九年级下册物理 电与磁专题练习解析版.docx

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九年级下册物理电与磁专题练习解析版

九年级下册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．小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：

电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？

于是他利用如图所示的电路，选用分别标有“1.5V0.25A”“2.5V0.3A”和“3.8V0.3A”字样的小灯泡L1、L2、L3，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系．

（1）他将灯L1接入图甲电路，请你用笔画线代替导线，帮他将实物电路连接完整．______

（2）闭合开关后，他调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L1的电流为0.2A，再测出L1两端的电压，此时电压表示数如图乙所示，然后计算出此时灯L1的电阻为______Ω，实际功率是____W．

（3）换上灯L2，闭合开关，为保持电流为0.2A不变，应将滑片P向________（选填“左”或“右”）端移动；再测出L2两端的电压，算出L2的电阻和功率．换上灯L3，做第三次实验，并将实验数据记录在下表中．

（4）请根据实验数据，在图丙中作出小灯泡功率与电阻关系的图象．______

（5）分析图象可得结论：

在电流一定时，小灯泡的实际功率与电阻成________关系．

（6）小波认为：

为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便．对此你可以如何改进？

____．

【答案】答案见解析40.16左答案见解析正比将L1、L2、L3串联在同一电路中，使电流不变

【解析】

【分析】

【详解】

（1）如图

（2）电压表使用的0～3V，分度值为0.1V，电压为0.8V，电流为0.2A，所以L1电阻为R1=

=

，实际功率P实=UI=0.16W；

（3）换上灯L2，电阻增大，总电阻增大，电路电流减小，电流表的示数将变小；

要使电路电流增大到0.2A，要减小电路总电阻，滑动变阻器的滑片向左端移动；

（4）

（5）分析图像可知图线是一条过原点的直线，可知，电流一定时，功率和电阻成正比．

（6）实验目的是小灯泡功率与电阻的关系，根据控制变量法，要保证电流不变，则可以将L1、L2、L3串联在同一电路中，分别测各自两端电压即可．

【点睛】

本题题干很长，给学生的心理压力很大，并且本题涉及到的知识点多，而且和数学联系起来，增大了试题的难度，并且用实验探究功率和电阻关系的题目比较少见，学生不熟悉，更增大了习题的难度．

2．两个电磁铁A和B都用粗细相同的漆包线绕制而成，其外形及所用的铁芯都相同，但线圈面数不同（外观上看不出）要比较哪个电磁铁的线匝数多，小明用相同的恒压电源、滑动变阻器、导线、开关，并提供足够多的大头针，连接电路进行了图两个实验。

（1）关于小明的实验：

①磁性较强的电磁铁是______（选填“A”或“B”）。

依据是_____；

②该实验，无法比较哪个电磁铁的线圆匝数更多，原因是______；

（2）利用上述器材设计实验，要求能比较哪个电磁铁的线圈匝数更多（可增加一个器材，或不增加器材）：

①步骤（可用文字或画图表述）______；

②结论分析：

______。

【答案】A吸引大头针的数量较多不能确保流过两个电磁铁的电流相同见解析吸引大头针数量较多的电磁铁，线圈匝数较多

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1][2]由图可知电磁铁A吸引的的大头针数量比电磁铁B多，可判断电磁铁A的磁性较强。

[3]影响电磁铁磁性强弱的因素有线圈匝数、电流大小，该实验中无法通过电磁铁磁性强弱来判断谁的线圈匝数多，谁的少，原因在于无法确保流过两个电磁铁的电流相同。

（2）[4]步骤：

将电磁铁A、B串联在一个电路中，通过它们的电流相等，是电磁铁A、B上的线圈匝数不同。

[5]结论分析：

在电磁铁通过电流相同时，线圈匝数较多的电磁铁，吸引大头针数量较多；线圈匝数较少的吸引大头针数量较少；可判断：

吸引大头针数量较多的电磁铁，线圈匝数较多。

3．学习“电磁感应”时，老师演示了发电机模型的实验（如图），摇动把手，使线圈快速转动，小灯泡就亮了。

小刚想到：

产生电流的条件可能与线圈在磁场中的运动有关。

他和同学们开始了探究：

（1）小刚将一根导体棒的两端用细导线悬挂起来，并与灵敏电流计、开关串联组成闭合电路，将导体棒放在蹄形磁体的磁场中（如图甲）。

小红提醒他，先把开关_______才能进行实验。

正确操作后，小刚完成了几次实验，将磁极位置、导体棒的运动方向和产生电流的情况记录如图乙，其中a表示垂直于纸面方向的导体棒；

（2）小刚据此得出“只要导体棒在磁场中运动，闭合电路中就会产生电流”的结论，小红认为还应让导体棒做垂直于纸面向里、向外和________方向的运动，才能使探究更充分；

（3）随着导体棒的运动，灵敏电流计的指针会发生左右偏转，于是他们对“产生电流的方向与哪些因素有关”作了如下的猜想：

猜想1：

产生电流的方向与磁场方向有关；

猜想2：

产生电流的方向与导体运动方向有关；

为验证猜想，同学们进行了相应的实验，将现象记录在如下的表格中

实验序号

磁极位置

导体棒运动情况

电流计指针偏转情况

1

上N下S

水平向右运动

向右偏转

2

上S下N

水平向右运动

向左偏转

3

水平向左运动

向右偏转

分析第1、2两次实验发现，产生电流的方向跟________有关；第3次实验中磁体上方为_____（选填“N”、“S”）极，和其他实验对照验证了猜想2；

（4）老师肯定了他们的探究，又介绍了科学家科拉顿的相关研究，1825年他用如图丙所示的实验装置，在两个房间中进行实验：

①实验中用______________的现象来判断电路中是否产生了电流；

②将导线、小磁针与磁铁、线圈分别置于两个房间，是为了________________；

③科拉顿将磁铁插进线圈里，然后迅速奔向另一个房间，没有观察到产生电流的现象；他再回到放着磁铁和线圈的房间里，把磁铁从线圈中抽了出来，又跑到磁针和导线所在的房间，还是没有观察到现象。

科拉顿失去了发现电磁感应现象的机会，被后人评价为“跑失良机”。

他没能观察到产生感应电流现象的根本原因是：

______________。

【答案】闭合向上、向下磁场方向S电流的磁效应避免磁铁的磁场对小磁针产生影响没在磁铁做切割磁感线运动时，及时观察实验现象

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]进行实验时，应先闭合开关，才能得到闭合电路。

（2）[2]在图乙中，导体棒在磁场中作水平向左和斜向上的运动，那么还应让导体棒做垂直于纸面向里、向外和向上、向下方向的运动，因为应让导体棒向各个方向移动，才能对照比较出哪个方向会产生感应电流。

（3）[3]从表格的1、2两次数据知，导体棒运动的方向相同，但所处的磁场的方向相反，而产生的电流的方向也相反，说明产生的电流的方向与磁场的方向有关。

[4]从表格知，第3次实验导体棒运动的方向与上面两次都不相同，要想探究产生电流的方向与导体运动方向有关，那么应保持所处的磁场的方向相同，而1、3两次产生电流的方向相同的，不能对照验证猜想2，所以应选择2、3两次实验，那么此次实验中磁体的上方是S极。

（4）①[5]实验中用电流的磁效应现象来判断电路中是否产生电流，因为通电导体周围存在着磁场，如果有电流产生，那么导线周围就有磁场，静止的小磁针就会转动。

②[6]将导线、小磁针与磁铁、线圈分别置于两个房间，是为了避免磁铁的磁场对小磁针产生影响。

③[7]科拉顿没能观察到电流的原因是：

感应电流产生的条件是，闭合电路的部分导体在作切割磁感线运动时，才会产生感应电流。

而磁铁在插入或抽出线圈时，才满足感应电流产生的条件，可是这时科拉顿尚未来得及跑到另一房间，所以错过了发现的机会。

4．小谦在探究“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）小谦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

的变化，来判断磁体间力的变化，用到的科学方法是________法。

（2）小谦分析三次实验现象，得出结论：

两磁铁磁极间的________，相互作用力越大，小月认为：

这个结论还需要进一步实验论证，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，磁体间作用力与距离的关系。

【答案】转化（或转换）距离越小排斥

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]由题意可知，磁体间作用力越大，细线与竖直方向的夹角也越大，那么可以通过观察这个夹角的大小得知磁体间力的变化，用到的科学方法是转换法。

（2）[2]从三次实验可看到，夹角越大时，相互作用力越大，这时两磁铁磁极间的距离越小，可得出结论：

两磁铁磁极间的距离越小，相互作用力越大。

[3]磁体间的相互作用规律有吸引也有排斥，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。

5．如图，在“磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒AB用细线悬挂后置于蹄形磁体的磁场中

（1）接通电源，铝棒AB向左运动，说明磁场对电流有的_____作用，_____（选填“电动机“或“发电机”）利用这一原理工作的．

（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒AB向_____（选填“左”成“右”）运动，说明力的方向与_____方向有关．

（3）小明猜想磁场对通电直导线作用力的大小可能与导线中电流大小有关，请在图中器材的基础上，添加一只器材，设计一个简单实验，探究这一猜想．

添加器材：

_____

简要做法：

_____

【答案】力电动机右磁场滑动变阻器将滑动变阻器串联在电路中，改变滑片的位置，观察铝棒摆动的幅度

【解析】

（1）把一根轻质的铝棒作为直导线放在蹄形磁体的磁场里，接通电源，看到直导线向左运动，说明磁场对通电导线有力的作用；电动机就是利用该原理制成的；

（2）只将磁体的两极对调，接通电源，导体的运动方向会改变，所以观察到直导线向右运动；说明力的方向与磁场的方向有关；

（3）探究磁场中通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关，可以在其他条件不变的情况下，添加一滑动变阻器来改变电路中的电流．

其做法如下：

在图所示的电路中串联一个滑动变阻器，移动变阻器的滑片，改变导线中电流的大小，观察通电导线摆动的幅度；以此判断磁场对通电导线作用力大小与导线中电流的大小是否有关．

6．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

向下

由a向b

向左运动

3

向上

由a向b

向右运动

4

向下

由b向a

向右运动

（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

【解析】

【详解】

（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。

7．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。

8．如图所示装置，闭合开关，用外力使导体棒ab水平向右运动，发现导体棒cd也随之运动．此装置中：

（1）甲部分发生的是________现象，人们根据这一原理发明了________．

（2）有一种“车窗爆破器”，陆续安装BRT公交车的窗玻璃上，其原理是：

当爆破器中的线圈有电流通过时，爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力，上述过程产生的能量转化是电能转化为机械能，图中____（甲/乙）部分产生的能量转化，与这一过程是相同的．

【答案】电磁感应发电机乙

【解析】

（1）如图甲，用外力使导体棒ab水平向右运动时，切割磁感线运动，产生了电流，所以甲部分发生的是电磁感应现象，人们根据这一原理发明了发电机，使电能的大量使用成为可能；

（2）有一种“车窗爆破器”，陆续安装BRT公交车的窗玻璃上，其原理是：

当爆破器中的线圈有电流通过时，爆破器中的“钨钢头”会产生一个瞬间的冲击力，上述过程产生的能量转化是电能转化为机械能；

图中乙部分，电流通过导体时，受到磁场力的作用而运动，所以乙部分的能量转化与这一过程是相同的．人们利用这一原理发明的电动机，为人们生产活动提供动力．

点睛：

注意区分研究电磁感应和磁场对通电导线作用力的两个装置，从能的转化看，两者是相反的，即电磁感应现象中将机械能转化为电能，而磁场对通电导线的作用力，将电能转化为机械能．

9．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。

10．

（1）如图所示是电磁学中一个很重要的实验，从实验现象可知通电导体周围存在磁场，这种现象是1820年丹麦物理学家________发现的。

（2）把直导线弯曲成螺旋线，当螺旋线圈中插入铁芯后磁性增强，此装置称为电磁铁，为探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：

猜想A：

通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；

猜想B：

外形相同的电磁铁，线圈的匝数越多，它的磁性越强。

为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流合作设计了以下实验方案：

用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，进行如图所示实验。

通过观察电磁铁吸引大头针数目的多少，来判断其磁性强弱的不同。

①通过比较图________两种情况，可以验证猜想A是正确的。

②通过比较图C中甲、乙两电磁铁，发现猜想B不全面，应补充：

________________________。

（3）随着科学技术的发展，电磁铁在生产、生活中的应用十分广泛，如水位自动报警器，其工作原理如图所示，当水位未达到金属块A时，工作电路的状态是________。

A．红、绿灯同时亮B．红、绿灯都不亮

C．绿灯亮D．红灯亮

【答案】奥斯特A、B电流相同时D

【解析】

【详解】

（1）奥斯特实验就是以奥斯特的名字命名的，这个实验证明了电流周围存在磁场，揭示了电和磁之间的联系，因此奥斯特也被尊称为“揭示电和磁联系的第一人”；

（2）实验中电磁铁的磁性是以电磁铁吸引大头针数目多少的不同体现的，用到了转换法的思想；

①要验证猜想A是正确的，根据控制变量法的思想，必须控制线圈的匝数相同，改变电流的大小，观察电磁铁吸引大头针数目的多少，符合此要求的只有A、B两图；

②C图中甲、乙两磁铁串联，通过的电流相同，线圈的匝数不同，吸引的大头针数目不同，匝数多的吸引的大头针多，磁性强，因此B的猜想应该补充“电流相同”这一前提条件．

（3）水位自动报警器利用了电磁铁“通电有磁性，断电无磁性”的特点，当水位达到金属块A时，由于水是导体，电磁铁电路接通，电磁铁产生磁性把衔铁吸下来，使触电与红灯电路接通，红灯发光．

故答案为：

（1）奥斯特；

（2）①A、B；②电流相同；（3）D．

11．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。

⑴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。

⑵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：

__________________________；

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：

________________________；

⑶、在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：

“当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？

”

①．你对此猜想是：

____________________________________；

②．现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法：

_______________

【答案】调节滑动变阻器的滑片位置（改变电阻等）电磁铁吸引铁钉（大头针）的多少在线圈匝数相同时，电流越大，磁性越强（或电流越小，磁性越弱）在电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强（或线圈匝数越少，磁性越弱）在电流和线圈匝数一定时，铁芯越大磁性越强将大小不同的铁芯分别插入通电螺线管中，观察电磁铁吸引铁钉的多少

【解析】

（1）如图，移动滑动变阻器的滑片，改变连入电路的电阻，改变电路中的电流。

电磁铁的磁性强弱不能直接用眼睛观察，而是通过电磁铁吸引大头针的多少来反映，吸引大头针越多，电磁铁的磁性越强。

（2）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大，磁性越强；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，线圈匝数越多，磁性越强；（3）①猜想：

在电流和线圈匝数一定时，铁芯越大磁性越强，②验证猜想的方法：

将大小不同的铁芯分别插入通电螺线管中，观察电磁铁吸引铁钉的多少。

点睛：

（1）电磁铁磁性强弱影响因素：

电流大小、线圈匝数多少、有无