淄博物理电与磁单元测试与练习word解析版.docx

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淄博物理电与磁单元测试与练习word解析版

淄博物理电与磁单元测试与练习（word解析版）

一、三物理电与磁易错压轴题（难）

1．某同学猜想电磁铁磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关。

在探究“电磁铁磁性强弱与电流大小是否有关”时，使用的器材有：

学生电源、电磁铁、电流表、滑动变阻器、开关、软铁块P、铁架台、电子秤、导线若干。

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）实验时，他_______开关S，组装实验电路如图所示，请将滑动变阻器连入电路中，要求：

滑片向左滑动时电路中电流变大；

（2）本实验中根据______________比较电磁铁磁性强弱；

（3）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。

（_________）

【答案】断开，

电子秤的示数

实验次数

电流I/A

电子秤的示数/g

1

2

3

……

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]在连接电路时，开关S应处于断开状态。

由题意知，电路中变阻器调节电路的电流，所以各元件串联；而滑片向左滑动时电路中电流变大，即滑片向左滑动时，变阻器接入电路的电阻变小，所以变阻器下边的接线柱应接左边的；电路所用电源为学生电源，则电流表应用大量程0~3A，故电路连接如下：

（2）[2]实验根据电子秤的示数来比较电磁铁磁性强弱。

因为当开关闭合时，电路中有电流通过，电磁铁有磁性，对放在电子秤上的软铁块P有吸引力。

当电流越大时，电磁铁的磁性就越强，对软铁块的吸引力就越大，那么软铁块对电子秤的作用力就越小，则电子秤的示数就越小。

（3）[3]实验探究的是“电磁铁磁性强弱与电流大小的关系”，所以在实验时需记录电流的大小，而磁性的强弱是通过电子秤的示数来反映的，所以还需要记录电子秤的示数。

故实验表格如下：

实验次数

电流I/A

电子秤的示数/g

1

2

3

……

2．在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根轻质的铝棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。

（1）小明闭合开关，看到铝棒稳定时如图乙所示；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，闭合开关，观察到铝棒ab稳定时如丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与____________方向有关。

然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将铝棒ab两端对调后接入电路，发现铝棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。

你认为小明的做法对吗?

____为什么?

_________。

（2）小明进一步猜想：

在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢?

为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表，并通过将铝棒ab换成长短、粗细均相同但电阻更大的铁棒和电阻更小的铜棒来改变电路中的电流，进行对比实验。

①实验过程中，小明应根据______（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小。

②闭合开关，小明发现铁棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明感到非常困惑。

请你指出小明实验设计中存在的问题并提出改进方法。

存在问题：

_____________。

改进方法：

_________________。

（3）若想利用小明的实验装置继续探究电磁感应现象，我们只需将图甲中的__________（选填“开关”、“铝棒ab”或“电源”）替换成_____________即可。

【答案】磁场不对因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变导线摆动角度铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒电源灵敏电流表

【解析】

【详解】

（1）[1]仅对调磁极位置，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关；

[2][3]小明的做法不对；因为将铝棒ab两端对调后接入电路，电流方向还是不变，那么受力方向也不变，电流方向实际上是没有变化的；

（2）[4]为了探究磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关，需改变电流的大小，观察金属棒的受力大小，应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小；

[5][6]由于铁棒比铝棒电阻大，根据

可知，在电源电压不变时，通过铁棒的电流较小，当磁场强度相同时，电流越小，导体受到的磁场力越小，因此铁棒比铝棒摆动的幅度小；所以实验中存在的问题是：

铁棒在磁场中会受到磁铁的吸引力；改进方法是：

把丁图的铁棒换成与丙图相同的铜棒；

（3）[7][8]探究电磁感应现象，即磁生电，只需将图甲中的电源替换成灵敏电流表即可，这电流表能显示是否有电流产生。

3．如图是小明“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。

（2）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明_________________________。

（3）针对这个实验，小明作了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，为了验证小明的猜想，请你帮他设计主要的实验步骤：

______________。

（4）小明通过上述（3）的实验，发现磁场越强，产生的感应电流越大。

从而小明认为提高发电量的关键在于增强发电机电磁铁的磁性，只要不断增强电磁铁的磁性，就能获得更多的电能，这个观点正确吗？

为什么？

___________________________。

【答案】切割磁感线感应电流的方向跟导体做切割磁感线运动方向有关主要步骤：

改变磁场强弱，让导体AB以相同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小不正确。

这个实验中，是将做切割磁感线的导体的机械能转化为电能，增强磁性可以提高能量的转化效率，但并不能使发电机产生多于导体机械能的电能

【解析】

【详解】

（1）如图的实验电路，闭合开关后，当导体ab向左或向右运动时，导体切割磁感线运动，故产生感应电流，电流表指针偏转，当导体ab向上或向下运动时，导体没有做切割磁感线运动，电流表指针不偏转，所以此实验过程说明闭合电路中的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）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，可见电流方向的不同与导体切割磁感线运动方向有关，即说明感应电流的方向跟导体做切割磁感线运动方向有关。

（3）要探究“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”，根据控制变量的思想，应保证切割磁感线的运动速度相同，改变磁场的强弱，比较电流表的偏转角度得出结论，所以为了验证小明的猜想，主要的实验步骤为：

改变磁场强弱，让导体AB以相同的速度做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小。

（4）小明的观点是错误的，根据能量守恒定律知，能量不可能凭空产生，电磁感应现象中，电能是由机械能转化而来的，单独增强磁性时，并不能获得更多的电能，所以观点不正确。

4．如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，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．

（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）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片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另外一个因素的关系．

（3）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”或“减小”）．

（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．

（5）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？

______（只写出一个即可）

【答案】减小摩擦线圈匝数减小N铁芯大小

【解析】

【分析】

（1）根据减小摩擦的方法解答；

（2）根据1、2位置比较接入电路线圈匝数多少可知答案；

（3）当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电阻变大，电流变小，磁场减弱；

（4）首先判断电磁铁的N、S极，然后利用电磁铁与所放磁铁的磁极相互作用做出判断；

（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．

【详解】

（1）在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，从而减小了摩擦；

（2）保持滑片P位置不变，忽略线圈电阻，则电流不变，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；

保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，改变电流大小，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系．

（3）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处放小磁铁让磁铁的右端为N极、左端为S极时，则通电线圈右端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；

所以指针的偏转角度大小还与铁芯大小有关，也与竹片削制的指针质量有关．

5．如图所示是同学们安装的直流电动机模型．

（1）在某次安装直流电动机模型活动中，小孙、小金、小星各自把安装好的电动机接入电路，闭合开关线圈均不转．若小孙用手轻轻一推转子，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是_____________；若小金用手轻轻把电刷（铜片）弯曲一下，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是______________；若小星在原磁体上加一块磁体，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是________________．

（2）线圈正常转动后，若把电源的两极对调一下，观察到线圈转动的________发生变化；若改变线圈中的电流大小，观察到线圈转动的________发生变化．

（3）许多家用电器用到电动机，请你列举一种装有电动机的家用电器的名称：

__________．

【答案】线圈在平衡位置换向器与电刷接触不良（或摩擦过大）磁体磁性太弱方向速度电风扇（或洗衣机等）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）闭合开关线圈均不转．

小孙用手轻轻一推转子，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是线圈在平衡位置，转动一个角度后，线圈两边受力不平衡，线圈会持续转动；

小金用手轻轻把电刷（铜片）弯曲一下，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是：

换向器与电刷接触不良，无电流通过，也可能是摩擦过大，调整后摩擦力小了，线圈转动；

若小星在原磁体上加一块磁体，线圈就转动起来，则她的线圈不转的原因是磁体磁性太弱．

（2）直流电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关；

线圈正常转动后，若把电源的两极对调一下，电流方向改变，所以观察到线圈转动的方向发生变化；

若改变线圈中的电流大小，观察到线圈转动的速度发生变化．

（3）许多家用电器用到电动机，日常家电中装有电动机的有：

电风扇、洗衣机等．

6．探究“产生感应电流条件”的实验步骤如图甲、乙、丙所示。

（1）本实验中，我们是通过观察____________来判断电路中是否有感应电流产生的。

（2）比较________两图可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；比较________两图可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。

（3）若图甲中AB棒不动，磁体左右水平运动，电路中________（选填“有”或“无”）感应电流。

（4）实验过程中，某些同学按图甲所示方法进行操作时，实验现象不太明显，请你分别从实验装置和操作过程两方面各提出一条改进的措施，实验装置方面：

__________；操作过程方面：

_____________。

【答案】灵敏电流计指针是否偏转甲、丙甲、乙有换用磁性更强的磁体加快导体的运动速度

【解析】

【详解】

（1）电路中产生的感应电流不能用眼睛直接观察，所以串联电流表，可以通过电流表指针是否发生偏转，判断电路中是否有感应电流。

（2）甲、丙两图是电路中的一部分导体都切割磁感线运动，甲图中有感应电流，丙图中无感应电流，说明电路是闭合电路时才产生感应电流。

甲、乙两图都是闭合电路的一部分导体，甲切割磁感线运动，乙没有切割磁感线运动，甲图中有感应电流，乙图中无感应电流，说明导体在电路中切割磁感线运动时，才能产生感应电流。

（3）图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，相当于磁铁不动，导体切割磁感线运动。

所以电路中有感应电流。

（4）电流表指针偏转不明显，是电流太小，从装置上的改进方法：

可以换用磁性更强的磁铁、可以换用匝数更多的线圈实验；

从操作角度改进：

可以加快导体的移动速度，即使导体切割磁感线运动的速度更快。

【点睛】

重点是研究电磁感应的实验，牢记产生感应电流应具备三个条件，一、闭合回路，即必须是通路，二、一部分导体，三、切割磁感线运动。

7．在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小亮制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路进行实验．

（1）根据图示的情境可知，电磁铁________（选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时________，电磁铁磁性越强．

（2）当滑动变阻器滑片P向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数________（选填“增加”或“减少”），说明同一电磁铁，通过的电流越________，电磁铁的磁性越强．

（3）电磁铁甲的上端是________极，下端吸引大头针，可以使大头针磁化，大头针下端分散的原因是________．

【答案】甲　线圈匝数越多增加　大N　大头针被磁化，同一端的磁性相同，同名磁极相互排斥

【解析】

（1）由图可知，甲吸引的大头个数多，故甲的磁性强，在电流相同的情况下，匝数越多，电磁铁的磁性越强；

（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电阻减小，电流变大，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加；说明电流越大，电磁铁磁性越强；（3）根据右手安培定则，四指绕向电流的方向，大拇指所指的方向即为螺线管的N极；则乙铁钉的上端是电磁铁的S极；大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散．

点睛：

根据电磁铁吸引大头针个数的多少判断电磁铁磁性的强弱；根据滑片移动，判定电流的变化，从而判断出磁性的变化．

8．小丽利用如图所示的装置，“探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关”，当小丽闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动．断开开关S0，然后小丽只将磁铁N、S极对调位置，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动．通过上述实验，小丽得出实验结论：

“通电导体在磁场中受力方向只与磁场方向有关”，请你选用图中所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你简述实验步骤和实验现象．

【答案】闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动；断开开关S0，保持磁铁N、S极位置不变，改变电流的方向，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动；通过上述实验，实验证明小丽的观点是错误的．

【解析】

试题分析：

本题考查影响通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关，以及控制变量法的应用．闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动；断开开关S0，保持磁铁N、S极位置不变，改变电流的方向，闭合开关S0时，观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动；通过上述实验，实验证明小丽的观点是错误的．

考点：

探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关

9．如图所示是研究电流磁效应的示意图．

（1）实验中的直导线是沿_____（填“南北”或“东西”）方向放置在小磁针的上方的．

（2）实验结论是_____周围存在磁场，支持此结论的现象是_____．如果移走小磁针，该结论_____（选填“成立”或“不成立”）．

（3）如果探究磁场方向与电流方向的关系，应进行的实验是_____．

（4）首先发生该现象的科学家是_____．

（5）为了研究通电螺线管周围的磁场，如图，小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示．下列说法正确的是_____

A．如图中P、Q两点相比，P点处的磁场较强

B．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场会减弱

C．若只改变螺线管中的电流方向，P、Q两点处的磁场方向会改变

D．若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向会改变．

【答案】南北电流导线将通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转成立改变电流方向，观察小磁针的偏转方向奥斯特C

【解析】

（1）由于地磁场的作用，小磁针会位于南北方向，要能观察到小磁针由于通电导线产生的磁效应面产生的偏转，通电直导线不能放在东西方向，这样观察到小磁针的偏转，应将放置在平行南北方向，并且在小磁针正上方；

（2）实验结论是电流导线周围存在磁场，支持此结论的现象是将通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转．如果移走小磁针，该结论成立．（3）如果探究磁场方向与电流方向的关系，应进行的实验是改变电流方向，观察小磁针的偏转方向．（4）首先发生该现象的科学家是奥斯特．（5）由图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样，并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集，由此可以确定Q点的磁场比P点强；螺线管周围磁场方向与螺线管中的电流方向有关，螺线管周围磁场强弱与螺线管中的电流大小有关，若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点处的磁场方向会改变,P、Q两点处的磁场减弱不变;若只增大螺线管中的电流，P、Q两点处的磁场方向不改变，故C正确．

10．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．

（1）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，物理学中将这种研究问题的方法叫做______．

（2）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：

电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流越______，磁性越______；

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______，磁性越______．

【答案】调节滑动变阻器的滑片位置电磁铁吸引铁钉的数目转换法越大磁性越强越多磁性越强

【解析】

（1）从电路图中可以看出，电磁铁与滑动变阻器串联，要想改变通过电磁铁的电流，可以通过移动滑动变阻器的滑片来实现；通过电磁铁吸引铁钉的多少来反映出电磁铁磁性的强弱；实验中主要采用控制变量法来研究．

（2）比较实验中的1、2、3（或4、5、6）可以看出，在线圈的匝数相同时，电流从0.8A增加到1.5A时，吸引铁钉的个数由5枚增大到10枚，说明在线圈的匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；（3）比较实验中的1和4（或2和5或3和6）可以看出通过电磁铁的电流都为0.8A时，线圈匝数50匝的吸引5枚铁钉，线圈匝数为100匝的吸引铁钉7枚，说明在通过电磁铁的电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强．

点睛：

由实验电路图可以获取信息，要想改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过滑动变阻器滑片的滑动来实现，电磁铁的磁性强弱无法直接观察到，故可以通过电磁铁吸引铁钉的多少反映出来，这种研究问题的方法为转换法．

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。

（1）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。

（2）下表是该组同学所做实验的记录：

电磁铁（线圈）

50匝

100匝

实验次数

1

2

3

4

5

6

电流/A

0.8

1.2

1.5

0.8

1.2

1.5

吸引铁钉的最多数目/（枚）

5

8

10

7

11

14

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；

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，；

（3）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】

（1）移动滑动变阻器滑片；吸引铁钉的数目；

（2）①电流越大电磁铁的磁性越强；②线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；（3）有关，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯观察吸引铁钉的数目

【解析】

试题分析：

（1）要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过移动滑动变阻器滑片来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察吸引铁钉的数目来确定。

（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电磁铁的磁性越强；

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，线圈的匝数越多电磁铁的磁性越强；

（3）当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关，在同一螺线管中分别插入细的和粗的铁芯观察吸引铁钉的数目。

考点：

探究电磁铁磁性强弱因素

12．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】详见解析转换排斥

【解析】

【详解】

（1）由生活经验可提出猜想，即：

磁体间的距离越近，作用力越大；

（2）磁力大小可以通过丝线与竖直方向的夹角大小来反映，故采用了转换法；

（3）联想到磁体间的相互作用规律，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故还须研究甲、乙两块磁铁相互排斥时，磁体间作用力与距离的关系。

13．如图甲所示,使线圈位于两磁极间,

（1）通电后,图甲中ab段导线