第02讲 电生磁及其应用（预习）-【寒假自学课】2025年八年级科学寒假提升精品讲义（浙教版）

第02讲 电生磁及其应用 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练 模块五 小试牛刀过关测 1．知道电磁铁的定义； 2．会制作简单的电磁铁； 3．知道影响电磁铁磁性强弱的因素； 4.知道电磁铁的组成和特点 5.理解电磁继电器的结构和工作原理 6.了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理 7.了解信息的磁记录 1. 电流的磁效应（奥斯特实验） 1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。 实验探究 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 现象分析 （1）比较甲、乙两图所示现象，导线通电后，小磁针发生偏转（转换法：有无磁场→小磁针是否发生偏转），断电后，小磁针又回到原位置，这说明通电直导线周围产生了磁场； （2）比较甲、丙两图所示现象，改变电流的方向，小磁针偏转方向发生改变，即小磁针处磁场方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关。 研究归纳 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。 2. 通电螺线管 实验探究 去绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：给螺线管通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极。 实验现象 现象分析 （1）两个螺线管的绕向相同，电流不同，它的螺线管两端的极性不同。 （2）调换螺线管左右位置，绕向发生改变，即便电流方向相同，螺线管两端极性也不同。 实验结论 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 3. 右手螺旋定则（安培定则） （1）通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。 （2）通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。 4. 电磁铁 （1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。 （2）结构： （3）判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 （4）影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法） 实验目的 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 实验猜想 影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法） 实验器材 电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针 设计电路图 进行实验 （1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于足量的大头针的上方； （2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引大头针较少；移动滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越强； （3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图丙可以看出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 实验结论 电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。 （1）电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强； （2）线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （5）电磁铁的优点 ①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。 ②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。 6. 电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。 电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。 电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置； 磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。 7. 电磁继电器 （1）概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。 （2）工作原理 电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。 控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 （3）应用 ①水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。 ②温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。 教材习题01 判断如图1-27所示的通电螺线管的磁极或电源极性。 解题方法 ①根据右手定则判断 …… 【答案】 教材习题02 探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图1-28中的电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸大头针的数目比电磁铁B多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（ ）。 A.电流的大小 B.线圈的匝数 C.电流的方向 D.电磁铁的极性 解题方法 ①根据电磁铁磁性强弱的影响因素来分析 …… 【答案】B 一．电磁铁的特点及应用 1．（2024春•拱墅区校级期中）许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替 B．电磁继电器中的磁体，可以使用永磁铁 C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关 D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 【解答】解：A、电磁铁的铁芯需用软磁性材料制成，铜不是磁性材料，故不可以用铜棒代替，故A错误； B、电磁铁不是永久磁铁，它的磁性的有无跟电流的通断有关，所以电磁继电器中的磁体，不能使用永磁铁，故B错误； C、电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关，故C错误； D、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故D正确。 故选：D。 2．（2024春•鹿城区校级期中）某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图。当温度上升至设定值时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计）。下列四个电路能实现报警功能的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：ABD、由图可知均为并联电路，且灯泡在支路上，因为衔铁的电阻不计，则当电磁铁不吸引衔铁时，灯泡短路不发光，不符合要求，故ABD不符合题意； C、图中灯泡在干路上，当电磁铁不吸引衔铁时，灯泡发光，当电磁铁吸引衔铁时，灯泡熄灭，故C符合题意。 故选：C。 3．（2024春•乐清市期中）如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计） （1）请判断图中电磁铁D端的磁极为 　 。 （2）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中 　 　点。（用图中的字母表示） 【解答】解：（1）由图可知，电流从电磁铁的下端流入、上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端的磁极为N极、上端为S极； （2）线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计，根据图示可知，当指示灯串联在B或C位置时，当温度上升至设定值t0时，电路接通，此时电源会被短路，所以指示灯只能接在A处。当温度上升至设定值t0时，电路接通，通过指示灯有电流，灯泡发光，此时电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使得动触点和静触点分离，电路中无电流，指示灯不发光，电磁铁失去磁性，衔铁回到原位置，使得动触点和静触点接触，电路接又通，指示灯发光，从而实现指示灯亮灭交替闪烁。 故答案为：（1）S；（2）A。 4．（2024春•西湖区校级期中）如图所示是电铃电路，但还没有连接完整，请将1、2、3、4、5、6接点用画线代替导线连接成电铃电路。 【解答】解：闭合开关，电磁铁中有电流，吸引衔铁，小球敲打电铃，螺钉与弹簧片断开，电磁铁中没有磁性，弹簧片恢复原状，使电路再次接通。小球间断的敲打电铃；电路图如图所示。 二．直线电流的磁场 5．（2024春•乐清市期中）小明利用如图甲装置探究通电导线周围的磁场分布，通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙（图中“•”表示导线的位置）。下列选项能表示通电导线电流变大后的铁屑分布的是（　　） A．B． C． D． 【解答】解：通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙的同心圆。通电导线电流变大后，仍是同心圆，磁场变强，因而铁屑分布更加密集。 故选：B。 6．（2024春•鹿城区校级期中）小联同学学习了电和磁的知识后，打算用磁铁、缝衣针等材料制作一个指南针。请完成下面小题。如图所示，将一根直导线架在静止缝衣针的上方，并使直导线与缝衣针平行，接通电路，发现缝衣针偏转。关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第 C．利用该实验原理可以制成发电机 D．改变电流方向，缝衣针偏转方向不变 【解答】解：A、该实验说明电流周围存在磁场，故A正确； B、最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，故B错误； C、利用该实验原理可以制成电磁铁，故C错误； D、改变电流方向，缝衣针偏转方向改变，故D错误。 故选：A。 7．（2024春•温州期中）科学兴趣小组同学制作了一个指南针：两根细针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮，做一个如图所示的指南针。做法：用橡皮和大头针制作指南针的底座。使两根细针磁化后穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，这样就制成了一个指南针。据此完成下面小题。小组同学用自制的指南针来验证奥斯特实验，有关分析正确的是（　　） A．小磁针的指向决定通电导线周围磁场方向 B．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场 C．移去小磁针后，通电导线周围不存在磁场 D．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关 【解答】解：A、通电导线周围磁场方向由电流的方向决定，而不是小磁针的指向决定的，故A错误； B、该实验中，若给导线通电，下面的小磁针会偏转，即说明通电导线周围存在着磁场，故B正确； C、移去小磁针后，通电导线周围的磁场依然存在，故C错误； D、改变电流方向，小磁针偏转方向改变，说明通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关，故D错误。 故选：B。 8．（2024春•浙江期中）如图是奥斯特实验的示意图，下列说法错误的是（　　） A．实验说明了通电导线周围存在磁场 B．通电导线对小磁针有力的作用 C．改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变 D．移去小磁针后通电导线周围的磁场立即消失 【解答】解：A、导体通电后，导体旁边的小磁针发生偏转，说明通电导线周围的空间中产生了磁场，故A正确； B、发生偏转的小磁针受到通电导线磁力的作用，故B正确； C、通电导线周围磁场方向由电流的方向决定的，改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变，故C正确； D、通电导线周围存在磁场不是由小磁针决定的，即使移去小磁针，通电导线周围的磁场也不会消失，故D错误。 故选：D。 三．安培定则 9．（2024春•吴兴区期中）如图为项目学习小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方 C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左 【解答】解：A、铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极，则螺线管中的电流是从右端流入的，根据安培定则可知，通电螺线管的B端为N极，A端为S极，故A错误； B、静止时通电螺线管由于受到地磁场的作用，B端指向地理北方，故B错误； C、电路中电流的方向是从铜片经过螺线管流向锌片；电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电子定向移动的方向是从锌片经螺线管流向铜片，故C错误； D、在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出发回到磁体的S极的，即C点的磁场方向是向左的，故D正确。 故选：D。 10．（2024春•鹿城区校级期中）小明制作的玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，最后静止时“船头”最终指北的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：A、由安培定则可知通电螺线管上端为N极，下端为S极；地磁场沿南北方向，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近处；且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，因此最后静止时“船头”最终指向东方，故A错误； B、由安培定则可知通电螺线管右端为N极，左端为S极；地磁场沿南北方向，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近处；且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，因此最后静止时“船头”最终指向北方，故B正确； C、由安培定则可知通电螺线管下端为N极，上端为S极；地磁场沿南北方向，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近处；且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，因此最后静止时“船头”最终指向西方，故C错误； D、由安培定则可知通电螺线管左端为N极，右端为S极；地磁场沿南北方向，地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近处；且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，因此最后静止时“船头”最终指向南方，故D错误。 故选：B。 11．（2024春•杭州期中）闭合如图所示电路的开关，小磁针静止时指向如图，则（　　） A．通电螺线管的左端为N极 B．电源的左端为正极 C．电流表的左端为“+”接线柱 D．R的滑片不能置于最右端 【解答】解：AB、已知小磁针静止时N极水平向左，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端为S极、右端为N极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源左端为负极，右端为正极，故AB错误； C、电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，所以电流表的左端为“+”接线柱，故C正确； D、R的滑片置于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电路中电流最小，不会对电路安全有影响，故D错误。 故选：C。 一．选择题（共8小题） 1．（2024春•宁海县期末）如图所示，利用铁屑来研究通电螺线管周围磁场分布。开关闭合之前，螺线管周围铁屑分布如图甲所示，闭合开关后，轻敲玻璃板，铁屑分布如图乙所示，在通电螺线管周围放上小磁针，静止后小磁针C的左端为S极，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图乙中A处的磁场比B处强 B．图乙中用铜屑代替铁屑也能呈现出相同的排布方式 C．图丙中通电螺线管的左端为N极 D．图丙中小磁针D的右端为N极 【解答】解：A．图乙中B处是磁体的磁极，磁性最强，故A处的磁场比B处弱，故A错误； B．铜屑不是磁性物质，不能被磁化，无法显示磁场的分布，故B错误； CD．静止后小磁针C的左端为S极右端为N极，根据异名磁极相互吸引，图丙中通电螺线管的左端为S极，右端为N极，吸引小磁针D的S极，故小磁针D的右端为N极，故C错误，D正确。 故选：D。 2．（2024春•拱墅区期末）用两枚相同的铁钉、滑动变阻器、干电池、开关和导线组成如图所示电路进行实验。闭合开关，观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，多次实验，结果相同。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　） A．电磁铁极性 B．电流大小 C．电流方向 D．线圈匝数 【解答】解：由图知，A、B两电磁铁串联，所以通过A、B两电磁铁的电流相等；A的线圈匝数明显比B的线圈匝数多，实验观察到电磁铁A吸引大头针的数目比B多，所以此实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关。 故选：D。 3．（2024春•平湖市期末）科技服务生活，悬浮盆栽是现代家居装修中的创新摆件，其原理的简化图如图，下列关于悬浮盆栽的说法正确的是（　　） A．盆栽中放一块永磁铁，且底部磁极为N极 B．将电源的正负极互换，对盆栽与底座保持原位置不变 C．给盆栽浇水后，底座对盆栽的磁力大小不变 D．滑动变阻器向左滑动，可增强底座电磁铁磁性 【解答】解：A、根据安培定则，电磁铁的上端是N极，同名磁极互相排斥，盆栽才能悬浮起来，所以盆栽中放一块永磁铁，且底部磁极为N极，故A正确； B、将电源的正负极互换，电磁铁的磁极对调，盆栽与底座位置下降，因为此时盆栽和底座相互吸引，故B错误； C、给盆栽浇水后，底座对盆栽的磁力变大，故C错误； D、滑动变阻器向左滑动，电路中的电流变小，可减弱底座电磁铁磁性，故D错误。 故选：A。 4．（2024春•嘉善县期末）磁感线可以直观地反映磁体周围的磁场分布。如图通电螺线管内部插入一根铁芯，下列磁感线中能正确反映其磁场变化的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：在通电螺线管中插入一根铁芯，铁棒被磁化，磁性增强，因此通电螺线管周围的磁感线变密，但磁场方向不变，故ABD错误，C正确。 故选：C。 5．（2023春•江山市期末）克鲁克斯管是将电信号转变为光学图像的一类电子束管，电子束是由许多电子定向运动而形成的。现有一条电子束如图所示，推断其电流及周围的磁场方向是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：由题意可知，电子定向移动的方向是向下的，电子带负电，故电流的方向是向上的，根据右手螺旋定则可知，磁场的方向是逆时针方向的，故C正确。 故选：C。 6．（2023春•舟山期末）如图是小舟完成奥斯特实验的场景，下列说法中错误的是（　　） A．图示实验说明了通电导线周围存在磁场 B．如果将小磁针移去，导线周围的磁场不变 C．将图中导线断开，小磁针N极将指向地理的南极 D．将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变 【解答】解：A、图中是奥斯特实验，导线中有电流通过时，下方小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确； B、通电导线周围的磁场的有无与小磁针无关，故B正确； C、将图中导线断开，小磁针由于地磁场的缘故，N极将指向地理的北极，故C错误； D、通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关，将电池正负极对调后，电流方向改变，小磁针偏转方向改变，故D正确。 故选：C。 7．（2024春•杭州期末）如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（　　） A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响 C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响 【解答】解：当水位到达或超过警戒水位时，控制电路接通。电路中有了电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使动触点与左边的静触点接触，与右边的触点分开，导致了绿灯所在的电路断开，绿灯灭。红灯与电铃并联的电路接通，导致红灯亮、电铃响，从而报警。故D正确。 故选：D。 8．（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　） A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极 B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变 C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动 D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性 【解答】解：A、电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性，根据安培定则判断出A端为N极，故A叙述正确； B、电磁铁向下吸引衔铁时，弹性片弯曲发生形变具有弹性势能，故B叙述正确； C、声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动，故C叙述正确； D、小锤击打铃碗时，弹性片和衔铁分离，电路断开，电磁铁没有磁性，故D叙述错误。 故选：D。 二．填空题（共4小题） 9．（2024春•上城区期末）根据题意填写对应信息 （1）三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如甲图所示，则A端为 　 　极，D端为 　 　极。 （2）通电螺线管的磁感线方向如乙图所示，图中已标出小磁针静止时的指向和磁感线的方向，则电源的左端为 　 　极，小磁针的左端为 　 　极。 【解答】解：（1）右侧磁体的S极与中间磁体的A端磁极互相排斥，因同名磁极互相排斥，因此中间磁体的A端为S极，B端磁极为N极；左侧磁体的C端磁极与中间磁体的B端互相吸引，因异名磁极互相吸引，因此左侧磁体的C端为S极，D端磁极为N极； （2）在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此通电螺线管的左端为S极，右端为N极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，因此电源的左端为负极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此小磁针的左端为N极。 故答案为：（1）S；N；（2）负；N。 10．（2024春•诸暨市期末）小明通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，指示灯亮，栏杆抬起，车辆通行，于是他设计了如图所示的模拟装置，电源电压恒定，电磁铁的线圈阻值不计，当车牌识别成功，相当于将图中开关S闭合，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆，此时电磁铁的上端为 　 　（选填“N”或“S”）极，若电源电压降低，闭合开关，电磁铁磁性减弱，栏杆不能自动抬起，除了更换电源外，请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法：　 　。 【解答】解：通电螺线管的电流是下方流入，上方流出，根据安培定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极； 若电源电压降低，闭合开关，电磁铁栏杆磁性减弱，栏杆不能自动抬起，此时要使电流增大，才能时杆子自动抬起。除了换电源电压外，还可以调节滑动变阻器，使接入的阻值变小，从而使电流增大，杆子自动抬起。 故答案为：S；调节滑动变阻器，使接入的阻值变小。 11．（2024春•余姚市期末）科学技术发展蒸蒸日上，离不开近代科学家不断努力探索，也需要我们继续传承发扬。 （1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了 　 　，即通电导线周围存在磁场。 （2）1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现：当电流通过绕在铁块上的导线时，铁块被磁化。在若干年后，英国发明家威廉•斯特金在前面三位科学家的基础上，发明了电磁铁。 （3）约200年后的今天，“趣味科学”拓展课上的同学们以小组合作的方式，连接了一套电磁学装置（其电路图如图所示）：已知R1＜R2，甲、乙是两枚相同的电磁铁。 ①该装置可用来探究电磁铁的磁性强弱与 　 　大小的关系。 ②甲、乙电磁铁的线圈匝数必须相同，否则得出的结论不严谨，原因是 　 　。 【解答】解：（1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围存在磁场； （3）①由图可知，电磁铁甲与电阻R1串联，电磁铁乙与电阻R2串联，两者再并联，因为R1＜R2，甲、乙是两枚相同的电磁铁，由I可知，两支路中电流不同，所以该装置可用来探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系。 ②当探究过程中存在多个变量时，应该运用控制变量法，所以甲、乙电磁铁的线圈匝数必须相同，否则得出的结论不严谨，原因是存在两个变量。 故答案为：（1）电流的磁效应；（3）①电流；②存在两个变量。 12．（2024春•杭州期末）如图是探究“奥斯特实验”的装置。 （1）将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针 　 　（填“垂直”、“平行”或“任意方向”）。接通电路后，观察到小磁针偏转。 （2）改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向改变，表明 　 　。 （3）实验中用到的一种重要科学研究方法是 　 　法（选填“控制变量”、“类比”或“转换”）。 【解答】解：（1）将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。接通电路后，观察到小磁针偏转。 （2）改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向改变，表明电流的磁场方向与电流方向有关。 （3）实验中用到的一种重要科学研究方法是转换法。 故答案为：（1）平行；（2）电流的磁场方向与电流方向有关；（3）转换。 三．解答题（共1小题） 13．（2024春•杭州期末）夏天使用增氧泵可提高水中溶氧量。如图甲是电磁式增氧泵的结构示意图，当电磁铁的线圈ab通入交流电（电流方向发生周期性变化）时，小磁铁带动与弹性金属片相连的橡皮碗上下振动。图乙是气室结构放大图，橡皮碗上下振动，使K1和K2单向开闭，将c导管吸入的空气通过d导管注入水池中以增加溶解氧。请结合所学知识解释该增氧泵的工作原理。 【解答】解：当电磁铁的线圈ab通入交流电（电流方向发生周期性变化）时，电磁铁上端的磁极不断改变，当上端为N极时，同名磁极相互排斥，橡皮碗向上抬起，使得内部压强减小，在大气压的作用下空气冲开阀门K1进入橡皮碗内，当电磁铁的上端变为S 极时，异名磁极相互吸引，橡皮碗向下运动，压缩泵内空气，压强变大，阀门K1自动关闭，较大的气压冲开阀门K2进入d中，排入水中，增加溶解氧。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第02讲 电生磁及其应用 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练 模块五 小试牛刀过关测 1．知道电磁铁的定义； 2．会制作简单的电磁铁； 3．知道影响电磁铁磁性强弱的因素； 4.知道电磁铁的组成和特点 5.理解电磁继电器的结构和工作原理 6.了解电铃、电磁选矿机和电磁起重机、磁悬浮列车的工作原理 7.了解信息的磁记录 1. 电流的磁效应（奥斯特实验） 1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。 实验探究 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 现象分析 （1）比较甲、乙两图所示现象，导线通电后，小磁针发生偏转（转换法：有无磁场→小磁针是否发生偏转），断电后，小磁针又回到原位置，这说明通电直导线周围产生了磁场； （2）比较甲、丙两图所示现象，改变电流的方向，小磁针偏转方向发生改变，即小磁针处磁场方向发生改变，这说明电流的磁场方向与电流方向有关。 研究归纳 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。 2. 通电螺线管 实验探究 去绕向不同的螺线管，依次设计并进行实验：给螺线管通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极。 实验现象 现象分析 （1）两个螺线管的绕向相同，电流不同，它的螺线管两端的极性不同。 （2）调换螺线管左右位置，绕向发生改变，即便电流方向相同，螺线管两端极性也不同。 实验结论 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 3. 右手螺旋定则（安培定则） （1）通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。 （2）通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。 4. 电磁铁 （1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。 （2）结构： （3）判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。 （4）影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法） 实验目的 探究影响电磁铁磁性强弱的因素 实验猜想 影响电磁铁磁性强弱的因素可能是线圈中的电流大大小、电磁铁线圈匝数的多少（用控制变量法） 实验器材 电源、开关、滑动变阻器、电流表、两个规格相同的大铁钉、导线和若干大头针 设计电路图 进行实验 （1）将导线绕在铁钉上做成简易电磁铁，并将其置于足量的大头针的上方； （2）连接好电路，使滑动变阻器接入电路的阻值适中，闭合开关，观察到如图甲所示电磁铁吸引大头针较少；移动滑片P，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，观察到如图乙所示电磁铁吸引的大头针增多。比较可知，通过电磁铁的电流越大，电磁铁吸引大头针的数量越多，电磁铁的磁性越强； （3）如图丙所示，将导线绕在两个相同的铁钉上，构成两个简易电磁铁的串联电路。从图丙可以看出，在电流相同情况下，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 实验结论 电磁铁磁性的强弱与线圈中的电流大小以及线圈匝数的多少有关。 （1）电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强； （2）线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （5）电磁铁的优点 ①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。 ②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。 6. 电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。 电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。 电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置； 磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。 7. 电磁继电器 （1）概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。 （2）工作原理 电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。 控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。 （3）应用 ①水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。 ②温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。 教材习题01 判断如图1-27所示的通电螺线管的磁极或电源极性。 解题方法 ①根据右手定则判断 …… 【答案】 教材习题02 探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，按如图1-28中的电路进行实验，每次实验总观察到电磁铁A吸大头针的数目比电磁铁B多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（ ）。 A.电流的大小 B.线圈的匝数 C.电流的方向 D.电磁铁的极性 解题方法 ①根据电磁铁磁性强弱的影响因素来分析 …… 【答案】B 一．电磁铁的特点及应用 1．（2024春•拱墅区校级期中）许多自动控制的电路中都安装有电磁铁。有关电磁铁，下列说法中正确的是（　　） A．电磁铁的铁芯，可以用铜棒代替 B．电磁继电器中的磁体，可以使用永磁铁 C．电磁铁磁性的强弱只与电流的大小有关 D．电磁铁是根据电流的磁效应制成的 2．（2024春•鹿城区校级期中）某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图。当温度上升至设定值时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计）。下列四个电路能实现报警功能的是（　　） A． B． C． D． 3．（2024春•乐清市期中）如图为某科学兴趣小组设计的温度自动报警器部分电路示意图，当温度上升至设定值t0时，通过电路中指示灯亮灭交替闪烁起到报警功能。（线圈、衔铁和温度计中水银的电阻均忽略不计） （1）请判断图中电磁铁D端的磁极为 　 。 （2）为了实现报警功能，应将指示灯串联在电路中 　 　点。（用图中的字母表示） 4．（2024春•西湖区校级期中）如图所示是电铃电路，但还没有连接完整，请将1、2、3、4、5、6接点用画线代替导线连接成电铃电路。 二．直线电流的磁场 5．（2024春•乐清市期中）小明利用如图甲装置探究通电导线周围的磁场分布，通电后多次敲击塑料板，他观察到铁屑的分布情况如图乙（图中“•”表示导线的位置）。下列选项能表示通电导线电流变大后的铁屑分布的是（　　） A．B． C． D． 6．（2024春•鹿城区校级期中）小联同学学习了电和磁的知识后，打算用磁铁、缝衣针等材料制作一个指南针。请完成下面小题。如图所示，将一根直导线架在静止缝衣针的上方，并使直导线与缝衣针平行，接通电路，发现缝衣针偏转。关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第 C．利用该实验原理可以制成发电机 D．改变电流方向，缝衣针偏转方向不变 7．（2024春•温州期中）科学兴趣小组同学制作了一个指南针：两根细针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮，做一个如图所示的指南针。做法：用橡皮和大头针制作指南针的底座。使两根细针磁化后穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，这样就制成了一个指南针。据此完成下面小题。小组同学用自制的指南针来验证奥斯特实验，有关分析正确的是（　　） A．小磁针的指向决定通电导线周围磁场方向 B．小磁针发生偏转说明通电导线周围存在磁场 C．移去小磁针后，通电导线周围不存在磁场 D．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关 8．（2024春•浙江期中）如图是奥斯特实验的示意图，下列说法错误的是（　　） A．实验说明了通电导线周围存在磁场 B．通电导线对小磁针有力的作用 C．改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变 D．移去小磁针后通电导线周围的磁场立即消失 三．安培定则 9．（2024春•吴兴区期中）如图为项目学习小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方 C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左 10．（2024春•鹿城区校级期中）小明制作的玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，最后静止时“船头”最终指北的是（　　） A． B． C． D． 11．（2024春•杭州期中）闭合如图所示电路的开关，小磁针静止时指向如图，则（　　） A．通电螺线管的左端为N极 B．电源的左端为正极 C．电流表的左端为“+”接线柱 D．R的滑片不能置于最右端 一．选择题（共8小题） 1．（2024春•宁海县期末）如图所示，利用铁屑来研究通电螺线管周围磁场分布。开关闭合之前，螺线管周围铁屑分布如图甲所示，闭合开关后，轻敲玻璃板，铁屑分布如图乙所示，在通电螺线管周围放上小磁针，静止后小磁针C的左端为S极，如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图乙中A处的磁场比B处强 B．图乙中用铜屑代替铁屑也能呈现出相同的排布方式 C．图丙中通电螺线管的左端为N极 D．图丙中小磁针D的右端为N极 2．（2024春•拱墅区期末）用两枚相同的铁钉、滑动变阻器、干电池、开关和导线组成如图所示电路进行实验。闭合开关，观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多，多次实验，结果相同。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　） A．电磁铁极性 B．电流大小 C．电流方向 D．线圈匝数 3．（2024春•平湖市期末）科技服务生活，悬浮盆栽是现代家居装修中的创新摆件，其原理的简化图如图，下列关于悬浮盆栽的说法正确的是（　　） A．盆栽中放一块永磁铁，且底部磁极为N极 B．将电源的正负极互换，对盆栽与底座保持原位置不变 C．给盆栽浇水后，底座对盆栽的磁力大小不变 D．滑动变阻器向左滑动，可增强底座电磁铁磁性 4．（2024春•嘉善县期末）磁感线可以直观地反映磁体周围的磁场分布。如图通电螺线管内部插入一根铁芯，下列磁感线中能正确反映其磁场变化的是（　　） A． B． C． D． 5．（2023春•江山市期末）克鲁克斯管是将电信号转变为光学图像的一类电子束管，电子束是由许多电子定向运动而形成的。现有一条电子束如图所示，推断其电流及周围的磁场方向是（　　） A． B． C． D． 6．（2023春•舟山期末）如图是小舟完成奥斯特实验的场景，下列说法中错误的是（　　） A．图示实验说明了通电导线周围存在磁场 B．如果将小磁针移去，导线周围的磁场不变 C．将图中导线断开，小磁针N极将指向地理的南极 D．将电池正负极对调后，重新闭合电路，小磁针偏转方向改变 7．（2024春•杭州期末）如图为水位报警装置原理图，其中A、B为两个金属杆。当水位达到或超过警戒线时，绿灯、红灯和电铃的工作状态分别是（　　） A．绿灯亮、红灯不亮，电铃不响 B．绿灯亮、红灯亮，电铃响 C．绿灯不亮、红灯亮，电铃不响 D．绿灯不亮、红灯亮，电铃响 8．（2023春•萧山区期末）如图是直流电铃的原理图。关于电铃工作时的说法不正确的是（　　） A．电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为N极 B．电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变 C．小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动 D．小锤击打铃碗时，电磁铁仍具有磁性 二．填空题（共4小题） 9．（2024春•上城区期末）根据题意填写对应信息 （1）三个磁体相邻磁极间的磁感线分布如甲图所示，则A端为 　 　极，D端为 　 　极。 （2）通电螺线管的磁感线方向如乙图所示，图中已标出小磁针静止时的指向和磁感线的方向，则电源的左端为 　 　极，小磁针的左端为 　 　极。 10．（2024春•诸暨市期末）小明通过观察小区门口的车辆出入自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，指示灯亮，栏杆抬起，车辆通行，于是他设计了如图所示的模拟装置，电源电压恒定，电磁铁的线圈阻值不计，当车牌识别成功，相当于将图中开关S闭合，当滑动变阻器接入电阻为10Ω时，指示灯L刚好正常发光，铁柱被电磁铁向下吸引抬起栏杆，此时电磁铁的上端为 　 　（选填“N”或“S”）极，若电源电压降低，闭合开关，电磁铁磁性减弱，栏杆不能自动抬起，除了更换电源外，请你再写出一种能使栏杆自动抬起的方法：　 　。 11．（2024春•余姚市期末）科学技术发展蒸蒸日上，离不开近代科学家不断努力探索，也需要我们继续传承发扬。 （1）1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了 　 　，即通电导线周围存在磁场。 （2）1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现：当电流通过绕在铁块上的导线时，铁块被磁化。在若干年后，英国发明家威廉•斯特金在前面三位科学家的基础上，发明了电磁铁。 （3）约200年后的今天，“趣味科学”拓展课上的同学们以小组合作的方式，连接了一套电磁学装置（其电路图如图所示）：已知R1＜R2，甲、乙是两枚相同的电磁铁。 ①该装置可用来探究电磁铁的磁性强弱与 　 　大小的关系。 ②甲、乙电磁铁的线圈匝数必须相同，否则得出的结论不严谨，原因是 　 　。 12．（2024春•杭州期末）如图是探究“奥斯特实验”的装置。 （1）将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针 　 　（填“垂直”、“平行”或“任意方向”）。接通电路后，观察到小磁针偏转。 （2）改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向改变，表明 　 　。 （3）实验中用到的一种重要科学研究方法是 　 　法（选填“控制变量”、“类比”或“转换”）。 三．解答题（共1小题） 13．（2024春•杭州期末）夏天使用增氧泵可提高水中溶氧量。如图甲是电磁式增氧泵的结构示意图，当电磁铁的线圈ab通入交流电（电流方向发生周期性变化）时，小磁铁带动与弹性金属片相连的橡皮碗上下振动。图乙是气室结构放大图，橡皮碗上下振动，使K1和K2单向开闭，将c导管吸入的空气通过d导管注入水池中以增加溶解氧。请结合所学知识解释该增氧泵的工作原理。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$