16.2电流的磁场-2024-2025学年九年级物理下册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十六章《电磁转换》 16.2电流的磁场 夯实基础 知识点一 通电直导线周围的磁场 1．电流的磁效应（奥斯特实验） （1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。 （2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。 （3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。 （4）导线沿南北方向放置时，现象最明显。 2．直导线周围的磁场 通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。可用右手定则判断，即大拇指代表电流方向，四指握向代表磁场方向。 趁热打铁： 例1．如图甲所示，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，观察到小磁针顺时针偏转。 (1)实验中小磁针的作用是 ，这里用到的研究方法是 ； (2)该实验说明通电导线周围存在 ，这种现象称为电流的 效应；此现象最早是由物理学家 发现的； (3)断开电路，小磁针 （选填“会”或“不会”）回到原来位置。小明在其他实验条件不变的情况下，改变通电直导线的电流方向，闭合开关后，小磁针将 （选填“顺时针转动”“逆时针转动”或“静止不转动”）； (4)图甲中的直导线AB是 （选填“南北”或“东西”）方向放置在小磁针上方的； (5)通电直导线周围磁场分布如图乙所示，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆，越靠近圆心位置，磁场越 （选填“强”或“弱”）；若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （选填“会”或“不会”）改变。 知识点二 通电螺线管周围的磁场 1．通电螺线管周围的磁场分布 （1）其外部磁场分布和条形磁铁的磁场很相似。 （2）通电螺线管的磁极、磁场的方向跟电流方向有关。 （3）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。 2．安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 趁热打铁： 例2．在如图中，对电流和磁极方向之间关系判断正确的是（　　） A． B． C． D． 例3．小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（　　） A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极 B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极 C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极 例4．如图所示，闭合开关、，两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（    ） A．相斥，A端为N极，B端为N极 B．相斥，A端为S极，B端为S极 C．相吸，A端为S极，B端为N极 D．相吸，A端为N极，B端为S极 例5．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。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。若调换电源的正负极，小磁针的指向 （选填“会”或“不会”）发生改变。 例6．在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中： (1)当闭合开关S后，小磁针会发生偏转，说明通电螺丝管周围存在 ，实验时同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）。 (2)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形，由此可看出通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似，为描述磁场而引入的磁感线 （选填“是”或“不是”）真实存在的。 (3)同学们改变电源方向，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 方向有关。 (4)由安培定则可知丙图中S闭合后，螺线管的左端为 极。 (5)磁悬浮列车是利用电流的磁效应来 （选填“增大”或“减小”）摩擦力的，丹麦物理学家 最先发现电流的磁效应原理。 知识点三 电磁铁 1．电磁铁：内部插有铁芯的螺线管。 2．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。 图1 图2 3．影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。 结论（1）：如图1所示，在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。 结论（2）：如图2所示，当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。 结论（3）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。 4．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。 5．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 趁热打铁： 例7．小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： (1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； (3)图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； (4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； (5)小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 。 例8．如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为S极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗 例9．如图所示，闭合开关S，条形磁铁静止后，将滑动变阻器滑片P从左往右滑动的过程中，弹簧将 （选填“伸长”或“缩短”），小磁针N极向 （选填“上”或“下”）偏转。 知识点四、电磁继电器 电铃 1．电磁继电器 电磁继电器结构示意图 电磁继电器实物模型 （1）结构：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。 （2）工作原理：当低压电路开关闭合时，电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下，触点接通，电路中有电流通过，高压电路开始工作。 （3）结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。 （4）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 （5）应用举例 ①水位自动报警装置：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：温度较低时，水银液面低，不与金属丝接触，控制电路不工作，电磁铁不吸引衔铁，指示灯工作；温度升高时，水银液面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，控制电路工作，电磁铁产生磁性吸引衔铁，指示灯停止工作，电铃开始工作，发出警报。 2．电铃 如图，闭合开关，衔铁被向下吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被断开，衔铁在弹性片的作用下向上运动，电路复原，如此往复，电铃连续发声。 趁热打铁： 例10．小明在科技创新大赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块A时，则（   ） A．两灯都亮 B．两灯都不亮 C．只有绿灯亮 D．只有红灯亮 例11．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．装置中的温度计主要起测量温度的作用 B．电铃响说明温度低于85℃ C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作 D．灯亮说明温度低于85℃ 例12．如图，闭合开关，衔铁被 （填“向上”或“向下”）吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被 （选填“断开”或“闭合”），衔铁向 （填“上”或“下”）运动，电路复原，如此往复，电铃发声。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图所示的是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止时南北极的指向正确的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，通电螺线管左侧有一个小磁针，开关闭合后，小磁针将（　　） A．顺时针旋转 B．逆时针旋转 C．保持静止状态 D．先顺时针旋转再逆时针旋转 3．如图是通电螺线管磁场特点的实验装置。下列操作能改变螺线管两端磁极的是（    ） A．移动滑动变阻器滑片 B．对调电源正负极 C．改变螺线管线圈匝数 D．在螺线管中加铁芯 4．小明在学习完电与磁的知识后，自己动手用铁钉、电池和导线制作了几个电磁铁，已知I1>I2，请你判断下列电磁铁中磁性最强的是（　　） A． B． C． D． 5．学习了电与磁的知识后，小华完成了如下实验，下面说法中不正确的是（　　） A．甲图中小华将铁棒靠近小磁针时，小磁针发生偏转，铁棒不一定具有磁性 B．乙图中的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场 C．丙图条形磁体静止时B端总是指向地理北方，说明B端是条形磁体的南极 D．丁图铁钉B吸引的大头针比A多，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关 6．如图，是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小。R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯灭，夜晚路灯亮起。下列说法正确的是（　　） A．电路工作时，电磁铁上端为N极 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．路灯发光时把电能全部转化为光能 D．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 7．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。下列说法正确的是（　　） A．温度计中的水银是绝缘体 B．电铃响时，电磁铁右端是N极 C．温度降低到72℃以下，电铃响 D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱 8．巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象。如图是探究巨磁电阻GMR的原理示意图，电源电压不变，L为指示灯。闭合开关S1、S2，当滑片P向左滑动时（　　） A．电磁铁的磁性减弱，L变亮 B．电磁铁的磁性减弱，L变暗 C．电磁铁的磁性增强，L变亮 D．电磁铁的磁性增强，L变暗 二、填空题 9．1820年，丹麦物理学家 在课堂上做实验时发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。他对此怀着极大的兴趣又做了许多实验，终于证实了电流周围存在着 。 10．如图所示电路中，导线通电之后，小磁针静止时 极所指的方向为该点磁场的方向，若想改变此时的磁场方向，接下来的操作是 。 11．小军同学坐客车去我区某景区旅游，在旅途中，他发现安装了“海燕系统”，该系统具有追踪、抓拍及人脸识别功能，如图甲所示，系统摄像机的镜头是 透镜；小军又做了如图乙所示的实验，当开关闭合时，在滑片P向左移动的过程中，条形磁铁上方弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。   12．夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。湾湾利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。 (1)电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而 （选填“增大”或“减小”）；调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动； (2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。 13．同学们在课堂上探究了一些与磁相关的小实验。如图甲所示，小芳在做通电螺线管的外部磁场的探究，她把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向，将通电螺线管靠近该小磁针后，发现小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；探究完通电螺线管周围存在磁场的特性后，她想借助如图乙所示的装置来探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关? 先闭合开关，小磁针偏转方向如图所示，则她接下来应该进行的操作是 ，若出现 的现象，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。 14．如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。 三、作图题 15．根据图中磁感线的分布标出电源的正极及磁感线A点的方向。 16．如图甲所示是同学们自制的一个电磁秋千玩具，闭合开关，推动一下装有永磁体的卡通小人，它在电磁铁排斥作用下来回摆动。请在图乙所示的简图中标出电源的正负极（用“+”“﹣”表示）。 17．画出螺旋管导线的绕法。 四、实验题 18．在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中： (1)闭合开关后，观察到螺线管周围的小磁针发生偏转，说明 ；此时，如果移走小磁针，该结论 （选填“仍成立”或“不成立”）； (2)在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后 （填写操作方法），细铁屑的排列如图甲所示； (3)把小磁针放到螺线管四周不同位置，如图乙所示，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似； (4)在螺线管外部A、B两处放置小磁针，如图丙所示，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处正常的小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因： ； (5)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是 ；并观察小磁针的指向； (6)在螺线管中插入软铁棒，制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是______。 A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 19．小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： (1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； (3)图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； (4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； (5)小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 ； 拓展设问 (6)用实验器材组成了如图所示的实验电路，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、c，并调节滑动变阻器控制电流不变，可以发现接 （选填“a”或“c”）柱时，大铁钉下方吸引大头针较多。 ——提能力—— 1．心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动。阀门都只能单向开启，反向则封闭管路，当线圈中的电流从a流向b时，下列说法正确的是（   ） A．线圈周围有磁场和磁感线 B．线圈左端是N极 C．活塞将向左运动 D．此时“电动泵”处于送血状态 2．如图为家庭电路中空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，下列分析正确的是（　　） A．空气开关跳闸，一定是电路的总功率过大 B．电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路 C．将电饭锅接入三孔插座，将电饭锅的金属外壳与零线相连 D．图中P的左端为N极 3．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管的下端为S极 B．要增强通电螺线管的磁性可以对调电源的正负极 C．当变阻器的A接F，D接E时，电磁铁与磁铁相互吸引 D．当变阻器的A接E，D接F时，将滑动变阻器的滑片P向右移动，弹簧会变长 4．某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。 5．小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝R1和R2、定值电阻R0、热敏电阻Rt、电源和开关等，其电路如图-1所示。控制电路中，Rt阻值随温度变化的情况如表格所示。当线圈中电流时，电磁铁将衔铁吸下，触点接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点接触。工作电路电压为220V，其中低温挡功率为25W，高温挡功率为200W。请你分析计算： 30 35 40 45 50 55 60 65 70 195 155 120 90 65 45 30 20 15 (1)闭合开关S1、S2，当电保温杯中水的温度低于45℃时，Rt阻值较大，线圈中电流较小，触点接触，电热丝R2接入电路，此时工作电路为 （选填“高温”或“低温”）挡，R2的阻值为 。 (2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S1、S2，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的时间为2.5min，本次测试过程的加热效率是多少？［水的比热容为］ (3)电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R0阻值是多少？ (4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃请你帮助小明，在图2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十六章《电磁转换》 16.2电流的磁场 夯实基础 知识点一 通电直导线周围的磁场 1．电流的磁效应（奥斯特实验） （1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。 （2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。 （3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。 （4）导线沿南北方向放置时，现象最明显。 2．直导线周围的磁场 通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。可用右手定则判断，即大拇指代表电流方向，四指握向代表磁场方向。 趁热打铁： 例1．如图甲所示，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，观察到小磁针顺时针偏转。 (1)实验中小磁针的作用是 ，这里用到的研究方法是 ； (2)该实验说明通电导线周围存在 ，这种现象称为电流的 效应；此现象最早是由物理学家 发现的； (3)断开电路，小磁针 （选填“会”或“不会”）回到原来位置。小明在其他实验条件不变的情况下，改变通电直导线的电流方向，闭合开关后，小磁针将 （选填“顺时针转动”“逆时针转动”或“静止不转动”）； (4)图甲中的直导线AB是 （选填“南北”或“东西”）方向放置在小磁针上方的； (5)通电直导线周围磁场分布如图乙所示，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆，越靠近圆心位置，磁场越 （选填“强”或“弱”）；若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，小磁针偏转的方向 （选填“会”或“不会”）改变。 【答案】(1) 检验通电导线周围是否存在磁场 转换法 (2) 磁场 磁 奥斯特 (3) 会 逆时针转动 (4)南北 (5) 强 会 【详解】（1）[1][2]实验中运用转换法，通过观察小磁针是否发生偏转来确定通电导线周围是否存在磁场。 （2）[1][2][3]接通电路后，观察到小磁针偏转，说明通电导线周围存在磁场，这种现象称为电流的磁效应，该现象是由物理学家奥斯特发现的。 （3）[1]由于小磁针受地磁场的影响，因此断开电路，小磁针会回到原来的位置。 [2]通电螺线管的磁场与导体中电流的方向有关，因此改变通电直导线的电流方向，闭合开关后，小磁针将逆时针转动。 （4）小磁针受到地磁场的作用而指向南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使通电导体的磁场方向为东西方向，故应使把直导线AB沿南北放 置。 （5）[1]由通电直导线周围磁感线的分布图可知，越靠近圆心位置，磁感线越密集，磁场越强。 [2]若将小磁针由通电直导线下方移至直导线上方，由于磁场方向发生改变，因此小磁针偏转的方向会改变。 知识点二 通电螺线管周围的磁场 1．通电螺线管周围的磁场分布 （1）其外部磁场分布和条形磁铁的磁场很相似。 （2）通电螺线管的磁极、磁场的方向跟电流方向有关。 （3）电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。 2．安培定则（右手螺旋定则）：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 趁热打铁： 例2．在如图中，对电流和磁极方向之间关系判断正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向为磁场的N极方向，则另一端即为S极。 AB．使用的都是左手，不符合安培定则要求，故AB错误； CD．由图可知，按照安培定则，则螺线管右端应为N极，左端应为S极，故C错误，D正确。 故选D。 例3．小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（　　） A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极 B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极 C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极 【答案】B 【详解】由图可知，小磁针的左端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的b端为S极、a端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，所以c端为正极，故ACD错误，B正确。 故选B。 例4．如图所示，闭合开关、，两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（    ） A．相斥，A端为N极，B端为N极 B．相斥，A端为S极，B端为S极 C．相吸，A端为S极，B端为N极 D．相吸，A端为N极，B端为S极 【答案】A 【详解】对于左螺线管，电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，该螺线管的左端（A端）为N极，右端为S极；对于右螺线管，电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，该螺线管的右端（B端）为N极，左端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知，两个螺线管相互排斥。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 例5．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。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。若调换电源的正负极，小磁针的指向 （选填“会”或“不会”）发生改变。 【答案】 N N 负 会 【详解】[1][2][3]由图可知，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以，螺线管的左端为N极，右边为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极，根据安培定则可知，螺线管上电流方向朝上，所以A为电源的负极。 [4]若调换电源的正负极，螺线管上电流方向改变，螺线管磁场方向改变，则小磁针的指向会发生改变。 例6．在“探究通电螺线管外部磁场分布”的实验中： (1)当闭合开关S后，小磁针会发生偏转，说明通电螺丝管周围存在 ，实验时同学们发现小磁针偏转不明显，为了增大通电螺线管的磁性，可行的操作是 （任写一条）。 (2)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形，由此可看出通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似，为描述磁场而引入的磁感线 （选填“是”或“不是”）真实存在的。 (3)同学们改变电源方向，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 方向有关。 (4)由安培定则可知丙图中S闭合后，螺线管的左端为 极。 (5)磁悬浮列车是利用电流的磁效应来 （选填“增大”或“减小”）摩擦力的，丹麦物理学家 最先发现电流的磁效应原理。 【答案】(1) 磁场 增大电流 (2) 条形 不是 (3)电流 (4)S (5) 减小 奥斯特 【详解】（1）[1]螺线管通电后产生磁性，周围存在磁场，通电螺线管通过磁场对小磁针产生力的作用，小磁针会发生偏转。 [2]通电螺线管的磁性大小与电流的大小有关，所以，为了增大通电螺线管的磁性，可以增大螺线管中的电流。 （2）[1][2]由图乙可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的磁场相似；磁感线是为了能形象描述磁场而引入的，不是真实存在。 （3）同学们改变电源方向，则电流方向会发生变化，此时发现小磁针转动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。 （4）图丙中，根据磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的左端为S极。 （5）[1]由于磁悬浮列车悬浮在轨道上，这是因为磁悬浮列车是利用电流的磁效应来减小摩擦力。 [2]丹麦物理学家奥斯特发现电流周围产生磁场，这是电流的磁效应。 知识点三 电磁铁 1．电磁铁：内部插有铁芯的螺线管。 2．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。 图1 图2 3．影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。 结论（1）：如图1所示，在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。 结论（2）：如图2所示，当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。 结论（3）：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。 4．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。 5．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 趁热打铁： 例7．小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： (1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； (3)图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； (4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； (5)小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 。 【答案】(1) 磁性强弱 探究电流产生热量的多少与哪些因素有关 (2)a、b (3) 控制电流相同 见解析 (4)同名磁极相互排斥 (5)铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化 【详解】（1）[1][2]实验中电磁铁磁性的强弱无法用眼睛直接观察，通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它磁性的强弱，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强；运用的研究方法是转换法。探究电流产生热量的多少与哪些因素有关，通过观察U形管中液面的高度差反映电流产生热量的多少，也运用了转换法。 （2）A猜想中，电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，由图可知，图a、b中两电磁铁相同，一个通电能吸引大头针，一个不通电，不能吸引大头针，符合要求。 （3）[1][2]图c中的两电磁铁是串联在一起的，因此，通过它们的电流是相同的，线圈匝数不同，吸引的大头针数目不同，得出的结论是：外形相同的螺线管，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。 （4）大头针被磁化后，下端是同名磁极，根据同名磁极相互排斥，下端都是分开的。 （5）电磁铁的铁芯用铁而不用铜的主要原因是：铁是磁性物质，铁通电后容易被磁化，断电后铁的磁性容易消失，而铜钉不能被磁化。 例8．如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的右端为S极 B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强 C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大 D．当滑片P向左滑动时，指示灯变暗 【答案】A 【详解】A．利用安培定则判断电磁铁的左端为N极，右端为S极，故A正确； B．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，则电磁铁的磁性减弱，故B错误； CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，指示灯所在电路的总电阻变小，通过指示灯的电流变大，指示灯变亮，故CD错误。 故选A。 例9．如图所示，闭合开关S，条形磁铁静止后，将滑动变阻器滑片P从左往右滑动的过程中，弹簧将 （选填“伸长”或“缩短”），小磁针N极向 （选填“上”或“下”）偏转。 【答案】 伸长 下 【详解】[1][2]开关闭合，根据安培定则判断电螺线管的上端为N极，下端为S极，螺线管与条形磁铁相互吸引；滑动变阻器滑片从左往右滑动的过程中，电阻减小，电路中的电流变大，电磁铁磁性增强，条形磁铁的吸引力增大，所以弹簧长度会增大；由磁极间的作用规律可知，小磁针N极向下偏转。 知识点四、电磁继电器 电铃 1．电磁继电器 电磁继电器结构示意图 电磁继电器实物模型 （1）结构：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。 （2）工作原理：当低压电路开关闭合时，电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下，触点接通，电路中有电流通过，高压电路开始工作。 （3）结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。 （4）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 （5）应用举例 ①水位自动报警装置：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：温度较低时，水银液面低，不与金属丝接触，控制电路不工作，电磁铁不吸引衔铁，指示灯工作；温度升高时，水银液面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，控制电路工作，电磁铁产生磁性吸引衔铁，指示灯停止工作，电铃开始工作，发出警报。 2．电铃 如图，闭合开关，衔铁被向下吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被断开，衔铁在弹性片的作用下向上运动，电路复原，如此往复，电铃连续发声。 趁热打铁： 例10．小明在科技创新大赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块A时，则（   ） A．两灯都亮 B．两灯都不亮 C．只有绿灯亮 D．只有红灯亮 【答案】D 【详解】图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁有磁性，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。 故选D。 例11．如图所示是一个利用电磁继电器的温度自动控制装置。关于该装置，下列说法正确的是（　　） A．装置中的温度计主要起测量温度的作用 B．电铃响说明温度低于85℃ C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的热效应来工作 D．灯亮说明温度低于85℃ 【答案】D 【详解】A．由图可知，当温度升高至设定温度时，水银柱上升与金属丝接通，控制电路通电，因此装置中的温度计主要起开关的作用，故A错误； BD．当温度低于85℃时，水银与金属丝断开，控制电路不通电，电磁铁没有磁性，弹簧将衔铁拉起，动触点与上面的静触点连通，电灯亮，电铃不响，故B错误、D正确； C．电磁继电器中电磁铁是利用电流的磁效应工作的，故C错误。 故选D。 例12．如图，闭合开关，衔铁被 （填“向上”或“向下”）吸引，碗锤击打铃碗，与此同时，电路被 （选填“断开”或“闭合”），衔铁向 （填“上”或“下”）运动，电路复原，如此往复，电铃发声。 【答案】 向下 断开 上 【详解】[1][2][3]当闭合开关后，电路中有电流通过，电磁铁具有磁性，将衔铁吸引向下来敲击铃碗，这时两触点脱离接触，电磁铁失去磁性，衔铁向上运动，与此同时，电路被断开，衔铁向上，电路复原。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图所示的是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止时南北极的指向正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．在磁体的外部，磁感线从N极出发回到S极，故A错误，B正确。 C．由图知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，根据磁极间的作用，小磁针磁极标反了，故C错误； D．由图知，条形磁体的右端为S极，左端为N极，由磁极间的相互作用规律知，小磁针静止时，左端应为S极，右端为N极，故D错误。 故选 B。 2．如图所示，通电螺线管左侧有一个小磁针，开关闭合后，小磁针将（　　） A．顺时针旋转 B．逆时针旋转 C．保持静止状态 D．先顺时针旋转再逆时针旋转 【答案】B 【详解】由图可知，电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知通电螺线管的右端是N极，左端为S极，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以小磁针的N极因吸引而逆时针旋转。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．如图是通电螺线管磁场特点的实验装置。下列操作能改变螺线管两端磁极的是（    ） A．移动滑动变阻器滑片 B．对调电源正负极 C．改变螺线管线圈匝数 D．在螺线管中加铁芯 【答案】B 【详解】A．移动滑动变阻器滑片，可以改变电流大小从而改变磁性强弱，但是不能改变螺线管两端的磁极，故A不符合题意； B．对调电源正负极可以改变螺线管中电流的绕行方向，从而改变螺线管两端的磁极，故B符合题意； C．改变螺线管线圈匝数，可以改变磁性强弱，但是不能改变螺线管两端的磁极，故C不符合题意； D．在螺线管中加铁芯，可以增强螺线管的磁性，但是不能改变螺线管两端的磁极，故D不符合题意。 故选B。 4．小明在学习完电与磁的知识后，自己动手用铁钉、电池和导线制作了几个电磁铁，已知I1>I2，请你判断下列电磁铁中磁性最强的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】B．线圈中无电流，电磁铁没有磁性，故B不符合题意； ACD．线圈中电流越大，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，由图可知，D中电磁铁电流最大、线圈匝数最多，所以它的磁性最强，故AC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．学习了电与磁的知识后，小华完成了如下实验，下面说法中不正确的是（　　） A．甲图中小华将铁棒靠近小磁针时，小磁针发生偏转，铁棒不一定具有磁性 B．乙图中的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场 C．丙图条形磁体静止时B端总是指向地理北方，说明B端是条形磁体的南极 D．丁图铁钉B吸引的大头针比A多，说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关 【答案】C 【详解】A．小磁针具有磁性，即小磁针是磁体，磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质；该图中铁棒靠近小磁针，即使铁棒没有磁性，小磁针也会吸引铁棒，而力的作用是相互的，则小磁针也会被铁棒吸引，所以不能确定铁棒是否具有磁性，故A正确，不符合题意； B．该图所示实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故B正确，不符合题意； C．磁体都具有指向性，图中条形磁铁静止时B端总是指向地理的北方，说明B端是条形磁铁的北极，故C错误，符合题意； D．由图知道，两电磁铁串联，则通过的电流大小相同，只有线圈的匝数不同，且吸引大头针的数量不同，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数是有关系的，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．如图，是一个光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小。R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，白天路灯灭，夜晚路灯亮起。下列说法正确的是（　　） A．电路工作时，电磁铁上端为N极 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．路灯发光时把电能全部转化为光能 D．控制电路电源电压减小后，傍晚时路灯比原来早一些亮 【答案】D 【详解】A．根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入，根据右手螺旋定则，四指电流方向，大拇指指向N极，所以电磁铁的上端为S极，故A错误； B．晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与a接通，要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯供电的电源应接在a、b之间，故B错误； C．路灯工作时电能转化为光能、内能，不是全部转化为光能，故C错误； D．电源电压减小后，在其它条件不变时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁中的磁性变弱，傍晚时路灯比原来早一些亮，故D正确。 故选D。 7．如图所示是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。下列说法正确的是（　　） A．温度计中的水银是绝缘体 B．电铃响时，电磁铁右端是N极 C．温度降低到72℃以下，电铃响 D．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱 【答案】B 【详解】A．水银容易导电，是导体，故A错误； B．电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁右端是N极，故B正确； C．观察温度计发现，温度计分度值为2℃，当温度升高到74℃以上时，水银与金属丝接触，电磁铁的电路中有电流，电磁铁具有磁性，会吸引衔铁，电铃中有电流通过，电铃响，故C错误； D．电铃响，且滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，故D错误。 故选B。 8．巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象。如图是探究巨磁电阻GMR的原理示意图，电源电压不变，L为指示灯。闭合开关S1、S2，当滑片P向左滑动时（　　） A．电磁铁的磁性减弱，L变亮 B．电磁铁的磁性减弱，L变暗 C．电磁铁的磁性增强，L变亮 D．电磁铁的磁性增强，L变暗 【答案】C 【详解】闭合开关S1、S2，由左边的电路图可知，滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路中电阻变小，由可知，左侧电路中的电流变大，因电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和通过电流的大小有关，且匝数不变时，通过的电流越大，磁性越强，所以，此时电磁铁的磁性变强，其周围的磁场变强；右侧电路中，巨磁电阻和指示灯串联，根据题意可知磁场变强时巨磁电阻的阻值会变小，则右侧电路中总电阻变小，由可知，右侧电路中的电流变大，通过指示灯的电流变大，因指示灯的亮暗取决于实际功率的大小，且由可知指示灯的实际功率变大，所以指示灯L变亮，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 二、填空题 9．1820年，丹麦物理学家 在课堂上做实验时发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。他对此怀着极大的兴趣又做了许多实验，终于证实了电流周围存在着 。 【答案】 奥斯特 磁场 【详解】丹麦物理学家奥斯特通过实验偶然发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转，他又做了大量实验，终于证实电流的周围存在着磁场。 10．如图所示电路中，导线通电之后，小磁针静止时 极所指的方向为该点磁场的方向，若想改变此时的磁场方向，接下来的操作是 。 【答案】 N 将电源正负极对调 【详解】[1]物理学中规定，小磁针静止时，小磁针的N极所指的方向为该点磁场的方向。 [2]由于磁场的方向与电流的方向有关系，所以想改变导线周围的磁场方向，可以改变导线中电流的方向，所以可以将电源正负极对调。 11．小军同学坐客车去我区某景区旅游，在旅途中，他发现安装了“海燕系统”，该系统具有追踪、抓拍及人脸识别功能，如图甲所示，系统摄像机的镜头是 透镜；小军又做了如图乙所示的实验，当开关闭合时，在滑片P向左移动的过程中，条形磁铁上方弹簧测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。   【答案】 凸 变大 【详解】[1]摄像机的镜头相当于凸透镜，拍摄时，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。 [2]如图乙，电流从电磁铁的上部流入，根据安培定则，上端为S极，则电磁铁上端和条形磁铁下端因异名磁极相互吸引。在滑片P向左移动的过程中，变阻器阻值变小，电流变大，则电磁铁磁性增强，所以对条形磁铁吸引力增强，所以弹簧测力计的示数将变大。 12．夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。湾湾利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。 (1)电磁铁的上端为 极，为满足要求光敏电阻阻值随光的增强而 （选填“增大”或“减小”）；调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻的滑片P向 （填“左”或“右”）移动； (2)从安全用电的角度分析，进户线a应该是 线。 【答案】(1) S 减弱 右 (2)火 【详解】（1）[1]根据电路图可知，光敏电阻和滑动变阻器串联接入电路中，电流表测量电路中的电流，利用安培定则可知电磁铁的下端为N极，上端为S极。 [2]根据题意，当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合电动机转动，说明电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，电路中的电阻变小，即光敏电阻阻值随光的增强而减弱。 [3]当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁磁性过弱了，即控制电路的电流过小了，这是由于控制电路的电阻过大导致的，所以应该减小电路中的电阻，即应该将滑动变阻器R1的滑片P向右移动。 （2）从安全用电的角度分析，开关应该接在进户线的火线上，由图可知开关控制的是进户线a，因此进户线a应该是火线。 13．同学们在课堂上探究了一些与磁相关的小实验。如图甲所示，小芳在做通电螺线管的外部磁场的探究，她把一个小磁针放在桌面上，小磁针静止时指向南北方向，将通电螺线管靠近该小磁针后，发现小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场；探究完通电螺线管周围存在磁场的特性后，她想借助如图乙所示的装置来探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关? 先闭合开关，小磁针偏转方向如图所示，则她接下来应该进行的操作是 ，若出现 的现象，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。 【答案】 将电源正负极对调 小磁针的偏转方向发生改变 【详解】[1][2]要探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关，需要改变螺线管上电流的方向，因此可以将电源正负极对调，观察到小磁针的偏转方向发生改变，则说明通电螺线管外部磁场方向与电流方向有关。 14．如图所示的是某道路限载报警器的工作原理图。电源电压不变，是力敏电阻，其阻值随压力的变化而变化。闭合开关S，当车的质量超过限载质量时，电磁铁吸下衔铁，电铃响。根据不同的路面，可以改变滑动变阻器滑片P的位置，来设定不同的限载质量。由此可知：力敏电阻的阻值随压力的增大而 ，若要提高设定的限载质量，应将滑片P向 移动。 【答案】 减小 左 【详解】[1]当车的质量超过限载质量时，力敏电阻受到的压力变大，只有电阻变小，才能使电路中电流变大，电磁铁磁性增强，使电磁铁吸下衔铁，电铃响，故力敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小。 [2]若要提高设定的限载质量，此时力敏电阻的阻值减小，电磁铁吸下衔铁时的电流不变，根据欧姆定律，应该增大滑动变阻器的电阻，应将滑片P向左移动。 三、作图题 15．根据图中磁感线的分布标出电源的正极及磁感线A点的方向。 【答案】 【详解】由图可知，右边磁体的左端为S极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为S极，由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向下，如答案所示。 16．如图甲所示是同学们自制的一个电磁秋千玩具，闭合开关，推动一下装有永磁体的卡通小人，它在电磁铁排斥作用下来回摆动。请在图乙所示的简图中标出电源的正负极（用“+”“﹣”表示）。 【答案】 【详解】由题意及图可得，永磁体下端为S极，永磁体在电磁铁的作用下来回摆动，根据同名磁极相互排斥可得，电磁铁的上端为S极，下端为N极，再由右手螺旋定则可得，电源从线圈上端流入，从下端流出，所以电源上端为正极，下端为负极，如答案所示。 17．画出螺旋管导线的绕法。 【答案】 【详解】小磁针静止时N极所指示的方向向右，为该点磁场的方向。在磁体外部，磁感线从N极指向S极，所以螺线管的左端为N极，右端为S极。 根据安培定则，伸出右手使大拇指指向通电螺线管的N极，即螺线管的左端，则四指弯曲的方向为电流的方向，如答案所示。 四、实验题 18．在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中： (1)闭合开关后，观察到螺线管周围的小磁针发生偏转，说明 ；此时，如果移走小磁针，该结论 （选填“仍成立”或“不成立”）； (2)在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后 （填写操作方法），细铁屑的排列如图甲所示； (3)把小磁针放到螺线管四周不同位置，如图乙所示，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似； (4)在螺线管外部A、B两处放置小磁针，如图丙所示，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处正常的小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因： ； (5)如果想探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，接下来的操作是 ；并观察小磁针的指向； (6)在螺线管中插入软铁棒，制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是______。 A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 【答案】(1) 通电螺线管周围存在磁场 仍成立 (2)轻敲玻璃板 (3) N 条形 (4)小磁针N极的指向与磁场方向相同 (5)将与螺线管相连的电源的正负极调换 (6)C 【详解】（1）[1]磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，闭合开关，观察到螺线管周围的小磁针由于受到磁场的作用而发生偏转，说明了通电螺线管周围存在磁场。 [2]小磁针的作用是用来显示螺线管周围有磁场的，如果移走小磁针，通电螺线管周围存仍然存在磁场。 （2）在嵌入螺线管的有机玻 璃板上均匀撒些细铁屑，通电后需要轻敲有机玻璃板，这样做的目的是减小摩擦力的影响，使细铁屑可以自由移动。 （3）[1]物理学中规定，自由小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。 [2]由图可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。 （4）在螺线管外部A、B两处放置小磁 针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，A处的小磁针会指示磁场的方向；B处小磁针不偏转，可能原因是小磁针N极的指向与磁场方向相同。 （5）要探究通电螺线管的极性与电流方向的关系，在其他因素不变的情况下，改变通过螺线管的电流方向，可将与螺线管相连的电源的正负极调换，观察小磁针的指向有无改变。 （6）电磁继电器、电磁起重机均利用了电磁铁，电炉利用电阻丝产热，将电能转化为内能，未用到电磁铁，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 19．小红和小刚在做探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关的实验时，作出了如下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性 猜想B：通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关 猜想C：通电的电磁铁的磁性与电流大小有关 为了验证上述猜想是否正确，小红和小刚共同设计了以下实验方案：用漆包线在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。实验中观察到的现象如图a、b、c所示，请你完成如下填空： (1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它的 ；请写出一个运用此实验研究方法的实验名称： （合理即可）； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想A是正确的； (3)图c中甲、乙串联的目的是 ；通过比较c中甲、乙两电磁铁，可得实验结论： ； (4)实验中，大头针的下端都是分开的，原因是 ； (5)小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为 ； 拓展设问 (6)用实验器材组成了如图所示的实验电路，分别连接电磁铁线圈的接线柱a、c，并调节滑动变阻器控制电流不变，可以发现接 （选填“a”或“c”）柱时，大铁钉下方吸引大头针较多。 【答案】(1) 磁性强弱 探究电流产生热量的多少与哪些因素有关 (2)a、b (3) 控制电流相同 在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，磁性越强 (4)同名磁极相互排斥 (5)铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化 (6)c 【详解】（1）[1][2]实验中电磁铁磁性的强弱无法用眼睛直接观察，通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断它磁性的强弱，吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强；运用的研究方法是转换法。探究电流产生热量的多少与哪些因素有关，通过观察U形管中液面的高度差反映电流产生热量的多少，也运用了转换法。 （2）A猜想中，电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，由图可知，图a、b中两电磁铁相同，一个通电能吸引大头针，一个不通电，不能吸引大头针，符合要求。 （3）[1][2]图c中的两电磁铁是串联在一起的，因此，通过它们的电流是相同的，线圈匝数不同，吸引的大头针数目不同，得出的结论是：外形相同的螺线管，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。 （4）大头针被磁化后，下端是同名磁极，根据同名磁极相互排斥，下端都是分开的。 （5）小红在做如图b实验时，拿一根铜钉代替大铁钉，会发现铜钉不能吸引大头针，这是因为铁钉能被磁化，而铜钉不能被磁化。 （6）通电的电磁铁的磁性与线圈的匝数有关，当电流相同时，线圈的匝数越多，它的磁性越强。连接电磁铁线圈的接线柱c时，线圈的匝数较多，电磁铁的磁性较强，大铁钉下方吸引大头针较多。 ——提能力—— 1．心肺机用“电动泵”替代心脏，推动血液循环，“电动泵”的工作原理如图所示，将线圈ab固定在活塞一端，利用其与固定磁铁间的相互作用带动活塞运动，从而使血液定向流动。阀门都只能单向开启，反向则封闭管路，当线圈中的电流从a流向b时，下列说法正确的是（   ） A．线圈周围有磁场和磁感线 B．线圈左端是N极 C．活塞将向左运动 D．此时“电动泵”处于送血状态 【答案】C 【详解】A．通电导线周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，故A错误； B．电流从a流向b时，根据安培定则可知，线圈右端是N极、左端是S极，故B错误； C．根据“异名磁极相互吸引”可知，活塞将向左运动，故C正确； D．由图可知，活塞向左运动时，泵内容积变大，则阀门K1关闭、K2打开，此时“电动泵”处于抽血状态，故D错误。 故选C。 2．如图为家庭电路中空气开关的原理图，P为电磁铁，Q为衔铁，下列分析正确的是（　　） A．空气开关跳闸，一定是电路的总功率过大 B．电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路 C．将电饭锅接入三孔插座，将电饭锅的金属外壳与零线相连 D．图中P的左端为N极 【答案】B 【详解】A．空气开关跳闸，可能是电路的总功率过大，也可能是发生了短路，故A错误； B．电磁铁的磁性强弱与电流的大小有关，电流过大时，图中P的磁性增强，吸引Q向左偏转，弹簧拉起S切断电路，故B正确； C．三孔插座的上孔接地线，将电饭锅接入三孔插座，电饭锅的金属外壳通过上孔接地线，故C错误； D．由图可知，电流从P的左端流入，右端流出，由安培定则可知，图乙中P的右端为N极，其左端为S极，故D错误。 故选B。 3．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管的下端为S极 B．要增强通电螺线管的磁性可以对调电源的正负极 C．当变阻器的A接F，D接E时，电磁铁与磁铁相互吸引 D．当变阻器的A接E，D接F时，将滑动变阻器的滑片P向右移动，弹簧会变长 【答案】D 【详解】A．从图可知，电流从螺线管的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，螺线管下端是N极，上端是S极，故A错误； B．电磁铁磁性强弱影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯，对调电源的正负极不能增强通电螺线管的磁性，故B错误； CD．当变阻器的A接F，D接E时，螺线管下端是N极，上端是S极，电磁铁与磁铁相互排斥；当滑动变阻器的滑片向右端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性将减弱，电磁铁与磁铁相互排斥力减小，弹簧会变长，故C错误，D正确。 故选D。 4．某同学设计的冬季家庭温度自动控制器的工作原理如图所示。当室内温度低于25℃时温控开关闭合，绿灯不亮，加热电阻工作，温控开关断开，绿灯亮，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线。 【答案】 【详解】 根据题意可知，当室内温度低于25℃时温控开关闭合，加热电阻工作，动触点与下面的静触点接触；当室温高于25℃时，温控开关断开，加热电阻不工作，动触点与上面的静触点接触；加热电阻与绿灯工作时互不影响，如答案所示。 5．小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝R1和R2、定值电阻R0、热敏电阻Rt、电源和开关等，其电路如图-1所示。控制电路中，Rt阻值随温度变化的情况如表格所示。当线圈中电流时，电磁铁将衔铁吸下，触点接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点接触。工作电路电压为220V，其中低温挡功率为25W，高温挡功率为200W。请你分析计算： 30 35 40 45 50 55 60 65 70 195 155 120 90 65 45 30 20 15 (1)闭合开关S1、S2，当电保温杯中水的温度低于45℃时，Rt阻值较大，线圈中电流较小，触点接触，电热丝R2接入电路，此时工作电路为 （选填“高温”或“低温”）挡，R2的阻值为 。 (2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关S1、S2，并测出从开关闭合到衔铁被吸下的时间为2.5min，本次测试过程的加热效率是多少？［水的比热容为］ (3)电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？R0阻值是多少？ (4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为65℃请你帮助小明，在图2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。（此问不要求写出计算过程） 【答案】(1) 高温 242 (2)70% (3)6V，30Ω (4) 【详解】（1）[1]由题意可知，保温区间为45~55℃，所以当电保温杯中水的温度低于45℃时，工作电路应为高温挡。 [2]R2的阻值为 （2）水吸收的热量 消耗的电能 加热效率 （3）当杯中水温为45℃时，控制电路电源电压 ① 当杯中水温为55℃时，控制电路电源电压 ② 联立①②得 则 将代入①得 （4）由数据表可知，当温度从55℃升到65℃时热敏电阻的阻值减小了25Ω，故应该在控制电路中串联一个阻值为25Ω的定值电阻，如图所示： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$