第14章 电与磁（复习讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第14章 电与磁（复习讲义） 1. 知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。 2. 掌握通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形铁相似； 3. 了解电流的磁场的应用—电磁铁、电磁继电器及其应用。 4. 了解磁场对通电导线的作用。 5. 认识电动机的构造和原理。 6. 知道电磁感应现象；了解产生感应电流的条件；知道发电机的原理。 知识点 重点归纳 注意问题 磁体 磁石可以吸引铁，但不能吸引铜。我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。 磁体不能吸引铝、铜等。 磁极 磁体不同部位的磁性强弱不同，我们把磁体上磁性最强的部分叫做磁极，磁体都有两个磁极。 磁体的磁极：北极或N极， 南极或S极。 磁体间的相互作用 磁体间存在相互作用。同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引。 注意与电荷间的相互作用比较 磁化 ①磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化，能够被磁化的物质统称为磁性材料。 ②永磁体：能长期保留磁性的磁 体叫做永磁体，如条形磁体。 橡胶、塑料、铝、铜、金、银等材料既不能被磁化， 也不能被磁体吸引。 磁场 我们把磁体周围存在的这种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场。 磁体通过磁场发生相互作用 磁场的方向 物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。 在磁场的不同位置，小磁针静止时 N 极的指向不同， 反映了这些位置的磁场方向不同。 磁感线 为了直观地描述磁场，人们按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线， 曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。 建立物理模型法 磁感线上任意一点的磁场方向 磁感线上任意一点的磁场方向就是小磁针静止在该点时N极所指的方向，即沿着磁感线上该点的切线方向。 用磁感线描述磁场的分布 在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极出发，由S极进入磁体。在同一磁场中，磁场强的地方磁感线分布密。 地磁场 地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。静止的小磁针N极指北，说明地磁场的磁感线在地面附近是由南指向北的。 研究表明，地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近 磁偏角 地理的两极和地磁场的两极并不完全重合。指南针的指向与地理的南、北极方向间 存在着一个夹角，叫做磁偏角。 我国宋代学者沈括在《梦溪笔谈》中指出，指南针所指的方向稍微偏离南北方向， 电流的磁效应 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现： 电路通电时，导线下方的小磁针会转动。 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。 通电螺线管外部的磁场分布 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 通电螺线管外部磁场的方向 大量实验表明：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 右手螺旋定则 用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 灵活运用 电磁铁 ①电磁铁：内部带有铁芯的螺线管在通电时磁性会更强，我们把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 ②电磁铁的磁性强弱影响因素：实验表明，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。 电磁继电器 利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 电磁继电器工作原理参见教材图14-2-10所示 通电导线在磁场中的受力方向影响因素 大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与电流方向、磁场方向都有关。 通电导线在磁场中受到的力的作用的应用 动圈式扬声器主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 电动机的作用与组成 ①电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作用把电能转化为机械能的装置。 ②电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。 电动机的工作原理 在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。 磁生电 英国物理学家法拉第经过十多年的研究，终于取得了突破，于1831年发现了利用磁场产生电流的规律。 感应电流 闭合开关后，直导线ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转，表明导体在磁场中运动时产生了电流，这种电流叫做感应电流。 导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 大量实验表明： 当闭合回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。这种现象称为电磁感应。 发电机的作用 发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 发电机的原理 发电机的原理如图14-4-5所示。 题型一 磁场 【例1】．下列常见的物品中能被磁铁吸引的是（　　） A．玻璃 B．铝条 C．塑料尺 D．镍块 【变式1-1】．关于磁现象，下列说法正确的是（     ） A．磁场是一种真实存在的物质 B．磁感线是磁体周围真实存在的曲线 C．条形磁体周围各处的磁性强弱均相同 D．磁场方向由放入其中的小磁针决定 【变式1-2】．关于磁现象，以下说法正确的是（　　） A．磁体周围存在着磁感线 B．磁体的所有磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的 C．磁体之间的相互作用是通过磁场产生的 D．能够自由转动的小磁针静止时，其N极指向地理南极附近 【变式1-3】．如图是磁悬浮陀螺，它由电磁底座和陀螺两部分组成，陀螺能“悬浮”在空中，是利用了 磁极相互 的原理。 【变式1-4】．地球周围存在着磁场，地磁场的形状跟 （选填“条形”或“蹄形”）磁铁的磁场相似；地磁场的北极在地理的 （选填“南”或“北”）极附近。只在地磁场作用下，指南针静止时，它的 （选填“S”或“N”）极指向南。 【变式1-5】．如图甲所示，将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得 性。如图乙所示，给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性可能与 有关。 【变式1-6】．指南针是我国古代四大发明之一，早期的指南针又叫司南。东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．司南静止时勺柄指南，应标为N极 B．司南周围的磁场强弱分布是均匀的 C．如果地磁场消失，司南还能指示南北方向 D．司南周围存在磁场，不存在磁感线 题型二 电流的磁场 【例2】．最先发现电流磁效应的科学家是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．欧姆 D．奥斯特 【变式2-1】．下列作图错误的是（　　） A． B． C． D． 【变式2-2】．如图所示，把一根直导线平行地拉到静止小磁针的上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转。关于此实验下列说法不正确的是（　　） A．实验中的直导线一定是按南北方向放置 B．把小磁针拿走，通电导线周围的磁场将消失 C．小磁针对导线一定有力的作用 D．把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，小磁针N极偏转方向改变 【变式2-3】．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 【变式2-4】．如图所示，关于通电螺线管中电流方向、磁感线的分布以及小磁针的指向正确的是（　　） A．① B．②④ C．②③ D．①④ 【变式2-5】．如图研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，在闭合，后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮。则下列说法正确的是（　　） A．电磁铁右端为N极 B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱 C．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 【变式2-6】．创新小组利用电磁继电器制作了具有加热、保温等功能的恒温（40℃）加热器，如图所示。温度为40℃时，通过控制电路的电流为0.03A，热敏电阻R的阻值随温度的变化而变化，电压U1=3V，定值电阻R0=60Ω，工作电路的电压U2=220V，R1与R2为加热电阻丝，当温度低于40℃时开启加热挡位。下列说法中正确的是（　　） A．热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小 B．当温度为40℃时，热敏电阻R的阻值为40Ω C．当温度低于40℃时，衔铁与a触点接触 D．当温度升高时，R0两端的电压增大 【变式2-7】．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若a、b处一个是指示灯、一个处是除尘器，以下判断正确的是（　　） A．a处是除尘器，b处是指示灯 B．a处是指示灯，b处是除尘器 C．当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性减弱，开启自动除尘模式 D．当尘埃量逐渐减小时，电磁铁磁性增强，开启自动除尘模式 题型三 通电导线在磁场中受到的作用力 【例3】．如图所示，将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，会听到扬声器发出“咔咔”的响声，这是因为变化的电流通过绕圈，使其在 中受到变化的力，从而带动锥形纸盆 而发声。 【变式3-1】．如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 【变式3-2】．如图，闭合S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中 能转化成机械能，据此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。若仅将磁体的两极上下调换，闭合S后，导轨上的金属棒向 运动。 【变式3-3】．图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（　　） A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下 B．线圈由图示位置转过180o时，电流沿dcba流过线圈 C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下 D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下 题型四 电磁感应 【例4】．世界上首先发现电磁感应现象的科学家是 ，他的这一发现导致世界上第一台 机的诞生，从而将人类社会带入了电气化时代。 【变式4-1】．在如图所示的实验装置中，为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是 ；若为了探究磁场对电流是否有力的作用，需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是 。（均选填“灵敏电流计”或“电源”） 【变式4-2】．如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，导线框中 （选填“能”或“不能”）产生感应电流。 【变式4-3】．某款运动手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环步行时，随着手臂的摆动，磁铁在管内做往复运动，线圈中便会产生电流，这是 现象；利用此原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。 【变式4-4】．下面两图中 （选填“甲”或“乙”）为发电机模型，其工作原理是 。 【变式4-5】．如图所示，磁体和导体棒均水平放置，断开、闭合，导体棒能运动起来，依此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）；断开、闭合，当导体棒做 运动，灵敏电流计的指针才会发生偏转，此时机械能转化为 能。 题型五 综合信息题 【例5】．如图所示，将两枚相同的磁铁分别放在粗糙程度相同的斜置木板和铜板顶端，释放后同时下滑，发现铜板上的磁铁总是后滑至底端。某小组对此现象的原因进行了探讨， (1)有同学首先猜想：因为磁铁有磁性，它和铜板之间有吸引作用。该猜想 (选填“正确”或“错误”)，依据是 (2)有同学百度后获知：金属内的自由电荷与磁极之间发生相对运动时，金属内部会产生涡电流，并继而产生阻碍相对运动的力，这种现象叫电磁阻尼现象。 由上述信息可知：产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的 中。电磁阻尼现象，实质是 之间相互作用的外部宏观表现。 【变式5-1】．图a是一个磁悬浮地球仪，其内部结构示意图如图b所示，球体内有一个条形磁体。底座里面有一个电磁铁，可使地球仪悬浮在空中。 ①请在图b中标出开关闭合后，电源的“+”、“-”极 ； ②请利用所学知识解释地球仪能够悬浮在空中的原因 ； ③查阅资料可知：当地球仪受竖直方向外力干扰时，偏离原来位置后，底座内自动校正系统会改变通电螺线管中电流大小，从而改变了磁力大小，使地球仪恢复原先平衡位置。可使螺线管中电流大小发生改变的措施有 。 A．改变电源电压的大小 B．改变电源的正负极 C．改变电源输出的功率 【变式5-2】．某小组在学习了地磁场知识后，查阅资料发现地球的磁极并不会总停留在同一个地方．地磁S极的位置已从100年前的加拿大移到了北冰洋俄罗斯境内，而且从1990年代中期以后，磁极移动速度加快，正在从原来的每年约15公里上升到了每年约55公里，科学家对地磁S极的预测轨迹如图所示．下表记录了1994年、2001年、2007年地磁S极的实际经纬坐标．                       坐标 年份 地磁S极的经度 地磁S极的纬度 1994年 104°W 78°N 2001年 110°W 81°N 2007年 121°W 84°N （1）甲同学认为随着地磁S极的移动，在北极点的小磁针所受地磁场的作用力会发生改变，你是否赞成他的观点并说明理由． （2）下面是小组成员根据相关资料所预测的2021年地磁S极的经纬度，你认为合理的是： A．166°W；87°N    B．166°E；87°N    C．166°W；85°N    D．166°E；85°N 题型六 作图题 【例6】．请在图中标出静止的小磁针的N极。 【变式6-1】．地磁场与条形磁体的磁场相似，其周围不同位置的磁感线分布如图所示，请在答题卡上括号内填入地磁的极性，并在P点画出磁感线的方向。 【变式6-2】．小磁针静止在如图的位置，请在括号内标出通电螺线管的极性，并在虚线框中标出电流方向。 【变式6-3】．如图所示，通电的线圈abcd位于磁场中：①用箭头标出磁感线e的方向；②在O点画出cd段线圈所受磁场的作用力示意图。 题型七 计算题 【例7】．如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1，定值电阻R0的阻值为15Ω，热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压U2恒为220V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 200W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I达到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开；当通过电磁继电器线圈的电流I≤40mA时，衔铁被释放，工作电路闭合。求： 温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40 电阻R/Ω 300 285 265 243 215 185 150 (1)浴霸灯泡L1正常工作时的电阻； (2)若浴室的温度不能超过40℃，求控制电路电源电压的最小值； (3)若控制电路电源电压为12V，求浴室温度的调节范围。 【变式7-1】．小李利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220V  22W”的灯泡，天暗时灯泡自动发光，天亮时自动熄灭；控制电路的电源电压恒为，定值电阻的阻值为。当光照强度为时，工作电路的照明系统恰好启动。在一定范围内，光敏电阻的阻值与光照强度（单位为lx）之间的关系如下表所示。（电磁铁线圈的电阻忽略不计） 光照强度 1.0 1.2 1.5 2.0 3.0 光敏电阻 150 125 100 75 50 求： (1)灯泡L正常工作时的电阻； (2)草坪灯正常工作，工作电路消耗的电能； (3)工作电路的照明系统恰好启动时通过线圈的电流。 题型八 实验题 【例8】．如图，小莉同学对磁现象进行了一些探究活动： （1）利用 （选填“甲”或“乙”）图装置更适合探究被检测物体是否有磁性； （2）丙图所示探究活动，说明磁体的异名磁极间存在相互 的作用； （3）小莉同学通过图丁和图戊所示的实验探究，理解了人们为形象地描述磁场而建立的 模型。 【变式8-1】．某小组利用如图所示的装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 (1)小明连接好器材，如图甲所示，然后使导体ab水平向右运动，则灵敏电流计指针 （选填“发生”或“不发生”）偏转，理由是 。 (2)小阳用如图所示的电路探究感应电流的方向与磁场的方向是否有关，小阳的主要实验步骤如下： ①保持蹄形磁铁静止，闭合开关，使金属棒ab向右运动，观察灵敏电流计指针偏转的方向。 ②调换蹄形磁铁的N、S极，保持蹄形磁铁静止，闭合开关，使金属棒ab向左运动，观察灵敏电流计指针偏转的方向。小阳的探究过程中存在的问题： 。 (3)如果将灵敏电流计换成 ，可以探究磁场对通电导体的作用。 【变式8-2】．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”实验中，同学进行了如下操作。 (1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图甲所示，分析可知，通电螺线管周围的磁场和 （选填“条形”或“U形”）磁体的磁场相似； (2)如图乙所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。实验时发现现象不明显，为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取 的办法； (3)闭合开关后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，可轻敲硬纸板，这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的 力，使铁屑在磁场力的作用下动起来。实验中可以用 （填序号）代替铁屑，显示磁场分布； A．铜    B．铝屑    C．镍粉 (4)改变电流方向，发现铁屑的分布形状 （选填“没有改变”或“发生改变”）； (5)在图甲中，通电后发现螺线管上下两侧中间部位的小磁针没有发生偏转，而其他位置的小磁针均发生了偏转，这两处小磁针不偏转的原因可能是 。 基础巩固通关测 一、单选题 1．能被磁体吸引的物体是（    ） A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔 2．模型可以帮助人们认识和理解不能直接观察到的事物。下列磁感线模型正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   3．指南针是我国古代的四大发明之一，如图所示是我国早期的指南针司南。公元1世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载，“司南之杓，投之于地，其柢指南”。这句话中“柢”和“南”分别指的是（　　） A．指南针的南极，地理的南极 B．指南针的北极，地磁的北极 C．指南针的北极，地理的北极 D．指南针的南极，地磁的南极 4．许达同学在探究通电螺线管的极性和管外磁场的分布情况时，在螺线管外部的a、b、c处摆放了三个小磁针，如图所示，当他闭合开关，等到小磁针静止后，下面的说法中正确的是（　　） A．小磁针a、b的左端是N极、小磁针c的右端是N极 B．小磁针a、c的左端是N极、小磁针b的右端是N极 C．小磁针b、c的左端是N极、小磁针a的右端是N极 D．小磁针a、c的右端是N极、小磁针b的左端是N极 5．如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，导体棒ab、导线、开关与电流表组成回路。下列说法正确的是（　　） A．保持导体棒ab静止，闭合开关时电流表指针偏转 B．保持导体棒ab静止，断开开关时电流表指针偏转 C．闭合开关，导体棒ab竖直向上运动时电流表指针偏转 D．闭合开关，导体棒ab水平向右运动时电流表指针偏转 6．如图所示是手摇发电机工作原理图，闭合开关，使线圈转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡两端无电压 B．小灯泡通过的电流方向改变 C．小灯泡通过的电流方向不变 D．不满足感应电流产生的条件 能力提升进阶练 一、单选题 1．描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线分布情况如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．由P到Q磁场越来越弱 B．a点与b点磁场方向不相同 C．a点磁场强度比b点磁场强度强一些 D．a点与b点的磁场强度相同 2．如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴OO'逆时针转动时，在图甲中此时线圈的AB边中的电流方向为从B→A。下列说法正确的是（    ） A．图甲中线圈AB的感应电流方向与图乙AB中感应电流方向相同 B．在图乙位置处，导线AB和CD中产生的感应电流方向相同 C．线圈ABCD在图甲、图乙位置处，线圈不会受到磁场力的作用 D．图甲和图乙位置处，CD边受到的磁场的力方向相反 3．如图是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。当汽车闯红灯时，压敏电阻受到车的压力，其阻值变小，光控开关会接收到红光自动闭合。电控照相机工作，拍摄违规车辆。下列说法中不正确的是（   ） A．光控开关闭合时，电磁铁的上端为N极 B．电磁铁是利用电流的磁效应工作的 C．电磁继电器的本质是一个利用电磁铁控制工作电路的开关 D．对调控制电路电源的正负极时，该装置不能正常工作 二、填空题 4．如图所示，质量均为m的磁环A、B套在同一根圆木杆上，由于磁极间的相互作用，A磁环悬浮，则B磁环对A磁环的作用力F mg（选填“＞”、“＜”或“＝”）；若B磁环底面是N极，则A磁环上表面的磁极是 极。 5．根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓，投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。 (1)如图甲所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 （填“N”或“S”）极。 (2)1952年，中国科学院物理研究所尝试制作了一个司南。如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 （填“B”、“C”、“D”或“E”）处打磨成磁勺的A端。 (3)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。 (4)为了达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近电磁铁，如图丙所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，H为电源的 填“正”或“负”）极。 (5)历史上真有这样的司南吗？仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更 （填“轻”或“重”），从而具有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章 电与磁（复习讲义） 1. 知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。 2. 掌握通电导体周围存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形铁相似； 3. 了解电流的磁场的应用—电磁铁、电磁继电器及其应用。 4. 了解磁场对通电导线的作用。 5. 认识电动机的构造和原理。 6. 知道电磁感应现象；了解产生感应电流的条件；知道发电机的原理。 知识点 重点归纳 注意问题 磁体 磁石可以吸引铁，但不能吸引铜。我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。 磁体不能吸引铝、铜等。 磁极 磁体不同部位的磁性强弱不同，我们把磁体上磁性最强的部分叫做磁极，磁体都有两个磁极。 磁体的磁极：北极或N极， 南极或S极。 磁体间的相互作用 磁体间存在相互作用。同名磁极相互排斥， 异名磁极相互吸引。 注意与电荷间的相互作用比较 磁化 ①磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化，能够被磁化的物质统称为磁性材料。 ②永磁体：能长期保留磁性的磁 体叫做永磁体，如条形磁体。 橡胶、塑料、铝、铜、金、银等材料既不能被磁化， 也不能被磁体吸引。 磁场 我们把磁体周围存在的这种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场。 磁体通过磁场发生相互作用 磁场的方向 物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。 在磁场的不同位置，小磁针静止时 N 极的指向不同， 反映了这些位置的磁场方向不同。 磁感线 为了直观地描述磁场，人们按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线， 曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。 建立物理模型法 磁感线上任意一点的磁场方向 磁感线上任意一点的磁场方向就是小磁针静止在该点时N极所指的方向，即沿着磁感线上该点的切线方向。 用磁感线描述磁场的分布 在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极出发，由S极进入磁体。在同一磁场中，磁场强的地方磁感线分布密。 地磁场 地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。静止的小磁针N极指北，说明地磁场的磁感线在地面附近是由南指向北的。 研究表明，地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近 磁偏角 地理的两极和地磁场的两极并不完全重合。指南针的指向与地理的南、北极方向间 存在着一个夹角，叫做磁偏角。 我国宋代学者沈括在《梦溪笔谈》中指出，指南针所指的方向稍微偏离南北方向， 电流的磁效应 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现： 电路通电时，导线下方的小磁针会转动。 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。 通电螺线管外部的磁场分布 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 通电螺线管外部磁场的方向 大量实验表明：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 右手螺旋定则 用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 灵活运用 电磁铁 ①电磁铁：内部带有铁芯的螺线管在通电时磁性会更强，我们把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 ②电磁铁的磁性强弱影响因素：实验表明，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。 电磁继电器 利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 电磁继电器工作原理参见教材图14-2-10所示 通电导线在磁场中的受力方向影响因素 大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与电流方向、磁场方向都有关。 通电导线在磁场中受到的力的作用的应用 动圈式扬声器主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 电动机的作用与组成 ①电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作用把电能转化为机械能的装置。 ②电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。 电动机的工作原理 在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。 磁生电 英国物理学家法拉第经过十多年的研究，终于取得了突破，于1831年发现了利用磁场产生电流的规律。 感应电流 闭合开关后，直导线ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转，表明导体在磁场中运动时产生了电流，这种电流叫做感应电流。 导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 大量实验表明： 当闭合回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。这种现象称为电磁感应。 发电机的作用 发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 发电机的原理 发电机的原理如图14-4-5所示。 题型一 磁场 【例1】．下列常见的物品中能被磁铁吸引的是（　　） A．玻璃 B．铝条 C．塑料尺 D．镍块 【答案】D 【详解】磁铁能够吸引铁、镍、钴等磁性金属及其合金。玻璃属于无机非金属材料，塑料尺是塑料制品，二者都不能被磁铁吸引；铝不是磁性物质，铝条不能被磁铁吸引；镍是磁性材料，所以镍块能被磁铁吸引，故D符合题意。ABC不符合题意。 故选D。 【变式1-1】．关于磁现象，下列说法正确的是（     ） A．磁场是一种真实存在的物质 B．磁感线是磁体周围真实存在的曲线 C．条形磁体周围各处的磁性强弱均相同 D．磁场方向由放入其中的小磁针决定 【答案】A 【详解】A．磁体的周围存在磁场，磁场是一种真实存在的物质，故A正确； B．磁感线是人们为了研究磁场的分布情况而假设的线，实际不存在，故B错误； C．条形磁铁周围磁感线密的地方磁场强，条形磁铁周围各处的磁性强弱并不相同，故C错误； D．磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向，磁场方向是磁场本身决定的，故D错误。 故选A。 【变式1-2】．关于磁现象，以下说法正确的是（　　） A．磁体周围存在着磁感线 B．磁体的所有磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的 C．磁体之间的相互作用是通过磁场产生的 D．能够自由转动的小磁针静止时，其N极指向地理南极附近 【答案】C 【详解】A．磁感线是为了描述磁场而引入的一种假想的线，磁感线不是真实存在的，故A错误； B．磁体外部的磁感线是从它的北极出来，回到它的南极，在磁体内部是从S到N，故B错误； C．磁体周围存在磁场，磁极间的相互作用是通过磁场发生的，故C正确； D．地理两极和地磁两极相反，地磁场的N极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的北极附近，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的规律可知，小磁针静止时，其N极指向地理北极附近，故D错误。 故选C。 【变式1-3】．如图是磁悬浮陀螺，它由电磁底座和陀螺两部分组成，陀螺能“悬浮”在空中，是利用了 磁极相互 的原理。 【答案】 同名 排斥 【详解】[1][2]同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，陀螺能“悬浮”在空中是与电磁底座相互排斥的结果，故是利用了同名磁极相互排斥的原理。 【变式1-4】．地球周围存在着磁场，地磁场的形状跟 （选填“条形”或“蹄形”）磁铁的磁场相似；地磁场的北极在地理的 （选填“南”或“北”）极附近。只在地磁场作用下，指南针静止时，它的 （选填“S”或“N”）极指向南。 【答案】 条形 南 S 【详解】[1][2][3]地球是一个球体同时也是一个磁体，地理的南北极对应着地磁的两极，因此地磁场的形状跟条形磁铁的磁场相似。地磁场的北极在地理的南极附近，地磁场的南极在地理的北极附近。只在地磁场的作用下，根据磁极间的相互作用，小磁针在静止时S极指向地理的南极，N极指向地理的北极。 【变式1-5】．如图甲所示，将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得 性。如图乙所示，给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性可能与 有关。 【答案】 磁 温度 【详解】[1]使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得磁性，变成一个磁体（或小磁针，磁铁）。 [2]给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性减，甚至消失，说明磁铁的磁性可能与温度有关。 【变式1-6】．指南针是我国古代四大发明之一，早期的指南针又叫司南。东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”，“柢”即勺柄，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．司南静止时勺柄指南，应标为N极 B．司南周围的磁场强弱分布是均匀的 C．如果地磁场消失，司南还能指示南北方向 D．司南周围存在磁场，不存在磁感线 【答案】D 【详解】A．司南静止时勺柄指南，应标为S极，故A错误； B．司南周围的磁场分布是不均匀的，靠近磁极的位置磁性强，远离磁极的位置磁性弱，故B错误； C．司南静止时勺柄指南，它的磁极是南极，受到地磁场的作用，如果地磁场消失，司南不能指示南北方向，故C错误； D．磁场是客观存在的，磁感线是不存在的，磁感线是为了描述磁场而引入的，司南周围存在磁场，不存在磁感线，故D正确。 故选D。 题型二 电流的磁场 【例2】．最先发现电流磁效应的科学家是（　　） A．牛顿 B．瓦特 C．欧姆 D．奥斯特 【答案】D 【详解】A．牛顿提出了牛顿第一定律，故A不符合题意； B．瓦特改良了蒸汽机，功率就是以瓦特的名字作为单位的，故B不符合题意； C．欧姆通过实验总结了欧姆定律，故C不符合题意； D．奥斯特将小磁针放置在通电直导线下方，观察到小磁针发生偏转，从而发现了电流的磁效应，故D符合题意。 故选D。 【变式2-1】．下列作图错误的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知通电螺线管的左侧为N极，右端是S极，故A正确，不符合题意； B．磁体外部的磁感线从N极出发，回到S极，图中磁感线的方向是正确的，故B正确，不符合题意； C．磁体外部的磁感线从N极出发，回到S极，图中磁感线的方向是正确的，故C正确，不符合题意； D．磁体外部的磁感线从N极出发，回到S极，图中磁感线的方向是回到N极，是错误的，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式2-2】．如图所示，把一根直导线平行地拉到静止小磁针的上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转。关于此实验下列说法不正确的是（　　） A．实验中的直导线一定是按南北方向放置 B．把小磁针拿走，通电导线周围的磁场将消失 C．小磁针对导线一定有力的作用 D．把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，小磁针N极偏转方向改变 【答案】B 【详解】A．因为地磁场的方向为南北方向，所以小磁针的方向静止时指向南北，在证明电流周围存在磁场，不受地磁场的干扰，应将导线水平南北放置，故A正确，不符合题意； B．通电导线周围的磁场是客观存在的，把小磁针拿走，通电导线周围的磁场不会消失，故B错误，符合题意； C．物体间力的作用是相互的，小磁针受力发生偏转，则小磁针对导线一定有力的作用，故C正确，不符合题意； D．把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，磁场方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-3】．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】D 【详解】由图可知，小磁针静止时S极向左，异名磁极相互吸引，故可知螺线管b端为N极，a端为S极；由安培定则可知，电流由c端流入螺线管，故电源的c端是电源正极，d端是电源负极。 故选D。 【变式2-4】．如图所示，关于通电螺线管中电流方向、磁感线的分布以及小磁针的指向正确的是（　　） A．① B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】A 【详解】由安培定则判断，螺线管①的左端是N极，右端是S极，螺线管②的右端是N极，左端是S极，在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入，故①正确，②错误； 由安培定则判断，螺线管③的左端是N极，右端是S极，螺线管④的右端是N极，左端是S极，在磁体外部，磁感线从N极出发，到S极进入，小磁针在磁场中N极所指的方向就是该点磁场的方向，故③④错误；故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式2-5】．如图研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，在闭合，后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮。则下列说法正确的是（　　） A．电磁铁右端为N极 B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱 C．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 【答案】D 【详解】A．电流从电磁铁的右端流入，左端流出，利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误； B．滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，故B错误； CD．当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大，巨磁电阻的电阻变小，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而减小，故C错误，D正确。 故选D。 【变式2-6】．创新小组利用电磁继电器制作了具有加热、保温等功能的恒温（40℃）加热器，如图所示。温度为40℃时，通过控制电路的电流为0.03A，热敏电阻R的阻值随温度的变化而变化，电压U1=3V，定值电阻R0=60Ω，工作电路的电压U2=220V，R1与R2为加热电阻丝，当温度低于40℃时开启加热挡位。下列说法中正确的是（　　） A．热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小 B．当温度为40℃时，热敏电阻R的阻值为40Ω C．当温度低于40℃时，衔铁与a触点接触 D．当温度升高时，R0两端的电压增大 【答案】B 【详解】A．由图得，热敏电阻与定值电阻R0串联，依题意得，当温度低于40℃时开启加热挡位，即当温度低于40℃时，此时处于加热档，根据工作电路可知，衔铁被吸下来，衔铁与b触点接触，才是加热档，所以，此时的控制电路中的电流是由0.03A逐渐变小，则热敏电阻R的阻值变大，其两端电压变大，根据串联分压可知，R0两端的电压变小；当温度等于40℃时，衔铁断开，切换为保温档，故ACD错误； B．当温度为40℃时，通过控制电路的电流为0.03A，此时电路中的总电阻是 热敏电阻R的阻值为 故B正确； 故选B。 【变式2-7】．如图所示是某车间自动除尘装置的简化电路图，空气中的尘埃量较少时，光源发出的光被挡板挡住了。当空气中的尘埃量达到一定值时，由于尘埃反射，部分光越过挡板射到光敏电阻上，该光敏电阻的阻值与光照强度成反比，此时在衔铁的作用下，开启自动除尘模式。若a、b处一个是指示灯、一个处是除尘器，以下判断正确的是（　　） A．a处是除尘器，b处是指示灯 B．a处是指示灯，b处是除尘器 C．当尘埃量逐渐增大时，电磁铁磁性减弱，开启自动除尘模式 D．当尘埃量逐渐减小时，电磁铁磁性增强，开启自动除尘模式 【答案】B 【详解】当空气中尘埃量达到一定值时，尘埃反射的光线增多，光照强度变大，光敏电阻阻值减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，开启自动除尘模式，所以除尘器应接在b处；同理可知，当尘埃量逐渐减小时，电磁铁磁性减弱，衔铁被拉起，关闭自动除尘模式，所以a处为指示灯，故B正确，ACD错误。 故选B。 题型三 通电导线在磁场中受到的作用力 【例3】．如图所示，将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，会听到扬声器发出“咔咔”的响声，这是因为变化的电流通过绕圈，使其在 中受到变化的力，从而带动锥形纸盆 而发声。 【答案】 磁场 振动 【详解】[1][2]通电导体在磁场中受到力的作用。如图，扬声器中有磁体和线圈，线圈处在磁体周围的磁场之中；将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端与电源正极不断碰触，线圈中会产生断断续续的变化的电流，变化的电流通过绕圈，使其在磁场中受到变化的力，从而带动锥形纸盆振动而发声。 【变式3-1】．如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（　　） A．只增强磁体的磁性 B．只减少线圈的匝数 C．只升高电源的电压 D．只对调磁体的两极 【答案】D 【详解】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，其转动方向与电流方向和磁场方向有关。 A．只增强磁铁的磁性可以增加电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故A不符合题意； B．只减少线圈的匝数可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故B不符合题意； C．只升高电源的电压，可以改变电动机的转动速度，但不能改变转动方向，故C不符合题意； D．只对调磁体的两极，可以改变转动方向，故D符合题意。 故选D。 【变式3-2】．如图，闭合S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中 能转化成机械能，据此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。若仅将磁体的两极上下调换，闭合S后，导轨上的金属棒向 运动。 【答案】 电 电动机 左 【详解】[1]闭合开关S后，导轨上的金属棒向右运动起来，此过程中，消耗了电能，获得了机械能，使金属棒在磁场力的作用下运动，电能转化成机械能。 [2]电动机就是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，所以据此可制成电动机。 [3]通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，若仅将磁体的两极上下调换，即改变了磁场方向，而电流方向不变，则金属棒的受力方向会改变，所以闭合S后，导轨上的金属棒向左运动。 【变式3-3】．图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（　　） A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下 B．线圈由图示位置转过180o时，电流沿dcba流过线圈 C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下 D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下 【答案】D 【详解】通电导体在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关，其中之一发生改变，则受力方向发生改变。 A．根据题意知道，此时dc边受到磁场的作用力向下，由于ab边中电流方向与dc中电流方向相反，而磁场方向相同，所以ab边受到磁场的作用力与dc边受到磁场的作用力相反，即ab边受到磁场的作用力向上，故A错误； B．由图知道，线圈由图示位置转过180o时，电流沿abcd流过线圈，故B错误； C．线圈由图示位置转过180°时，dc边中电流的方向反向，则受力方向改变，即dc边受到磁场的作用力向上，故C错误； D．线圈由图示位置转过180°时，ab边中电流的方向反向，则受力方向改变，即ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。 故选D。 题型四 电磁感应 【例4】．世界上首先发现电磁感应现象的科学家是 ，他的这一发现导致世界上第一台 机的诞生，从而将人类社会带入了电气化时代。 【答案】 法拉第 发电机 【详解】[1]电磁感应现象原理的内容是：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流。世界上首先发现电磁感应现象的科学家是法拉第。 [2]根据电磁感应现象制成了发电机，从而将人类社会带入了电气化时代。 【变式4-1】．在如图所示的实验装置中，为了探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是 ；若为了探究磁场对电流是否有力的作用，需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是 。（均选填“灵敏电流计”或“电源”） 【答案】 灵敏电流计 电源 【详解】[1]在探究感应电流的实验中，是通过灵敏电流计指针的偏转来确定感应电流的产生及电流方向的，所以还需在导线夹甲、乙间接入的电路元件是灵敏电流计。 [2]为了探究磁场对电流是否有力的作用，电路中要有电流，需在导线夹甲、乙间接入电源。 【变式4-2】．如图所示，闭合导线框abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出过程中，导线框中 （选填“能”或“不能”）产生感应电流。 【答案】能 【详解】闭合导线框 abcd的一部分处于磁场中，将导线框沿图示方向拉出，导体 ab部分切割磁感线运动（导体 da、bc部分没有切割磁感线），导线框中产生感应电流，导体 ab相当于电源。 【变式4-3】．某款运动手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环步行时，随着手臂的摆动，磁铁在管内做往复运动，线圈中便会产生电流，这是 现象；利用此原理可制成 （选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】 电磁感应 发电机 【详解】[1]根据运动手环的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，线圈切割磁感线而产生电流，因此，运动手环的基本原理是电磁感应。 [2]产生电流的过程中将机械能转化为电能，与发电机的工作原理是相同。 【变式4-4】．下面两图中 （选填“甲”或“乙”）为发电机模型，其工作原理是 。 【答案】 乙 电磁感应 【详解】[1][2]发电机模型中没有电源，由线圈在磁场中切割磁感线产生电流，其原理是电磁感应现象，图乙没有电源，是发电机的模型，甲图有电源，是电动机的模型，其原理是通电导线在磁场中受力的作用。 【变式4-5】．如图所示，磁体和导体棒均水平放置，断开、闭合，导体棒能运动起来，依此可制成 （选填“电动机”或“发电机”）；断开、闭合，当导体棒做 运动，灵敏电流计的指针才会发生偏转，此时机械能转化为 能。 【答案】 电动机 切割磁感线 电 【详解】[1]由图可知，磁铁的N极和S极在上下，磁感线是竖直方向，断开S1、闭合S2，电池连入电路，导体棒中通有电流，导体棒能运动起来，是因为通电导体在磁场中受到力的作用，依此可制成电动机。 [2][3]由图可知，磁铁的N极和S极在上下，磁感线是竖直方向，断开S2、闭合S1，灵敏电流计连入电路，电池没有连入电路，当导体棒做切割磁感线运动时，产生感应电流，灵敏电流计的指针才会发生偏转，属于电磁感应现象，此时导体棒的机械能转化为电能。 题型五 综合信息题 【例5】．如图所示，将两枚相同的磁铁分别放在粗糙程度相同的斜置木板和铜板顶端，释放后同时下滑，发现铜板上的磁铁总是后滑至底端。某小组对此现象的原因进行了探讨， (1)有同学首先猜想：因为磁铁有磁性，它和铜板之间有吸引作用。该猜想 (选填“正确”或“错误”)，依据是 (2)有同学百度后获知：金属内的自由电荷与磁极之间发生相对运动时，金属内部会产生涡电流，并继而产生阻碍相对运动的力，这种现象叫电磁阻尼现象。 由上述信息可知：产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的 中。电磁阻尼现象，实质是 之间相互作用的外部宏观表现。 【答案】 错误 铜不是磁性物质，既不能被磁化，也不能被磁铁吸引 磁场 运动电荷与磁场 【详解】(1)[1][2]该同学的猜想是错误的，因为铜不是磁性物质，既不能被磁化，也不能被磁铁吸引。 (2)[3]根据题意知道，“金属内的自由电荷与磁极之间发生相对运动时，金属内部会产生涡电流”说明产生涡电流的条件是自由电荷处在变化的磁场中。 [4]由于金属内部会产生涡电流，并继而产生阻碍相对运动的力，说明电磁阻尼现象，实质是运动电荷与磁场之间相互作用的外部宏观表现。 【变式5-1】．图a是一个磁悬浮地球仪，其内部结构示意图如图b所示，球体内有一个条形磁体。底座里面有一个电磁铁，可使地球仪悬浮在空中。 ①请在图b中标出开关闭合后，电源的“+”、“-”极 ； ②请利用所学知识解释地球仪能够悬浮在空中的原因 ； ③查阅资料可知：当地球仪受竖直方向外力干扰时，偏离原来位置后，底座内自动校正系统会改变通电螺线管中电流大小，从而改变了磁力大小，使地球仪恢复原先平衡位置。可使螺线管中电流大小发生改变的措施有 。 A．改变电源电压的大小 B．改变电源的正负极 C．改变电源输出的功率 【答案】 同名磁极相互排斥 AC 【详解】①[1]由图可知，磁铁的上端为N极，根据安培定则，伸出右手使大拇指指向电磁铁的上端N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，电流从螺线管的上端流入，所以电源的上端为正极下端为负极，作图如下： ②[2]已知条形磁体下端为N极，通电后电磁铁的上端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，当地球仪受到的竖直向上的排斥力等于竖直向下的重力时，地球仪便悬浮在空中。 ③[3]A．螺线管有一定的电阻，根据可知，当电阻一定时，改变电源电压的大小，可以改变电流的大小，故A符合题意； B．改变电源的正负极，能改变电流的方向，从而改变电磁铁的极性，但不能改变螺线管中电流的大小，故B不符合题意； C．根据可知，在不改变电压时，改变电源输出的功率，可以改变电流大小，故C符合题意。 故选AC。 【变式5-2】．某小组在学习了地磁场知识后，查阅资料发现地球的磁极并不会总停留在同一个地方．地磁S极的位置已从100年前的加拿大移到了北冰洋俄罗斯境内，而且从1990年代中期以后，磁极移动速度加快，正在从原来的每年约15公里上升到了每年约55公里，科学家对地磁S极的预测轨迹如图所示．下表记录了1994年、2001年、2007年地磁S极的实际经纬坐标．                       坐标 年份 地磁S极的经度 地磁S极的纬度 1994年 104°W 78°N 2001年 110°W 81°N 2007年 121°W 84°N （1）甲同学认为随着地磁S极的移动，在北极点的小磁针所受地磁场的作用力会发生改变，你是否赞成他的观点并说明理由． （2）下面是小组成员根据相关资料所预测的2021年地磁S极的经纬度，你认为合理的是： A．166°W；87°N    B．166°E；87°N    C．166°W；85°N    D．166°E；85°N 【答案】 详见解析 B 【详解】（1）随着地磁S极的移动，导致北极点的地磁场发生变化，在该处的小磁针所受地磁场的作用力方向会改变，甲同学的观点正确； （2）从图中和表中数据可知，2021年地磁S极的经度在160°E -170°E之间，大约166°E，2007年纬度在84°N，2021年地磁S极的纬度高于84°N，从图中可知大约在87 °N．故B符合题意． 题型六 作图题 【例6】．请在图中标出静止的小磁针的N极。 【答案】 【详解】根据磁极间的相互作用规律“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可得，靠近磁铁S极为小磁针的N极，作图如下图所示： 【变式6-1】．地磁场与条形磁体的磁场相似，其周围不同位置的磁感线分布如图所示，请在答题卡上括号内填入地磁的极性，并在P点画出磁感线的方向。 【答案】 【详解】地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，由图可知，地球下端为地理南极，上端为地理北极，即地球下端为地磁北（N）极，上端为地磁南（S）极；地磁场外部的磁场方向从地磁北极到地磁南极；则P点的磁感线方向如图所示： 【变式6-2】．小磁针静止在如图的位置，请在括号内标出通电螺线管的极性，并在虚线框中标出电流方向。 【答案】 【详解】小磁针静止时，N极在右侧，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故可知螺线管左侧为S极，右侧为N极；则由右手螺旋定则（用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，那么大拇指所指的那端就是螺线管的N极。）可知电流由右侧流入，即虚线框内电流方向应向上，如图所示： 【变式6-3】．如图所示，通电的线圈abcd位于磁场中：①用箭头标出磁感线e的方向；②在O点画出cd段线圈所受磁场的作用力示意图。 【答案】 【详解】①在磁体的外部，磁感应线从N极发出回到S极，磁感线e的方向如下图所示： ②通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。已知通电线圈的ab边在磁场中受力方向竖直向上，由图知cd边电流的方向和ab边电流方向相反，故cd边的受力方向与ab边的受力方向相反，即cd边的受力方向竖直向下，如下图所示： 题型七 计算题 【例7】．如图是可自动调节浴室温度的灯暖型浴霸的简易电路图。控制电路中，电源电压为U1，定值电阻R0的阻值为15Ω，热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如下表所示，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压U2恒为220V，浴霸的两只灯泡均标有“220V 200W”的字样。当通过电磁继电器线圈的电流I达到60mA时，衔铁被吸下，工作电路断开；当通过电磁继电器线圈的电流I≤40mA时，衔铁被释放，工作电路闭合。求： 温度t/℃ 16 20 24 28 32 36 40 电阻R/Ω 300 285 265 243 215 185 150 (1)浴霸灯泡L1正常工作时的电阻； (2)若浴室的温度不能超过40℃，求控制电路电源电压的最小值； (3)若控制电路电源电压为12V，求浴室温度的调节范围。 【答案】(1)242Ω (2)9.9V (3)20~36℃ 【详解】（1）由可得，浴霸灯泡L1正常工作时的电阻为 （2）当浴室的温度为40℃时，R1的阻值为 因为R1和R0串联，所以此时电路的总电阻为 温度不能超过40℃，因此此时工作电路会断开，电路中的电流为 则控制电路的最小电压为 （3）控制电路电源电压为12V，当电路中的电流为时，电路中的总电阻为 此时热敏电阻R1的阻值为 由表可得此时对应的温度为36℃。 当电路中的电流为时 电路中的总电阻为 此时热敏电阻R1的阻值为 由表可得此时对应的温度为20℃。 由此可知室内温度可控制在20~36℃范围内。 【变式7-1】．小李利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220V  22W”的灯泡，天暗时灯泡自动发光，天亮时自动熄灭；控制电路的电源电压恒为，定值电阻的阻值为。当光照强度为时，工作电路的照明系统恰好启动。在一定范围内，光敏电阻的阻值与光照强度（单位为lx）之间的关系如下表所示。（电磁铁线圈的电阻忽略不计） 光照强度 1.0 1.2 1.5 2.0 3.0 光敏电阻 150 125 100 75 50 求： (1)灯泡L正常工作时的电阻； (2)草坪灯正常工作，工作电路消耗的电能； (3)工作电路的照明系统恰好启动时通过线圈的电流。 【答案】(1)2200Ω (2)0.176 kw·h (3)0.04A 【详解】（1）灯泡规格均为“220V 22W”， 草坪灯正常工作时的电阻 （2）一盏灯正常工作4h消耗的电能 草坪灯有两盏灯，消耗的总电能 （3）当E=1.5lx时，工作电路的照明系统恰好启动,由表可知，光敏电阻的阻值为R=100Ω 电路中总电阻 电路中的电流 题型八 实验题 【例8】．如图，小莉同学对磁现象进行了一些探究活动： （1）利用 （选填“甲”或“乙”）图装置更适合探究被检测物体是否有磁性； （2）丙图所示探究活动，说明磁体的异名磁极间存在相互 的作用； （3）小莉同学通过图丁和图戊所示的实验探究，理解了人们为形象地描述磁场而建立的 模型。 【答案】 乙 吸引 磁感线 【详解】（1）[1]根据磁体的指向性，将被检测物体如图乙用细线系着中间位置横向放置，多次拨动物体，观察物体静止时两端是否始终指向南北方向，若是，则被检测物体有磁性，若不是被检测物体没有磁性。 （2）[2]由图丙可知，两磁体的不同磁极相互吸引，说明磁体的异名磁极间存在相互吸引的作用。 （3）[3]人们为了形象地描述磁场而引入了带箭头的曲线，即磁感线来表示磁场。 【变式8-1】．某小组利用如图所示的装置探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 (1)小明连接好器材，如图甲所示，然后使导体ab水平向右运动，则灵敏电流计指针 （选填“发生”或“不发生”）偏转，理由是 。 (2)小阳用如图所示的电路探究感应电流的方向与磁场的方向是否有关，小阳的主要实验步骤如下： ①保持蹄形磁铁静止，闭合开关，使金属棒ab向右运动，观察灵敏电流计指针偏转的方向。 ②调换蹄形磁铁的N、S极，保持蹄形磁铁静止，闭合开关，使金属棒ab向左运动，观察灵敏电流计指针偏转的方向。小阳的探究过程中存在的问题： 。 (3)如果将灵敏电流计换成 ，可以探究磁场对通电导体的作用。 【答案】(1) 不发生 电路处于断路状态 (2)在改变磁场方向同时没有控制金属棒ab运动方向不变 (3)电源 【详解】（1）[1][2]使导体ab水平向右运动，导体ab做切割磁感线运动，由于开关是断开的，电路处于断路状态，所以电路中没有感应电流产生，灵敏电流计指针不发生偏转。 （2）探究感应电流的方向与磁场的方向是否有关，需要控制导体切割磁感线的方向不变，改变磁场方向，而实验中调换蹄形磁铁的N、S极后也改变了导体切割磁感线的方向。 （3）探究磁场对通电导体的作用时必须有电源提供电流。因此将灵敏电流计换成电源提供电流，可以探究磁场对通电导体的作用。 【变式8-2】．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”实验中，同学进行了如下操作。 (1)将多个小磁针摆放在螺线管周围。闭合开关，小磁针发生偏转，静止时的指向如图甲所示，分析可知，通电螺线管周围的磁场和 （选填“条形”或“U形”）磁体的磁场相似； (2)如图乙所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。实验时发现现象不明显，为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取 的办法； (3)闭合开关后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，可轻敲硬纸板，这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的 力，使铁屑在磁场力的作用下动起来。实验中可以用 （填序号）代替铁屑，显示磁场分布； A．铜    B．铝屑    C．镍粉 (4)改变电流方向，发现铁屑的分布形状 （选填“没有改变”或“发生改变”）； (5)在图甲中，通电后发现螺线管上下两侧中间部位的小磁针没有发生偏转，而其他位置的小磁针均发生了偏转，这两处小磁针不偏转的原因可能是 。 【答案】(1)条形 (2)增大电流 (3) 摩擦 C (4)没有改变 (5)通电螺线管磁场方向与地磁场方向相同 【详解】（1）小磁针静止时的指向如图甲所示，与条形磁铁周围分布的小磁针指向相同，所以通电螺线管周围的磁场和条形磁铁的磁场相似。 （2）在不改变线圈匝数的情况下，电流越大，通电螺线管磁场越强，因此为了增强磁场的强度，可以采取增大电流的办法。 （3）[1]轻敲玻璃板使铁屑轻微飞起，减小铁屑与玻璃板之间的摩擦力，在磁场的作用下，铁屑会被有规律地“安置”在玻璃板上，因此这样做的目的是减小铁屑与玻璃板之间的摩擦力。 [2]因为镍是磁性材料，而铜屑、铝屑不是磁性材料，所以不能用铜、铝屑代替铁屑，因此应选镍粉，故AB不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）改变电流方向，由安培定则知磁场只是方向发生改变，与原来相反，磁场强弱不变，因此铁屑的分布形状没有改变。 （5）未通电时，小磁针N极指向地磁S极。通电后小磁针N极指向是该处磁场方向，在图甲中，通电后发现螺线管上下两侧中间部位的小磁针没有发生偏转，地磁场方向与螺线管通电后的磁场方向相同。 基础巩固通关测 一、单选题 1．能被磁体吸引的物体是（    ） A．铁钉 B．铜线 C．金币 D．铝箔 【答案】A 【详解】磁体能吸引含有铁、钴、镍的物体，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．模型可以帮助人们认识和理解不能直接观察到的事物。下列磁感线模型正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】A 【详解】在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极。 故选A。 3．指南针是我国古代的四大发明之一，如图所示是我国早期的指南针司南。公元1世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载，“司南之杓，投之于地，其柢指南”。这句话中“柢”和“南”分别指的是（　　） A．指南针的南极，地理的南极 B．指南针的北极，地磁的北极 C．指南针的北极，地理的北极 D．指南针的南极，地磁的南极 【答案】A 【详解】地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，即其实质就是一块磁铁，在地球的磁场中受到磁力的作用，其静止时其“柢”（勺柄）指向南方，即指南针的南极，地理上的南极是地磁的北极，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．许达同学在探究通电螺线管的极性和管外磁场的分布情况时，在螺线管外部的a、b、c处摆放了三个小磁针，如图所示，当他闭合开关，等到小磁针静止后，下面的说法中正确的是（　　） A．小磁针a、b的左端是N极、小磁针c的右端是N极 B．小磁针a、c的左端是N极、小磁针b的右端是N极 C．小磁针b、c的左端是N极、小磁针a的右端是N极 D．小磁针a、c的右端是N极、小磁针b的左端是N极 【答案】D 【详解】A．电源的左端为正极，右端为负极，所以螺线管中的电流方向是从左端流入，右端流出；结合线圈绕向，利用右手螺旋定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极，小磁针a的左端是S极，故A错误； B．利用右手螺旋定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极，根据磁极间的相互作用可知，小磁针a的左端为s极，右端为N极，故B错误； C．利用右手螺旋定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极，根据磁极间的相互作用可知，小磁针c的右端为N极，左端为S极，故C错误； D．利用右手螺旋定则可以确定螺线管的右端为N极，左端为S极，外部磁感线由N极指向S极，小磁针a、c的右端是N极、小磁针b的左端是N极。故D正确。 故选D。 5．如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，导体棒ab、导线、开关与电流表组成回路。下列说法正确的是（　　） A．保持导体棒ab静止，闭合开关时电流表指针偏转 B．保持导体棒ab静止，断开开关时电流表指针偏转 C．闭合开关，导体棒ab竖直向上运动时电流表指针偏转 D．闭合开关，导体棒ab水平向右运动时电流表指针偏转 【答案】D 【详解】AB．保持导体棒ab静止，断开开关或闭合时，导体没有切割磁感线，因此不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故AB错误； C．闭合开关，导体棒ab竖直向上运动时，导体没有切割磁感线，因此不会产生感应电流，电流表指针不偏转，故C错误； D．闭合开关，导体棒ab水平向右运动时，导体切割磁感线，因此产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确。 故选D。 6．如图所示是手摇发电机工作原理图，闭合开关，使线圈转动，小灯泡发光。下列说法正确的是（　　） A．小灯泡两端无电压 B．小灯泡通过的电流方向改变 C．小灯泡通过的电流方向不变 D．不满足感应电流产生的条件 【答案】B 【详解】小灯泡能发光，说明小灯泡中有电流通过，则小灯泡的两端有电压；手摇发电机是利用电磁感应现象的原理工作的，线圈转动时，线圈切割磁感线，会产生感应电流；在线圈转动的过程中，线圈切割磁感线的速度、方向发生了变化，则产生的感应电流的大小、感应电流的方向都会发生变化，故B正确，ACD错误。 故选B。 能力提升进阶练 一、单选题 1．描绘某一磁体周围磁场的部分磁感线分布情况如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．由P到Q磁场越来越弱 B．a点与b点磁场方向不相同 C．a点磁场强度比b点磁场强度强一些 D．a点与b点的磁场强度相同 【答案】B 【详解】ACD．磁感线越密说明磁场越强，由P到Q磁场越来越强，a点磁场强度比b点磁场强度弱一些，故ACD错误； B．磁感线上某点的切线方向与该点的磁场方向一致，a点与b点位于同一曲线的不同位置上，切线方向不同，磁场方向不相同，故B正确。 故选B。 2．如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴OO'逆时针转动时，在图甲中此时线圈的AB边中的电流方向为从B→A。下列说法正确的是（    ） A．图甲中线圈AB的感应电流方向与图乙AB中感应电流方向相同 B．在图乙位置处，导线AB和CD中产生的感应电流方向相同 C．线圈ABCD在图甲、图乙位置处，线圈不会受到磁场力的作用 D．图甲和图乙位置处，CD边受到的磁场的力方向相反 【答案】D 【详解】A．图甲中线圈AB的感应电流方向与图乙AB中感应电流方向相反，因为磁场的方向不变，导线切割磁感线的运动方向相反，故A错误； B．在图乙位置处，导线AB和CD所处的磁场方向相同，但导线切割磁感线的运动方向相反，则产生的感应电流方向相反，故B错误； C．线圈ABCD在图甲、图乙位置处，线圈会受到磁场力的作用，因为线圈在转动过程中切割磁感线，从而产生感应电流，电流在磁场中会受到磁场力的作用，故C错误； D．图甲和图乙位置处，CD边的感应电流方向相反，磁场的方向相同，则其受到的磁场力方向相反，故D正确。 故选D。 3．如图是一种“闯红灯违规证据模拟器”的工作原理图。当汽车闯红灯时，压敏电阻受到车的压力，其阻值变小，光控开关会接收到红光自动闭合。电控照相机工作，拍摄违规车辆。下列说法中不正确的是（   ） A．光控开关闭合时，电磁铁的上端为N极 B．电磁铁是利用电流的磁效应工作的 C．电磁继电器的本质是一个利用电磁铁控制工作电路的开关 D．对调控制电路电源的正负极时，该装置不能正常工作 【答案】D 【详解】A．光控开关闭合时，电流从电磁铁的上端流入，由安培定则得，电磁铁的上端为N极，故A正确，不符合题意； B．电磁铁是利用电流的磁效应工作的，通电线圈的周围存在磁场，故B正确，不符合题意； C．电磁继电器的本质是一个利用电磁铁控制工作电路的开关，当电磁铁磁性达到一定强度时，衔铁被吸下，照相机工作；当电磁铁磁性小于一定强度时，衔铁被释放，指示灯工作，故C正确，不符合题意； D．对调控制电路电源的正负极时，电磁铁的电流流向改变，磁极改变，该装置仍具有磁性，能正常工作，故D错误，符合题意。 故选D。 二、填空题 4．如图所示，质量均为m的磁环A、B套在同一根圆木杆上，由于磁极间的相互作用，A磁环悬浮，则B磁环对A磁环的作用力F mg（选填“＞”、“＜”或“＝”）；若B磁环底面是N极，则A磁环上表面的磁极是 极。 【答案】 ＝ N 【详解】[1]A磁环受到向下重力和向上的斥力是一对平衡力，大小相等，方向相反，且在同一直线上，故A磁环能静止。 [2]由同名磁极相互排斥知，若B磁环底面是N极，则B磁环上边是S极，A磁环下边是S极，上边是N极； 5．根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓，投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。 (1)如图甲所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的 （填“N”或“S”）极。 (2)1952年，中国科学院物理研究所尝试制作了一个司南。如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的 （填“B”、“C”、“D”或“E”）处打磨成磁勺的A端。 (3)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的 力影响了实验效果。 (4)为了达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近电磁铁，如图丙所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，H为电源的 填“正”或“负”）极。 (5)历史上真有这样的司南吗？仍是众说纷纭。一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更 （填“轻”或“重”），从而具有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。 【答案】 S D 摩擦 正 轻 【详解】(1)[1]如图甲所示，当磁勺在正确指南时，地理的南极为地磁的北极，根据异名磁极相互吸引可知，其A端为该磁体的S极。 (2)[2]磁体外部磁感线总是从N极出发再回到S极，如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的D处打磨成磁勺的A端。 (3)[3]将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善，由于力可以改变物体的运动状态，通过降低外力可以改善实验效果，可知这是因为磁勺和盘子之间的摩擦力影响了实验效果。 (4)[4]为了达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近电磁铁，如图丙所示，闭合开关，磁勺和电磁铁相互吸引，说明电磁铁下端为N极，根据安倍定则可以判断出电流的流向，再根据电源外部电流由电源正极出发再回到负极可知H为电源的正极。 (5)[5]由于摩擦力与压力、接触面粗糙度有关，则一种观点认为或许古代的磁勺比中国科学院物理研究所制作的磁勺更轻，即摩擦力更小，从而具有更好的指向效果；另一种观点认为除非今后出土了司南实物，才能真正下结论。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $