上海三门中学物理电与磁（培优篇）（Word版含解析）一、三物理电与磁易错压轴题（难）1．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 UR UI==总；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的阻值：R3=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 =-- 。
2．根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样如图甲所示．（1）1952年，中国科学院物理研究所尝试将如乙图所示的天然磁石制作成司南，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的________ （填乙中字母）处打磨成磁勺的A 端．（2）把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平转动直至最终静止，但磁勺A 端总不能正确指南，请提出改进本实验的措施________ ．（3）为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，闭合开关S ，磁勺和电磁铁相互吸引后如图丙所示，可增加磁勺的磁性，由此判断H 为电源的________ 极．【答案】D 将磁勺放在光滑的水平面上，使其能自由转动 负【解析】【分析】（1）磁体静止时，指南的叫南极用字母S 表示；指北的叫北极，用字母N 表示；磁体周围的磁感线，都是从磁体的N 极出发，回到S 极；据此判断。
（2）磁勺要想指南北，必须能自由转动，不受外力的干扰，因此从减小外力干扰的角度来考虑；（3）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；可用安培定则判断通电螺线管的两极极性和电源极性。
【详解】（1）磁勺在正确指南时，地理的南极正是地磁的N 极，异名磁极相互吸引，因此，其A 端为该磁体S 极；乙图中，根据天然磁石的磁感线分布，可判断D 端是S 极，也就是磁勺的A 端，故应将磁石的D 处打磨成磁勺的A 端；（2）把天然磁石打磨成的磁勺放在粗糙的木盘上，由于摩擦力较大，所以很难正确指示南北方向，正确的做法是将磁勺放在光滑的水平面上，使其能自由转动；（3）因为异名磁极相互吸引，则与磁勺柄所靠近的下端是通电螺线管的N 极，用安培定则可判断通电螺线管中的电流方向，再根据电流方向是从电源正极出发通过螺线管回到负极，可判断H 端为电源的负极。
3．如图所示为某学习小组同学设计的研究电磁铁的实验电路图．(1)当闭合开关S时，小磁针将向________(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动．(2)要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过________________________来实现；要判断电磁铁磁性强弱，可观察__________________来确定．(3)下表是该组同学所做实验的记录：①比较实验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________，磁性越强；②比较实验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，线圈匝数越多，磁性________．(4)在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出了一个问题：“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你对此的猜想：____________________________；②现有两根大小不同的铁芯，利用本题电路说出验证你猜想的方法：___________．【答案】顺时针调节滑动变阻器吸引铁钉的个数越大越强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分别把两个相同的线圈串联接入电路中，插入不同大小的铁芯，观察吸引铁钉的个数，进行比较【解析】(1)开关闭合后，由安培定则可知螺线管上方为N极，故小磁针S极会向下转动，N极向上转动，小磁针顺时针转动；(2)实验时，移动滑动变阻器的滑片，改变连入电路中的电阻，从而改变电路中的电流大小；电磁铁磁性越强，吸引大头针的数目越多，要判断电磁铁磁性强弱，可观察吸引大头针的多少；(3)①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，当电流增加时，吸引铁钉的个数也增加，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；②比较实验中的1和4(或2和5或3和6)可以得出通过电磁铁的电流相同时，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．(4)①电磁铁的磁性强弱可能跟铁芯大小有关．探究电磁铁磁性强弱跟铁芯大小关系时，控制电流和线圈匝数不变，改变铁芯大小．②验证方案：保证两次电路中的线圈匝数和电流相同，让两次插入的铁芯的大小不一样，看吸引的铁钉数目的多少，如果两次吸引的数目不一样，则说明磁性的强弱与铁芯的大小有关．故答案为(1)顺时针;(2)调节滑动变阻器，吸引大头针的多少;(3)①越大;②越强;(4)①当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱可能与线圈内的铁芯大小有关；②分别把两个相同的线圈串联接入电路中，插入不同大小的铁芯，观察吸引铁钉的个数，进行比较．4．磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
小蕊和小昌同学想探究磁体对回形针的吸引力的大小与放入它们之间物体的哪些因素有关,请你参与探究并解决一些问题。
（1）如图a,保持磁体和纸片间的距离一定,在纸片上放入不同的物体时,通过比较纸片下面能吸附的回形针数量,显示磁体对回形针吸引力的大小。
回形针的放置有图b中的甲、乙两种方法,依据_______的原理,回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力,应选择图中____的方法。
(a) (b)（2）选择正确的方法后,他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同、材料不同的铁板、铝板等,观查能吸引的回形针个数,多次实验后将数据记录在下表中。
①分析数据,可以得出:在其他条件相同时,放入铁板或镍板,吸引回形针的数量____,说明铁板和镍板对吸引力的影响____,即对磁性屏蔽效果明显。
②铁、镍、铝都是导体,而铝对磁性屏蔽效果不明显,原因可能是____。
③铝是导体,陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体,从表中数据知道,它们对吸引力影响效果相同。
据此,你提出一个值得探究的问题:______________________。
（3）他们在纸片上分别放入形状和____相同、面积不同的铁板,发现铁板面积越大,吸住的回形针数量越少。
（4）日常生活中,磁卡常受外界磁场影响出现消磁现象。
请你根据含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显的性质,写出一种保护磁卡磁性的方法:_________________。
【答案】二力平衡乙较少(或明显减少) 较大(或明显) 铝不能被磁体吸引(或铝不能被磁化) 磁性屏蔽的效果与物体的哪些因素有关厚度磁卡放人铁盒中(或放入含有铁、镍丝的网状包里)【解析】【详解】（1）回形针受到两个力的作用：重力和磁体的吸引力，处于静止状态，所以这两个力是一对平衡力。
故应用的原理是二力平衡；甲乙两图比较，通过乙图中下方能够吸引的回形针数量，可以比较吸引力的大小，能达到实验目的，而甲图，在纸片下方吸引回形针数量不能比较出吸引力的大小，不能达到实验目的。
因此选择乙图；（2）①分析数据可以得出，在其它条件相同时，放入铁板或镍板，吸引回形针的数量较少，说明铁板和镍板对吸引力的影响较大，即对磁性屏蔽效果明显；②铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是铝不是磁性物质，不能被磁化；③铝是导体，陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同。
铁、镍、铝都是导体，它们对吸引力影响效果却不同。
因此提出的问题是：磁体屏蔽的效果与哪些因素有关；（3）根据控制变量法的思路，要研究屏蔽效果与铁板面积的关系，必须保持铁板的形状、厚度一定，改变面积大小，观察回形针被吸起的数目多少；（4）由于含有铁、镍的物体对磁性屏蔽效果明显，所以可以将磁卡放在铁盒中，磁性就能长时间保持了，磁卡不易受到外界磁场的影响。
【点睛】注意理解体会实验采用了控制变量法和转换法，两种方法都是初中物理常用的研究方法，要熟悉两种实验方法在初中物理实验中的应用。
5．控制变量法是解决复杂问题的一种有效方法，在我们的生活、学习和工作中有广泛的应用。
(1)下面四个研究实例中，采取控制变量法的是___________（填写选项前的字母）。
A．用水流的形成类比电流的形成B．研究磁场时，用磁感线描述空间磁场的分布情况C．研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变D．利用光线来研究光的直线传播现象(2)在探究影响浮力大小因素的活动中，同学们提出了下列三种猜想：猜想1：浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关。
猜想2：浮力的大小与液体的密度有关。
猜想3：浮力的大小与物体的重力大小有关。
同学们通过实验探究，验证了猜想1和猜想2是正确的。
对于猜想3，甲乙两同学分别进行了如下的实验探究。
①甲同学的实验探究如下：实验：利用弹簧测力计、水和盐水，测算出同一铁块浸没在盐水中受到的浮力大小和浸没在水中受到的浮力大小不相等。
分析：由于铁块的重力大小不变，而铁块所受的浮力大小不等，所以铁块受到的浮力大小与铁块的重力大小无关。
结论：猜想3是错误的。
②乙同学的实验探究如下：实验：利用弹簧测力计和水，测算出体积相同的铁块和铝块浸没在水中受到的浮力大小相等。
分析：由于铁块、铝块的重力大小不等，而它们受到的浮力大小相等，所以浮力大小与重力大小无关。