第3章 电磁及其应用（高效培优·单元讲义）科学新教材浙教版八年级下册

第3章 电磁及其应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1磁体的磁场 1 题型2电流的磁场 6 题型3电动机及其应用 11 题型4电磁感应 15 题型5家庭用电 20 【能力培优练】 26 【链接中考】 39 【重难题型讲解】 题型1磁体的磁场 一、磁铁和磁极 1. 磁性和磁体 (1)定义 物体能够吸引铁、 钴 、镍等物质的性质叫作磁性。具有 磁性 的物体叫作磁体。 (2)磁体的分类 ①按形状分:条形磁体、蹄形(或U型) 磁体、小磁针。 ②按来源分:天然磁体和人造磁体。 2. 磁极 磁体上磁性 最强 的部位叫磁极。在水平面内自由转动的磁体静止下来时，指向南的一端叫 南 极，用符号S表示； 指向北的一端叫北极，用符号 N 表示。每个磁体都有 两 个磁极，且一般在磁体的两端。 3. 磁体上磁性的特点与规律 (1)两极磁性最 强 ， 中间 磁性最弱。 (2)磁极间相互作用的规律:同名磁极相互 排斥 ，异名磁极相互吸引。 二、磁化 1. 概念:使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫作 磁化 。 2. 对磁化的说明 (1)任何磁体靠近没有磁性的铁棒或钢棒总是相互吸引，说明物体被磁化后，靠近磁体某一磁极的那端跟该磁极是异名磁极。 (2)并不是所有的物体都能被磁化。例如:磁铁不能吸引铜、铝、 玻璃等, 说明这些物体没有被磁化, 不是磁体。 三、磁场和磁感线 1. 磁场 (1)概念:磁体周围存在着一种看不见、摸不着的特殊物质叫作 磁场 。磁极间的相互作用和磁化现象，都是通过磁体周围的 磁场 发生的。 (2)磁场的基本性质:对放入其中的磁体产生 磁力 的作用。我们常用小磁针是否受到磁力的作用(观察小磁针是否转动)来检验小磁针所在的空间是否存在磁场。 (3)磁场的方向:在磁场中某一点，小磁针静止时 北极 所指的方向就是该点的磁场方向。 2. 磁感线 (1)概念:在磁场中根据磁场的强弱和指向性，画出一些带箭头的曲线，使其中任何一点的曲线方向都和放在该点的小磁针的 北极 的指向一致，这样的曲线就被称为磁感线。 (2)作用:可以形象地描述磁场的强弱和 方向 。 强弱:磁感线越密集的地方，磁场越 强 ；磁感线越稀疏的地方，磁场越 弱 。磁体两极处磁感线最密集，表示两极处磁场最强。 方向:磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。磁体周围的磁感线总是从磁体的 北 极出来，回到 南 极,是闭合的曲线。 (3)一些常见磁体周围的磁感线分布如图所示(小磁针黑色一端是 极): (4)对磁感线的理解 ①磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了形象地描述磁场而假想出来的曲线，并不真实存在。 ②磁感线是 封闭 的曲线，即磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出发，回到南极的；而磁体的内部，都是从磁体的 南 极指向 北 极。 ③磁感线为连续曲线，不中断也不相交，在局部区域也可以是直线。 ④磁体周围的磁感线是立体分布的。在磁感线图中，我们只是画了有代表性的一部分，不能认为没有画的地方就没有磁场。 四、地磁场 1. 概念: 地球产生的磁场叫作地磁场(如图)。 2. 特点:地磁场与 条形 磁体的磁场 分布 ，相似，地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近。 【典例1】小明手头有一根钢棒，他设计了以下四种方案，其中可以确定钢棒具有磁性的是（　　） ①甲图：用钢棒吸引没有磁性的大头针，能吸引 ②乙图：悬挂的钢棒某一次转动后，静止时一端指南一端指北 ③丙图：用钢棒吸引磁铁，能吸引 ④丁图：水平向右移动钢棒，弹簧测力计示数有变化 A．①② B．①④ C．②③ D．②④ 【解答】解：①用钢棒去吸引大头针，能吸引，根据磁体可以吸引磁性物质的特性可知，可以确定钢棒具有磁性； ②磁体具有指向性，悬挂的钢棒转动后，静止时一端指南一端指北，符合磁体能够指示南北的特点，但仅凭一次实验得到的结论具有偶然性，所以钢棒不一定具有磁性； ③用钢棒去吸引磁铁，即使钢棒没有磁性，条形磁体也会吸引钢棒，所以不能确定钢棒是否具有磁性； ④磁体上的不同部位的磁性强弱并不一样，磁体两端（磁极）磁性最强，而中间磁性最弱，因而钢棒在条形磁体的两极处受到的吸引力最大，在正中处受到的吸引力最小，所以从左开始，弹簧测力计的示数是先变小，到中间位置时，是最小的示数，然后再变大，所以弹簧测力计示数有变化可以确定钢棒具有磁性。 综上所述，①④的做法可以确定钢棒具有磁性。 故选：B。 跟踪训练1磁控防盗装置都装有干簧管，它在电路中起到开关的作用。干簧管由两个磁簧片和玻璃管组成，磁簧片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时（如图乙所示）磁簧片被磁化，触点连接。 （1）磁化后，能长期保持磁性的物质叫硬磁体，不能长期保持磁性的物质叫软磁体。干簧管的磁簧片材料应该选用 （填软磁体或硬磁体）。 （2）图丙是门上磁控防盗装置的设计图，装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁所示；在门框上安装有条形磁铁。当盗贼打开门时该装置能实现电铃报警。 ①在图丁的电路中，电阻起到了 的作用。 ②说明门在关闭时，电铃不响的原因： 。 【解答】解：（1）干簧管中的磁簧片通电时有磁性，断电时无磁性，所以是软磁性材料制成的； （2）由电路图可知：干簧管和电铃并联后与电阻串联，电阻、开关在干路上，夜间关上门，闭合开关S，门上的条形磁铁靠近干簧管，干簧管触点处于闭合状态，对电铃短路，所以报警电铃不响，此时干路中的电阻起到保护电路的作用；当盗贼打开门时，干簧管远离磁体，干簧管退磁，触点在弹力作用下分开，干簧管触点处于断开状态，电流通过电铃，则电铃响起。 跟踪训练2学习了“磁现象”的相关知识后，小科同学从实验室借了一些器材，请你和他一起完成下列实验。 （1）图甲桌面上放有一定量的铁屑，将两根完全相同的条形磁铁A和B，放置在靠近铁屑的上方并吸附一定量的铁屑。现将一根长度略大于两磁铁间距的软铁棒，轻轻搁在两磁铁上，如图乙所示。则被吸附的铁屑会 （选填“增加”“不变”或“减少”）。 （2）另取一根条形磁铁，左端为S极，右端为N极，如图丙所示，下列图像能正确表示沿磁铁表面从O点经a点移动到b点的过程中磁性强弱变化情况的是 。 A.B.C.D. 【解答】解：（1）如图，当A磁体的N极和B磁体的S极间放一个软铁棒时，软铁棒会被AB磁体磁化，两个磁体和被磁化的软铁棒相当于一个磁体，中间磁极减弱，吸引的铁屑会减少。 （2）磁体的左端和右端是磁极，磁性最强，并且磁性强弱相同，中间磁性最弱，几乎没有磁性。 A、图像表示从左端到右端，磁性先变弱再变强，符合题意。 B、图像表示从左端到右端，磁性不变，不符合题意。 C、图像表示从左端到右端，磁性逐渐减弱，不符合题意。 D、图像表示从左端到右端，磁性逐渐增强，符合题意。 故应选：A。 故答案为：减少；A。 题型2电流的磁场 一、直线电流的磁场 1. 奥斯特实验 (1)1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现电生磁现象。 (2)奥斯特实验表明:①直线电流(或通电直导线)周围存在磁场; ②电流周围的磁场方向与 电流方向 有关。 (3)电流的磁效应 任何导线中有电流通过时，其周围空间都会产生磁场，这种现象叫作电流的 磁效应 。电流的磁效应是由奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验揭示了电现象和磁现象不是孤立的, 而是有着密切的联系的, 它是第一个揭示电和磁联系的实验。 2. 直线电流的磁场分布规律 如图所示, 通电直导线的周围存在磁场, 且磁场方向与 电流方向 有关; 直线电流磁场的磁感线分布是以导线上各点为圆心的 同心圆 ，导线与这些同心圆的平面垂直，距离直线电流越近，磁场越 强 ，反之越弱。 二、通电螺线管的磁场 1. 通电螺线管的磁场 (1)通电螺线管:将直导线绕成螺旋状，然后通电，就构成了通电螺线管。 实验发现带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多, 这是因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体, 通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加, 就产生了更强的磁场。带铁芯的通电螺线管叫作 电磁铁 。 (2)通电螺线管的磁场特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极，通电螺线管外部的磁场由 极出发，回到 极，内部由 极指向 极。 (3)通电螺线管两端的磁极跟螺线管中的电流方向(根本因素) 有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。 深度理解:改变电源正负极或改变线圈绕法都能改变电流方向。 2. 右手螺旋定则(也叫安培定则) (1)直线电流周围的磁场方向与 电流方向 之间的关系如图甲所示，用右手握住直导线， 大拇指伸出，大拇指所指的方向为 电流 的方向，四指弯曲的方向为 磁场 的方向。 (2)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系 如图乙所示，用右手握住螺线管，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 。 三、影响电磁铁磁性强弱的因素 1. 影响通电螺线管周围磁场强弱的因素可能有: 电流大小 、线圈匝数 、有无铁芯等。 2. 结论:通电螺线管的线圈匝数 越多 ，通过线圈的电流 越强 ，有 铁芯 ，电磁铁的磁性也越强。 3. 方法:控制变量法 四、电磁铁的优点 电磁铁是利用电流的磁效应, 使其内部的铁芯具有磁性的装置。当电流切断时, 其线圈及铁芯的磁性会随之消失。它产生的磁场很容易控制, 体现出以下优点: 1. 电磁铁磁性的有无可由 通断电流 (或电流的有无) 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 等来控制:电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。 3. 电磁铁磁极的方向可由改变 电流方向 来控制; 电流方向改变后, 磁极方向改变。 五、电磁继电器 1. 实质:电磁继电器是由 电磁铁 来控制工作电路的一种自动开关。 2. 主要结构(如图):由 电磁铁 (A)、衔铁(B)、弹簧 (C)、触点(D)等组成。 接线时注意电磁铁应和 低压电源 、开关连接成控制电路; 用电器、高压电源和电磁继电器的触点构成工作电路,不可接错。 3. 工作原理:断开控制电路(低压电源)的开关，在弹簧 的作用下，衔铁 右端向上，动触点 与上方的触点接触，把工作电路 (高压电源)中的 红灯 接通，而与下方的绿灯和电动机断开，此时红灯亮，绿灯灭，电动机不工作；闭合控制电路(低压电源)的开关，此时电磁铁有磁性，把衔铁 向下吸，动触点 与下方的触点接触, 把工作电路(高压电源)中的绿灯和电动机接通, 而与上方的红灯断开, 此时红灯灭, 绿灯亮, 电动机工作。 【典例2】寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。 （1）温度升高时，电磁铁磁性 ； （2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值； （3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。 【解答】解：（1）温度升高时，热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，根据欧姆定律，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强； （2）温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态；因加热功率大于保温功率，且电源电压不变，由P＝UI可知，R3阻值小于R4阻值； （3）电磁铁吸引衔铁时的电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，将R1的阻值稍微调小一些，根据电阻的串联可知，热敏电阻R2的阻值变大，因热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，故恒温箱控制的温度将降低。 跟踪训练1如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。请完成下列问题： （1）电磁铁工作时上端是 极； （2）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 （选填“A”或“B”）； （3）其他条件不变，若增加电磁铁线圈匝数，请推断安全深度如何变化并说出依据 。 【解答】解：（1）根据安培定则可知，结合电源的正负极，电磁铁上端为S极，下端为N极； （2）由题意可知，在衔铁被吸引下来之前，电路是力敏电阻Rx的简单电路，由欧姆定律公式变形可得，Rx，又因为力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，即深度增大时，电磁铁的磁性增强，电路的电流减小，故力敏电阻Rx的阻值减小，因此力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线应为B； （3）由题意可知，当深度增大时，力敏电阻Rx的阻值减小，由欧姆定律可知，控制电路的电流增大，当其他条件不变时，增加电磁铁的线圈匝数，磁性增强，当深度减小时，就已经吸引衔铁，故安全深度变小。 跟踪训练2如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是 极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的 （选填“发电机”或“电动机”），若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。 【解答】解：由图可知，电流是从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极； 闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机的原理； 若只将电源的正负极互换，则电流的方向发生改变，磁极的方向也发生了改变，则受到的磁场力的方向不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同。 题型3电动机及其应用 一、磁场对通电导体的作用 1. 磁场对通电导体的作用 (1)通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)若通电导体的电流方向与磁感线方向平行时，导体不受磁场力的作用; 当两者方向 相互垂直 时，导体受到的磁场力最大。 (3)受力方向与电流方向和 磁场方向 有关:只改变电流方向或只改变磁场方向, 导体的受力方向改变; 同时改变电流方向和磁场方向，导体的受力方向 不变。 (4)受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大、磁场越强，受力越大。 2. 磁场对通电线圈的作用 (1)通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生 转动 。通电线圈所在平面与磁场垂直时,线圈不发生转动。 原理: 如图甲所示, 由于通电线圈的两条对边 与 中电流方向相反, 它们在磁场中受到磁场力的方向相反且不在同一条直线上, 在这两个力的作用下, 线圈会发生转动。当线圈由其所在平面与磁场平行的位置转动 时,如图乙所示,这两个力恰好在同一条直线上, 而且大小相等、方向相反, 是一对平衡力。线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫作平衡位置,此时线圈所在平面恰好与磁感线垂直。 (2)通电线圈转到 平衡位置 时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来(如图乙)。这是因为通电线圈转到平衡位置时具有一定速度，由于 惯性 它会继续运动，但由于这时受到磁场力及摩擦力等，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。 二、电动机 1. 直流电动机的工作原理 直流电动机靠直流电源供电，是利用 通电线圈能在磁场中受到力的作用 而转动的原理制成的，是把电能转化为 机械 能的装置。 2. 直流电动机的构造 如图所示，直流电动机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器(图中 、 )和电刷(图中 、 )等构成。 3. 换向器的结构与作用 (1)结构:由两片相互绝缘的铜质半环构成，与电刷配合使用。 (2)作用:当线圈刚转过 平衡位置时 ，能改变线圈中的电流方向, 使线圈持续转动。 4. 影响直流电动机转动方向和速度的因素 (1)转动方向与电流方向和 磁场方向 有关:只改变电流方向或只改变磁场方向, 转动方向改变; 电流方向和磁场方向同时改变,则转动方向不变。 (2)转速大小与 电流大小 和磁场强弱有关:电流越大、磁场越强,转速越快。 5. 直流电动机的优点 (1)通、断电迅速，启动、停止速度快。 (2)容易改变电流的大小和方向，倒转和变速方便。 (3)效率高、噪声和污染少、质量小。 6. 由于电网供电是交流电, 所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机是交流电动机, 它也是利用 通电线圈在磁场中受到力的作用 而转动的。 【典例3】图为小科装配直流电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO'为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动。 （1）为使线圈正常转动，螺线管PQ的磁极和绕线方式正确的是 。 A.B.C.D. （2）若将电源正负极对调，线圈的转动方向 （填“变”或“不变”）。 （3）装配完成后，闭合开关发现线圈不动，请你写出一种可能的故障和排除故障的方法 。 【解答】解：（1）根据直流电动机的工作原理，通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则线圈ab边受力向上，cd边受力向下，线圈中电流从a流向b到c再到d，再用右手螺旋定则（安培定则）来判断出F端为S极，PQ产生的磁场应与EF产生的磁场相互作用，则PQ的左端应为N极，再根据右手螺旋定则判断绕线方式，可得D符合要求。 （2）直流电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，电源正负极对调时，即改变了电流方向，线圈和通电螺线管的电流方向都改变，则线圈受到的力的方向不变，所以线圈的转动方向不变。 （3）可能的故障及排除方法如下： 故障：电刷与换向器接触不良。 排除方法：调整电刷的位置，使其与换向器紧密接触，或者清理换向器表面的污垢，确保良好的导电性。 跟踪训练1项目化学习小组在老师的指导下设计了一款湖面上的电动游船，图甲是电门踏板的工作原理示意图，图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。他们制定的产品评价表如下。 电动小车评价量表（节选） 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一：行驶速度控制 踩下电门踏板，车速变大 踩下电门踏板，车速不变 踩下电门踏板，车速反而变小 指标二：行驶方向控制 小车能前进和后退 小车只能前进或后退 小车不能运动 他们设计如下的电路，并将电流表改装成速度表。 （1）电动机是根据怎么原理制成的？ 。 （2）旋钮变阻器接入电路的两个接线柱为O、E，踩下电门踏板时，电动机转速如何变化 。 （3）图乙是项目化小组设计的实现电动车前进的电路图，开关S1。S2可以分别接①和③或者②和④。结合评价表判断该模型的“指标二”评价等级并说明理由 。 【解答】解：（1）电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用原理工作的； （2）旋钮变阻器接入电路的两个接线柱为O、E，踩下电门踏板时，旋钮变阻器阻值减小，电路中电流变大，电动机转速变快； （3）由图乙可知，开关S1、S2分别接①和③与开关S1、S分别接②和④通过电动机电流方向相反，因为通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关，所以改变电流方向，电动机的转动方向发生改变，因此该电动车能够实现前进和倒退，由产品评价表可知为优秀等级。 跟踪训练2小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。他设计了如图所示的装置，实验步骤如下： ①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒处于蹄形磁铁的中央位置。 ②电源正、负极分别接a、b，给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1。 ③给导体两端加电压U2，且U2＞U1闭合电路，观察悬线偏转的角度α2。 ④比较α1、α2的大小。 （1）根据上述实验步骤，小明想要探究的问题是 。 （2）请写出改变上述实验中导体棒运动方向的实验操作： 。 （3）小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是他更换了另一根较长的导体棒去实验。你认为这种方法是否合理，请简要说明理由： 。 【解答】解：（1）由实验步骤可知，当电路中电压越大时，导体中的电流越大，观察悬线偏转的角度，所以想要探究的问题是探究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系； （2）磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，改变上述实验中导体棒运动方向的方法是：改变电流方向或改变磁场的方向； （3）在实验中，如果导体棒的长度改变了，则其电阻会随之改变，导体棒中的电流也会随之改变，这样不符合控制变量法的要求，因此，他这样做存在的问题是没有控制电流的大小不变。 题型4电磁感应 一、电磁感应现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线运动 时，导体中就会产生电流，这种现象叫作 电磁感应 ，产生的电流叫 感应电流 。 深度理解:奥斯特实验揭示了电生磁，法拉第实验揭示了磁生电，它们共同反映了电与磁的相互联系。 2. 产生感应电流的条件 (1)产生感应电流的两个条件缺一不可:一是导体为 闭合电路的一部分 (不是全部)；二是导体做切割磁感线运动。 (2)如果电路不闭合, 当导体做切割磁感线运动时, 导体不能产生感应电流,但在导体两端会有感应电压。 深度理解:不是切割运动的情况有两种: (1)导体沿磁感线方向运动(体现在课本实验中为上下运动);(2)导体沿自身所在的直线运动。 3. 影响感应电流方向的因素 (1)感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁场方向有关。改变切割方向或改变磁场方向, 感应电流的方向随之改变; 若切割方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向 不变 。 (2)感应电流、磁场和导体做切割磁感线运动三者的方向关系可用右手定则判断:如图所示，伸开右手， 使大拇指跟其余四指 垂直 ，并且都跟手掌在同一平面内, 让磁感线垂直穿过手心, 大拇指指向导体运动的方向，那么，其余伸开的四指所指的方向就是 感应电流的方向 。 4. 影响感应电流大小的因素 一般情况下，增大感应电流的方法有:(1)增强磁场强度；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加切割磁感线的导体的条数；(4)增大导体切割磁感线的 速度 ；(5)让导体切割磁感线的方向与磁感线方向 垂直 等。 5. 能量转化 在电磁感应现象中, 用力移动导体, 消耗了机械能, 却在闭合电路中产生了电能。这就实现了 机械能 向电能的转化。 二、发电机 1. 原理: 电磁感应 。 2. 基本结构:磁铁、矩形线圈、铜环、电刷等。 3. 线圈运动到几个特殊位置时产生感应电流的情况: (1)当线圈平面和磁感线垂直时, 两边的运动方向和磁感线 平行 ，不切割磁感线，线圈中无感应电流，如图甲、丙所示。 (2)当线圈平面和磁感线平行时，两边的运动方向和磁感线垂直，切割磁感线，线圈中有感应电流，如图乙、丁所示。 4. 交流发电机的工作过程 (1)如图甲所示， 和 边的运动方向与磁场平行(不切割磁感线)，线圈中没有电流。 (2)如图乙所示， 和 边的运动方向与磁场垂直(切割磁感线),线圈中有电流且最大,线圈中的电流方向为 。外部电流方向从 电刷到 电刷。 (3)如图丙所示， 和 边的运动方向与图甲中相反，与磁场平行(不切割磁感线)，线圈中没有电流。 (4)如图丁所示， 和 边的运动方向与图乙中相反，与磁场垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为 。外部电流方向从 电刷到 电刷。 5. 交流发电机的能的转化:发电机是把 机械能 转化为电能的装置。 6. 线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。 7. 我国交流电的频率是 秒内电流方向改变 100 次。 【典例4】学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。 【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯（如图甲，LED灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“一”极流入时，LED灯则不发光）等。 【项目要求】（1）设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。 【方案设计】乙图为小金设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。 【产品制作】小金用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数的关系，具体数据如表所示。 线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝 感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V （2）根据表中数据分析可得出结论： 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。 【项目评价】 节能夜跑灯设计制作评价量表（节选） 评价指标 5分 3分 1分 自评 夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图但设计不合理 有设计图且设计合理 产品 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光 性能 使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光 （3）根据评价表，小柯设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分，请改进设计图使该指标达到5分。 【解答】解：（1）设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用电磁感应原理。 （2）小柯用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数关系，具体数据如表所示。根据表中数据分析可得出结论：感应电压的大小与线圈的匝数有关。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。 （3）根据发光二极管的单向导电性，将两个LED灯并联起来，正负极接法不同，设计如下： 跟踪训练1图1是小明“探究磁可以生电”的实验装置。 （1）实验时，可通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生。 （2）小明做了图2所示4次操作，其中不能产生感应电流的是 （选填操作序号）。 （3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施： 。 【解答】解：（1）实验时，由转换法，可通过观察通过灵敏电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生。 （2）小明做了图2所示4次操作，②中，导体没有切割磁感线，不产生感应电流，其中不能产生感应电流的是②。 （3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，可知感应电流太小，改进措施：增大磁场的强度。 跟踪训练2电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。 （1）金属吉他的弦可以用 材料制成，丁图中的金属棒用 材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．镍 （2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 。 （3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 （填丙或丁）相同。 （4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 。（合理即可） 【解答】解：（1）金属吉他的弦需要能被磁化，铁和镍是磁性材料能被磁化，铜和铝不能被磁化，所以弦可用铁、镍材料制成，故选BD； 丁图中金属棒要在磁场中受力运动，不需要是磁性材料，所以选 AC。 （2）在电磁感应现象中，感应电流方向与导体运动方向和磁场方向有关，磁场方向不变，被磁化的弦振动时，弦的运动方向不断变化，所以引起电流方向变化的原因是弦的运动方向不断变化。 （3）扬声器工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，丙图是电磁感应现象（发电机原理），丁图是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），所以扬声器工作原理与丁图相同。 （4）在弹奏情况不变时，要使响度变大，需增大感应电流。可以换用磁性更强的磁体，增强磁场强度，从而增大感应电流；也可以增加线圈匝数，来增大感应电流。 题型5家庭用电 一、家庭电路 1. 家庭电路的组成 如图所示，家庭电路由进户线 (中性线和相线)、电能表、闸刀开关、 熔断器 、插座、电灯(灯座)和开关等部分组成。 2. 各元件简介 (1)进户线:从户外低压输电线上引进，一般有两根，其中一根叫相线，另一根叫 中性线 。相线与中性线之间的电压为 220V， 相线和大地之间的电压也为 220V，中性线和大地之间的电压为零。 (2)电能表:用来测量家庭消耗电能的多少，通常装在户外干路上。 (3)闸刀开关:即总开关，用来控制整个家庭电路的通断。 (4)熔断器:也叫保险盒，内含保险丝，用于保护家庭电路的安全。现在家庭中常用一种断路器来替代闸刀开关和熔断器。 (5)插座:给家用电器供电。 (6)电灯和开关:电灯安装在灯座上用来照明，开关用来控制电灯的亮灭。电灯与其控制开关要 串联 ，开关接在 相线 上。 3. 测电笔 (1)作用: 辨别相线和中性线。 (2)结构:如图所示，测电笔主要由笔尖金属体、电阻、氖管、笔尾金属体等组成。 (3)使用方法:用手接触测电笔的笔尾金属体，笔尖金属体接触待测导线，若氖管发光， 则所测导线为 相 线；若氯管不发光，则所测导线为 中性 线。 二、熔断器和断路器 1. 熔断器 (1)分类:封闭管式熔断器(保险丝被封闭在玻璃管内)和敞开插人式熔断器(保险丝装在盒盖上)。 (2)保险丝的作用:当电路中的电流过大时，能自动 熔断 ， 切断电路，确保用电安全。 (3)保险丝的材料:保险丝一般由熔点 较低 的金属合金制成。 (4)保险丝的选择:选用保险丝时，应使保险丝的额定电流 等于 或 稍大于 电路中正常工作时的电流 深度理解:①保险丝应与所保护的电路 串联 ；②更换保险丝时，不要换成铜丝或铁丝。因为铜丝、铁丝的熔点较高，当电路中电流过大时，铜丝或铁丝不能及时熔断，起不到保护电路的作用。 2. 断路器 (1)作用:当流过断路器的电流达到额定值的一定倍数 (例如 1.2~3.5 倍)时可以在几分钟或几秒钟内自动切断电路，从而起到电路过载或短路时的保护作用。 (2)连接:断路器一般 串联 在相线上。 (3)工作原理: 如图所示, 当电路中电流正常时,双层金属片温度变化不大, 不会发生形变, 触点闭合, 此时电路为通路; 当电路中电流过大时, 双层金属片因电流的热效应而温度明显升高, 左边金属片膨胀程度大于右边金属片膨胀程度, 从而发生形变, 挤压簧锁装置, 触点在弹簧的作用下断开, 电路为开路, 起到保护作用。 (4)断路器可手动断开；检查修复故障后，可手动恢复。 三、插座 1. 插座的类型 两孔式插座:一孔连接在家庭电路的相 接地保持线上，另一孔连接在中性线上。三孔式插座:如图所示，三孔式插座除了相线插孔和中性线插孔外，还有一个中间插孔线接地线, 地线一般与埋在地下的金属板相连。三脚插头中与接地插孔相应的那个脚接用电器的 金属 外壳。 2. 大功率家用电器配置三脚插头的原因 为了保证人身安全，洗衣机、电冰箱、电饭锅等用电器都用 三 脚插头，使它们的 金属外壳 能够接地。万一用电器相线的绝缘层被破坏，相线与用电器的金属外壳相接触，金属外壳上有 220V 的电压, 如果这个用电器没有接地线, 当人触及此用电器时,电流就会通过人体进入大地,发生触电事故 四、触电事故 1. 安全电流 触电是指通过人体的电流达到一定值时对人体造成的伤害事故。如表列举了一些通过人体的电流值和相应的人体反应: 通过人体的电流/mA 人体反应 0.1~0.2 对人体无害，可用于电疗治病 1 有麻的感觉 10 有较强烈的麻、痛的感觉，但可挣脱 30 感到剧痛，神经麻木，呼吸困难，有生命危险 100 短时间内心跳停止 2. 安全电压 不同的人，人体的电阻是不同的，所以，不同的人产生触电感觉的电压是不同的。一般情况下， 36 V 以下的电压才是安全的。但在潮湿环境中，安全电压应在 24V 甚至 12V 以下。 深度理解: ①以上数据都是针对绝大多数人在绝大多数情况下的安全电压值。一些特殊的人、一些特殊的情况下，安全电压值更低。②家庭电路的电压是 220V，动力电路的电压是 380V，都超出了安全电压，一旦发生触电，就有生命危险。 3. 触电 (1)触电原因:家庭电路中的触电事故大多数是人体直接或间接接触 相 线，而有过大电流通过人体造成的。 (2)触电的两种形式 ①单线问题:站在地上的人触到相线，则有电流由相线进入人体，流到大地，这时相线、人体、大地形成回路，造成触电。如图 1 所示。 ②双线触电:站在绝缘体上的人若同时触及相线和中性线, 电流将由相线流入人体再流到中性线而形成回路，造成触电事故。如图 2 所示。 深度理解: 图 2 中人一手接触相线, 另一手扶墙也会形成回路, 导致触电。 五、安全用电常识 1. 安全用电原则 不接触 低压带电体(安全电压的带电体除外)， 不靠近 高压带电体。 2. 安全用电常识 (1)将插头插入插座时，手不要接触 金属插脚 ；(2)不要用 湿 的手触摸电器、插座和开关；(3)防止电线的绝缘层 老化 或 破损 ；(4)不要在 高压线 旁钓鱼或放风筝；(5)不要超负荷使用插座；(6)避免在浴室中使用电器；(7)导线旁不要放发热物体；(8)不要同时使用大量大功率电器。 【典例5】图甲所示为一种断路器的工作原理图，当家庭电路 时，电流过大，双层金属片发热过多，双层金属片弯曲，触动簧锁装置，触点断开，已知与铁相比，铜升高相同温度热胀较明显，双金属片两层分别为铁和铜，左边应该选用 （选填“铜”或“铁”），在图乙所示的家庭电路中，此断路器应接在 （选“M”或“N”）这条线。 【解答】解：当家庭电路短路时，电流过大，双层金属片发热过多，双层金属片弯曲，触动簧锁装置，触电断开。已知与铁相比，铜升高相同温度热胀较明显，双金属片两层分别为铁和铜，由图可知左侧形变程度较大，所以左边应该选用铜； 为了用电的安全，断路器应该接在火线上，即接M这条线。 跟踪训练1人体意外触电时的危害程度与通过人体的电流大小有关。查阅资料得知：由于人体的电阻会随着环境的改变而改变，人体的安全电压有5个等级（42伏，36伏，24伏，12伏，6伏）。如在皮肤干燥等情况下42伏以下的电压是安全的；在极端潮湿等环境中6伏以下的电压才是安全的。 （1）图甲为测电笔结构简图，用此测电笔辨别零线、火线时，除笔尖金属体接触电线外，手还要接触 。 （2）某人用正确的方式使用测电笔接触零线，此时流过人体的电流为 。 （3）测电笔氖管中的氖气是稀有气体，保持氖气化学性质的最小微粒是 。 （4）如图乙，在使用测电笔接触火线时，人体和测电笔串联。为确保人体在任何环境中都安全，测电笔内部电阻设计至少为21400欧，则允许通过人体的最大电流为多少毫安？ 【解答】解：（1）使用测电笔时，手要接触笔尾金属体，但不能接触笔尖金属体； （2）在家庭电路中，零线与大地之间的电压为零，用正确的方式使用测电笔接触零线，此时流过人体的电流为零。 （3）氖气是由氖原子构成的，氖原子是保持氖气化学性质的最小粒子； （4）为确保人体在任何环境中都安全，对人体的安全电压不高于6V，串联电路中电流处处相同，则人体允许通过的最大电流：I大0.01A。 跟踪训练2每个人的生命只有一次，所以家庭电路设计的一个重要指标就是保障用电安全。请从安全角度回答以下问题。 （1）保险丝是由电阻率大、熔点较 （选填“低”或“高”）的铅锑合金制成的。 （2）甲站在干燥凳子上检修家庭电路中的火线，站在地面上的乙去拉甲，如图。若同一个人手与脚之间的电阻都为1200Ω，手与手之间的电阻都为1000Ω（不计各接触处的电阻） 表：电流值与相应的人体反应 电流（毫安） 人体的反应 0.1～0.2 对人体无害，医院电疗时能治病 1 麻的感觉 10 触电感觉，但可挣脱 30 感到剧痛，神经麻木，呼吸困难，有生命危险 100 短时间内心跳停止 请结合表中信息，通过计算说明此时两人的人体反应具体表现是怎样的？ （3）入图为电路漏电情景之一（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面），当漏电保护器检测到零线和火线的电流差异达到一定值时迅速自动切断电路，弥补了断路器的不足，对安全起到保障作用。以下情景漏电保护器可能切断电路的是 。 【解答】解：（1）家庭电路电流过大时，熔断丝会熔断，断路器应安装在电路的火线上，火线断路后，家庭电路从电网断开，熔点低的保险丝更容易熔断。 （2）由图可知，通过人体的电流为：I0.1A；此时两人的人体反应为：短时间内心跳停止； （3）甲．闭合开关时，电流从火线经人体到零线，火线电流仍然等于零线电流，漏电保护器不能切断电路，故甲不符合题意； 乙．闭合开关S时，部分电流从火线经人体到大地，通过火线的电流大于零线的电流相等，漏电保护器可能切断电路，故乙符合题意； 丙．闭合开关时，火线的电流分两部分，一部分流经零线，部分流经地线，通过火线的电流大于通过零线的电流，所以漏电保护器可能切断电路，故丙符合题意。 故选乙丙。 【能力培优练】 1. 如图为项目学习小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方 C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左 【解答】解：A、铜片是“盐水电池”的正极，锌片是负极，则螺线管中的电流是从右端流入的，根据安培定则可知，通电螺线管的B端为N极，A端为S极，故A错误； B、静止时通电螺线管由于受到地磁场的作用，B端指向地理北方，故B错误； C、电路中电流的方向是从铜片经过螺线管流向锌片；电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电子定向移动的方向是从锌片经螺线管流向铜片，故C错误； D、在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出发回到磁体的S极的，即C点的磁场方向是向左的，故D正确。 故选：D。 2. 为了取出某一较深缝隙中的铁钉，小明想到了以下方案，其中不可行的是（　　） A．B． C． D． 【解答】解：铁棒是磁性材料，可以被磁化，所以A、B、C三种方法都能取出铁钉； 铜棒不是磁性材料，它不能被磁化，所以D方法不能取出铁钉。 故选：D。 3. 如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机通电后不转，一定是电路断路 B．电动机没有换向器也可实现持续转动 C．对调磁体的磁极，可以增大电动机的转速 D．改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向 【解答】解：A、电动机通电后不转，可能是电路断路，故A错误； B、电动机没有换向器不能实现持续转动，故B错误； C、对调磁体的磁极，可以改变电动机的转动方向，不可以增大电动机的转速，故C错误； D、改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向，故D正确。 故选：D。 4. 如图所示是小科家的电路简化图，由该图可知下列说法正确的是（　　） A．虚线框甲中应安装电压表 B．控制灯泡的开关和灯泡的位置可互换 C．插入插座的台灯和电视属于并联关系 D．将测电笔插入乙孔中，氖管不发光 【解答】解：A、在家庭电路中，进户线先连接电能表，即甲处为电能表，故A错误； B、控制灯泡的开关要接在火线与灯泡之间，位置不能互换，故B错误； C、插入插座的台灯和电视，在工作时互不影响，为并联连接，故C正确； D、乙孔连接火线，将测电笔插入乙孔中，氖管发光，故D错误。 故选：C。 5. 如图所示，矩形线圈ABCD在电磁铁之间，线圈两端的换向器（两个半圆铜环）分别和两个电刷接触，线圈和电磁铁串联在直流电源两端，闭合开关S，线圈ABCD绕OO'轴顺时针方向转动，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁感线方向垂直时，磁场对AB有向上的磁场力作用 B．当线圈平面与磁感线平行时，换向器可以自动改变线圈中的电流方向 C．将电源正负极对换下，则线圈将沿着逆时针方向转动 D．将电源正负极对换下，则线圈仍沿着顺时针方向转动 【解答】解：A．当线圈平面与磁感线方向垂直时，即平衡位置，由于铜半环中间有空缺位置，因而此时不通电，磁场对AB没有磁场力作用，故A错误； B．当线圈平面与磁感线平行时，不是平衡位置，换向器不可以自动改变线圈中的电流方向，故B错误； CD．将电源正负极对换下，则线圈中电流方向改变，由于使用的是电磁铁，磁场方向同时改变，故线圈转动方向不变，则线圈仍沿着顺时针方向转动，故C错误，D正确。 故选：D。 6. 如图所示，甲、乙两个装置的线圈abcd、a′b′c'd′分别与电刷A、B、A′、B′紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是（　　） A．该过程甲装置相当于电动机 B．该过程乙装置相当于发电机 C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变 D．若改成用导线将A与B′，B与A′连接，则乙装置线圈的转动方向不变 【解答】解：A、该过程中导体ab先运动，然后产生感应电流，甲装置相当于发电机，故A错误； B、该过程中导体a′b′在磁场中受力转动，故乙装置的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，相当于电动机，故B错误； C、若将甲装置中的两磁极对调，则产生感应电流的方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向会改变，故C正确； D、若改成用导线将A与B′，B与A′连接，则通过乙装置线圈的电流方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向改变，故D错误。 故选：C。 7. 由于保险丝更换麻烦，家庭中常用断路器保护电路，当电流过大时可以自动切断电路，如图为断路器工作原理，下列说法正确的是（　　） A．该断路器应安装在进户线的零线上 B．该断路器是利用电生磁的原理工作的 C．双层金属片是用相同材料金属制成的 D．电流过大的原因是短路或接入过多用电器 【解答】解： A、为了用电的安全，该断路器应安装在进户线的火线上，故A错误； B、断路器工作工作原理是热胀冷缩，不同材料的膨胀系数不同，故B错误； C、双层金属片的膨胀系数不同，所以是用不同材料金属制成的，故C错误； D、电路中电流过大可能是短路或总功率过大，即接入过多用电器，故D正确。 故选：D。 8. 如图所示为直流电动机的工作原理，下列相关分析中正确的是（　　） A．将电源两极对调，线圈转动方向不变 B．电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次 C．将电源两极和磁铁两极都同时对调，线圈转动方向不变 D．电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好 【解答】解：A、将电源两极对调，线圈转动方向改变，故A错误； B、电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变2次，故B错误； C、将电源两极和磁铁两极都同时对调，线圈转动方向不变，故C正确； D、电动机是利用通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，线圈质量越大，需要启动时的电流也越大，故D错误。 故选：C。 9. 以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。 【项目名称】设计自动折叠伞控制系统 【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。 【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。 【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。 （1）【器材选择】电磁继电器（线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下）、控制电压U1为6伏、滑动变阻器R1规格为“1安200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻R2、开关、导线等。 要满足上述项目要求，他们应该选择的湿敏电阻是表中 （选填字母）。 空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13 湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92 （2）【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至阻值多大处？（请通过计算说明） （3）【项目评价及反思】 评价指标 合格 待改进 指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开 指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节 根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。 【解答】解：【器材选择】 当空气相对湿度达到一定程度时，使工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开，湿度增大使得电流变大，磁性增强，将衔铁吸引，使得S2闭合，说明湿敏电阻随着湿度增大，电阻变小，电流变大，故A符合要求； 【项目调试】控制电路电压U1＝6V，工作电流I＝0.03A，由欧姆定律，此时电路的总电阻： R200Ω， 此时湿度为80%，R2＝30Ω； 根据串联电路的特点知，R1＝R﹣R2＝200Ω﹣30Ω＝170Ω， 【项目评价及反思】在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。 故答案为：（1）A；（2）需要将滑动变阻器滑片P移至到阻值是170Ω； （3）在空气相对湿度在80%左右时，电流满足吸合的条件，自动闭合电动机的开关，自动打开伞，调节滑动变阻器的大小可以改变自动闭合时的湿敏电阻的阻值，因而开伞时的湿度可多挡调节。 10. 小双想探究感应电流的大小与什么因素有关，他设计了如图所示的装置进行实验。铁块上绕有导线，线框与灵敏电流表（G表示）相连（线框高度大于铁块高度，实验过程中线框不旋转）。 （1）当开关闭合时，电磁铁的A端是 极。 （2）让线框分别从h1和h2（h2＞h1）竖直下落并穿入磁极A、B之间，G表指针对应的转角度分别为θ1和θ2（θ1大于θ2），这样做的目的是为了探究感应电流的大小与 有关。 （3）把变阻器滑片移至左端，线框从h1的高度下落，G表指针的偏转角为θ3，观察到θ3 θ1（填“大于”、“小于”或“等于”）。 【解答】解：（1）由图可知，电流从左边电磁铁的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁的A端为S极； （2）感应电流的大小与切割磁感线的速度有关；线框分别从h1和h2（h2大于h1）竖直下落并穿入磁极A、B之间，h2的高度高，下落的速度大，则感应电流越大，故θ2大于θ1，所以该实验是为了探究感应电流的大小与线框切割磁感线的速度有关； （3）影响电磁铁磁性强弱的因素有电流，其他因素一定时，电流越大，磁场越强； 把变阻器的滑片移至左端，滑动变阻器接入电路的电阻最小，电流最大，则电磁铁的磁性最强；在导体切割磁感线速度不变的情况下，观察到θ3大于θ1，说明产生的感应电流增大；故感应电流的大小与磁场强弱有关。 故答案为：（1）S；（2）导体切割磁感线的速度；（3）大于。 11. 2025年，第四批052D驱逐舰的飞行甲板上，全新涂装的Z•20F舰载反潜直升机揭开面纱。如图甲，这款代号“黑旋风”的国产机型，其机尾有根“棍子”，叫做舰载磁异探测器，它能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化转为相应的变化电流，从而发现潜艇的存在。那么，感应电流是如何产生的呢？下面是小明的探究过程，如图乙所示。请帮他解答相应问题。 （1）小明进行了如图丙中的1﹣5五次操作，在1﹣5主次操作中电流表指针能发生偏转的是1、3、4；小明分析实验现象，得出了产生感应电流的条件：闭合电路中的一部分导体在磁场中做 时，导体中就会产生感应电流。在此装置中， 相当于电源； （2）在探究实验中，小明发现每次电流表指针摆动的角度不同，猜想可能与导体切割磁感线运动速度有关。小明为了验证自己的猜想，再次利用如图乙装置进行多次实验（导体运动区域的磁场强弱相同）。如表所示是实验测得的数据，分析数据可得出结论：在磁场强弱相同时， ； 实验次数 1 2 3 4 5 速度v/cm/s 1 2 3 4 5 电流I/mA 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 （3）图中实验现象与 （选填“动圈式话筒”或“扬声器”）的工作原理相同。 【解答】解：（1）小明分析实验现象，得出了产生感应电流的条件。闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，提供电能的装置叫电源，在此装置中，导体ab相当于电源。 （2）为了验证感应电流与速度之间的关系，应保持导体运动区域的磁场强弱相同，改变导体的运动速度，但同一次实验，应使导体做匀速运动； 由表格中数据知，当导体运动速度不同时，产生的感应电流大小也不同，可得出结论：在磁场强弱相同时，导体切割磁感线速度越大，感应电流越大。 （3）图中实验现象与动圈式话筒工作原理相同，都为电磁感应现象。 故答案为：（1）切割磁感线运动；导体ab；（2）导体切割磁感线速度越大，感应电流越大；（3）动圈式话筒。 12. 电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。 （1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。 （2）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声，当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg） 【解答】解：（1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，电路中的总电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电流增大时电磁铁的磁性增强； （2）电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力， 即F＝G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N， 由图乙，当压力F＝10000N，对应的压敏电阻阻值R2＝100Ω 因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以控制电路中的电流：I0.03A＝30mA， 因为30mA＞20mA，所以此时电梯超载。 故答案为：（1）增强； （2）此时电梯超载。 13. 冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，某学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。 表一：评价量规 评价维度 评价等级 优秀 良好 待改进 升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃ 节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA 图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U＝6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2＝100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计） 表二：热敏电阻阻值随温度的变化 温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44 阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 （1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为 Ω。 （2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。 （3）在实验过程中，该小组同学发现Ra坏了，于是找到了另一个压敏电阻Rc其阻值随压力变化如图乙所示。小明经过分析认为不合适，这样会比较费电。请你通过分析说明理由。（提示：加热状态下比保温状态更费电） 【解答】解：当触点开关断开时，两个电阻串联，而触点开关闭合，R1被短路，根据串联总电阻比任何一个电阻大，根据P知，当触点开关闭合时是加热挡，而触点开关断开时是保温挡； （1）工作电路的电压为220V， 根据在保温挡时工作电路电流不大于50mA＝0.05A，由I可得，此时总电阻：R总4400Ω， 根据串联电阻的电阻特点知：R1的最小阻值 R1＝R总﹣R2＝4400Ω﹣100Ω＝4300Ω； （2）体重为40kg的小明坐在马桶上时，压力F＝G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，根据乙图知，此时Ra＝50Ω； 控制电路电源电压U＝6V，在电流小于20mA＝0.02A 时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。此时温度最高，则总电阻：R'总300Ω， 根据串联电阻的电阻特点知：Rb的最大阻值： Rb＝R'总﹣Ra＝300Ω﹣50Ω＝250Ω；根据表格中数据知，此时温度为40℃； 当电磁继电器在电流大于40mA＝0.04A时，衔铁被吸合， 此时温度最低，则总电阻：R''总150Ω， 根据串联电阻的电阻特点知：Rb的最小阻值： Rbmin＝R''总﹣Ra＝150Ω﹣50Ω＝100Ω；根据表格中数据知，此时温度为32℃； 马桶圈的温度调控范围是32℃～40℃； （3）Ra坏了，于是找到了另一个压敏电阻Rc替换，当没有人坐时压敏电阻的阻值较小为100Ω， 当电磁继电器在电流大于40mA＝0.04A时，衔铁被吸合，开始加热， 则总电阻：R''总150Ω， 当热敏电阻的阻值小于150Ω﹣100Ω＝50Ω，即环境温度小于25℃时，即使没有人用马桶，马桶也会自动加热，浪费电能。 14. 项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 【解答】解：（1）由图乙可知，开关S与“1”连接时，电流从电动机的上方流入，开关S与“2”连接时，电流从电动机的下方流入，即切换开关S后，通过电动机电流的方向发生改变，因此电动机转向改变的原因是改变通过电动机电流的方向； （2）他图乙可知，将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知，此时通过电动机的电流变小，电动机的转速变慢； （3）由图丙可知，吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出，结合表中的指标二可知，吸纸屑后，吹风时有部分纸屑被吹出，因此该模型的“指标二”评价等级为合格。 故答案为：（1）改变通过电动机电流的方向；（2）变慢；（3）合格。 【链接中考】 15. （浙江）为实现路灯白天自动熄灭、夜晚自动亮起，小科用光敏电阻和电磁继电器等元件，设计了路灯自动控制电路（如图）。 （1）电磁铁是电磁继电器中的重要部件，其工作原理主要是 （填字母）。 A.电磁感应 B.电流周围存在磁场 C.通电导体在磁场中受到力的作用 （2）要实现路灯自动控制功能，光敏电阻的阻值应随光照强度增加而 （填“增大”或“减小”）。 （3）测试时，闭合开关S，发现白天路灯未能自动熄灭。请写出一种改进措施： 。 【解答】解：（1）电磁铁是利用电流的磁效应工作的，当电流通过线圈时，线圈周围会产生磁场，磁场使铁芯磁化，从而产生磁力吸引衔铁等部件，实现电路的通断控制。 （2）白天光照强度大，要使路灯熄灭，应让电磁继电器断开，即线圈中电流要小，所以光敏电阻阻值应小；夜晚光照强度小，路灯要亮起，电磁继电器需闭合，线圈中电流要大，光敏电阻阻值应大。因此，光敏电阻的阻值应随光照强度增加而减小。 （3）白天路灯未熄灭，可能是因为光敏电阻虽因光照阻值变小，但线圈中电流仍较小，电磁铁仍无法吸引衔铁使其离开触点，导致路灯电路未断开。减小保护电阻阻值，可增大线圈中的电流，使电磁铁磁性增强，吸引衔铁，近而在白天能顺利断开路灯电路。也可以是增多电磁继电器线圈匝数，这样能增强电磁铁的磁性，使白天电磁铁可以确保吸合衔铁，从而关闭路灯。 故答案为：（1）B；（2）减小；（3）增多电磁继电器线圈匝数。 1/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 电磁及其应用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1磁体的磁场 1 题型2电流的磁场 5 题型3电动机及其应用 8 题型4电磁感应 12 题型5家庭用电 16 【能力培优练】 21 【链接中考】 29 【重难题型讲解】 题型1磁体的磁场 一、磁铁和磁极 1. 磁性和磁体 (1)定义 物体能够吸引铁、 钴 、镍等物质的性质叫作磁性。具有 磁性 的物体叫作磁体。 (2)磁体的分类 ①按形状分:条形磁体、蹄形(或U型) 磁体、小磁针。 ②按来源分:天然磁体和人造磁体。 2. 磁极 磁体上磁性 最强 的部位叫磁极。在水平面内自由转动的磁体静止下来时，指向南的一端叫 南 极，用符号S表示； 指向北的一端叫北极，用符号 N 表示。每个磁体都有 两 个磁极，且一般在磁体的两端。 3. 磁体上磁性的特点与规律 (1)两极磁性最 强 ， 中间 磁性最弱。 (2)磁极间相互作用的规律:同名磁极相互 排斥 ，异名磁极相互吸引。 二、磁化 1. 概念:使原来没有磁性的物体具有磁性的过程叫作 磁化 。 2. 对磁化的说明 (1)任何磁体靠近没有磁性的铁棒或钢棒总是相互吸引，说明物体被磁化后，靠近磁体某一磁极的那端跟该磁极是异名磁极。 (2)并不是所有的物体都能被磁化。例如:磁铁不能吸引铜、铝、 玻璃等, 说明这些物体没有被磁化, 不是磁体。 三、磁场和磁感线 1. 磁场 (1)概念:磁体周围存在着一种看不见、摸不着的特殊物质叫作 磁场 。磁极间的相互作用和磁化现象，都是通过磁体周围的 磁场 发生的。 (2)磁场的基本性质:对放入其中的磁体产生 磁力 的作用。我们常用小磁针是否受到磁力的作用(观察小磁针是否转动)来检验小磁针所在的空间是否存在磁场。 (3)磁场的方向:在磁场中某一点，小磁针静止时 北极 所指的方向就是该点的磁场方向。 2. 磁感线 (1)概念:在磁场中根据磁场的强弱和指向性，画出一些带箭头的曲线，使其中任何一点的曲线方向都和放在该点的小磁针的 北极 的指向一致，这样的曲线就被称为磁感线。 (2)作用:可以形象地描述磁场的强弱和 方向 。 强弱:磁感线越密集的地方，磁场越 强 ；磁感线越稀疏的地方，磁场越 弱 。磁体两极处磁感线最密集，表示两极处磁场最强。 方向:磁感线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向。磁体周围的磁感线总是从磁体的 北 极出来，回到 南 极,是闭合的曲线。 (3)一些常见磁体周围的磁感线分布如图所示(小磁针黑色一端是 极): (4)对磁感线的理解 ①磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了形象地描述磁场而假想出来的曲线，并不真实存在。 ②磁感线是 封闭 的曲线，即磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出发，回到南极的；而磁体的内部，都是从磁体的 南 极指向 北 极。 ③磁感线为连续曲线，不中断也不相交，在局部区域也可以是直线。 ④磁体周围的磁感线是立体分布的。在磁感线图中，我们只是画了有代表性的一部分，不能认为没有画的地方就没有磁场。 四、地磁场 1. 概念: 地球产生的磁场叫作地磁场(如图)。 2. 特点:地磁场与 条形 磁体的磁场 分布 ，相似，地磁场的北极在地理南极附近，地磁场的南极在地理北极附近。 【典例1】小明手头有一根钢棒，他设计了以下四种方案，其中可以确定钢棒具有磁性的是（　　） ①甲图：用钢棒吸引没有磁性的大头针，能吸引 ②乙图：悬挂的钢棒某一次转动后，静止时一端指南一端指北 ③丙图：用钢棒吸引磁铁，能吸引 ④丁图：水平向右移动钢棒，弹簧测力计示数有变化 A．①② B．①④ C．②③ D．②④ 跟踪训练1磁控防盗装置都装有干簧管，它在电路中起到开关的作用。干簧管由两个磁簧片和玻璃管组成，磁簧片的触点在弹力的作用下处于断开状态。当磁体靠近干簧管时（如图乙所示）磁簧片被磁化，触点连接。 （1）磁化后，能长期保持磁性的物质叫硬磁体，不能长期保持磁性的物质叫软磁体。干簧管的磁簧片材料应该选用 （填软磁体或硬磁体）。 （2）图丙是门上磁控防盗装置的设计图，装置内有一个竖直放置的干簧管，其内部简化电路如图丁所示；在门框上安装有条形磁铁。当盗贼打开门时该装置能实现电铃报警。 ①在图丁的电路中，电阻起到了 的作用。 ②说明门在关闭时，电铃不响的原因： 。 跟踪训练2学习了“磁现象”的相关知识后，小科同学从实验室借了一些器材，请你和他一起完成下列实验。 （1）图甲桌面上放有一定量的铁屑，将两根完全相同的条形磁铁A和B，放置在靠近铁屑的上方并吸附一定量的铁屑。现将一根长度略大于两磁铁间距的软铁棒，轻轻搁在两磁铁上，如图乙所示。则被吸附的铁屑会 （选填“增加”“不变”或“减少”）。 （2）另取一根条形磁铁，左端为S极，右端为N极，如图丙所示，下列图像能正确表示沿磁铁表面从O点经a点移动到b点的过程中磁性强弱变化情况的是 。 A.B.C.D. 题型2电流的磁场 一、直线电流的磁场 1. 奥斯特实验 (1)1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现电生磁现象。 (2)奥斯特实验表明:①直线电流(或通电直导线)周围存在磁场; ②电流周围的磁场方向与 电流方向 有关。 (3)电流的磁效应 任何导线中有电流通过时，其周围空间都会产生磁场，这种现象叫作电流的 磁效应 。电流的磁效应是由奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验揭示了电现象和磁现象不是孤立的, 而是有着密切的联系的, 它是第一个揭示电和磁联系的实验。 2. 直线电流的磁场分布规律 如图所示, 通电直导线的周围存在磁场, 且磁场方向与 电流方向 有关; 直线电流磁场的磁感线分布是以导线上各点为圆心的 同心圆 ，导线与这些同心圆的平面垂直，距离直线电流越近，磁场越 强 ，反之越弱。 二、通电螺线管的磁场 1. 通电螺线管的磁场 (1)通电螺线管:将直导线绕成螺旋状，然后通电，就构成了通电螺线管。 实验发现带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多, 这是因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体, 通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯的磁场叠加, 就产生了更强的磁场。带铁芯的通电螺线管叫作 电磁铁 。 (2)通电螺线管的磁场特点:通电螺线管外部的磁场和条形磁铁的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极，通电螺线管外部的磁场由 极出发，回到 极，内部由 极指向 极。 (3)通电螺线管两端的磁极跟螺线管中的电流方向(根本因素) 有关，改变电流方向，螺线管的磁极会发生变化。 深度理解:改变电源正负极或改变线圈绕法都能改变电流方向。 2. 右手螺旋定则(也叫安培定则) (1)直线电流周围的磁场方向与 电流方向 之间的关系如图甲所示，用右手握住直导线， 大拇指伸出，大拇指所指的方向为 电流 的方向，四指弯曲的方向为 磁场 的方向。 (2)通电螺线管的磁极与电流方向之间的关系 如图乙所示，用右手握住螺线管，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 。 三、影响电磁铁磁性强弱的因素 1. 影响通电螺线管周围磁场强弱的因素可能有: 电流大小 、线圈匝数 、有无铁芯等。 2. 结论:通电螺线管的线圈匝数 越多 ，通过线圈的电流 越强 ，有 铁芯 ，电磁铁的磁性也越强。 3. 方法:控制变量法 四、电磁铁的优点 电磁铁是利用电流的磁效应, 使其内部的铁芯具有磁性的装置。当电流切断时, 其线圈及铁芯的磁性会随之消失。它产生的磁场很容易控制, 体现出以下优点: 1. 电磁铁磁性的有无可由 通断电流 (或电流的有无) 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 等来控制:电流越大，磁性越强；线圈匝数越多，磁性越强。 3. 电磁铁磁极的方向可由改变 电流方向 来控制; 电流方向改变后, 磁极方向改变。 五、电磁继电器 1. 实质:电磁继电器是由 电磁铁 来控制工作电路的一种自动开关。 2. 主要结构(如图):由 电磁铁 (A)、衔铁(B)、弹簧 (C)、触点(D)等组成。 接线时注意电磁铁应和 低压电源 、开关连接成控制电路; 用电器、高压电源和电磁继电器的触点构成工作电路,不可接错。 3. 工作原理:断开控制电路(低压电源)的开关，在弹簧 的作用下，衔铁 右端向上，动触点 与上方的触点接触，把工作电路 (高压电源)中的 红灯 接通，而与下方的绿灯和电动机断开，此时红灯亮，绿灯灭，电动机不工作；闭合控制电路(低压电源)的开关，此时电磁铁有磁性，把衔铁 向下吸，动触点 与下方的触点接触, 把工作电路(高压电源)中的绿灯和电动机接通, 而与上方的红灯断开, 此时红灯灭, 绿灯亮, 电动机工作。 【典例2】寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。 （1）温度升高时，电磁铁磁性 ； （2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值； （3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。 跟踪训练1如图甲是一种“潜水自救装置”，其工作原理如图乙所示，力敏电阻Rx的阻值随潜水深度的改变而改变，当达到设定的安全深度时，电磁铁吸引衔铁，反应盒中两种物质混合并开始反应产生气体，气囊快速充气上浮，将潜水运动员拉回到水面，其中U为电源电压，R0为定值电阻。请完成下列问题： （1）电磁铁工作时上端是 极； （2）为实现以上功能，在图丙中选出力敏电阻Rx的阻值随深度变化的大致曲线是 （选填“A”或“B”）； （3）其他条件不变，若增加电磁铁线圈匝数，请推断安全深度如何变化并说出依据 。 跟踪训练2如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是 极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的 （选填“发电机”或“电动机”），若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。 题型3电动机及其应用 一、磁场对通电导体的作用 1. 磁场对通电导体的作用 (1)通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)若通电导体的电流方向与磁感线方向平行时，导体不受磁场力的作用; 当两者方向 相互垂直 时，导体受到的磁场力最大。 (3)受力方向与电流方向和 磁场方向 有关:只改变电流方向或只改变磁场方向, 导体的受力方向改变; 同时改变电流方向和磁场方向，导体的受力方向 不变。 (4)受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大、磁场越强，受力越大。 2. 磁场对通电线圈的作用 (1)通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生 转动 。通电线圈所在平面与磁场垂直时,线圈不发生转动。 原理: 如图甲所示, 由于通电线圈的两条对边 与 中电流方向相反, 它们在磁场中受到磁场力的方向相反且不在同一条直线上, 在这两个力的作用下, 线圈会发生转动。当线圈由其所在平面与磁场平行的位置转动 时,如图乙所示,这两个力恰好在同一条直线上, 而且大小相等、方向相反, 是一对平衡力。线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫作平衡位置,此时线圈所在平面恰好与磁感线垂直。 (2)通电线圈转到 平衡位置 时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来(如图乙)。这是因为通电线圈转到平衡位置时具有一定速度，由于 惯性 它会继续运动，但由于这时受到磁场力及摩擦力等，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。 二、电动机 1. 直流电动机的工作原理 直流电动机靠直流电源供电，是利用 通电线圈能在磁场中受到力的作用 而转动的原理制成的，是把电能转化为 机械 能的装置。 2. 直流电动机的构造 如图所示，直流电动机主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器(图中 、 )和电刷(图中 、 )等构成。 3. 换向器的结构与作用 (1)结构:由两片相互绝缘的铜质半环构成，与电刷配合使用。 (2)作用:当线圈刚转过 平衡位置时 ，能改变线圈中的电流方向, 使线圈持续转动。 4. 影响直流电动机转动方向和速度的因素 (1)转动方向与电流方向和 磁场方向 有关:只改变电流方向或只改变磁场方向, 转动方向改变; 电流方向和磁场方向同时改变,则转动方向不变。 (2)转速大小与 电流大小 和磁场强弱有关:电流越大、磁场越强,转速越快。 5. 直流电动机的优点 (1)通、断电迅速，启动、停止速度快。 (2)容易改变电流的大小和方向，倒转和变速方便。 (3)效率高、噪声和污染少、质量小。 6. 由于电网供电是交流电, 所以家庭使用的电风扇、洗衣机等电器中的电动机是交流电动机, 它也是利用 通电线圈在磁场中受到力的作用 而转动的。 【典例3】图为小科装配直流电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机的线圈，OO'为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转动。 （1）为使线圈正常转动，螺线管PQ的磁极和绕线方式正确的是 。 A.B.C.D. （2）若将电源正负极对调，线圈的转动方向 （填“变”或“不变”）。 （3）装配完成后，闭合开关发现线圈不动，请你写出一种可能的故障和排除故障的方法 。 跟踪训练1项目化学习小组在老师的指导下设计了一款湖面上的电动游船，图甲是电门踏板的工作原理示意图，图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。他们制定的产品评价表如下。 电动小车评价量表（节选） 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一：行驶速度控制 踩下电门踏板，车速变大 踩下电门踏板，车速不变 踩下电门踏板，车速反而变小 指标二：行驶方向控制 小车能前进和后退 小车只能前进或后退 小车不能运动 他们设计如下的电路，并将电流表改装成速度表。 （1）电动机是根据怎么原理制成的？ 。 （2）旋钮变阻器接入电路的两个接线柱为O、E，踩下电门踏板时，电动机转速如何变化 。 （3）图乙是项目化小组设计的实现电动车前进的电路图，开关S1。S2可以分别接①和③或者②和④。结合评价表判断该模型的“指标二”评价等级并说明理由 。 跟踪训练2小明在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强度有关。他设计了如图所示的装置，实验步骤如下： ①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒处于蹄形磁铁的中央位置。 ②电源正、负极分别接a、b，给导体两端加电压U1，闭合电路，观察悬线偏转的角度α1。 ③给导体两端加电压U2，且U2＞U1闭合电路，观察悬线偏转的角度α2。 ④比较α1、α2的大小。 （1）根据上述实验步骤，小明想要探究的问题是 。 （2）请写出改变上述实验中导体棒运动方向的实验操作： 。 （3）小明想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是他更换了另一根较长的导体棒去实验。你认为这种方法是否合理，请简要说明理由： 。 题型4电磁感应 一、电磁感应现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线运动 时，导体中就会产生电流，这种现象叫作 电磁感应 ，产生的电流叫 感应电流 。 深度理解:奥斯特实验揭示了电生磁，法拉第实验揭示了磁生电，它们共同反映了电与磁的相互联系。 2. 产生感应电流的条件 (1)产生感应电流的两个条件缺一不可:一是导体为 闭合电路的一部分 (不是全部)；二是导体做切割磁感线运动。 (2)如果电路不闭合, 当导体做切割磁感线运动时, 导体不能产生感应电流,但在导体两端会有感应电压。 深度理解:不是切割运动的情况有两种: (1)导体沿磁感线方向运动(体现在课本实验中为上下运动);(2)导体沿自身所在的直线运动。 3. 影响感应电流方向的因素 (1)感应电流的方向与导体切割磁感线运动的方向和磁场方向有关。改变切割方向或改变磁场方向, 感应电流的方向随之改变; 若切割方向和磁场方向同时改变，则感应电流的方向 不变 。 (2)感应电流、磁场和导体做切割磁感线运动三者的方向关系可用右手定则判断:如图所示，伸开右手， 使大拇指跟其余四指 垂直 ，并且都跟手掌在同一平面内, 让磁感线垂直穿过手心, 大拇指指向导体运动的方向，那么，其余伸开的四指所指的方向就是 感应电流的方向 。 4. 影响感应电流大小的因素 一般情况下，增大感应电流的方法有:(1)增强磁场强度；(2)增大切割磁感线的导体的有效长度；(3)增加切割磁感线的导体的条数；(4)增大导体切割磁感线的 速度 ；(5)让导体切割磁感线的方向与磁感线方向 垂直 等。 5. 能量转化 在电磁感应现象中, 用力移动导体, 消耗了机械能, 却在闭合电路中产生了电能。这就实现了 机械能 向电能的转化。 二、发电机 1. 原理: 电磁感应 。 2. 基本结构:磁铁、矩形线圈、铜环、电刷等。 3. 线圈运动到几个特殊位置时产生感应电流的情况: (1)当线圈平面和磁感线垂直时, 两边的运动方向和磁感线 平行 ，不切割磁感线，线圈中无感应电流，如图甲、丙所示。 (2)当线圈平面和磁感线平行时，两边的运动方向和磁感线垂直，切割磁感线，线圈中有感应电流，如图乙、丁所示。 4. 交流发电机的工作过程 (1)如图甲所示， 和 边的运动方向与磁场平行(不切割磁感线)，线圈中没有电流。 (2)如图乙所示， 和 边的运动方向与磁场垂直(切割磁感线),线圈中有电流且最大,线圈中的电流方向为 。外部电流方向从 电刷到 电刷。 (3)如图丙所示， 和 边的运动方向与图甲中相反，与磁场平行(不切割磁感线)，线圈中没有电流。 (4)如图丁所示， 和 边的运动方向与图乙中相反，与磁场垂直(切割磁感线)，线圈中有电流，线圈中的电流方向与图乙中的相反，为 。外部电流方向从 电刷到 电刷。 5. 交流发电机的能的转化:发电机是把 机械能 转化为电能的装置。 6. 线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。 7. 我国交流电的频率是 秒内电流方向改变 100 次。 【典例4】学校开展项目化学习挑战赛——为夜跑者设计制作节能夜跑灯。 【提供器材】塑料水管、胶塞、圆柱形强磁体、漆包线、LED灯（如图甲，LED灯具有单向导电性，当电流从“+”极流入时，LED灯会发光，当电流从“一”极流入时，LED灯则不发光）等。 【项目要求】（1）设计制作节能夜跑灯，将日常跑步产生的机械能转化为电能，使LED灯发光是利用 原理。 【方案设计】乙图为小金设计的节能夜跑灯结构图，磁体在水管中可来回移动，线圈缠绕在塑料水管外壳并与一盏LED灯构成闭合电路。 【产品制作】小金用磁性相同的磁体，以相同的速度切割磁感线，探究感应电压大小和线圈匝数的关系，具体数据如表所示。 线圈匝数 50匝 100匝 150匝 200匝 感应电压 0.18V 0.36V 0.54V 0.72V （2）根据表中数据分析可得出结论： 。确定匝数后，制作夜跑灯绑在小臂上，跑步时甩臂使一盏工作电压为1.8V的LED灯发光。 【项目评价】 节能夜跑灯设计制作评价量表（节选） 评价指标 5分 3分 1分 自评 夜跑灯设计图 有设计图且设计合理、结构有标注 有设计图但设计不合理 有设计图且设计合理 产品 发光情况 两盏LED灯交替发光 两盏LED灯发光 一盏LED灯发光 性能 使用情况 日常跑步甩臂发光 快于日常跑步甩臂发光 手中摇动发光 （3）根据评价表，小柯设计的夜跑灯“发光情况”一项评分为1分，请改进设计图使该指标达到5分。 跟踪训练1图1是小明“探究磁可以生电”的实验装置。 （1）实验时，可通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生。 （2）小明做了图2所示4次操作，其中不能产生感应电流的是 （选填操作序号）。 （3）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施： 。 跟踪训练2电吉他的发音是通过“电磁拾音装置”连接扬声器来实现的。拾音装置的基本结构如图甲所示。被磁化的弦振动时，拾音装置的线圈中会产生感应电流，电流经放大后传送到音箱（扬声器）发出声音，电流越大，扬声器中线圈带动纸盆振动的幅度越大，则声音越响。图乙是用电流检测仪器测得的某一次拨弦的电流随时间的变化情况。 （1）金属吉他的弦可以用 材料制成，丁图中的金属棒用 材料制成。 A．铜 B．铁 C．铝 D．镍 （2）观察图乙可知，电流方向在不断变化，引起电流方向变化的原因是 。 （3）扬声器工作过程中，运用的工作原理与图 （填丙或丁）相同。 （4）在弹奏情况（包括弹奏的力度和频率等）不变的情况下，要使响度变大，可对图甲中装置进行改进的一种方法是 。（合理即可） 题型5家庭用电 一、家庭电路 1. 家庭电路的组成 如图所示，家庭电路由进户线 (中性线和相线)、电能表、闸刀开关、 熔断器 、插座、电灯(灯座)和开关等部分组成。 2. 各元件简介 (1)进户线:从户外低压输电线上引进，一般有两根，其中一根叫相线，另一根叫 中性线 。相线与中性线之间的电压为 220V， 相线和大地之间的电压也为 220V，中性线和大地之间的电压为零。 (2)电能表:用来测量家庭消耗电能的多少，通常装在户外干路上。 (3)闸刀开关:即总开关，用来控制整个家庭电路的通断。 (4)熔断器:也叫保险盒，内含保险丝，用于保护家庭电路的安全。现在家庭中常用一种断路器来替代闸刀开关和熔断器。 (5)插座:给家用电器供电。 (6)电灯和开关:电灯安装在灯座上用来照明，开关用来控制电灯的亮灭。电灯与其控制开关要 串联 ，开关接在 相线 上。 3. 测电笔 (1)作用: 辨别相线和中性线。 (2)结构:如图所示，测电笔主要由笔尖金属体、电阻、氖管、笔尾金属体等组成。 (3)使用方法:用手接触测电笔的笔尾金属体，笔尖金属体接触待测导线，若氖管发光， 则所测导线为 相 线；若氯管不发光，则所测导线为 中性 线。 二、熔断器和断路器 1. 熔断器 (1)分类:封闭管式熔断器(保险丝被封闭在玻璃管内)和敞开插人式熔断器(保险丝装在盒盖上)。 (2)保险丝的作用:当电路中的电流过大时，能自动 熔断 ， 切断电路，确保用电安全。 (3)保险丝的材料:保险丝一般由熔点 较低 的金属合金制成。 (4)保险丝的选择:选用保险丝时，应使保险丝的额定电流 等于 或 稍大于 电路中正常工作时的电流 深度理解:①保险丝应与所保护的电路 串联 ；②更换保险丝时，不要换成铜丝或铁丝。因为铜丝、铁丝的熔点较高，当电路中电流过大时，铜丝或铁丝不能及时熔断，起不到保护电路的作用。 2. 断路器 (1)作用:当流过断路器的电流达到额定值的一定倍数 (例如 1.2~3.5 倍)时可以在几分钟或几秒钟内自动切断电路，从而起到电路过载或短路时的保护作用。 (2)连接:断路器一般 串联 在相线上。 (3)工作原理: 如图所示, 当电路中电流正常时,双层金属片温度变化不大, 不会发生形变, 触点闭合, 此时电路为通路; 当电路中电流过大时, 双层金属片因电流的热效应而温度明显升高, 左边金属片膨胀程度大于右边金属片膨胀程度, 从而发生形变, 挤压簧锁装置, 触点在弹簧的作用下断开, 电路为开路, 起到保护作用。 (4)断路器可手动断开；检查修复故障后，可手动恢复。 三、插座 1. 插座的类型 两孔式插座:一孔连接在家庭电路的相 接地保持线上，另一孔连接在中性线上。三孔式插座:如图所示，三孔式插座除了相线插孔和中性线插孔外，还有一个中间插孔线接地线, 地线一般与埋在地下的金属板相连。三脚插头中与接地插孔相应的那个脚接用电器的 金属 外壳。 2. 大功率家用电器配置三脚插头的原因 为了保证人身安全，洗衣机、电冰箱、电饭锅等用电器都用 三 脚插头，使它们的 金属外壳 能够接地。万一用电器相线的绝缘层被破坏，相线与用电器的金属外壳相接触，金属外壳上有 220V 的电压, 如果这个用电器没有接地线, 当人触及此用电器时,电流就会通过人体进入大地,发生触电事故 四、触电事故 1. 安全电流 触电是指通过人体的电流达到一定值时对人体造成的伤害事故。如表列举了一些通过人体的电流值和相应的人体反应: 通过人体的电流/mA 人体反应 0.1~0.2 对人体无害，可用于电疗治病 1 有麻的感觉 10 有较强烈的麻、痛的感觉，但可挣脱 30 感到剧痛，神经麻木，呼吸困难，有生命危险 100 短时间内心跳停止 2. 安全电压 不同的人，人体的电阻是不同的，所以，不同的人产生触电感觉的电压是不同的。一般情况下， 36 V 以下的电压才是安全的。但在潮湿环境中，安全电压应在 24V 甚至 12V 以下。 深度理解: ①以上数据都是针对绝大多数人在绝大多数情况下的安全电压值。一些特殊的人、一些特殊的情况下，安全电压值更低。②家庭电路的电压是 220V，动力电路的电压是 380V，都超出了安全电压，一旦发生触电，就有生命危险。 3. 触电 (1)触电原因:家庭电路中的触电事故大多数是人体直接或间接接触 相 线，而有过大电流通过人体造成的。 (2)触电的两种形式 ①单线问题:站在地上的人触到相线，则有电流由相线进入人体，流到大地，这时相线、人体、大地形成回路，造成触电。如图 1 所示。 ②双线触电:站在绝缘体上的人若同时触及相线和中性线, 电流将由相线流入人体再流到中性线而形成回路，造成触电事故。如图 2 所示。 深度理解: 图 2 中人一手接触相线, 另一手扶墙也会形成回路, 导致触电。 五、安全用电常识 1. 安全用电原则 不接触 低压带电体(安全电压的带电体除外)， 不靠近 高压带电体。 2. 安全用电常识 (1)将插头插入插座时，手不要接触 金属插脚 ；(2)不要用 湿 的手触摸电器、插座和开关；(3)防止电线的绝缘层 老化 或 破损 ；(4)不要在 高压线 旁钓鱼或放风筝；(5)不要超负荷使用插座；(6)避免在浴室中使用电器；(7)导线旁不要放发热物体；(8)不要同时使用大量大功率电器。 【典例5】图甲所示为一种断路器的工作原理图，当家庭电路 时，电流过大，双层金属片发热过多，双层金属片弯曲，触动簧锁装置，触点断开，已知与铁相比，铜升高相同温度热胀较明显，双金属片两层分别为铁和铜，左边应该选用 （选填“铜”或“铁”），在图乙所示的家庭电路中，此断路器应接在 （选“M”或“N”）这条线。 跟踪训练1人体意外触电时的危害程度与通过人体的电流大小有关。查阅资料得知：由于人体的电阻会随着环境的改变而改变，人体的安全电压有5个等级（42伏，36伏，24伏，12伏，6伏）。如在皮肤干燥等情况下42伏以下的电压是安全的；在极端潮湿等环境中6伏以下的电压才是安全的。 （1）图甲为测电笔结构简图，用此测电笔辨别零线、火线时，除笔尖金属体接触电线外，手还要接触 。 （2）某人用正确的方式使用测电笔接触零线，此时流过人体的电流为 。 （3）测电笔氖管中的氖气是稀有气体，保持氖气化学性质的最小微粒是 。 （4）如图乙，在使用测电笔接触火线时，人体和测电笔串联。为确保人体在任何环境中都安全，测电笔内部电阻设计至少为21400欧，则允许通过人体的最大电流为多少毫安？ 跟踪训练2每个人的生命只有一次，所以家庭电路设计的一个重要指标就是保障用电安全。请从安全角度回答以下问题。 （1）保险丝是由电阻率大、熔点较 （选填“低”或“高”）的铅锑合金制成的。 （2）甲站在干燥凳子上检修家庭电路中的火线，站在地面上的乙去拉甲，如图。若同一个人手与脚之间的电阻都为1200Ω，手与手之间的电阻都为1000Ω（不计各接触处的电阻） 表：电流值与相应的人体反应 电流（毫安） 人体的反应 0.1～0.2 对人体无害，医院电疗时能治病 1 麻的感觉 10 触电感觉，但可挣脱 30 感到剧痛，神经麻木，呼吸困难，有生命危险 100 短时间内心跳停止 请结合表中信息，通过计算说明此时两人的人体反应具体表现是怎样的？ （3）入图为电路漏电情景之一（漏电是指电流从墙体、人体、接地线或其他路径流向地面），当漏电保护器检测到零线和火线的电流差异达到一定值时迅速自动切断电路，弥补了断路器的不足，对安全起到保障作用。以下情景漏电保护器可能切断电路的是 。 【能力培优练】 1. 如图为项目学习小组的同学自制的漂浮式指南针。铜片、锌片和食盐水溶液共同组成了“盐水电池”。铜片是盐水电池的正极，锌片是负极。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管A端为N极 B．通电螺线管静止时B端指向地理南方 C．电子从铜片经螺线管流到锌片 D．通电螺线管外C点的磁场方向向左 2. 为了取出某一较深缝隙中的铁钉，小明想到了以下方案，其中不可行的是（　　） A．B． C． D． 3. 如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　） A．电动机通电后不转，一定是电路断路 B．电动机没有换向器也可实现持续转动 C．对调磁体的磁极，可以增大电动机的转速 D．改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向 4. 如图所示是小科家的电路简化图，由该图可知下列说法正确的是（　　） A．虚线框甲中应安装电压表 B．控制灯泡的开关和灯泡的位置可互换 C．插入插座的台灯和电视属于并联关系 D．将测电笔插入乙孔中，氖管不发光 5. 如图所示，矩形线圈ABCD在电磁铁之间，线圈两端的换向器（两个半圆铜环）分别和两个电刷接触，线圈和电磁铁串联在直流电源两端，闭合开关S，线圈ABCD绕OO'轴顺时针方向转动，下列说法正确的是（　　） A．当线圈平面与磁感线方向垂直时，磁场对AB有向上的磁场力作用 B．当线圈平面与磁感线平行时，换向器可以自动改变线圈中的电流方向 C．将电源正负极对换下，则线圈将沿着逆时针方向转动 D．将电源正负极对换下，则线圈仍沿着顺时针方向转动 6. 如图所示，甲、乙两个装置的线圈abcd、a′b′c'd′分别与电刷A、B、A′、B′紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是（　　） A．该过程甲装置相当于电动机 B．该过程乙装置相当于发电机 C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变 D．若改成用导线将A与B′，B与A′连接，则乙装置线圈的转动方向不变 7. 由于保险丝更换麻烦，家庭中常用断路器保护电路，当电流过大时可以自动切断电路，如图为断路器工作原理，下列说法正确的是（　　） A．该断路器应安装在进户线的零线上 B．该断路器是利用电生磁的原理工作的 C．双层金属片是用相同材料金属制成的 D．电流过大的原因是短路或接入过多用电器 8. 如图所示为直流电动机的工作原理，下列相关分析中正确的是（　　） A．将电源两极对调，线圈转动方向不变 B．电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次 C．将电源两极和磁铁两极都同时对调，线圈转动方向不变 D．电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好 9. 以下是小江项目化学习小组设计的自动折叠伞控制系统。 【项目名称】设计自动折叠伞控制系统 【项目背景】同学们很喜欢到户外的学习园地中（如图甲）讨论问题。遇到下雨时，巨大的折叠伞打开操作困难。 【项目要求】当空气相对湿度达到一定程度时，工作电路中的电动机M转动，折叠伞展开。 【项目设计】根据要求设计如图乙的电路图。 （1）【器材选择】电磁继电器（线圈电阻不计，当通过电磁继电器的电流达到0.03安时，衔铁被吸下）、控制电压U1为6伏、滑动变阻器R1规格为“1安200欧”、灵敏电流表、电动机M、湿敏电阻R2、开关、导线等。 要满足上述项目要求，他们应该选择的湿敏电阻是表中 （选填字母）。 空气相对湿度/% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 湿敏电阻A/Ω 92 90 86 80 72 56 42 30 20 13 湿敏电阻B/Ω 13 20 30 42 56 72 80 86 90 92 （2）【项目调试】利用上述选择的器材，组装好电路后开始测试。将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处时，闭合开关S1，折叠伞不展开。若要使折叠伞在空气相对湿度达到80%时打开，则需要将滑动变阻器滑片P移至阻值多大处？（请通过计算说明） （3）【项目评价及反思】 评价指标 合格 待改进 指标一 伞可以自动展开 伞不能自动展开 指标二 开伞时的湿度可多档调节 开伞时的湿度不可调节 根据指标二，该装置被评为合格，请你结合上述信息和所学知识解释原因。 10. 小双想探究感应电流的大小与什么因素有关，他设计了如图所示的装置进行实验。铁块上绕有导线，线框与灵敏电流表（G表示）相连（线框高度大于铁块高度，实验过程中线框不旋转）。 （1）当开关闭合时，电磁铁的A端是 极。 （2）让线框分别从h1和h2（h2＞h1）竖直下落并穿入磁极A、B之间，G表指针对应的转角度分别为θ1和θ2（θ1大于θ2），这样做的目的是为了探究感应电流的大小与 有关。 （3）把变阻器滑片移至左端，线框从h1的高度下落，G表指针的偏转角为θ3，观察到θ3 θ1（填“大于”、“小于”或“等于”）。 11. 2025年，第四批052D驱逐舰的飞行甲板上，全新涂装的Z•20F舰载反潜直升机揭开面纱。如图甲，这款代号“黑旋风”的国产机型，其机尾有根“棍子”，叫做舰载磁异探测器，它能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化转为相应的变化电流，从而发现潜艇的存在。那么，感应电流是如何产生的呢？下面是小明的探究过程，如图乙所示。请帮他解答相应问题。 （1）小明进行了如图丙中的1﹣5五次操作，在1﹣5主次操作中电流表指针能发生偏转的是1、3、4；小明分析实验现象，得出了产生感应电流的条件：闭合电路中的一部分导体在磁场中做 时，导体中就会产生感应电流。在此装置中， 相当于电源； （2）在探究实验中，小明发现每次电流表指针摆动的角度不同，猜想可能与导体切割磁感线运动速度有关。小明为了验证自己的猜想，再次利用如图乙装置进行多次实验（导体运动区域的磁场强弱相同）。如表所示是实验测得的数据，分析数据可得出结论：在磁场强弱相同时， ； 实验次数 1 2 3 4 5 速度v/cm/s 1 2 3 4 5 电流I/mA 2.0 4.0 5.9 8.1 10.2 （3）图中实验现象与 （选填“动圈式话筒”或“扬声器”）的工作原理相同。 12. 电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋6楼，放学后乘电梯回家。小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点K与静触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点K与静触点B接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。 （1）在控制电路中，当压敏电阻R2受到的压力F增大时，电磁铁的磁性 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）。 （2）若电磁铁线圈电流达到20mA时，刚好接触静触点B，电铃发出警报声，当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？（g取10N/kg） 13. 冬天坐在马桶上感觉非常冰凉，某学习小组展开“自制智能电热马桶圈”的项目化学习。在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表一为部分评价指标。 表一：评价量规 评价维度 评价等级 优秀 良好 待改进 升温维度 人坐在马桶圈上面后5秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度上升至30℃以上 坐在马桶圈上面后10秒内温度无法上升至30℃ 节能性 在保温挡时工作电路电流不大于50mA 在保温挡时工作电路电流范围在50—100mA 在保温挡时工作电路电流大于100mA 图甲是该小组同学设计的电路图。控制电路电源电压U＝6V，Ra为压敏电阻，其阻值随压力的变化随如图乙所示。Rb为热敏电阻，其阻值随温度变化如表二所示。电磁继电器在电流大于40mA时，衔铁被吸合，工作电路处于加热状态；在电流小于20mA时，衔铁被释放，工作电路处于保温状态。工作电路的电源电压为220V，R2＝100欧。（电磁铁线圈电阻忽略不计） 表二：热敏电阻阻值随温度的变化 温度/℃ 20 25 29 32 34 35 36 37 38 40 42 44 阻值/Ω 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 （1）对照评价量规，为使该小组设计的智能电热马桶圈在“节能性”这一维度达到优秀，R1的阻值至少为 Ω。 （2）请计算体重为40kg的小明坐在马桶上时，马桶圈的温度调控范围。 （3）在实验过程中，该小组同学发现Ra坏了，于是找到了另一个压敏电阻Rc其阻值随压力变化如图乙所示。小明经过分析认为不合适，这样会比较费电。请你通过分析说明理由。（提示：加热状态下比保温状态更费电） 14. 项目学习小组实验发现，装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。 他们制定的产品评价表如下。 评价指标 评价等级 优秀 合格 待改进 指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风 指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出 小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。 （1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是 。 （2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？ （3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为 。 【链接中考】 15. （浙江）为实现路灯白天自动熄灭、夜晚自动亮起，小科用光敏电阻和电磁继电器等元件，设计了路灯自动控制电路（如图）。 （1）电磁铁是电磁继电器中的重要部件，其工作原理主要是 （填字母）。 A.电磁感应 B.电流周围存在磁场 C.通电导体在磁场中受到力的作用 （2）要实现路灯自动控制功能，光敏电阻的阻值应随光照强度增加而 （填“增大”或“减小”）。 （3）测试时，闭合开关S，发现白天路灯未能自动熄灭。请写出一种改进措施： 。 1/2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $