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中考必考实验—探究影响通电螺线管磁性强弱因素实验(实验精讲+典型例题)
实验二十五、探究影响通电螺线管磁性强弱因素的实验【实验目的】】:
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探究影响通电螺线管磁性强弱的因素。
【实验器材】】:
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电源、滑动变阻器、导线若干、电磁铁、大头钉、开关、铁钉若干。
【实验方法】】:
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①控制变量法:
②转换法:通过比较螺线管吸引大头针的多少反映磁性的强弱。
【实验原理】】:
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电流的磁效应【实验猜想】】:
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①磁性强弱与线圈的匝数有关系②磁性强弱与电流有关系③磁性强弱与有无铁芯有关系【实验步骤】】:
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(一)探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系方案:保持铁芯、线圈匝数不变,改变通过电磁铁的电流大小,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
现象:增大电流,:铁芯、线圈匝数不变时,通过电磁铁的电流越越大,,.(二)探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系方案:保持电流、铁芯不变,改变线圈的匝数,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
现象:线圈匝数越多,:当电流和铁芯不变时,线圈匝数越多,.(三)探究通电螺线管的磁性强弱与有无铁芯的关系方案:保持电流、线圈匝数不变,比较不插入铁芯和插入铁芯时,观察电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁的磁性强弱。
数据记录:
现象:插入铁芯后,:当电流和线圈匝数不变时,插入铁芯,.【实验结论】:
①磁性强弱与线圈的匝数有关系:当电流和铁芯不变时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强.②磁性强弱与电流有关系:铁芯、线圈匝数不变时,通过电磁铁的电流越越大,,电磁铁的磁性越强.③磁性强弱与有无铁芯有关系:当电流和线圈匝数不变时,插入铁芯,通电螺线管磁性大大增强.【考点方向】1、电磁铁的优点:
电磁铁磁性有无,可用电流的通断来控制电磁铁磁性强弱,可用改变电流的大小来控制电磁铁的极性变换,可用改变电流的方向来实现。(或对调电源正负极)2、实验原理:
电流的磁效应。
3、实验涉及到的方法:
控制变量法、转换法。
4、电磁铁是一个带有铁芯的通电螺线管。
5、实验得到的结论:通电螺线管的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数、是否有铁芯有关。
6、电磁铁的应用有哪些?答:
电磁起重机、电铃、电话听筒、话筒、电磁继电器、磁悬浮列车。
7、实验过程中,当插入通电螺线管后磁性大大增强的原因是什么?答:
因为铁芯在通电螺线管产生的磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
8、该实验过程中改变电流的大小是通过改变滑动变阻器的阻值实现的9、该实验中滑动变阻器的作用是:
保护电路、改变电流大小。
10、实验过程中,记录多组数据的目的:
为了得出普遍规律,避免实验的偶然性。
11、如果在实验中为了探究电流对通电螺线管磁性的强弱的影响时,还可以增加一项仪器电流表。
12、实验中用铁棒而不用钢棒的原因:钢棒被磁化后成为永磁铁,断电后仍有磁性,大头针不会掉下来。
【经典例题】:
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母题:陈明和张华同学合作,探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”。选用的实验器材有:干电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉及长导线。
(1)陈明将导线绕在铁钉上制成简易螺线管,利用来显示通电螺线管磁性强弱;这种实验探究方法是法。
(2)张华连接好电路,图A所示,滑动变阻器连入电路的阻值较大,闭合开关,铁钉吸引一定数量的大头针;此现象说明电流具有;移动变阻器滑片,使其连入电路的阻值变小,图B所示,铁钉吸引大头针的数量增大。比较图A和B可知图中的电流较小。可得出结论,通过通电螺线管的电流越(选填“大”或“小”),通电螺线管磁性越强。
(3)在(2)中比较图A和B,探究影响通电螺线管磁性强弱的过程中采用的探究方法是;初中还学过哪些实验采用此探究方法,请举一个例子。
(4)实验中滑动变阻器的作用是和。
(5)图C所示,陈明和张华将导线绕在两枚铁钉上构成两个简易通电螺线管串联的电路。实验状态由图显示的现象说明:在相同的情况下,通电螺线管线圈的越(选填“多”或“少”),通电螺线管磁性越强。
(6)陈明在实验过程中发现,被吸引的大头针之间上部一端靠近紧密,下端则是分散开来,原因是:。
(7)通过上述实验可知:通电螺线管磁性的强弱与、有关;除此之外可能还与有关。为了探究该猜想可以采用以下哪种材料做成的,选。
A、铜B、铁C、铝
】【答案】:
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(1)吸引大头针的多少;转换法;(2)磁效应;A;大;(3)控制变量法;探究影响电阻大小因素的实验(4)保护电路;改变电流大小;(5)电流大小;匝数;多;(6)大头针被磁化后,下端是同名磁极相互排斥;(7)电流大小、线圈匝数;是否插入铁芯;B;】【解析】:
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(1)本题采用了转换法(吸引大头针的多少)来探究影响磁性强弱的因素;(2)通电导体存在磁场说明电流的磁效应,类似奥斯特实验的结论;在探究电流大小对通电螺线管磁性强弱的影响时,采用控制变量法,而电流的大小控制则是通过调节滑动变阻器接入电路中电阻丝的长度来实现的,由实现现象可以得知,B图的电流较大,吸引的大头针的数量较多。
(3)本实验采用的是控制变量法来探究影响通电螺线管磁性强弱的,控制变量法主要用于为了研究某一项因素对实验或结论的影响时,需要控制其他的条件保持一致,才能确保是此因素对实验的影响。初中阶段控制变量法的应用非常广泛,例如探究电阻的大小影响因素,液体压强的特点,滑动摩擦力的影响因素等。
(4)本实验中为了研究电流大小对通电螺线管磁性的强弱,是利用滑动变阻器能够改变电阻,从而改变电流来完成的。同时在实验中避免电流过大,而可能出现的损坏电路问题,通过增大阻值,降低电流还起到保护电路的作用。
(5)通过实验可以得知,影响通电螺线管磁性强弱的因素有电流大小,线圈的匝数。其他条件一定的情况下线圈匝数越多,磁性越强,吸引的大头针也就越多。
(6)被吸引的大头针过段时间后,被磁化,使得大头针下端带有相同的磁极,同极之间会发生排斥,因此,下端会分散开来。
(7)通电螺线管的磁性主要和电流大小、线圈匝数有关,同时会受到是否有铁芯的影响,当有铁芯插入螺线管中时,铁芯是软磁铁,很快被磁化,然后产生和通电螺线管类似的磁场,使得二者磁场相互叠加,使得磁性加强。
练习11:甲小组同学在探究“通电螺线管周围磁场强弱与哪些因素有关”的实验时,设计了如图(a)所示的实验装置,用一根铁钉绕上导线作为通电螺线管,通上电流时会产生磁场,(b)所示,接着改变铁钉上所绕导线的匝数,此时通上电流后的情况如图(c),然后归纳得出结论:
.(1)分析比较图(a)与(b)两图可得:
;(2)分析比较图(b)与(c)两图可得:
.乙小组同学想要探究“通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系”,在上述器材的基础上,只要添加一器材即可,,当观察到现象时,表明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关.【答案】:
(1)当通电螺线管上所绕导线的匝数相同时,通过的电流越大,通电螺线管周围的磁场越强.(2)当通电螺线管中的电流相同时,所绕导线的匝数越多,通电螺线管周围的磁场越强.(3)小磁针;当电流反向时,小磁针磁极的指向发生改变.【解析】:
(1)分析比较图(a)与(b)两图可知,此时线圈的匝数相同,电流大的吸引的大头针多,即磁性越强,即可得出:当通电螺线管上所绕导线的匝数相同时,通过的电流越大,通电螺线管周围的磁场越强.(2)分析比较图(b)与(c)两图可知,此时线圈中的电流相同,但匝数不同,且匝数越多,磁性越强,即说明:当通电螺线管中的电流相同时,所绕导线的匝数越多,通电螺线管周围的磁场越强.(3)由于磁场的方向是看不见摸不着的,所以我们一般通过观察小磁针的指向
来判定磁场的方向,故此题中应该添加一个小磁针;实验时,当观察到当电流反向时,小磁针磁极的指向发生改变现象时,:如图所示,是小明探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图它是由电源、滑动变阻器、开关、,当用导线a与接线柱2相连,闭合开关后,指针B发生偏转.(1)(2)实验发现:①将滑动变阻器的滑片P向左移动过程中,指针B偏转的角度将会.②将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连,闭合开关后,调整滑动变阻器的滑片P的位置,使电路中的电流保持不变,可发现指针B偏转的角度将会.(3)经过对电磁铁的研究,可得出电磁铁的磁性强弱与及有关.【答案】:
(1)D;(2)变大;变大;(3)电流大小;线圈的匝数.【解析】:
(1).(2)滑动变阻器接入AP,滑片左移时,AP变短,电阻变小,电流变大,电磁铁的磁性增强,,铁芯不变时,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强,使指针偏转的角度更大,故将导线a由与接线柱2相连改为与接线柱1相连线圈的匝数增多,电磁铁的磁性增强,指针偏转的角度更大.(3)实验得出:当线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁磁性越强;当通过电磁铁的电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,:
:(2023•枣庄)在探究“通电螺线管的外部磁场”的实验中,小明在螺线管周围摆放了一些小磁针。
(1)通电后小磁针静止时的分布如图甲所示,由此可看出通电螺线管外部的磁场与的磁场相似。
(2)小明改变通电螺线管中的电流方向,发现小磁针指向转动180°,南北极发生了对调,由此可知:通电螺线管外部的磁场方向与螺线管中方向有关。
(3)小明继续实验探究,并按图乙连接电路,他先将开关S接a,观察电流表的示数及吸引大头针的数目;再将开关S从a换到b,调节变阻器的滑片P,再次观察电流表的示数及吸引大头针的数目,此时调节滑动变阻器是为了,来探究的关系。
【答案】:
(1)条形;(2)电流;(3)控制两次实验的电流大小不变;通电螺线管磁场强弱与线圈匝数。
【解析】:
分析:
(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似;(2)通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向和线圈的绕法有关;(3)影响螺线管磁性强弱的因素有电流的大小和线圈匝数的多少,在实验中,应注意控制变量法的运用。
解答:
(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似,都是具有两个磁性较强的磁极;(2)如果改变螺线管中的电流方向,发现小磁针转动180°,南北极所指方向发生了改变,由此可知:通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关。
(3)实验中,他将开关S从a换到b上时,连入电路的线圈匝数发生了变化,为了保证电流不变,应调节变阻器的滑片P,控制两次实验的电流大小不变,再次观察电流表示数及吸引的回形针数目,这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。
练习44:
:在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路.(1)、当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁铁甲、乙吸引大头针的个数_____(选填“增加”或“减少”),说明电流越_____,电磁铁磁性越强;(2)、由图示可知,(选填“甲”或“乙”)_____的磁性强,说明电流一定时,_____,电磁铁磁性越强;(3)、电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是;(4)、本实验中用到了多种研究方法:
①如研究电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关时,就应控制电流相等,下列实验的研究方法和这种方法不同的是_____。
、②本实验中还用到了其他研究方法,如电磁铁的磁性强弱用什么来显示,下列实验的研究方法和这种方法不同的是_____。
,,,用小木块被推开的远近,来表示动能的大小
(5)、本实验进行了多次实验,多次实验的目的和下列实验多次实验的目的相同的是()【答案】:
(1)、增加;大;(2)、甲;线圈匝数越多;(3)、同名磁极相互排斥;(4)、①C;②A;(5)、B。
【解析】:
(1)当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器的阻值减小,电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强,吸引大头针的个数增加;(2)由图知,甲吸引大头针的个数较多,说明甲的磁性较强,甲乙串联,电流相等,甲的线圈匝数大于乙的线圈匝数,说明电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强;(3)大头针被磁化,同一端的磁性相同,互相排斥,所以下端分散.(4)①研究电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关时,就应控制电流相等,就是采用控制变量法;、电阻的关系;采用控制变量法;;采用控制变量法;,采用实验归纳法,不是控制变量法;故和控制变量法不同的是C②本实验中还用到了其他研究方法,如电磁铁的磁性强弱用什么来显示,这是转换法的思想,,用电压和电流之积来表示电功率,采用电功率的定义,不是转换法;,用液柱的高度差来表示电热多少,采用转换法;,用小木块被推开的远近,来表示动能的大小,采用转换法。故和电磁铁的磁性强弱用什么来显示的这种方法不同的是A(5)研究“探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关”,多次实验的目的是总结规律,避免因次数太少造成结论的偶然性或片面性。