电与磁专题练习（解析版）一、三物理电与磁易错压轴题（难）1．在安装直流电动机模型的实验中，小明将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示：(1)小明闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。
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【解析】【分析】【详解】(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。
2．迈克尔·法拉第（Michael Faraday，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。
3．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．4．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．5．下列是创新小组对电流磁场的研究．（1）如图甲所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为_____的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在_____，这一发现是丹麦科学家_____首先完成的．（2）为探究通电直导线周围的磁场分布情况，用小磁针、铁屑、硬纸板等做了如图乙所示的实验，发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈，根据图乙的情景判断图丙中小磁针N极将_____．（选填“转向纸内”、“转向纸外”或“保持不动”）．改变电流的方向，小磁针N极的指向_____（选填“不变”或“变化”）．（3）在做“探究通电螺旋管外部磁场的方向”的实验时，在螺线管周围摆放了一些小磁针通电后小磁针的指向如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与_____磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，由此可知：通电螺线管外部磁场方向与螺线管的_____方向有关．（4）写出增强通电螺线管周围磁场的一个方法_____．【答案】地磁场磁场奥斯特转向纸外变化条形电流增大电流【解析】解答：(1)如图所示的实验，闭合开关前，小磁针静止且能指向南北，这是因为地磁场的作用；闭合开关后，导线下方的小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场，这一发现是丹麦科学家奥斯特首先完成的；(2)伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的方向为磁场的方向，故导体正下方磁场方向向外，即小磁针静止时N极的指向为纸外；改变电流的方向，小磁针N极的指向改变；(3)如图丁所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．改变螺线管中的电流方向，发现小磁针静止时北极所指方向与原来相反，说明通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关；(4)通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯；故若想增强通电螺线管周围磁场，可以增大电流，插入铁芯等均可．点睛：（1）地球周围存在着磁场，即地理的南极是地磁的北极，地理的北极是地磁的南极；奥斯特实验说明通电导线周围存在着磁场，磁场的方向与电流的方向有关；（2）先根据安培定则判断出通电导体下方磁场的方向，然后根据小磁针静止时，北极的指向为磁场方向可知小磁针N极的指向；通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关．（3）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，且磁场的方向与电流的方向有关；（4）通电螺线管的磁性强弱由三个因素决定：线圈的匝数、线圈中的电流大小、有无铁芯．因此要增强通电螺线管的磁性就要从这三个因素入手考虑．6．(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。