浙江省文澜中学物理电与磁（培优篇）（Word版含解析）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“1.5 V 0.25 A”“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”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0.2 A，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0.2 A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 4 0.16 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=UI=0.840.2VA=Ω，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．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过观察_____________________来比较电磁铁磁性强弱。
这种研究方法称为___________。
（2）把甲、乙两个电磁铁串联，目的是____________相同，以探究电磁铁磁性强弱与____________的关系。
（3）由现象可得结论：电流一定时，________________，电磁铁磁性越强。
（4）若要使电磁铁甲、乙吸引大头针数目变多，最简单易行的办法是_________【答案】电磁铁吸引大头针的数量转换法控制电流线圈匝数线圈匝数越多将变阻器滑片P向左移动【解析】【详解】(1)[1]磁性的强弱是无法直接观察的．题中就是利用电磁铁吸引大头针数目的不同来反映磁性强弱的不同的；[2]这是转换的方法；(2)[3]串联电流相等，所以串联的目的是控制电流相同；[4] 根据图示可知，电磁铁甲吸引的大头针数目多，说明甲的磁性强；两电磁铁串联，电流相同，甲乙线圈匝数不同，所以探究的是电磁铁磁性强弱与匝数的关系；(3)[5] 由现象可得结论：电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强；(4)[6]磁场变强，吸引大头针的数量就多了，所以最简单的方法是向左移动滑动变阻器滑片，使电路中电流变强，磁场就变强了。
4．李明用天然磁石仿制图甲所示的勺状的指南针﹣﹣司南．（1）他用的材料是图乙所示的天然磁石，该磁石的D端为________（选填“北极”或“南极”）．（2）他用该磁石的D端磨成勺柄，打磨成勺状指南针（即“司南”），再用细线将其悬挂，如图丙所示，司南静止时，勺柄指向地球的________（3）将该司南悬挂在电磁铁正上方，闭合开关S，司南静止时的指向如图丁所示，则电磁铁左端是_____（选填“北极”或“南极”）极，则电源M端是________（选填“正极”或“负极”）．（4）为增强司南的磁性，可用图丁所示装置，通过________（填字母序号），来增强电磁铁对司南磁化的效果．A．改变电源的正负极 B．让司南垂直放置在AB中点的正上方 C．增加电源的电压．【答案】南极南极北极负极 C【解析】【分析】【详解】（1）人们规定磁场的方向由北极出发到南极，由图可知，在磁体外部磁感线由B端到D 端，因此，磁石的D端为该磁体S极，即南极；（2）地磁的北极在地理的南极附近，由于异名磁极相互吸引，因此，司南静止时，勺柄指向地球的南极；（3）因为异名磁极相互吸引，所以通电螺线管的左端是N极；再用安培定则，右手大母指向左握住螺线管，可判断通电螺线管中的电流方向为：右端电流向上，左端向下；再根据电流方向是从电源正极出发通过用电器回到负极，所以电源左端，即M端为电源的负极；（4）为了增强司南的磁化效果，可以增加电源电压，使线圈中电流增大，则线圈磁性增强，磁化效果更好．故选C．【点睛】牢记磁场方向的规定，即磁体周围的磁感线，都是从磁体的N极出发，回到S极；磁极间的作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，再结合安培定则判断电源的正负极5．课堂上，老师做了如图甲所示的演示实验，给直导线(铝棒)通电，观察到直导线运动起来。
(1)实验现象说明____________________有力的作用，________机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是________。
A．力是维持物体运动的原因B．一切物体都有惯性C．物体运动状态改变时，一定受到力的作用(3)将磁极上下对调，观察直导线的运动情况，这样操作是为了研究________________。
(4)小明利用该实验的原理做了如图乙所示的实验，用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。
用小刀刮去轴一端的全部漆皮，另一端刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，接通电源后发现线圈并不转动，原因可能是____________________________，这时可做的有效尝试是________________。
【答案】磁场对通电导体电动 C 通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关线圈刚好处于平衡位置人工转动一下【解析】【详解】(1)导线通电后产生了运动,实验现象说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是物体运动状态改变时，一定受到力的作用，故选C。
(3)将磁极上下对调，观察直导线的运动情况，这样操作是为了研究通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关。
(4)直流电动机能持续转动的原因是，在制作电动机时增加了换向器，线圈在平衡位置由于惯性转动，当线圈刚越过平衡位置时换向器能自动改变线圈中的电流方向，及时改变通电线圈的受力方向，使电动机能持续转动。
小明接通电源后发现线圈并不转动，原因可能是线圈刚好处于平衡位置，这时可做的有效尝试是人工转动一下。
6．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．7．归纳式探究—．研究电磁感应现象中的感应电流：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．强弱和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．如图甲所示，电阻R1与圆形金属线圈R2连接成闭合回路，R1和R2的阻值均为R0，导线的电阻不计，在线圈中半径为r的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，图线与横、纵坐标的截距分别为t0和B0．则0至t1时间内通过R1的电流I与阻值R0、匀强磁场的半径r、磁感应强度B0和时间t0的关系数据如下表：次数R0/Ωr/m B0/T T0/s I/A1100.1 1.00.15π×l0-22200.1 1.00.1 2.5π×l0-2 3200.2 1.00.110π×l0-2 4100.10.30.1 1.5π×l0-2 5200.10.10.050.5π×l0-2（1）I=_____k，其中k=________（填上数值和单位）（2）上述装置中，改变R0的大小，其他条件保持不变，则0至t1时间内通过R1的电流I 与R0的关系可以用图象中的图线____表示．【答案】2 000 B rR t25A sT mπ⋅Ω⋅⨯c【解析】【分析】【详解】（1）[1]由图像分析可得2EIR= (1)Et∆Φ=∆ (2)=?S B∆Φ∆ (3)120+2R R R R== (4)由1234联立得：2200022BB r rIt R t Rππ∆=⋅=⋅∆由于2π为定值，故200B rI kR t=[2]将第一组数据带入上式得：k=25A sT mπ⋅Ω⋅⨯（2）[3]若R0变，其他为定值，则22B rtπ均为定值，可看作'kIR=，此为反比例函数，故可用图线c表示．8．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。