专题09 电学探究型实验（二）-备战2022年中考物理常考热点实验攻略（通用版）（解析版）

专题09电学探究型实验（二）（解析版）

实验一、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关

【实验目的】研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？

【实验方法】控制变量法，转换法。

【实验原理】根据煤油在玻璃管里（温度计示数变化）上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电

热的多少。

【实验器材】密闭容器两个、U形管两个、导线若干、不同阻值电阻丝若干、电源。

【实验步骤】

（1）电流产生的热量与电阻的关系

如图所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两

个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。

两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U

形管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？

【实验结论】在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。

（2）电流产生的热量与电流大小的关系

如图所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻

并联，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个u形管中液面高度的变化。

你看到的现象说明了什么？

【实验结论】在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量

越多.

【考向点拨】

1.实验采用煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件卜吸热温度升高的快：是绝缘体。

2.被加热材料选用煤油或空气的原因：利用煤油比热容小升温明显；空气热胀冷缩明显。

3.选用加热材料的要求：质量、初温、材料相同。

4.探究电热与电流的关系是需摔制电热丝的电阻和通电时间相同。探究电热与电阻的关系是需控制电

流和通电时间相同;探究电热与通电时间的关系时需控制阻阻和电流相同，改变通电时间的长短。

5.两个烧瓶串联的目的：使通过电流相同。

6.焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正

比。

7.该实验成败的关键是：确保密闭容器的密封性良好。

8.如果两个容器中不是气体，而是液体，可以将U形管替换为温度计,也可以完成实验。

【典例1]（2021•广西贵港•中考真题）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验

电路如图1所示，其中用）吊。

实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；

（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整;

温度计

（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制;电阻丝放出热量的

多少，通过来进行判断。

（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入相等、初温相

同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容

水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。

实验发现：用电阻丝外加热的煤油，在实验一中温度升高△力,在实验二中温度升高△右'，则△2

△t.（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小_____正比例关系（选

填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝尼加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。

（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值______的电阻丝（选填“相同”

或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为必，瓶中电阻

丝的阻值为总测出通过它的电流为/,通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t,若不计热量损失，

则a液体的比热容为一（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。

【答案】如佟I;电流相等；温度计的示数变化；质量；小于；大于；不成；相同：

【解析】（1）[1]变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：

[3]根据转换法知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的。

（3）[4]为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相

同的同种液体。

[5]因煤油比水具有较小的比热容，故用煤油比用水更容易看出温度的变化。

（4）[6][7]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时

间相同，根据//既可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；所以用电阻丝加热的煤油，温度升高At/

大于2A3该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。

（5）[8]在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相等的电阻丝，可以探究两种不

同液体的吸热性质。

[9]电阻丝产生的热量07口，不计热量损失，液体吸收的热量0成=?。必t

QI2Rt

则c^-^-=——O

【典例2]（2021•贵州安顺•中考真题）小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”

的实验中，提出了下列猜想：

A.与通电时间有关

B.与电阻大小有关

C.与电压大小有关

D.与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关

一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间______（选填“有关”或“无关”）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Q和20Q的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接

触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？

______（选填“能”或“不能”）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，

选择下列哪组电阻丝进行实验更可行?（填字母序号）

A.20。30QB.150150C.5c25。

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中

不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两

电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计?请你说明理由o

【答案】热传递；有关；能；C；不能；两电阻并联时，电压相同，由于电阻不同，电流也不同，不能

控制电流相同，所以不能。

【解析】（1）①[1]火柴头与电阻丝接触，闭合开关一段时间后火柴头燃烧，火柴头获得了能量，是

电阻丝通过热传递的方式传递给火柴头的。

②[2]火柴头与电阻丝接触，闭合开关过一段时间后火柴头才燃烧，说明电阻丝产生的热量与通电时间

有关。

（2）①[3]相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，说明这根电阻丝在相同时间内产生的热量较

多。

②[4]闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧，说明两根电阻丝产生的热量

都不够多，可以换用电阻对比更明显些的电阻丝来进行实验对比，故C符合题意。

（3）[5][6]改变两电阻丝的连接方式即将两电阻丝并联，这样虽然控制了两电阻丝两端电压相同，但

是却没有能控制流过电阻丝的电流相同。

1.为了探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关，设计如图甲的装置，将两段阻值不同的电

阻丝（尼=5Q,R3=10Q）分别密封在两个完全相同的容器内，密闭容器内封闭等量的空气。

（1）从实验装置的原理可知，U形管两管中的液柱高度差是由于U形管中（选填“气体”或“液

体”）热胀冷缩导致的。U形管中液柱高度差的大小，反映出电流通过电阻丝时产生的多少；

(2)图甲所示是用来探究电流产生的热量跟的关系;

(3)图乙所示是用来探究电流产生的热量跟的关系;

(4)让实验装置乙冷却到初始状态，把右瓶并联的电阻丝都放入瓶内，接通电源，此电路工作一段时

间后，______(选填“左瓶”或“右瓶”)内电阻丝产生的热量多。

【答案】气体；热量；电阻；电流；左瓶。

【解析】(1)[1][2]高度差的形成是由于U形管与密封的容器相连，电流通过电阻时产生热量，使得

容器及U形管中气体受热体积膨胀，差生压强差，从而产生压力差，气体推动U形管两管中的液柱产生高

度差，再通过观察U形管中高度差的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，采用了转换法。

(2)[3]由甲图可知，左、右两个容器中的电阻丝串联，通过的电流相同，通电时间相同，而电阻丝

的阻值不同，因此是探究电流产生的热量跟电阻的关系。

(3)[4]由图乙可知，右边的容器中的电阻与容器外的电阻并联，再与左边容器中的电阻串联，因此

通过左边容器电阻的电流与通过右边容器电阻的电流不同，而电阻和通电时间相同，因此是探究电流产生

的热量跟电流的关系。

(4)[5]把图乙右边的两根电阻丝并联后，根据并联电路电阻特点，其总阻值为及罢=2.5C

则相当于把2.5。的阻值放进右侧瓶中，即左、右两瓶中的电阻串联，通过的电流相同，通电时间相同,

而电阻不同，因此是探究电流产生的热量跟电阻的关系；左侧瓶中的电阻阻值更大，根据。可知，一

段时间后左瓶中电阻丝产生的热量多。

2.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭

容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，闭合开关前，A、B两U

形管内液面相平。

(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的_____不相等；

(2)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面高度的变化来显示甲、

乙容器内空气温度的变化，这里采用的物理研究方法是；

(3)通过对比观察，______(选填“甲”或“乙”)容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，

在电阻和通电时间相同时，电流越导体产生的热量越多。

【答案】电流；转换法；甲；越大。

【解析】(1)乙容器外部的电阻的作用是为了使左右容器内导体的电流不相等，因为左右容器内两导体

的阻值相等，必须让两电阻的电流不同才能探究电流产生的热量与电流的关系。

(2)甲乙两容器内空气温度的变化不能直接测出，而是通过U形管液面高度变化来显示，这是物理研究

中的转换法。

(3)在电阻和通电时间相同时，甲容器内液面高度差较大，说明甲容器内的电阻产生较多的热量，而甲

容器内电阻通过的电流较大，由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。

3.小组同学选择阻值不变的电阻丝，探究“电流通过电阻丝产生的热量(简称电热)与通电时间、电

(1)为探究电热与通电时间、电流的关系，在锥形瓶内装入适量煤油，设计电路如图甲所示，开关闭

合前，滑动变阻器的滑片P应置于(4/8)端；

(a)闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为0.5A,通电5分钟、温度计的示数升

高了5℃；

(b)保持滑动变阻器滑片P的位置不变，通电10分钟、温度计的示数升高了9℃,(a)、(b)对比

可得结论：;

(c)向移动滑动变阻器的滑片P,直至电流表示数为1A,通电10分钟、温度计的示数升高了

33℃,(b)、(c)对比可得结论：；

(d)实验只能得到定性结论，主要原因是；

(2)为探究电热与电阻的关系，并测出标签污损的电阻丝石的阻值，在两个相同的锥形瓶内装入等

质量的煤油，设计如图乙所示电路。开关闭合后，电压表有示数，但电流表无示数，电路故障是,

排除故障后，调节滑动变阻器的滑片P得到电表示数如图丙所示，则电压表示数为V,电流表示数为

一卜,后阻值为Q。一段时间后，观察到电阻丝所在锥形瓶中的温度计示数升高的比较多；

(3)请分析“电炉工作时，电炉丝发热明显、而与电炉丝相连的导线发热不明显”：电炉丝的电流—

导线的电流，电炉丝的电阻导线的电阻。

【答案】限见详解；左；见详解；实验中存在热量损失；足；断路；8；0.5；16；足；等于；大于。

【解析】(1)开关闭合前，为保护电路，变阻器滑片在最大处，即6端。

其他条件不变，通电10分钟比通电5分钟升温多，说明电流电阻一定时，电热和通电时间有关，时间

越长放热越多。

要增大电流，需要减小电阻，所以滑片左移。

电阻和通电时间一样，电流大，升温多，说明当电阻和通电时间一样时，电热和电流有关，电流越大,

放热越多。

因为用电热加热液体过程中存在热量损失，无法精确定量。

(2)电流表无示数，可能断路，电压表有示数，电压表和电源相连，可能兄断路。

电压表用大量程，分度值0.5V,示数为8V,电流表小量程，分度值0.02A,示数0.5A,总阻值为

根据缶/Rt,串联电流和通电时间相同，尼阻值大，放热多，所以用所在锥形瓶中的温度计示数

升高的比较多。

(3)电炉在使用时，电炉丝和导线串联，/电M我,通电时间力相同，根据8/Rt,

，微，电流产生的热量0m.M>0设，从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的

现象。

实验二、探究通电螺线管外部的磁场分布

【实验目的】探究影响通电螺线管磁性强弱的因素。

【实验器材】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】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】电流的磁效应

【实验猜想】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】

（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，电磁铁吸引的大头针数目增多.

结论：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.

电磁铁磁性强弱与电流大小有关.

（-）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，电磁铁吸引的大头针数目增多.

结论：当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数有关.

（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，通电螺线管吸引的大头针数目增多.

结论：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.电磁铁磁性强弱与线圈的匝数

有关.

【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：电磁起用机、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：因为铁芯在通电螺纹通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。

]0.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。

【典例1]（2021•湖北宜昌市•中考真题）通电螺线管外部的磁场是怎样分布的，我们通过以下实验

来进行探究:

（1）在硬纸板上放置一个螺线管，周围均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，铁屑被_____o轻敲纸板,

观察铁屑的排列情况如图甲所示，图乙和图内分别是蹄形磁体和条形磁体的磁场分布情况，对比分析可知

通电螺线管外部的磁场分布与_____磁体的相似；

（2）我们要判断通电螺线管外部的磁场方向，需要借助______；

（3）根据前面的实验结果，把通电螺线管看成一个磁体，它的两极如图于所示，为了进一步探究通电

螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系我们下一步要做的是，观察。

【答案】磁化；条形；小磁针；改变电流方向（调换电源正负极）；小磁针的指向。

【解析】（1）口]通电螺线管周围存在磁场，铁钻银等物质是能够被磁化的，所以把铁屑撒在通电螺

线管周围，铁屑会被磁化。

[2]对比甲、乙、丙三图可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的相似。

（2）[3]我们规定小磁针静止时N极所指方向为该点的磁场方向，要判断通电螺线管外部的磁场方向，

需要借助小磁针。

（3）[4][5]要探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系，就要改变导线中电流

的方向，所以接下来我们需要对调电源的正负极，通过观察小磁针的指向来判断通电螺线管的N、S极。

【典例2]（2021•云南昆明市•中考真题）为了探究磁场，小华做了如下实验。

（1）探究磁体周围的磁场:

①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，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_____成一个个小磁针，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，黑色一端表示磁体的N极，某点小

磁针_____极所指的方向就是该点的______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，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(选填“左”成“右”)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，说明通电螺线管的极性跟有关,

断开开关后，小磁针静止时极指向南方。

【答案】轻敲；磁化；N；磁场；磁感线；条形；右；电流方向；So

【解析】(1)[1]轻敲玻璃板的目的是减小摩擦力对铁屑的影响。

[2]铁屑在磁场中会被磁体磁化，成为一个个小磁针，具有了磁性，从而在磁场中有序地排列起来。

[3][4]物理学规定，磁场中某点小磁针、极方向即为该点的磁场方向。

[5]为了形象地描述磁场，人们用一些带箭头的曲线来表示磁场的存在以及磁场的强弱，这样的曲线叫

做磁感线，磁感线不是实际存在的。

(2)[6][7]由图丙从铁屑的排列情况可以看出，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；电流左进右出，根据安培定则，右边为N极。

[8][9]对调电源的正负极重复上述实验，电流方向相反，小磁针的指向与之前相反，说明通电螺线管

的极性跟电流方向有关；小磁针相当于指南针，静止时S极指地理南方。

1.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中：

(1)小磁针的作用：。

(2)在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏

转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因：

(3)将电池的正负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与方向

的关系。

(4)观察实验现象后，应立即断开开关，是为了0

缘线青

-B_

【答案】（1）检验磁场的存在：（2）小磁针N极的指向与磁场方向相同；（3）电流；（4）保护电

路，防止螺线管温度过高。

【解析】（1）通电时螺线管周围存在磁场，小磁针在磁场中受到力的作用会发生偏转，所以小磁针能

显示磁场的存在；当电流方向改变时，产生的磁场方向也改变，所以小磁针的偏转方向也改变，因此利用

小磁针还可以判断磁场的方向；

（2）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，A处的小磁针会指示

磁场的方向；B处小磁针不偏转，可能原因是小磁针N极的指向与磁场方向相同；

（3）将电池的正负极对调，此时螺线管中电流的方向发生变化，磁场的方向发生变化，是为了探究通

电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系；

（4）螺线管是由导线绕成的，其电阻较小，根据欧姆定律可知，通过螺线管的电流较大，产生的热量

较多，为了保护电路，观察实验现象后，应立即断开开关。

2.在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了如图1所示的实验装置。

（2）用铁屑来做实验，得到了如图2所示的情形，它与___磁铁的磁场分布相似。为描述磁场而

引入的磁感线_真实存在的。

（3）为了研究通电螺线管的磁极性质，老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了

实验，得到了如图所示的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极极性只与它的________有关，且这个关系

可以用一判断。

（4）闭合开关S,通电螺线管周围的小磁针N极指向如图3所示，由图可知：在通电螺线管外部，磁

感线是从_______极发出，最后回到________极。

【答案】（1）会；磁场；（2）条形；不是：（3）电流方向和绕线方法；安培定则；（4）北；南。

【解析】(1)由图1,电源左端为正极，右端为负极，根据安培定则可以判断通电螺线管右端为N极，

左端为S极。根据异名磁极相吸引，由图可知小磁针会发生逆时针偏转；通电螺线管和小磁针之间的作用

是通过磁场发生的。

(2)由图2可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；磁感线是为了能形象描述磁场而引

入的，不是真实存在。

(3)四个图中的螺线管电路中甲和乙的绕线方式相同，电流方向不同，根据小磁针的指向情况知：甲

的右端为S极，乙的右端为N极；同理丙丁也是如此，所以实验说明螺线管的绕线方式相同时，极性只与

它的电流方向有关；由甲、丙或乙、丁图分析知，电流方向相同，绕线方法不同其极性不同，所以可以得

到通电螺线管的磁极极性跟绕线方法有关。这个关系可以用安培定则来判断。

(4)由图3根据安培定则可知，通过螺线管的左端为S极，右端为N极，根据周围小磁针N极指向与

该点磁感线方向一致可知：在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出，最后回到南极。

3.小波小组在探究“通电螺线管的外部磁场”实验中，设计了如图甲所示电路。实验时，

~~|«~~@—|

.A\aRb

甲乙

(1)可通过观察判断通电螺线管的磁极。

(2)如图乙所示是通电螺线管周围的有机玻璃板上的小磁针分布状态,观察可知通电螺线管的外部磁场

与的磁场相似。

(3)小波猜想通电螺线管磁场强弱可能与线圈匝数和电流大小都有关。实验中，他将开关S从1换到2

上时，调节变阻器的滑片P,再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，此时调节滑动变阻器是为

T,来研究的关系。

【答案】(1)小磁针静止时N极(或S极)的指向(2)条形磁体(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】(1)通电导线周围有磁场,在磁体的外部,磁感线从磁体的N极出来回到S极,磁场中某点的方

向跟该点小磁针静止时的N极的指向相同(与S极指向相反)，因此通过小磁针的'极或S极的指向可以判断

通电螺线管的磁极。

(2)经观察,通电螺线管外部磁场跟条形磁体磁场相似。

(3)实验中将开关S从1换到2h,改变了线圈的质数,是为了研究通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关

系；同时应控制电流大小与前次实验相同,此时调节滑动变阻器就是为了控制两次实验的电流大小不变。

答案：(1)小磁针静止时N极(或S极)的指向(2)条形磁体(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。

实验三：探究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关

【实验器材】实验器材：电源、导线、开关、滑动变阻器、匝数不同的电磁铁、大头针;

甲乙

【实验原理】电磁铁通电后具有磁性的原理：电流的磁效应；

【实验步骤】①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。

②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关、电源连入电路中，如图甲所示，闭合开关，移动滑

动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引曲别针的数目有什么变化。

③将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图乙所示，观察两个电磁铁吸引曲别针的数目有什

么不同。

【分析与论证】

(1)图甲所示实验中，线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，吸引曲别针的数目越多，说明电磁

铁的磁性越强；

(2)图乙所示实验中，电流大小相同时，线圈匝数多的电磁铁吸引曲别针的数目多，说明线圈匝数越

多，磁性越强。

【实验结论】电磁铁的磁性强弱与通过的电流和线圈的匝数有关：

①线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；

②电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。

【实验方法】

(1)转换法：通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映电磁铁磁性强弱；

(2)控制变量法：

①探究磁性强弱与电流大小的关系：控制螺线管的线圈匝数不变，移动滑动变阻器滑片，改变电路中

电流大小，观察螺线管吸引大头针的数量;

②探究磁性强弱与线圈匝数的关系：控制螺线管的电流不变，改变螺线管的线圈匝数，观察螺线管吸

引大头针的数量；

【交流与讨论】

（1）安培定则的应用：判断螺线管N、S极；

（2）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因：同名磁极相互排斥；

【考向点拨】

1.实验方法：控制变量法、转换法;

2.安培定则的应用：会使用安培定则判断;

3.电磁铁吸引的大头针下端分散的原因：同名磁极相互排斥;

4.电磁铁磁性强弱与电流关系：电流越大，电磁铁的磁性越强;

5.电磁铁磁性强弱与电流关系：电流越大，电磁铁的磁性越强;

6.电磁铁磁性强弱与匝数关系：匝数越多，电磁铁的磁性越强。

【典例1】（2021•河南中考真题）小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图

所示。工作电路中有两盏规格均为“220V44W”的灯泡L,天暗时灯自动发光，天亮时灯自动熄灭。控制

电路中电源电压〃恒为6V,定值电阻斤为200Q。在一定范围内，光敏电阻??的阻值与光照强度E（光照强

度后的单位为lx,光越强光照强度越大）之间存在一定关系，部分数据如下表所示。电磁铁的线圈电阻忽

略不计，当天色渐暗，通过线圈的电流为0.02A时，恰好启动工作电路的照明系统。试问：

光照强度Elix1.02.03.04.05.0

光敏电阻般Q12060403024

（1）随着光照强度减小，光敏电阻的阻值______（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性

（选填“增强”或“减弱”）,当光照强度减小到一定值时，衔铁会被______（选填“吸下”或“释放”），

照明系统启动。

（2）两盏灯均正常发光时，工作电路中的总电流是多少？（.）

（3）照明系统恰好启动时，光敏电阻A的阻值为多少？（）此时光照强度为多少？（）

【答案】增大;减弱;释放；0.4A；100Q；1.21X,

【解析】（1）[1]由表格信息可知，关照强度由5.01X减小到l.Olx时，光敏电阻的阻值从24Q增大

到120Q,说明随着光照强度的减小，光敏电阻的阻值增大。

[2][3]影响电磁铁磁性的因素有：电流大小和线圈匝数。由题意可知，光敏电阻阻值变大时，电路中

的电流变小，在线圈匝数不变时，磁性减弱。当光照强度减小到一定值时，衔铁会被释放，此时工作电路

接通，照明系统启动。

（2）[4]由工作电路电路图可知，俩个同规格的灯泡并联在220V电压上，则电路中的总电流为

PP44W44W

----1----=-----+----------=0.2A+0.2A=0.4A

UU220V220V

（3）[5][6]照明系统恰好启动时，通过线圈的电流为0.02A,则此时控制电路的总电阻为

一6V

=300。

/控0.02A

则R光敏=R总-%=300Q-200Q=100Q

由表格信息可知，光敏电阻的阻值和光照强度的乘积是一个定值，即l20Q・lx。所以光敏电阻的阻值

和光照强度成反比，则当光敏电阻阻值为100Q时，光照强度为七=彳黑二=L21x。

【典例2】（2021•江苏苏州市•中考真题）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电

池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是

小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻R、滑动变阻器4串联接在电压为6V的电源两端。

当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流/大于或等于25mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测区域，其

阻值汽，与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Q。

（1）图甲中应将6端与端相连；

（2）当开关S闭合时，电磁铁上端为极；

（3）若设置电池温度为60C时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为Q；

（4）该电路可设置启动制冷系统的最高温度是℃；

（5）现利用一只电阻箱在室温条件下对上述电路进行调试。使电路能在60℃时启动制冷系统。为此,

先将电阻箱调为70C,然后还需要经过三个关键的调试步骤才能完成调试。

第一步：断开开关，；

第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到继电器的衔铁被吸合;

第三步：断开开关，,完成电路调试。

制

冷

系

统

【答案】c；N；170；90；用电阻箱替换热敏电阻；用热敏电阻替换电阻箱。

【解析】(1)[1]由题意可知，当控制电路电流达到25mA时衔铁被吸合，制冷系统工作，所以图甲中,

应将6端与c端相连。

(2)[2]由图甲可知，电流从通电螺线管的上端接线柱流入，下端流出，根据右手螺旋定则，可知螺

线管的上端为N极。

(3)[3]若设置电池温度为60℃启动制冷系统，由图乙可知，当温度为60℃时1A的阻值为70。，由

UU6V

1二一得，此时控制电路的总电阻R=——------—=240。

RI25x10A

由串联电路的电阻规律，滑动变阻器接入的电阻为

兄=长#=24()C-70Q=170C

(4)[4]当滑动变阻器的最大阻值为200。时，热敏电阻的阻值

RJ=R~RJ=240C-200c=40C

由图乙可知此时对应的温度为90℃,所以此时该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90℃

(5)[5][6]为使电路能在60℃时启动制冷系统。为此，先将电阻箱调为70。，然后过三个关键的调

试步骤，第一步：断开开关，用电阻箱替换热敏电阻；第二步：闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到

继电器的衔铁被吸合；第三步：断开开关，用热敏电阻替换电阻箱，完成电路调试。

1.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

O

(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(填“增加”或“减少”)，

说明电流越,电磁铁磁性越强。

(2)根据图示的情境可知，(填“甲”或“乙”)的磁性强，说明电流一定时，电

磁铁磁性越强。

(3)根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的极。

【答案】增加；大；甲；线圈的匝数越多；S«

【解析】(1)闭合开关后，滑动变阻器滑片向左移动时，电路中电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增

强，电磁铁甲吸引大头针的个数增加；说明电流越大，电磁铁的磁性越强；

(2)根据图示的情境可知，甲电磁铁吸引的大头针多，说明甲的磁性强.究其原因，电流相同，甲缠绕

的线圈的匝数多，吸引大头针越多。便得出：电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；

(3)由图可知，当开关闭合时，乙中线圈的电流从上端流入，下端流出，根据安培定则可以判断其上端

为$极，下端为N极。

2.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

A.研究电流大小和电压、电阻的关系

B.研究影响电阻大小的因素

C.用电流表测量串联电路中的电流

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

A.在测量小灯泡的功率时，用电压和电流之积来表示电功率

B.研究电热和那些因素有关的实验中，用液柱的高度差来表示电热多少

C.研究动能大小和那些因素有关的实验中，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

A.伏安法测量定值电阻的阻值B.探究并联电路电流规律C.测量小石块的密度

【答案】增加；大；甲；线圈匝数越多；同名磁极相互排斥；C；A；Bo

【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)说明电流越大，电磁铁磁性越强。

(3)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。

(4)说明电流-定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。

(5)大头针被磁化，F端的磁性相同，同名磁极互相排斥，所以下端分散。

(6)研究电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关时，控制电流相等，实验采用了控制变量法；

A.研究电流大小和电压、电阻的关系，分别控制电阻和电压相同，所以也采用了控制变量法，故A不

符合题意；

B.研究影响电阻大小的因素，分别控制材料、粗细、长度相同，所以采用了控制变量法，故B不符合

题意；

C.用电流表测量串联电路中的电流，采用实验归纳法，故C符合题意。故选C。

(7)本实验中电磁铁的磁性强弱用吸引的大头针数目来显示，这是转换法的思想；

A.在测量小灯泡的功率时，用电压和电流之枳来表示电功率，应用电功率的定义，即利用公式计算结

果，不是转换法，故A符合题意;

B.研究电热和那些因素有关的实验中，用液柱的高度差来表示电热多少，采用转换法，故B不符合题

-1匕

息、；

C.研究动能大小和那些因素有关的实验中，用小木块被推开的远近，来表示动能的大小，采用转换法，

故C不符合题意。故选A。

（8）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；

A.伏安法测量定值电阻的阻值，采用多次测量的目的是：取平均值，减小测量误差，故A不符合题意；

B.探究并联电路电流规律，多次测量的目的是：总结规律，避免结论的偶然性，故B符合题意；

C.测量小石块的密度，采用多次测量的目的是：取平均值，减小测量误差，故C不符合题意。故选B。

2.在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图

14所示的电路。

（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，当滑动变阻器滑片向左移动时，电

路中的电流（填“增大”、“不变”或“减小”），电磁铁吸引大头针的个数增多，说明

电流越,电磁铁磁性越强。

（2）根据图示的情景可知，电磁铁甲的上端是极；电磁铁（填“甲”或“乙”）

的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数,电磁铁磁性越强；实验发现被电磁铁吸引的大

头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化，。

（3）实验结束后，小明发现电池使用说明中有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混

用”。他想新旧电池混用和不混用有什么区别呢？于是，他做了如下探究，他用一节新电池代替图14中原

来的电源，闭合开关后，用电压表测出电路的总电压，并观察电磁铁吸引大头针的数量，记录在下表中，

然后再分别把两个新电池、一新一旧电池串联起来，替换原来的电源，重复上述实验，实验记录如下表所

示。

电源电路的总电压/V吸引大头针数量

一个新电池1.5较多

两个新电池串联3.0最多

一新一旧电池串联13较少

分析表中数据可知，串联的一新一旧电池给电路提供是电压（填“大于”、“等于”或“小于”）

一节新电池提供的电压，原因是：根据串联电路中电源电压等于各部分电路两端的电压之和，用一新一旧

电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个,所以新旧

电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。

甲

【答案】(1)增大；大；(2)南或S；乙；越多；同名磁极相互排斥；(3)小于；电阻。

【解析】(1)由图可知：甲乙串联，乙的匝数比甲的多，当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器

接入电路的电阻变小，电路中的电流增大，电磁铁吸引大头针的个数增多，说明电流越大，电磁铁磁性越

强；

(2)甲的线圈上的电流方向向左，根据安培定则可知：甲的上端为S,下端为N；乙吸引的大头针

数多，说明乙的磁性强，这说明：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；大头针被磁化，同一

端的磁性相同，互相排斥，所以下端分散；

(3)从表中可以看到：串联的一新一旧电池给电路提供是电压小于一节新电池提供的电压，这是因为

在用一新一旧电池供电的电路中，废旧电池相当于在以一节新电池为电源的电路中串联了一个电阻，所

以新旧电池混用，废旧电池会消耗新电池的部分能量。

实验四：探究在什么情况下磁能生电

【提出问题】什么情况下磁可以生电

【实验电路】如图

【实验器材】蹄型磁铁、导体、电流计、开关。

【实验步骤】

(1)将部分导线ab放置于磁场中，开关断开，导体在磁场中上下左右运动，观察电流计的指针。

(2)将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察电流计的指针。

(3)保持磁场不变，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。

(4)保持磁场不变，将导线ab上下移动，观察电流计的指针。

（5）保持磁场不变，将导线ab斜着移动，观察电流计的指针。

（6）对换磁极，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。

【实验表格】见下表

序号开关磁场方向导体ab的运动方向指针的偏转方向

1断开上N下S向各个方向运动不偏转

2闭合上N下S静止不动不偏转

2闭合上N下S向右运动向左偏转

3闭合上N下S向左运向右偏转

4闭合上N下S向上运动不偏转

5闭合上N下S向下运动不偏转

6闭合上S下N向右运动向右偏转

7闭合上S下N向左运动向左偏转

【实验结论】产生感应电流的条件：（1）导体是闭合电路的一部分；（2）导体作切割磁感线运动。

感应电流的方向：跟导体切割磁感线方向有关；跟磁感线的方向有关。

【考向点拨】

1.如何判断有无感应电流：电流计指针偏转;

2.如何提高电流计偏转效果：用多匝线圈更明显;

3.如何判断感应电流的方向：根据电流计的指针偏转方向不同;

4.产生感应电流的条件：（1）导体是闭合电路的一部分；（2）导体作切割磁感线运动;

5.感应电流的方向：跟导体切割磁感线方向行关；跟磁感线的方向有关;

6.感应电流的大小：（1）导体切割磁感线的速度；（2）磁场的强弱；（3）线圈的匝数.

【典例1]（2021•湖北武汉市•中考真题）某同学用下图所示的装置研究电磁感应。

甲乙

（1）如图甲所示，保持蹄形磁体竖直放置，使导体46从图示位置向上运动，电路中______（填“无”

或“有”）感应电流；

（2）如图乙所示，保持线圈不动，使蹄形磁体快速向左运动，电流表指针______（填“不会”或“会”）

偏转；

（3）利用电磁感应原理工作的装置有（填“电铃”“扬声器”“电磁起重机”或“动圈式话筒”）。

【答案】有；会；动圈