内容正文:
第二十章 电与磁(原卷版)
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 磁现象与磁场】
1.磁性、磁体与磁极
(1)磁性:物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性;
(2)磁体:具有磁性的物体叫磁体;
(3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极;
(4)水平方向能够自由转动的磁体,静止时指南的一端叫南极,又叫S极,指北的一端叫北极,又叫N极;
(5)磁极间的相互作用规律:同名磁极相排斥,异名磁极相吸引。
2.磁极间的相互作用
磁极间的相互作用规律:同名磁极相排斥,异名磁极相吸引。
3.磁场的概念
(1)磁场定义:磁体周围存在的特殊物质叫磁场。磁场看不见,摸不着,我们通过它的基本性质来认识。
(2)性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。 下图是利用小磁针和铁屑体现的条形磁体周围磁场分布情况。
(3)方向:磁场中能够自由转动的小磁针静止时北极的指向规定为磁场方向。
磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同,与小磁针南极的受力方向相反。
4.磁感线及其特点
(1)用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场,这叫磁感线。为了便于研究磁场,我们引入了磁感线的概念,磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线,这种研究方法叫做建立理想模型法。
(2)磁感线的疏密表示磁性强弱;箭头方向表示磁场方向。
(3)在磁体外部,磁感线从N极出发,到S极进入;在磁体内部是从S极到N极。磁感线没有交叉的。
5.地磁场
(1)地球是一个大磁体,地球周围存在的磁场叫地磁场;
(2)地磁场的南北极与地理南北极相反,且不重合。即地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近,如图所示:
【考点2 电生磁】
1.电流的磁效应
(1)奥斯特实验说明:通电导线周围存在磁场;磁场方向和电流方向有关;
(2)这一现象叫电流的磁效应,也就是所说的电生磁;
(3)奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家。
2.通电螺线管的磁场
(1)通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,如图所示:
(2)通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断。
3.探究通电螺线管外部的磁场分布
实验目的:利用小磁针及铁屑,探究通电螺线管外部磁场的形状及方向。
实验器材:螺线管、磁针、玻璃板、铁屑、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。
实验步骤:
(1)在有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑,闭合开关使电流通过螺线管;
(2)轻敲玻璃板,观察铁屑的排列情况;
(3)在通电螺线管周围放一些小磁针,闭合开关后观察小磁针北极的指向(黑色为N极);
(4)改变螺线管中的电流方向,闭合开关后观察小磁针北极的指向;
(5)改变螺线管的绕线方向,重复(3)、(4)。
实验结论:
(1)通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似;
(2)通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关。
4.安培定则
安培定则,也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【考点3 电磁铁 电磁继电器】
1.影响电磁铁磁性强弱的因素
电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关;与铁芯有无有关;与线圈中电流大小有关。
2.探究影响电磁铁磁性强弱的实验
(1)电磁铁磁性强弱的影响因素:线圈匝数多少、电流大小。
当电流大小一定时,电磁铁的线圈匝数越多,磁性越强;当线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,磁性越强。
(2)实验中用到的方法
①转换法:电磁铁的磁性无法直接观察,通过它吸引大头针的多少来判断,这里用到的是转换法;
②控制变量法:电磁铁的磁性和多个因素有关,在探究中要采用控制变量法。
3.电磁继电器的组成、原理和应用
(1)电磁继电器的构成:由电磁铁、衔铁、簧片、触点(静触点、动触点)组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成;工作电路由机器(电动机等)、高压电源、电磁继电器的触点部分组成。
(2)工作原理和特性:电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。
4.电磁铁的其他应用
电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用,与生活联系紧密,如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。
【考点4 磁场对通电导线的作用】
1.磁场对通电导线的作用
(1)磁场对通电导线有力的作用;
(2)其作用方向与电流的方向、磁场的方向有关。
2.扬声器的构造原理
(1)扬声器构造如图:永久磁体、线圈、锥形纸盆。
(2)原理:通电导体在磁场中受力。
(3)工作过程:扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流,使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场,线圈就不断地来回振动,纸盆也就振动起来,便发出了声音。
3.直流电动机的应用
直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,运行时转动的部分称为转子。
【考点5 磁生电】
1.电磁感应现象
(1)电磁感应现象:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流,这种电流叫感应电流,这一现象叫做电磁感应现象。
(2)历史意义:英国科学家法拉第首先发现的电磁感应现象,这一发现进一步揭示了电与磁之间的联系,证明了磁可以生电。
(3)实验装置图:
(4)感应电流方向的影响因素:磁场方向、运动方向。
如图所示,电流表指针偏转方向不同显示电流方向的不同。
甲乙对比可以说明电流方向与磁场方向有关;甲丙对比可以说明电流方向与运动方向有关。
(5)感应电流大小的影响因素:磁场强弱、运动快慢、线圈匝数。
2.动圈式话筒的原理
(1)构造如图所示;
(2)工作原理:电磁感应现象;
(3)工作过程:对着话筒说话时,产生的声音使膜片振动,与膜片相连的线圈也跟着一起振动,线圈在磁场中的这种运动,能产生随着声音的变化而变化的电流,经放大后,通过扬声器还原成声音。
03 素养提升
易错点辨析 欧姆定律常考易错分析
易错一:不能正确理解磁场和磁感线而易错?
磁体周围存在的一种特殊物质叫磁场。磁场看不见,摸不着真害存在的物质,磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场,这叫磁感线。磁感线不是真实存在的,是为了便于研究磁场,引入了的,磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线。
易错二:误判通电螺线管的磁极方向
通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关,需要用右手定则判断磁极方向。
易错三:不能正确辨别电与磁中涉及的原理和实质。
电动机和扬声器的原理是利用磁场对通电导线有力的作用;是电能转化为机械能,有电源,没有电流表。发电机和动圈式话筒的原理是利用电磁感应现象;是机械能转化为电能,有电流表,没有电源。
易错四:不能理解电磁感应现象产生电流的条件而出错。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流,这种电流叫感应电流,这一现象叫电磁感应现象。只有导体在磁场中切割磁感线才能产生感应电流。
错题纠正
【例题1】(2024•湖南常德期末)关于磁体和磁场,下列说法正确的是( )
A.磁体的周围存在着大量的磁感线
B.放在磁场中的小磁针N极所受磁场力方向为该点的磁场方向
C.磁体周围的磁感线,都是从磁体的S极出来,回到N极
D.磁体周围,没有磁感线的地方不存在磁场
【例题2】(2024•湖北黄冈期末)下列各图中通电螺线管旁的小磁针静止时的指向正确的是( )
A.甲、乙 B.乙、甲 C.甲、丁 D.丙、丁
【例题3】(2024•陕西西安模拟)下列有关电磁现象的说法正确的是( )
A.图甲所示装置中,导体棒ab在磁场中运动就会产生感应电流
B.电动机的⼯作原理与图⼄所示装置相同,开关闭合后,此装置将机械能转化为电能
C.图甲所示装置中,导体棒ab在产生感应电流的过程中,也会受到磁场⼒的作⽤
D.图⼄所示装置中,闭合开关后,若将滑片由一端移到另一端,导体棒运动⽅向将会改变
【例题4】(2023秋•湖北武汉东西湖区期末)利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电,导体ab和电流表组成了闭合回路。下列说法正确的是( )
A.磁体不动、导体ab竖直向上运动时,电流表指针会发生偏转
B.导体ab不动、磁体向右下方运动时,电流表指针会发生偏转
C.可得出的结论是,闭合电路的一部分导体在磁场中运动时就会产生感应电流
D.若将此装置中的电流表换成电压表,可探究电动机的工作原理
举一反三
【强化1】(2023秋•北京通州区期末)关于磁体、磁场和磁感线,下列说法正确的是( )
A.看不见的磁场是现实存在的
B.磁感线是由磁场中的铁屑被磁化后形成的
C.磁体周围的磁感线,都是从磁体的S极出来,回到N极
D.磁体周围存在着大量的磁感线,没有磁感线的地方不存在磁场
【强化2】(2024•四川广元朝天区期末)如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁,底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中,其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.电磁铁的上端为N极
B.电源的左端为负极
C.其工作原理是同名磁极相互排斥
D.滑片P向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度
【强化3】(2024•辽宁大连模拟)某品牌电动车在上海建厂,电动机是电动车关键零件之一,下面与电动机原理相符的是( )
A. B.
C. D.
【强化4】(2024•四川成都锦江区期末)如图所示是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。导体棒ab、灵敏电流计、开关组成电路。闭合开关后,下列说法正确的是( )
A.只让导体棒ab运动,一定可以观察到灵敏电流计指针偏转
B.只让蹄形磁体运动,一定可以观察到灵敏电流计指针偏转
C.保持ab向右运动,对调磁体磁极,可探究感应电流方向与磁场方向关系
D.此实验的结论是:闭合电路的一部分导体在磁场中运动就会产生感应电流
04 单元小结
一、考点考向
1. 磁现象 磁场
(1)考向:联系生活实际围绕磁体磁性强弱与力的关系、磁体的吸铁性和指南性。利用磁极间的相互作用规律解题,常结合力、磁场等知识点进行命题。磁场这一知识点是较抽象的内容,主要是概念的理解判断,常以选择题出现。磁感线和磁场的概念辨析,常出判断类的选择题。理解清楚地磁和地理南北极关系,地磁和地理南北极的关系常作为命题热点。
(2)磁极间的相互作用规律,生活中的应用:电冰箱门上装有磁性密封条是利用了磁极间的作用规律原理;磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用规律原理。
磁场是一种特殊的物质,它看不见,摸不着,是真实的客观存在;磁体间的相互作用是通过磁场这种物质来实现的;磁感线是描述磁场的方法,磁感线能看到,但不是真实存在。
2. 电生磁
(1)考向:奥斯特实验、电磁感应现象实验、磁场对通电导线作用实验是电与磁的三个重要基本实验,要掌握它的实验装置、实验现象、说明的问题,多进行对比记忆。为了使磁性增强,在通电线圈中再插入铁芯,磁性会更加增强。
电螺线管的磁极与通电螺线管中的电流的方向判断,或者已知电流方向判断通电螺线管的磁极是命题方向。
有关右手螺旋定则常从三个方面进行考查:小磁针的指向、螺线管中电流的方向、磁感线方向。
(2)通电螺线管的磁场实验中要知道转换法在本实验中的应用。右手螺旋定则的基本内容:用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。用好、用活、用准右手螺旋定则,就能解决电磁学中的许多实际问题。
3. 电磁铁 电磁继电器
(1)考向:从实验中去考查影响电磁铁磁性强弱的因素尤其考查在实验中的物理学方法:转换法、控制变量法。防讯报警器水位报警器、温度自动报警器、电铃制造等这些电磁继电器的工作原理,一般以选择题、简答题的形式出现。
(2)在实验时采用控制变量法,即在研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时,要保证线圈匝数等其他条件不变,只通过移动变阻器的滑片来改变线圈中的电流大小。要清楚电磁继电器的工作原理,用电磁继电器控制电路的好处:用低电压控制高电压;远距离控制;自动控制。
4.磁场对通电导线的作用
(1)考向:电动机的工作原理,扬声器的原理的判断和对比都是考查热点,一般以选择题形式出现。利用直流电动机的原理来分析直流电动机的工作过程是命题方向。电动机的作用:把电能转化为机械能;
换向器的作用:改变线圈的电流方向,使线圈得以持续转动;
通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。
(2)话筒把声信号转化为电信号,扬声器把电信号转化为声信号;话筒中机械能转化为电能,扬声器中电能转化为机械能;话筒是电磁感应现象原理,扬声器是通电导体在磁场中受力原理。
发电机和动圈式话筒都是电磁感应现象原理;电动机和扬声器都是通电导体在磁场中受力原理。
5. 磁生电
(1)考向:电磁感应现象探究实验是考查的重点。动圈式话筒的工作原理是重点内容,考查以判断一般以选择题、填空题为主。
(2)电磁感应现象实验和磁场对通电导线的作用实验对比:被研究对象都是磁场中的导体:电磁感应现象的前提条件是运动,结果是产生电流。
(3)动圈式话筒与扬声器的区别:话筒把声信号转化为电信号,扬声器把电信号转化为声信号;话筒中机械能转化为电能,扬声器中电能转化为机械能;话筒是电磁感应现象原理,扬声器是通电导体在磁场中受力原理。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在磁场与磁感线的概念,电磁铁的应用,扬声器的构造及原理,动圈式话筒的构造及原理等。
(2)填空题:常考热点集中在实验探究通电螺丝管的磁性强弱与电磁感应现象,电磁铁的应用,动圈式话筒与扬声器的构造及原理等。
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第二十章 电与磁(解析版)
01 思维导图
02 考点速记
【考点1 磁现象与磁场】
1.磁性、磁体与磁极
(1)磁性:物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性;
(2)磁体:具有磁性的物体叫磁体;
(3)磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极;
(4)水平方向能够自由转动的磁体,静止时指南的一端叫南极,又叫S极,指北的一端叫北极,又叫N极;
(5)磁极间的相互作用规律:同名磁极相排斥,异名磁极相吸引。
2.磁极间的相互作用
磁极间的相互作用规律:同名磁极相排斥,异名磁极相吸引。
3.磁场的概念
(1)磁场定义:磁体周围存在的特殊物质叫磁场。磁场看不见,摸不着,我们通过它的基本性质来认识。
(2)性质:磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。 下图是利用小磁针和铁屑体现的条形磁体周围磁场分布情况。
(3)方向:磁场中能够自由转动的小磁针静止时北极的指向规定为磁场方向。
磁场中某一点的磁场方向与这一点放置的小磁针自由静止时北极的受力方向相同,与小磁针南极的受力方向相反。
4.磁感线及其特点
(1)用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场,这叫磁感线。为了便于研究磁场,我们引入了磁感线的概念,磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线,这种研究方法叫做建立理想模型法。
(2)磁感线的疏密表示磁性强弱;箭头方向表示磁场方向。
(3)在磁体外部,磁感线从N极出发,到S极进入;在磁体内部是从S极到N极。磁感线没有交叉的。
5.地磁场
(1)地球是一个大磁体,地球周围存在的磁场叫地磁场;
(2)地磁场的南北极与地理南北极相反,且不重合。即地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近,如图所示:
【考点2 电生磁】
1.电流的磁效应
(1)奥斯特实验说明:通电导线周围存在磁场;磁场方向和电流方向有关;
(2)这一现象叫电流的磁效应,也就是所说的电生磁;
(3)奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家。
2.通电螺线管的磁场
(1)通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,如图所示:
(2)通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断。
3.探究通电螺线管外部的磁场分布
实验目的:利用小磁针及铁屑,探究通电螺线管外部磁场的形状及方向。
实验器材:螺线管、磁针、玻璃板、铁屑、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。
实验步骤:
(1)在有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑,闭合开关使电流通过螺线管;
(2)轻敲玻璃板,观察铁屑的排列情况;
(3)在通电螺线管周围放一些小磁针,闭合开关后观察小磁针北极的指向(黑色为N极);
(4)改变螺线管中的电流方向,闭合开关后观察小磁针北极的指向;
(5)改变螺线管的绕线方向,重复(3)、(4)。
实验结论:
(1)通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似;
(2)通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关。
4.安培定则
安培定则,也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【考点3 电磁铁 电磁继电器】
1.影响电磁铁磁性强弱的因素
电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关;与铁芯有无有关;与线圈中电流大小有关。
2.探究影响电磁铁磁性强弱的实验
(1)电磁铁磁性强弱的影响因素:线圈匝数多少、电流大小。
当电流大小一定时,电磁铁的线圈匝数越多,磁性越强;当线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,磁性越强。
(2)实验中用到的方法
①转换法:电磁铁的磁性无法直接观察,通过它吸引大头针的多少来判断,这里用到的是转换法;
②控制变量法:电磁铁的磁性和多个因素有关,在探究中要采用控制变量法。
3.电磁继电器的组成、原理和应用
(1)电磁继电器的构成:由电磁铁、衔铁、簧片、触点(静触点、动触点)组成。其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成;工作电路由机器(电动机等)、高压电源、电磁继电器的触点部分组成。
(2)工作原理和特性:电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制。
4.电磁铁的其他应用
电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用,与生活联系紧密,如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。
【考点4 磁场对通电导线的作用】
1.磁场对通电导线的作用
(1)磁场对通电导线有力的作用;
(2)其作用方向与电流的方向、磁场的方向有关。
2.扬声器的构造原理
(1)扬声器构造如图:永久磁体、线圈、锥形纸盆。
(2)原理:通电导体在磁场中受力。
(3)工作过程:扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流,使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场,线圈就不断地来回振动,纸盆也就振动起来,便发出了声音。
3.直流电动机的应用
直流电机的结构应由定子、转子和换向器组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,运行时转动的部分称为转子。
【考点5 磁生电】
1.电磁感应现象
(1)电磁感应现象:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流,这种电流叫感应电流,这一现象叫做电磁感应现象。
(2)历史意义:英国科学家法拉第首先发现的电磁感应现象,这一发现进一步揭示了电与磁之间的联系,证明了磁可以生电。
(3)实验装置图:
(4)感应电流方向的影响因素:磁场方向、运动方向。
如图所示,电流表指针偏转方向不同显示电流方向的不同。
甲乙对比可以说明电流方向与磁场方向有关;甲丙对比可以说明电流方向与运动方向有关。
(5)感应电流大小的影响因素:磁场强弱、运动快慢、线圈匝数。
2.动圈式话筒的原理
(1)构造如图所示;
(2)工作原理:电磁感应现象;
(3)工作过程:对着话筒说话时,产生的声音使膜片振动,与膜片相连的线圈也跟着一起振动,线圈在磁场中的这种运动,能产生随着声音的变化而变化的电流,经放大后,通过扬声器还原成声音。
03 素养提升
易错点辨析 欧姆定律常考易错分析
易错一:不能正确理解磁场和磁感线而易错?
磁体周围存在的一种特殊物质叫磁场。磁场看不见,摸不着真害存在的物质,磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
用带箭头的曲线来形象、方便地描述磁场,这叫磁感线。磁感线不是真实存在的,是为了便于研究磁场,引入了的,磁感线是假想的分布在磁体周围的曲线。
易错二:误判通电螺线管的磁极方向
通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关,需要用右手定则判断磁极方向。
易错三:不能正确辨别电与磁中涉及的原理和实质。
电动机和扬声器的原理是利用磁场对通电导线有力的作用;是电能转化为机械能,有电源,没有电流表。发电机和动圈式话筒的原理是利用电磁感应现象;是机械能转化为电能,有电流表,没有电源。
易错四:不能理解电磁感应现象产生电流的条件而出错。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生电流,这种电流叫感应电流,这一现象叫电磁感应现象。只有导体在磁场中切割磁感线才能产生感应电流。
错题纠正
【例题1】(2024•湖南常德期末)关于磁体和磁场,下列说法正确的是( )
A.磁体的周围存在着大量的磁感线
B.放在磁场中的小磁针N极所受磁场力方向为该点的磁场方向
C.磁体周围的磁感线,都是从磁体的S极出来,回到N极
D.磁体周围,没有磁感线的地方不存在磁场
【答案】B
【分析】磁感线是为了描述磁场人们想象出来的曲线,磁场实际是存在的,磁感线是不存在的。
物理学中,把小磁针静止时N极所指方向规定为该点磁场的方向。在磁铁的外部,磁感线从N极出发进入S极,在磁铁的内部,磁感线从S极指向N极。
【解析】A、磁感线在磁场中不是真实存在的,只是为了便于研究磁场,人为画的一些曲线。故A错误;
B、物理学中,把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向,故B正确;
C、磁体周围的磁感线,都是从磁体的N极出来,回到S极,故C错误;
D、磁场存在于磁体的周围。在没有磁感线的地方仍存在磁场,故D错误。
故选:B。
【例题2】(2024•湖北黄冈期末)下列各图中通电螺线管旁的小磁针静止时的指向正确的是( )
A.甲、乙 B.乙、甲 C.甲、丁 D.丙、丁
【答案】D
【分析】根据安培定则判定螺线管的极性,根据磁极间的相互作用规律分析小磁针指向是否正确。
【解析】甲:根据安培定则可知,螺线管的左端为N极,右端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的N极应向左,故甲错误;
乙:根据安培定则可知,螺线管的下端为N极,上端为S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的N极应向下,故乙错误;
丙:根据安培定则可知,螺线管的左端为S极,右端为N极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的N极应向左,故丙正确;
丁:根据安培定则可知,螺线管的左端为S极,右端为N极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的S极应向左,故丙正确。
故选:D。
【例题3】(2024•陕西西安模拟)下列有关电磁现象的说法正确的是( )
A.图甲所示装置中,导体棒ab在磁场中运动就会产生感应电流
B.电动机的⼯作原理与图⼄所示装置相同,开关闭合后,此装置将机械能转化为电能
C.图甲所示装置中,导体棒ab在产生感应电流的过程中,也会受到磁场⼒的作⽤
D.图⼄所示装置中,闭合开关后,若将滑片由一端移到另一端,导体棒运动⽅向将会改变
【答案】C
【分析】由于导体在磁场中做切割磁感线运动而产生电流的现象,是一种电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流;通电导体在磁场中受力运动,运动方向与电流方向、磁场方向有关。
【解析】A、图甲所⽰装置中,闭合电路的一部分导体ab只有在磁场中做切割磁感线运动,才会产生感应电流,故A错误;
B、乙装置探究的是通电导体在磁场中受力运动,是电动机的原理,此过程中消耗了电能,电能转化为机械能,故B错误;
C、图甲所⽰装置中,导体棒ab有电流,在磁场中运动时,也会受到磁场⼒的作⽤,故C正确;
D、图⼄所⽰装置中,闭合开关后,若将滑⽚由一端移到另一端,改变了电流的大小,由于通电导体受力与电流方向、磁场方向有关,与电流大小无关,所以导体棒运动⽅向将不会改变,故D错误。
故选:C。
【例题4】(2023秋•湖北武汉东西湖区期末)利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电,导体ab和电流表组成了闭合回路。下列说法正确的是( )
A.磁体不动、导体ab竖直向上运动时,电流表指针会发生偏转
B.导体ab不动、磁体向右下方运动时,电流表指针会发生偏转
C.可得出的结论是,闭合电路的一部分导体在磁场中运动时就会产生感应电流
D.若将此装置中的电流表换成电压表,可探究电动机的工作原理
【答案】B
【分析】(1)闭合电路的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,这种现象叫电磁感应现象,发电机和动圈式话筒就是利用该原理制成的;
(2)通电导体在磁场中要受到力的作用,电动机、扬声器就是利用该原理制成的。
【解析】A、磁体不动、导体ab竖直向上运动时,导体不切割磁感线,不会产生感应电流,电流表指针不会发生偏转,故A错误;
B、导体ab不动、磁体向右下方运动时,导体切割磁感线,会产生感应电流,电流表指针会发生偏转,故B正确;
C、可得出的结论是,闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时就会产生感应电流,故C错误;
D、若将此装置中的电流表换成电源,可探究电动机的工作原理,故D错误。
故选:B。
举一反三
【强化1】(2023秋•北京通州区期末)关于磁体、磁场和磁感线,下列说法正确的是( )
A.看不见的磁场是现实存在的
B.磁感线是由磁场中的铁屑被磁化后形成的
C.磁体周围的磁感线,都是从磁体的S极出来,回到N极
D.磁体周围存在着大量的磁感线,没有磁感线的地方不存在磁场
【答案】A
【分析】磁感线是为了描述磁场人们想象出来的曲线,磁场实际是存在的,磁感线是不存在的。
物理学中,把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。
在磁铁的外部,磁感线从N极出发进入S极,在磁铁的内部,磁感线从S极指向N极。
【解析】A.磁场是客观存在物质,看不见的磁场是现实存在的,故A正确;
B.磁感线是为了描述磁场人们想象出来的曲线,磁场中的铁屑被磁化后排列显示了磁场的分布,不是磁感线,故B错误;
C、磁体周围的磁感线,都是从磁体的N极出来,回到S极,故C错误;
D、磁场存在于磁体的周围。在没有磁感线的地方仍存在磁场,故D错误。
故选:A。
【强化2】(2024•四川广元朝天区期末)如图甲所示是“磁浮地球仪”。在地球仪中装入条形磁铁,底座中的电磁铁就可将其“漂浮”在空中,其工作原理如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.电磁铁的上端为N极
B.电源的左端为负极
C.其工作原理是同名磁极相互排斥
D.滑片P向左移动可增加地球仪“漂浮”的高度
【答案】C
【分析】根据同名磁极相互排斥,结合安培定则可判断出磁极,再进一步确定电源的正负极。并根据变阻器连入电阻大小的变化,分析磁极的强弱变化。
【解析】AB、根据同名磁极相互排斥可知,图中电磁铁的上端应为S极,则由安培定则可知,电流从电磁铁的上端流入,下端流出,电路中的电源的左端为正极,故AB错误;
C、磁浮地球仪稳定地“漂浮”起来,其利用的工作原理是同名磁极互相排斥,故C正确;
D、滑片P向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,总电阻变大,根据欧姆定律可知,电流变小,电磁铁磁性减弱,可降低地球仪“漂浮”的高度,故D错误。
故选:C。
【强化3】(2024•辽宁大连模拟)某品牌电动车在上海建厂,电动机是电动车关键零件之一,下面与电动机原理相符的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
【解析】电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
A、图中是扬声器,其原理是通电导体在磁场中受力而运动,与电动机的原理相同,故A符合题意;
B、图中是动圈式话筒,它是根据电磁感应现象制成的,与电动机的原理不同,故B不符合题意;
C、图中没有电源,是发电机的原理图,利用的是电磁感应现象,故C不符合题意;
D、图中是电铃,其原理是电流的磁效应,故D不符合题意。
故选:A。
【强化4】(2024•四川成都锦江区期末)如图所示是探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。导体棒ab、灵敏电流计、开关组成电路。闭合开关后,下列说法正确的是( )
A.只让导体棒ab运动,一定可以观察到灵敏电流计指针偏转
B.只让蹄形磁体运动,一定可以观察到灵敏电流计指针偏转
C.保持ab向右运动,对调磁体磁极,可探究感应电流方向与磁场方向关系
D.此实验的结论是:闭合电路的一部分导体在磁场中运动就会产生感应电流
【答案】C
【分析】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,这种现象叫做电磁感应现象;
产生感应电流的条件有三个:①闭合电路;②一部分导体;③做切割磁感线运动;
感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线运动的方向都有关。
【解析】AB、闭合开关后,只有导体棒ab做切割磁感线运动(比如导体棒ab左右运动或让蹄形磁体左右运动),才会产生感应电流,才能观察到灵敏电流计指针偏转;若导体棒ab在磁场中上下运动或让蹄形磁体上下运动,则不会产生感应电流,此时不能观察到灵敏电流计指针偏转,故AB错误;
C、保持ab向右运动,对调磁体磁极,磁场方向发生改变,可探究感应电流方向与磁场方向的关系,故C正确;
D、此实验得出的结论为:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动才会产生感应电流,故D错误。
故选:C。
04 单元小结
一、考点考向
1. 磁现象 磁场
(1)考向:联系生活实际围绕磁体磁性强弱与力的关系、磁体的吸铁性和指南性。利用磁极间的相互作用规律解题,常结合力、磁场等知识点进行命题。磁场这一知识点是较抽象的内容,主要是概念的理解判断,常以选择题出现。磁感线和磁场的概念辨析,常出判断类的选择题。理解清楚地磁和地理南北极关系,地磁和地理南北极的关系常作为命题热点。
(2)磁极间的相互作用规律,生活中的应用:电冰箱门上装有磁性密封条是利用了磁极间的作用规律原理;磁悬浮列车是利用磁极间的相互作用规律原理。
磁场是一种特殊的物质,它看不见,摸不着,是真实的客观存在;磁体间的相互作用是通过磁场这种物质来实现的;磁感线是描述磁场的方法,磁感线能看到,但不是真实存在。
2. 电生磁
(1)考向:奥斯特实验、电磁感应现象实验、磁场对通电导线作用实验是电与磁的三个重要基本实验,要掌握它的实验装置、实验现象、说明的问题,多进行对比记忆。为了使磁性增强,在通电线圈中再插入铁芯,磁性会更加增强。
电螺线管的磁极与通电螺线管中的电流的方向判断,或者已知电流方向判断通电螺线管的磁极是命题方向。
有关右手螺旋定则常从三个方面进行考查:小磁针的指向、螺线管中电流的方向、磁感线方向。
(2)通电螺线管的磁场实验中要知道转换法在本实验中的应用。右手螺旋定则的基本内容:用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。用好、用活、用准右手螺旋定则,就能解决电磁学中的许多实际问题。
3. 电磁铁 电磁继电器
(1)考向:从实验中去考查影响电磁铁磁性强弱的因素尤其考查在实验中的物理学方法:转换法、控制变量法。防讯报警器水位报警器、温度自动报警器、电铃制造等这些电磁继电器的工作原理,一般以选择题、简答题的形式出现。
(2)在实验时采用控制变量法,即在研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时,要保证线圈匝数等其他条件不变,只通过移动变阻器的滑片来改变线圈中的电流大小。要清楚电磁继电器的工作原理,用电磁继电器控制电路的好处:用低电压控制高电压;远距离控制;自动控制。
4.磁场对通电导线的作用
(1)考向:电动机的工作原理,扬声器的原理的判断和对比都是考查热点,一般以选择题形式出现。利用直流电动机的原理来分析直流电动机的工作过程是命题方向。电动机的作用:把电能转化为机械能;
换向器的作用:改变线圈的电流方向,使线圈得以持续转动;
通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。
(2)话筒把声信号转化为电信号,扬声器把电信号转化为声信号;话筒中机械能转化为电能,扬声器中电能转化为机械能;话筒是电磁感应现象原理,扬声器是通电导体在磁场中受力原理。
发电机和动圈式话筒都是电磁感应现象原理;电动机和扬声器都是通电导体在磁场中受力原理。
5. 磁生电
(1)考向:电磁感应现象探究实验是考查的重点。动圈式话筒的工作原理是重点内容,考查以判断一般以选择题、填空题为主。
(2)电磁感应现象实验和磁场对通电导线的作用实验对比:被研究对象都是磁场中的导体:电磁感应现象的前提条件是运动,结果是产生电流。
(3)动圈式话筒与扬声器的区别:话筒把声信号转化为电信号,扬声器把电信号转化为声信号;话筒中机械能转化为电能,扬声器中电能转化为机械能;话筒是电磁感应现象原理,扬声器是通电导体在磁场中受力原理。
二、常考题型
(1)选择题:常考热点主要集中在磁场与磁感线的概念,电磁铁的应用,扬声器的构造及原理,动圈式话筒的构造及原理等。
(2)填空题:常考热点集中在实验探究通电螺丝管的磁性强弱与电磁感应现象,电磁铁的应用,动圈式话筒与扬声器的构造及原理等。
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