人教版九年级下册物理 电与磁(提升篇)(Word版 含解析)

人教版九年级下册物理 电与磁（提升篇）（Word版 含解析）

一、三物理 电与磁 易错压轴题（难）

1．利用如图所示的实验装置探究电动机的工作原理，请你完成下列问题．

（1）通电后图甲中ab段导线受磁场力的方向竖直向上，请在图丙中作出ab段导线所受到的磁场力F′的示意图；

（_____）

（2）当线圈转过图乙所示位置时，通过改变_____的办法使线圈靠磁场力的作用可以继续顺时针转动至少半周；

（3）生产实际中，为使直流电动机的转子能持续不停地转动，在此结构的基础上主要是通过加装_____来实现的（填直流电动机的结构名称）．

【答案】 电流方向 换向器

【解析】

【分析】

电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其所受力的方向就会改变一次；直流电动机工作时，为了让线圈持续的转动下去，即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向，即改变线圈所受力的反向，使线圈持续的转动下去．

【详解】

（1）由于电流从电源的正极出发，故此时图1中ab的电流方向是由a到b；在图丙中，由于电流的方向和磁场的方向均没有改变，故此时线圈所受力的方向仍不变，即力的方向仍是向上的，如图所示：

（2）据图乙能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈中的受力方向，所以可以通过改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动至少半圈；

（3）直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，换向器能在线圈刚转过平

衡位置时，自动改变线圈中的电流方向．

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．

4．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小勤所在的实验小组进行了如下实验：他们首先找了两颗大铁钉，用漆包线在上面绕制若干圈，做成简易电磁铁，然后分别按图接入电路．探究前，小勤他们还作了以下的猜想：

猜想A：电磁铁，顾名思义，通电时有磁性，断电时没有磁性；

猜想B：通过的电流越大，磁性越强；

猜想C：外形相同时，线圈的匝数越多，磁性越强．

探究过程如图所示．请你仔细观察这四幅图，然后完成下列填空．

（1）探究过程中通过观察 来判断磁性的有无和强弱；

（2）比较图 可以验证猜想A是正确的；

（3）比较图 可以验证猜想B是正确的；

（4）通过图d中的实验现象可以验证猜想C是正确的；但仔细分析发现，猜想C的表述还不完整，还应补充条件 ．

【答案】（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少 （2）a和b （3）b和c （4）通过的电流相等

【解析】

（1）为了便于观察，我们把电磁铁的磁性的有无和强弱转化为电磁铁所能吸引小铁钉个数的多少来分析判断；

（2）由ab两图可知，a图的开关断开，电路中没有电流，电磁铁也不吸引大头针闭合，说明电磁铁没有磁性．b图的开关闭合，电路中有电流，电磁铁吸引大头针闭合，说明电磁铁有磁性．由此知A是正确的．

（3）猜想B是验证磁性的强弱是否与电流大小有关，因此要控制匝数相同，电流大小不同．比较分析题目中的这几个图，发现只有bc符合条件．

（4）猜想C是验证磁性的强弱是否与线圈的匝数是否有关，因此要控制电流的大小相同，线圈匝数不同．在d图中，由于两电磁铁串联，控制了电流相等，而匝数不同，故该图符合条件．故我们在分析过程中，还应强调增加“电流相同”这个条件．

故答案为（1）吸引小铁钉（大头针等）的多少； （2）a和b； （3）b和c； （4）通过的电流相等．

5．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。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小聪设计了如图1所示的电路，图甲中电源电压为6V，R1为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2所示。

(1)闭合开关S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，图甲中电流表的示数逐渐减小，这说明磁感电阻R1处的磁感应强度B逐渐________。（选填“增大”或“减小”）

(2)闭合开关S1和S2，保持滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R1，测出R1离电磁铁左端的距离s与对应的电流表示数I，算出R1处磁感应强度B的数值如表。请计算s=5cm时，B=______T。

s/cm 1 2 3 4 5 6

I/mA 10 12 15 20 30 46

B/T 0.68 0.65 0.60 0.51 0.20

(3)综合以上实验数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而_______；离电磁铁越远，磁感应强度越______。

【答案】 增大 0.40 增大 小

【解析】（1）由图示可知，当图乙S2断开，图甲S1闭合时，即磁场强度为零，据图2可知，此时的R=100Ω，故此时电路中的电流是：I=U/R=6V/100Ω=0.06A=60mA；图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，有效电阻变小，电流变大磁场变强，图甲中电流表的示数逐渐减小，即R的电阻变大，据此分析可知：磁感电阻R处的磁感应强度B逐渐增大；（2）x=5cm时，对于图表得出电流是30mA，据欧姆定律可知，R=U/I=6V/0.03A=200Ω，故对应磁场的强度是0.40T；（3）综合以上实验数据，分析（2）中的表格数据可以得出“电磁铁外轴线撒花姑娘磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。