九年级下册物理 电与磁单元测试与练习word解析版.docx
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九年级下册物理电与磁单元测试与练习word解析版
九年级下册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.小刚学习了电磁铁的知识后,想知道电磁铁周围的磁场强弱与通入电磁铁的电流大小和距电磁铁的距离是否有关。
查阅资料知道,磁场强弱即磁感应强度(用B表示)的单位是T(特斯拉)。
图甲和图乙中电源电压均为6V且恒定不变,图乙中R是磁敏电阻,其阻值随磁感应强度B的变化关系如图丙所示。
(1)由图丙可知,磁感应强度越大,R阻值越_____;小刚设计的图甲、乙组成的实验装置是通过________来判断R所处位置的磁感应强度。
(2)利用图甲、乙装置,保持_________相同时,闭合S1、S2后移动滑动变阻器的滑片,发现滑片P向左滑动时,灵敏电流计的示数不断变小,说明R所处位置的磁感应强度不断________(选填“增大”或“减小”)。
(3)当闭合S1、S2,保持滑片位置不变,沿电磁铁轴线方向移动R,测出R距离电磁铁的距离L和灵敏电流计的示数I,结合图丙计算出磁感应强度B的数值如下表.
L/cm
1
2
3
4
5
I/mA
10
15
20
30
50
B/T
0.68
0.6
___
0.36
0.14
①当L=3cm时,将此时磁感应强度B数值填在上表中对应位置。
②分析以上数据可以得出,通入电磁铁的电流一定时,距电磁铁越远,磁感应强度B越______.
③综合
(2)和(3)的实验结论可知,电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小和距电磁铁的距离________(选填“有关”或“无关”)。
【答案】大灵敏电流计示数R距电磁铁的距离增大0.5小有关
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图丙可知,磁感应强度越大,R阻值越大。
[2]图乙中R是磁敏电阻,其阻值随磁感应强度B的变化而变化,磁敏电阻的变化引起电路中电流的变化,实验中根据灵敏电流计示数判断R所处位置的磁感应强度的强弱。
(2)[3]研究电磁铁周围的磁场强弱与通入电磁铁的电流大小是否有关,控制磁敏电阻R到电磁铁的距离。
[4]灵敏电流计的示数不断变小,说明图乙电路中的电流不断减小,磁敏电阻的阻值不断增大,R所处位置的磁感应强度不断增大。
(3)①[5]由表可知当电流为15mA时,磁感应强度B为0.6T,由图丙可知当磁感应强度B为0.6T时,磁敏电阻的阻值为400Ω,由欧姆定律可知,此时,磁敏电阻两端的电压为
则电源电压为6V。
当电流为20mA时,磁敏电阻此时的电阻为
由图丙可知电阻为300Ω时,磁感应强度B为0.5T。
②[6]由表中数据可以得出,通入电磁铁的电流一定时,距电磁铁越远,磁感应强度B越小。
③[7]由
(2)可知电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小有关;由(3)可知电磁铁周围的磁感应强度B与距电磁铁的距离有关。
综合上述实验结论可知,电磁铁周围的磁感应强度B与通入电磁铁的电流大小和到电磁铁的距离有关。
2.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.
3.迈克尔·法拉第(MichaelFaraday,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。
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.课堂上,老师做了如图甲所示的演示实验,给直导线(铝棒)通电,观察到直导线运动起来。
(1)实验现象说明____________________有力的作用,________机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是________。
A.力是维持物体运动的原因
B.一切物体都有惯性
C.物体运动状态改变时,一定受到力的作用
(3)将磁极上下对调,观察直导线的运动情况,这样操作是为了研究________________。
(4)小明利用该实验的原理做了如图乙所示的实验,用硬金属丝做两个支架,分别与电池的两极相连,用漆包线绕成一个矩形线圈,以线圈引线为轴。
用小刀刮去轴一端的全部漆皮,另一端刮去半周漆皮,将线圈放在支架上,磁体放在线圈下,接通电源后发现线圈并不转动,原因可能是____________________________,这时可做的有效尝试是________________。
【答案】磁场对通电导体电动C通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关线圈刚好处于平衡位置人工转动一下
【解析】
【详解】
(1)导线通电后产生了运动,实验现象说明磁场对通电导体有力的作用,电动机就是利用这个原理制成的。
(2)判断“有力的作用”的依据是物体运动状态改变时,一定受到力的作用,故选C。
(3)将磁极上下对调,观察直导线的运动情况,这样操作是为了研究通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向是否有关。
(4)直流电动机能持续转动的原因是,在制作电动机时增加了换向器,线圈在平衡位置由于惯性转动,当线圈刚越过平衡位置时换向器能自动改变线圈中的电流方向,及时改变通电线圈的受力方向,使电动机能持续转动。
小明接通电源后发现线圈并不转动,原因可能是线圈刚好处于平衡位置,这时可做的有效尝试是人工转动一下。
6.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.
7.小丽利用如图所示的装置,“探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关”,当小丽闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动.断开开关S0,然后小丽只将磁铁N、S极对调位置,闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动.通过上述实验,小丽得出实验结论:
“通电导体在磁场中受力方向只与磁场方向有关”,请你选用图中所示电路中的元件,设计一个实验证明小丽的观点是错误的.请你简述实验步骤和实验现象.
【答案】闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动;断开开关S0,保持磁铁N、S极位置不变,改变电流的方向,闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动;通过上述实验,实验证明小丽的观点是错误的.
【解析】
试题分析:
本题考查影响通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关,以及控制变量法的应用.闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向右运动;断开开关S0,保持磁铁N、S极位置不变,改变电流的方向,闭合开关S0时,观察到导体AB在磁场中受力的作用向左运动;通过上述实验,实验证明小丽的观点是错误的.
考点:
探究通电导体在磁场中受力方向与什么因素有关
8.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。
结论:
猜想3是错误的。
对甲乙两同学的实验,你认为_________(甲同学/乙同学)的实验方法是不正确的,请具体指出他的错误是:
________,根据他的实验和他的分析思路还可得出;_________的结论,这个结论是_________(正确/错误)的。
【答案】C甲同学研究与重力的关系却控制了重力不变浮力大小与浸入液体的体积大小无关错误
【解析】
【分析】
(1)在影响因素是多个时,就要采用控制变量法;研究与其中一个因素的关系时,控制其它因素一定。
(2)根据控制变量法,甲同学没有控制其它的变量一定,而控制了要探究的物体重力的大小不变;根据他的分析思路,实验时也控制了物体浸入水中的体积一定,也可得出浮力和物体浸入水中体积的关系。
【详解】
(1)[1]A.用水流来类比电流,这是类比法,故A不符合题意;
B.用磁感线描述空间磁场的分布情况,这是构建物理模型法,故B不符合题意;
C.摩擦力的大小和压力的大小和基础面的粗糙程度一定,探究时就要采用控制变量法,故C符合题意;
D.利用光线来研究光的直线传播现象,也是构建物理模型法,故D不符合题意。
故选C。
(2)[2][3]在探究浮力的大小和物体重力的关系时,要控制物体浸入液体的体积和液体的密度一定,而甲同学控制了重力和物体排开液体的体积不变,他探究的应该是浮力和液体密度的关系,故甲同学实验方法是错误的。
[4][5]根据他的思路,实验时,也控制了物体浸入液体的体积一定,所以不仅能得出浮力和物体重力的关系,还能得出浮力和物体浸入液体体积的关系,这个结论也是错误的。
9.用如图所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”。
(1)实验中,通过观察_________________来判断电路中是否有感应电流;
(2)闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中____感应电流,若磁铁不动,上下移动ab,电路中_______感应电流(两空均选填“有”或“无”);
(3)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。
请提出一条改进措施:
______________;
(4)该实验的结论是:
闭合电路的_______导体,在磁场中做__磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
【答案】电流表有有加大磁场强度(换用线圈、灵敏电流计等)一部分切割
【解析】
(1)实验时,通过观察电流表的指针是否偏转,来确定电路中是否产生感应电流;
(2)磁铁左右水平运动,以磁铁为参照物,导线就是水平运动的,做的是切割磁感线的运动,所以就会产生感应电流.若导体ab沿磁感线上下运动,不切割磁感线,电路中无感应电流;
(3)我们可以将导体ab换成多匝线圈来增大感应电流,更容易观察;
(4)结论:
闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.
故答案为:
(1)电流计指针的偏转;
(2)有;无;(3)将导体ab换成多匝线圈;(4)闭合电路;切割.
10.图1是探究什么情况下磁可以生电的装置。
在蹄形磁体的磁场中放置一根导线AB,导线的两端跟电流计连接。
次数
磁杨方向
导线AB运动方向
电流计指针偏转方向
1
向上
向左、斜向左
向左
2
向右、斜向右
向右
3
向下
向左、斜向左
向右
4
向右、斜向右
(1)让AB竖直向上运动,电流计的指针_____(填“偏转”或“不偏转”)。
(2)上表记录的是某小组同学观察到的部分实验现象,分析上表可以得出:
闭合电路中的一部分导体在磁场中做_____运动时,导体中就产生电流
(3)如图2所示四幅图中实验或设备中应用了此原理的是_____。
(4)第4次实验中电流计指针偏转方向是_____。
(5)如果将蹄形磁体向左运动,电路中_____(填“能”或“不能”)产生电流。
【答案】不偏转切割磁感线D向左能
【解析】
【详解】
(1)[1]由图可知,蹄形磁体的上边是N极,下边是S极,其间的磁场方向是从上到下,如果导线AB竖直向下运动,是不会切割磁感线的,故不会产生感应电流,灵敏电流计指针不偏转;
(2)[2]由表中数据可知,闭合电路的一部他导体在做切割磁感线运动时,会产生感应电流,这叫电磁感应现象。
(3)[3]A.图A是奥斯特实验,通电后小磁针偏转,说明了通电导线周围存在磁场,不符合题意;
B.图B是磁场对电流的作用实验,通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动;不符合题意;
C.图C是扬声器,与电动机的原理相同,不是电磁感应,不符合题意;
D.图D是动感线圈式话筒,当人对话筒说话时,引起膜片的振动,膜片的振动会引起线圈的运动,切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流,从而在扬声器产生与说话者相同的声音。
动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的,符合题意;
(4)[4]比较第3和4次实验可知:
切割磁感应线的方向不同,但磁场方向相同,指针偏转方向不同,即产生的感应电流方向不同,第4次导体运动方向和第3次导体运动方向不同,感应电流的方向不同,即感应电流的方向向左;
(5)[5]闭合开关,若导体不动,向左移动蹄形磁体,根据相对运动,等效于蹄形磁体不动,而导体左右运动,则切割磁感线,导体中能产生电流。
11.小明用如图甲、乙所示的装置,分别探究“通电螺线管外部磁场的分布”和“电磁感应现象”.
(1)在图甲中,闭合开关后,通电螺线管的右端为____极.(选填“N”或“S”)
(2)在图甲实验过程中,将电源正负极对调,发现小磁针的偏转方向发生改变,这样操作是为了探究通电螺线管外部磁场方向和_____有关.
(3)图乙中,闭合电路中的一部分导体AB静止不动,当磁体左右运动时,灵敏电流计的指针___(选填“会”或“不会”)偏转.这说明闭合电路的部分导
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