第二讲 电流的磁场-2025-2026学年浙教版八年级科学下册寒假讲义

第2讲 电流的磁场 知识点01 直线电流的磁场 （一）奥斯特实验 任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。 (1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转。 结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。 (2)电路断电后，小磁针不发生偏转。 (3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反。 结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。 （二）直线电流的磁场分布特点 在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。 结论:直线电流周围的磁感线分布规律是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆在与直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线，磁场越强，反之越弱。 【能力拓展】 ①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。 ②将磁场的分布规律转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。 【即学即练1】如图所示是奥斯特实验的示意图，其中 ab、cd 为金属棒，支架其余部分为绝缘材料。a、b 接上导线并通电，观察小磁针偏转情况。 （1）此实验成功的条件之一是金属棒呈________（选填“东西”、“南北”）方向放置。 （2）将导线分别从 a、b 移到 c、d，电流大小、方向保持不变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）。 【即学即练2】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． 【即学即练3】小强同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下： ⑴如图所示连接好电路，放上能够自由转动的小磁针，调节　 　(填“直导线”或“小磁针”)的位置，使小磁针静止时与直导线　 　(填“垂直”或“平行”)。 ⑵闭合开关后，该电路是　 　(填“通路”“断路”或“短路”)状态，这样做的目的是增大　 　，从而可增强电流的磁场。 ⑶闭合开关，当直导线通电时小磁针发生偏转；断电后，小磁针转回到原来指南北的方向。 ⑷使通电电流的方向反向后，小磁针也发生偏转，其N极所指方向与(3)时　 　(填“ 相同”“相反”或“不偏转")，通过这些现象你能总结出什么规律： ①　 　； ②　 　。 知识点02 通电螺线管的磁场 （一）通电螺线管的有关实验 (1)实验一 ①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。 ②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。 (2)实验二 ①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。 结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。 ②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。 结论:通电螺线管的磁极跟电流方向有关，改变电流方向，磁极会发生变化。 （二）通电螺线管磁场的有关性质 (1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。 (2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。 （三）右手螺旋定则(安培定则) (1)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则(也叫安培定则)来判定:用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。 (2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。 (3)右手螺旋定则的说明 ①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。 ②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。 ③N极和S极一定在通电螺线管的两端。 【即学即练4】如图所示，弹簧下吊一块软铁，下端有一个带铁芯的螺线管，R是滑动变阻器，如果将滑片P向右端移动或者抽出铁芯，弹簧长度的变化应分别是（　　） A．伸长、伸长 B．缩短、缩短 C．伸长、缩短 D．缩短、伸长 【即学即练5】酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示，电磁铁的工作原理是　 　；装置通电后，电磁铁上端为　 　(填“N”或“S")极。 知识点03 电磁铁 （一）电磁铁的构造:螺线管和铁芯。 （二）电磁铁的原理:电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的。将软铁棒插入螺线管内部，当线圈通上电流时，螺线管产生磁性，线圈内部的磁场使软铁棒磁化为磁铁，使磁性增强；当电流切断时，线圈及软铁棒的磁性消失。 （三）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素 (1)设计实验 ①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。 研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。 ②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。 (2)进行实验 ①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。 ②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连入电路中,如图所示 ③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。 ④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。 ⑤整理好实验器材。 ⑥归纳分析:通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；线圈匝数多的甲电磁铁吸引大头针的数目多，说明甲电磁铁比乙电磁铁的磁性强。 (3)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （四）电磁铁的优点 (1)电磁铁磁性的有无可由通断电流来控制:有电流时有磁性，无电流时无磁性。 (2)电磁铁磁性的强弱可以通过改变电流大小和线圈匝数来控制:电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。 (3)电磁铁的磁场方向可通过改变电流方向来控制:电流方向改变后，磁场方向改变。 【即学即练6】连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是(　　) A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响 B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响 C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响 D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响 【即学即练7】某科学兴趣小组按如图所示电路探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”，记录数据如表。 实验次数 1 2 3 电流(安) 0.8 1.8 1.5 吸引大头针数目(枚) 无铁芯(50 匝线圈) 0 0 0 有铁芯(50 匝线圈) 3 5 8 （1）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有　 　。 （2）实验中发现无铁芯的通电螺线管没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是：　 　。（列举1种） （3）小组同学提出一个新问题：通电螺线管的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关？ 于是进行了如下实验：①按电路图接好电路，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，插入大铁芯，记录被吸引的大头针数目。②取下大铁芯，再更换为小铁芯，改变滑动变阻器的滑片位置，记录被吸引的大头针数目。③两者进行比较。该实验存在明显不足，请指出不足之处：　 　。 知识点04 电磁继电器 （一）实质 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。 （二）主要结构 由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。 控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。 工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。 （三）工作原理 (1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→绿灯亮电动机工作。 (2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→红灯亮。 （四）作用 一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。 【能力拓展】接线时注意电磁铁和低压电源、开关连接构成控制电路;用电器、高压电源和触点构成工作电路，不可接错。 在控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制。 【知识拓展】 ①电磁选矿机和电磁起重机 a.电磁选矿机的工作原理:电磁选矿机中的半环是电磁铁,通入电流时就会有磁性，通过外筒的转动，将铁磁性物质与非铁磁性物质分开 b.电磁起重机的工作原理:电磁起重机的核心是一块大的电磁铁，它的铁芯是用软铁制成的，其磁性的有无可利用电流的通断来控制，其磁性的强弱可以通过改变电流的大小来控制，电磁起重机可以方便地实现重型钢铁的搬运。 ②磁悬浮列车 磁悬浮列车是利用“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”的原理，通过列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车运行时的阻力很小，因此运行速度很快。 【即学即练8】如图所示，R0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，白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是(　　) A．白天流过R0的电流比夜晚小 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．白天R0两端的电压比夜晚大 D．白天，如果将电阻箱R的阻值调大，则路灯也可能变成亮 【即学即练9】如图为利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图，其中R是光敏电阻。不计电磁铁线圈电阻，定值电阻R0=40Ω，控制电路电源电压为12V。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，贮存于蓄电池中。傍晚，当光照强度减弱，使电磁铁中电流=0.1A时，控制电路会自动接通路灯电路，由蓄电池给LED路灯供电。 （1）由题意可推断，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而　 　(选填 “增大”或“减小”)。 （2）列式计算LED路灯亮起时，光敏电阻R的阻值。 （3）若想在光照更暗时才使路灯接通而工作，可采取的做法是　 　(写出一种即可) 。 【即学即练10】如图所示为电磁选矿机的示意图，上端为矿石漏斗，则铁矿石落在___________（填“左”或“右”）坑中，欲使所选铁矿石的含铁量增大，则电磁铁中的电流应该___________（填“增大”或“减小”）一些。 【即学即练11】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图是扬声器的构造示意图。当线圈中通过变化的电流时，线圈受到　 　力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆　 　，于是扬声器就发出了声音。 知识点05 信息的磁记录 磁记录是目前信息记录的重要方式之一。 (1)硬盘是信息磁记录的重要器件，主要由磁记录盘片、读写磁头以及其他配件组成。盘片的表面均匀地涂有一层极薄的磁性颗粒,读写磁头实际上就是一块电磁铁。在硬盘上存人数据时，将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为电信号，电流通过读写磁头转变为记录磁场，这个磁场使盘片上的磁性颗粒按照它的方向排列，信息就记录在盘片中了。读取时，只要使记录的磁信息转变为电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息。 (2)我们常用的录音机是利用磁带来记录声音的，录音磁带的一面涂有一层感粉，每一个磁粉粒就是个小磁体。当录音机通电时，磁头产生一个强磁场把磁粉磁化。 录者过程中声音的电信号就是通过磁化的方法记录在磁带上。放音时，当磁带通过放音磁头，磁带上磁粉的磁场按原来记录的规律变化，使通过磁头的电流随磁场的变化而变化，电流通过喇叭，记录的声音就被还原了。 【即学即练12】刷卡机广泛应用于银行、超市等。如图所示的POS刷卡机读出信息的原理是：当带有磁条的信用卡在刷卡机上刷过时，刷卡机的检测头就会产生感应电流，便可读出磁条上的信息。下列设备的工作原理与刷卡机读取信息原理相同的是(　　) A．电磁铁 B．发电机 C．电动机 D．电磁继电器 考法01 通电螺线管的磁感线 通电螺线管外部的磁感线都是从北极出发回到南极的；通电螺线管内部的磁感线是从南极到北极的，这样与外部磁感线才可以组成闭合的曲线。此时要用“磁场对磁极的作用力规律"来解释，即磁场对N极作用力的方向跟该点磁场的方向相同，说明在通电螺线管内部的磁感线是从南极到北极的。 【典例1】在如图所示的电路中，根据小磁针静止时的指向可知(　　) A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源的正极 B．b端是通电螺线管的N极，d端是电源的正极 C．a端是通电螺线管的N极，c端是电源的负极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源的负极 考法02 磁悬浮列车 磁悬浮列车的工作原理有两种，一种是同名磁极相互排斥，另一种是异名磁极相互吸引。 【典例2】磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物。上海磁悬浮列车的结构如图甲所示。要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是　 　(填“N”或“S")极。图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管。B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极　 　，(螺线管B与电磁铁A之间相互　 　 (填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方。 课堂练习 1．如图所表示的磁场与实际不相符的是（　　） A．同名磁极间的磁场 B．直线电流的磁场 C．通电螺线管的磁场 D．蹄形磁体的磁场 2．如图所示，甲、乙均为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是(　　) A．N、S、N、N B．S、N、S、S C．S、S、N、S D．N、N、S、N 3．如图是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是(　　) A．滑片P向右移动，其他条件不变 B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变 D．电源的正负极对调，其他条件不变 4.某科学兴趣小组模拟奥斯特实验来研究电和磁的关系。他们在小磁针的上方拉一根水平方向放置的直导线，电源选用两节1.5V的新干电池。当直导线通电时，该组同学未观察到小磁针偏转的现象。造成上述现象的原因可能是(    ) A.导线未沿南北方向放置    B.导线未放置在小磁针的一侧 C.电源电压偏低        D.选用的直导线太粗 5．近年来磁悬浮盆栽备受人们关注，如图是一盆磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁体，底座内装有电磁铁，盆栽能在空中自由悬浮并转动，给该盆栽浇水前后(　　) A．盆栽受到的磁力不变 B．盆栽受到的重力与空气对盆栽的浮力是一对平衡力 C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向 D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流 6．一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中，正确的是(　　) A．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用 B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向右的摩擦力 C．闭合开关后，滑片P向a移动时，电磁铁与条形磁铁间的作用力减小 D．闭合开关后，滑片P向b移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力变大 7．如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法正确的是(　　) A．开关闭合时，小磁针N极向上偏转，S极向下偏转 B．开关闭合后，滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性减弱 C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小 D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变 8．如图所示，在电磁铁的正．上方用弹簧挂一条形磁铁。下面说法正确的是(　　) A．开关闭合，电磁铁上端是N极 B．开关闭合，条形磁铁与电磁铁相互吸引 C．当滑片P从b端向a端滑动的过程中，灯泡变暗，电磁铁磁性减弱 D．当滑片P从b端向a端滑动的过程中，弹簧的长度会变短 9．如图所示，在一通电环形线圈内放一小磁针，小磁针的指向是（　　） A．N极垂直纸面指向纸内 B．N极垂直纸面指向纸外 C．N极指向右 D．N极指向左 10．在探究“通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路。实验时： （1）可通过观察　 　 来判断通电螺线管的磁极。 （2）如图乙所示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。 （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，除了图中所示的器材外，还需　 　 。若开关S接“1”时，电流表的示数为I，现将开关S从“1”换接到“2”上，接下来他的操作是　 　 ，这样可以探究通电螺线管磁场的强弱与匝数的关系。 11．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，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”）。 12．道路施工时为避免事故发生，需要在施工现场放置瞥示灯，如图是小嘉在项目化活动过程中设计的警示灯模拟电路。 （1）要实现闭合开关后警示灯能持续一亮一灭交替闪烁，则应将警示灯串联在如图电路中的 　 　 （选填“A”或“B”）位置。 （2）在模拟电路中，电磁铁的上端为是 　 　 极。若仅增加电磁铁线圈匝数，警示灯的亮灭闪烁频率会变 　 　 （选填“快”或“慢”）。 （3）请说明警示灯能持续一亮一灭交替闪烁的工作原理及过程：　 　 。 课后巩固 1．某小区单元的楼梯口安装了防盗门，其门锁原理如图所示（图中只画出了其中一家住户的控制开关S）。该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是（　　） A．衔铁可以选择不易生锈的青铜制造 B．闭合开关S后，电磁铁右端为N极 C．该门锁利用电流磁效应的原理工作 D．电磁铁周围磁场是假想的物理模型 2．在制造精密电阻时，常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管（　　） A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极 C．左端为S极。右端为N极 D．左端为N极，右端为S极 3．如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁铁，条形磁铁下面放置一通电螺线管，当条形磁铁从从左向右水平拉过时，在图象中弹簧测力示数变化情况正确的是（　　） 4．如图所示为一台非铁性物质制成的天平。天平左盘中的 A 是一铁块,B 是电磁铁。未通电时天平平衡,给 B 通以图示方向的电流(a 端接电源正极,b 端接电源负极),调节线圈中电流的大小,使电磁铁对铁块 A 的吸引力大于铁块受到的重力,铁块 A 被吸起。当铁块 A 向上加速运动的过程中,下列判断正确的是(　　) A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡 B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降 C．电磁铁B的下端为N极，天平左盘下降 D．电磁铁B的下端为N极，无法判断天平的平衡状态 5．如图所示，小李利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器。在微机室房门处安装开关S，电铃安在传达室。当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁　 　(填“有”或“无”)磁性，并且B端为　 　极，跟金属弹簧片相互　 　，电铃电路　 　，电铃报警。 6．如图为一种仓库防盗报警器的部分工作原理图。其踏板放在仓库的门口，电铃和电灯放在值班室内。 （1）踏板相当于控制电路中的　 　。 （2）用笔画线将工作电路连接完整，要求有人踩踏板时电铃响，无人踩踏板时电灯亮。请根据所学知识解释其工作原理。 7．如图所示，虚线框内画出了通电螺线管C的A端、通电螺线管D的B端以及小磁针在各位置上静止时的指向。图中小磁针涂黑的一端为小磁针的N极，由此可以判断出通电螺线管D的B端是　 　(填“N”或“S”)极。 螺线管C下方的E点连接的是电源的　 　(填“正”或“负”)极。 8．小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沫板上，让它漂浮在水面，制作指南针，如图所示，请根据左图标出该指南针的南极应标在泡沫板的　 　处（选填a、b、c、d），该指南针静止时，南极所指的是地理的　 　（选填南方或北方）。 9．为探究电磁铁的磁性与哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想： 猜想A：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强； 猜想B：外形相同的电磁铁，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)在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，如图所示的三种情况，根据小丽的猜想和实验，完成下列问题。 （1）通过观察　 　的不同，来判断磁性强弱。 （2）通过比较图　 　两种情况，可以验证猜想A是正确的。 （3）通过比较图C甲、乙两电磁铁，发现猜想B不全面，应补充　 　。 （4）通过比较图C中甲、乙两电磁铁，得到的结论是　 　。 （5）检查电路连接完好，小丽闭合开关后发现甲、乙两个铁钉都不能吸引大头针，她下一步的操作是 (填字母)。 A．重新绕制电磁铁 B．更换电源 C．拆除滑动变阻器 D．移动滑动变阻器滑片 10．（1）将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图甲，当闭合电键时，灯L1即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。此现象说明当闭合电键时，电磁铁的磁性强弱在短时间内的变化情况为　 　；当断开电键时，灯闪亮说明电磁可在短时间内　 　（选填“充电”或“供电”）。 （2）如图乙，两根绝缘细线吊着一根铜棒，空间存在垂直纸面的匀强磁场，棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为F1，若棒中电流大小不变方向相反，两线上的拉力大小均为F2，且F2＞F1，则铜棒所受磁场力大小为　 　。（用已给字母表示） （3）如图丙是“悬空的磁环”示意图，假设甲、乙、丙三个磁环相同，质量均为m，中间塑料管是光滑的。若甲的上端为S极，则乙的上端为　 　极；当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力为F1和丙对乙的作用力为F2，则F1　 　F2。（选填“＜”“=”“＞”）。 （4）两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通以相同强度的电流，方向如图丁所示，那么两电流所产生的磁场垂直导线平面向外且最强的在填哪个区域为　 　（填“1”或“2”或“3”或“4”） 11.如图甲，水平桌面上，两块相同的条形磁铁在水平推力F1，的作用下，做匀速直线运动。 (1)取走其中一块后，磁铁在水平推力F₂的作用下仍做匀速直线运动，如图乙，则F₂________F（选填“＞”“=”或“＜”）。 (2)如图丙，磁铁在F₂作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关S，则磁铁速度将_____（选填“变大”“不变”或“变小”），此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁铁匀速直线运动，F₂应____（选填“变大”“不变”或“变小”）。 12．据交警部门统计，货车发生交通事故的主要原因是超载，于是交警部门为了检查货车是否超载，设计了一个货车超载自动报警电路。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大。某压力传感器输出电压与压力的关系如表： 压力/（×105牛顿） 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0 输出电压/（伏特） 0 1 2 3 4 5 他们利用压力传感器和电阻箱R（最大电阻999欧姆）及部分其它器材设计了图示的电路。闭合开关，当线圈中电流大于或等于20毫安时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25欧姆，继电器电路的电源电压由压力传感器的输出电压U提供（假设U不受继电器电路影响）。 （1）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则电铃应接在图中　 　（填“MN”或“EF”）两端； （2）当货车总质量大于或等于24吨时，启动报警系统。则电阻箱R的电阻应调节到多大?（g取10牛顿/千克） 13．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220 V的电源和阻值为R0＝88 Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5 V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱Rt(可取值范围为0～120 Ω)和热敏电阻Rt组成，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50 mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。 （1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而　 　(填“增大”“不变”或“减小”)。 （2）如果恒温箱的温度设定为60 ℃，则电阻箱R1应取多大阻值？ （3）该恒温箱可设定的最高温度是多少？ 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2讲 电流的磁场 知识点01 直线电流的磁场 （一）奥斯特实验 任何导线中有电流通过时，其周围空间都产生磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电现象与磁现象不是孤立的，而是密切联系的，奥斯特实验是第一个揭示电和磁联系的实验。 (1)在小磁针的上方放置一根与小磁针平行的直导线，当给直导线通电时，可观察到小磁针发生了偏转。 结论:小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。 (2)电路断电后，小磁针不发生偏转。 (3)改变电流的方向，观察到小磁针的偏转方向发生改变，即偏转方向与第一次偏转方向相反。 结论:通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。 （二）直线电流的磁场分布特点 在有机玻璃板上穿一个孔，一根直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上一些细铁屑。 给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察到细铁屑在直导线周围形成一个个同心圆(如图所示)。 结论:直线电流周围的磁感线分布规律是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆在与直导线垂直的平面上，越靠近通电直导线，磁场越强，反之越弱。 【能力拓展】 ①由于地磁场的存在，小磁针静止时南北指向，为使实验结果更明显，通电导线应沿南北方向放置。 ②将磁场的分布规律转换为铁屑的分布情况，这是转换法的应用。 【即学即练1】如图所示是奥斯特实验的示意图，其中 ab、cd 为金属棒，支架其余部分为绝缘材料。a、b 接上导线并通电，观察小磁针偏转情况。 （1）此实验成功的条件之一是金属棒呈________（选填“东西”、“南北”）方向放置。 （2）将导线分别从 a、b 移到 c、d，电流大小、方向保持不变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）。 【答案】（1）南北（2）改变 【解析】（1）正常状态下，小磁针朝向南北方向；如果金属棒的方向与小磁针的方向平行，那么通电后小磁针受到的磁力最大，它的偏转最明显； （2）根据右手螺旋定则分别判断导线在不同位置时，小磁针的指向，然后进行比较。 【解答】（1）当金属棒呈南北方向放置时，小磁针受到的磁力最大，偏转最明显，因此此实验成功的条件之一是金属棒呈南北方向放置； （2）用右手握住导线，大拇指的方向与电流方向一致，那么弯曲的四指的指向就是周围磁场的方向；当电流从ab导线经过时，在小磁针的位置磁场是垂直纸面向里的；当电流从cd导线经过时，在小磁针的位置磁场方向是垂直纸面向外的；因为小磁针N极的指向与磁场方向相同，所以它的偏转方向改变。 【即学即练2】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． 【答案】B 【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。 【即学即练3】小强同学受奥斯特实验的启发，产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣。探究过程如下： ⑴如图所示连接好电路，放上能够自由转动的小磁针，调节　 　(填“直导线”或“小磁针”)的位置，使小磁针静止时与直导线　 　(填“垂直”或“平行”)。 ⑵闭合开关后，该电路是　 　(填“通路”“断路”或“短路”)状态，这样做的目的是增大　 　，从而可增强电流的磁场。 ⑶闭合开关，当直导线通电时小磁针发生偏转；断电后，小磁针转回到原来指南北的方向。 ⑷使通电电流的方向反向后，小磁针也发生偏转，其N极所指方向与(3)时　 　(填“ 相同”“相反”或“不偏转")，通过这些现象你能总结出什么规律： ①　 　； ②　 　。 【答案】直导线；平行；短路；电流；相反；通电导线周围存在磁场；电流的磁场方向与电流方向有关 【解析】（1）在奥斯特实验中，只有导线的方向与小磁针的指向平行时，小磁针受到磁力才是最大的，它的偏转才最明显。 （2）闭合开关后，如果电路中没有用电器，电流直接从正极流回负极，那么这就是短路。短路时，通过电路的电流很大，容易烧毁电源，发生火灾。 （4）根据实验现象解答。 ①通电时，小磁针的指向发生偏转，说明它受到磁力的作用，即通电导体周围存在磁场； ②当电流方向改变后，小磁针的指向发生偏转，说明电流产生的磁场方向发生改变，那么得到电流的磁场方向和电流方向有关的结论，据此分析解答。 【解答】（1）如图所示连接好电路，放上能够自由转动的小磁针，调节直导线的位置，使小磁针静止时与直导线平行。 （2）闭合开关后，该电路是短路状态，这样做的目的是增大电流，从而可增强电流的磁场。 （4）使通电电流的方向反向后，小磁针也发生偏转，其N极所指方向与(3)时相反，通过这些现象得到： ① 通电导线周围存在磁场； ②电流的磁场方向与电流方向有关。 知识点02 通电螺线管的磁场 （一）通电螺线管的有关实验 (1)实验一 ①用导线绕成螺线管后通电，观察到能吸引大头针。说明通电螺线管周围存在磁场。 ②在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，观察到通电螺线管能吸引更多大头针，说明插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。产生此现象的原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一个磁体，通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加，产生了更强的磁场，吸引了更多的大头针。 (2)实验二 ①在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，通电后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布规律。 结论:通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场很相似。 ②改变电流方向，用小磁针探测螺线管的磁极，观察发现螺线管的磁极发生变化。 结论:通电螺线管的磁极跟电流方向有关，改变电流方向，磁极会发生变化。 （二）通电螺线管磁场的有关性质 (1)特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。 (2)极性的判断:通电螺线管两端的极性与螺线管中的电流方向有关，它们的关系可以用右手螺旋定则(安培定则)来判定。 （三）右手螺旋定则(安培定则) (1)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则(也叫安培定则)来判定:用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。 (2)直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系(用右手螺旋定则判定):用右手握住导线，让大拇指指向电流的方向，四指弯曲的方向就是直线电流产生的磁场方向。 (3)右手螺旋定则的说明 ①决定通电螺线管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正负极的接法。当两个螺线管上电流的环绕方向一致时，它们两端的磁极极性相同。 ②在判断通电螺线管磁极极性时，四指的环绕方向必须跟螺线管上电流的环绕方向一致。 ③N极和S极一定在通电螺线管的两端。 【即学即练4】如图所示，弹簧下吊一块软铁，下端有一个带铁芯的螺线管，R是滑动变阻器，如果将滑片P向右端移动或者抽出铁芯，弹簧长度的变化应分别是（　　） A．伸长、伸长 B．缩短、缩短 C．伸长、缩短 D．缩短、伸长 【答案】C 【解析】首先分析电磁铁磁场强度的变化，然后确定铁块受到磁力的大小变化，最后根据F=G+F吸引确定弹簧受到拉力的变化，最后确定弹簧长度的变化。 【解答】根据图片可知，如果将滑片P向右移动，那么变阻器的阻值减小，而通过电磁铁的电流增大，则电磁铁的磁场增强，铁块受到的吸引力增大。根据F=G+F吸引可知，弹簧受到的拉力增大，则长度变大。 如果抽出铁芯，那么电磁铁的磁场变弱，铁块受到的吸引力减小。根据F=G+F吸引可知，弹簧受到的拉力减小，则长度变小。故C正确，而A、B、D错误。 【即学即练5】酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示，电磁铁的工作原理是　 　；装置通电后，电磁铁上端为　 　(填“N”或“S")极。 【答案】电流的磁效应；N 【解析】（1）根据电磁铁的工作原理解答； （2）根据安培定则判断电磁铁的极性。 【解答】（1）电磁铁的工作原理为电流的磁效应。 （2）线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则电磁铁的上端为N极。 知识点03 电磁铁 （一）电磁铁的构造:螺线管和铁芯。 （二）电磁铁的原理:电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的。将软铁棒插入螺线管内部，当线圈通上电流时，螺线管产生磁性，线圈内部的磁场使软铁棒磁化为磁铁，使磁性增强；当电流切断时，线圈及软铁棒的磁性消失。 （三）实验探究:影响电磁铁磁性强弱的因素 (1)设计实验 ①控制变量法:研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，控制螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变，通过移动滑动变阻器的滑片改变线圈中的电流大小，研究当电流逐渐变大时，电磁铁的磁性如何变化。 研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时，控制电路中的电流不变，接入不同匝数的电磁铁。 ②转换法:通过电磁铁吸引大头针的数目来体现电磁铁的磁性强弱。 (2)进行实验 ①用一根导线在一枚铁钉上缠绕几匝制作一个电磁铁。 ②将制作的电磁铁、滑动变阻器及电流表、开关电源连入电路中,如图所示 ③闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数增大，观察电磁铁吸引大头针的数目有什么变化，将观察到的实验现象记录在表格中。 ④将两个线圈匝数不同的电磁铁串联在电路中，如图所示，观察两个电磁铁吸引大头针的数目有什么不同，将观察到的实验现象记录在表格中。 ⑤整理好实验器材。 ⑥归纳分析:通过电磁铁的电流越大，吸引大头针的数目越多，说明电磁铁的磁性越强；线圈匝数多的甲电磁铁吸引大头针的数目多，说明甲电磁铁比乙电磁铁的磁性强。 (3)实验结论:线圈匝数一定时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强；在电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （四）电磁铁的优点 (1)电磁铁磁性的有无可由通断电流来控制:有电流时有磁性，无电流时无磁性。 (2)电磁铁磁性的强弱可以通过改变电流大小和线圈匝数来控制:电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。 (3)电磁铁的磁场方向可通过改变电流方向来控制:电流方向改变后，磁场方向改变。 【即学即练6】连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是(　　) A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响 B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响 C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响 D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响 【答案】B 【解析】分析各个选项中实验所需的实验器材，需要的实验电路，然后与图片进行比较即可。 A.断开开关，无电流；闭合开关，有电流，通过能够吸引大头针判断是否有磁场，则可以探究电流的有无对电磁铁的磁场的影响，故A不合题意； B.探究电流方向对电磁铁磁场方向的影响时，需要改变电路中的电流方向，而这个电路无法实现，故B符合题意； C.探究电流大小对磁场强弱的影响时，需要控制线圈匝数相同而改变电流，只需观察同一个电磁铁，然后调节变阻器的阻值即可，故C不合题意； D.探究线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响时，需要控制电流相同而改变线圈匝数，题目中两个电磁铁线圈匝数不同，二者串联即通过电流相等，故D不合题意。 【即学即练7】某科学兴趣小组按如图所示电路探究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”，记录数据如表。 实验次数 1 2 3 电流(安) 0.8 1.8 1.5 吸引大头针数目(枚) 无铁芯(50 匝线圈) 0 0 0 有铁芯(50 匝线圈) 3 5 8 （1）通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有　 　。 （2）实验中发现无铁芯的通电螺线管没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是：　 　。（列举1种） （3）小组同学提出一个新问题：通电螺线管的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关？ 于是进行了如下实验：①按电路图接好电路，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，插入大铁芯，记录被吸引的大头针数目。②取下大铁芯，再更换为小铁芯，改变滑动变阻器的滑片位置，记录被吸引的大头针数目。③两者进行比较。该实验存在明显不足，请指出不足之处：　 　。 【答案】（1）电流大小，有无铁芯 （2）把小磁针放到螺线管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性 （3）改变滑动变阻器的滑片位置 【解析】（1）根据表格数据，分析影响通电螺线管磁性强弱的可能因素； （2）没有吸引大头针，可能是螺线管产生的磁场太弱，可以借助阻力非常小的小磁针进行验证。只需比较通断电时小磁针指向是否改变即可。 （3）探究通电螺线管的磁场强弱与铁芯大小的关系时，必须控制通过电路的电流大小相同。实验中，改变了滑动变阻器的滑片位置，从而改变了电阻，导致电流发生改变，据此分析解答。 【解答】（1）根据表格可知，变化的因素有两个：电流大小和有无铁芯，因此：通过本实验可探究影响通电螺线管磁性强弱的因素有：电流大小和有无铁芯。 （2）小组同学通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是：把小磁针放到螺线管的下端，断电时，小磁针一端指南一端指北，闭合开关，如果小磁针发生偏转，说明有磁性。 （3）该实验存在明显不足，请指出不足之处：改变滑动变阻器的滑片位置。 知识点04 电磁继电器 （一）实质 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。 （二）主要结构 由电磁铁、衔铁、弹簀触点等组成。 控制电路:低压电源电磁铁、弹簧、开关等。 工作电路:用电器、高压电源、指示灯、触点等。 （三）工作原理 (1)闭合开关→控制电路接通→电磁铁有磁性→吸引衔铁→触点开关与下触点接通→绿灯亮电动机工作。 (2)断开开关→控制电路断开→电磁铁磁性消失→弹簧复位→触点开关与上触点接通→红灯亮。 （四）作用 一是可以实现通过低电压和弱电流来控制高电压和强电流，二是可以实现自动控制和远距离控制。 【能力拓展】接线时注意电磁铁和低压电源、开关连接构成控制电路;用电器、高压电源和触点构成工作电路，不可接错。 在控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光的自动控制。 【知识拓展】 ①电磁选矿机和电磁起重机 a.电磁选矿机的工作原理:电磁选矿机中的半环是电磁铁,通入电流时就会有磁性，通过外筒的转动，将铁磁性物质与非铁磁性物质分开 b.电磁起重机的工作原理:电磁起重机的核心是一块大的电磁铁，它的铁芯是用软铁制成的，其磁性的有无可利用电流的通断来控制，其磁性的强弱可以通过改变电流的大小来控制，电磁起重机可以方便地实现重型钢铁的搬运。 ②磁悬浮列车 磁悬浮列车是利用“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引”的原理，通过列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁之间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道间的摩擦。磁悬浮列车运行时的阻力很小，因此运行速度很快。 【即学即练8】如图所示，R0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，白天灯熄，夜晚灯亮。下列说法正确的是(　　) A．白天流过R0的电流比夜晚小 B．给路灯供电的电源应接在b、c两端 C．白天R0两端的电压比夜晚大 D．白天，如果将电阻箱R的阻值调大，则路灯也可能变成亮 【答案】D 【解析】A.根据光照强度的变化判断光敏电阻阻值如何变化；然后根据欧姆定律分析。 B.利用直流电源为电磁铁供电，将电源、光敏电阻、定值电阻、电键直接串联即可；分析电磁铁的电路，判定利用照明电源为路灯供电的接入点； CD.白天时，有光照，光敏电阻阻值较小，根据串联分压的特点分析。 【解答】A.因为白天时，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，由欧姆定律分析可知，白天流过Ro的电流比夜晚大，故A错误； B.光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；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B接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭， 给路灯供电的电源应接在b、c两端 ，故B错误； C.白天时，有光照，光敏电阻阻值较小，分担的电压小，根据串联分压的特点可知，Ro两端的电压分担的小；夜晚光敏电阻分担的电压大，Ro两端的电压分担的电压较大，即白天Ro两端的电压比夜晚小，故C错误； D.由电路结构可知，当电阻箱R的阻值变大时，路灯亮，因此，白天如果将电阻箱R的阻值调大，路灯也可能变成亮，故D正确。 【即学即练9】如图为利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图，其中R是光敏电阻。不计电磁铁线圈电阻，定值电阻R0=40Ω，控制电路电源电压为12V。白天，太阳能电池板将太阳能转化为电能，贮存于蓄电池中。傍晚，当光照强度减弱，使电磁铁中电流=0.1A时，控制电路会自动接通路灯电路，由蓄电池给LED路灯供电。 （1）由题意可推断，光敏电阻R的阻值随光照强度的减弱而　 　(选填 “增大”或“减小”)。 （2）列式计算LED路灯亮起时，光敏电阻R的阻值。 （3）若想在光照更暗时才使路灯接通而工作，可采取的做法是　 　(写出一种即可) 。 【答案】（1）增大 （2）解：路灯亮时，电磁铁中电流I=0.1A， 则R总= R=R总－R0=120Ω－40Ω=80Ω。 （3）增大电压、减小电阻R0的阻值（合理即可） 【解析】（1）当光照强度减弱时，控制电路接通路灯所在的电路，此时衔铁不能被电磁铁吸引而弹回原来位置，因此通过电磁铁的电流减小，而光敏电阻的阻值增大； （2）首先根据 计算出电路的总电阻，再根据 R=R总－R0 计算出光敏电阻R的阻值； （3）当光照更暗时，光敏电阻的阻值变大，此时电流会变得更小，只有保持电流不变，才能使衔铁继续被吸引，不接通灯泡所在的电路，据此分析可行的做法。 【即学即练10】如图所示为电磁选矿机的示意图，上端为矿石漏斗，则铁矿石落在___________（填“左”或“右”）坑中，欲使所选铁矿石的含铁量增大，则电磁铁中的电流应该___________（填“增大”或“减小”）一些。 【答案】右；减小 【解析】[1]由于转筒内有电磁铁，即由于电磁铁能吸引铁磁性物质，所以，落入右中的是铁矿石，而非铁矿石在重力的作用下，在左侧下落。 [2]欲使所选铁矿石的含铁量增大，则应减小电磁铁中的电流，使其磁性减弱，使含铁量大的矿石可以落入右侧。 【即学即练11】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图是扬声器的构造示意图。当线圈中通过变化的电流时，线圈受到　 　力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆　 　，于是扬声器就发出了声音。 【答案】磁场；振动 【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图是扬声器的构造示意图。当线圈中通过变化的电流时，线圈受到磁场力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 知识点05 信息的磁记录 磁记录是目前信息记录的重要方式之一。 (1)硬盘是信息磁记录的重要器件，主要由磁记录盘片、读写磁头以及其他配件组成。盘片的表面均匀地涂有一层极薄的磁性颗粒,读写磁头实际上就是一块电磁铁。在硬盘上存人数据时，将声音、图像、数字等需要记录的信息转变为电信号，电流通过读写磁头转变为记录磁场，这个磁场使盘片上的磁性颗粒按照它的方向排列，信息就记录在盘片中了。读取时，只要使记录的磁信息转变为电信号，再将电信号转变成声音、图像、数字等信息。 (2)我们常用的录音机是利用磁带来记录声音的，录音磁带的一面涂有一层感粉，每一个磁粉粒就是个小磁体。当录音机通电时，磁头产生一个强磁场把磁粉磁化。 录者过程中声音的电信号就是通过磁化的方法记录在磁带上。放音时，当磁带通过放音磁头，磁带上磁粉的磁场按原来记录的规律变化，使通过磁头的电流随磁场的变化而变化，电流通过喇叭，记录的声音就被还原了。 【即学即练12】刷卡机广泛应用于银行、超市等。如图所示的POS刷卡机读出信息的原理是：当带有磁条的信用卡在刷卡机上刷过时，刷卡机的检测头就会产生感应电流，便可读出磁条上的信息。下列设备的工作原理与刷卡机读取信息原理相同的是(　　) A．电磁铁 B．发电机 C．电动机 D．电磁继电器 【答案】B 【解析】根据“当带有磁条的信用卡在刷卡机上刷过时，刷卡机的检测头就会产生感应电流”可知，刷卡机的工作原理是电磁感应现象，据此分析判断。 A.电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故A不合题意； B.发电机的工作原理是电磁感应，故B符合题意； C.电动机的工作原理是通电导体在磁场受力运动，故C不合题意； D.电磁继电器的工作原理是电磁铁，故D不合题意。 考法01 通电螺线管的磁感线 通电螺线管外部的磁感线都是从北极出发回到南极的；通电螺线管内部的磁感线是从南极到北极的，这样与外部磁感线才可以组成闭合的曲线。此时要用“磁场对磁极的作用力规律"来解释，即磁场对N极作用力的方向跟该点磁场的方向相同，说明在通电螺线管内部的磁感线是从南极到北极的。 【典例1】在如图所示的电路中，根据小磁针静止时的指向可知(　　) A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源的正极 B．b端是通电螺线管的N极，d端是电源的正极 C．a端是通电螺线管的N极，c端是电源的负极 D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源的负极 【答案】A 【解析】根据小磁针的指向确定通电螺线管的极性，根据安培定则判断电源的正负极。 在螺线管内部，磁感线从S指向N极。根据图片可知，小磁针在磁铁内部，此时小磁针的N极指向a端，即磁感线从b指向a，那么a为螺线管的N极，b为螺线管的S极。 右手握住螺线管，大拇指指向a端，此时弯曲的四指指尖向上，则线圈上电流方向向上，即电流从c端流出，d端流入，那么c端为电源的正极，d端为电源的负极。 考法02 磁悬浮列车 磁悬浮列车的工作原理有两种，一种是同名磁极相互排斥，另一种是异名磁极相互吸引。 【典例2】磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物。上海磁悬浮列车的结构如图甲所示。要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是　 　(填“N”或“S")极。图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管。B中电流方向如图乙所示，请在图中标出通电螺线管的N极　 　，(螺线管B与电磁铁A之间相互　 　 (填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方。 【答案】S；；排斥 【解析】（1）根据图甲可知，要使车身与轨道脱离，车身需要受到向上的吸引力。根据“异名磁极相互吸引”可知，车身线圈上端应该是S极。 （2）根据图乙可知，线圈上电流向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为螺线管B的N极； （3）根据图片可知，要使螺线管B悬浮在A上面，二者之间必须排斥。 课堂练习 1．如图所表示的磁场与实际不相符的是（　　） A．同名磁极间的磁场 B．直线电流的磁场 C．通电螺线管的磁场 D．蹄形磁体的磁场 【答案】C 【解析】A.同名磁极相互排斥，它们之间的磁场成顶牛之势，且磁感线都从N极出来，回到S极，故A正确不合题意； B.右手握住直导线，大拇指指向电流方向，弯曲的四指指尖朝向的方向就是磁场的环绕方向，故B正确不合题意； C.线圈上电流方向向左。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指朝下，则螺线管的下端为N极，上端为S极。而磁感线应该从下端出来，回到上端，故C错误符合题意； D.蹄形磁铁的上端为N极，下端为S极，则磁感线应该从上端出来，回到下端，故D正确不合题意。 2．如图所示，甲、乙均为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是(　　) A．N、S、N、N B．S、N、S、S C．S、S、N、S D．N、N、S、N 【答案】D 【解析】根据安培定则确定B、C的极性，再根据磁感线形状确定A与B，C与D为同极还是异极，最后根据磁极之间的相互作用规律分析即可。 根据图片可知，线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则B为N极，C为S极。A、B之间磁感线呈顶牛之势，则二者为同极，那么A为N极。C、D之间磁感线相连，则二者为异极，那么D为N极。故D正确，而A、B、C错误。 3．如图是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是(　　) A．滑片P向右移动，其他条件不变 B．滑片P向左移动，其他条件不变 C．开关S由1扳到2，其他条件不变 D．电源的正负极对调，其他条件不变 【答案】B 【解析】要增强电磁铁的磁场强弱，要么增大通过电磁铁的电流，要么增大电磁铁的线圈匝数。 根据图片可知，当其它条件不变时，变阻器的滑片向左移动，电阻变小，电流变大，则磁场变强，故A错误，B正确； 当变阻器的滑片位置不动时，即电流相等时，将开关从2扳到1时，线圈匝数增大，则磁场变强，故C错误； 电源的正负极对调，只会改变通过电磁铁的电流方向，从而改变磁场方向，而不能改变磁场强弱，故D错误。 4.某科学兴趣小组模拟奥斯特实验来研究电和磁的关系。他们在小磁针的上方拉一根水平方向放置的直导线，电源选用两节1.5V的新干电池。当直导线通电时，该组同学未观察到小磁针偏转的现象。造成上述现象的原因可能是(    ) A.导线未沿南北方向放置    B.导线未放置在小磁针的一侧 C.电源电压偏低        D.选用的直导线太粗 【答案】A 【解析】小磁针没有偏转，说明它受到的电磁力太小，据此对四个选项进行判断即可。 【解答】A.一般情况下，小磁针静止时肯定沿南北方向。如果通电导线也沿南北方向，那么此时电流产生的磁场对小磁针的作用力最大，很容易偏转。如果导线沿东西方向，那么小磁针几乎不受电磁力的作用，肯定不会发生偏转，故A正确； B.根据题意可知，导线放置在小磁针的上方，故B错误； C.两节干电池串联，那么总电压为3V，通过一段普通导线的电流应该较大，会产生足够的电磁力，从而使小磁针发生偏转，故C错误； D.导线越粗，电阻越小，通过的电流越大，受到的电磁力越大，小磁针越容易偏转，故D错误。 5．近年来磁悬浮盆栽备受人们关注，如图是一盆磁悬浮盆栽，盆栽底部有磁体，底座内装有电磁铁，盆栽能在空中自由悬浮并转动，给该盆栽浇水前后(　　) A．盆栽受到的磁力不变 B．盆栽受到的重力与空气对盆栽的浮力是一对平衡力 C．要使盆栽与底座之间距离不变，可改变电磁铁线圈内的电流方向 D．要使盆栽与底座之间距离不变，可适当增大电磁铁线圈内的电流 【答案】D 【解析】当盆栽在空中悬浮时，它受到的重力与磁力相互平衡，即二者相等。盆栽中浇水后，重力增大，则它受到的磁力增大，故A错误； 当盆栽不受磁力时，它静止在桌面上，此时它受到的浮力小于重力。当它悬空时，排开空气的体积不变，则它受到的浮力不变，此时浮力仍然小于重力，肯定不是平衡力，故B错误； 要使盆栽与底座之间的距离不变，就必须增大底座的磁场，即增大电磁铁线圈内的电流大小，故C错误，D正确。 6．一条形磁铁放在水平桌面上，处于静止状态，电磁铁置于条形磁铁附近并正对(如图所示)。下列叙述中，正确的是(　　) A．闭合开关前，电磁铁与条形磁铁间没有力的作用 B．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向右的摩擦力 C．闭合开关后，滑片P向a移动时，电磁铁与条形磁铁间的作用力减小 D．闭合开关后，滑片P向b移动过程中，若条形磁铁始终处于静止状态，则它受到桌面的摩擦力变大 【答案】B 【解析】（1）根据磁体的性质判断； （2）首先根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用规律分析条形磁体受到磁力的方向，最后根据二力平衡的知识判断受到摩擦力的方向。 （3）首先分析电阻变化，再确定电流变化，接下来分析电磁铁磁场强度变化，最终确定条形磁体受到磁力的变化。 （4）分析电流变化，确定电磁铁磁场强度变化，进而判断条形磁铁受到磁力的变化，最后根据二力平衡确定它受到摩擦力的变化。 【解答】A.闭合开关前，电磁铁没有磁性，但是条形磁体有磁性，二者也会先后吸引，故A错误； B.闭合开关后，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，右端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，条形磁体受到水平向左的吸引力。由于条形磁体处于静止状态，所以它受到的摩擦力与吸引力相互平衡，即二者大小相等，方向相反。因为吸引力水平向左，所以摩擦力水平向右，故B正确； C.闭合开关后，滑片P向a移动时，变阻器的阻值减小，通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁场变强，而它与条形磁体之间的作用力增大，故C错误； D.闭合开关后，滑片P向b移动过程中，变阻器阻值变大，通过电磁铁的电流变小，则电磁铁磁场变弱，则条形磁体受到的磁力变弱。条形磁铁始终处于静止状态，则它受到的摩擦力与磁力相等，因此摩擦力也变小，故D错误。 7．如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法正确的是(　　) A．开关闭合时，小磁针N极向上偏转，S极向下偏转 B．开关闭合后，滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性减弱 C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小 D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变 【答案】C 【解析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，根据磁极之间的相互作用规律判断小磁针的指向； （2）电磁铁的磁场强弱与电流大小有关，即电流越大，磁场越强； （3）（4）对铁球进行受力分析，根据二力平衡的知识判断浮力的变化。 【解答】A.开关闭合时，线圈上的电流向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指向右边，此时大拇指指向上端，则上端为电磁铁的N极，下端为S极。根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，小磁针的S极向上偏转，故A错误； B.开关闭合后，滑动变阻器的滑片向下移动时，它的阻值减小，而通过它的电流增大，则电磁铁磁性变强，故B错误； D.当开关断开时，小球只受重力和浮力，根据漂浮条件可知，此时浮力等于重力。当闭合开关后，电磁铁对小球产生向下的吸引力，此时F浮力=G+F吸引，则小球受到的浮力增大，故D错误； C.当闭合开关后，电磁铁对小球产生向下的吸引力，此时F浮力=G+F吸引。当电流减小时，电磁铁的磁场变弱，小球受到的吸引力减小，则小球受到的浮力减小，故C正确。 8．如图所示，在电磁铁的正．上方用弹簧挂一条形磁铁。下面说法正确的是(　　) A．开关闭合，电磁铁上端是N极 B．开关闭合，条形磁铁与电磁铁相互吸引 C．当滑片P从b端向a端滑动的过程中，灯泡变暗，电磁铁磁性减弱 D．当滑片P从b端向a端滑动的过程中，弹簧的长度会变短 【答案】C 【解析】A.开关闭合时，线圈上电流方向向左。右手握住螺线管，弯曲的四指朝左，此时大拇指指向下端，则电磁铁的下端为N极，上端为S极，故A错误； B.根据“异名磁极相互排斥”可知，条形磁体与电磁铁相互排斥，故B错误； C.当滑片P从b端向a端滑动的过程中，变阻器的阻值变大，则总电阻变大，而总电流变小，因此灯泡变暗，电磁铁磁场减弱，故C正确； D.当滑片P从b端向a端滑动过程中，电磁铁磁场减弱，则条形磁铁受到向上排斥力减小。根据F=G-F排斥可知，弹簧受到的拉力增大，则长度变大，故D错误。 9．如图所示，在一通电环形线圈内放一小磁针，小磁针的指向是（　　） A．N极垂直纸面指向纸内 B．N极垂直纸面指向纸外 C．N极指向右 D．N极指向左 【答案】B 【解答】解：如图所示，若通电时，据安培定则不难看出此时环形线圈的前面是N极，其后面是S极，故其磁感线的方向是应该是垂直于纸面向外，故此时小磁针静止时的N极指向与环形线圈的磁感线的方向是一致的，由于小磁针的磁感线应是从小磁针的N极出发回到S极的，故此时小磁针的静止时的N极应该是垂直纸面向外。 10．在探究“通电螺线管外部磁场特点”的实验中，小华设计了如图甲所示的电路。实验时： （1）可通过观察　 　 来判断通电螺线管的磁极。 （2）如图乙所示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。 （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，除了图中所示的器材外，还需　 　 。若开关S接“1”时，电流表的示数为I，现将开关S从“1”换接到“2”上，接下来他的操作是　 　 ，这样可以探究通电螺线管磁场的强弱与匝数的关系。 【答案】（1）小磁针的指向；（2）条形磁铁；（3）大头针；调节滑动变阻器的滑片P，保持电路中电流不变。 【解答】解：（1）读图可知，在螺线和旁有两个小磁针，我们可以通过观察小磁针的指向来判断螺线管的极性； （2）根据图示的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感线的形状是纺锤形的，这与条形磁体周围磁场分布相似； （3）要探究影响通电螺线管磁场强弱的因素，需要用到大头针，螺线管具有磁性能吸引大头针，根据大头针吸引的个数能判定磁性的强弱； 实验中，他将开关S从l换到2上时，连入电路的线圈匝数发生了变化，为了保证电流不变，应调节变阻器的滑片P，控制两次实验的电流大小不变，再次观察电流表示数及吸引的回形针数目，这样才能探究出通电螺线管磁场强弱与线圈匝数的关系。 11．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，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）S；（2）变大；（3）减小。 【解答】解：（1）电磁铁工作时，电流从电磁铁上端流入，下端流出，根据安培定则可得，电磁铁的上端为S极。 （2）当烟雾浓度升高时，RK的电阻变小，根据欧姆定律可知：控制电路中线圈中的电流变大。 （3）电磁铁的工作电流不变，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的阻值应减小。 12．道路施工时为避免事故发生，需要在施工现场放置瞥示灯，如图是小嘉在项目化活动过程中设计的警示灯模拟电路。 （1）要实现闭合开关后警示灯能持续一亮一灭交替闪烁，则应将警示灯串联在如图电路中的 　 　 （选填“A”或“B”）位置。 （2）在模拟电路中，电磁铁的上端为是 　 　 极。若仅增加电磁铁线圈匝数，警示灯的亮灭闪烁频率会变 　 　 （选填“快”或“慢”）。 （3）请说明警示灯能持续一亮一灭交替闪烁的工作原理及过程：　 　 。 【答案】（1）A；（2）S；快；（3）闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触点吸合，此时电流经过衔铁，从B点回到电源负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，A点处的警示灯又重新亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁 【解答】解：（1）根据图象可知电阻R和电磁铁串联，当将警示灯连接在B点时，无论衔铁是否被吸下来，灯都会发光，不会闪烁，当警示灯连接在A点时，闭合开关，灯亮，电磁铁中有电流流过，有磁性，将衔铁吸下，触点接通，灯泡和电磁铁被短路，灯灭、电磁铁因不过电流而失去磁性，衔铁被弹簧拉起来，触点断开，灯泡又重新发光，如此循环往复，使警示灯闪烁； （2）根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极；若仅增加电磁铁线圈匝数，在电流不变的情况下，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁的速度回变快，所以警示灯的亮灭闪烁频率会变快； （3）闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触点吸合，此时电流经过衔铁，从B点回到电源负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性，衔铁在弹簧的作用下被拉起，A点处的警示灯又重新亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁。 课后巩固 1．某小区单元的楼梯口安装了防盗门，其门锁原理如图所示（图中只画出了其中一家住户的控制开关S）。该门锁的工作过程是：楼上的人闭合控制开关S，门锁上的电磁铁通电后吸引卡入右侧门扣中的衔铁，门可打开。关于该门锁，下列说法中正确的是（　　） A．衔铁可以选择不易生锈的青铜制造 B．闭合开关S后，电磁铁右端为N极 C．该门锁利用电流磁效应的原理工作 D．电磁铁周围磁场是假想的物理模型 【答案】C 【解析】A.铁磁性物质为铁、钴、镍，而青铜不能被吸引，故A错误； B.线圈上电流方向向上；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为电磁铁的N极，故B错误； C.该门锁的主要结构为电磁铁，利用电流的磁效应，故C正确； D.电磁铁周围的磁场是客观存下的，故D错误。 2．在制造精密电阻时，常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管（　　） A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极 C．左端为S极。右端为N极 D．左端为N极，右端为S极 【答案】B 【解析】根据图片可知，当导线从左向右绕时，与导线从右向左绕时，导线上的电流方向相反。根据安培定则可知，两个线圈产生的磁场方向相反，大小相等，因此相互抵消，即左右两端都没有磁极，故B正确，而A、C、D错误。 3．如图所示，弹簧测力计下挂一条形磁铁，条形磁铁下面放置一通电螺线管，当条形磁铁从从左向右水平拉过时，在图象中弹簧测力示数变化情况正确的是（　　） 【答案】A 【解析】首先根据安培定则判断电磁铁的极性，然后根据磁极之间的相互作用分析条形磁铁受到磁力的方向，并根据二力平衡的知识分析测力计的示数变化。 【解答】①电磁铁线圈上电流方向向上；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则电磁铁的左端为N极，右端为S极。 ②当条形磁铁从左端到中间时，受到向上的排斥力，此时测力计的示数F=G-F排斥。由于电磁铁的磁场逐渐减弱，所以排斥力逐渐减小，则测力计的示数逐渐增大； ③当条形磁铁从中间到右端时，受到向下的吸引力，此时测力计的示数F=G+F吸引。由于电磁铁的磁场逐渐增强，所以吸引力逐渐增大，则测力计的示数逐渐增大。故A正确，而B、C、D错误。 4．如图所示为一台非铁性物质制成的天平。天平左盘中的 A 是一铁块,B 是电磁铁。未通电时天平平衡,给 B 通以图示方向的电流(a 端接电源正极,b 端接电源负极),调节线圈中电流的大小,使电磁铁对铁块 A 的吸引力大于铁块受到的重力,铁块 A 被吸起。当铁块 A 向上加速运动的过程中,下列判断正确的是(　　) A．电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡 B．电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降 C．电磁铁B的下端为N极，天平左盘下降 D．电磁铁B的下端为N极，无法判断天平的平衡状态 【答案】C 【解析】 ①根据安培定则判断电磁体的磁极方向。 ②从图中可以看出，电磁铁与铁块A都在天平的左盘中，天平是否平衡取决于它们整体对天平左盘的压力是否改变。通过对铁块 A的运动状态的分析，结合超重现象的产生，可判断AB整体对于天平左盘压力的变化。 【解答】 ①根据图片可知，线圈上电流方向向左。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向左，此时大拇指指向下端，则电磁体的下端为N极，上端为S极； ②电磁铁通电后，铁块A被吸起，铁块A向上加速运动的过程中，所以铁块受到的向上的电磁力F必然大于铁块的重力G；当铁块离开盘而又还未到达电磁铁的过程中，虽然铁块对盘的压力没有了，但力的作用是相互的，铁块对电磁铁有向下的吸引力（且吸引力大于铁块的重力G），所以，通过左盘电磁铁支架向下压左盘的力增大，故左盘将下降。 5．如图所示，小李利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器。在微机室房门处安装开关S，电铃安在传达室。当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁　 　(填“有”或“无”)磁性，并且B端为　 　极，跟金属弹簧片相互　 　，电铃电路　 　，电铃报警。 【答案】有；N；吸引；接通 【解析】电磁铁通电时有磁性，断电时无磁性，根据安培定则判断电磁铁的极性，结合图片分析防盗报警器的工作过程。 （1）当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁有磁性，跟金属弹簧片相互吸引，电铃电路接通，电铃报警。 （2）根据图片可知，电磁铁线圈上电流方向向下。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，为B端为电磁铁的N极。 6．如图为一种仓库防盗报警器的部分工作原理图。其踏板放在仓库的门口，电铃和电灯放在值班室内。 （1）踏板相当于控制电路中的　 　。 （2）用笔画线将工作电路连接完整，要求有人踩踏板时电铃响，无人踩踏板时电灯亮。请根据所学知识解释其工作原理。 【答案】（1）开关 （2）解：当有人踩踏板时，电磁铁通电，线圈有了磁性，把衔铁吸引下来，电铃工作而报警；当无人踩踏板时，电磁铁不工作，衔铁在弹簧的作用下使电灯与电源形成通路而灯亮，表示安全。工作电路如图所示。 【解析】（1）根据图片可知，踏板中有上下两个触点，分别连接在电路中，平时二者是分开的，此时电路中没有电流经过。踩下踏板时，两个触点接通，此时有电流经过电路，因此踏板用于控制电路通断，相当于开关。 （2）当有人踩踏板时，电磁铁通电，线圈有了磁性，把衔铁吸引下来，电铃工作而报警；当无人踩踏板时，电磁铁不工作，衔铁在弹簧的作用下使电灯与电源形成通路而灯亮，表示安全。 7．如图所示，虚线框内画出了通电螺线管C的A端、通电螺线管D的B端以及小磁针在各位置上静止时的指向。图中小磁针涂黑的一端为小磁针的N极，由此可以判断出通电螺线管D的B端是　 　(填“N”或“S”)极。 螺线管C下方的E点连接的是电源的　 　(填“正”或“负”)极。 【答案】N；正 【解析】（1）根据磁极之间的相互作用判断通电螺线管的极性； （2）根据安培定则判断E点连接的电源极性。 【解答】（1）根据图片可知，在D端左边，小磁针的右端为S极。根据“异名磁极相互吸引”可知，通电螺线管的D端为N极； （2）根据图片可知，在C端左边，小磁针的左端为N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，通电螺线管的C端为S极，则左端为N极。右手握住螺线管，大拇指指向左端，此时弯曲的四指指尖向上，则线圈上电流方向向上。根据图片可知，E点的电流从左到右，因此E点连接电源的正极。 8．小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沫板上，让它漂浮在水面，制作指南针，如图所示，请根据左图标出该指南针的南极应标在泡沫板的　 　处（选填a、b、c、d），该指南针静止时，南极所指的是地理的　 　（选填南方或北方）。 【答案】d；南方 【解析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的极性； （2）当小磁针静止下来时，指南的一端为S极，指北的一端为N极。 【解答】（1）根据左图可知，线圈上电流方向向上；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则螺线管的左端b为N极，右端D为S极； （2）该指南针静止时，南极所指的是地理的南方。 9．为探究电磁铁的磁性与哪些因素有关，小丽同学做出以下猜想： 猜想A：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强； 猜想B：外形相同的电磁铁，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)在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，如图所示的三种情况，根据小丽的猜想和实验，完成下列问题。 （1）通过观察　 　的不同，来判断磁性强弱。 （2）通过比较图　 　两种情况，可以验证猜想A是正确的。 （3）通过比较图C甲、乙两电磁铁，发现猜想B不全面，应补充　 　。 （4）通过比较图C中甲、乙两电磁铁，得到的结论是　 　。 （5）检查电路连接完好，小丽闭合开关后发现甲、乙两个铁钉都不能吸引大头针，她下一步的操作是 (填字母)。 A．重新绕制电磁铁 B．更换电源 C．拆除滑动变阻器 D．移动滑动变阻器滑片 【答案】（1）电磁铁吸引大头针数目多少（2）A、B （3）电流相同（4）在电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强（5）D 【解答】通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断磁性强弱。 （1）验证猜想A，即探究电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系时，必须控制线圈匝数相同，而改变通过电流的大小，故选AB。 （2）通过比较图C甲、乙两电磁铁，发现猜想B不全面，应补充电流相同。 （3）通过比较图C中甲、乙两电磁铁，得到的结论是：在电流相同时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （4）检查电路连接完好，小丽闭合开关后发现甲、乙两个铁钉都不能吸引大头针，应该是电磁铁的磁场太弱，此时需要想办法增大它们的磁场强度。在两个线圈不变的情况下，移动变阻器的滑片，使通过电磁铁的电流变大，则它们的磁场同时增大，就可能吸引起一定数量的大头针，故D正确，而A、B、C错误。 10．（1）将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图甲，当闭合电键时，灯L1即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。此现象说明当闭合电键时，电磁铁的磁性强弱在短时间内的变化情况为　 　；当断开电键时，灯闪亮说明电磁可在短时间内　 　（选填“充电”或“供电”）。 （2）如图乙，两根绝缘细线吊着一根铜棒，空间存在垂直纸面的匀强磁场，棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为F1，若棒中电流大小不变方向相反，两线上的拉力大小均为F2，且F2＞F1，则铜棒所受磁场力大小为　 　。（用已给字母表示） （3）如图丙是“悬空的磁环”示意图，假设甲、乙、丙三个磁环相同，质量均为m，中间塑料管是光滑的。若甲的上端为S极，则乙的上端为　 　极；当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力为F1和丙对乙的作用力为F2，则F1　 　F2。（选填“＜”“=”“＞”）。 （4）两根非常靠近且相互垂直的长直导线分别通以相同强度的电流，方向如图丁所示，那么两电流所产生的磁场垂直导线平面向外且最强的在填哪个区域为　 　（填“1”或“2”或“3”或“4”） 【答案】（1）变强；供电 （2）F2-F1 （3）N；＜ （4）1 【解析】（1）电磁铁的磁场强弱与电流大小有关，即电流越大，它的磁场越强。灯泡发光的条件：①有电源；②有通路，根据电源的作用解答。 （2）通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关，根据二力平衡条件列式计算出即可； （3）根据磁极之间的相互作用分析乙的磁极状况。分别以甲，甲和乙为受力对象，根据二力平衡的知识比较两个作用力的大小。 （4）用右手握住直导线，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指指尖所指的方向就是磁场的环绕方向，据此分析导线周围的磁场，哪个位置二者方向一致，那么它们重叠相加，磁场最强。 【解答】（1）当闭合电键时，通过电磁铁的电流变大，则电磁铁的磁性强弱在短时间内的变化情况为变强；当断开电键时，灯闪亮说明有电流经过灯泡，那么电磁铁相当于电源，即电磁可在短时间内供电。 （2）当电流向右时，铜棒受到向上的磁力，此时拉力2F1=G-F ①； 当电流向左时，铜棒受到向下的磁力，此时拉力2F2=G+F ②； ②-①得到：F2-F1=F；则铜棒受到的磁场力为：F=F2-F1. （3）①若甲的上端为S极，则甲的下端为N极，根据“同名磁极相互排斥”可知，则乙的上端为N极； ②甲保持静止状态，那么乙对甲的作用力等于G甲。因为甲对乙的作用力和乙对甲的作用力相等，因此甲对乙的作用力为F1=G甲。 将乙和甲看作一个整体，它们处于平衡状态，那么丙对乙的作用力等于甲和乙的总重力，即F2=G甲+G乙。 比较可知，F1<F2。 （4）根据丁图可知，竖立导线的磁场方向：右手握住这根导线，大拇指指向下端，在位置1处弯曲的四指指尖向外，即1处磁场方向向外； 水平导线的磁场方向：右手握住这根导线，大拇指指向右端，在位置1处弯曲的四指指尖向外，即1处磁场方向向外。则位置1处磁场方向相同，此处磁场最强。 11.如图甲，水平桌面上，两块相同的条形磁铁在水平推力F1，的作用下，做匀速直线运动。 (1)取走其中一块后，磁铁在水平推力F₂的作用下仍做匀速直线运动，如图乙，则F₂________F（选填“＞”“=”或“＜”）。 (2)如图丙，磁铁在F₂作用下，匀速直线运动过程中，闭合开关S，则磁铁速度将_____（选填“变大”“不变”或“变小”），此时，将滑动变阻器的滑片向左移动，欲保持磁铁匀速直线运动，F₂应____（选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】 (1)＜ (2)变小 变大 【解析】(1)两块磁铁在水平桌面上匀速滑动时产生的滑动摩擦力比一块磁铁产生的滑动摩擦力大，所以两块磁铁做匀速直线运动时需要的推力大。(2)由安培定则知题图丙中的电磁铁的左端为S极，和桌面上磁铁的右端相互排斥，所以，磁铁受到了向左的排斥力，速度会变小。当滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变小，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，对桌面上磁铁的排斥力会增大，要使磁铁仍做匀速直线运动，推力F₂应该变大。 12．据交警部门统计，货车发生交通事故的主要原因是超载，于是交警部门为了检查货车是否超载，设计了一个货车超载自动报警电路。压力传感器受到的压力越大，输出的电压就越大。某压力传感器输出电压与压力的关系如表： 压力/（×105牛顿） 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0 输出电压/（伏特） 0 1 2 3 4 5 他们利用压力传感器和电阻箱R（最大电阻999欧姆）及部分其它器材设计了图示的电路。闭合开关，当线圈中电流大于或等于20毫安时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25欧姆，继电器电路的电源电压由压力传感器的输出电压U提供（假设U不受继电器电路影响）。 （1）当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则电铃应接在图中　 　（填“MN”或“EF”）两端； （2）当货车总质量大于或等于24吨时，启动报警系统。则电阻箱R的电阻应调节到多大?（g取10牛顿/千克） 【答案】（1）EF （2）解：F=G=mg=24t×10N/Kg=2.4×105N； 由表格可知，当压力为2.4×105N时，输出电压U＝2V， 使电磁继电器衔铁闭合的最小电流I＝20mA＝0.02A， ∴此时电路的总电阻R总＝U/I＝2V/0.02A＝100Ω 又∵继电器线圈的电阻R线＝25Ω ∴电阻箱接入电路的阻值R＝R总－R线＝100Ω－25Ω＝75Ω 【解析】（1）根据图片分析装置的工作过程，确定报警时衔铁所在的位置即可； （2）首先根据F=G=mg计算出压力传感器上受到的压力，再根据表格确定此时输出的电压，接下来根据计算出电路的总电阻，最后根据 R＝R总－R线 计算出电阻箱接入的阻值即可。 13．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0＝220 V的电源和阻值为R0＝88 Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1＝7.5 V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱Rt(可取值范围为0～120 Ω)和热敏电阻Rt组成，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50 mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。 （1）由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而　 　(填“增大”“不变”或“减小”)。 （2）如果恒温箱的温度设定为60 ℃，则电阻箱R1应取多大阻值？ （3）该恒温箱可设定的最高温度是多少？ 【答案】（1）减小 （2）70 Ω （3）150 ℃ 【解析】（1）根据乙图分析热敏电阻阻值随温度的变化规律； （2）首先根据乙图确定60℃热敏电阻的阻值，再根据计算出总电阻，再根据R总=Rt+R1计算出电阻箱R1的阻值。 （3）恒温箱的温度最高时，热敏电阻的阻值最小，此时电阻箱的阻值最大，根据R总=Rt+R1计算出热敏电阻的最小阻值，根据乙图确定最高温度。 46 / 46 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $