)的两块磁铁,让导体棒分别以相同的速度向相同的方向运动,观察电流表指针偏转角度的大小;
故答案为
(1).左右
(2).不会(3).切割磁感线(4).用磁性不同(大小不同)的两块磁铁,让导体棒分别以相同的速度向相同的方向运动,观察电流表指针偏转角度的大小;
【点睛】本题重点是电磁感应现象的条件有两个,一为闭合回路、二为部分导体切割磁感线,两个缺一不可.
10.为了探究导体在磁场中怎样运动才能在电路中产生电流,采用图中所示的实验装置进行实验:
(1)将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,电流计指针不偏转,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针____偏转;
断开开关,让导体在蹄形磁体中左右运动,电流计指针____偏转。
(填“会”或“不会”)
(2)将用细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,让导体在蹄形磁体中竖直上下运动,电流计指针____偏转;
让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,电流计指针___偏转。
(3)综合
(1)
(2)中的实验现象可知,导体在磁场中运动产生电流的条件是:
导体必须是____电路的一部分,且一定要做____运动。
(4)在这个实验中____能转化为了电能。
【答案】会不会不会会闭合切割磁感线机械
(1)[1]将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,没有切割磁感线,电流计指针不偏转;
让导体在蹄形磁体中左右运动,导体切割磁感线,有感应电流产生,电流计指针会偏转;
[2]断开开关,让导体在蹄形磁体中左右运动,虽然导体切割磁感线,但由于开关断开,电路没有电流,电流计指针不会偏转;
(2)[3][4]将细导线悬挂的导体放入蹄形磁体中,闭合开关,让导体在蹄形磁体中竖直上下运动,导体没有切割磁感线,没有感应电流产生,电流计指针不会偏转;
闭合开关,让导体在蹄形磁体中斜向上或斜向下运动,导体做切割磁感线运动,有感应电流产生,电流计指针会偏转;
(3)[5][6]综合
(1)
(2)中的实验现象可知,导体在磁场中运动产生电流的条件是:
导体必须是闭合电路的一部分,且一定要做切割磁感线的运动;
(4)[7]此实验中消耗了机械能,获得了电能,是将机械能转化为电能的过程。
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:
__
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