初中物理磁场对通电导线的作用实验题

随着“神舟五号”载人飞船的成功巡天，华夏儿女的下一个目标是登上月球。关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想。有关月球周围的磁场问
题，洋洋提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案。洋洋的猜想：月球可能像地球一样，本身就是一个巨大的磁体，在它的周围存在磁场，并且也有“月磁”南极和“月磁”北极。洋洋为检验上述猜想所拟定的
实验方案：（1）取一个小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场；（2）它的N极所指的方向就是“月磁”的北极。 
你认为，洋洋为检验猜想所拟定的实验方案中应该改进或改正的是                           
                                                 。

（1）通电螺线管中的电流方向如图1所示，由此可以判断出通电螺线管的右端是
       极。（选填“N”或“S”）       
（2）在图2所示的实验装置中，闭合开关后，原来处于静止状态的铝杆ab会在水平放置的铜制轨道上运动起来。这一现象说明：____________。

在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了图所示的实验装置。
（1）当闭合开关S后，小磁针____发生偏转（填“会”或“不会”），说明通电螺线管与小磁针之间是通过____发生力的作用。

（2）用铁屑来做实验，得到了图所示的情形，它与____磁铁的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线____真实存在的。
（3）为了研究通电螺线管的磁极性质，老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的____有关，且这个关系可以用____判断。

（4）闭合开关S，通电螺线管周围的小磁针N极指向如图所示，由图可知：在通电螺线管外部，磁感线是从____极发出，最后回到____极。

科学探究是物理学科核心素养的重要内容，探究的形式可以是多种多样的。

（一 $)$探究凸透镜成像的规律：

【设计实验与进行实验】

（1）实验器材：刻度尺、凸透镜、光屏、三个底座、蜡烛及火柴；

（2）如图1所示，为保证像能成在光屏中央，将装有底座的蜡烛、凸透镜、光屏从左到右摆放在水平桌面上，调整位置，使它们排列在　　上，再调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；

（3）如图2所示， $F$为凸透镜的焦点， $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$为某次实验时物体 $\mathit{AB}$通过凸透镜在光屏上成的像，则物体 $\mathit{AB}$在图中　　区域，箭头方向竖直向　　，其大小比像 $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$　　；

（二 $)$探究磁与电的联系

如图3所示，是灵敏电流计的内部结构。小红同学参加课外实践活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似。出于好奇，她利用如图4所示的装置进行了下面的实验。

【进行实验】用手拨动其中一个灵敏电流计指针的同时，另一个灵敏电流计的指针也发生了偏转。

【交流】拨动右侧灵敏电流计的指针时，表内线圈在磁场中　　运动，产生了感应电流。于是，左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流，它在　　中受到力的作用，带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于　　机。

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．
（2）图乙将通电直导线换成了通电线圈．绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，刮漆方法见放大图（把线头两端的漆刮去半边，两端刮去的漆在同侧）．按这种方法刮漆，目的是使线圈能够________，因此这一部位就相当于电动机中的________（填某一部件的名称）．
（3）图丙是直流电动机模型，上述部件在直流电动机中改变的是________（选填序号）．
A．只改变线圈中的电流方向
B．线圈和外部电路中的电流方向都能改变
C．只改变外部电路中的电流方向

如图所示实验中，闭合开关，静止于金属轨道上的金属杆向左运动。

（1）这个现象说明了磁场对通电导体具有 　　的作用，观察实验现象后，应立即断开开关，这是为了防止电流过大，长时间通电损坏 　　。

（2）若要让金属杆向右运动，应采取的方法是 　　。

$A$ ．改变电流方向或改变磁场方向    $B$ ．只能改变电流方向

$C$ ．电流方向和磁场方向同时改变    $D$ ．只能改变磁场方向

（3）实验中发现金属杆较重，不易起动，用下列轻质材料管替代金属杆后，会使实验效果明显的是 　　。

$A$ ．细薄的塑料管

$B$ ．将锡箔纸卷在铅笔上成细管状，再抽出铅笔，形成的锡箔细管。

如图所示为玩具小风扇里的小直流电动机。

（1）小明同学将电池接到该直流电动机两端，看到电动机转动起来，电动机的工作原理是：　　；小明将电池反向接到电动机两端，看到电动机　　（选填：原方向旋转、不转动、反向旋转）。

（2）学习了电磁感应知识后，小明同学想到：“直流电动机线圈转动时也切割了磁感线，那么线圈中是否也会产生感应电流呢？”于是小明将一个小灯泡连在直流电动机两端，用手搓动转轴，发现小灯并未发光。小红同学认为，这说明直流电动机不会产生感应电流。你是否同意小红的看法：　　；若小明要继续研究，应该使用什么仪器比较妥当：　　。

物理学中，磁场的强弱用磁感应强度B（单位是T）表示，B越大，磁场越强调B=0，表示没有磁场。如图电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。
（1）图甲是某物理兴趣小组的同学测出的某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图像。根据此图像分析可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而           （选填“增大”或“减小”）。

（2）小明同学将该磁敏电阻R放在磁场外（磁感应强度B=0），接入图乙所示电路，闭合开关后，电流表示数如图丙所示，则流过磁敏电阻R的电流为        mA,此时磁敏电阻R两端电压表为        V。
（3）只要在图乙中再连入一个电压表，就可测量磁敏电阻的阻值，利用图甲，可知道相应位置的磁感应强度大小。请你帮助小明同学在答题卡第27题图上将电压表连入电路。
（4）小明同学正确接线后，将磁敏电阻R置于磁场中的A点，然后接通电路，并调节滑动变阻器，此时电压表和电流表的示数分别为7V和20mA，则A事业的磁感应强度B=       T。改变磁敏电阻R在A处放置的方向，发现电压表和电流表的示数都不变，则表明该磁敏电阻的阻值与磁场方向       （选填“有关”或“无关”）。

电流表的内阻很小，通常情况下可忽略不计，小明探究电流表的电阻值时，如图甲所示，他先将 $20\Omega$的定值电阻接入电源电压 $6V$（电压保持不变）的电路中，电路中的电流为 $0.3A$；他将电流表接入电路中，如图乙所示，测得电流却是 $0.29A$。

（1）电流表的内阻为　     　 $\Omega$．电流表接入电路后， $R$两端的电压变化了　     　（保留小数点后二位数字）

（2）当电流通过电流表时，电流表的指针发生偏转，其工作原理是　                 　。

如图所示的实验装置中，将一根直导线ab放在蹄形磁铁的磁场中，接通电源，根据实验现象回答以下问题：

(1)静止在导轨上的导线ab通电后，就会________，这说明________。
(2)不改变磁场的方向，只改变通过导线ab的电流方向，导线ab的运动方向________，这说明________。
(3)不改变电流的方向，只改变磁场方向，导线ab的运动方向________，这说明________。

如图甲所示，将扬声器对准烛焰，播放音乐，看到烛焰晃动，说明声波可以传递　   　。扬声器的工作原理与图中　 　（填“乙”或“丙”）装置的原理相同。

晓丽在研究磁场对电流作用的实验中，将直导线换为一块厚度为d、宽度为b的导体板，如图所示，将电压表连在导体板的两侧，发现电压表指针发生偏转，她进一步做了如下实验：

板的材料	板的厚度	通入板的电流	磁场强度	电压表示数
甲	d	I	B	U1
乙	d	I	B	U2（U2≠U1）
甲	2d	I	B	0.5U1
乙	d	2I	B	2U2
甲	d	I	2B	2U1
乙	0.5d	3I	3B

（1）请你将表中的空格填上．
（2）请你利用上述装置及电源、滑动变阻器、弹簧、小烧杯、开关各一个，导线若干，设计一个可以通过电压表示数比较液体密度大小的装置．
①请画出装置示意图．
②说明工作过程．
③上述过程中液体密度的大小不能直接比较，而是通过电压表示数来比较的，这是利用了________法．

在探究“电动机为什么会转动”的实验中：

（1）我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在　　，磁体会对通电导体产生力的作用吗？

（2）如图所示，将一根导体 $\mathit{ab}$置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体　　，闭合开关后，导体　　，说明磁场对　　导体有力的作用。

（3）断开开关，将图中磁铁的 $N$、 $S$极对调，再闭合开关，会发现导体 $\mathit{ab}$的运动方向与对调前的运动方向　　，说明通电导体在磁场中的受力方向与　　有关。

（4）断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体 $\mathit{ab}$的运动方向与对调前的运动方向　　，说明通电导体在磁场中的受力方向与　　有关。

（5）如果同时改变磁场方向和电流方向，　　确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关（填“能”或“不能” $)$。

为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图所示)。他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网，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。

(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是：________、________；(写出两点)
(2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是：________、________；(写出两点)
(3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是：________。并在虚线框内画出实验电路图。(电动机用符号表示)

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究磁场对电流的作用：

过程	如图，闭合开关，导体 $\mathit{ab}$向右运动，说明通电导体在磁场中受到　　的作用。据此原理可以制成　　。
问题讨论	为使实验现象更明显，若把导体换用轻质塑料棒，实验　　（填“能”或“不能” $)$成功，因为　　。

（2）探究电流与电压的关系：

电路	请将实物电路连接完整	表格	第3次实验中电压表的示数如图，请读出丙填在表格中。 $R=10\Omega$ 次数 1 2 3 $U/V$ 1.2 2.0 $I/A$ 0.12 0.20 0.26
结论	在　　时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。
问题讨论	为实验多次测量，若没有滑动变阻器，还可以通过　　来改变定值电阻两端的电压。此实验方案的不足之处是　　。