浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学《电与磁》实验探究训练（4）【word，含答案解析】

《电与磁》实验探究训练（3）
1.网络上有一个国外“牛人”制作的“电池磁力小火车”的视频。视频中，“牛人”把由铁铷合金制作的超强磁铁分别吸附在电池的正负极两端制成“小火车”，并将其整个放入自制的铜质螺线管中，发现电池与磁铁竟然沿着螺线管向右运动起来，直到从螺线管的另一端穿出（如图1）。小明对“小火车”为什么会运动非常感兴趣，便动手进行了实验。
（1）图1中，两侧磁铁之间的线圈中会有电流通过，他由此推测：只有当线圈中有电流通过时，火车才会受力运动。为验证这一假设，他需要进一步的操作是　 　；
（2）预测图2中的小火车将向　 　运动（选填“左”或“右”）；
（3）要让小火车更快地过螺线管，可以采取的措施是　 　（写出一种方法）；
2．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)，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，小明可采用的两项措施是　 　。
（2）开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是　 　(填两点)。（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(电动机符号用M表示)。
3.丹麦科学家奧斯特发现电流的周围存在磁场(图1)，法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图2所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。
（1）如图1，通电前静止的小磁针南北指向。现要在小磁针上方拉一根直导线，使通电时小磁针会发生明显的偏转，直导线所指的方向应为________(选填“东西方向”、“南北方向”或“任意方向")。
（2）图2的实验表明平行通电导线之间有力的作用，若此时改变其中一根导线的电流方向，会产生的实验现象是________。
（3）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1 ， I2 ， 导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 I1/A I2/A r/m F/N
1 0.2 0.2 0.1 1.0×10-7
2 0.1 0.2 0.1 0.5×10-7
3 0.2 0.2 0.05 2.0×10-7
4 0.2 0.4 0.1 2.0×10-7
分析表格实验数据，可获得的结论是________。
4.为探究通电螺线管的磁性除了与是否带铁芯有关系之外，还跟哪些因素有关呢？
小明作了以下猜想：
①通电螺线管的磁场强度可能与电流大小有关；
②通电螺线管的磁场强度可能与 有关；
小明设计了如右图所示的实验装置，请回答下列问题：
（1）请将猜测②的横线处补充完整________。
（2）小明在 A、B 两个铁钉的下方均匀地撒上铁屑，然后闭合开关观察到 A 吸引的铁屑要比B多，可以得出结论________。
（3）请设计一个实验检验另一个猜测________。
（4）像本实验这样将不易观察的磁场强弱通过观察比较吸引铁屑的数量来体现的方法称为转化法，下列实验中运用了相同方法的是
A.研究分子的特性时，用黄豆和米粒混合实验；
B.研究电流的特点时，通过类比较水流帮助理解；
C.研究电流的有无时，串联一个小灯泡。
5.1826年，德国物理学家欧姆想探究电流与电阻的关系。由于还没有发明电流表，欧姆做实验时，制作了如图甲所示的仪器，在导线上方悬挂着扭力线磁针，它的旋转刻度越大表示导体中电流强度越大。实验电路图可简化为如图乙所示。
（1）开关闭合时，观浆到磁针能旋转，说明________。
（2）欧姆将几根横截面积相同，但长度不同的铜导线分别接入电路（即乙图中的R），下表是实验测得的其中一组数据。由此可以得出的结论是________。
导体长度/英寸 2 4 6 10 18 34 66 130
磁针旋转刻度 326.5 300.75 277.75 238.25 190.75 134.5 83.2 48.5
（3）欧姆通过实验推导出公式：I=kU。公式中I代表通过导体的电流，U代表导体两端电压，欧姆将k命名为电导。请你写出电导与导体电阻的关系________。
6.甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针沿顺时针方向转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有如下假设：
甲：因为导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转。
乙：因为电流周围会产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。
请据此回答：
（1）没通电时，静止小磁针的N极总会指向地理的________。（填“南方”或“北方”）
（2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的。他们调换电池的正负极，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是________。
7.在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。
（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电路中的电流________ (填“增大”“不变”或“减小”)，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越________，电磁铁磁性越强。
（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是________极；电磁铁________ (填“甲”或“乙”)的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数________，电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，________。
（3）实验结束后，小明发现电池使用说明中有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混用”。他想新旧电池混用和不混用有什么区别呢？于是，他做了如下探究，他用一节新电池代替图中原来的电源，闭合开关后，用电压表测出电路的总电压，并观察电磁铁吸引大头针的数量，记录在下表中，然后再分别把两个新电池、一新一旧电池串联起来，替换原来的电源，重复上述实验，实验记录如下表所示。
电源 电路的总电压/伏 吸引大头针数量
一个新电池 1.5 较多
两个新电池串联 3.0 最多
一新一旧电池串联 1.3 较少
分析表中数据可知，串联的一新一旧电池给电路提供的电压________ (填“大于”“等于”或“小于”)一节新电池提供的电压，原因是：根据串联电路中电源电压等于各部分电路两端的电压之和，用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个________，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
8. 在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了如图1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”），说明通电螺丝管与小磁针之间是通过________ 发生力的作用．
（2）用铁屑来做实验，得到了如图2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3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．
9.信息：电磁炉是加热、烹调食物的家用电热炊具。它具有无明火加热，热效率高的特点。如图甲为一种常见的电磁炉，如图乙是原理示意图。它主要由线圈、铁芯、石英玻璃灶面、金属锅体、工作电路和控制电路等组成，线圈绕在铁芯上。电磁炉工作电路中的主要器件是变换器，它能变换交流电和直流电。
电磁炉工作时，变换器将家庭电路交流电变换成直流电，再逆变成高频交流电流过线圈，线圈产生变化的磁场，该变化的磁场在锅体的锅底形成感应电流而发热。锅底产生的感应电流具有邻近效应，即锅底靠近线圈时，锅底的感应电流最大，且感应电流随锅体离线圈距离增大而显著减小。
在电磁炉上使用的锅体担负着能量转化的任务，故对锅体的材料有一定的要求，一般采用磁性的金属材料制成。
（1）下列材料适宜制作电磁炉的烹饪锅的是_________
A.铝B.铜C.铁D.陶
（2）电磁炉的工作过程中没有运用的工作原理是____________；
A.电流的磁效应B.磁场对电流的作用C.电磁感应原理
（3）小明为防止石英玻璃灶面温度过高，将燃气灶的支架垫在电磁炉的灶面上，将锅放在支架上。你认为小明的做法是否合理，并简要说明理由________。
10.小勇利用如图所示的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，他将实验中观察到的现象记录在下表中．
次数 开关 磁场方向 导体AB的运动方向 电流表指针的偏转方向
1 断开 上N下S 向右运动 不偏转
2 闭合 上N下S 向右运动 向左偏转
3 闭合 上N下S 向左运动 向右偏转
4 闭合 上N下S 向上运动 不偏转
5 闭合 上S下N 向下运动 不偏转
6 闭合 上S下N 向右运动 向右偏转
7 闭合 上S下N 向左运动 向左偏转
（1）分析得出：________ 电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与________ 有关
（3）比较实验________ 可知：在导体切割磁感线运动方向不变时，感应电流的方向与磁场方向有关
（4）这个现象在生产和生活中的重要应用是________
（5）针对这个实验，小勇进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想，于是他设计了如下的实验方案：①保持磁场强弱不变，让导体AB以________ （填“相同”或“不同”）的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．
②如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度________ （填“有关”或“无关”）
11.如图甲所示，ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计上。某同学想利用该装置探究“感应电流的大小与哪些因素有关”,提出了以下猜想：
①可能与磁场的强弱有关；
②可能与切割磁感线的速度有关；
③可能与切割磁感线的方向有关。
（1）在实验过程中，判断有感应电流产生的依据是________。
（2）该同学在实验中，只改变导体ab在磁场中运动的速度，实验结果记录如下:
实验次数 1 2 3 4 5 6
速度/（厘米/秒） 2 4 6 8 10 12
电流/（微安） 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 11.8
分析表中数据，可得出的结论是：________。
（3）图乙是灵敏电流计的结构示意图，它的工作原理与________（选填“发电机”或“电动机”）相同。
答案及解析
1.（1）将电池的一端与磁铁断开
（2）左
（3）增强磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）
【解析】（1）根据他的推测可知，如果线圈中没有电流经过时，火车不会受力而运动，则接下来只需断开电池与线圈的连接即可。
（3）通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关；
（3）根据影响电磁体磁场强弱的因素分析解答。
【解答】（1）为验证这一假设，他需要进一步的操作是：将电池的一端与磁铁断开；
（2）将图1和图2比较可知，其它条件相同，只是电池的正负极方向相反，那么通过线圈的电流方向也相反，则火车受到磁力的方向也相反，即小火车将向左运动。
（3）要让小火车更快地过螺线管，就要增大磁铁的磁性（或者使螺线管的绕线更密集以增加与磁铁接触的那一段螺线管匝数、或增加电池电压以增大螺线管中电流从而增强其磁场）。
2．（1）改变磁场的方向；改变电流的方向
（2）磁铁的磁性弱；线圈的匝数太少(或电流太小，任选两点回答即可)
（3）滑动变阻器如图所示
【解析】（1）根据通电导体在磁场中受力方向的影响因素解答；
（2）电动机不转，可能线圈在磁场中受力太小，根据影响导体在磁场中受力大小的因素解答；
（3）电动机的转速与通过线圈的电流大小有关，据此设计电路。
【解答】（1）要想改变线圈的转动方向，小明可采用的两项措施是：改变磁场的方向；改变电流的方向。
（2）开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是：磁铁的磁性弱；线圈的匝数太少(或电流太小）。
（3）要调节电动机的转速，就要改变通过电动机的电流大小，可以将一个滑动变阻器与电动机串联，如下图所示：
3.（1）南北方向（2）两根导线会相互排斥（3）(在其他条件相同时)平行通电导线之间相互作用力F的大小跟两根导线中的电流I1、I2 ， 导线之间的距离r有关。I1、I2越大，F越大；r越小，F越大(或平行通电导线之间相互作用力F的大小与I1、I2成正比，与r成反比)。
【解析】（1）奥斯特实验：把通电直导线放在水平方向静止的小磁针上，小磁针发生偏转，说明受到磁力作用，实验表明电流周围存在磁场。
（2）由图可知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入电流方向相反时，导线远离，说明两导线相互排斥。
（3）分析表格实验数据，可获得的结论是：(在其他条件相同时)平行通电导线之间相互作用力F的大小跟两根导线中的电流I1、I2， 导线之间的距离r有关。I1、I2越大，F越大；r越小，F越大(或平行通电导线之间相互作用力F的大小与I1、I2成正比，与r成反比)。
4.（1）线圈匝数（2）)在电流相等且都有铁芯时，线圈匝数越多电磁铁的磁性越强
（3）将滑动变阻器移到阻值最右端，将铁屑均匀撒在 A 的下方，闭合开关观察铁屑吸引情 况，然后将滑片移逐渐向最左端移动，观察铁屑吸引情况（4）C
【解析】（1）通电螺线管的磁性大小与两个因素有关：①电流大小；②线圈匝数，因此猜测②的横线处应该是线圈匝数；
（2）两个螺线管串联即电流相等，A吸引的铁屑多，说明A的磁性大，因此得到结论：在电流相等且都有铁芯时，线圈匝数越多电磁铁的磁性越强；
（3）探究螺线管的磁性与电流大小的关系，必须控制线圈匝数相同改变电流，实验步骤为：将滑动变阻器移到阻值最右端，将铁屑均匀撒在 A 的下方，闭合开关观察铁屑吸引情 况，然后将滑片移逐渐向最左端移动，观察铁屑吸引情况；
（4）A.研究分子的特性时，用黄豆和米粒混合实验，使用的是类比法，故A不合题意；
B.研究电流的特点时，通过类比较水流帮助理解，还是使用的的类比法，故B不合题意；
C.电流看不到摸不着，串联一个灯泡，利用灯泡是否发光反应电流的存在，故C符合题意。 故选C。
5. （1）电导体周围存在磁场（2）横截面积相同时，导体的长度越大，电阻越大（3）
【解析】（1）开关闭合时，观察到磁针能旋转，根据磁场对磁体的作用可知，通电导体周围存在磁场；
（2）分析可知，铜导线横截面积相同，导线长度越大，磁针旋转刻度越小，说明电路中的电流越小，电阻越大，即：横截面积相同的同种导体，长度越大，电阻越大；
（3）由I＝kU得，, 由欧姆定律可知， ， 所以，。
6.（1）北方（2）小磁针仍沿顺时针方向(原方向)转
【解析】（1）当磁铁可以自由转动时，指北的一端叫N极，因此没通电时，静止小磁针的N极总会指向地理的北方。
（2）如果甲同学的假设是正确的，那么小磁针的转动就与电流方向无关，调换电源的正负极就肯定不会影响小磁针的转动方向，因此预计应该看到的现象是：小磁针仍沿顺时针方向(原方向)转。
7.（1）增大；大（2）南(或S)；乙；越多；同名磁极相互排斥（3）小于；电阻
【解析】（1）由图可知：甲、乙串联，乙的线圈匝数比甲的多，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越大，电磁铁磁性越强。（2）甲的线圈中的电流从左端流入，从右端流出，根据右手螺旋定则可知：甲的上端为 S极，下端为 N极；乙吸引的大头针数多，说明乙的磁性强，这说明：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；大头针被磁化，同一端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散。（3）从表中可以看到：串联的一新一旧电池电路提供的电压小于一节新电池提供的电压，这是因为在用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个电阻，所以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。
8. （1）会；磁场（2）条形；不是（3）电流方向；安培定则（4）北；南
【解析】（1）由图1，电源左端为正极，右端为负极，根据安培定则可以判断通电螺丝管右端为N极，左端为S极．根据异名磁极相吸引，由图可知小磁针会发生逆时针偏转；
通电螺线管和小磁针之间的作用是通过磁场发生的．
（2）由图2可知：通电螺丝管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；磁感线是为了能形象描述磁场而引入的，不是真实存在．
（3）四个图中的螺线管电路中甲和乙的绕线方式相同，电流方向不同，根据小磁针的指向情况知：甲的右端为S极，乙的右端为N极；
同理丙丁也是如此，所以实验说明螺线管的绕线方式相同时，极性只与它的电流方向有关；这个关系可以用安培定则来判断．
（4）由图3根据安培定则可知，通过螺线管的左端为S极，右端为N极，根据周围小磁针N极指向与该点磁感线方向一致可知：在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极．
9.（1）C（2）B（3）不合理。当锅底离开灶面后，与线圈的距离变大，感应电流极小，产生热量减小
【解析】（1）下列材料适宜制作电磁炉的烹饪锅的是铁，故选C。
（2）A.根据“再逆变成高频交流电流过线圈，线圈产生变化的磁场”可知，电磁炉使用了电流的磁效应，故A不合题意；
B.根据电磁炉的使用过程分析可知，没有应用磁场对电流的作用，故B符合题意；
C.根据“该变化的磁场在锅体的锅底形成感应电流而发热”可知，电磁炉应用了电磁感应原理，故C不合题意。 故选B。 （3）我认为小明的做法是否合理，理由：当锅底离开灶面后，与线圈的距离变大，感应电流极小，产生热量减小。
10.（1）闭合（2）导体切割磁感线运动方向（导体运动方向）
（3）2、6或3、7（4）发电机（5）不同；有关
【解析】（1）分析可知，产生感应电流的现象中，闭合电路中的部分导体在磁场里的运动方向与磁场方向垂直，即导体中产生感应电流时闭合电路中的部分导体在磁场里做切割磁感线运动．
（2）比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，导体切割磁感线运动方向改变，感应电流的方向就改变．
（3）比较实验2和6（或3和7）可知：在导体切割磁感线运动方向（或导体运动方向）不变时，磁场方向改变，感应电流的方向就改变．
（4）实验中采用的是控制变量法，闭合电路中电流表中的电能是由于导体的运动而产生的，可见消耗的是机械能，所以实验过程中是机械能转化成电能，其重要应用是发电机的发明．
（5）探究感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度是否有关，应该保持磁场强弱不变，让导体AB以不同的速度沿相同方向做切割磁感线运动，观察电流表指针偏转幅度大小．如果电流表指针偏转幅度不同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关，如果电流表指针偏转幅度相同，说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关．
11.（1）灵敏电流计的指针发生偏转（2）在磁场强弱、切割磁感线方向等条件相同时，切割磁感线的速度越快，产生感应电流 越大。（3）电动机
【解析】（1）在实验过程中，判断有感应电流产生的依据是：灵敏电流计的指针发生偏转。
（2）根据表格数据可知：在磁场强弱、切割磁感线方向等条件相同时，切割磁感线的速度越快，产生感应电流越大。 （3）电动机的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，而发电机的工作原理为电磁感应，因此与灵敏电流计工作原理相似的是电动机。