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14 电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油，两电阻丝的阻值不同（$R_1 ＞ R_2$）。
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制
(2)通电一段时间后，通过观察
(3)通过实验发现:在相同时间内，电流通过电阻丝
(4)若$R_1$两端的电压为3 V，电路中的电流为0.4 A，则10 s内电流通过$R_1$做的功为
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制
电流
和通电时间
相等。(2)通电一段时间后，通过观察
温度计示数的变化量
来比较电流做功的多少。(3)通过实验发现:在相同时间内，电流通过电阻丝
$R_1$
（填“$R_1$”或“$R_2$”）做的功多。(4)若$R_1$两端的电压为3 V，电路中的电流为0.4 A，则10 s内电流通过$R_1$做的功为
12
J。答案
(1)电流 通电时间
(2)温度计示数的变化量
(3)$R_1$
(4)12
【解析】(1)因为串联电路中电流处处相等,且电路同时接通同时断开,所以将两个电阻串联可以控制电流和通电时间相等。
(2)实验中,电流做功越多,产生的热量越多,煤油吸热越多,温度升高越多,因此实验中通过观察温度计示数的变化量来比较电流做功的多少。
(3)由$W = UIt = I^2 Rt$可得,电流、通电时间相同时,电流做功的多少和电阻大小成正比,所以相同时间内电流通过阻值较大的电阻丝$R_1$做功较多。
(4)电流通过电阻丝$R_1$做的功$W = UIt = 3\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s} = 12\ \mathrm{J}$。
(2)温度计示数的变化量
(3)$R_1$
(4)12
【解析】(1)因为串联电路中电流处处相等,且电路同时接通同时断开,所以将两个电阻串联可以控制电流和通电时间相等。
(2)实验中,电流做功越多,产生的热量越多,煤油吸热越多,温度升高越多,因此实验中通过观察温度计示数的变化量来比较电流做功的多少。
(3)由$W = UIt = I^2 Rt$可得,电流、通电时间相同时,电流做功的多少和电阻大小成正比,所以相同时间内电流通过阻值较大的电阻丝$R_1$做功较多。
(4)电流通过电阻丝$R_1$做的功$W = UIt = 3\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s} = 12\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】要验证电功跟电压的关系，需遵循控制变量法，控制电流和通电时间相同，因此将电阻丝串联（串联电路电流处处相等，且通电时间由电路通断同步控制）；利用转换法，电流做功产生的热量会使煤油温度变化，通过温度计示数变化量反映做功多少；串联时电流、时间相同，结合电功公式可判断电阻做功情况；最后直接用电功公式计算即可。
【解析】(1) 串联电路中电流处处相等，且两根电阻丝同时接通、同时断开，因此串联接入电路可控制电流和通电时间相等。
(2) 电流做功将电能转化为内能，电流做功越多，产生热量越多，煤油吸热后温度升高越明显，所以通过观察温度计示数的变化量来比较电流做功的多少。
(3) 串联时电流I、通电时间t相同，根据电功公式$W=I^2Rt$，电流做功与电阻成正比，已知$R_1＞R_2$，故相同时间内电流通过$R_1$做的功多。
(4) 根据电功公式$W=UIt$，代入$U=3\ \mathrm{V}$、$I=0.4\ \mathrm{A}$、$t=10\ \mathrm{s}$，得$W=3\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{J}$。
【答案】(1)电流；通电时间 (2)温度计示数的变化量 (3)$R_1$ (4)12
【知识点】电功的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】本题是探究电功与电压关系的基础实验题，综合考查实验方法应用和电功计算，注重对电学实验核心思路的理解，是电学部分的典型基础题型。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 串联电路中电流处处相等，且两根电阻丝同时接通、同时断开，因此串联接入电路可控制电流和通电时间相等。
(2) 电流做功将电能转化为内能，电流做功越多，产生热量越多，煤油吸热后温度升高越明显，所以通过观察温度计示数的变化量来比较电流做功的多少。
(3) 串联时电流I、通电时间t相同，根据电功公式$W=I^2Rt$，电流做功与电阻成正比，已知$R_1＞R_2$，故相同时间内电流通过$R_1$做的功多。
(4) 根据电功公式$W=UIt$，代入$U=3\ \mathrm{V}$、$I=0.4\ \mathrm{A}$、$t=10\ \mathrm{s}$，得$W=3\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}×10\ \mathrm{s}=12\ \mathrm{J}$。
【答案】(1)电流；通电时间 (2)温度计示数的变化量 (3)$R_1$ (4)12
【知识点】电功的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】本题是探究电功与电压关系的基础实验题，综合考查实验方法应用和电功计算，注重对电学实验核心思路的理解，是电学部分的典型基础题型。
【难度系数】0.6
15 如图所示是探究通电螺线管外部磁场的方向的实验装置。
（1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后，
（2）接通电路，小磁针静止时，
（3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与
（1）玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后，
轻敲
玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管的外部磁场与条形
磁体周围的磁场相似。（2）接通电路，小磁针静止时，
N
极的指向是该点的磁场方向。（3）调换电源的正负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与
电流方向
有关。答案
(1)轻敲 条形
(2)N
(3)电流方向
(2)N
(3)电流方向
解析
【分析】
本题围绕探究通电螺线管外部磁场的实验展开，解题思路如下：
（1）铁屑被磁化后受磁场力，但玻璃板的摩擦力会阻碍其排列，轻敲玻璃板可减小摩擦力，让铁屑沿磁场方向排列，以此显示磁场分布，进而判断螺线管外部磁场的形态；
（2）根据物理学中对磁场方向的规定，小磁针静止时的指向对应磁场方向；
（3）调换电源正负极会改变电路中的电流方向，观察小磁针偏转方向的变化，可得出磁场方向的影响因素。
【解析】
（1）闭合开关后，轻敲玻璃板，铁屑受磁场力作用，在摩擦力减小后能沿磁场方向排列，由此可观察到螺线管外部磁场的分布，其与条形磁体周围的磁场相似；
（2）物理学规定，小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向；
（3）调换电源正负极，电路中的电流方向改变，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。
【答案】
(1)轻敲 条形
(2)N
(3)电流方向
【知识点】
通电螺线管的磁场、磁场方向、电流的磁效应
【点评】
本题是探究通电螺线管外部磁场的基础实验题，考查实验操作要点、磁场方向的规定及通电螺线管磁场方向的影响因素，属于课本核心基础实验内容，侧重对基础知识的掌握。
【难度系数】
0.3
本题围绕探究通电螺线管外部磁场的实验展开，解题思路如下：
（1）铁屑被磁化后受磁场力，但玻璃板的摩擦力会阻碍其排列，轻敲玻璃板可减小摩擦力，让铁屑沿磁场方向排列，以此显示磁场分布，进而判断螺线管外部磁场的形态；
（2）根据物理学中对磁场方向的规定，小磁针静止时的指向对应磁场方向；
（3）调换电源正负极会改变电路中的电流方向，观察小磁针偏转方向的变化，可得出磁场方向的影响因素。
【解析】
（1）闭合开关后，轻敲玻璃板，铁屑受磁场力作用，在摩擦力减小后能沿磁场方向排列，由此可观察到螺线管外部磁场的分布，其与条形磁体周围的磁场相似；
（2）物理学规定，小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向；
（3）调换电源正负极，电路中的电流方向改变，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。
【答案】
(1)轻敲 条形
(2)N
(3)电流方向
【知识点】
通电螺线管的磁场、磁场方向、电流的磁效应
【点评】
本题是探究通电螺线管外部磁场的基础实验题，考查实验操作要点、磁场方向的规定及通电螺线管磁场方向的影响因素，属于课本核心基础实验内容，侧重对基础知识的掌握。
【难度系数】
0.3
16 如图是“探究感应电流产生的条件”的实验装置。
(1)实验中,AB棒的材料应该是
(2)我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生,还可以通过指针偏转的方向判断感应电流的
(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示。
根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做
(4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与
(5)如图所示的实验装置中,将灵敏电流计换成电源进行触接。还可以探究电动机的工作原理,电动机的工作原理是
(1)实验中,AB棒的材料应该是
铜
（填“塑料”“铜”或“陶瓷”）。(2)我们可以通过灵敏电流计指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生,还可以通过指针偏转的方向判断感应电流的
方向
（填“大小”或“方向”）。(3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示。
根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做
切割磁感线
运动。在该运动过程中,主要将机械能转化为电能。(4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体N、S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与
磁场方向
的关系。(5)如图所示的实验装置中,将灵敏电流计换成电源进行触接。还可以探究电动机的工作原理,电动机的工作原理是
通电导体在磁场里受力而运动
。答案
(1)铜
(2)方向
(3)切割磁感线
(4)磁场方向
(5)通电导体在磁场里受力而运动
【解析】(1)实验中,要用通电导体切割磁感线,所以AB棒的材料应选铜。
(2)实验中,通过灵敏电流计指针是否偏转可以判断是否有感应电流产生,通过灵敏电流计指针的偏转方向可以判断电流的方向,还可通过灵敏电流计指针偏转的角度判断电流的大小。
(2)方向
(3)切割磁感线
(4)磁场方向
(5)通电导体在磁场里受力而运动
【解析】(1)实验中,要用通电导体切割磁感线,所以AB棒的材料应选铜。
(2)实验中,通过灵敏电流计指针是否偏转可以判断是否有感应电流产生,通过灵敏电流计指针的偏转方向可以判断电流的方向,还可通过灵敏电流计指针偏转的角度判断电流的大小。
解析
【分析】
本题围绕“探究感应电流产生的条件”实验展开，需结合电磁感应相关知识逐一分析各问题：
1. 第一问：AB棒需为导体才能传导电流，感应电流产生要求导体是闭合电路的一部分，因此需选择导体材料，塑料、陶瓷为绝缘体，铜为导体，据此判断；
2. 第二问：灵敏电流计的指针偏转方向与电流方向相关，偏转角度与电流大小相关，据此判断；
3. 第三问：结合实验现象，只有导体在磁场中做切割磁感线运动时才产生感应电流，这是感应电流产生的条件；
4. 第四问：对调磁体N、S极会改变磁场方向，保持AB棒运动方向不变，目的是探究感应电流方向与磁场方向的关系；
5. 第五问：电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，将灵敏电流计换成电源后，电路有电流，导体在磁场中受力运动，符合电动机原理。
【解析】
(1) 实验中AB棒需作为导体参与电路，塑料、陶瓷为绝缘体无法传导电流，铜是导体，因此AB棒材料选铜；
(2) 灵敏电流计指针偏转方向反映电流方向，偏转角度反映电流大小，故通过指针偏转方向判断感应电流的方向；
(3) 实验现象表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路产生感应电流，因此条件为切割磁感线运动；
(4) 保持AB棒运动方向不变，仅对调磁体N、S极，改变了磁场方向，目的是探究感应电流方向与磁场方向的关系；
(5) 电动机的工作原理是通电导体在磁场里受力而运动，将灵敏电流计换成电源后，通电导体在磁场中受力运动，符合电动机原理。
【答案】
(1)铜；(2)方向；(3)切割磁感线；(4)磁场方向；(5)通电导体在磁场里受力而运动
【知识点】
电磁感应现象、感应电流产生条件、电动机原理
【点评】
本题是初中电磁学的基础实验题，全面考查探究感应电流产生条件实验的核心知识点，注重对实验过程和原理的理解，是典型的基础题型。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究感应电流产生的条件”实验展开，需结合电磁感应相关知识逐一分析各问题：
1. 第一问：AB棒需为导体才能传导电流，感应电流产生要求导体是闭合电路的一部分，因此需选择导体材料，塑料、陶瓷为绝缘体，铜为导体，据此判断；
2. 第二问：灵敏电流计的指针偏转方向与电流方向相关，偏转角度与电流大小相关，据此判断；
3. 第三问：结合实验现象，只有导体在磁场中做切割磁感线运动时才产生感应电流，这是感应电流产生的条件；
4. 第四问：对调磁体N、S极会改变磁场方向，保持AB棒运动方向不变，目的是探究感应电流方向与磁场方向的关系；
5. 第五问：电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，将灵敏电流计换成电源后，电路有电流，导体在磁场中受力运动，符合电动机原理。
【解析】
(1) 实验中AB棒需作为导体参与电路，塑料、陶瓷为绝缘体无法传导电流，铜是导体，因此AB棒材料选铜；
(2) 灵敏电流计指针偏转方向反映电流方向，偏转角度反映电流大小，故通过指针偏转方向判断感应电流的方向；
(3) 实验现象表明，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路产生感应电流，因此条件为切割磁感线运动；
(4) 保持AB棒运动方向不变，仅对调磁体N、S极，改变了磁场方向，目的是探究感应电流方向与磁场方向的关系；
(5) 电动机的工作原理是通电导体在磁场里受力而运动，将灵敏电流计换成电源后，通电导体在磁场中受力运动，符合电动机原理。
【答案】
(1)铜；(2)方向；(3)切割磁感线；(4)磁场方向；(5)通电导体在磁场里受力而运动
【知识点】
电磁感应现象、感应电流产生条件、电动机原理
【点评】
本题是初中电磁学的基础实验题，全面考查探究感应电流产生条件实验的核心知识点，注重对实验过程和原理的理解，是典型的基础题型。
【难度系数】
0.6
