暑假作业09 电生磁（巩固培优）科学浙教版八年级下册

**基本信息** 以“概念-原理-应用”为逻辑主线，整合实验方法与解题步骤，实现电生磁专项的系统性突破 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |直线电流的磁场|3题|奥斯特实验控制变量法（电流方向/导线放置）|从电流磁效应发现（奥斯特实验）到磁场分布规律（同心圆磁感线）| |通电螺线管的磁场|5题|安培定则操作步骤（四指电流方向→大拇指N极）|由直导线磁场拓展到螺线管磁场，类比条形磁体| |电磁铁和电磁继电器|5题|电磁继电器三步分析（找控制电路→判断触点通断→对应用电器工作）|从电磁铁磁性影响因素（电流/匝数/铁芯）到自动控制应用（温度/水位报警）|

( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业09 电生磁 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一 ． 直线电流的磁场 （共 3 小题） （难★ ★ ） 二． 通电螺线管的磁场 （共 5 小题） （难★★ ★ ） 三． 电磁铁和电磁继电器 （共 5 小题） （难★ ★★ ★ ） ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、直线电流的磁场 1. 通电指导线周围存在磁场 【奥斯特实验】 【实验方案】1. 在小磁针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。电路断电后，小磁针不发生偏转。 【实验结论】1. 小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。 【实验方案】2. 改变电流方向，观察到小磁针偏转方向发生改变。 【实验结论】2. 通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。 【注意事项】小磁针应与导线平行放置，而导线应该南北放置，避免地磁场的干扰。 2. 电流的磁效应 （1）概念：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。电流磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验第一次揭示了电与磁之间的联系，即电可以产生磁。 （2）直导线周围的磁场：以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。 安培定则（右手螺旋定则）：大拇指指向电流方向，四指环绕是磁场方向。 二、通电螺线管的磁场 1. 通电螺线管的磁场 （1）形状：磁场跟条形磁体的磁场是相似的。 （2）磁场方向：通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。 （3）安培定则：四指环绕电流方向，大拇指指向N极。 （4）磁场强弱：电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。 2. 通电螺线管磁场探究 方法：转换法、控制变量法 是否有磁性：用小铁钉是否被吸引探究是否有磁性； 磁性强弱：用铁钉吸引的数目反映通电螺线管磁性强弱；控制匝数不变改变电流或控制电流不变改变匝数。 磁场分布：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（防止摩擦干扰），观察铁屑的分布规律。 三、磁场和磁感线 1. 电磁铁 （1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。 （2）影响电磁铁磁性强弱的因素 控制变量法：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少 结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。 结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。 结论③：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。 （3）电磁铁的优点 ①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。 ②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。 （4）电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。 2. 电磁继电器 概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。 构造：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C、触点D组成。 工作原理： 控制电路开关闭合 → 电磁铁通电有磁性 → 吸引衔铁 → 工作电路触点接通 → 用电器工作； 控制电路开关断开 → 电磁铁断电失磁 → 弹簧把衔铁拉回 → 工作电路断开 → 用电器停止。 四、信息的磁记录 原理：利用磁化——磁头把电信号转为磁场变化，使磁带/磁盘表面的磁性颗粒按信号"排列"，记录信息；读取时反向还原。 应用：磁带、硬盘、信用卡磁条等。 优点：可反复擦写；缺点：怕强磁场、怕高温潮湿（磁化/消磁）。 ( 题型速练 一题 一 思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一、直线电流的磁场（共3小题） 1．为了形象地描述磁体周围的磁场分布，英国物理学家法拉第引入了磁感线模型。下列磁体周围磁感线画法正确的是（　　） A． B． C． D． 2．甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针沿顺时针方向转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有如下假设： 甲：因为导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转。 乙：因为电流周围会产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。 请据此回答： （1）没通电时，静止小磁针的N极总会指向地理的_________。（填“南方”或“北方”） （2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的。他们调换电池的正负极，闭合开关，如果乙同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是小磁针沿_________（填“顺时针”或“逆时针”）方向偏转。 3．科学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应。某学习小组，想重现奥斯特的发现，进行了实验一：他们将一根通电导线放置于东西方向（如图甲），观察到导线下方的小磁针偏转不明显。 电流周围的磁场到底是怎么分布的呢？学习小组又进行了实验二：把一根直导线穿过一块水平放置的硬纸板，在纸板上均匀撒上一薄层铁粉，在导线中通以电流并轻轻敲击纸板，结果出现了如图乙所示的现象。 （1）实验一，为了使小磁针偏转明显，考虑地磁场的影响，该如何放置通电导线： ； （2）实验二，敲击纸板的目的是 ； （3）上下移动纸板重复实验二，得到了类似的现象，由此可知，在直线电流周围的磁场中，磁感线分布在垂直于通电导线的所有平面上，是以电流为中心的一系列________； （4）在纸板上围着导线对称地放上四枚小磁针，先后在导线中接通自下而上和自上而下的电流，小磁针指向如图丙所示，由此可以得到的结论是 。 二、通电螺线管的磁场（共5小题） 4．如图所示，小磁针处于静止状态，闭合开关，小磁针几乎不发生偏转的是（　　） A． B． C． D． 5．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，电磁铁固定于条形磁铁附近并正对条形磁铁。开关闭合前后，条形磁铁均处于静止状态。下列说法中正确的是（      ） A．闭合开关前，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力 B．闭合开关后，电磁铁的左端为N极，右端为S极 C．滑片P向a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大小保持不变 D．滑片P向a移动过程中，若条形磁铁开始在桌面上运动，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变 6．实验小组在“探究通电螺线管的磁场”实验中，采用了如图甲所示的实验装置。 （1）在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，只有少量铁屑发生移动；此时应______纸板（填写操作方法），利用惯性使铁屑与纸板微微分离，从而减小铁屑与纸板间的______，细铁屑的排列如图乙所示； （2）由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与______磁铁（选填“条形”或“蹄形”）周围的磁场分布是相似的； （3）小明还想探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向是否有关，必须增加的器材是______。 7．如图所示，在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中： （1）小磁针的作用： 。 （2）将电池的正、负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与______方向的关系。 （3）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因： 。 （4）观察到实验现象后，应立即断开开关，是为了 。 8．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小科同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，连接电路，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 （1）比较乙、丙两图，可通过观察_____________来判断电磁铁磁性的强弱； （2）利用图丁探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两个电磁铁串联的目的是 _____________；小科将滑动变阻器滑片移到最右端时，两个电磁铁吸引铁钉的数量均为0，小明认为此时两个电磁铁的磁性都消失了。请你写出简要的实验思路来检验小明的观点：_______________。 （3）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性减弱的是____。 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 三、电磁铁和电磁继电器（共5小题） 9．搬运杂乱的废钢铁是件很麻烦的事，用电磁铁就省事多了。通电时电磁铁能吸引废旧钢铁，搬到别处时断开电流，废旧钢铁自动落下。这是因为（     ） A．电磁铁的磁性有无由电流的有无来控制 B．电磁铁的磁力强弱由电流的大小决定 C．电磁铁的磁极由电流的方向决定 D．电磁铁也具有普通磁铁的特点，有两个磁极 10．冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，为保障行车安全，后风窗玻璃需装有加热除霜电路。图中是榕榕设计的加热除霜电路，它由控制电路和受控电路组成。R1的阻值随温度的升高而增大，当开关S闭合时，加热过程中，玻璃温度升高至设定温度时，触点D、E恰好脱开。 （1）开关S闭合后，线圈A通电后具有磁性，A的上端磁极是____极。 （2）电磁铁是电磁继电器的重要部件，其工作主要原理是____（填字母）。 A．电磁感应 B．电流周围存在磁场 C．通电线圈在磁场中转动 （3）使用一段时间后，控制电路电压U1变小了，除雾效果变差了，为了能达到良好的除雾的效果，提出一种改进措施 。 11．为保证旅客上下车安全，需在车门开启警示灯。小宁选用湿敏电阻设计了如图乙所示的模拟电路。问：选择图甲中的______（填“R1”或“R2”）湿敏电阻，将它串联在图乙电路中的______（填“A”或“B”）位置，闭合开关，当空气潮湿，能见度低时警示灯随湿度变化自动调整亮度，并不断闪烁。 12．小宇同学参加了学校研究性学习小组，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。 （1）从小宇的实验可得出的初步结论是 。 （2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁___________无法_______（填：  “排斥”或“吸引”）弹簧开关，从而使电铃报警。 （3）同组的同学却认为小宇设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计好。请你比较两种温度报警器，指出小宇设计中的不足之处 。 13．小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。 （1）由图乙知，热敏电阻的阻值随温度升高而________（填“增大”或“减小”）。 （2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________（选填“A”或“B”）相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。 （3）图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。电阻为10欧，请列式计算警铃报警时最低的环境温度。 （4）若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。 1. 常见电磁继电器的应用 （1）水位自动报警器的逻辑拆解 装置结构：一个水槽，里面竖着一根导线（金属棒），水槽底部有另一根导线。当水位上升淹没金属棒时，水和金属棒构成导体，接通控制电路。 工作逻辑： 水位低时（金属棒未接触水面）→ 控制电路断开 → 电磁铁无磁性 → 弹簧拉回衔铁 → 动触片与上方触点接触 → 绿灯亮（表示安全）。 水位上升到淹没金属棒时 → 水和金属棒接通控制电路 → 电磁铁有磁性 → 吸下衔铁 → 动触片与下方触点接触 → 红灯亮（或电铃响）（表示报警）。 （2）温度自动报警器的类似逻辑 水银温度计中有一段金属丝插入水银柱上方。 当温度升高到设定值时，水银柱上升到接触金属丝 → 控制电路接通 → 电磁铁吸衔铁 → 电铃响（报警）。 注意：水银是金属（液态），能导电，所以水银柱本身充当了控制电路的“开关”。 2. 要点提炼 遇到电磁继电器装置图，第一步：找到电磁铁线圈，圈出控制电路；第二步：找到衔铁和弹簧，判断“吸下时”和“弹回时”分别接通哪条支路；第三步：根据题目条件（水位/温度/光照变化），判断控制电路是通还是断，进而推出哪个用电器工作。 不要被装置图的复杂外观迷惑，本质就是“低压控制高压、小电流控制大电流”。 一、选择题 1．如图，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管，闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数变大，电流表示数也变大 B．电路中电流变小 C．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小 D．电压表与电流表示数比值不变 2．用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了电磁铁。如图所示是电磁铁和其他实验器材组成的电路来研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A．实验中用电流表示数的大小来反映电磁铁磁性的强弱 B．电磁铁的上端是N极 C．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 D．滑片P向右移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 3．根据小磁针的指向和磁感线的方向判断，下图所示的四幅图中错误的是（　　） A． B． C． D． 4．下列实验操作中，不能验证“电磁铁磁极与电流方向有关”的是（　　） A．改变电池正负极连接 B．增加线圈匝数 C．调换铁钉两端导线 D．观察指南针偏转方向 5．如图所示，用水平恒力F拉着一块磁性物体在水平面上做匀速直线运动，当磁性物体到达电磁铁AB的正下方时，立即闭合开关S，则对磁性物体运动状态的判断正确的是（　　） A．仍保持匀速 B．立即加速 C．立即减速 D．立即停止 6．酒精测试仪是一种测试驾驶员是否酒后驾驶机动车的电子仪器。闭合开关，当驾驶员持续对测试仪吹气时，若仪器显示红灯亮绿灯灭，说明其体内酒精含量超标涉嫌酒后驾驶：若仪器显示绿灯亮红灯灭，说明未酒后驾驶。下列电路设计中气敏电阻Rx的阻值随酒精含量的增大而减小，其中符合上述要求的是（     ） A． B． C． D． 7．某款儿童防走丢手环内部电路如图所示，电源电压U＝3V，磁敏电阻的阻值随孩子与家长的距离增大而减小。当控制电路中的电流≥20mA时，衔铁吸合，电铃工作，实现报警，若需更近距离实现报警，下列做法可行的是（    ） A．适当增大控制电路电源电压 B．适当增大滑动变阻器R的阻值 C．适当减少电磁铁线圈的匝数 D．适当增大电磁铁与衔铁的距离 8. 利用电磁继电器设计的自动水位控制系统如图所示。当水池内的水位较低时，电机M自动启动抽水；当水位达到一定高度时，电机自动停止。下列说法正确的是（　　） A．该控制系统的传感器是电磁铁，执行器是电机 B．水位升高至水与B接触时，控制电路接通，电机开始工作 C．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，可以利用控制电路的弱电流来控制工作电路的强电流，实现自动控制 D．若要实现“水位降低时抽水，水位过高时报警”，则只需将工作电路中的电机替换为报警灯即可 9．关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（　　） A．这是模拟法拉第电磁感应实验的场景 B．移走小磁针，电流的磁场消失 C．根据这现象的原理，制成了电磁铁 D．将导线断开，小磁针N极将指向地磁场的北极 10．图甲是兴趣小组设计的天然气泄漏报警电路原理图，正常状态下绿色指示灯亮起，当天然气浓度增大到一定程度时电铃会发出报警声。图乙为气敏电阻的阻值与天然气浓度的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．虚线框a中应为绿色指示灯，b中应为电铃 B．将滑片P向上移动，可使天然气的报警浓度降低 C．当开关闭合后，通电螺线管的上端为S极 D．滑动变阻器的滑片P向上移动，电磁铁磁性增强 二、非选择题 11．如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。 （1）小磁针上方的直导线应沿______（选填“南北”或“东西”）方向放置； （2）闭合开关后，小磁针北极偏转方向为_______（选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向内”）； （3）实验中小磁针除了能验证通电直导线周围存在磁场，还能验证 。 12．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。 （1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用_____（选填“磁体”或“铁块”）。 （2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，、的开闭情况为 。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是_____（选填序号）。 A．增加气室的高度 B．增加导管b伸入水面以下的长度 C．导管b的下端加装一个多孔装置 1．燃气灶常配备有熄火保护装置。当火焰正常燃烧时，热电偶的一端受火焰加热，另一端温度较低，能产生一定的电压，与其连接的电磁铁产生磁场，吸合衔铁使活塞向左运动，从而保持燃气阀门开启，维持燃气供应（图甲）。当火焰意外熄灭时，热电偶两端的温度差迅速下降，影响电磁铁的磁性，衔铁在弹簧作用下复位，关闭燃气阀门，切断燃气供应（图乙）。 （1）图甲中电磁铁的左端是______极。 （2）实验中若加热端温度升高，热电偶产生的电压会如何变化？______。 （3）热电偶可以把温度信号转化为电信号，利用这种性质可以把热电偶做成 （填“电子温度计”或“电热水壶”）。 2．为研究影响电磁铁磁性强弱的因素，小柯进行了如下实验。 【实验器材】学生电源、电流表、开关、滑动变阻器、导线、电子测力计、铁块P、电磁铁（用漆包线制作的电磁铁，每50匝抽出一个接线端a、b、c、d，线圈电阻不计）等。 【装置简图】如图所示连接各项器材。 【实验过程】 ①电子测力计挂上铁块P后再调零，悬挂在铁架台上，并保持电磁铁与铁块P的距离不变。 ②断开开关S，将电磁铁a、e接线柱按图示接入电路，将滑动变阻器的滑片置于最右端。 ③闭合开关S，调节滑片，测得3组电流表的示数I和电子测力计的示数F，并将数据记录在表格中。 【数据收集】通过项目的实施，收集到如下表中的相关数据。 实验次数 1 2 3 I/A 0.34 0.40 0.44 F/N 0.15 0.20 0.22 【分析归纳】根据表中数据可以得出的初步结论是 ； 【拓展思考】 （1）若利用此装置，继续探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系。在第③步骤后面再加步骤④，④步骤是 ； （2）下列探究活动中与上述实验探究方法相同的是（ ） A．研究磁场时，用磁感线形象的描述 B．研究液体内部压强时，借助压强计 C．研究分子特性时，用黄豆和芝麻混合实验 D．研究电流的有无时，串联一个小灯泡 3．图1是欧姆设计的一款能测量电流大小的电流扭秤，其内部结构如图2。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，欧姆对电流扭秤进行了多次测试，数据如下表： 组别 水银温度/℃ 磁针偏转情况 A B 方向 角度 1 40 10 顺时针 2 40 20 顺时针 3 40 30 顺时针 4 40 50 逆时针 （1）实验中欧姆是通过 来反映电流大小的。 （2）根据欧姆的实验数据，控制A、B中水银温度分别为20℃和50℃，可推测磁针偏转的方向为_______及偏转的角度大小为_______。 （3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可以采用的方法是 。 4．近年来，我国新能源汽车发展迅速，许多新能源汽车都配备了刹车辅助系统，如图是某兴趣小组设计的刹车辅助系统电路图，控制电路电源电压，电磁铁线圈电阻为10Ω，定值电阻R1=90Ω，R2为测距元件的电阻，其阻值随距离的变化情况如表所示。已知电磁铁线圈中电流达到10mA 时，衔铁刚好被吸住。 测距元件的阻值随距离的变化情况 距离/m 0 5 10 15 20 25 30 阻值/Ω 200 300 400 500 700 1000 1400 （1）当汽车与前车靠近到一定距离时自动刹车，则刹车系统应接在_______（填“1”或“2”）处； （2）若使用该小组设计的电路，当汽车与前车靠近到多少距离时，会自动启用刹车系统? （3）生活中，许多新能源汽车能根据路况调整刹车系统自动启用的距离。若要使该电路也具备此功能，则应对该控制电路进行的改进是 （写出一种方法即可）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ ( 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： ) 暑假作业09 电生磁 ( 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一． 直线电流的磁场 （共 3 小题） （难★ ★ ） 二． 通电螺线管的磁场 （共 5 小题） （难★★ ★ ） 三． 电磁铁和电磁继电器 （共 5 小题） （难★ ★★ ★ ） ) ( 知识梳理 一天一练，温故知新，快乐过暑假 ) 一、直线电流的磁场 1. 通电指导线周围存在磁场 【奥斯特实验】 【实验方案】1. 在小磁针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。电路断电后，小磁针不发生偏转。 【实验结论】1. 小磁针受到了力的作用，通电导线的周围存在磁场。 【实验方案】2. 改变电流方向，观察到小磁针偏转方向发生改变。 【实验结论】2. 通电导线周围的磁场方向与电流的方向有关。 【注意事项】小磁针应与导线平行放置，而导线应该南北放置，避免地磁场的干扰。 2. 电流的磁效应 （1）概念：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。电流磁效应是丹麦物理学家奥斯特通过实验首先发现的。奥斯特实验第一次揭示了电与磁之间的联系，即电可以产生磁。 （2）直导线周围的磁场：以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。 安培定则（右手螺旋定则）：大拇指指向电流方向，四指环绕是磁场方向。 二、通电螺线管的磁场 1. 通电螺线管的磁场 （1）形状：磁场跟条形磁体的磁场是相似的。 （2）磁场方向：通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。 （3）安培定则：四指环绕电流方向，大拇指指向N极。 （4）磁场强弱：电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。 2. 通电螺线管磁场探究 方法：转换法、控制变量法 是否有磁性：用小铁钉是否被吸引探究是否有磁性； 磁性强弱：用铁钉吸引的数目反映通电螺线管磁性强弱；控制匝数不变改变电流或控制电流不变改变匝数。 磁场分布：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（防止摩擦干扰），观察铁屑的分布规律。 三、磁场和磁感线 1. 电磁铁 （1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。 （2）影响电磁铁磁性强弱的因素 控制变量法：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少 结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。 结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。 结论③：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。 （3）电磁铁的优点 ①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。 ②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。 ③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。 （4）电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。 2. 电磁继电器 概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。 构造：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁A、衔铁B、弹簧C、触点D组成。 工作原理： 控制电路开关闭合 → 电磁铁通电有磁性 → 吸引衔铁 → 工作电路触点接通 → 用电器工作； 控制电路开关断开 → 电磁铁断电失磁 → 弹簧把衔铁拉回 → 工作电路断开 → 用电器停止。 四、信息的磁记录 原理：利用磁化——磁头把电信号转为磁场变化，使磁带/磁盘表面的磁性颗粒按信号"排列"，记录信息；读取时反向还原。 应用：磁带、硬盘、信用卡磁条等。 优点：可反复擦写；缺点：怕强磁场、怕高温潮湿（磁化/消磁）。 ( 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 ) 一、直线电流的磁场（共3小题） 1．为了形象地描述磁体周围的磁场分布，英国物理学家法拉第引入了磁感线模型。下列磁体周围磁感线画法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，图中是两个S极，磁感线是回到S极的，故A错误； B．根据安培定则，导线中电流方向为从下往上，故B错误； C．在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，图中N极和S极相互吸引，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，故C错误； D．在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，图中磁体的磁感线从磁体的N极出发，回到S极，故D正确。 故选D。 2．甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针沿顺时针方向转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有如下假设： 甲：因为导线通电会发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转。 乙：因为电流周围会产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。 请据此回答： （1）没通电时，静止小磁针的N极总会指向地理的_________。（填“南方”或“北方”） （2）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的。他们调换电池的正负极，闭合开关，如果乙同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是小磁针沿_________（填“顺时针”或“逆时针”）方向偏转。 【答案】(1)北方 (2)逆时针 【详解】（1）通电导线没有通电，小磁针自由静止时，受到地磁场的作用，小磁针的N极总会指向地理的北方。 （2）在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针沿顺时针方向转动了；当调换电池的正负极时，导线中电流的方向发生改变，导线周围的磁场方向发生改变，小磁针偏转方向也发生改变，即小磁针沿逆时针方向转动；如果乙同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是小磁针沿逆时针方向转动。 3．科学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应。某学习小组，想重现奥斯特的发现，进行了实验一：他们将一根通电导线放置于东西方向（如图甲），观察到导线下方的小磁针偏转不明显。 电流周围的磁场到底是怎么分布的呢？学习小组又进行了实验二：把一根直导线穿过一块水平放置的硬纸板，在纸板上均匀撒上一薄层铁粉，在导线中通以电流并轻轻敲击纸板，结果出现了如图乙所示的现象。 （1）实验一，为了使小磁针偏转明显，考虑地磁场的影响，该如何放置通电导线： ； （2）实验二，敲击纸板的目的是 ； （3）上下移动纸板重复实验二，得到了类似的现象，由此可知，在直线电流周围的磁场中，磁感线分布在垂直于通电导线的所有平面上，是以电流为中心的一系列________； （4）在纸板上围着导线对称地放上四枚小磁针，先后在导线中接通自下而上和自上而下的电流，小磁针指向如图丙所示，由此可以得到的结论是 。 【答案】(1)将导线放置于南北方向 (2)见解析 (3)同心圆 (4)通电直导线的磁场方向与电流方向有关 【详解】（1）地磁场的方向是南北方向，小磁针静止时要指向南北方向，当通电导线沿南北方向放置时，其产生的磁场方向为东西方向，与地磁场方向垂直，这样小磁针受到的磁场力作用更明显，更容易发生偏转，实验现象更显著。 （2）如图乙所示，把一根直导线穿过一块水平放置的硬纸板，在纸板上均匀撒上一薄层铁粉，在导线中通以电流并轻轻敲击纸板，是为了减少铁粉和与纸板间的摩擦，使铁粉能够自由转动显示磁场分布。 （3）通电导线周围存在磁场，研究表明，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。 （4）若在导线上接通自下而上的电流时，磁场的方向沿逆时针，若在导线上接通自上而下的电流时，磁场的方向沿顺时针。由此得出结论：通电导线周围存在磁场，磁场方向和电流方向有关。 二、通电螺线管的磁场（共5小题） 4．如图所示，小磁针处于静止状态，闭合开关，小磁针几乎不发生偏转的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由图可知，电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知螺线管的右端是N极，小磁针的左端是S极，异名磁极相互吸引，小磁针几乎不发生偏转，故A符合题意； B．由图可知，电流从螺线管的左端流入，由安培定则可知螺线管的左端是N极，小磁针的右端是N极，同名磁极相互排斥，小磁针发生偏转，故B不符合题意； C．由图可知，电流从螺线管的右端流入，由安培定则可知螺线管的右端是N极，小磁针的右端是N极，同名磁极相互排斥，小磁针发生偏转，故C不符合题意； D．由图可知，电流从螺线管的右端流入，由安培定则可知螺线管的左端是N极，小磁针的左端是N极，同名磁极相互排斥，小磁针发生偏转，故D不符合题意。 故选A。 5．如图，一条形磁铁放在水平桌面上，电磁铁固定于条形磁铁附近并正对条形磁铁。开关闭合前后，条形磁铁均处于静止状态。下列说法中正确的是（      ） A．闭合开关前，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力 B．闭合开关后，电磁铁的左端为N极，右端为S极 C．滑片P向a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大小保持不变 D．滑片P向a移动过程中，若条形磁铁开始在桌面上运动，则它受到桌面的摩擦力大小保持不变 【答案】D 【详解】A．闭合开关前，条形磁铁不受磁力作用，水平方向没有其他外力，因此不受桌面的摩擦力，故A错误； B．根据电源正负极可知，电流从电磁铁左端流入、右端流出。根据安培定则，可判断电磁铁右端为极，左端为极，故B错误； C．滑片向移动时，滑动变阻器接入电阻变小，电路电流变大，电磁铁磁性增强，对条形磁铁的排斥力变大。条形磁铁始终静止，摩擦力与排斥力平衡，大小相等，因此摩擦力也会变大，故C错误； D．若条形磁铁开始运动，它受到的是滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小只和压力大小、接触面粗糙程度有关，本题中这两个因素都没有改变，因此滑动摩擦力大小保持不变，故D正确。 故选D。 6．实验小组在“探究通电螺线管的磁场”实验中，采用了如图甲所示的实验装置。 （1）在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，只有少量铁屑发生移动；此时应______纸板（填写操作方法），利用惯性使铁屑与纸板微微分离，从而减小铁屑与纸板间的______，细铁屑的排列如图乙所示； （2）由此可以判断，通电螺线管外部的磁场分布与______磁铁（选填“条形”或“蹄形”）周围的磁场分布是相似的； （3）小明还想探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向是否有关，必须增加的器材是______。 【答案】(1) 轻敲纸板 摩擦力 (2)条形 (3)小磁针 【详解】（1）[1][2]为了减小铁屑与纸板间的摩擦力，需轻敲纸板，利用惯性使铁屑与纸板微微分离，从而减小铁屑与纸板间的摩擦力，使铁屑在磁场力作用下动起来有规律的排列起来。 （2）通过铁屑的排列形状可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似周围的磁场分布是相似的，都有两个磁极。 （3）探究通电螺线管外部磁场的方向时，可以将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。 7．如图所示，在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中： （1）小磁针的作用： 。 （2）将电池的正、负极对调，重复上述实验，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与______方向的关系。 （3）在螺线管外部A、B两处放置小磁针，闭合开关，发现A处小磁针发生偏转，而B处小磁针不偏转，试说明B处小磁针不偏转的可能原因： 。 （4）观察到实验现象后，应立即断开开关，是为了 。 【答案】(1)验证磁场存在并显示磁场方向 (2)电流 (3)螺线管在B处的磁场方向与地磁场的方向一致 (4)保护电路，防止通电螺线管温度过高 【详解】（1）通电时螺线管周围存在磁场，小磁针在磁场中受到力的作用会发生偏转，所以小磁针能显示磁场的存在；当电流方向改变时，产生的磁场方向也改变，所以小磁针的偏转方向也改变，因此利用小磁针还可以判断磁场的方向。 （2）将电池的正负极对调，此时螺线管中电流的方向发生变化，磁场的方向发生变化，是为了探究通电螺线管外部磁场的方向与电流方向的关系。 （3）闭合开关，B处小磁针不偏转，可能原因是螺线管在B处的磁场方向与地磁场的方向一致，螺线管通电产生磁场后，小磁针仍指向原来方向 。 （4）螺线管是由导线绕成的，其电阻较小，根据欧姆定律可知，通过螺线管的电流较大，产生的热量较多，为了保护电路，观察实验现象后，应立即断开开关。 8．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小科同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，连接电路，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 （1）比较乙、丙两图，可通过观察_____________来判断电磁铁磁性的强弱； （2）利用图丁探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两个电磁铁串联的目的是 _____________；小科将滑动变阻器滑片移到最右端时，两个电磁铁吸引铁钉的数量均为0，小明认为此时两个电磁铁的磁性都消失了。请你写出简要的实验思路来检验小明的观点：_______________。 （3）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性减弱的是____。 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】(1)电磁铁吸引的大头针的数目 (2) 控制电流大小相同 见解析 (3)AC 【详解】（1）比较乙、丙两图，可通过观察电磁铁吸引的大头针的数目来判断电磁铁磁性的强弱；电磁铁吸引的铁钉越多，电磁铁的磁性越强。 （2）[1]利用图丁探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两个电磁铁串联的目的是控制电流大小相同。 [2]小科将滑动变阻器滑片移到最右端时，两个电磁铁吸引铁钉的数量均为0，为了检测此时两个电磁铁的磁性是否消失了，可以将小磁针放在电磁铁的周围不同位置，观察小磁针是否会发生偏转；或者将其周围细铁屑，观察铁屑能不能被吸起来。 （3）A．滑片P向右移动，其他条件不变，电路中电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性减弱，故A符合题意； B．滑片P向左移动，其他条件不变，电路中电阻变小，电流变大，电磁铁的磁性增强，故B不符合题意； C．开关S由1扳到2，其他条件不变，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性减弱，故C符合题意； D．电源的正负极对调，其他条件不变，只能改变电磁铁的极性，不能改变磁性强弱，故D不符合题。 故选AC。    三、电磁铁和电磁继电器（共5小题） 9．搬运杂乱的废钢铁是件很麻烦的事，用电磁铁就省事多了。通电时电磁铁能吸引废旧钢铁，搬到别处时断开电流，废旧钢铁自动落下。这是因为（     ） A．电磁铁的磁性有无由电流的有无来控制 B．电磁铁的磁力强弱由电流的大小决定 C．电磁铁的磁极由电流的方向决定 D．电磁铁也具有普通磁铁的特点，有两个磁极 【答案】A 【详解】电磁铁也具有磁铁的性质特征，能够吸引铁制品。通电时电磁铁能吸引废旧钢铁，搬到别处时断开电流，废旧钢铁自动落下，这是因为电磁铁的磁性有无由电流的有无来控制，通电时，电磁铁产生磁性，断电后，电磁铁的磁力消失，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．冬季，汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜，为保障行车安全，后风窗玻璃需装有加热除霜电路。图中是榕榕设计的加热除霜电路，它由控制电路和受控电路组成。R1的阻值随温度的升高而增大，当开关S闭合时，加热过程中，玻璃温度升高至设定温度时，触点D、E恰好脱开。 （1）开关S闭合后，线圈A通电后具有磁性，A的上端磁极是____极。 （2）电磁铁是电磁继电器的重要部件，其工作主要原理是____（填字母）。 A．电磁感应 B．电流周围存在磁场 C．通电线圈在磁场中转动 （3）使用一段时间后，控制电路电压U1变小了，除雾效果变差了，为了能达到良好的除雾的效果，提出一种改进措施 。 【答案】(1)N (2)B (3)提高控制电路的电压/减小R0/增加线圈匝数 【详解】（1）开关S闭合后，电流从线圈下端流入、上端流出，线圈A通电后具有磁性，由安培定则可知，A的上端磁极是N极。 （2）电磁铁是电磁继电器的重要部件，其工作主要原理是电流周围存在磁场，使电磁铁具有磁性，通过吸引衔铁控制工作电路的通断，故选B。 （3）使用一段时间后，控制电路电压U1变小了，同样温度下，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，不能使工作电路开始工作，除雾效果变差了，为了能达到良好的除雾的效果，提出一种改进措施可以提高控制电路的电压，或减小定值电阻R0的阻值，或增加线圈的匝数。 11．为保证旅客上下车安全，需在车门开启警示灯。小宁选用湿敏电阻设计了如图乙所示的模拟电路。问：选择图甲中的______（填“R1”或“R2”）湿敏电阻，将它串联在图乙电路中的______（填“A”或“B”）位置，闭合开关，当空气潮湿，能见度低时警示灯随湿度变化自动调整亮度，并不断闪烁。 【答案】 R2 B 【详解】题目要求湿度增大（空气潮湿）时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁使电路通断循环，实现警示灯闪烁。湿度增大时，需要电路总电阻减小、电流增大才能让电磁铁磁性增强；由图甲可知，的阻值随湿度增大而减小，符合要求，因此选。 由图乙知，当空气潮湿（湿度大），能见度低时，湿敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律知，电路的电流增大，电磁铁的磁性变强，将衔铁吸引下来；若湿敏电阻放在B位置时，电磁铁及湿敏电阻会被短路，电路的电流突然增大，警示灯一下变得很亮，但同时，电磁铁磁性消失，触头分离，循环往复起到闪烁的作用，而放在A点则不会出现此现象。 12．小宇同学参加了学校研究性学习小组，探究了“研究磁体的磁性强弱是否与温度有关”的课题。他的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现铁钉纷纷落下。 （1）从小宇的实验可得出的初步结论是 。 （2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作原理：当温度逐渐升高时，磁铁___________无法_______（填：  “排斥”或“吸引”）弹簧开关，从而使电铃报警。 （3）同组的同学却认为小宇设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计好。请你比较两种温度报警器，指出小宇设计中的不足之处 。 【答案】(1)见解析 (2) 磁性减弱 吸引 (3)难以设定报警的具体温度 【详解】（1）[1]磁体的磁性强弱不直观，转化为看到的铁钉，磁性越强，吸引铁钉越多，开始铁钉较多，给磁铁加热温度升高后，铁钉减少，磁性减弱；说明温度升高，磁铁的磁性减弱。 （2）[2][3]由图乙可知，给磁铁加热，当温度升高时，磁性减弱，无法吸引弹簧开关，弹性钢片缩回，控制电路接通，电铃发声报警。 （3）[4]丙图中，温度升高时，温度计的水银柱上升，当上升到设定温度位置时，水银柱与温度计上方的导体接通，线圈通电，电磁铁产生磁性，吸引右侧的开关，右侧电路被接通，电铃响；温度下降到设定温度以下时，水银柱与温度计上方的导体断开，线圈不通电，电磁铁磁性消失，不能再吸引右侧的开关，右侧电路被断开，电铃不响，小宇的设计难以设定具体的报警温度。 13．小科同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的衔铁与上触点接触，与下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。 （1）由图乙知，热敏电阻的阻值随温度升高而________（填“增大”或“减小”）。 （2）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________（选填“A”或“B”）相连，指示灯的接线柱D应与余下的接线柱相连。 （3）图甲中已知控制电路中的电源电压为8伏特，当电磁铁线圈中电流达到200毫安时，衔铁刚好被吸住。电阻为10欧，请列式计算警铃报警时最低的环境温度。 （4）若要提高警铃报警的最低环境温度，请你提出一种电路改进方法： 。 【答案】(1)减小 (2)B (3)80℃ (4)增大的阻值 【详解】（1）由乙图可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小。 （2）根据题意，当环境温度超过某一值时，继电器的衔铁与上触点分离，与下触点接触，警铃响，因此警铃的接线柱C应与接线柱B相连。 （3）衔铁刚好被吸住，电路中的总电阻为 热敏电阻的阻值为 据乙图可知，警铃报警时最低的环境温度为80℃。 （4）设控制电路中报警电流不变，由可知，电路中的总电阻不变，要提高警铃报警的最低环境温度，热敏电阻的阻值会变小，因此应增大的阻值。 1. 常见电磁继电器的应用 （1）水位自动报警器的逻辑拆解 装置结构：一个水槽，里面竖着一根导线（金属棒），水槽底部有另一根导线。当水位上升淹没金属棒时，水和金属棒构成导体，接通控制电路。 工作逻辑： 水位低时（金属棒未接触水面）→ 控制电路断开 → 电磁铁无磁性 → 弹簧拉回衔铁 → 动触片与上方触点接触 → 绿灯亮（表示安全）。 水位上升到淹没金属棒时 → 水和金属棒接通控制电路 → 电磁铁有磁性 → 吸下衔铁 → 动触片与下方触点接触 → 红灯亮（或电铃响）（表示报警）。 （2）温度自动报警器的类似逻辑 水银温度计中有一段金属丝插入水银柱上方。 当温度升高到设定值时，水银柱上升到接触金属丝 → 控制电路接通 → 电磁铁吸衔铁 → 电铃响（报警）。 注意：水银是金属（液态），能导电，所以水银柱本身充当了控制电路的“开关”。 2. 要点提炼 遇到电磁继电器装置图，第一步：找到电磁铁线圈，圈出控制电路；第二步：找到衔铁和弹簧，判断“吸下时”和“弹回时”分别接通哪条支路；第三步：根据题目条件（水位/温度/光照变化），判断控制电路是通还是断，进而推出哪个用电器工作。 不要被装置图的复杂外观迷惑，本质就是“低压控制高压、小电流控制大电流”。 一、选择题 1．如图，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管，闭合开关，待弹簧测力计示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数变大，电流表示数也变大 B．电路中电流变小 C．螺线管上端是N极，弹簧测力计示数变小 D．电压表与电流表示数比值不变 【答案】C 【详解】ABD．由图可知，电路为串联电路，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端电压，当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知，在电源电压一定时，电路中电流增大，即电流表的示数变大，根据串联电路的分压特点，滑动变阻器两端电压变小，电压表示数变小，电压表与电流表示数比值变小，故ABD错误； C．由图可知电流由螺线管的下方流入，则由右手螺旋定则可知螺线管上端为N极，下端为S极；则螺线管与磁铁为同名磁极，相互排斥；当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻变小，则由欧姆定律可知电路中电流增大，即电流表的示数变大，由于通过电路的电流变大，则螺线管的磁性增大，螺线管与磁铁之间的斥力增大，因此弹簧测力计示数变小，故C正确。 故选C。 2．用表面涂有绝缘漆的漆包线绕在铁钉上做成了电磁铁。如图所示是电磁铁和其他实验器材组成的电路来研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法正确的是（　　） A．实验中用电流表示数的大小来反映电磁铁磁性的强弱 B．电磁铁的上端是N极 C．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 D．滑片P向右移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 【答案】D 【详解】A．实验中用吸引铁屑数量的大小来反映电磁铁磁性的强弱，故A错误； B．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，则下端为N极，电磁铁的上端是S极，故B错误； C．铜棒不能被磁化，因此将铁钉换成铜棒会使磁性减弱，故C错误； D．滑片P向右移动，电阻变小而电流变大，则电磁铁磁场变强，那么电磁铁吸引大头针的数目会增多，故D正确。 故选D。 3．根据小磁针的指向和磁感线的方向判断，下图所示的四幅图中错误的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．右手握住直导线，大拇指指向电流的方向，弯曲四指指向磁场的方向，故A正确，不符合题意； B．在磁体的外部，磁感线由N极流出，S极流入，如图两个磁极都是S极，故磁感线的方向都是指向S极，故B正确，不符合题意； C．由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的N极，则通电螺线管的右端为N极，左端为S极，再由磁极间的相互作用规律知，小磁针静止时，左端应为N极，故C错误，符合题意； D．由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的N极，则通电螺线管的右端为S极，左端为N极，再由磁极间的相互作用规律知，小磁针静止时，左端应为S极，右端为N极，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．下列实验操作中，不能验证“电磁铁磁极与电流方向有关”的是（　　） A．改变电池正负极连接 B．增加线圈匝数 C．调换铁钉两端导线 D．观察指南针偏转方向 【答案】B 【详解】A．改变电池正负极连接会改变电流方向，能验证电磁铁磁极与电流方向有关，故A不符合题意。 B．增加线圈匝数能改变电磁铁磁性强弱，不能验证电磁铁磁极与电流方向有关，故B符合题意。 C．调换铁钉两端导线会改变电流方向，能验证电磁铁磁极与电流方向有关，故C不符合题意。 D．观察指南针偏转方向可以判断电磁铁磁极，从而验证与电流方向的关系，故D不符合题意。 故选B。 5．如图所示，用水平恒力F拉着一块磁性物体在水平面上做匀速直线运动，当磁性物体到达电磁铁AB的正下方时，立即闭合开关S，则对磁性物体运动状态的判断正确的是（　　） A．仍保持匀速 B．立即加速 C．立即减速 D．立即停止 【答案】C 【详解】由安培定则可知，电磁铁下端是N极，与磁性物体上端的磁性相同，由于同名磁极相互排斥，可知磁性物体运动到电磁铁正下方时，会受到一个向下的斥力，导致磁体对水平面的压力变大，接触面的粗糙程度不变，可知摩擦力将增大，此时摩擦力大于拉力，物体将做减速运动。故C正确，ABD错误。 故选C。 6．酒精测试仪是一种测试驾驶员是否酒后驾驶机动车的电子仪器。闭合开关，当驾驶员持续对测试仪吹气时，若仪器显示红灯亮绿灯灭，说明其体内酒精含量超标涉嫌酒后驾驶：若仪器显示绿灯亮红灯灭，说明未酒后驾驶。下列电路设计中气敏电阻Rx的阻值随酒精含量的增大而减小，其中符合上述要求的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由图可知，随酒精含量的增大气敏电阻Rx的阻值减小，电路的电流变大，电磁铁磁性变大，吸引衔铁，红灯亮绿灯灭，故A符合题意； B．由图可知，随酒精含量的增大气敏电阻Rx的阻值减小，电路的电流变大，电磁铁磁性变大，吸引衔铁，绿灯亮红灯灭，故B不符合题意； C．由图可知，闭合开关，无论酒精含量任何，红灯始终不亮，绿灯始终亮，故C不符合题意； D．由图可知，闭合开关，无论酒精含量任何，绿灯始终不亮，红灯始终亮，故D不符合题意。 故选A。 7．某款儿童防走丢手环内部电路如图所示，电源电压U＝3V，磁敏电阻的阻值随孩子与家长的距离增大而减小。当控制电路中的电流≥20mA时，衔铁吸合，电铃工作，实现报警，若需更近距离实现报警，下列做法可行的是（    ） A．适当增大控制电路电源电压 B．适当增大滑动变阻器R的阻值 C．适当减少电磁铁线圈的匝数 D．适当增大电磁铁与衔铁的距离 【答案】A 【详解】控制电路中磁敏电阻与滑动变阻器串联。控制电路电流一定，当孩子离家长更近时，磁敏电阻RM​的阻值更大，由欧姆定律可知，需减小滑动变阻器的阻值或增大电源电压；也可在较小电流下，增加线圈匝数和减小电磁铁与衔铁的距离，以增大磁力。 故选A。 8. 利用电磁继电器设计的自动水位控制系统如图所示。当水池内的水位较低时，电机M自动启动抽水；当水位达到一定高度时，电机自动停止。下列说法正确的是（　　） A．该控制系统的传感器是电磁铁，执行器是电机 B．水位升高至水与B接触时，控制电路接通，电机开始工作 C．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，可以利用控制电路的弱电流来控制工作电路的强电流，实现自动控制 D．若要实现“水位降低时抽水，水位过高时报警”，则只需将工作电路中的电机替换为报警灯即可 【答案】C 【详解】A．电磁铁是控制电路的一部分，而不是传感器。传感器是水池中的电极A 和B，用于检测水位的变化。 执行器是电机M，用于抽水，故A错误； B．水位升高接触 B 时，控制电路接通，电磁铁吸合衔铁，电机电路被断开，电机停止工作，故B错误； C．电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，可以利用控制电路的弱电流来控制工作电路的强电流，实现自动控制，故C正确； D．若直接把电机换成报警灯：水位降低时，衔铁未吸合，报警灯电路接通，会一直亮；水位升高时，衔铁吸合，报警灯电路断开，灯熄灭。 这和 “水位过高时报警” 的要求完全相反，无法实现目标功能，故D错误。 故选C。 9．关于如图所示的实验，下列说法中正确的是（　　） A．这是模拟法拉第电磁感应实验的场景 B．移走小磁针，电流的磁场消失 C．根据这现象的原理，制成了电磁铁 D．将导线断开，小磁针N极将指向地磁场的北极 【答案】C 【详解】A．这是探究通电导体周围存在磁场，即奥斯特实验的场景，故A错误； B．该磁场是电流的磁场，只有电路中有电流，导线周围就存在磁场，小磁针的作用是证实通电导体周围有磁场，故B错误； C．该实验说明通电导体周围存在磁场，这种现象是电流的磁效应，根据这一现象人们发明了电磁铁，故C正确； D．将导线断开，导线中没有电流通过，电流的磁场消失。由于受地磁场的影响，小磁针N极将指向地磁场的南极，故D错误。 故选C。 10．图甲是兴趣小组设计的天然气泄漏报警电路原理图，正常状态下绿色指示灯亮起，当天然气浓度增大到一定程度时电铃会发出报警声。图乙为气敏电阻的阻值与天然气浓度的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．虚线框a中应为绿色指示灯，b中应为电铃 B．将滑片P向上移动，可使天然气的报警浓度降低 C．当开关闭合后，通电螺线管的上端为S极 D．滑动变阻器的滑片P向上移动，电磁铁磁性增强 【答案】C 【详解】A．控制电路中，气敏电阻和滑动变阻器串联。由图乙可知，当天然气浓度增大时，气敏电阻阻值减小，则控制电路的总电阻减小，根据，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，依题意可知，衔铁被吸下时，电铃会发出报警声。所以虚线框a中应为电铃，b中应为绿色指示灯。故A错误； BD．将滑片P向上移动，滑动变阻器阻值变大，控制电路中电流变小，电磁铁的磁性减弱，会使得衔铁被吸下的时间推迟，所以可使天然气的报警浓度升高，故BD错误； C．当开关闭合后，电流从螺线管的上端流入，从下端流出，根据安培定则，通电螺线管的下端为N极，上端为S极，故C正确。 故选C。 二、非选择题 11．如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。 （1）小磁针上方的直导线应沿______（选填“南北”或“东西”）方向放置； （2）闭合开关后，小磁针北极偏转方向为_______（选填“垂直纸面向外”或“垂直纸面向内”）； （3）实验中小磁针除了能验证通电直导线周围存在磁场，还能验证 。 【答案】(1)南北 (2)垂直纸面向外 (3)见解析 【详解】（1）小磁针上方的直导线应沿南北方向放置，可避免地磁场的影响。 （2）根据磁极间的相互作用规律，闭合开关后，观察到小磁针偏转，这表明通电直导线周围存在磁场；根据安培定则可判断，小磁针北极偏转方向为垂直纸面向外。 （3）实验中小磁针除了能验证通电直导线周围存在磁场以外，当改变直导线中的电流方向时，还能通过小磁针的偏转方向来判断通电直导线周围磁场的方向与电流方向之间的关系。 12．为了确保鱼正常的生命活动，通常在鱼池内使用增氧泵（如图甲）。其中图乙为气室和橡皮碗的局部放大图。弹性金属片左端固定一固体A，当A被电磁铁吸引时，橡皮碗被压缩，气室内的空气被压入水中：当A被电磁铁排斥时，橡皮碗恢复原状，空气被吸进气室。a和b是与气室相连的导管。增氧泵工作时能不断地将空气压入水中，从而增加水体的溶解氧。 （1）为使增氧泵正常工作，固体A应选用_____（选填“磁体”或“铁块”）。 （2）当弹性金属片向下压缩橡皮碗时，、的开闭情况为 。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，以下措施可行的是_____（选填序号）。 A．增加气室的高度 B．增加导管b伸入水面以下的长度 C．导管b的下端加装一个多孔装置 【答案】(1)磁体 (2)K1关闭，K2打开 (3)BC 【详解】（1）增氧泵依靠吸引和排斥来上下运动，而铁块一定是被吸引，为使增氧泵正常工作，固体A应选用磁体，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 （2）弹性金属片向下压缩橡皮碗时，气室内部气压增大，单向阀满足：被气室内高压压紧关闭，阻断空气回流到进气侧；被高压推开打开，空气从气室排入出气管到水中，因此开闭情况为关闭，打开。 （3）增氧泵工作时，为使氧气充分的溶解在水中，应增大空气与水的接触面积，导管b的下端加装一个多孔装置，增加导管b伸入水面以下的长度上升时不断与水接触，可以增大接触面积，增加气室的高度​不能增大气泡与水的接触面积，故A不符合题意，BC符合题意。 故选BC。 1．燃气灶常配备有熄火保护装置。当火焰正常燃烧时，热电偶的一端受火焰加热，另一端温度较低，能产生一定的电压，与其连接的电磁铁产生磁场，吸合衔铁使活塞向左运动，从而保持燃气阀门开启，维持燃气供应（图甲）。当火焰意外熄灭时，热电偶两端的温度差迅速下降，影响电磁铁的磁性，衔铁在弹簧作用下复位，关闭燃气阀门，切断燃气供应（图乙）。 （1）图甲中电磁铁的左端是______极。 （2）实验中若加热端温度升高，热电偶产生的电压会如何变化？______。 （3）热电偶可以把温度信号转化为电信号，利用这种性质可以把热电偶做成 （填“电子温度计”或“电热水壶”）。 【答案】(1)S (2)变大 (3)电子温度计 【详解】（1）甲图中电流从左端流入，右端流出，由安培定则可知，电磁铁右端为N极，因此左端是S极。 （2）热电偶是依靠两端温度差产生电压，温度差下降时电压降低；加热端温度升高后，两端温度差增大，因此热电偶产生的电压会变大。 （3）热电偶能把温度信号转化为电信号，利用这一性质可以制作电子温度计；而电热水壶是利用电流的热效应工作的，与热电偶的原理无关。 2．为研究影响电磁铁磁性强弱的因素，小柯进行了如下实验。 【实验器材】学生电源、电流表、开关、滑动变阻器、导线、电子测力计、铁块P、电磁铁（用漆包线制作的电磁铁，每50匝抽出一个接线端a、b、c、d，线圈电阻不计）等。 【装置简图】如图所示连接各项器材。 【实验过程】 ①电子测力计挂上铁块P后再调零，悬挂在铁架台上，并保持电磁铁与铁块P的距离不变。 ②断开开关S，将电磁铁a、e接线柱按图示接入电路，将滑动变阻器的滑片置于最右端。 ③闭合开关S，调节滑片，测得3组电流表的示数I和电子测力计的示数F，并将数据记录在表格中。 【数据收集】通过项目的实施，收集到如下表中的相关数据。 实验次数 1 2 3 I/A 0.34 0.40 0.44 F/N 0.15 0.20 0.22 【分析归纳】根据表中数据可以得出的初步结论是 ； 【拓展思考】 （1）若利用此装置，继续探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系。在第③步骤后面再加步骤④，④步骤是 ； （2）下列探究活动中与上述实验探究方法相同的是（ ） A．研究磁场时，用磁感线形象的描述 B．研究液体内部压强时，借助压强计 C．研究分子特性时，用黄豆和芝麻混合实验 D．研究电流的有无时，串联一个小灯泡 【答案】 见解析 见解析 BD 【详解】[1]根据表格数据可知，电流增大时，电子测力计示数增大，说明电磁铁对铁块的吸引力增大，磁性增强。故初步结论为：在电磁铁线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 （1）[2]探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时，应控制电流不变，改变线圈匝数。所以步骤④是：保持滑动变阻器滑片位置不变，将电磁铁的接线端由a、e改接到b、e（或c、e或d、e），改变线圈匝数，再测得3组电流表的示数I和电子测力计的示数F，并记录数据。 （2）[3]该实验通过电子测力计示数反映电磁铁磁性强弱，运用了转换法； A．研究磁场时，用磁感线形象地描述，运用的是模型法，故A不符合题意； B．研究液体内部压强时，借助压强计，通过压强计U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小，运用了转换法，故B符合题意； C．研究分子特性时，用黄豆和芝麻混合实验类比分子间有间隙，运用的是类比法，故C不符合题意； D．研究电流的有无时，串联一个小灯泡，通过小灯泡是否发光来判断电流是否存在，运用了转换法，故D符合题意。 故选BD。 3．图1是欧姆设计的一款能测量电流大小的电流扭秤，其内部结构如图2。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，欧姆对电流扭秤进行了多次测试，数据如下表： 组别 水银温度/℃ 磁针偏转情况 A B 方向 角度 1 40 10 顺时针 2 40 20 顺时针 3 40 30 顺时针 4 40 50 逆时针 （1）实验中欧姆是通过 来反映电流大小的。 （2）根据欧姆的实验数据，控制A、B中水银温度分别为20℃和50℃，可推测磁针偏转的方向为_______及偏转的角度大小为_______。 （3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可以采用的方法是 。 【答案】(1)磁针偏转角度 (2) 逆时针 (3)减小小磁针与导体间的距离 【详解】（1）本实验利用转换法，电流越大，磁针偏转角度越大，因此欧姆通过磁针偏转角度反映电流大小。 （2）由表格数据可知，方向规律：当A的温度高于B时，磁针顺时针偏转；当A温度低于B时，磁针逆时针偏转；偏转角度规律：偏转角度大小和A、B的温差成正比，每温差对应偏转角度。若A、B中水银温度分别为20℃和50℃，A温度低于B，因此偏转方向为逆时针；温差为 对应偏转角度为。 （3）相同温差下，要使小磁针偏转更明显，则应使其受到的磁场对它的力更大，因此可以减小磁针和导体之间的距离。 4．近年来，我国新能源汽车发展迅速，许多新能源汽车都配备了刹车辅助系统，如图是某兴趣小组设计的刹车辅助系统电路图，控制电路电源电压，电磁铁线圈电阻为10Ω，定值电阻R1=90Ω，R2为测距元件的电阻，其阻值随距离的变化情况如表所示。已知电磁铁线圈中电流达到10mA 时，衔铁刚好被吸住。 测距元件的阻值随距离的变化情况 距离/m 0 5 10 15 20 25 30 阻值/Ω 200 300 400 500 700 1000 1400 （1）当汽车与前车靠近到一定距离时自动刹车，则刹车系统应接在_______（填“1”或“2”）处； （2）若使用该小组设计的电路，当汽车与前车靠近到多少距离时，会自动启用刹车系统? （3）生活中，许多新能源汽车能根据路况调整刹车系统自动启用的距离。若要使该电路也具备此功能，则应对该控制电路进行的改进是 （写出一种方法即可）。 【答案】(1)2 (2)15m (3)将定值电阻 R1换成滑动变阻器（或将控制电路电源改为可调节电源等，合理即可）。 【详解】（1）当汽车与前车靠近，测距元件R2阻值变化，控制电路电流变化，电磁铁磁性变化。当距离过近，电磁铁吸合衔铁，需让工作电路中刹车系统工作。此时衔铁吸合，K与B接触，所以刹车系统应接在2处 。 （2）已知电磁铁线圈中电流 控制电路电源电压，根据欧姆定律计算得出控制电路总电阻为 R2的电阻大小为 ​查表格，当R2=500Ω时，对应的距离是15m ，即当汽车与前车靠近到 15m 时，会自动启用刹车系统 。 （3）要使电路能根据路况调整刹车系统自动启用的距离，即改变控制电路的触发电流或总电阻；可通过将定值电阻R1更换为滑动变阻器，改变接入电阻，从而改变总电阻和触发时的R2阻值，即对应不同距离；或改变控制电路电源电压，改变电路的总电阻计算，从而改变触发距离等方法。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $