下面是小明和同学完成的一系列实验探究:(1)在做“探究通电螺线管外部磁场的方向的实验时.小明在螺线管周围摆放了一些小磁针．①通电后小磁针的指向如图1所示.由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．②小明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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

4．下面是小明和同学完成的一系列实验探究：

（1）在做“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验时，小明在螺线管周围摆放了一些小磁针．
①通电后小磁针的指向如图1所示，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．
②小明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．
（2）为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验．
①他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过吸起大头针的多少来显示电磁铁磁性的强弱，下面的实验也用这种方法的是C．
A、认识电压时，我们可以用水压来类比
B、用光线来描述光通过的路径
C、把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动
D、用斜面小车研究阻力对物体运动的影响
②连接好电路，使变阻器连入电路的阻值较大，闭合开关，观察到如图2甲所示的情景：接着，移动变阻器滑片，使其连入电路的阻值变小，观察到图乙所示的情景，比较图甲和乙，可知通过电磁铁的电流越大（选填“大”或“小”）磁性越强．
（3）小明制作了如图3的电动机模型，其中线圈abcd位于磁场中
①通电后，cd段导线的电流方向由c到d（选填“由c到d”、“由d到c”）．
②cd段导线受磁场力的方向如图所示，ab段导线受磁场力的方向应该向上（选填“上”、“下”）．
③线圈转动时把电能转化为机械能．
（4）小明和小红想利用如图4所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大，温度计显示煤油的温度．
①这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该相等．
②实验中，小明和小红发现B烧瓶中温度计的示数升高的快．这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．

分析（1）通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似；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．
（2）要掌握转换法．知道电磁铁的磁性强弱是通过吸引大头针的多少来体现的；电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，根据控制变量法，若要探究磁性强弱与电流大小的关系，需要保持线圈匝数不变．
（3）电流的方向是：在电源的外部，电流从正极出发，回到负极；根据通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的关系，可以判断出cd段导线受到磁场力的方向；电动机把电能转化为机械能．
（4）实验时，电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量，被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高；通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少，为准确反应电流产生的热量的多少，两个烧瓶中所盛煤油的质量要相等；B烧瓶中温度计的示数升高的快说明B烧瓶中的煤油吸收的热量多，而AB两个烧瓶中的电阻丝串联，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I²Rt分析判断．

解答解：（1）①由图1所示可知，通电螺线管周围的小磁针指向与条形磁铁周围的小磁针指向相似，由此可看出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似．
②改变螺线管中的电流方向，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．
（2）①电磁铁磁性强弱通过比较电磁铁吸引大头针的多少来反映，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁磁性越强；此实验运用的是转换法；
把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音叉有没有振动，把音叉的振动通过水花来体现，运用了转化法；
水平面越光滑，小车所受阻力越小，运动距离越远，如果小车不受力，小车将做匀速直线运动；本实验用到了实验推理的研究方法．故选：C；
②图2乙中滑动变阻器接入电路的电阻小于甲中滑动变阻器接入电路的电阻，所以乙中通过线圈的电流大于甲中的电流，从图上可以看出，乙吸引的大头针较多，说明：通过电磁铁的电流越大磁性越强．
（3）①根据题图中的电源左正极、右负极可以判断，通电后，图甲乙ab段导线的电流方向是由a到b．cd段导线中的电流方向是由c到d，
②由于磁场方向没有变化，故则此时cd段所受磁场力的方向与ab段导线受磁场力的方向相反，向上．
③线圈转动时把电能转化为机械能．
（4）①通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，为准确反应电流产生的热量的多少，两个烧瓶中所盛煤油的质量应该相等；
②B烧瓶中温度计的示数升高得快，B烧瓶电阻大，所以在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，电流产生的热量越多．
故答案为：（1）①条形；②电流；（2）①C；②大；（3）①由c到d；②上 ③电；机械；（4）①相同； ②大．

点评（1）考查了螺线管磁场的特点、磁极方向的判断等，注意通电螺线管的磁极极性与电流的方向和线圈的绕法有关．
（2）此题是探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验，实验中应用了转换法，利用电磁铁吸引大头针的多少来判断电磁铁磁性的强弱；同时应用了控制变量法，要知道电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈匝数有关，要研究电磁铁磁性与其中一个量的关系，需要控制另一个量．
（3）考查学生关于通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向有关的理解和掌握．
（4）掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转化法，探究电流产生热量跟各因素之间的关系．