烟台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．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．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。
3．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/g123……【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/g123……4．某学校课外科技兴趣小组在物理老师的指导下设计了一个实验装置如图所示，用来探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，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．制定计划与设计实验（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___________（选填“铜块”、“铝块”或“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）按图所示连接好电路，闭合开关．调节变阻器滑片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___________的关系；进行实验与收集证据（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会___________；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”、“不变”或“减小”）；评估交流（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的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．（6）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与___________有关（写出一个即可）．【答案】铁块减小摩擦线圈匝数电流大小增大减小 N 铁芯大小；通电螺线管（或电磁铁）与指针间的距离；指针质量（或重）．【解析】（1）磁铁可以吸引铁块，不吸引铜、铝物质，故需要加装铁块；在O点转轴处涂抹润滑油可以使接触面变光滑，减小了摩擦；（2）①保持滑片P位置不变，也就是电流不变，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；②保持接线方式不变，也就是线圈匝数不变，移动变阻器滑片P，可以改变电流，因此可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系；（3）①保持滑片P位置不变，即电流不变，导线a改为与接线柱1相连时，线圈匝数增多闭合开关后，电磁铁磁性增强，指针偏转的角度将会增大；②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出放小磁铁让磁铁的右端为N极、左端为S极时，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，所以可以改变铁芯的大小来改变磁性，也可以改变竹片削制的指针质量，这样摆动起来更轻松．5．如图是“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）在此实验过程中，是能转化为能．（3）实验中发现，当导体ab向左运动时，电流表指针向右偏转，当导体ab向右运动时，电流表指针向左偏转，说明．（4）小明猜想“感应电流大小可能与导体运动速度大小有关”，他验证猜想的过程是：让导体在第一次实验中运动较慢，在第二次实验中运动，观察两次实验中的，然后进行分析与判断．【答案】（1）切割磁感线；（2）机械；电；（3）感应电流的方向跟导体运动方向有关；（4）较快；电流表的指针偏转情况．【解析】试题分析：（1）导体ab向上或向下运动时，没有切割磁感线，所以电流表不偏转，而左右运动时，切割磁感线，所以电流表偏转，则产生感应电流的条件是闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时导体中会产生感应电流；（2）在实验过程中，机械能转化成电能；（3）导体切割磁感线的方向不同，电流表指针的偏转方向不同，这说明感应电流方向与导体运动方向有关；（4）若探究感应电流的大小与导体运动速度的关系，要使导体一次运动较慢，一次运动较快，观察电流表指针偏转的角度是否相同．【考点定位】电磁感应6．如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围．（1）直流电动机的工作原理是利用________ 有力的作用．（2）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时________ （选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够________（3）可以通过改变________ 方向，改变线圈的转动方向（填一种方法）．（4）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是________ ，这时可进行的有效尝试是________【答案】磁场对通电导体切断线圈中的电流持续转动电流（或磁场）磁场太弱换用较强的磁场（后两空合理即可）．【解析】(1)直流电动机的工作原理是利用磁场对通电导体有力的作用；(2)按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时，没有刮漆的地方与支架连接不能导电，即切断线圈中的电流，目的是使线圈能够依靠惯性继续转动；(3)改变线圈的转动方向的方法有两种：一是改变线圈中的电流方向，可以将电源正负极对调；二是改变磁场方向，可以将磁体两极对调；(4)如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是磁场太弱，解决的方法是换用磁性更强的磁体；也可能因为电源电压低，可以换用电压更高的电源解决。