第2节 电流的磁场（高效培优讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第2节 电流的磁场 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电流的磁效应 1 题型2 通电螺线管的磁场 5 题型3 右手螺旋定则 10 题型4 电磁铁 13 题型5 电磁继电器 18 【能力培优练】 24 【链接中考】 35 【重难题型讲解】 题型1 电流的磁效应 1、奥斯特实验：如图所示，将导线平行架设在小磁针的上方，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。将电源的正、负极对调，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。 在上述实验中观察到，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。这说明通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向有关。 奥斯特实验说明： （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、电流的磁效应：通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。  电流磁效应的发现进一步激发了科学家们的探索热情，他们让电流通过不同形状的导线，研究电流周围产生的磁场。如图所示，将导线绕制成螺旋形的线圈，做成螺线管，通电螺线管周围的磁场会强得多。 【探究归纳】电流的磁效应是指通电导体周围会产生磁场，其磁场方向与电流方向有关，通电螺线管的磁场分布类似条形磁体，且磁场强弱与电流大小、线圈匝数相关。 【典例1-1】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。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牛顿 C．移去小磁针后通电导线周围不存在磁场 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【答案】A 【详解】A．给直导线通电后，小磁针发生偏转，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，不是牛顿，故B错误； C．给直导线通电后，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，磁场是客观存在的，移去小磁针后通电导线周围仍然存在磁场，故C错误； D．电流的磁场方向与电流方向有关，所以改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故D错误。 故选A。 【典例1-2】如题图，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。使导线与电池触接，观察到小磁针发生偏转。说明通电导线周围存在 ，还说明力能改变物体的 。要想改变小磁针偏转方向，可以改变导线中的 。 【答案】 磁场 运动状态 电流方向 【详解】[1]磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场。 [2]小磁针受到力的作用，小磁针发生偏转，即由静止变为转动，说明力可以改变物体的运动状态。 [3]导体周围的磁场方向与电流方向有关，要想改变小磁针偏转方向，可以改变导线中的电流方向。 【典例1-3】华华利用开关、电池、小磁针、滑动变阻器等器材做了如图所示的实验。    （1）由图甲与乙可知通电导体周围存在 ； （2）如图乙与丙所示，小磁针偏转方向发生改变，说明电流磁场的方向和 有关。 【答案】 磁场 电流方向 【详解】（1）[1]图甲中开关断开，电路中无电流，导线旁边的小磁针不偏转；图乙中开关闭合，电路中有电流，导线旁边的小磁针偏转，可以说明通电导体周围存在磁场。 （2）[2]如图乙与丙所示，改变电流方向，小磁针偏转方向也发生了改变，说明电流磁场的方向和电流方向有关。 跟踪训练1如图是奥斯特实验的装置图，关于此实验，下列说法正确的是（     ） A．通电前，小磁针上方的导线应沿东西方向放置 B．改变导线中的电流方向，小碰针偏转的方向将发生改变 C．移走小磁针，通电导线周围的磁场消失 D．将导线断开，小磁针静止时N极将指向地磁场的北极 【答案】B 【详解】A．做奥斯特实验时，因为小磁针受地磁场的影响，静止时是南北指向，所以小磁针上方的导线应与小磁针平行，即导线应沿南北方向放置。这样方便观察导线通电后小磁针偏转的情况，故A错误； B．改变导线中的电流方向，即改变通电导体周围的磁场方向，小磁针偏转的方向将发生改变，故B正确； C．移走小磁针，通电导线周围的磁场依然存在，故C错误； D．将导线断开，导体周围的磁场也随之消失，小磁针静止时又恢复南北指向，其N极将指向地理的北极，也就是地磁场的南极，故D错误。 故选B。 跟踪训练2奥斯特的发现 比较甲、乙得出结论：通电导体周围存在着 。 比较甲、丙得出结论：电流产生的磁场方向与 的方向有关。 通电导线周围存在与电流方向有关的 ，这种现象叫作电流的磁效应。 【答案】 磁场 电流 磁场 【解析】【小题1】[1]比较甲、乙（通电与断电），通电时小磁针偏转，断电时回到原位，说明通电导体周围存在磁场。 [2]比较甲、丙（改变电流方向）：电流方向改变，小磁针偏转方向相反，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关。 [3]通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。 跟踪训练3某同学利用图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示；闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。    （1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生 ； （2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的 有关。 【答案】 磁场 方向 【详解】（1）[1]由甲、乙两图可知，开关闭合后，电路中有电流通过，小磁针的指向发生变化，可以得出结论电流周围可以产生磁场。 （2）[2]由乙、丙两图可知，电路中电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，可以得出电流周围的磁场方向与电流方向有关。 题型2 通电螺线管的磁场 1、通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场。 2、通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。 （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 3、通电螺线管的极性 （1）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 （2）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关。 4、探究通电螺线管的磁场特点 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、小磁针、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（黑色为N极）。 （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。 ★特别提醒 （1）实验中，螺线管周围应尽可能多放一些小磁针，以便于观察磁场的方向。 （2）实验中，注意观察环绕螺线管的电流方向。 （3）为了使实验效果更明显，应增大通电螺线管中的电流。 【探究归纳】通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似（两端形成 N、S 极，外部磁感线从 N 极指向 S 极），其磁极极性可通过安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向即为 N 极）判断，且磁场强弱与螺线管的电流大小（电流越大磁场越强）、线圈匝数（匝数越多磁场越强）有关。 【典例2-1】某同学用如图的装置探究通电螺线管外部的磁场分布，在螺线管的两端各放一个小磁针（涂黑的一端为N极），并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后轻敲纸板，铁屑的排列情况和小磁针的指向如图所示。关于通电螺线管的磁场，下列说法错误的是（　　） A．利用这些铁屑的排列可以显示通电螺线管磁场的分布情况 B．利用小磁针的指向可以判断通电螺线管的左端为S极 C．若改变螺线管中的电流方向，则小磁针的指向改变，铁屑的分布情况改变 D．从实验中可得出：通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似 【答案】C 【详解】A．闭合开关将螺线管通电，用手轻敲击纸板，观察铁屑的分布；由于通电螺线管周围的铁屑会被磁化，每一个小铁屑都相当于一个小磁针；铁屑受到磁场的作用力而有规律地排列，因此我们用铁屑来显示通电螺线管磁场的分布，故A正确，不符合题意； B．根据磁极间的相互作用，由小磁针的指向可判断通电螺线管的左端为S极，故B正确，不符合题意； C．通电螺线管外部磁场方向与螺线管中的电流方向有关，如果改变螺线管中的电流方向，小磁针指向发生改变，但磁场分布不变，铁屑的分布情况不变，故C错误，符合题意； D．由图可看出，通电螺线管外部的磁场两端强，中间弱，与条形磁体的磁场相似，故D正确，不符合题意。 故选C。 【典例2-2】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做 。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和 磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着 （选填“逆时针”或“顺时针”）方向转动。 【答案】 电流的磁效应 条形 顺时针 【详解】[1]丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场的现象，这种现象叫电流的磁效应。 [2]通电螺线管外部的磁场分布情况和条形磁体的磁场分布情况相似，两端磁性最强。 [3]如图，电流从螺线管右端流入，根据安培定则可知通电螺线管右端为N极，左端为S极，根据磁极间的相互作用规律，小磁针要顺时针旋转。 【典例2-3】在“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路。 (1)实验过程中，可通过观察 来判断通电螺线管的磁极。 (2)图乙是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似，推测通电螺线管的两极在通电螺线管的 。这里用到的物理方法是 法。 (3)改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向发生改变，该现象说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关。 【答案】(1)小磁针N极所指的方向 (2) 条形磁体 两端 类比 (3)电流方向 【详解】（1）由甲图可知，在螺线管旁有个小磁针，通过观察小磁针N极所指的方向来判断通电螺线管的极性。 （2）[1]根据乙图所示，通电螺线管周围的小磁针的排布情况和螺线管周围磁感线的形状，可以确定通电螺线管周围磁场与条形磁体周围磁场分布相似。 [2][3]条形磁体的两极在磁体的两端，运用类比法推测通电螺线管的两极在通电螺线管的两端。 （3）改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向发生改变，说明通电螺线管外部的磁场方向改变了，该现象说明通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 跟踪训练1通电螺线管磁感线的分布如图所示，则（　　）    A．通电螺线管的右侧为N极 B．小磁针的左侧为S极 C．电源的左侧为负极 D．以上判断都不对 【答案】B 【详解】根据螺线管磁感线的方向可知，螺线管左侧为N极，右侧为S极，据安培定则可知螺线管导线电流向上，则电源左端为正极，右端为负极，由电磁间的相互作用可得，小磁针左端为S极，右端为N极，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 跟踪训练2如图所示，小明在有机玻璃板上均匀撒满细铁屑，螺线管通电后，为更好地显示磁场分布情况。接下来的操作应该是 。为了进一步探究通电螺线管周围磁场的方向，可用 代替铁屑进行实验。 【答案】 轻敲有机玻璃板 小磁针 【详解】[1]在有机玻璃板上均匀撒满细铁屑，螺线管通电后，由于铁屑与玻璃板之间存在摩擦，铁屑不能自由转动到磁场方向上。为更好地显示磁场分布情况，需要轻敲有机玻璃板，使铁屑受到的摩擦力减小，铁屑在磁场力的作用下能够自由转动，从而显示出磁场的分布情况。 [2]铁屑只能显示磁场的分布情况，不能显示磁场的方向。而小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向，所以为了进一步探究通电螺线管周围磁场的方向，可用小磁针代替铁屑进行实验。 跟踪训练31820年，奥斯特发现了电生磁，进而，人们把导线绕在圆筒上，做成螺线管。某实验小组探究“通电螺线管产生的磁场”，实验设计如下： （1）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，通电后观察小磁针的 ，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示； （2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时指向如图乙所示，通电螺线管的左端是 极； （3）若甲乙两图中螺线管导线缠绕方向相同，根据周围小磁针静止时的指向，可以说明通电螺线管的磁场方向与 有关； （4）通过实验，画出了通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状，我们发现，通电螺线管外部的磁场与 （选填“条形”或“蹄形”）磁铁的磁场相似； （5）法国科学家安培认为，磁体是由许许多多小磁针定向排列构成，其宏观体现就是N极和S极，我们规定：磁场中小磁针静止时N极的指向为磁场方向，则乙图中，通电螺线管内部的磁场方向应该是 （选填“自左向右”或“自右向左”）。 【答案】 指向 N（北） 电流方向 条形 自右向左 【详解】（1）[1]通电后观察小磁针的指向，来判断通电螺线管产生的磁场方向。 （2）[2]通电后小磁针静止时指向如图乙所示，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的左端是N极。 （3）[3]甲乙两图中通电螺线管的电流方向相反，磁场方向也相反，可以说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （4）[4]通电螺线管外部的磁场和条形磁铁磁场相似，在磁体外部，磁感线是由北极出发回到南极。 （5）[5]由小磁针N极指向可知，螺线管外部磁感线由N指向S，因为要形成闭合曲线，所以内部磁感线由S指向N，即通电螺线管内部的磁场方向应该是自右向左。 题型3 右手螺旋定则 1、右手螺旋定则（也称为安培定则）：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（N极）。 2、右手螺旋定则的应用 （1）已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向。 ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向。 ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 （2）已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极。 ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向。 ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 【归纳总结】安培定则是判断通电螺线管磁极极性的方法，具体为用右手握住螺线管，让四指弯曲方向与螺线管中电流的环绕方向一致，此时大拇指所指的那一端就是螺线管的N极。 【典例3-1】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向A端移动时，图中电磁铁的（    ） A．甲端是S极，磁性增强 B．甲端是N极，磁性不变 C．乙端是N极，磁性减弱 D．乙端是S极，磁性减弱 【答案】C 【详解】由于电源的下端为正极，上端为负极，所以电磁铁中的电流方向是从右端流入左端流出，结合线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的甲端为S极，乙端为N极；当滑片向A端移动时，滑动变阻器中接入电阻变大，则电流变小，故电磁铁的磁性减弱，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例3-2】某心肺机中“电动泵”的结构原理如图所示，当线圈两端接入某频率的交流电时，就能代替人体心脏的输血功能；若电流从流向，则活塞向 （选填“左”或“右”）运动。 【答案】左 【详解】电流从线圈两端的a流向b，由安培定则可判断线圈的右端为N极，左端为S极，由图可知“电动泵”右侧为永磁体N极，根据磁极间的相互作用可知，二者会产生吸引力，该吸引力会拉动活塞向左运动。 【典例3-3】请标出图中通电螺线管的N、S极以及所接电源的正极。 【答案】 【详解】小磁针的 N 极向右偏转，根据磁极间的相互作用（同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引），可知通电螺线管的左端为 S 极，右端为 N 极。 再根据安培定则知，大拇指指向螺线管的 N 极（右端），则四指弯曲的方向为电流方向，所以电流从螺线管的右端流入，左端流出。 因此，电源的右端为正极，左端为负极。如图所示： 跟踪训练1如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（   ） A．通电螺线管的端为极，电源端为正极 B．通电螺线管的端为极，电源端为负极 C．通电螺线管的端为极，电源端为正极 D．通电螺线管的端为极，电源端为负极 【答案】C 【详解】如图所示，因为小磁针N极转向Q端，所以可知Q端为S极，P端为N极，则根据安培定则可知，电流是从a端出发流入通电螺线管的，所以a端为电源正极。 故选C。 跟踪训练2由通电螺线管的磁感线方向可知 ， 螺线管的左端为 极 ， 电流表的上端为 接线柱， 静止的小磁针的右端为 极。 【答案】 N 正 S 【详解】[1][2][3]由图磁感线可知，螺线管左端为N极，右端S极，因为异名磁极相互吸引，小磁针左端N极，右端为S极；根据安培定则，电流左进右出，所以电流表的上端为正接线柱。 跟踪训练3如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小；当闭合开关和时，小磁针N极指向右端。请分别在括号中标出电源和螺线管左端的极性。 【答案】 【详解】已知小磁针N极指向右端，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的左端N极，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电源右端为正极、左端为负极，如图所示： 题型4 电磁铁 1、电磁铁 电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁 电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系 影响电磁铁磁性强弱的因素 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 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 2、电磁铁的特点 （1）磁性的有无可通过通断电流来控制。 （2）磁极的极性可通过改变电流的方向来实现。 （3）磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。 3、电磁铁的应用 （1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。 （2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。 4、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 （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。  【探究归纳】电磁铁是内部插入铁芯的通电螺线管，其磁性有无可由电流通断控制，磁性强弱与电流大小（电流越大磁性越强）、线圈匝数（匝数越多磁性越强）有关，磁极极性可通过安培定则判断，且具有磁性可控制的显著优势。 【典例4-1】如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁的右端固定，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，条形磁铁仍保持静止状态。在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（　　） A．水平向左，逐渐减小 B．水平向左，逐渐增大 C．水平向右，逐渐增大 D．水平向右，逐渐减小 【答案】C 【详解】由安培定则可知，螺线管左侧为N极；因同名磁极相互排斥，故条形磁铁所受磁场力向左；因条形磁铁处于平衡状态，即条形磁铁所受摩擦力应与斥力大小相等、方向相反，故摩擦力的方向水平向右；当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电阻减小，由欧姆定律得螺线管内的电流增大，则可知螺线管的磁性增强，条形磁铁所受到的排斥力增大；因条形磁铁仍处于平衡状态，所以条形磁铁所受摩擦力也增大。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【典例4-2】如图所示，小磁针在纸面能自由转动。闭合开关后，小磁针将沿 方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁性将 （选填“增强”或“不变”或“减弱”）。 【答案】 顺时针 减弱 【详解】[1]由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向上，故螺线管上方为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S极将向螺线管靠近，N极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动。 [2]当滑动变阻器的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可得，电压一定时，电路中电流变小，则通电螺线管的磁性减弱。 【典例4-3】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图所示的电路： (1)实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”），根据图示的情境可知，电磁铁 （选填“A”或“B”）的磁性强。 【答案】(1)转换法 (2) 增加 B 【详解】（1）磁性的强弱是直接看不出来的，可以通过电磁铁吸引大头针的多少来认识其磁性强弱，电磁铁吸引的大头针越多说明磁性越强，此研究方法是转换法。 （2）[1]当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器的阻值减小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，吸引大头针的个数增加。 [2]由图知，电磁铁A、B串联，电流相等，B的线圈匝数多于A的线圈匝数，B吸引大头针的个数较多，说明B的磁性较强，可得结论电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 跟踪训练1如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端是S极 B．条形磁铁受到电磁铁的斥力 C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变 D．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变 【答案】B 【详解】A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的一端为 N 极。观察可知，电流从螺线管左端流入，右端流出，所以电磁铁的左端为S极，右端为 N极，故A 错误； B．由前面判断电磁铁左端为S 极，与条形磁铁的 S极相对，同名磁极相互排斥，条形磁铁受到电磁铁对其向左的斥力，故B 正确； C．滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律（电源电压不变），电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。条形磁铁受到电磁铁向左的排斥力减小，因为条形磁铁静止，处于平衡状态，水平方向受到向左的排斥力和向右的摩擦力，排斥力减小，摩擦力也减小，但方向不变，故C 错误； D．若只改变电源的正负极，根据安培定则，电磁铁的磁极会改变，此时电磁铁与条形磁铁由同名磁极相互排斥变为异名磁极相互吸引，条形磁铁所受磁力方向改变，那么条形磁铁受到的摩擦力方向也会改变，故D 错误。 故选 B。 跟踪训练2影响电磁铁磁性强弱的因素 实验目的 探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响 探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响（线圈形状保持一致） 设计电路 实验现象 线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁吸引的大头针越多；没有电流通过时，电磁铁上没有大头针 通过绕在两个规格相同的大铁钉上的线圈的电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多 实验结论 （1）匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越 。 （2）电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越 【答案】 强 强 【详解】[1]根据实验现象知道，线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁吸引的大头针越多，说明电磁铁的磁性越强。 [2]由图知道，绕在两个规格相同的大铁钉上的线圈是串联，通过的电流相同。线圈匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，说明电磁铁的磁性越强。 跟踪训练3为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性； 猜想B：外形相同、匝数相等的电磁铁，通过的电流越大，它的磁性越强； 猜想C：外形相同、通过的电流相等的电磁铁，线圈的匝数越多，它的磁性越强； 为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案。用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况，后三种情况电磁铁上都吸引了一些大头针。根据她的猜想和实验，完成下面填空： (1)实验中是通过电磁铁 判定其磁性强弱的； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想B是正确的； (3)通过比较图d中的甲乙两种情况，可以验证猜想 是正确的。 【答案】(1)吸引大头针的数量 (2)b、c (3) C 【详解】（1）实验中电磁铁磁性的强弱无法用眼直接观察，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。 （2）猜想B中，外形相同、匝数相等的电磁铁，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。通过观察图中滑动变阻器的位置可以判断，同样的电磁铁，b中的电流小、吸引大头针少，c中的电流大，吸引大头针多，b、c符合要求。通过比较b、c两种情况，可以验证猜想B是正确的。 （3）图d中的甲乙两种情况，两个电磁铁串联接入电路中，串联电路电流处处相等，线圈的匝数不同，甲的线圈的匝数多，吸引的大头针多，说明甲的磁性比较强，可以验证猜想C是正确的。 题型5 电磁继电器 1、电磁继电器的定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、电磁继电器的构造及工作原理：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。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.电磁继电器的应用 远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。 实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。 【探究归纳】电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的装置，通过控制低电压、弱电流的控制电路（通断使电磁铁吸合或释放衔铁），实现对高电压、强电流工作电路的间接控制，兼具安全保护和自动控制的作用。 【典例5-1】学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关S，当光照强度减小时，下列说法正确的是（　　） A．灯泡一定发光 B．电磁铁磁性增强 C．电压表示数减小 D．通过的电流减小 【答案】D 【详解】BCD．控制电路中，、串联，电压表测两端电压。闭合开关S，当光照强度减小时，光敏电阻阻值变大，根据串联分压原理，两端电压变大，则电压表示数变大；总电阻变大，根据，控制电路中电流变小，则通过的电流减小，电磁铁磁性减弱，故BC错误，D正确； A．由上述分析可知，闭合开关S，当光照强度减小时，电磁铁磁性减弱，只有当电磁铁磁性减弱到某个程度时，衔铁才会自动弹上去，灯泡才会发光，故A错误。 故选D。 【典例5-2】如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与金属丝和水银相连。闭合开关S后，当温度达到 时，发热电阻就停止加热。当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为S极，则“电源1”的 端为正极。为增强电磁铁的磁性，可以增大 （选填“电源1”或“电源2”）的电压。 【答案】 90 左 电源1 【详解】[1]当温度升高到金属丝下端对应的时，水银会和金属丝接触，让控制电路形成通路，电磁铁产生磁性，吸下衔铁，发热电阻所在的工作电路会断开，进而停止加热。 [2]电磁铁左端是S极，右端即为N极。依据安培定则可知，可判断出电流是从电磁铁线圈的左端流入，故控制电路中的电流从“电源1”的左端流出，经过温度计、电磁铁，回到“电源1”的右端，故“电源1”的左端是正极。 [3]电磁铁的磁性强弱与通过它的电流大小相关，“电源1”连接的控制电路包含电磁铁，提高“电源1”的电压，可增大通过电磁铁的电流，进而增强其磁性。故此处应填电源1。 【典例5-3】在如图所示的继电器上加一个开关并把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。 【答案】 【详解】闭合开关，电磁铁中有电流，电磁铁有磁性，吸引衔铁，弹簧伸长，螺钉与弹簧片断路，电磁铁中没有磁性，弹簧片在弹力的作用下恢复原状，使电路再次接通，弹簧不断的振动，这便是蜂鸣器，电路的连接如下所示： 跟踪训练1物理兴趣小组在老师的指导下设计了如图所示的天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，为可调电阻，为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（   ） A．当蜂鸣器报警时，灯泡同时发光 B．若控制电路电压降低，报警浓度将减小 C．若要调低报警浓度，可调大的阻值 D．天然气浓度增大，电磁铁磁性将增强 【答案】D 【详解】A．天然气泄漏时，蜂鸣器报警，说明电磁继电器的衔铁被吸下，此时工作电路中蜂鸣器接通，灯泡L所在的支路断开，因此灯泡L不发光。故A错误； B．控制电路电压降低时，若要使电磁铁产生足够磁性吸下衔铁（报警），根据欧姆定律，需要更大的电流才能达到吸合阈值。而气敏电阻 的阻值随天然气浓度增大而减小，因此只有当天然气浓度更大时，才能在较低电压下达到所需电流，即报警浓度将增大。故B错误； C．若要调低报警浓度（即天然气浓度较小时就报警），需让气敏电阻R2在阻值较大时，控制电路就能达到吸合电流。根据欧姆定律，可调电阻R1应减小阻值（使总电阻减小，电流易达到阈值），而非调大。故C错误； D．天然气浓度增大时，气敏电阻R2的阻值减小，控制电路的总电阻减小。根据欧姆定律，电源电压恒定，总电阻减小则电流增大。电磁铁的磁性与电流大小有关，电流越大磁性越强，因此电磁铁磁性将增强。故D正确； 故选D。 跟踪训练2下图是电磁继电器的工作原理图。 (1)当低压控制电路闭合时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，吸引衔铁B，从而使动触点D与静触点E吸合，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (2)当低压控制电路断开时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，衔铁B在左侧弹簧C的作用下返回原位，动触点D与静触点E分离，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (3)衔铁B与动触点D之间的硬棒应该用 （选填“导体”或“绝缘体”）制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧C始终处于 （选填“拉伸”或“压缩”）状态。 【答案】(1) 具有 闭合 (2) 失去 断开 (3) 绝缘体 拉伸 【详解】（1）[1][2]当开关闭合时，左边低压控制电路被接通，控制电路有电流通过，电磁铁A中有电流通过，则电磁铁A具有磁性，就可以吸引衔铁B并带动触点D下降，使右边高压工作电路闭合。 （2）[1][2]当开关断开时，控制电路没有电流通过，电磁铁A中没有电流通过，电磁铁A就失去磁性，则衔铁B不被吸引，在C弹簧作用下，动触点D被拉起，则高压工作电路断开。 （3）[1]衔铁B与动触点D之间的硬棒应该用绝缘体，若衔铁B与动触点D之间是导体，对操控低压控制电路的人有危险。 [2]由图可知，弹簧始终拉着衔铁B，所以弹簧始终处于拉伸状态。 跟踪训练3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；当室温高于25℃时，温控开关断开，绿灯亮，加热电阻不工作，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。 【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，绿灯不亮，加热电阻工作，这说明衔铁是被吸下的，动触点与下面的静触点接触，使得加热电阻工作；当室温高于25℃时，温控开关断开，绿灯亮，加热电阻不工作，这说明衔铁是被拉起，动触点与上面的静触点接触，使得绿灯工作；加热电阻与绿灯工作时互不影响，是并联的，如下所示： 【能力培优练】 1．如图是将绝缘导线缠绕在指南针上而制成的简易电流计，将导线的两端接到电源两极时，磁针发生了偏转。下列关于该装置的说法中正确的是（　　） A．断开电路，磁针不会回到原来的位置 B．将电源的两极对调，磁针会反向偏转 C．该简易电流计是利用电磁感应现象制成的 D．断开电路，磁针静止时，其N极将指向地理南极附近 【答案】B 【详解】A．断开电路，导线无电流，磁场消失，磁针受地磁场作用会回到原来位置，故A错误； B．电源两极对调，电流方向改变，电流的磁场方向改变，磁针会反向偏转，故B正确； C．该装置是电流的磁效应（通电导线周围产生磁场），不是电磁感应，故C错误； D．地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，磁针静止时N极指向地理北极附近，故D错误。 故选B。 2．下列科学研究方法用到实验推理法的是（　　） A．探究平面镜成像时，用一根完全一样的蜡烛与像重合来确定像的位置 B．抽出玻璃罩内的空气，听到铃声变小，进一步推理得出真空不能传声 C．通过电磁铁吸引大头针的个数比较磁性的强弱 D．在研究光现象时，引入“光线”的概念 【答案】B 【详解】A．探究平面镜成像时，用一根完全一样的蜡烛代替点燃的蜡烛与像比较大小，确定像与物的大小关系，利用了等效替代法，故A不符合题意； B．抽出玻璃罩内的空气，传声的介质减小，听到铃声变小，如果抽出全部空气，就听不到声音了，由此进一步推理得出真空不能传声，利用了实验推理法，故B符合题意； C．通过吸引大头针个数比较磁性的强弱，利用了转换法，故C不符合题意； D．在研究光现象时，引入 “光线” 的概念，这是模型法，用带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，建立了光线模型，故D不符合题意。 故选B。 3．如图所示，下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为N极 B．电源右端为正极 C．小磁针右端为S极 D．通过小磁针的磁感线方向水平向右 【答案】D 【详解】A．磁体外部的磁感线从磁体N极出发，回到S极。图中螺线管右端磁感线“进入”，说明右端是S极，左端是N极，故A错误； B．螺线管左端是N极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故B错误； CD．螺线管左端是N极，右端是S极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为N极，故C错误，D正确。 故选D。 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静止时的指向正确的是（   ） A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 【答案】A 【详解】图①②：用安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向 N 极），可判断①螺线管左端为 N 极，②螺线管右端为 N 极。在磁体外部，磁感线从 N 极出发回到 S 极，所以图①磁感线方向正确，图②错误。 图③④：用安培定则判断③螺线管左端为 N 极，④螺线管右端为 N 极。根据 “同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，③小磁针应左端为 S 极、右端为 N 极，所以图③正确，④小磁针应右端为 S 极、左端为 N 极，图④错误。故BCD错误，A正确。 故选 A。 5．关于电磁学的知识，下列说法错误的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应 B．通电导体周围存在真实的磁感线 C．磁极间的相互作用都是通过磁场发生的 D．司南能指南北是因为受到地磁场的作用 【答案】B 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，第一个发现了电与磁之间的联系，故A正确，不符合题意； B．通电导体周围存在磁场，磁感线是为了形象描述磁场而画出的线，磁感线是不存在的，故B错误，符合题意； C．同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引；磁极间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确，不符合题意； D．司南是磁体，司南能指南北是因为受到地磁场的作用，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁A、B进行实验。下列说法正确的是（　　） A．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法 B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱 C．电磁铁A、B的上端均为N极 D．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系 【答案】C 【详解】A．实验中可以通过观察电磁铁能吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了转换法，故A错误； B．滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，故B错误； C．右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向N极。根据A、B绕线方向及电流流向，大拇指均指向螺线管上端，因此A、B上端均为N极，故C正确； D．移动滑动变阻器的滑片，针对一个电磁铁可以改变电流的大小，该实验可以探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系，故D错误。 故选C。 7．如图是小明设计的检测汽车尾气浓度的电路图，电源电压恒定，为定值电阻，气敏电阻的阻值随尾气浓度的增大而减小，当尾气浓度高于某一设定值时，电铃（图中未画出）报警。下列判断正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．尾气浓度增大时，电磁铁磁性减弱 C．该电路利用了电磁感应原理工作 D．电铃应该安装在接线柱CD之间 【答案】D 【详解】A．由安培定则可知电磁铁的上端为N极，故A错误； B．控制电路中，尾气浓度高于某一设定值时，气敏电阻的阻值变小，电磁铁线圈电流变大磁性增强，故B错误； C．图中应用的是电磁铁，电磁铁是根据电流的磁效应原理工作的，电磁感应原理是发电机的原理，故C错误； D．当尾气浓度增大时，衔铁被吸下，电铃响起，电铃应该安装在接线柱CD之间，故D正确。 故选D。 8．2025 年 5 月 1 日起，全国多地将正式实施电动车管理新规，其中只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过 25km/h。下面是某品牌电动自行车的电路，当电动机转速超过一定值时，电铃会自动报警，下列说法正确的是（    ） A．旋钮OP 绕O点逆时针转动时， 电动机转速变快 B．电磁铁E的右端为N极 C．为防止生锈，触头F的材质为铜 D．左边电路电流比较小时， 电铃不会自动报警，是因为电流比较小时电磁铁E没有磁性 【答案】B 【详解】A．旋钮OP绕O点逆时针转动时，变阻器阻值变大，根据欧姆定律可知，电动机所在电路电流变小，电动机转速变慢，故A错误； B．根据图中电流方向和安培定则可知，电磁铁的右端为N极，故B正确； C．当转速超过一定值，电磁铁磁性增强到某个程度时，电磁铁将衔铁吸过来，接通电铃所在电路而报警，而铜没有磁性，无法被吸引，故C错误； D．左边电路电流比较小时，电铃不会自动报警，是因为电磁铁磁性弱，无法将衔铁吸过来，从而无法接通电铃所在电路，电铃就无法报警，故D错误。 故选B。 9．通电螺线管周围的某一条磁感线方向如图所示，则电源的右端为 （选填“正”或“负”）极。 【答案】负 【详解】在磁体周围磁感线是从磁体的N极出发回到S极的，由图磁感线的方向可判断通电螺线管的右端为N极，再根据安培定则可判断电流从螺线管的左侧流入，从右侧流出。故电源左端是正极，右端是负极。 10．如图所示，A端为通电螺线管的 （选填“N”或“S”）极，B端为电源的 （选填“正”或“负”）极。 【答案】 N 正 【详解】[1]根据安培定则可知，用右手握螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极，则A端为通电螺线管的N极。 [2]由图可知，电流从右后方流入，左前方流出，故电源左端为负极，右端为正极，即B端为电源的正极。 11．如图甲是小明在跨学科实践活动中制作的磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙的电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。灯泡悬浮是利用了同名磁极相互 。根据通电后电磁铁的磁极可判断电源的上端为 极。若要增强电磁铁的磁性，可以采取的措施是 。（写出一条即可） 【答案】 排斥 正 增大电流/增大线圈匝数 【详解】[1]灯泡能悬浮，是因为同名磁极相互排斥，灯泡中的磁体与产生磁场后的电磁铁相互排斥。此时灯泡所受的向上的磁场力与自身向下的重力平衡。 [2]根据通电后电磁铁的磁极，结合安培定则，可判断电源的上端为正极。 [3]电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小。若要增强电磁铁的磁性，可以采取的措施是增大电流或增大线圈匝数。 12．如图乙是某仓库的高温报警电路，当仓库内的温度过高时会使开关S闭合，此时电路中的 （选填“a”或“b”）灯亮，且电磁铁工作时，其上端为 （选填“N”或“S”）极。 【答案】 b N 【详解】[1]当仓库内的温度过高时会使开关S闭合，此时电磁铁电路接通，电磁铁产生磁性，将衔铁吸下，动触点与下方的静触点接通，此时b灯所在的电路接通，b灯亮；而a灯所在的电路断开，a灯不亮。 [2]由图可知，电流从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，则大拇指所指的上端为N极，电磁铁的下端为S极。 13．如图为“智能照明灯电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。白天光照强，衔铁被吸下，受控电路断开。天逐渐变暗，R2阻值随光照强度变小而 （选填“增大”或“减小”），衔铁被释放，灯L发光。若使灯L工作时间变短，可以 （选填“增大”或“减小”）R1。 【答案】 增大 减小 【详解】[1]灯L天黑时自动发光，天亮时自动熄灭；当电流到达某一值时，会将衔铁吸下，此时灯泡断开，灯熄灭，说明光照强度越强，电磁铁的磁性越强，此时控制电路中，电流变强，电路总电阻变小。控制电路中，定值电阻R1、光敏电阻R2与螺线管串联，则光照强度越强，光敏电阻R2越小，即R2阻值应随光照强度的增大而减小。 [2]要使灯泡工作时间变短，即在天色较暗时能断开受控电路，由于R2的阻值随光照强度的增大而减小，则天色越暗，其阻值越大，由于电磁铁的吸合电流不变，根据欧姆定律可知，要使控制电路中的电流一定，应减小R1的阻值。 14．在图中，标出电源的正负极和小磁针的N极，以及磁感线方向。 【答案】如图所示 【详解】螺线管左侧为N极，则螺线管右侧为S极，由磁极间的相互作用规律可知，小磁针左侧为N极，由安培定则可知，电源左侧为负极，右侧为正极，如图所示 15．请标出图中通电螺线管的北极和小磁针的北极。 【答案】见解析 【详解】电流从螺线管的下端进入、上端流出，根据安培定则知，螺线管的下端的N极、上端是S极；根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，小磁针的下端是S极、上端是N极，如图所示： 16．如图所示是李强同学设计的一套探究电磁铁磁性强弱的装置，弹簧测力计下吊着铁质砝码，下面是一个带铁芯的螺线管，R是滑动变阻器，S是开关。他进行了以下实验，请你完成下列填空：（均选填“变大”“变小”或“不变”） (1)当开关S从断开到闭合时，弹簧测力计示数 ； (2)当开关S闭合达到稳定后，滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计示数 。 【答案】(1)变大 (2)变小 【详解】（1）当开关闭合时，电磁铁中有电流，电磁铁具有了磁性，吸引铁质的砝码，使弹簧测力计的示数变大。 （2）滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的电阻变大，电流变小，线圈匝数和铁芯不变时，电流减小，电磁铁的磁性减小，弹簧测力计示数变小。 17．小明小组在做电学实验时： （一）在“探究电流与电压的关系”实验中，保持定值电阻R不变，小明设计了图一所示的电路图并进行实验。 （1）连接电路前，电流表有示数，应该对电流表进行 。 （2）连接电路时，开关S应处于 状态。 （3）实验测出五组数据记录在表格中，分析表中数据可得到的结论是： 。 数据序号 1 2 3 4 5 电压U/V 1.2 1.6 1.7 2.0 2.4 电流I/A 0.12 0.16 0.18 0.20 0.24 （4）若将定值电阻换成小灯泡，不能达到本实验的探究目的，是因为 。 （二）图二是小明小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。 （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。 【答案】 调零 断开 电阻一定时，电流与电压成正比 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大 条形 S 电流 【详解】（一）（1）[1]连接电路前，电流表有示数，应该对电流表进行调零，使指针对准零刻度线。 （2）[2]为了保护电路，连接电路时，开关S应处于断开状态。 （3）[3]由表中的数据可知，在误差允许的范围之内，每一次实验的电压与电流的比值是一个定值，则可得出结论是：在电阻一定时，电流与电压成正比。 （4）[4]小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此将定值电阻换成小灯泡，不能达到本实验的探究目的。 （二）（1）[5]由图可知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。 （2）[6]由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。 [7]将电源正、负极对调，小发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。 18．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中是通过 来显示电磁铁磁性的强弱。 (2)当闭合开关后，电磁铁乙的上端是 极。 (3)当滑动变阻器的滑片向右移动时，电磁铁吸引大头针的个数 （选填“增多”或“减少”），说明电磁铁的磁性 （选填“变强”或“变弱”）。 (4)实验发现： ①电流一定时，线圈匝数 ，电磁铁磁性越强。 ②被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后， 。 【答案】(1)吸引大头针的个数 (2)N (3) 减少 变弱 (4) 越多 同名磁极相互排斥 【详解】（1）实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱，电磁铁吸引大头针个数较多，说明电磁铁的磁性较强，这种研究方法叫转换法。 （2）电流从电磁铁乙的上端流入，下端流出，由安培定则可知，电磁铁乙的上端是N极。 （3）[1][2]当滑动变阻器滑片向右移动时，接入电路的电阻变大，电路中电流变小，电磁铁吸引大头针的个数减少，说明电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱。 （4）[1]由图可知，甲乙两个线圈串联，通过的电流相等，甲线圈匝数多，甲吸引的大头针数多，说明甲的磁性强，这说明：在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。 [2]大头针被磁化，远离电磁铁的一端磁极相同，由于同名磁极互相排斥，所以下端分散。 【链接中考】 1．（2025·山东潍坊·中考真题）对下列四幅图片所涉及物理知识的解读，正确的是（　　） A．图甲中运动员手部涂镁粉是为了减小摩擦力 B．图乙中用钳子剪断铁丝，钳子是费力杠杆 C．图丙中验电器张开的两片金属箔带异种电荷 D．图丁中的通电螺线管右端为极 【答案】D 【详解】A．图甲中运动员手部涂镁粉，增大了接触面的粗糙程度，是为了增大摩擦力，故A错误； B．图乙中用钳子剪断铁丝时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误； C．异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥。图丙中验电器两片金属箔由于带有同种电荷相互排斥而张开，故C错误； D．图丁中电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，图丁中的通电螺线管右端为极，左端为S极，故D正确。 故选D。 2．（2025·山东·中考真题）小明在户外实践中，利用随身所带物品制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后将缝衣针磁化并用细线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A．铁钉的钉尖是S极 B．缝衣针的针尖是N极 C．地磁场N极在地理北极附近 D．移开电磁铁后，缝衣针静止时针尖所指方向为南 【答案】D 【详解】A．由图可知，电流从铁钉的钉尖流入，根据安培定则，右手握住铁钉，四指指向电流方向，大拇指指向钉尖，所以钉尖是 N 极，故A错误； B．因为异名磁极相互吸引，钉尖是 N 极，所以与钉尖靠近的缝衣针的针尖是S极，故B错误； C．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，故C错误； D．缝衣针被磁化后，移开电磁铁，由于地磁场的作用，缝衣针静止时针尖（S极）所指方向为南，故D正确。 故选D。 3．（2025·山东济南·中考真题）如图为一种水位报警器的原理图，当水位达到金属块A时，电路中红灯亮，此时螺线管上端为 极，图中虚线部分的作用相当于 （选填“电源”“开关”“用电器”或“导线”）。 【答案】 N 开关 【详解】[1]由图可知，电流从螺线管下端流入，根据安培定则，右手握着螺线管，弯曲的四指指向电流方向，大拇指指向N极，所以螺线管上端为N极。 [2]当水位上升，金属块A、B连通时，控制电路通电，电磁铁具有磁性把衔铁吸引下来，使红灯亮，虚线部分起到控制电路的作用，相当于开关。 4．（2025·山东淄博·中考真题）实验室某恒温箱模拟电路如图所示，控制电路电压，，热敏电阻R1安装在恒温箱内，工作电路中R2为加热电阻。闭合开关S，电磁铁把衔铁吸下，工作电路接通，此时通电螺线管的上端为 极。随着恒温箱内温度的升高，R1的阻值 （选填“增大”或“减小”），当螺线管中的电流减小为30mA时，衔铁弹起，工作电路停止加热，此时R1的阻值为 Ω。 【答案】 N 增大 100 【详解】[1]闭合开关S，电磁铁把衔铁吸下，说明控制电路有电流通过，根据安培定则判断通电螺线管的磁极的方法：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的 N极，可知该螺线管的上端是N极。 [2]衔铁被吸下后，工作电路接通，加热电阻R2开始工作，随着恒温箱内温度的升高，由题意可知，螺线管中的电流减小，说明热敏电阻R1的阻值增大，进一步说明该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大。 [3]当螺线管中的电流减小为30mA=0.03A时，衔铁弹起，工作电路停止加热，则此时控制电路中的总阻值 的阻值 5．（2025·陕西·中考真题）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 (1)电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在 ，其上端为 极。 (2)当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1) 磁场 S (2)变大 (3)减小 【详解】（1）[1][2]电磁铁通电后具有磁性，断电后磁性消失，电磁铁工作时，利用了电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场；电流从上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极。 （2）控制电路中，电阻Rk与R0串联。由图2可知，当烟雾浓度升高时，电阻Rk的阻值减小，根据串联电路电阻关系可知，R0不变的情况下，总电阻变小，根据可知，电压不变时，控制电路中线圈的电流变大。 （3）若保持空气质量的标准不变，电阻Rk接入阻值不变；而电磁铁线圈中的控制电流不变，根据可知，当电源电压低于3V时，Rk+R0之和变小，而Rk阻值不变，所以R0的阻值应减小。 6．（2025·山东日照·中考真题）某电磁阀的工作原理如图所示。当开关、如图连接时，固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，封闭液管通道，阻止液体流动。请：（1）标出此时通电螺线管右端的极性；（2）标出强磁阀门右端的极性；（3）画出通电螺线管外部磁场的磁感线（画出一条即可）。 【答案】 【详解】当开关、如图连接时，电流从螺线管左端流入，右端流出，由安培定则可知，通电螺线管左端为N极，右端为S极；固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，磁阀门受到向左的推力，由同名磁极互相排斥可知，强磁阀门右端为N极；在磁体的外部磁感线从N极出发，回到S极，如下图所示： 7．（2025·四川广安·中考真题）小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 【答案】(1) (2)强 (3)0.2 (4)12.2 【详解】（1）由图甲可知电流从铁螺丝钉的右端流入，左端流出，根据安培定则可知铁螺丝钉的右端为N极，如下图所示： （2）滑动变阻器滑片向左移动，电路中电流变大，铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明铁螺丝钉的磁性变强。 （3）由图乙可知电流表接小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A。 （4）根据表格数据可知第一次定值电阻的阻值为 第二次定值电阻的阻值为 第三次定值电阻的阻值为 则测得定值电阻的阻值为 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 电流的磁场 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 电流的磁效应 1 题型2 通电螺线管的磁场 5 题型3 右手螺旋定则 10 题型4 电磁铁 13 题型5 电磁继电器 18 【能力培优练】 24 【链接中考】 35 【重难题型讲解】 题型1 电流的磁效应 1、奥斯特实验：如图所示，将导线平行架设在小磁针的上方，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。将电源的正、负极对调，闭合开关，观察小磁针的偏转情况。 在上述实验中观察到，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。这说明通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向有关。 奥斯特实验说明： （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、电流的磁效应：通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。  电流磁效应的发现进一步激发了科学家们的探索热情，他们让电流通过不同形状的导线，研究电流周围产生的磁场。如图所示，将导线绕制成螺旋形的线圈，做成螺线管，通电螺线管周围的磁场会强得多。 【探究归纳】电流的磁效应是指通电导体周围会产生磁场，其磁场方向与电流方向有关，通电螺线管的磁场分布类似条形磁体，且磁场强弱与电流大小、线圈匝数相关。 【典例1-1】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。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牛顿 C．移去小磁针后通电导线周围不存在磁场 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【典例1-2】如题图，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。使导线与电池触接，观察到小磁针发生偏转。说明通电导线周围存在 ，还说明力能改变物体的 。要想改变小磁针偏转方向，可以改变导线中的 。 【典例1-3】华华利用开关、电池、小磁针、滑动变阻器等器材做了如图所示的实验。    （1）由图甲与乙可知通电导体周围存在 ； （2）如图乙与丙所示，小磁针偏转方向发生改变，说明电流磁场的方向和 有关。 跟踪训练1如图是奥斯特实验的装置图，关于此实验，下列说法正确的是（     ） A．通电前，小磁针上方的导线应沿东西方向放置 B．改变导线中的电流方向，小碰针偏转的方向将发生改变 C．移走小磁针，通电导线周围的磁场消失 D．将导线断开，小磁针静止时N极将指向地磁场的北极 跟踪训练2奥斯特的发现 比较甲、乙得出结论：通电导体周围存在着 。 比较甲、丙得出结论：电流产生的磁场方向与 的方向有关。 通电导线周围存在与电流方向有关的 ，这种现象叫作电流的磁效应。 跟踪训练3某同学利用图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示；闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。    （1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生 ； （2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的 有关。 题型2 通电螺线管的磁场 1、通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场。 2、通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。 （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）。 3、通电螺线管的极性 （1）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关。 （2）通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关。 4、探究通电螺线管的磁场特点 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、小磁针、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（黑色为N极）。 （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。 ★特别提醒 （1）实验中，螺线管周围应尽可能多放一些小磁针，以便于观察磁场的方向。 （2）实验中，注意观察环绕螺线管的电流方向。 （3）为了使实验效果更明显，应增大通电螺线管中的电流。 【探究归纳】通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似（两端形成 N、S 极，外部磁感线从 N 极指向 S 极），其磁极极性可通过安培定则（右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向即为 N 极）判断，且磁场强弱与螺线管的电流大小（电流越大磁场越强）、线圈匝数（匝数越多磁场越强）有关。 【典例2-1】某同学用如图的装置探究通电螺线管外部的磁场分布，在螺线管的两端各放一个小磁针（涂黑的一端为N极），并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后轻敲纸板，铁屑的排列情况和小磁针的指向如图所示。关于通电螺线管的磁场，下列说法错误的是（　　） A．利用这些铁屑的排列可以显示通电螺线管磁场的分布情况 B．利用小磁针的指向可以判断通电螺线管的左端为S极 C．若改变螺线管中的电流方向，则小磁针的指向改变，铁屑的分布情况改变 D．从实验中可得出：通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似 【典例2-2】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做 。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和 磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着 （选填“逆时针”或“顺时针”）方向转动。 【典例2-3】在“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路。 (1)实验过程中，可通过观察 来判断通电螺线管的磁极。 (2)图乙是通电螺线管周围有机玻璃板上小磁针的分布状态，观察可知通电螺线管的外部磁场与 的磁场相似，推测通电螺线管的两极在通电螺线管的 。这里用到的物理方法是 法。 (3)改变通电螺线管中的电流方向，发现小磁针的指向发生改变，该现象说明通电螺线管外部的磁场方向与 有关。 跟踪训练1通电螺线管磁感线的分布如图所示，则（　　）    A．通电螺线管的右侧为N极 B．小磁针的左侧为S极 C．电源的左侧为负极 D．以上判断都不对 跟踪训练2如图所示，小明在有机玻璃板上均匀撒满细铁屑，螺线管通电后，为更好地显示磁场分布情况。接下来的操作应该是 。为了进一步探究通电螺线管周围磁场的方向，可用 代替铁屑进行实验。 跟踪训练31820年，奥斯特发现了电生磁，进而，人们把导线绕在圆筒上，做成螺线管。某实验小组探究“通电螺线管产生的磁场”，实验设计如下： （1）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，通电后观察小磁针的 ，轻敲纸板，铁屑的排列情况如图甲所示； （2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，通电后小磁针静止时指向如图乙所示，通电螺线管的左端是 极； （3）若甲乙两图中螺线管导线缠绕方向相同，根据周围小磁针静止时的指向，可以说明通电螺线管的磁场方向与 有关； （4）通过实验，画出了通电螺线管的磁感线，根据通电螺线管的磁感线分布形状，我们发现，通电螺线管外部的磁场与 （选填“条形”或“蹄形”）磁铁的磁场相似； （5）法国科学家安培认为，磁体是由许许多多小磁针定向排列构成，其宏观体现就是N极和S极，我们规定：磁场中小磁针静止时N极的指向为磁场方向，则乙图中，通电螺线管内部的磁场方向应该是 （选填“自左向右”或“自右向左”）。 题型3 右手螺旋定则 1、右手螺旋定则（也称为安培定则）：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（N极）。 2、右手螺旋定则的应用 （1）已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向。 ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向。 ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。 （2）已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极。 ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向。 ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。 【归纳总结】安培定则是判断通电螺线管磁极极性的方法，具体为用右手握住螺线管，让四指弯曲方向与螺线管中电流的环绕方向一致，此时大拇指所指的那一端就是螺线管的N极。 【典例3-1】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向A端移动时，图中电磁铁的（    ） A．甲端是S极，磁性增强 B．甲端是N极，磁性不变 C．乙端是N极，磁性减弱 D．乙端是S极，磁性减弱 【典例3-2】某心肺机中“电动泵”的结构原理如图所示，当线圈两端接入某频率的交流电时，就能代替人体心脏的输血功能；若电流从流向，则活塞向 （选填“左”或“右”）运动。 【典例3-3】请标出图中通电螺线管的N、S极以及所接电源的正极。 跟踪训练1如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（   ） A．通电螺线管的端为极，电源端为正极 B．通电螺线管的端为极，电源端为负极 C．通电螺线管的端为极，电源端为正极 D．通电螺线管的端为极，电源端为负极 跟踪训练2由通电螺线管的磁感线方向可知 ， 螺线管的左端为 极 ， 电流表的上端为 接线柱， 静止的小磁针的右端为 极。 跟踪训练3如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小；当闭合开关和时，小磁针N极指向右端。请分别在括号中标出电源和螺线管左端的极性。 题型4 电磁铁 1、电磁铁 电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁 电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系 影响电磁铁磁性强弱的因素 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 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 2、电磁铁的特点 （1）磁性的有无可通过通断电流来控制。 （2）磁极的极性可通过改变电流的方向来实现。 （3）磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制。 3、电磁铁的应用 （1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。 （2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等。 4、探究影响电磁铁磁性强弱的因素实验 （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。  【探究归纳】电磁铁是内部插入铁芯的通电螺线管，其磁性有无可由电流通断控制，磁性强弱与电流大小（电流越大磁性越强）、线圈匝数（匝数越多磁性越强）有关，磁极极性可通过安培定则判断，且具有磁性可控制的显著优势。 【典例4-1】如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁的右端固定，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，条形磁铁仍保持静止状态。在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（　　） A．水平向左，逐渐减小 B．水平向左，逐渐增大 C．水平向右，逐渐增大 D．水平向右，逐渐减小 【典例4-2】如图所示，小磁针在纸面能自由转动。闭合开关后，小磁针将沿 方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁性将 （选填“增强”或“不变”或“减弱”）。 【典例4-3】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了如图所示的电路： (1)实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是 ； (2)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数 （选填“增加”或“减少”），根据图示的情境可知，电磁铁 （选填“A”或“B”）的磁性强。 跟踪训练1如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端是S极 B．条形磁铁受到电磁铁的斥力 C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变 D．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变 跟踪训练2影响电磁铁磁性强弱的因素 实验目的 探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响 探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响（线圈形状保持一致） 设计电路 实验现象 线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁吸引的大头针越多；没有电流通过时，电磁铁上没有大头针 通过绕在两个规格相同的大铁钉上的线圈的电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多 实验结论 （1）匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越 。 （2）电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越 跟踪训练3为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想： 猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性； 猜想B：外形相同、匝数相等的电磁铁，通过的电流越大，它的磁性越强； 猜想C：外形相同、通过的电流相等的电磁铁，线圈的匝数越多，它的磁性越强； 为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案。用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁。如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况，后三种情况电磁铁上都吸引了一些大头针。根据她的猜想和实验，完成下面填空： (1)实验中是通过电磁铁 判定其磁性强弱的； (2)通过比较 两种情况，可以验证猜想B是正确的； (3)通过比较图d中的甲乙两种情况，可以验证猜想 是正确的。 题型5 电磁继电器 1、电磁继电器的定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。 2、电磁继电器的构造及工作原理：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。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.电磁继电器的应用 远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。 实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。 【探究归纳】电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的装置，通过控制低电压、弱电流的控制电路（通断使电磁铁吸合或释放衔铁），实现对高电压、强电流工作电路的间接控制，兼具安全保护和自动控制的作用。 【典例5-1】学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关S，当光照强度减小时，下列说法正确的是（　　） A．灯泡一定发光 B．电磁铁磁性增强 C．电压表示数减小 D．通过的电流减小 【典例5-2】如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与金属丝和水银相连。闭合开关S后，当温度达到 时，发热电阻就停止加热。当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为S极，则“电源1”的 端为正极。为增强电磁铁的磁性，可以增大 （选填“电源1”或“电源2”）的电压。 【典例5-3】在如图所示的继电器上加一个开关并把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。 跟踪训练1物理兴趣小组在老师的指导下设计了如图所示的天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，为可调电阻，为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（   ） A．当蜂鸣器报警时，灯泡同时发光 B．若控制电路电压降低，报警浓度将减小 C．若要调低报警浓度，可调大的阻值 D．天然气浓度增大，电磁铁磁性将增强 跟踪训练2下图是电磁继电器的工作原理图。 (1)当低压控制电路闭合时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，吸引衔铁B，从而使动触点D与静触点E吸合，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (2)当低压控制电路断开时，电磁铁A （选填“具有”或“失去”）磁性，衔铁B在左侧弹簧C的作用下返回原位，动触点D与静触点E分离，高压工作电路 （选填“闭合”或“断开”）。 (3)衔铁B与动触点D之间的硬棒应该用 （选填“导体”或“绝缘体”）制成，它与衔铁、动触点一起组成一个杠杆，弹簧C始终处于 （选填“拉伸”或“压缩”）状态。 跟踪训练3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；当室温高于25℃时，温控开关断开，绿灯亮，加热电阻不工作，表示温度已经达到25℃。请根据以上要求，用笔画线代替导线，完成工作电路部分的连接。 【能力培优练】 1．如图是将绝缘导线缠绕在指南针上而制成的简易电流计，将导线的两端接到电源两极时，磁针发生了偏转。下列关于该装置的说法中正确的是（　　） A．断开电路，磁针不会回到原来的位置 B．将电源的两极对调，磁针会反向偏转 C．该简易电流计是利用电磁感应现象制成的 D．断开电路，磁针静止时，其N极将指向地理南极附近 2．下列科学研究方法用到实验推理法的是（　　） A．探究平面镜成像时，用一根完全一样的蜡烛与像重合来确定像的位置 B．抽出玻璃罩内的空气，听到铃声变小，进一步推理得出真空不能传声 C．通过电磁铁吸引大头针的个数比较磁性的强弱 D．在研究光现象时，引入“光线”的概念 3．如图所示，下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为N极 B．电源右端为正极 C．小磁针右端为S极 D．通过小磁针的磁感线方向水平向右 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静止时的指向正确的是（   ） A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 5．关于电磁学的知识，下列说法错误的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应 B．通电导体周围存在真实的磁感线 C．磁极间的相互作用都是通过磁场发生的 D．司南能指南北是因为受到地磁场的作用 6．如图所示，在探究电磁铁磁性强弱的实验中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁A、B进行实验。下列说法正确的是（　　） A．通过观察电磁铁吸引大头针的个数判断它的磁性强弱，这是运用了等效替代法 B．滑片P向左滑动，电磁铁的磁性减弱 C．电磁铁A、B的上端均为N极 D．该实验不能探究电磁铁磁性的强弱与电流强弱的关系 7．如图是小明设计的检测汽车尾气浓度的电路图，电源电压恒定，为定值电阻，气敏电阻的阻值随尾气浓度的增大而减小，当尾气浓度高于某一设定值时，电铃（图中未画出）报警。下列判断正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．尾气浓度增大时，电磁铁磁性减弱 C．该电路利用了电磁感应原理工作 D．电铃应该安装在接线柱CD之间 8．2025 年 5 月 1 日起，全国多地将正式实施电动车管理新规，其中只允许新国标电动自行车上路，要求车速不超过 25km/h。下面是某品牌电动自行车的电路，当电动机转速超过一定值时，电铃会自动报警，下列说法正确的是（    ） A．旋钮OP 绕O点逆时针转动时， 电动机转速变快 B．电磁铁E的右端为N极 C．为防止生锈，触头F的材质为铜 D．左边电路电流比较小时， 电铃不会自动报警，是因为电流比较小时电磁铁E没有磁性 9．通电螺线管周围的某一条磁感线方向如图所示，则电源的右端为 （选填“正”或“负”）极。 10．如图所示，A端为通电螺线管的 （选填“N”或“S”）极，B端为电源的 （选填“正”或“负”）极。 11．如图甲是小明在跨学科实践活动中制作的磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙的电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。灯泡悬浮是利用了同名磁极相互 。根据通电后电磁铁的磁极可判断电源的上端为 极。若要增强电磁铁的磁性，可以采取的措施是 。（写出一条即可） 12．如图乙是某仓库的高温报警电路，当仓库内的温度过高时会使开关S闭合，此时电路中的 （选填“a”或“b”）灯亮，且电磁铁工作时，其上端为 （选填“N”或“S”）极。 13．如图为“智能照明灯电路，其控制电路中，电源电压恒定，R1为可变电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度而变化。白天光照强，衔铁被吸下，受控电路断开。天逐渐变暗，R2阻值随光照强度变小而 （选填“增大”或“减小”），衔铁被释放，灯L发光。若使灯L工作时间变短，可以 （选填“增大”或“减小”）R1。 14．在图中，标出电源的正负极和小磁针的N极，以及磁感线方向。 15．请标出图中通电螺线管的北极和小磁针的北极。 16．如图所示是李强同学设计的一套探究电磁铁磁性强弱的装置，弹簧测力计下吊着铁质砝码，下面是一个带铁芯的螺线管，R是滑动变阻器，S是开关。他进行了以下实验，请你完成下列填空：（均选填“变大”“变小”或“不变”） (1)当开关S从断开到闭合时，弹簧测力计示数 ； (2)当开关S闭合达到稳定后，滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计示数 。 17．小明小组在做电学实验时： （一）在“探究电流与电压的关系”实验中，保持定值电阻R不变，小明设计了图一所示的电路图并进行实验。 （1）连接电路前，电流表有示数，应该对电流表进行 。 （2）连接电路时，开关S应处于 状态。 （3）实验测出五组数据记录在表格中，分析表中数据可得到的结论是： 。 数据序号 1 2 3 4 5 电压U/V 1.2 1.6 1.7 2.0 2.4 电流I/A 0.12 0.16 0.18 0.20 0.24 （4）若将定值电阻换成小灯泡，不能达到本实验的探究目的，是因为 。 （二）图二是小明小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。 （2）把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，说明通电螺线管的极性与 的方向有关。 18．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中是通过 来显示电磁铁磁性的强弱。 (2)当闭合开关后，电磁铁乙的上端是 极。 (3)当滑动变阻器的滑片向右移动时，电磁铁吸引大头针的个数 （选填“增多”或“减少”），说明电磁铁的磁性 （选填“变强”或“变弱”）。 (4)实验发现： ①电流一定时，线圈匝数 ，电磁铁磁性越强。 ②被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后， 。 【链接中考】 1．（2025·山东潍坊·中考真题）对下列四幅图片所涉及物理知识的解读，正确的是（　　） A．图甲中运动员手部涂镁粉是为了减小摩擦力 B．图乙中用钳子剪断铁丝，钳子是费力杠杆 C．图丙中验电器张开的两片金属箔带异种电荷 D．图丁中的通电螺线管右端为极 2．（2025·山东·中考真题）小明在户外实践中，利用随身所带物品制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后将缝衣针磁化并用细线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是（　　） A．铁钉的钉尖是S极 B．缝衣针的针尖是N极 C．地磁场N极在地理北极附近 D．移开电磁铁后，缝衣针静止时针尖所指方向为南 3．（2025·山东济南·中考真题）如图为一种水位报警器的原理图，当水位达到金属块A时，电路中红灯亮，此时螺线管上端为 极，图中虚线部分的作用相当于 （选填“电源”“开关”“用电器”或“导线”）。 4．（2025·山东淄博·中考真题）实验室某恒温箱模拟电路如图所示，控制电路电压，，热敏电阻R1安装在恒温箱内，工作电路中R2为加热电阻。闭合开关S，电磁铁把衔铁吸下，工作电路接通，此时通电螺线管的上端为 极。随着恒温箱内温度的升高，R1的阻值 （选填“增大”或“减小”），当螺线管中的电流减小为30mA时，衔铁弹起，工作电路停止加热，此时R1的阻值为 Ω。 5．（2025·陕西·中考真题）如图-1，是室内自动换气系统的电路图。控制电路的电源电压为3V，R0为电阻箱，RK的阻值与烟雾浓度K的关系如图-2所示。当电磁铁线圈中的电流I≥0.03A时，衔铁被吸下，电风扇转动，开始排气。 (1)电磁铁工作时，利用了通电导体周围存在 ，其上端为 极。 (2)当烟雾浓度升高时，控制电路中线圈的电流 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (3)控制电路的电源电压低于3V时，若保持空气质量的标准不变，R0的阻值应 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 6．（2025·山东日照·中考真题）某电磁阀的工作原理如图所示。当开关、如图连接时，固定线圈磁场，推动强磁阀门向左运动，封闭液管通道，阻止液体流动。请：（1）标出此时通电螺线管右端的极性；（2）标出强磁阀门右端的极性；（3）画出通电螺线管外部磁场的磁感线（画出一条即可）。 7．（2025·四川广安·中考真题）小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 2.4 2 3.6 0.3 3 5.0 0.4 (1)闭合开关，根据安培定则，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性 （N或S）。 (2)他将滑动变阻器滑片向左移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变 。 (3)他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示，第1次的实验中，电流表的示数如图乙为 A。 (4)根据表格数据，测得定值电阻的阻值为 Ω（结果保留1位小数）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $