2020-2021學年八年級科學下冊培優微專題速學速練專題2電磁實驗探究類型之一磁場探究 1類型之二通電直導線周圍的磁場 3類型之三通電螺線管周圍的磁場 5類型之四通電直導線在磁場的受力 8類型之五感應電流的產生條件 9【考查知識】探究磁場的變化規律、電磁鐵磁性強弱的影響因素的實驗中，都用到了控制變量法和轉換法。實驗過程中，根據小磁針的指向來判斷磁場分布規律、根據被吸引大頭針的數目來判斷磁場的強弱是轉換法的運用，每次實驗只改變一個變量是控制變量法的要求。類型之一磁場探究【方法歸納】①確定磁極位置的方法原理是磁性物質可以吸引鐵鈷鎳等物質，通過觀察吸引大頭針數目的多少來判斷，磁性最強部位吸引大頭針數目較多。②地磁的兩極與地理的兩極相反。③通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場相似；通電螺線管兩端的極性跟螺線管中的電流方向之間的關系可以用安培定則來判斷．【常考題型】1．(中考?山西)如圖所示的是小夢從市場上買來的磁鐵魔術玩具，它呈橄欖球形。兩個橄欖球形磁鐵拋起來后，在空中就會相互吸引、碰撞，發出類似蛇叫的清脆響聲，故又名“響尾蛇蛋”。小夢想知道這個磁鐵的磁極在哪兒呢？請你設計實驗幫助小夢解決問題：(1)寫出你選用的實驗器材；(2)簡述實驗過程及現象。【答案】（1）橄欖球形磁鐵、一盒大頭針。（2）把橄欖球形磁鐵放在大頭針盒里翻轉幾下，拿出來觀察，吸引大頭針個數最多的兩個部位就是該橄欖球形磁鐵的磁極。【解析】因為磁體上不同部位的磁性強弱是不同，兩端較強，中間較弱，所以把橄欖球形磁鐵放在大頭針盒里翻轉幾下，拿出來觀察，吸引大頭針個數最多的兩個部位就是該橄欖球形磁鐵的磁極。2．(中考·廣州)科學家猜測，A地海龜在春季是利用地磁場(圖甲)向南返回出生地。以下為相關研究。(1)春季A地某屏蔽磁場的實驗室，無磁場環境下海龜無固定游向，把海龜置于模擬地磁場中(用圖乙簡化示意)，圖中1為磁體N極，2為磁體________極。按科學家猜測，海龜應向________(填“左”或“右”)游動。(2)地磁場在緩慢變化，科學家每年記錄海龜出生地筑巢地點移動的方向，并追蹤地磁場的微小移動，發現________________________________________________________，現象符合猜測。【答案】(1)S；左(2)海龜出生地筑巢地點移動的方向與地磁場微小變化的方向一致【解析】由安培定則知2為磁體的S極。由于“海龜在春季是利用地磁場(圖甲)向南返回出生地”，即向地磁北極方向運動，故在模擬環境中，海龜應向左運動。3.(中考·山西)小明在一塊有機玻璃板上安裝了一個用導線繞成的螺線管，在板面上均勻撒滿鐵屑，通電后輕敲玻璃板，鐵屑的排列如圖所示。下列說法正確的是()A．圖中P、Q兩點相比，P點處的磁場較強B．若只改變螺線管中的電流方向，P、Q兩點處的磁場會減弱C．若只改變螺線管中的電流方向，P、Q兩點處的磁場方向會改變D．若只增大螺線管中的電流，P、Q兩點處的磁場方向會改變【答案】C【解析】由圖可以看出通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場一樣，并且可以看到Q點鐵屑的分布比P點密集，由此可以確定Q點的磁場比P點強，故A錯誤；只改變電流方向，則磁場方向發生改變，但通電螺線管的磁場強弱不變，故B錯誤，C正確；只增大螺線管中的電流，則磁場的強弱發生改變，但磁場方向不變，故D錯誤。4.(中考?無錫)如圖所示實驗，用________________判斷通電螺線管周圍各點的磁場方向，為了探究通電螺線管磁極的極性與電流方向是否有關，應該采取的操作是______________________。【答案】小磁針N極的指向；對調電源的正負極【解析】根據磁場方向的規定可知，小磁針靜止時N極所指的方向為該點的磁場方向，所以可利用小磁針N極的指向判斷通電螺線管周圍各點的磁場方向；為了探究通電螺線管磁極的極性與電流方向是否有關，應改變螺線管中的電流方向，并觀察小磁針N極的指向是否發生變化，所以應該采取的操作是對調電源的正負極。5．(中考·上海)研究發現，人體內部存在磁場，人體內部的磁場與人體健康密切相關。(1)人體內部的磁場與地磁場相比很弱，若用磁感線描述人體內部的磁場和地磁場，則下列判斷中合理的是________。A．人體內部磁場的磁感線分布較疏B．人體內部磁場的磁感線分布較密C．兩者磁場的磁感線疏密大致相同(2)對人體內部磁場存在的原因提出猜想，請寫出一種猜想及其依據：_____________________________。【答案】(1)A(2)人體內有電流，電流周圍有磁場【解析】(1)磁場越強，反映在磁感線上分布越密，磁場越弱，反映在磁感線上分布越疏；人體內部的磁場與地磁場相比很弱，若用磁感線描述人體內部的磁場和地磁場，則人體內部磁場的磁感線分布較疏，故選A；(2)根據奧斯特實驗，通電導體周圍有磁場，對人體內部磁場存在的原因提出猜想：人體內有電流，依據就是電流周圍有磁場。類型之二通電直導線周圍的磁場【方法歸納】①奧斯特實驗通過通電直導線周圍小磁針偏轉說明了通電導體周圍存在磁場；當電流方向改變時，產生的磁場方向也改變，所以小磁針的偏轉方向也會改變；②物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。【常考題型】6．【中考·浙江】在學習了電和磁的知識后，小杰在家里饒有興趣地做起了小實驗。他找了一枚縫衣針，在“吸鐵石”上擦了幾下，然后用一根細軟的棉線將縫衣針懸掛起來并保持水平，結果發現靜止后針尖總是指向南方，這說明縫衣針已經被磁化成了一枚小磁針。為驗證奧斯特實驗，小杰把通電的臺燈(60W)導線移到縫衣針的下方，并靠近縫衣針平行放置。結果發現縫衣針并未發生偏轉。帶著疑問，小杰在科學課堂上與大家展開討論。結果出現了兩種不同觀點。這時，老師讓小杰用兩節干電池(3V)和一段電阻絲(15Ω)重新做這個實驗。結果縫衣針發生了偏轉。(1)磁化后，這枚縫衣針的針尖是________(填“S”或“N”)極。(2)在課堂實驗中，電阻絲中通過的電流大小為________A。(3)下面是同學們在課堂討論中形成的兩種觀點，通過小杰的課堂實驗可以否定的是()A．臺燈線內有兩根導線，且電流方向相反，產生的磁性相互抵消B．臺燈線內電流太小，產生的磁場太弱，不足以讓小磁針偏轉【答案】(1)S(2)0.2(3)B【解析】（1）縫衣針被懸掛起之后針尖總是指向南方，所以針尖是南極，即S極；（2）電阻絲中通過的電流I1＝U/R＝3V/(15Ω)＝0.2A；（3）通過燈泡的電流I2＝P/U′＝60W/(220V)≈0.27A，通過臺燈的電流大于電阻絲中的電流，可見觀點B錯誤。7．如圖所示，小飛和李瑞做了如下實驗：將一根直導線放在靜止小磁針的正上方，并與小磁針平行。接通電路后，觀察到小磁針發生了偏轉。(1)實驗探究的是通電直導線周圍是否存在________。(2)改變直導線中的電流方向，小磁針偏轉方向也發生改變，表明通電導體周圍____________________有關。(3)實驗中小磁針的作用是____________________________。(4)實驗中用到了一種重要的科學探究方法是()A．類比法B．轉換法C．控制變量法D．等效替代法【答案】(1)磁場(2)磁場方向與電流方向(3)驗證電流周圍是否存在磁場(4)B【解析】(1)實驗中，開關閉合時，小磁針發生偏轉，說明通電導體周圍存在著磁場。(2)改變電流方向，小磁針偏轉方向發生改變，說明產生的磁場方向也改變，表明通電導體周圍的磁場方向與電流方向有關。(3)小磁針受到磁場力的作用能夠發生偏轉，故小磁針可以檢測磁場的存在。(4)實驗中通過小磁針的轉動可以檢測磁場的存在，利用的是轉換法。類型之三通電螺線管周圍的磁場【方法歸納】①安培定則也應用于單匝圓形線圈的極性判斷；②地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。③電磁鐵磁性強弱的影響因素：電流大小、線圈多少、有無鐵芯。當電流大小一定時，電磁鐵的線圈匝數越多，磁性越強；當線圈匝數一定時，通過電磁鐵的電流越大，磁性越強。探究電磁鐵的磁性強弱跟鐵芯大小的關系，一定控制電流和線圈的匝數不變，磁性強弱用吸引大頭針的多少來反映。【常考題型】8．【中考·揚州】通電螺線管的外部磁場與條形磁體周圍磁場相似，其磁極可以用安培定則判定。(1)圖中螺線管的A端是________極。(2)螺線管實際上就是由多個單匝圓形線圈組成，通電螺線管的磁場也可以看成由每一個單匝圓形通電線圈的磁場組合而成，因此應用安培定則也可以判斷單匝圓形通電線圈的磁極。現一單匝圓形通電線圈中的電流方向如圖所示，則其B端是________極。(3)地球周圍存在磁場，有學者認為，地磁場是由于地球帶電自轉形成圓形電流引起的，地球自轉的方向自西向東，則形成圓形電流方向與地球自轉方向________(填“相同”或“相反”)，物理學規定正電荷定向移動方向為電流方向，那么地球帶________(填“正”或“負”)電。【答案】(1)N(2)N(3)相反；負【解析】(1)根據安培定則，用右手握住螺線管，四指彎向方向代表電流的方向，拇指指向螺線管的A端，所以A端為N極；(2)根據安培定則，用右手握住單匝線圈，四指彎向電流的方向，拇指指向單匝線圈的B端，所以B端為N極；(3)由于地磁北極在地理南極附近，根據安培定則，拇指指向N極，四指的方向為電流的方向，所以電流自東向西，與地球自轉的方向相反；物理學規定正電荷定向移動方向為電流方向，所以地球帶負電。9．【中考·嘉興】如圖所示，是某學習小組同學設計的研究“影響通電螺線管磁性強弱的因素”的實驗電路圖。(1)增大通電螺線管的電流，滑動變阻器的滑片應向________(填“左”或“右”)移動。(2)下表是該組同學所做實驗的記錄：通電螺線管中有無鐵芯無鐵芯有鐵芯線圈匝數50匝50匝實驗次數123456電流/A0.81.21.50.81.21.5吸引大頭針的最多數目/枚000358同學們發現無鐵芯組實驗中沒有吸引起大頭針，那么通電螺線管到底有沒有磁性呢？他們通過其他方法驗證了這幾次都是有磁性的。他們采用的方法可能是______________________。(寫出一種即可)(3)在與同學們交流討論時，另一組的同學提出一個新問題：“當線圈中的電流和匝數一定時，通電螺線管的磁性強弱是否還與線圈內的鐵芯大小(粗細)有關？”現有大小不同的兩根鐵芯，請根據你的猜想并利用本題電路，寫出你驗證猜想的簡要操作方案：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)左(2)將大頭針換成細鐵屑(3)按題中電路圖接好電路，調節滑動變阻器的滑片于一定的位置，首先放入大的鐵芯，觀察吸引大頭針的數目，記錄數據；再換成小的鐵芯，觀察吸引大頭針的數目，記錄數據，兩者進行比較【解析】（1）如圖，滑片左滑，連入電路的電阻變短，電阻變小，電壓一定，電流增大。（2）證明通電螺線管具有磁性的方法很多，改用小磁針，吸引鐵屑等等。無鐵芯插入時，磁性比較弱，不能吸引大頭針，可以把小磁針放到螺旋管的下端，斷電時，小磁針一端指南一端指北，閉合開關，如果小磁針發生偏轉，說明有磁性。（3）當線圈中的電流和匝數一定時，通電螺線管的磁性強弱是否還與線圈內的鐵芯大小有關，一定保持電流不變，滑動變阻器移動到一個固定的位置不動，保證線圈的匝數不變，螺旋管中插入不同大小的鐵芯，比較吸引大頭針的最多數目，記錄下來進行比較。10．在探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”實驗中，小明制成簡易電磁鐵A、B，并設計了如圖所示的電路：(1)實驗中是通過電磁鐵吸引大頭針的多少來判定其磁性強弱的，所使用的物理研究方法是__________。(2)當滑動變阻器滑片向左移動時，電磁鐵A、B吸引大頭針的個數______(填“增加”或“減少”)，說明線圈匝數相同時，電流越______，電磁鐵磁性越強。(3)根據圖示的情境可知，________(填“A”或“B”)的磁性強，說明電流一定時，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越________。(4)電磁鐵吸引的大頭針下端分散的原因是_____________________。【答案】（1）轉換法（2）增加大（3）B強（4）同名磁極相互排斥【解析】(1)磁性強弱無法直接觀察，題中是利用電磁鐵吸引大頭針數目的多少來反映磁性強弱，這是轉換法的應用。(2)由圖可知，滑動變阻器滑片向左移動時，變阻器連入電路中的電阻變小，電路中電流變大，電磁鐵A、B吸引大頭針的個數增加，說明線圈匝數相同時，電流越大，電磁鐵磁性越強。(3)電磁鐵B吸引的大頭針數目多，說明B的磁性強。兩電磁鐵串聯，電流相同，可見：電流一定時，線圈匝數越多，磁性越強。(4)大頭針被磁化，同一端的磁性相同，同名磁極相互排斥，故下端分散。11．為了探究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關，小麗同學作出以下猜想：猜想A：電磁鐵通電時有磁性，斷電時沒有磁性；猜想B：通過電磁鐵電流越大，它的磁性越強；猜想C：外形相同的螺線管，線圈的匝數越多，它的磁性越強。為了檢驗上述猜想是否正確，小麗所在的實驗小組設計了以下實驗方案：用漆包線(表面涂有絕緣漆的導線)在大鐵釘上繞制若干圈，制成簡單的電磁鐵。如圖所示的a、b、c、d為實驗中觀察到的四種情況。根據小麗的猜想和實驗，完成下面填空：（1）觀察電磁鐵吸引大頭針數目多少的不同，來判斷它____________的不同。（2）通過比較________(填“a”“b”“c”或“d”)兩種情況，可以驗證猜想A。（3）通過比較________(填“a”“b”“c”或“d”)兩種情況，可以驗證猜想B。（4）通過比較d中甲、乙兩電磁鐵，可以得出的結論是________________________________________________________________________。【答案】（1）磁性強弱（2）a、b（3）b、c（4）電流相同時，外形相同的螺線管，線圈的匝數越多，它的磁性越強【解析】（1）電磁鐵吸引的大頭針越多，電磁鐵的磁性越強。（2）圖a、b中兩電磁鐵相同，一個通電能吸引大頭針，一個不通電不能吸引大頭針，可驗證A猜想。（3）圖b中的電流小、吸引大頭針少，圖c中的電流大，吸引大頭針多，可驗證B猜想。（4）圖d中的兩電磁鐵串聯，通過它們的電流是相同的，可以得出的結論是：電流相同時，外形相同的螺線管，線圈的匝數越多，它的磁性越強。類型之四通電直導線在磁場的受力【方法歸納】①通電導體在磁場中受力的作用；且所受力的方向與電流的方向和磁場的方向有關；②通電導體在磁場中受到力的作用，受力方向與兩個因素有關，如果只改變一個因素，則導體受力方向改變，如果同時改變兩個因素，則導體受力方向不變。【常考題型】12．【中考·泰州】如圖所示，導體AB放在處于蹄形磁體磁場中的水平金屬軌道上。(1)接通電源，這時會看到導體AB運動起來，這表明____________有力的作用。(2)保持磁場方向不變，改變導體AB中的電流方向，導體AB的運動方向________(填“不變”或“改變”)。(3)通電后導體AB運動的過程中，是把________能轉化為________能的過程。【答案】（1）磁場對電流（2）a、b（3）電機械【解析】（1）接通電源，這時會看到導體AB運動起來，說明磁場對通電導體有力的作用；（2）通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關，只要有一個因素改變，導體的受力方向就會改變；所以保持磁場方向不變，改變導體AB中的電流方向，導體AB的運動方向改變；（3）通電后導體AB運動的過程中，消耗了電能，得到了導體運動的機械能，即把電能轉化為機械能。13．(中考·河池)如圖所示的是探究“磁場對通電導線的作用”的實驗裝置：(1)當閉合開關S時，導線ab中的電流的方向是從________(填“a到b”或“b到a”)。(2)導線ab受到磁場力的作用而向左運動；如果只改變電流方向，那么導線ab將向________運動。科學家在該實驗基礎上發明了電動機，實現了把________能轉化為機械能。【答案】（1）a到b（2）右電【解析】據電源的正負極可知，導線ab中電流方向是從a到b；通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向、電流方向有關。導線ab受到磁場力的作用而向左運動，如果只將電流的方向改變，那么導線ab將向右運動；電動機消耗電能，產生機械能，故是將電能轉化為機械能的過程。類型之五感應電流的產生條件【方法歸納】①閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，會產生電流，這種電流叫感應電流，這一現象叫電磁感應現象；產生感應電流的條件：閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動。②感應電流是否產生可以通過觀察電流表的指針是否偏轉來確定。③感應電流的大小與磁場的強弱、導線切割磁感線的速度及切割磁場的導線匝數有關；④探究電流大小與速度的關系，應使導體在不同次實驗中的速度不同，而其它條件相同。【常考題型】14．(中考·昆明)為了探究導體在磁場中怎樣運動，才能在電路中產生電流，采用了如圖所示的實驗裝置。(1)將細導線懸掛的導體放入蹄形磁體中，閉合開關，電流計指針不偏轉。讓導體在蹄形磁體中左右運動，電流計指針________偏轉；斷開開關，讓導體在蹄形磁體中左右運動，電流計指針________偏轉。(均填“會”或“不會”)(2)將細導線懸掛的導體放入蹄形磁體中，閉合開關，讓導體在蹄形磁體中豎直上下運動，電流計指針________偏轉；讓導體在蹄形磁體中斜向上或斜向下運動，電流計指針________偏轉。(均填“會”或“不會”)(3)綜合(1)(2)中的實驗現象可知，導體在磁場中運動產生電流的條件是：導體必須是________電路的一部分，且一定要做____________運動。(4)在這個實驗中________能轉化為了電能。【答案】（1）會不會（2）不會會（3）閉合切割磁感線（4）機械【解析】（1）將細導線懸掛的導體放入蹄形磁體中，斷開開關，讓導體在蹄形磁體中左右運動，雖然導體切割磁感線，但由于開關是斷開的，所以電路中沒有感應電流產生，電流計指針不會偏轉；（2）將細導線懸掛的導體放入蹄形磁體中，閉合開關，讓導體在蹄形磁體中斜向上或斜向下運動，導體做切割磁感線運動，有感應電流產生，電流計指針會偏轉；（3）綜合（1）（2）中的實驗現象可知，導體在磁場中運動產生電流的條件是：導體必須是閉合電路的一部分，且一定要做切割磁感線的運動；（4）此實驗中消耗了機械能，獲得了電能，是將機械能轉化為電能的過程。15．【中考·淮安】在探究“產生感應電流的條件”實驗中。(1)實驗中，觀察___________________判斷電路中是否有感應電流。(2)閉合開關，若導體AB不動，左右移動磁體，電路中_______(填“有”或“無”)感應電流。(3)該實驗的結論是：閉合電路的一部分導體，在磁場中做____________運動時，導體中就會產生感應電流。(4)如果將小量程電流表換成________，可以探究磁場對通電導體的作用。【答案】（1）電流表指針是否偏轉（2）有（3）切割磁感線（4）電源【解析】（1）實驗時，通過觀察電流表的指針是否偏轉，來確定電路中是否產生感應電流；（2）閉合開關，若導體AB不動，左右移動磁體，導體做切割磁感線運動，電路中有感應電流；（3）該實驗的結論是：閉合電路的一部分導體，在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生感應電流；（4）如果將小量程電流表換成電源，閉合開關后電流流過導體棒，導體棒受安培力作用，可以探究磁場對通電導體的作用。16．【中考?福州】小華在探究怎樣產生感應電流的實驗中，設計了如圖所示的實驗裝置。(1)將磁體向右插入螺線管中時，觀察到靈敏電流計的指針向右偏轉，由此可知：____________________。(2)將磁體從螺線管中向左拔出時，會觀察到靈敏電流計的指針向________(填“左”或“右”)偏轉。(3)通過前兩步實驗，可得出感應電流的方向與_________方向有關。【答案】（1）電路中有電流（2）左（3）磁體運動【解析】(1)在實驗裝置中，靈敏電流計的作用就是檢測電路中有無電流產生，指針偏轉，說明電路中有電流。(2)磁體插入時，電流計指針右偏，若磁場方向不變，磁體向外拔出，改變了切割磁感線的方向，感應電流方向會改變。(3)題中，磁體運動方向改變，感應電流方向就改變，可見感應電流的方向與磁體運動方向有關。17．【中考·福建】如圖是“探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”的實驗裝置。閉合開關后，導體棒、靈敏電流計、開關、導線組成閉合電路。實驗觀察到的現象如下表：(1)實驗時通過觀察____________________________來判斷電路中是否產生感應電流。(2)由實驗可知，閉合電路中的部分導體在磁場中做________________運動時，電路中產生感應電流。(3)比較第4次和第________次實驗可知，導體棒運動方向相同時，感應電流的方向與磁場的方向有關。(4)比較第7次和第8次實驗可知_________________________________________。【答案】（1）靈敏電流計指針是否偏轉（2）切割磁感線（3）8（4）感應電流的方向和導體運動的方向有關【解析】（1）通過觀察靈敏電流計的指針是否偏轉來判斷電路中是否有電流。（2）由表格中數據知，當開關斷開時，不會有電流產生；若導體向上運動或向下運動時，不切割磁感線，此時電路中也沒有電流，可得產生感應電流的條件是：閉合電路的部分導體，在磁場中做切割磁感線運動。（3）由表格中數據知，4和8的導體運動方向相同，磁場方向不同，電流表指針的偏轉方向也不同，說明感應電流的方向與磁場的方向有關。（4）比較第7次和第8次實驗可知，磁場方向相同，導體的運動方向不同，電流表指針的偏轉方向不同，說明感應電流的方向與導體運動的方向有關。18．【中考·河南】小明利用如圖所示的實驗裝置探究“導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”。(1)磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿________(填“上下”或“左右”)方向運動時，電流表指針會發生偏轉。(2)導體棒不動，閉合開關，磁鐵上下運動，電流表指針________(填“會”或“不會”)發生偏轉。(3)斷開開關，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，電流表指針都不發生偏轉。由此小明得出結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做______________運動時，電路中就產生感應電流。(