人教版九年级下册物理电与磁（培优篇）（Word版含解析）一、三物理电与磁易错压轴题（难）1．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。
2．如图所示电路，是某学校楼道自动控制照明系统，R3是一光敏电阻，其阻值随“光照度E“的增大而减小，且成反比，其具体关系如下表所示（光照度E的单位是：勒克斯，符号Lx：光越强，光照度越大），光照度E/L x0.51 1.52 2.53光敏电用R3阻值/Ω603020151210（1）根据表格中数据写出光敏电阻的阻值R3与光照度E的函数关系式_________________;（2）当线圈中电流减小至10mA时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，利用该装置可以实现当光照度低至某一设定值E0 Lx时，照明系统内照明灯自动工作。
若已知控制电路电源电压U v，电磁继电器线圈电阻为R1Ω.滑动变阻器最大阻值为R2Ω。
闭合开关，把滑片移到b端，则可得到照明系统启动时的光照度E0=______________。
【答案】330LxΩRE⋅=1230100U R R--【解析】【详解】(1)[1]由表格数据可知，光照度与光敏电阻R3阻值的乘积相等，E×R3=0.5lx×60Ω=30lx•Ω即：330LxΩRE⋅=；(2)[2]闭合开关S，将滑片P移至b端，变阻器接入电路中的电阻最大，由题可知，当线圈中电流减小至I0=10mA=0.01A时，电磁继电器衔铁被弹簧拉起，启动照明系统，所以，电路中的总电阻：=100Ω0.01AU U R U I ==总； 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R 3的阻值：R 3=R 总-R 1-R 2=100U -R 1-R 2，根据第一步的结果可知：03123030=100E R U R R =-- 。
3．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．4．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．5．探究磁体与通电螺线管周围的磁场（1）小明用小磁针探究磁体周围磁场如图所示，实验时将小磁针先后放在条形磁体周围不同位置处，记录小磁针在各处静止时N极的指向。
通过实验可知，磁场具有方向，磁场中各点的磁场方向一般_______（选填“相同”或“不同”）。
（2）小红用铁屑探究磁体周围的磁场如图所示①将玻璃板平放在磁体上，并在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的分布情况。
轻敲玻璃板的目的是_______，铁屑在磁场中被_______成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来。
②再在玻璃板上放一些小磁针，记录这些小磁针静止时N极的指向。
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作_______。
（3）小林用如图装置探究通电螺线管外部磁场的方向，实验时接通电路，将小磁针放在螺线管周围的不同位置如图，记录通电螺线管周围各点的磁场方向，并画出了通电螺线管外部的磁感线。
①为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，接下来的操作是_______，再重复上述步骤；②比较所画的两幅磁感线，可以看出，通电螺线管外部的磁场与_______周围的磁场相似，且通电螺线管外部磁场方向与_______方向有关，它的极性可以用_______定则来判断；③实验中小磁针的作用是________________________________________。
【答案】不同减小摩擦力的影响磁化磁感线对调电源正负极条形磁体电流安培显示磁场（方向）【解析】（1）磁场是有方向的，在磁场的不同位置，其磁场方向一般不同．（2）①轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响，铁屑在磁场中会被磁体磁化，成为一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来．②人为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱，这样的曲线叫做磁感线；（3）①为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系，应改变电路中的电流方向，可以通过对调电源正负极来改变电流方向；②通电螺线管外部的磁场和条形磁体外部的磁场一样．通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极．通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关，极性跟电流方向的关系可以用安培定则来判定：用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极．③本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示通过导体周围的磁场．故答案为：（1）不同；（2）减小摩擦力的影响；磁化；磁感线；（3）对调电源正负极；条形磁体；电流；安培；显示磁场．6．磁场的强弱用磁感应强度（用字母“B”表示）的大小来表示，磁感应强度的单位是特斯拉（用字母“T”表示）．某种材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度．若R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，右图为某磁敏电阻的电阻比值跟磁感应强度B关系的图象，现在要测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B．提供的实验器材如下：一节旧干电池，磁敏电阻R B（无磁场时阻值R0=100Ω），两个开关S1、S2，导线若干．另外，还有可供再选择的以下器材：A．电流表A（量程：0~0.6A，0~3A）；B．电压表V（量程： 0~3V，0~15V）；C．定值电阻R1（阻值：1.5kΩ）；D．定值电阻R2（阻值：80Ω）；E．定值电阻R3（阻值：5Ω）．（1）设计一个可以准确测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为1.0 ～1．2T．请你从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材，并根据要求完成下列问题．①选择的两种器材是（填写器材前面字母序号）．②选择电表的量程．③在答题卡方框中现有电路的基础上画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）．（2）若要准确测出该磁敏电阻所处磁场磁感应强度大小约为0.1 ～0.3T的阻值，在你设计测量的电路中，从A、B、C、D、E五种实验器材中再选择两种器材是（填写器材前面字母序号）．【答案】（1）①BC ②0~3V ③电路设计如下图所示；（2）BD【解析】试题分析：（1）由图像由线可知，当B大小约为1.0 ～1．2T时，的值约为12~14，由于R0=100Ω，所以可得，R B约为1200Ω~1400Ω，最接近于定值电阻R1；电源为一节干电池，一节电池的电压为1.5V，则电路中的最大电流I大=1.5V/1200Ω=0.00125A＜0.02A，所以，电流表不可选，应选电压表，电压表的量程为0～3V；经以上分析可知，实验电路图应采用串联分压，实验测量过程中不拆接电路，需要两个开关控制，如下图所示：（2）磁敏电阻所处磁场磁感应强度B大小约为0.1﹣0.3T时，由图象可知，大约在0.5﹣3之间，对应的电阻R B在50Ω﹣300Ω，电路中的最大电流I大=1.5V/50Ω=0.03A，电路中的电流太小，所以，电流表不可选，应选电压表，由串联电路的分压特点可知，选用1.5kΩ和5Ω的电阻时，它们分得的电压太大或太小，无法测量，应选阻值为80Ω的定值电阻R1．【考点定位】电与磁7．磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T。