《第二十章 电与磁》试卷及答案-初中物理九年级全一册-人教版-2024-2025学年

《第二十章电与磁》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）1、下列关于磁场的描述中，正确的是：A.磁场是由电流产生的，但电流产生的磁场不能被检测到。B.磁场是静态的，它不会随着时间的变化而变化。C.磁场是由磁铁产生的，磁铁周围的磁场可以被检测到。D.磁场是由电子的运动产生的，但电子的运动产生的磁场非常微弱。2、以下哪种情况不会产生电流？A.闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线运动。B.导体两端存在电压差。C.导体两端存在电势差。D.导体材料为超导体。3、在闭合电路中，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列哪种情况会发生？A.电流表示数减小B.电流表示数增大C.电压表示数增大D.电压表示数减小4、在磁场中，一根直导线通有电流，下列关于导线受力方向的描述正确的是：A.如果电流方向与磁场方向平行，导线不受力B.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与电流方向相同C.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与磁场方向相同D.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与电流方向和磁场方向都垂直5、在奥斯特实验中，当电流通过直导线时，导线周围会产生磁场。下列关于奥斯特实验的描述正确的是：A.磁场的方向与电流方向无关B.磁场的方向总是垂直于电流方向C.磁场的方向与电流方向平行D.磁场只存在于电流的上方6、下列关于电磁感应现象的描述，正确的是：A.只闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中才会产生感应电流B.电磁感应现象中，感应电流的方向与导体运动的方向无关C.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压差，即电动势D.电磁感应现象中，感应电流的大小与导体运动的速度无关7、在奥斯特实验中，当电流通过导线时，在导线周围会产生：A.热量B.声音C.磁场D.光8、下列关于电磁铁的说法中，错误的是：A.电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关B.电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关C.电磁铁的磁性强弱与铁芯的材质有关D.电磁铁的磁性方向与电流方向无关9、一个闭合电路中的电流为2A，通过电阻的电压为4V，那么这个电阻的阻值是：A.0.5ΩB.1ΩC.2ΩD.4Ω10、在磁场中，一根通电直导线受到的磁场力与以下哪个因素无关？A.导线的长度B.电流的大小C.磁感应强度D.导线与磁场的夹角二、多项选择题（本大题有2小题，每小题3分，共6分）1、在奥斯特实验中，如果将通电直导线放置在水平面内，当闭合开关后，下列哪种情况会在指南针上观察到偏转？A.指南针指针南北偏转B.指南针指针东西偏转C.指南针指针上下偏转D.指南针指针不发生偏转2、以下关于电磁感应现象的说法中，正确的是：A.电磁感应现象必须是在磁场中移动的导体中才能发生B.电磁感应现象必须是在导体中移动的磁场中才能发生C.电磁感应现象只有在闭合电路中才会发生D.电磁感应现象只有在非闭合电路中才会发生三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：请简述电流的形成及其在电路中的作用。第二题：解释法拉第电磁感应定律的内容，并说明如何通过实验验证该定律。第三题：简述奥斯特实验的主要内容及其意义，并说明这一实验是如何揭示电与磁之间关系的。第四题：在奥斯特实验中，当导线中通过电流时，附近的磁针会发生偏转。请简述奥斯特实验的现象、结论以及其对电磁学发展的影响。四、计算题（本大题有2小题，每小题7分，共14分）第一题：一个螺线管，其线圈总匝数为500匝，长度为20cm。当螺线管中通过电流时，在其内部产生磁场强度为0.5T。求：（1）如果螺线管内部横截面积为5cm²，求螺线管内部的磁场能量；（2）如果螺线管中电流为2A，求螺线管内部的磁通量。第二题：一个长直导线通以电流I，放置在距离导线r处有一个小磁针。已知小磁针静止时与导线垂直，磁针的长度为l，磁针的磁矩为M。求小磁针所受的磁场力F的大小。五、综合题（本大题有3小题，每小题10分，共30分）第一题：一个闭合电路由电源、电阻和电流表组成。当电路中的电阻为10Ω时，电流表示数为0.5A；当电阻增加到20Ω时，电流表示数变为0.25A。求：（1）电源的电动势（E）；（2）当电阻为10Ω时，电流表的内阻（r）；（3）电路中的总电阻（R总）。第二题：一个通电螺线管，其长度为20cm，线圈总匝数为500匝。当通过螺线管的电流为0.2A时，螺线管的磁场强度为多少？若将该螺线管放置在垂直于其轴线的匀强磁场中，磁感应强度为0.5T，求螺线管所受的最大安培力。第三题：一个闭合电路包含一个电源、一个电阻R和一个可变电阻R1，电源电动势为E，内阻为r。闭合电路中电流为I，电流通过电阻R产生的热功率为PR，电流通过可变电阻R1产生的热功率为PR1。求：（1）当R1的阻值增加时，闭合电路中的电流I如何变化？为什么？（2）若要保持闭合电路中的电流I不变，当R1的阻值增加时，电源的电动势E应如何变化？（3）若闭合电路中的电流I保持不变，求可变电阻R1的阻值变化时，电流通过电阻R产生的热功率PR的变化情况。《第二十章电与磁》试卷及答案一、单项选择题（本大题有10小题，每小题3分，共30分）1、下列关于磁场的描述中，正确的是：A.磁场是由电流产生的，但电流产生的磁场不能被检测到。B.磁场是静态的，它不会随着时间的变化而变化。C.磁场是由磁铁产生的，磁铁周围的磁场可以被检测到。D.磁场是由电子的运动产生的，但电子的运动产生的磁场非常微弱。答案：C解析：磁场是由磁铁或电流产生的，磁铁周围的磁场可以被检测到。选项A错误，因为电流产生的磁场是可以通过磁针等工具检测到的；选项B错误，磁场可以是动态的，比如地球的磁场会随着时间而变化；选项D错误，虽然电子的运动产生的磁场可能非常微弱，但并非无法检测到。2、以下哪种情况不会产生电流？A.闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线运动。B.导体两端存在电压差。C.导体两端存在电势差。D.导体材料为超导体。答案：D解析：根据法拉第电磁感应定律，闭合电路中的导体在磁场中做切割磁感线运动会产生电流，因此选项A正确；导体两端存在电压差或电势差时，也会产生电流，因此选项B和C正确。选项D错误，超导体在其临界温度以下时电阻为零，但并不意味着没有电流，只是电流在超导体中流动时不会产生任何电阻。因此，选项D不会产生电流。3、在闭合电路中，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，下列哪种情况会发生？A.电流表示数减小B.电流表示数增大C.电压表示数增大D.电压表示数减小答案：A解析：当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的总电阻增大，根据欧姆定律（I=U/R），在电压U不变的情况下，电路中的电流I会减小。因此，电流表示数会减小。电压表示数的变化取决于电压表所测量的部分，如果电压表测的是滑动变阻器两端的电压，则电压表示数会增大；如果测的是电源电压，则电压表示数不变。题目中没有具体说明，所以默认为电流表示数减小。4、在磁场中，一根直导线通有电流，下列关于导线受力方向的描述正确的是：A.如果电流方向与磁场方向平行，导线不受力B.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与电流方向相同C.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与磁场方向相同D.如果电流方向与磁场方向垂直，导线受力方向与电流方向和磁场方向都垂直答案：D解析：根据左手定则，当直导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线受到的磁场力（安培力）的方向与电流方向和磁场方向都垂直。因此，选项D是正确的。选项A错误，因为即使电流方向与磁场方向平行，导线也会受到洛伦兹力的作用，只是力的大小为零。选项B和C错误，因为导线受力方向既不与电流方向相同，也不与磁场方向相同。5、在奥斯特实验中，当电流通过直导线时，导线周围会产生磁场。下列关于奥斯特实验的描述正确的是：A.磁场的方向与电流方向无关B.磁场的方向总是垂直于电流方向C.磁场的方向与电流方向平行D.磁场只存在于电流的上方答案：B解析：根据奥斯特实验的原理，当电流通过直导线时，磁场方向与电流方向总是垂直。这个现象可以用右手螺旋法则来判定，即右手握住导线，大拇指指向电流方向，四指所指方向即为磁场方向。6、下列关于电磁感应现象的描述，正确的是：A.只闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中才会产生感应电流B.电磁感应现象中，感应电流的方向与导体运动的方向无关C.闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压差，即电动势D.电磁感应现象中，感应电流的大小与导体运动的速度无关答案：C解析：电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体两端会产生电压差，即电动势。这是法拉第电磁感应定律的基本内容。选项A和B的描述是错误的，感应电流的产生与导体运动的方向和运动的部分都有关系。选项D也是错误的，感应电流的大小与导体运动的速度有关，速度越快，感应电流越大。7、在奥斯特实验中，当电流通过导线时，在导线周围会产生：A.热量B.声音C.磁场D.光答案：C解析：在奥斯特实验中，当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场，这是电流的磁效应。因此，正确答案是C。8、下列关于电磁铁的说法中，错误的是：A.电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关B.电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关C.电磁铁的磁性强弱与铁芯的材质有关D.电磁铁的磁性方向与电流方向无关答案：D解析：电磁铁的磁性方向与电流方向有关，根据右手螺旋定则可以判断。因此，选项D的说法是错误的。其他选项A、B、C都是正确的，电磁铁的磁性强弱确实与电流的大小、线圈的匝数和铁芯的材质有关。9、一个闭合电路中的电流为2A，通过电阻的电压为4V，那么这个电阻的阻值是：A.0.5ΩB.1ΩC.2ΩD.4Ω答案：C解析：根据欧姆定律（V=IR），电阻R可以通过电压V除以电流I来计算。所以，R=V/I=4V/2A=2Ω。因此，正确答案是C。10、在磁场中，一根通电直导线受到的磁场力与以下哪个因素无关？A.导线的长度B.电流的大小C.磁感应强度D.导线与磁场的夹角答案：A解析：根据安培力定律，通电直导线在磁场中受到的力（F）与电流（I）、导线长度（L）和磁感应强度（B）有关，并且还与导线与磁场的夹角（θ）有关，即F=BILsinθ。因此，导线的长度与磁场力有关，而题目问的是与磁场力无关的因素，所以正确答案是A。二、多项选择题（本大题有2小题，每小题3分，共6分）1、在奥斯特实验中，如果将通电直导线放置在水平面内，当闭合开关后，下列哪种情况会在指南针上观察到偏转？A.指南针指针南北偏转B.指南针指针东西偏转C.指南针指针上下偏转D.指南针指针不发生偏转答案：A解析：在奥斯特实验中，当电流通过直导线时，导线周围会产生磁场。由于地球本身是一个大磁体，其磁场方向是南北方向。因此，通电直导线周围的磁场会在指南针上产生南北方向的力，使指南针的指针发生南北偏转。2、以下关于电磁感应现象的说法中，正确的是：A.电磁感应现象必须是在磁场中移动的导体中才能发生B.电磁感应现象必须是在导体中移动的磁场中才能发生C.电磁感应现象只有在闭合电路中才会发生D.电磁感应现象只有在非闭合电路中才会发生答案：C解析：电磁感应现象是指当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。因此，电磁感应现象必须在闭合电路中才会发生。选项A和B描述了部分条件，但不是必要条件。选项D则是错误的，因为电磁感应现象不会在非闭合电路中发生。三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）第一题：请简述电流的形成及其在电路中的作用。答案：电流是由电荷的定向移动形成的。在电路中，电流的作用主要有以下三个方面：传递电能：电流可以传输电能，使得电路中的用电器能够正常工作。产生磁场：根据安培定律，电流周围会产生磁场，这一特性被广泛应用于电机、变压器等设备中。产生热效应：根据焦耳定律，电流通过导体时会产生热量，这一特性被广泛应用于电热设备中。解析：电流的形成是由于电路中电荷的定向移动，电荷的这种移动受到电压的作用。电流在电路中具有多种作用，如传递电能、产生磁场和热效应等，这些作用是电学的基础。本题考查了对电流形成及其作用的掌握程度。第二题：解释法拉第电磁感应定律的内容，并说明如何通过实验验证该定律。答案：法拉第电磁感应定律的内容是：当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，其大小与磁通量变化的速率成正比。验证法拉第电磁感应定律的实验通常包括以下步骤：准备一个可以移动的导体线圈（如矩形线圈）和一个固定的磁铁。将线圈与电流表连接，确保电流表可以显示电流的变化。将磁铁放置在固定位置，使得线圈穿过磁铁的磁场。缓慢地移动线圈，使其穿过磁铁的磁场区域，观察电流表指针的变化。记录线圈移动的速度和电流表指针的变化。解析：在实验中，当线圈移动穿过磁铁的磁场时，线圈内的磁通量发生变化。根据法拉第电磁感应定律，线圈中会产生感应电动势，导致电流表指针偏转。通过改变线圈移动的速度，可以观察电流表指针偏转的幅度，进而验证磁通量变化速率与感应电动势大小成正比的关系。实验结果表明，当线圈移动速度增加时，磁通量变化速率增大，电流表指针偏转的幅度也增大，从而验证了法拉第电磁感应定律的正确性。第三题：简述奥斯特实验的主要内容及其意义，并说明这一实验是如何揭示电与磁之间关系的。答案：奥斯特实验的主要内容：奥斯特实验是在1820年由丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特进行的。实验中，奥斯特将一根直导线水平放置在一张白纸上，并在导线附近放置一个小磁针。当导线中通过电流时，小磁针发生了偏转。这一现象表明，电流会在导线周围产生磁场，从而影响小磁针的方向。奥斯特实验的意义：奥斯特实验首次揭示了电与磁之间的联系，即电流可以产生磁场。该实验为电磁学的发展奠定了基础，为后来的电磁感应现象的研究提供了实验依据。奥斯特实验证明了电磁现象在自然界中的普遍性，为人类利用电磁现象提供了科学依据。解析：奥斯特实验通过观察电流对磁针的影响，揭示了电与磁之间的内在联系。这一实验结果对于电磁学的发展具有重要意义，为电磁学理论体系的建立提供了实验依据。在奥斯特实验的基础上，科学家们进一步研究电磁现象，发现了电磁感应现象，为电动机、发电机等电气设备的发明奠定了基础。因此，奥斯特实验是电磁学发展史上的一个重要里程碑。第四题：在奥斯特实验中，当导线中通过电流时，附近的磁针会发生偏转。请简述奥斯特实验的现象、结论以及其对电磁学发展的影响。答案：现象：当导线中通过电流时，附近的磁针会发生偏转，即磁针的南北极会改变方向。结论：通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。影响：奥斯特实验首次证明了电和磁之间的联系，为电磁学的发展奠定了基础。该实验使得人们开始关注电和磁的相互关系，并推动了后续电磁学的研究。解析：奥斯特实验是电磁学发展史上的重要实验之一。通过实验，科学家们发现了电流与磁场之间的密切关系，即通电导体周围存在磁场。这一发现为电磁学的发展奠定了基础，使得人们开始关注电和磁的相互关系。在此基础上，后来的科学家们进一步研究了电磁感应、电磁场等理论，为现代电磁学的发展做出了巨大贡献。因此，奥斯特实验在电磁学发展史上具有重要意义。四、计算题（本大题有2小题，每小题7分，共14分）第一题：一个螺线管，其线圈总匝数为500匝，长度为20cm。当螺线管中通过电流时，在其内部产生磁场强度为0.5T。求：（1）如果螺线管内部横截面积为5cm²，求螺线管内部的磁场能量；（2）如果螺线管中电流为2A，求螺线管内部的磁通量。答案：（1）磁场能量W其中，N为线圈总匝数，B为磁场强度，A为横截面积。代入数值：W=12⋅500⋅0.52⋅所以，螺线管内部的磁场能量为3.125×10^-2焦耳。（2）磁通量Φ其中，N为线圈总匝数，B为磁场强度，A为横截面积。代入数值：Φ=500⋅0.5⋅所以，螺线管内部的磁通量为1.25×10^-2韦伯。解析：（1）本题考查磁场能量的计算，使用公式W=（2）本题考查磁通量的计算，使用公式Φ=第二题：一个长直导线通以电流I，放置在距离导线r处有一个小磁针。已知小磁针静止时与导线垂直，磁针的长度为l，磁针的磁矩为M。求小磁针所受的磁场力F的大小。答案：F=(μ₀*I*l*B)/2解析：根据毕奥-萨伐尔定律，长直导线周围产生的磁场B的大小为：B=(μ₀*I)/(2π*r)，其中μ₀为真空磁导率。磁针所受的磁场力F与磁针的磁矩M、磁场B和磁针与磁场的夹角θ有关，公式为：F=M*B*sinθ。由于磁针静止时与导线垂直，所以θ=90°，sinθ=1。将B的表达式代入F的公式，得到：F=M*(μ₀*I)/(2π*r)。由于磁针的长度为l，磁针的磁矩M可以表示为M=B*l，所以将M的表达式代入F的公式，得到：F=(μ₀*I*l*B)/2。最终得到小磁针所受的磁场力F的大小为：(μ₀*I*l*B)/2。五、综合题（本大题有3小题，每小题10分，共30分）第一题：一个闭合电路由电源、电阻和电流表组成。当电路中的电阻为10Ω时，电流表示数为0.5A；当电阻增加到20Ω时，电流表示数变为0.25A。求：（1）电源的电动势（E）；（2）当电阻为10Ω时，电流表的内阻（r）；（3）电路中的总电阻（R总）。答案：（1）E=5V（2）r=2Ω（3）R总=10Ω解析：（1）根据闭合电路欧姆定律，电路中的总电阻等于电源内阻与外电阻之和。当电阻为10Ω时，总电流I1=0.5A，因此电源电动势E可以通过以下公式计算：E=I1*(R总+r)由于R总=10Ω，我们可以将公式改写为：E=I1*R总将已知数值代入：E=0.5A*10Ω=5V（2）当电阻增加到20Ω时，总电流I2变为0.25A。此时，总电阻变为R总’=20Ω。由于电源电动势E不变，我们可以用以下公式计算电流表的内阻r：E=I2*(R总’+r)将已知数值代入：5V=0.25A*(20Ω+r)解这个方程，得到：5V=5Ω+0.25A*r0.25A*r=5V-5Ω0.25A*r=0Vr=0Ω这里出现了一个问题，根据题目的描述，当电阻从10Ω增加到20Ω时，电流应该减少到原来的二分之一，即0.25A，这意味着电流表的内阻r应该是0Ω，因为在理想情况下，电流表的内阻不会对电路的电流产生影响。所以这里的答案可能是题目描述有误或者题目有陷阱。（3）根据题目的信息，电路中的总电阻R总在两种情况下是已知的，即10Ω和20Ω。由于电流表的内阻r在第一种情况下为0Ω，所以总电阻R总在第一种情况下等于电阻R。在第二种情况下，总电阻R总等于电阻R加上电流表的内阻r。但由于我们在第二步中计算出r为0Ω，所以R总’=R总=10Ω。因此，电路中的总电阻R总为10Ω。第二题