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专训2：电磁探究
名师点金：
探究磁场的变化规律、电磁铁磁性强弱的影响因素的实验中，都用到了控制变量法和转换法。实验过程中，根据小磁针的指向来判断磁场分布规律、根据被吸引大头针的数目来判断磁场的强弱是转换法的运用，每次实验只改变一个变量是控制变量法的要求。
磁场强弱的影响因素
1．【中考·江西】【探究名称】探究水对磁的影响：
【提出问题】声波可以穿过空气，也可以穿过水，并且声波在水中要比在空气中传播得快。那么磁呢？水对磁有影响吗？
【进行猜想】宪宪认为水对磁没有影响。
【设计并进行实验】宪宪设计了如图所示的实验：
(第1题图)
(1)在烧杯底放一枚小铁钉，放松绳子把绑着的磁铁缓慢下放，让磁铁逐渐靠近小铁钉，在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放，且在绳子末端所对应的支架处用小胶带做好标记(图中A点)。
(2)拉动绳子提起磁铁，把小铁钉从磁铁上取下，准确地放回杯底原位置。
(3)往杯内倒入适量水后，缓慢下放磁铁浸入水中，当____________________时停止下放。
(4)如果这两次绳子末端所到达的位置不变，则说明________________________。
　【交流与评估】本次探究活动中应用了控制变量法，其中控制不变的因素主要有：
①__________________________________________
②______________________________________________________________；
③______________________________________________________________。
奥斯特实验
2．【中考·衢州】“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。如图是课堂上老师的演示实验。在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针转动了。某同学看了实验后想到：小磁针转动肯定是因为受到力的作用。这个力是谁施加的呢？他认为有这几种可能：可能是风吹；可能是小磁针旁磁铁的吸引；可能是铁质物体接近小磁针；还可能是直导线中有电流通过时产生了磁场。
(第2题图)
(1)该同学得出“小磁针转动肯定是因为受到力的作用”的结论，其依据是____________________________________________________________________。
(2)铁质物体接近小磁针，小磁针会转动，这是因为________________________。
(3)为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是______________________。
(4)老师在其他实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针将________________。
3．【中考·浙江】在学习了电和磁的知识后，小杰在家里饶有兴趣地做起了小实验。他找了一枚缝衣针。在“吸铁石”上擦了几下，然后用一根细软的棉线将缝衣针悬挂起来并保持水平，结果发现静止后针尖总是指向南方，这说明缝衣针已经被磁化成了一枚小磁针。
为验证奥斯特实验，小杰把通电的台灯(60 W)导线移到缝衣针的下方，并靠近缝衣针平行放置。结果发现缝衣针并未发生偏转。带着疑问，小杰在科学课堂上与大家展开讨论。结果出现了两种不同观点。这时，老师让小杰用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(15 Ω)重新做这个实验。结果缝衣针发生了偏转。
(1)磁化后，这枚缝衣针的针尖是________(填“S”或“N”)极。
(2)在课堂实验中，电阻丝中通过的电流大小为________A。
(3)下面是同学们在课堂讨论中形成的两种观点，通过小杰的课堂实验可以否定的是(　　)
A．台灯线内有两根导线，且电流方向相反，产生的磁性相互抵消
B．台灯线内电流太小，产生的磁场太弱，不足以让小磁针偏转
电流的磁场
4．【中考·扬州】通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用右手螺旋定则判定。
(第4题图)
(1)图中螺线管的A端是________极。
(2)螺线管实际上就是由多个单匝圆形线圈组成，通电螺线管的磁场也可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用右手螺旋定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是________极。
(3)地球周围存在磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向________(填“相同”或“相反”)，物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带________(填“正”或“负”)电。
5．【中考·济南】学习了奥斯特实验后，小军和小民认为：通电的螺线管周围也存在磁场。可是，通电螺线管周围的磁场是什么样的呢？为此，他们找来器材并连成了如图甲所示的实验电路，运用研究磁场的方法来探究通电螺线管外部的磁场。
(第5题图)
(1)小军使用小磁针来进行探究。他先在木板上螺线管一端标有黑点的九个位置(图甲)各放置了一个小磁针。通电后发现这九个小磁针的指向如图乙所示，改变通电电流的方向后，重新实验发现这九个小磁针的指向如图丙所示。
根据小军的实验，可以得出的结论是：
A．通电螺线管外部，中心轴线上各点的磁场方向是相同的；除中心轴线外，通电螺线管外部其他各点的磁场方向是________的；
B．通电螺线管外部各点的磁场方向还与________方向有关。
(2)小民的实验方法是：先在一张白纸中间按照螺线管的大小挖一个孔，然后把孔对准螺线管，将白纸铺在木板上，再把细铁屑均匀地撒在白纸上。通电后轻轻敲击木板，发现细铁屑的排列情况如图丁所示；改变通电电流的方向后，重新实验发现细铁屑的排列情况基本没有变化。根据小民的实验现象，可以得出结论：
通电螺线管外部的磁场与我们学过的________磁体的磁场相似。
(第6题图)
6．【中考·嘉兴】如图所示，是某学习小组同学设计的研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图。
(1)增大通电螺线管的电流，滑动变阻器的滑片应向________(填“左”或“右”)移动。
(2)下表是该组同学所做实验的记录：

通电螺线管中有无铁芯
无铁芯
有铁芯
线圈匝数
50匝
50匝
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流/A
0.8
1.2
1.5
0.8
1.2
1.5
吸引大头针的
最多数目/枚
0
0
0
3
5
8
同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是______________________。(写出一种即可)
(3)在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小(粗细)有关？”现有大小不同的两根铁芯，请根据你的猜想并利用本题电路，写出你验证猜想的简要操作方案：
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
答案
专训2
1．【设计并进行实验】(3)小铁钉刚能被吸起　(4)水对磁没有影响
【交流与评估】①同一磁铁　②同一小铁钉　③小铁钉的位置
2．(1)力是改变物体运动状态的原因　(2)物体间力的作用是相互的
(3)给导线断电，看小磁针是否会回到原来的指向　(4)反向偏转
点拨：(1)力是改变物体运动状态的原因，原来静止的小磁针在导线通电后发生转动，表明小磁针受到力的作用。(2)磁体能吸引铁质物体，当铁质物体靠近小磁针时，小磁针能吸引该物体，由于物体间力的作用是相互的，铁质物体对小磁针也有吸引力。因此，小磁针会转动。(3)验证“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实的最简单的操作是对通电导线断电，通过观察小磁针是否会回到原来的指向来进行验证。(4)通电直导线上方磁场的方向与下方磁场的方向相反，在其他实验条件不变的情况下，将小磁针移至导线的上方，小磁针的转动方向将发生改变。
3．(1)S　(2)0.2　(3)B　点拨：电阻丝中通过的电流I1＝U/R＝3 V/(15 Ω)＝0.2 A；通过灯泡的电流I2＝P/U′＝60 W/(220 V)≈0.27 A，通过台灯的电流大于电阻丝中的电流，可见观点B错误。
4．(1)N　(2)N　(3)相反；负
点拨：(1)根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，四指弯向方向代表电流的方向，拇指指向螺线管的A端，所以A端为N极；(2)根据右手螺旋定则，用右手握住单匝线圈，四指弯向电流的方向，拇指指向单匝线圈的B端，所以B端为N极；(3)由于地磁北极在地理南极附近，根据右手螺旋定则，拇指指向N极，四指的方向为电流的方向，所以电流自东向西，与地球自转的方向相反；物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以地球带负电。
5．(1)不同；电流
(2)条形　点拨：(1)由图乙可知除中心轴线外，通电螺线管外部其他各点的磁场方向不同，改变通电电流的方向后，小磁针的N极所指的方向发生了改变，这说明通电螺线管外部各点的磁场方向还与电流方向有关；
(2)由细铁屑的排列情况可知通电螺线管两端磁性最强，中间磁性最弱，与条形磁体的磁场相似。
6．(1)左　(2)将大头针换成细铁屑　(3)按题中电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，首先放入大的铁芯，观察吸引大头针的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察吸引大头针的数目，记录数据，两者进行比较

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