内容正文:
第三单元 电学 磁学
第十五讲 电与磁
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
实验突破 提升素养
考点一
磁现象、磁场
磁现象 ①能够吸引 等物质的性质叫磁性,具有这种性质的物体叫磁体;
②磁体上吸引能力 的两个部位叫磁极,分为南(或S)极和北(或N)极,指北的那个磁极叫 ,指南的那个磁极叫 ;
③磁极间相互作用:同名磁极相互 ,异名磁极相互
铁、钴、镍
最强
北极
南极
排斥
吸引
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2
(续表)
磁场 ①存在:磁体(或电流)周围存在磁场;磁场的基本性质是磁场对放入其中的磁体产生 的作用;磁极间的相互作用是通过
来完成的。
②磁场的方向:把小磁针静止时 极所指的方向规定为该点磁场的方向。
③磁感线:用来描述 的假想封闭曲线(理想模型法);用磁感线描述磁场时,磁体外部磁感线的方向都是从磁体的 极出发回到 极。
力
磁场
N(或北)
磁场
N(或北)
S(或南)
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(续表)
磁场 [注意]①磁场是真实存在的,磁感线并不是真实存在的。②磁感线可以表示磁场的强弱,密集处磁场较 ,稀疏处磁场较
地磁场 ①地球周围存在磁场,地磁场的形状与 磁体的磁场相似,如图所示;
②地磁的南极在地理 附近,地磁的北极
在地理 附近;
③磁偏角:最早由我国宋代学者 发现
强
弱
条形
北极
南极
沈括
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电流的
磁效应 丹麦物理学家 最早通过实验发现了电与磁之间的联系,即通电导线周围存在与 方向有关的磁场
考点二
电生磁及应用
奥斯特
电流
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(续表)
通电
螺线管 ①通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场类似,可以通过安培定则来判断磁极方向;
②安培定则:用 手握住通电螺线管,让四指指向通电螺线管中 ,则拇指所指的那端就是通电螺线管的 (根据磁场方向也可判断电源的正负极)
条形
右
电流的方向
N极
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(续表)
应用 电磁铁 ①结构:带有铁芯的螺线管,通电时有较强的磁性,断电时磁性消失。
②影响磁性强弱的因素:电磁铁的磁性强弱与
和 有关。电流越大、线圈匝数越多,电磁铁的磁性越
电磁继电器 工作原理:利用 来控制机械触点,达到控制工作电路通断的目的,其实质是一种由电磁铁控制的开关
线圈匝数
电流大小
强
电流的磁效应
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项目 电动机 发电机
原理图
结构图
原理
考点三
电动机与发电机
通电导线在磁场中受到力的作用
电磁感应
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(续表)
项目 电动机 发电机
区分 因电而动,电路中有电源 因动生电,电路中无电源
能量转化 转化为 转化为
影响因素 导体受力的方向跟 的方向和 的方向有关 感应电流的方向与 的方向和 的方向有关
实质 用电器 电源
应用 电流表、扬声器 动圈式话筒
电能
机械能
机械能
电能
电流
磁场
磁场
导体运动
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例 1 人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载,如图15-1所示,古人先将鱼形铁烧红,令铁鱼头尾指向南北,然后将其放入水中冷却,依靠地磁场获得磁性,再将其放入水中漂浮,制成指南鱼,图中是它静止时的指向。下列判断正确的是 ( )
A.鱼形铁不能被磁体吸引
B.指南鱼周围存在磁感线
C.指南鱼鱼头应标注“N”
D.指南鱼的腹部磁性最强
考向一
磁场和磁感线
C
图15-1
考向探究 培养能力
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10
例 2 (2024成都A卷)图15-2是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关,小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.根据小磁针指向可以判定,通电螺线管的右端为S极
B.小磁针静止时N极所指方向就是该点的磁场方向
C.将小磁针移到其他位置,N极所指方向一定不变
D.本实验可以得出:通电螺线管的磁极与电流方向无关
考向二
电流的磁场
图15-2
B
考向探究 培养能力
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变式1 (2024烟台)螺线管是汽车启动器的一个重要部件,驾驶员转动钥匙发动汽车时,相当于给螺线管通电。如图15-3所示,螺线管的左端为
极,小磁针的左端为 极,A为电源的 极。
图15-3
N
N
负
考向探究 培养能力
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例 3 (2023绥化)如图15-4所示是巨磁电阻(GMR)的特性原理示意图,该巨磁电阻的阻值随所在磁场强度的增强而减小,如果闭合S1、S2并使滑片P向右滑动,下列说法正确的是 ( )
A.电压表示数变小
B.指示灯亮度变暗
C.电流表示数变大
D.巨磁电阻(GMR)阻值变小
图15-4
B
考向探究 培养能力
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变式2 (2024自贡)如图15-5所示是自贡某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,下列关于它的说法正确的是 ( )
A.当温度达到90 ℃时,报警装置
就会响铃,同时红灯亮
B.当温度达到90 ℃时,报警装置
就会响铃,同时绿灯亮
C.当温度低于90 ℃时,报警装置
就会响铃,同时绿灯亮
D.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮
图15-5
A
考向探究 培养能力
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例 4 (2024安徽)如图15-6所示为动圈式话筒的简化示意图。磁铁固定在适当的位置,线圈与膜片连接,声波可使膜片左右振动从而带动线圈振动,线圈中就产生电流,实现声信号向电信号的转变,其工作原理是 ( )
A.磁场对通电导线的作用
B.电流的热效应
C.电流的磁效应
D.电磁感应
考向三
发电机与电动机
图15-6
D
考向探究 培养能力
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例 5 (2024苏州)如图15-7所示,在a、b两端接入电源或电流表组成不同装置,以下说法正确的是 ( )
A.接电源,和发电机的原理相同
B.接电流表,和电动机的原理相同
C.接电源,可将电能转化为机械能
D.接电流表,移动直导线时电流表指针一定偏转
图15-7
C
考向探究 培养能力
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变式3 (2024泸州)如图15-8所示,ab、cd两根光滑平行金属导轨固定在同一水平面内,处于蹄形磁铁磁场中的金属杆pq放在导轨上,在外力作用下沿导轨运动。若ad之间断开,则电路中 (选填“有”或“无”)感应电流;若ad之间接入电流表,pq杆向右运动时,指针向右偏,则pq杆向左运动时,指针将向 偏;若ad之间安装一个直流电源,pq杆通电后由静止开始沿导轨向右运动,同时交换电源的正、负极和磁铁的南、北极,pq杆通电后由静止开始沿导轨向 运动。
图15-8
无
左
右
考向探究 培养能力
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例 6 (2024南充)以下关于电与磁的描述中,说法正确的是 ( )
A.图15-9甲:磁感线不是真实存在的,地磁场的北极在地理北极附近
B.图乙:滑片P向右移动,能吸引更多大头针,铁钉下端为S极
考向四
磁现象辨析
图15-9
考向探究 培养能力
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C.图丙:同时对调磁极和电源正负极,线圈的转动方向会发生改变
D.图丁:闭合开关,导体ab竖直向下运动或竖直向上运动,电流表指针不发生偏转
图15-9
[答案]D
考向探究 培养能力
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【实验装置】如图15-10所示。
【常考点梳理】
1.在螺线管磁场演示器(如图甲所示)的平板(玻璃板)上均匀地撒上
(选填“铁屑”或“铜屑”),闭合开关, 平板,铁屑在 的作用下会有规律地排列,这说明通电螺线管周围存在着 ,且磁场与
的磁场相似。通过铁屑的密集程度判断磁场的强弱,应用了
。
图15-10
铁屑
轻敲
磁场
磁场
条形磁体
转换法
突破一
探究通电螺线管周围的磁场
实验突破 提升素养
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2.把小磁针放置在螺线管四周不同位置,闭合开关,小磁针 (选填“会”或“不会”)发生偏转,通电螺线管与小磁针之间是通过 发生力的作用的。改变通电螺线管中的电流方向,小磁针静止时N极的指向 ,说明通电螺线管周围的磁场方向与电流的 有关。
图15-10
会
磁场
改变
方向
实验突破 提升素养
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3.为描述磁场而引入的磁感线 (选填“是”或“不是”)真实存在的。实验时,将小磁针放在通电螺线管周围不同位置(如图乙所示),是为了 ,移去小磁针后,磁场 (选填“仍”或“不”)存在。不能用悬挂且可自由旋转的大头针代替小磁针,因为大头针 指示磁场的方向。
图15-10
不是
便于观察磁场方向
仍
不能
实验突破 提升素养
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4.要探究通电螺线管周围磁场的强弱与电流大小的关系,可以
或 。
5.增强通电螺线管磁性的方法: 或 。
图15-10
改变电源电压
串联一个滑动变阻器
增大电流
插入铁棒
实验突破 提升素养
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例 1 (2023兰州一诊)在探究“通电螺线管外部的磁场”实验中:
图15-11
实验突破 提升素养
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(1)在装有螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑,通电后铁屑被 ,这时轻敲纸板,观察到铁屑排列成如图15-11甲所示的形状。图乙和丙分别是条形磁体和蹄形磁体的周围铁屑分布情况,对比分析可知,通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的相似。
图15-11
磁化
条形
实验突破 提升素养
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(2)利用图丁所示的装置进行探究,开关闭合前,自由转动的小磁针静止时都指向南北,说明 。
(3)开关闭合后,小磁针的指向如图丁所示,由此可知,电源的右端为 (选填“正”或“负”)极。
(4)对调螺线管所接电源正、负极,其周围小磁针的指向也随之对调,说明通电螺线管的极性与螺线管中的 有关。
图15-11
地球周围存在磁场
正
电流方向
实验突破 提升素养
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【实验装置】如图15-12所示。
【常考点梳理】
1.实验中,通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生,这运用了 法。
图15-12
电流表的指针是否偏转
转换
突破二
探究产生感应电流的条件
实验突破 提升素养
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2.为了避免因导体被磁化而影响实验结论,ab应选用 (选填“铜棒”或“铁棒”)
3.实验中,当感应电流过小时,电流表指针偏转不明显,为了使实验现象更明显,可用 来代替电流表。
4.当有感应电流产生时,ab相当于电路中的 ,此过程的能量转化是
能转化为 能。
5.下列利用该实验原理来工作的是 。
A.发电机 B.电动机
C.动圈式话筒 D.扬声器
图15-12
铜棒
灵敏电流计
电源
机械
电
AC
实验突破 提升素养
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例 2 (2024陕西)如图15-13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。
图15-13
实验次数 导体ab在磁场中的运动情况 电流表指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
实验突破 提升素养
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(1)闭合开关后,观察各种情况下电流表指针偏转情况,将实验现象记录在表格中。分析实验现象可知:闭合电路中的一部分导体在磁场中做
运动时,电路中会产生感应电流。产生感应电流时,导体ab相当于电路中的 (填电路元件名称)。
图15-13
实验次数 导体ab在磁场中的运动情况 电流表指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
电源
切割磁
感线
实验突破 提升素养
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(2)若要探究感应电流方向与磁场方向的关系,应保持导体ab运动方向不变,将 对调,观察电流表指针偏转情况。
(3)下列物品中,应用该实验结论工作的是 (填选项字母)。
A.电风扇 B.手摇发电手电筒
图15-13
实验次数 导体ab在磁场中的运动情况 电流表指针偏转情况
1 静止 不偏转
2 上下运动 不偏转
3 左右运动 偏转
磁极
B
实验突破 提升素养
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$$