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三、实验题
14. 为了探究磁场，小红做了如下实验。
（1）探究条形磁体周围的磁场。
①在玻璃板上均匀撒一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被成一枚枚“小磁针”，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示。
②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示小磁针的N极，某点小磁针极所指的方向就是该点的磁场方向。
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作。
（2）探究通电螺线管周围的磁场。
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置上，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟磁体的磁场相似，图中端是螺线管的N极。
②对调电源的正、负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明。断开开关后，小磁针静止时极指向地理南极附近。
14. 为了探究磁场，小红做了如下实验。
（1）探究条形磁体周围的磁场。
①在玻璃板上均匀撒一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被成一枚枚“小磁针”，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示。
②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示小磁针的N极，某点小磁针极所指的方向就是该点的磁场方向。
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线叫作。
（2）探究通电螺线管周围的磁场。
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置上，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟磁体的磁场相似，图中端是螺线管的N极。
②对调电源的正、负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反，说明。断开开关后，小磁针静止时极指向地理南极附近。
答案
(1)
①轻敲；磁化
②N
③磁感线
(2)
①条形；右
②通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；S
①轻敲；磁化
②N
③磁感线
(2)
①条形；右
②通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；S
解析
【分析】
本题是磁现象的基础实验题，需结合磁场相关概念、条形磁体与通电螺线管的磁场特点解题：（1）探究条形磁体磁场时，轻敲玻璃板可减小铁屑与玻璃的摩擦，让铁屑在磁场力作用下有序排列；铁屑在磁场中会被磁化成为“小磁针”；磁场方向规定为小磁针静止时N极的指向；用带箭头的曲线描述磁场，该曲线是磁感线。（2）探究通电螺线管磁场时，其磁场分布与条形磁体相似，结合安培定则可判断N极；对调电源正负极，电流方向改变，小磁针指向相反，说明通电螺线管极性与电流方向有关；断开开关后，小磁针受地磁场影响，S极指向地理南极附近。
【解析】
(1) ①在探究条形磁体周围磁场时，轻敲玻璃板能减小铁屑与玻璃板的摩擦力，使铁屑在磁场力作用下自由排列；铁屑在磁场中被磁化，成为一枚枚“小磁针”，从而显示磁场分布。②物理学规定：某点小磁针静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向。③人们用带箭头的曲线形象描述磁场，这样的曲线叫作磁感线。
(2) ①由图丙可知，通电螺线管周围小磁针的指向与条形磁体相似，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向（电流从电源正极流出，螺线管左端流入、右端流出），大拇指指向右端，故右端是螺线管的N极。②对调电源正负极，电流方向改变，小磁针指向相反，说明通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；断开开关后，小磁针在地磁场作用下，S极指向地理南极附近。
【答案】
(1) ①轻敲；磁化 ②N ③磁感线 (2) ①条形；右 ②通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；S
【知识点】
磁场、磁感线、通电螺线管的磁场
【点评】
本题考查磁现象的基础知识点，涵盖磁场概念、磁感线、通电螺线管磁场特点，属于基础实验题，侧重对核心概念的理解与应用。
【难度系数】
0.7
本题是磁现象的基础实验题，需结合磁场相关概念、条形磁体与通电螺线管的磁场特点解题：（1）探究条形磁体磁场时，轻敲玻璃板可减小铁屑与玻璃的摩擦，让铁屑在磁场力作用下有序排列；铁屑在磁场中会被磁化成为“小磁针”；磁场方向规定为小磁针静止时N极的指向；用带箭头的曲线描述磁场，该曲线是磁感线。（2）探究通电螺线管磁场时，其磁场分布与条形磁体相似，结合安培定则可判断N极；对调电源正负极，电流方向改变，小磁针指向相反，说明通电螺线管极性与电流方向有关；断开开关后，小磁针受地磁场影响，S极指向地理南极附近。
【解析】
(1) ①在探究条形磁体周围磁场时，轻敲玻璃板能减小铁屑与玻璃板的摩擦力，使铁屑在磁场力作用下自由排列；铁屑在磁场中被磁化，成为一枚枚“小磁针”，从而显示磁场分布。②物理学规定：某点小磁针静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向。③人们用带箭头的曲线形象描述磁场，这样的曲线叫作磁感线。
(2) ①由图丙可知，通电螺线管周围小磁针的指向与条形磁体相似，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向（电流从电源正极流出，螺线管左端流入、右端流出），大拇指指向右端，故右端是螺线管的N极。②对调电源正负极，电流方向改变，小磁针指向相反，说明通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；断开开关后，小磁针在地磁场作用下，S极指向地理南极附近。
【答案】
(1) ①轻敲；磁化 ②N ③磁感线 (2) ①条形；右 ②通电螺线管两端的极性跟电流方向有关；S
【知识点】
磁场、磁感线、通电螺线管的磁场
【点评】
本题考查磁现象的基础知识点，涵盖磁场概念、磁感线、通电螺线管磁场特点，属于基础实验题，侧重对核心概念的理解与应用。
【难度系数】
0.7
15. 探究通电导体棒在磁场中的运动的实验装置如图所示。
（1）导体棒AB不能选用（选填“铜”“铁”或“铝”）质材料。
（2）把导体棒AB放在磁场里，闭合开关，会发现导体棒AB向左运动，这说明磁场对通电导体有的作用。
（3）请你说出一种让导体棒AB向右运动的方法：。
（4）若将图中的换成灵敏电流计，就能探究感应电流产生的条件。
（1）导体棒AB不能选用（选填“铜”“铁”或“铝”）质材料。
（2）把导体棒AB放在磁场里，闭合开关，会发现导体棒AB向左运动，这说明磁场对通电导体有的作用。
（3）请你说出一种让导体棒AB向右运动的方法：。
（4）若将图中的换成灵敏电流计，就能探究感应电流产生的条件。
答案
(1)铁
(2)力
(3)对调磁极（或对调电源正负极）
(4)电源
(2)力
(3)对调磁极（或对调电源正负极）
(4)电源
解析
【分析】
本题围绕通电导体在磁场中运动的实验展开，需结合磁性材料的性质、磁场对通电导体的作用规律、电磁感应实验的装置特点逐一分析：
（1）需明确铁是磁性材料，会被磁体吸引干扰实验，铜、铝无磁性，据此判断不能选的材料；
（2）闭合开关后导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用；
（3）通电导体的受力方向与磁场方向、电流方向有关，改变其中一个因素即可改变运动方向；
（4）探究感应电流产生条件（电磁感应）时，电路无需电源，需用灵敏电流计代替电源检测感应电流。
【解析】
（1）铁是磁性材料，会被图中的磁体吸引，干扰实验，而铜、铝不是磁性材料，不会被吸引，因此导体棒AB不能选用铁质材料；
（2）闭合开关后，导体棒AB在磁场中向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用；
（3）通电导体在磁场中的运动方向与磁场方向、电流方向有关，要使导体棒AB向右运动，可改变其中一个因素：对调磁极（改变磁场方向），或对调电源正负极（改变电流方向）；
（4）探究感应电流产生的条件时，电路不需要电源，需将图中的电源换成灵敏电流计，通过灵敏电流计的指针偏转判断是否产生感应电流。
【答案】
(1)铁；(2)力；(3)对调磁极（或对调电源正负极）；(4)电源
【知识点】
磁场对通电导体的作用、电磁感应、磁性材料
【点评】
本题是电磁学基础实验题，考查通电导体在磁场中受力的相关知识点，涵盖材料选择、实验结论、实验条件调整、实验装置替换等基础内容，侧重对实验原理和操作的理解，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕通电导体在磁场中运动的实验展开，需结合磁性材料的性质、磁场对通电导体的作用规律、电磁感应实验的装置特点逐一分析：
（1）需明确铁是磁性材料，会被磁体吸引干扰实验，铜、铝无磁性，据此判断不能选的材料；
（2）闭合开关后导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用；
（3）通电导体的受力方向与磁场方向、电流方向有关，改变其中一个因素即可改变运动方向；
（4）探究感应电流产生条件（电磁感应）时，电路无需电源，需用灵敏电流计代替电源检测感应电流。
【解析】
（1）铁是磁性材料，会被图中的磁体吸引，干扰实验，而铜、铝不是磁性材料，不会被吸引，因此导体棒AB不能选用铁质材料；
（2）闭合开关后，导体棒AB在磁场中向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用；
（3）通电导体在磁场中的运动方向与磁场方向、电流方向有关，要使导体棒AB向右运动，可改变其中一个因素：对调磁极（改变磁场方向），或对调电源正负极（改变电流方向）；
（4）探究感应电流产生的条件时，电路不需要电源，需将图中的电源换成灵敏电流计，通过灵敏电流计的指针偏转判断是否产生感应电流。
【答案】
(1)铁；(2)力；(3)对调磁极（或对调电源正负极）；(4)电源
【知识点】
磁场对通电导体的作用、电磁感应、磁性材料
【点评】
本题是电磁学基础实验题，考查通电导体在磁场中受力的相关知识点，涵盖材料选择、实验结论、实验条件调整、实验装置替换等基础内容，侧重对实验原理和操作的理解，难度适中。
【难度系数】
0.7
16. 美好生活从早餐开始。某款400 W的单仓面包机的工作原理如图所示，将面包片放入面包机的加热仓后，设定时间（定时开关闭合），按下B处按键，触点1与C处接触，面包机开始工作；到了设定时间，定时开关自动断开，控制电路断路，电磁铁失去磁性，杠杆AOB在衔铁所受的重力和弹簧向上的弹力的共同作用下，断开加热电路并弹出面包片。求：
（1）加热电阻的电阻$R_1$。
（2）面包机定时工作1 min，面包内能的增加量（不计热量损失）。
（1）加热电阻的电阻$R_1$。
（2）面包机定时工作1 min，面包内能的增加量（不计热量损失）。
答案
$(1) R_1 = 121 \, \Omega $
(2) Q = 24000 \, J
解析
【分析】
本题考查电功率和热量的计算，解题思路如下：
（1）已知面包机的额定功率和家庭电路电压，根据电功率公式的变形可直接计算加热电阻的阻值；
（2）不计热量损失时，面包机消耗的电能全部转化为面包的内能，利用电能公式计算消耗的电能，即可得到内能的增加量，注意时间单位需换算为秒。
【解析】
（1）家庭电路电压 $ U = 220\,\mathrm{V} $，加热功率 $ P = 400\,\mathrm{W} $，根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，变形得加热电阻的阻值：
$ R_1 = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\,\mathrm{V})^2}{400\,\mathrm{W}} = \frac{48400}{400}\,\Omega = 121\,\Omega $。
（2）定时工作时间 $ t = 1\,\mathrm{min} = 60\,\mathrm{s} $，不计热量损失，面包内能的增加量等于面包机消耗的电能，即：
$ Q = W = Pt = 400\,\mathrm{W} × 60\,\mathrm{s} = 24000\,\mathrm{J} $。
【答案】
(1) $ R_1 = 121\,\Omega $；(2) $ Q = 24000\,\mathrm{J} $
【知识点】
电功率计算、电能与内能转化
【点评】
本题结合生活实例考查基础电学计算，公式应用简单，需注意单位换算，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.7
本题考查电功率和热量的计算，解题思路如下：
（1）已知面包机的额定功率和家庭电路电压，根据电功率公式的变形可直接计算加热电阻的阻值；
（2）不计热量损失时，面包机消耗的电能全部转化为面包的内能，利用电能公式计算消耗的电能，即可得到内能的增加量，注意时间单位需换算为秒。
【解析】
（1）家庭电路电压 $ U = 220\,\mathrm{V} $，加热功率 $ P = 400\,\mathrm{W} $，根据电功率公式 $ P = \frac{U^2}{R} $，变形得加热电阻的阻值：
$ R_1 = \frac{U^2}{P} = \frac{(220\,\mathrm{V})^2}{400\,\mathrm{W}} = \frac{48400}{400}\,\Omega = 121\,\Omega $。
（2）定时工作时间 $ t = 1\,\mathrm{min} = 60\,\mathrm{s} $，不计热量损失，面包内能的增加量等于面包机消耗的电能，即：
$ Q = W = Pt = 400\,\mathrm{W} × 60\,\mathrm{s} = 24000\,\mathrm{J} $。
【答案】
(1) $ R_1 = 121\,\Omega $；(2) $ Q = 24000\,\mathrm{J} $
【知识点】
电功率计算、电能与内能转化
【点评】
本题结合生活实例考查基础电学计算，公式应用简单，需注意单位换算，难度较低，是常见的基础题型。
【难度系数】
0.7
