14.2 电流的磁场（举一反三·讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

14.2 电流的磁场 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 电流的磁效应】 2 【知识点2 通电螺线管外部的磁场】 4 【知识点3 电磁铁】 7 【知识点4 电磁继电器】 10 课后作业 13 2002年12月31日，世界上第一列投入商业运营的磁浮列车（图14-2-1）在上海通车，其设计最高速度为430 km/h。磁浮列车行驶时车身悬浮在轨道上，大大减小了列车前进过程中的阻力，从而能够高速行驶。磁浮列车为什么能悬浮起来呢？ 【知识点1 电流的磁效应】 1. 奥斯特实验 （1）内容：1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验证实通电导体和磁体一样，周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。 （2）奥斯特实验的基本要求：为让实验现象明显，能完成实验探究，操作中要注意两点: ①实验前先让能在水平面自由转动的小磁针静止； ②导线与小磁针平行，且导线与小磁针间距离要较小。这是因为通电导线的磁场强弱与距离有关，若导线离磁针距离太远，现象就会不明显。 2. 电流的磁效应 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。 通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向有关。 【例1】如图所示，将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将发生偏转，这个现象说明了通电导线周围存在______，如果移走小磁针，该结论______（选填“成立”或“不成立”）。 【答案】 磁场 成立 【详解】该实验是奥斯特实验，通电后小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场。磁场是通电导线周围客观存在的物质，它的存在和是否放置小磁针无关，因此移走小磁针后，该结论仍然成立。 【变式1-1】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。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。 (1)该实验是丹麦物理学家_____在1820年首先发现的。 (2)实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向_____（选填“会”或“不会”）发生改变，该现象表明______________________________。 (3)该实验中，如果没有小磁针，通电直导线周围_____（选填“存在”或“不存在”）磁场。 (4)要使实验效果更加明显，应使通电导线沿_______（选填“东西”或“南北”）方向放置。 【答案】(1)奥斯特 (2) 会 电流的磁场方向与电流的方向有关 (3)存在 (4)南北 【详解】（1）1820年丹麦物理学家奥斯特做了一个实验，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行，接通电路后，小磁针发生偏转，发现了电流的磁效应。 （2）因为电流周围的磁场方向与电流方向有关，所以改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向会发生改变，该现象表明电流周围的磁场方向与电流方向有关。 （3）电流周围的磁场是客观存在的，与小磁针的存在与否无关，所以即使没有小磁针，通电直导线周围也存在磁场。 （4）小磁针静止时指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使通电导体的磁场方向为东西方向，所以应使通电导线沿南北方向放置，这样电流产生的磁场对小磁针的影响更显著。 【变式1-2】小明用如图所示装置探究磁与电的关系。 甲 乙 丙 丁 （1）由甲、乙、丙图可知通电导体周围存在的磁场方向与 方向有关； （2）若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图丁所示，小磁针 发生偏转（选填“会、不会”）。 【答案】 电流 会 【详解】（1）乙、丙都有电流通过，但电流方向相反，同时小磁针偏转的方向也相反，因此这两图的比较可得出电流的磁场方向与电流方向有关的结论。 （2）小宁推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，电子是负电荷，其定向移动时会产生电流，电流的周围存在磁场，则小磁针也会发生偏转。 【知识点2 通电螺线管外部的磁场】 1. 探究通电螺线管外部的磁场 （1）实验过程 ①如图甲所示，在玻璃板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况。可以看到细铁屑在通电螺线管外部和内部有规则地排列起来，从细铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 甲 铁屑的排列情况 乙 小磁针的排列情况 ②如图乙所示，在通电螺线管外部周围小磁针的N极指向不同（均选填“相同”或“不相同”）。从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端。 ③在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场的特点：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 （3）用磁感线描述通电螺线管的磁场 2. 通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系 （1）设计并进行实验：取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。 （2）实验现象分析 ①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同（选填“相同”或“不相同”）； ②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同（选填“相同”或“不相同”）。 （3）探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法无关，与电流由哪端流入无关（均选填“有关”或“无关”）！ 3. 右手螺旋定则 （1）右手螺旋定则：用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 （2）右手螺旋定则的应用 ①根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性； ②由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向； ③根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线。 （3）提示： ①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 ②N极和S极一定在通电螺线管的两端。 ③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。 【例2】某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。 (1)在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的______极，说明地球周围存在磁场。 (2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，说明通电螺线管外部磁场与______相似；对调电源正负极，小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反（如图丙），说明通电螺线管的极性与______的方向有关。 (3)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施：______（写出一种方法即可）。 【答案】(1)北 (2) 条形磁体 电流 (3)减小滑动变阻器接入电路的阻值/增大电源电压 【详解】（1）地球本身是大磁体，地磁场的南极在地理北极附近，根据异名磁极相吸，小磁针静止时N极会指向地理的北极，这是地磁场的基本性质。 （2）通电螺线管外部的磁场两端磁性最强、中间磁性弱，磁场分布的形态和条形磁体的外部磁场分布相似；对调电源正负极后，螺线管中的电流方向发生改变，小磁针N极指向全部反向，说明通电螺线管的极性和电流的方向有关。 （3）通电螺线管周围磁场的强弱和电流大小有关，电流越大，磁场越强。可以调节滑动变阻器接入电路的阻值，增大螺线管中的电流从而增强磁场，或者增大电源电压。 【变式2-1】如图为两磁体磁感线的分布情况，下列判断正确的是（     ） A．A、B两磁极相互吸引 B．A磁极为N极 C．c为电源的正极 D．e点的电流方向为向上 【答案】C 【详解】A．由图可知，A、B间磁感线互不相连且向外弯曲，说明两磁极为同名磁极，同名磁极相互排斥，故A错误； B．在磁体外部，磁感线从N极出发回到S极，图中磁感线箭头指向A和B，说明A、B均为S极，故B错误； C．螺线管B端为S极，则其右端为N极，根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向右端，四指环绕的方向为电流方向，因此电流从螺线管左端流入，右端流出，故c为电源正极，故C正确； D．电流从螺线管右端流出，经e点流向d点，e点电流方向向下，故D错误。 故选C。 【变式2-2】 如图所示，根据通电螺线管的磁感线方向，将通电螺线管的左侧极性和电源的正负极在图中标出并将静止的小磁针N极涂黑。 【答案】见右图。 【详解】在磁体外部，磁感线总是从N极出发，回到S极。图中磁感线全部指向螺线管的左端，因此螺线管左端是S极，右端为N极； 根据安培定则可判断出电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源的左端是负极，右端是正极； 磁场中小磁针静止时N极的指向与该点磁感线方向一致，图中小磁针所在位置的磁感线指向左上方，因此小磁针的左上端是N极，将该部分涂黑即可。 【知识点3 电磁铁与电磁继电器】 1. 电磁铁 （1）概念：把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 （2）特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就无磁性（选填“有”或“无”）。 （3）工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。 （4）电磁铁磁极极性的判断：电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用右手螺旋定则来判定。 2. 电磁铁的磁性 （1）影响电磁铁磁性强弱的因素：与线圈的匝数、线圈中的电流大小等有关。线圈匝数一定时，通入线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （2）电磁铁的优点 ①可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。 ②可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。 ③可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 （3）电磁铁的应用 ①电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。例如全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，都是由电磁铁控制的。 ②电磁铁可以产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。 【例3】如图是一种温度自动报警器的示意图，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，电铃响起，发出报警信号，下列说法不正确的是（     ） A．衔铁可用铜片代替 B．该温度计相当于控制电磁铁的开关 C．温度计的测温液具有热胀冷缩的性质 D．通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强 【答案】A 【详解】A．电磁铁只能吸引铁、钴、镍这类物质；铜不能被电磁铁吸引，所以衔铁不能用铜片代替，故A错误； B．温度升高，测温液体上升接触金属丝，左侧控制电路接通；温度下降，电路断开，所以温度计相当于控制电磁铁的开关，故B正确； C．该温度计的测温液依靠热胀冷缩的性质，随温度变化升降来触发控制电路，故C正确； D．电磁铁磁性强弱和电流大小有关，线圈匝数不变时，电流越大，磁性越强，故D正确。 本题选错误的，故选A。 【变式3-1】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲，乙吸引大头针个数_____（选填“增加”或“减少”），说明电流越_________，电磁铁磁性越强； (2)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是______________________； (3)本实验进行了多次实验，多次实验的目的和下列实验多次实验的目的相同的是________。 A．伏安法测量定值电阻的阻值 B．探究并联电路电流规律 C．测量小石块的密度 【答案】(1)增加 大 (2)大头针被磁化后，相邻大头针的下端为同名磁极，同名磁极相互排斥 (3)B 【详解】（1）由图可知，滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的电流增大，电磁铁的磁性随电流增大而增强，因此吸引大头针的个数增加，说明电流越大，电磁铁磁性越强。 （2）大头针被电磁铁吸引后发生磁化，相邻大头针的下端形成同名磁极；同名磁极相互排斥，所以大头针下端分散。 （3）小明进行了多次实验的目的是寻找普遍规律，避免结论的偶然性。 A．伏安法测量定值电阻时多次测量是为了取平均值以减小误差，故A不符合题意； B．探究并联电路电流规律时多次测量是为了获得多组数据，使结论具有普遍性，故B符合题意； C．测量小石块密度时多次测量通常是为了减小误差，故C不符合题意。 故选B。 【变式3-2】如图甲所示为磁悬浮地球仪，地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内部有一可调节磁性大小的电磁铁，其原理如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地球仪工作时，球体悬浮在空气中，球体下方是“地磁场”的S极 B．环形底座内部的电磁铁上端为S极 C．向左调节滑动变阻器的滑片，地球仪悬浮的高度增大 D．若悬浮的地球仪受到的外力突然消失，它将掉落在环形底座上 【答案】C 【详解】A．地磁场分布特点为地理北极附近是S极，地理南极附近是N极，地球仪磁场与地磁场一致，故球体下方为N极，故A错误； B．地球仪悬浮，受竖直向下的重力G和竖直向上的磁力F，二力平衡，故磁力为斥力，同名磁极相互排斥，球体下方为N极，则电磁铁上端为N极，故B错误； C．由图乙可知滑动变阻器接入电路为左半部分，滑片向左移动，接入电阻减小。根据欧姆定律可知，电路电阻减小，电路电流增大，电磁铁磁性增强，对球体斥力增大，地球仪悬浮高度增大，故C正确； D．地球仪悬浮时处于静止状态，若外力突然消失，由牛顿第一定律可知它将保持静止状态，不会掉落，故D错误。 故选C。 【知识点4 电磁继电器】 1. 电磁继电器 （1）电磁继电器概念：利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 （2）电磁继电器的主要构造 ①低压控制电路：电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等； ②高压受控电路：高压电源、电动机、动触点、静触点。 （3）电磁继电器的工作原理 闭合低压控制电路中的开关S，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔 铁，使触点接通，受控的高压工作电路闭合，电动机M工作。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在弹簧的作用下与电磁铁分离，使触点脱开，受控电路断开，电动机停止工作. 2. 电磁继电器的应用 （1）利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流工作电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 （2）利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现远距离控制，如核电站中的开关等。 （3）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光照的自动控制。如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。 【例4】如图所示，这是小明为学校楼道设计的智能照明电路，L是“220V 22W”的节能灯，闭合开关S，天暗时节能灯自动发光，天亮时节能灯自动熄灭。控制电路中的电源由两节干电池串联而成，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随着光照强度的变化而变化。下列说法正确的是（　　） A．晚上电磁铁的磁性比白天强 B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大 C．当光照强度增大时，电压表的示数将增大 D．控制电路工作时，电磁铁的上端为N极 【答案】D 【详解】A．由题意知，晚上节能灯发光，说明此时受控电路接通，电磁铁未吸下衔铁，磁性较弱；白天灯熄灭，电磁铁吸下衔铁断开受控电路，磁性更强，因此晚上电磁铁的磁性比白天弱。故A错误； B．白天光照强度大，电磁铁磁性强、电流变大，说明此时控制电路总电阻小；而电阻R1是定值电阻，阻值不变，因此R2​的阻值随光照强度增大而减小。故B错误； C．控制电路中R1与R2串联，电压表测R2两端电压。光照强度增大时，R2阻值减小，根据串联分压规律可知，R2分得的电压减小，因此电压表示数减小。故C错误； D．根据安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，可判断电磁铁的上端为N极。故D正确。 故选D。 【变式4-1】如图所示为一款“智能照明灯”的电路，控制电路中，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。以下说法正确的是（     ） A．电磁铁是利用电流的热效应工作 B．天暗时，衔铁被吸下，灯L自动熄灭 C．当光照强度增大时，电压表示数增大 D．将R1换成阻值更大的电阻，可延长灯的发光时间 【答案】D 【详解】A．电磁铁通电有磁性、断电失磁性，是利用电流的磁效应工作的，故A错误； B．天暗时光照强度减小，R2阻值随光照强度增大而减小，因此天暗时R2阻值更大，控制电路总电阻更大，由I=U/R可知控制电路电流更小，电磁铁磁性不足，衔铁不会被吸下，此时受控电路接通，灯L发光，故B错误； C．当光照强度增大时，R2阻值减小，控制电路总电阻减小，电流增大；R1是定值电阻，由可知，R1两端电压增大，电源总电压不变，根据串联电路电压规律，可得R2两端电压，因此U2减小；电压表测R2两端电压，所以电压表示数减小，故C错误； D．衔铁被吸合时，控制电路需要达到固定的吸合电流，电源电压不变，因此衔铁吸合时控制电路的总电阻不变；若R1换为阻值更大的电阻，需要R2的阻值更小才能满足总电阻不变，而R2阻值更小需要更大的光照强度（天更亮）才会触发灯熄灭，因此可延长灯的发光时间，故D正确。 故选D。 【变式4-2】如图甲所示的是某家用烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，工作电路会响铃亮灯，烟雾报警器控制电路的额定电压为12V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙所示。若定值电阻R0的阻值是20Ω（电磁铁线圈电阻不计），工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A。 (1)电磁铁的上端为______极； (2)若烟雾报警器响铃亮灯，烟雾浓度至少为多大？ (3)烟雾浓度为零时，控制电路的待机功率为多大？ (4)为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以采取的办法是______。 A．将电磁铁适当向右移 B．适当提高控制电路的电源电压 C．适当增大电阻R0的阻值 【答案】(1)S (2)40% (3)1.2W (4)AB 【分析】根据安培定则判断电磁铁的磁极；根据欧姆定律I=U/R求出控制电路电流最小时控制电路的总电阻，减去R0​得到对应光敏电阻R的阻值，再从图乙中查找该阻值对应的烟雾浓度；先从图乙读出烟雾浓度为0时R的阻值，求出控制电路总电阻，再用​计算待机功率；先从图乙读出20%浓度对应的R阻值，对比该状态下控制电路的电流和报警最小电流，分析调整电磁铁位置、电源电压、R0​阻值对电磁铁磁性或衔铁吸合条件的影响，判断选项是否可行。 【详解】（1）根据安培定则，用右手握住螺线管，四指顺着电流方向，大拇指指向螺线管下端，即电磁铁下端为N极，上端为S极。 （2）当控制电路中的电流最小时，控制电路的总电阻 此时光敏电阻的阻值 结合图乙可知，R=40Ω对应烟雾浓度为40%，因此烟雾浓度至少为40%。 （3）由图乙得，烟雾浓度为零时，光敏电阻阻值R=100Ω，控制电路总电阻 控制电路的待机功率 （4）由图乙得，烟雾浓度为20%时，光敏电阻阻值R=60Ω，比原报警的R更大，总电阻更大，原电压下电流小于报警所需的0.2A。 A．将电磁铁适当向右移，力臂变大，可在电流更小，磁力更小时将衔铁吸下，故A符合题意； B．适当提高控制电路电源电压，可使电流增大到报警所需的0.2A，故B符合题意； C．增大R0​的阻值会让总电阻进一步变大，电流更小，无法达到报警电流，故C不符合题意。 故选AB。 1．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，接通电路后，观察到小磁针偏转。下列说法错误的是（　　） A．此实验说明通电导体周围存在磁场 B．改变电流方向，小磁针偏转方向可能不变 C．实验中小磁针的作用是检测电流产生的磁场 D．将导线断开，小磁针N极将指向地理的北极 【答案】B 【详解】A．这是奥斯特实验，实验中通电后小磁针发生偏转，证明了通电导体周围存在磁场，也就是电流的磁效应，故A正确。 B．通电导体周围的磁场方向与电流方向有关，根据安培定则，电流方向改变时，磁场方向也会改变。小磁针的偏转方向由磁场方向决定，所以改变电流方向，小磁针的偏转方向一定会改变，而不是“可能不变”，故B错误。 C．小磁针本身具有磁性，在磁场中会受到力的作用而发生偏转，所以可以通过小磁针的偏转来间接检测电流产生的磁场，故C正确。 D．导线断开后，电流消失，电流产生的磁场也消失，此时小磁针会在地磁场的作用下指向南北方向，N极指向地理的北极（地磁的南极），故D正确。 本题选择说法错误的，故选B。 2. 如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列说法中正确的是（　　） A．通电螺线管的左端为N极 B．通电螺线管外A点磁场的方向向右 C．右侧小磁针N极指向左 D．两小磁针N极指向相同 【答案】D 【详解】A．由图可知电源左端为正极，电流从螺线管左端流入，结合线圈绕向可知螺线管正面电流方向向下，由安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向螺线管的N极可知螺线管右端为N极，左端为S极，故A错误； B．螺线管右端为N极，左端为S极，在磁体外部磁感线从N极指向S极，则A点磁场方向向左，故B错误； C．螺线管右端为N极，其右侧磁场方向向右，小磁针静止时N极指向磁场方向，即右侧小磁针N极指向右，故C错误； D．螺线管左端为S极，其左侧磁场方向向右，小磁针静止时N极指向右，与右侧小磁针N极指向相同，故D正确。 故选D。 3．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁（     ） A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强 C．a端是S极，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱 【答案】B 【详解】由图可知，电流从电磁铁的左端流入，根据安培定则，右手握住螺线管，四指弯曲的方向与电流方向一致，则大拇指所指的b端为电磁铁的N极，a端为电磁铁的S极；滑动变阻器向左移动时，接入电路的阻值变小，由欧姆定律I=U/R可知，电路中的电流变大，则电磁铁磁性增强。故选B。 4．如图所示，当变阻器的滑片P缓慢向左移动时，则（     ） A．悬挂磁铁的弹簧伸长 B．悬挂磁铁的弹簧缩短 C．悬挂磁铁的弹簧长度不变 D．悬挂磁铁的弹簧可能伸长，也可能缩短 【答案】A 【详解】由图知，滑片P向左移动，变阻器接入电路电阻R变大，电源电压U不变，由I=U/R可知电路电流I变小，电磁铁磁性减弱。根据安培定则知，电磁铁上端为N极，与悬挂磁铁N极相互排斥，排斥力减弱，弹簧拉力 变大，弹簧伸长，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 5. 学校兴趣小组计划观察酵母菌的发酵速率，他们自己动手搭建了一个小型恒温箱。内部电路如图甲所示，其中电源电压都恒定，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，热敏电阻R2的电阻随温度的变化图像如图乙所示。温度正常时工作电路中的指示灯亮，当温度低于设定温度时，工作电路中的电热丝开始加热。下列说法正确的是（     ） A．热敏电阻R2的电阻随温度的升高而增大 B．温度降低时，控制电路电流变大 C．电热丝应安装在b处 D．若想缩短加热时长，可以换一个电阻更小的电热丝 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，热敏电阻R2的阻值随温度的升高而减小，故A错误； B．温度降低时，由图乙可知R2的阻值增大，控制电路总电阻增大，电源电压U恒定，根据欧姆定律，控制电路电流变小，故B错误； C．当温度低于设定温度时，R2阻值变大，控制电路电流变小，电磁铁磁性减弱，衔铁被放开，与上端a接通，此时需要电热丝加热，因此电热丝应安装在a处，故C错误； D．缩短加热时长需要增大电热丝的发热功率，工作电路电压恒定，根据，升高相同温度所需热量一定，电热丝电阻越小，加热时间越短，因此换电阻更小的电热丝可以缩短加热时长，故D正确。 故选D。 6．（多选题）如图所示，这是一款电烤箱的简化电路原理图，其中热敏电阻R1的阻值随温度的升高而变大。闭合开关S，当电烤箱内温度低于160℃时，衔铁会被吸下来；当电烤箱内的温度高于320℃时，衔铁被弹起。下列说法正确的是（　　 ） A．闭合开关后，电磁铁的上端为S极 B．电烤箱是利用电流的磁效应工作的 C．当温度达到电烤箱的最高温度后，灯泡不发光 D．若想让烤箱的最低工作温度高于160℃，则应增大控制电路中的电源电压 【答案】AD 【详解】A．由图可知，控制电路电源左侧为正极，电流从电磁铁上端流入。根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向下端，故电磁铁下端为N极，上端为S极，故A正确； B．电烤箱是利用电流的热效应工作的，电磁继电器利用了电流的磁效应，故B错误； C．当温度高于320℃时，衔铁被弹起，动触点与上方静触点接触，灯泡L所在电路接通，灯泡发光，故C错误； D．衔铁被吸下的临界电流I由弹簧拉力决定，保持不变。根据欧姆定律 ，R1随温度升高而变大。若想让最低工作温度（衔铁吸下时的温度）高于160℃，此时R1阻值变大，为保持电流I不变，应增大控制电路中的电源电压U，故D正确。 故选AD。 7．如图所示为一种温度报警器的原理图，R1为热敏电阻，其温度升高时电阻变小。当温度升高时，通过电磁铁的电流________，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时________灯亮，发出报警信号。 【答案】 变大 红 【详解】由欧姆定律可知，控制电路电源电压不变，温度升高时总电阻减小，故通过电磁铁的电流变大；电流变大时，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时，红灯所在的工作电路接通，故红灯亮。 8．汽车启动器的重要部件是通电螺线管，转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，小磁针的右端为________极，电源B端为_________极。 【答案】 南/S 正 【详解】由图中磁感线方向可以判断出，通电螺线管的左端是N极，右端是S极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为南（或S）极； 由安培定则可知，电源B端为正极。 9. 如图甲所示，是小明组在探究“电流周围是否存在磁场”的实验。 (1)正确连接电路后，为了减弱地磁场的影响，实验中，以下各步骤正确的操作顺序为______ （填字母）。 ①闭合开关 ②放置小磁针观察指向 ③摆放一根长直导线 (2)由图乙（a）（b）（c）可知：电流周围存在______ ，且磁场方向与________ 有关。 (3)小明推理：若一束电子流沿着如图乙（d）所示的方向，平行飞过小磁针上方，小磁针_____ （选填“会”或“不会”）发生偏转。（d）中小磁针偏转方向与_______ （选填“（b）”或“（c）”）中小磁针偏转方向相同。 【答案】(1)②③① (2)磁场 电流方向 (3) 会 （b） 【详解】（1）实验需要先观察小磁针在地磁场中的原始指向，再将长直导线沿小磁针指向平行摆放，最后闭合开关通电观察偏转，才能对比出电流产生的磁场，减弱地磁场的干扰，因此正确顺序为②③①。 （2）由图（a）（b）（c）可知，通电后，小磁针发生了偏转，这说明电流的周围存在磁场。 改变电流的方向，小磁针的偏转方向发生了变化，这说明磁场的方向与电流的方向有关。 （3）电荷的定向移动形成电流，电子定向移动的方向与电流方向相反，若一束电子流沿着如图乙（d）所示的方向，平行飞过小磁针上方，小磁针会发生偏转。 电子定向移动的方向与电流的方向相反，电子向右定向移动，则电流的方向是向左的，所以图（d）中小磁针N极偏转方向和图（b）中小磁针的偏转方向相同。 10．如图虚线框内的装置叫_________，其中R是热敏电阻，R0是滑动变阻器。该装置的工作原理是：闭合开关S，随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，电磁铁磁性_________；当温度达到设定值时，电磁铁将衔铁吸合，右侧空调电路接通，空调开始工作。为了节能，现要将空调的启动温度调高，可以适当将滑片P_________（选填“向左”或“向右”）移。 【答案】 电磁继电器 增强 向右 【详解】该装置利用电磁铁控制工作电路通断，为电磁继电器； 根据题意可知，随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，则电路总电阻减小；由欧姆定律可知，控制电路总电阻减小时电流增大，故电磁铁磁性增强； 因电磁铁吸合所需电流为定值，调高启动温度需增大滑动变阻器接入电路的阻值，使热敏电阻阻值更小时电流才达到吸合值，故滑片向右移。 11. 如图所示，通电螺线管的左端为N极的是_____。（多选，填写正确选项前的字母） A．         B． C．         D． 【答案】BC 【详解】A．电流从左端向上流入、右端向下流出，右手按电流环绕方向握住螺线管后，大拇指指向右端，右端为N极，故A不符合题意； B．电流从右端向上流入、左端向下流出，右手按电流环绕方向握住螺线管后，大拇指指向左端，左端为N极，故B符合题意； C．电流从左端向上流入、右端向下流出，右手按电流环绕方向握住螺线管后，大拇指指向左端，左端为N极，故C符合题意； D．电流从右端向上流入、左端向下流出，右手按电流环绕方向握住螺线管后，大拇指指向右端，右端为N极，故D不符合题意。 故选BC。 12. 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。接通电路后，观察到小磁针偏转。 (1)实验中直导线应该是_________（选填“南北”或“东西”）方向放置； (2)实验时闭合开关，发现小磁针偏转，说明通电直导线周围存在_________; (3)若移走小磁针，则上述结论_________（选填“能”或“不能”）成立； (4)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明____________； (5)若将导线平行放置在小磁针的下面，则小磁针的转动方向_______________。 【答案】(1)南北 (2)磁场 (3)能 (4)电流的磁场方向与电流方向有关 (5)会相反 【详解】（1）实验中直导线应该是南北方向放置，因为小磁针原本受地磁场影响指向南北，将导线沿南北方向放置，电流产生的磁场方向为东西方向，这样能更明显地观察到小磁针的偏转，排除地磁场的干扰。 （2）闭合开关后小磁针偏转，说明通电直导线周围存在磁场，这是奥斯特实验的核心结论，证明了电流的磁效应。 （3）移走小磁针，上述结论能成立，因为磁场是客观存在的，小磁针只是用来检测磁场，不会因为小磁针的移除而消失。 （4）改变电流方向，小磁针偏转方向改变，说明此时通电直导线周围的磁场方向发生了改变，表明电流的磁场方向与电流方向有关。 （5）将导线平行放在小磁针的下面，小磁针的转动方向相反，因为电流产生的磁场在导线上方和下方的方向是相反的（安培定则判断），所以小磁针的转动方向会相反。 13．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图所示。用此装置去吸引大头针，甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 (1)实验中通过电磁铁______判断电磁铁磁性的强弱，这一方法体现了转换的思想。 (2)比较______两图可知：线圈匝数相同时，电流越大磁性越强。 (3)根据图丁可以得出的结论是__________________________。 (4)这个实验中运用的物理方法有____________________。 【答案】(1)吸引大头针的数量多少 (2)乙、丙 (3)电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强 (4)转换法、控制变量法 【详解】（1）电磁铁的磁性强弱无法直接观察，利用其吸引大头针的数目多少来间接反映磁性强弱，磁性越强能吸住的大头针越多，这是初中物理典型的转换法应用。 （2）要验证“线圈匝数相同时，电流越大磁性越强”，需要控制线圈匝数完全相同，改变电路电流，乙和丙的电磁铁匝数一致，滑动变阻器接入电路的阻值不同，所以电路的电流不同，符合实验控制条件。 （3）图丁中，两个电磁铁串联，串联电路各处电流相等，而两个电磁铁的线圈匝数不同，匝数多的电磁铁吸引的大头针更多，因此结论：电流大小相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强。 （4）本实验将磁性强弱转换为大头针数量用到了转换法；探究磁性和电流、匝数的关系时，每次只改变一个变量、控制其余变量不变，用到了控制变量法。 14. 如图是磁悬浮列车工作原理图，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上。请在图中标出通电螺线管下端的极性及电源的正、负极。 【答案】见解析。 【详解】由图可知，要使车身和轨道脱离，车身必须受到一个向上的力，故该磁悬浮列车的原理是异名磁极相互吸引，则车身线圈上端是S极，下端是N极，根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让大拇指指向螺线管的N极，四指弯曲的方向就是螺线管中电流的环绕方向，由此可判断电流从螺线管的上端流入、下端流出，因此电源的上端为“+”极，下端为“-”极。据此作图。 15．请在括号内标明闭合开关后通电螺线管及小磁针静止时的N极或S极。 【答案】见解析。 【详解】闭合开关后，电流由螺线管的左端流入，右端流出，据安培定则知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针的左端为S极，右端为N极。据此作图。 16. 如图所示，根据电源的正负极性、小磁针静止时N极的指向，在图中画出通电螺线管的绕线方向并标出螺线管极性和磁感线的方向。 【答案】见解析。 【详解】根据磁场的基本规律，小磁针静止时N极的指向，就是该点磁感线的方向；图中小磁针N极朝右，说明螺线管上方的磁感线方向向右；而磁体外部的磁感线总是从N极出发、回到S极，因此可以判断螺线管的左端为N极，右端为S极。 根据安培定则（右手螺旋定则），右手握住螺线管，让大拇指指向螺线管左端的N极，此时四指弯曲的方向就是螺线管中电流的环绕方向，结合已知的电源的正负极，绕线方向为从电源正极出发，绕过螺线管，回到电源负极。 17. 在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中 (1)小利将可自由转动的小磁针放在了螺线管的附近，小磁针静止时如图甲所示。现闭合开关S，小磁针______（选填“会”或“不会”）发生偏转。 (2)小伟和小军也用相同的器材分别进行实验，只是将可自由转动的小磁针放在了螺线管的一端附近。闭合开关后，发现两人实验中小磁针N极静止时的指向情况不同，分别如图乙、丙两图所示。通过分析这两个实验现象可知：通电螺线管的磁极极性与______有关。 (3)如图所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（    ） A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳 B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场 C．只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图所示相同 D．只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图所示相反 【答案】(1)会 (2)螺线管中电流的方向 (3)B 【详解】（1）由图甲可知，电流从电源正极出发，流经通电螺线管，回到负极，根据安培定则可知，通电螺线管左端为S极，右端为N极，已知闭合开关前小磁针静止时的指向，根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引规律可知，小磁针静止时左端为N极，因此闭合开关S，小磁针会发生偏转。 （2）图乙和丙中，螺线管中电流的方向不同，根据安培定则可知，螺线管的极性不同，小磁针N极的指向不同。根据这两个实验现象可知：通电螺线管的磁极极性与螺线管中电流的方向有关。 （3）A．首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是奥斯特，故A错误； B．小磁针偏转，能说明通电导线周围存在磁场，故小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确； C．磁场方向与电流方向有关，改变直导线中电流方向，小磁针N极的指向改变，故C错误； D．磁场方向与电流方向有关，与电流的大小无关，改变直导线中电流的大小，小磁针N极的指向不会改变，故D错误。 故选B。 18. 电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲所示，小明在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中，在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并___________玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示，铁屑的分布情况与_________磁体周围铁屑的分布情况相似； (2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示：对调电源正负极，闭合开关。如图丙所示，记录并判断，发现通电螺线管N、S极对调，说明通电螺线管两端的极性与螺线管中_________的方向有关。 (3)请写出增强通电螺线管磁性的一个方法________________________。 【答案】(1) 轻敲 条形 (2)电流 (3)增大通电螺线管中的电流 【详解】（1）闭合开关后轻敲玻璃板面，能减小铁屑与玻璃板之间的摩擦，让铁屑在通电螺线管的磁场作用下自由转动，规则排列；从铁屑分布可以看出，通电螺线管两端磁性强、中间磁性弱，分布规律和条形磁体的磁场分布相似。 （2）对调电源正负极后，螺线管中的电流方向发生改变，通电螺线管的N、S极随之对调，说明通电螺线管两端的极性和螺线管中电流的方向有关。 （3）通电螺线管的磁性强弱和电流大小、线圈匝数有关，因此可以通过增大电流、增加线圈匝数的方法增强磁性。 19．小鸣同学利用热敏电阻为家中的灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。控制电路中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”电路共安装有2盏标有“220V　440W”的灯泡。当电磁铁线圈中电流大于或等于75mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于60mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合。求： (1)灯泡的额定电流； (2)若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压最小值； (3)若控制电路的电源电压恒定为18V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制的范围； (4)当“浴霸”正常工作时（即两盏灯都亮），工作电路的总电流； (5)若将控制电路中的线圈电阻R0更换为 40Ω，电源电压恒为 18V，此时浴室内温度可控制的范围。 【答案】(1)2A (2)15V (3)22℃~30℃ (4)4A (5)24℃~34℃ 【详解】（1）由得，灯泡额定电流为 （2）温度为40℃时，控制电路电流达到继电器的吸合电流，衔铁吸合，浴霸断开，此时电源电压为最小值。由图乙可知，40℃时热敏电阻阻值，控制电路中R1与R0串联，根据串联电路的电阻特点，其总电阻 由欧姆定律得，电源电压最小值 （3）电源电压恒定，则最高温度时对应吸合电流，最低温度时对应释放电流 根据欧姆定律，最高温度时控制电路总电阻为 此时热敏电阻阻值 由图乙的图像，时，最高温度， 同理，最低温度时控制电路总电阻为 此时热敏电阻阻值 由图乙的图像，时，最低温度 故温度可控制范围为 （4）两盏相同的灯并联且正常工作，两个支路的电流均等于灯泡的额定电流，根据并联电路的电流规律，工作电路的总电流 （5）R0更换为40Ω时，最高温度时热敏电阻阻值 由图乙的图像，时，最高温度 最低温度时热敏电阻阻值 由图乙的图像，时，最低温度 故温度可控制范围为 20. 小枫利用光敏电阻为学校设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图甲。工作电路中有两盏规格相同的灯泡L，额定电压为220V，天暗时灯泡L自动发光，天亮时自动熄灭，控制电路使用电池做电源，电压U为12V，电阻R0的阻值为200Ω。在一定范围内，光敏电阻R的阻值与光照强度E（单位为lx）之间的关系如图乙所示。（电磁铁线圈的电阻忽略不计） (1)从图中分析发现，随着光照强度的增加，光敏电阻R的阻值____（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性_____（选填“增强”或“减弱”），当光照强度增加到一定值时，衔铁会被吸下； (2)两盏灯均正常发光时，通过其中一盏灯的电流为0.1A，此时工作电路的总功率为多少？ (3)当天色渐暗，通过线圈的电流为0.04A时，工作电路的照明系统恰好启动，此时光敏电阻R的阻值为多少？光照强度为多少？ (4)控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低，将导致天暗时草坪灯________（选填“提前”“延后”或“准时”）发光。 【答案】(1) 减小 增强 (2)44W (3)； (4)提前 【详解】（1）从图乙可知，光照强度E增大时，光敏电阻R的阻值减小；控制电路中，R减小则总电阻减小，由知控制电路电流增大，电磁铁磁性随电流增大而增强。 （2）两盏规格相同的灯泡L并联，干路电流为各支路电流之和。已知一盏灯电流，则总电流 此时工作电路的总功率 （3）照明系统启动时，控制电路电流，控制电路总电阻 光敏电阻阻值 乙图中数据点显示：当时；当时，可以发现光照强度E与光敏电阻R的乘积是一个定值，即 可得， 当时，光照强度为 （4）电池电压降低后，控制电路中要达到使衔铁释放（灯发光）的电流，需光敏电阻R更小（因控制电路电流 ，R0不变，U减小则R需减小）。而R减小对应光照强度增大（即天更亮时R更小），故草坪灯提前发光。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.2 电流的磁场 目录 知识框架 1 知识精讲 1 【知识点1 电流的磁效应】 2 【知识点2 通电螺线管外部的磁场】 3 【知识点3 电磁铁】 6 【知识点4 电磁继电器】 8 课后作业 10 2002年12月31日，世界上第一列投入商业运营的磁浮列车（图14-2-1）在上海通车，其设计最高速度为430 km/h。磁浮列车行驶时车身悬浮在轨道上，大大减小了列车前进过程中的阻力，从而能够高速行驶。磁浮列车为什么能悬浮起来呢？ 【知识点1 电流的磁效应】 1. 奥斯特实验 （1）内容：1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验证实通电导体和磁体一样，周围存在 ，磁场的方向与 的方向有关。 （2）奥斯特实验的基本要求：为让实验现象明显，能完成实验探究，操作中要注意两点: ①实验前先让能在水平面自由转动的小磁针 ； ②导线与小磁针平行，且导线与小磁针间距离要较小。这是因为通电导线的磁场强弱与距离有关，若导线离磁针距离太远，现象就会不明显。 2. 电流的磁效应 电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的 效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。 通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向有关。 【例1】如图所示，将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将发生偏转，这个现象说明了通电导线周围存在______，如果移走小磁针，该结论______（选填“成立”或“不成立”）。 【变式1-1】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。接通电路后，观察到小磁针发生偏转。 (1)该实验是丹麦物理学家_____在1820年首先发现的。 (2)实验中，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向_____（选填“会”或“不会”）发生改变，该现象表明______________________________。 (3)该实验中，如果没有小磁针，通电直导线周围_____（选填“存在”或“不存在”）磁场。 (4)要使实验效果更加明显，应使通电导线沿_______（选填“东西”或“南北”）方向放置。 【变式1-2】小明用如图所示装置探究磁与电的关系。 甲 乙 丙 丁 （1）由甲、乙、丙图可知通电导体周围存在的磁场方向与 方向有关； （2）若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图丁所示，小磁针 发生偏转（选填“会、不会”）。 【知识点2 通电螺线管外部的磁场】 1. 探究通电螺线管外部的磁场 （1）实验过程 ①如图甲所示，在玻璃板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击玻璃板，观察铁屑的排列情况。可以看到细铁屑在通电螺线管外部和内部有规则地排列起来，从细铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场分布与 周围的磁场分布相似。 甲 铁屑的排列情况 乙 小磁针的排列情况 ②如图乙所示，在通电螺线管外部周围小磁针的N极指向 （均选填“相同”或“不相同”）。从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端。 ③在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。由此可知，通电螺线管的磁场方向与 方向有关。 （2）通电螺线管外部磁场的特点：通电螺线管外部的磁场分布情况与条形磁体的磁场相似；改变通电螺线管中电流的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 （3）用磁感线描述通电螺线管的磁场 2. 通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系 （1）设计并进行实验：取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。 （2）实验现象分析 ①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性 （选填“相同”或“不相同”）； ②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性 （选填“相同”或“不相同”）。 （3）探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的 方向有关。切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法 ，与电流由哪端流入 （均选填“有关”或“无关”）！ 3. 右手螺旋定则 （1）右手螺旋定则：用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 （2）右手螺旋定则的应用 ①根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的 ； ②由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中 的方向； ③根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的 。 （3）提示： ①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中 的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 ②N极和S极一定在通电螺线管的两端。 ③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。 【例2】某实验小组用铁屑和小磁针来探究“通电螺线管外部磁场的方向”。 (1)在闭合开关前，小磁针静止时，N极指向地理的______极，说明地球周围存在磁场。 (2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，说明通电螺线管外部磁场与______相似；对调电源正负极，小磁针静止时N极指向与图乙中小磁针N极指向相反（如图丙），说明通电螺线管的极性与______的方向有关。 (3)实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施：______（写出一种方法即可）。 【变式2-1】如图为两磁体磁感线的分布情况，下列判断正确的是（     ） A．A、B两磁极相互吸引 B．A磁极为N极 C．c为电源的正极 D．e点的电流方向为向上 【变式2-2】 如图所示，根据通电螺线管的磁感线方向，将通电螺线管的左侧极性和电源的正负极在图中标出并将静止的小磁针N极涂黑。 【知识点3 电磁铁与电磁继电器】 1. 电磁铁 （1）概念：把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 （2）特点：有电流通过时 磁性，没有电流时就 磁性（选填“有”或“无”）。 （3）工作原理：电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。 （4）电磁铁磁极极性的判断：电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用 来判定。 2. 电磁铁的磁性 （1）影响电磁铁磁性强弱的因素：与线圈的 、线圈中的 等有关。线圈匝数一定时，通入线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越 ；电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越 。 （2）电磁铁的优点 ①可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。 ②可以通过改变电流的 来改变其磁极的极性。 ③可以通过改变 的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 （3）电磁铁的应用 ①电磁铁可以直接对磁性物质有吸引力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上。例如全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门，都是由电磁铁控制的。 ②电磁铁可以产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、电动机、发电机、磁疗设备、测量仪器、研究微观粒子用的加速器等。 【例3】如图是一种温度自动报警器的示意图，在温度计里封入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指温度时，电铃响起，发出报警信号，下列说法不正确的是（     ） A．衔铁可用铜片代替 B．该温度计相当于控制电磁铁的开关 C．温度计的测温液具有热胀冷缩的性质 D．通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强 【变式3-1】在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲，乙吸引大头针个数_____（选填“增加”或“减少”），说明电流越_________，电磁铁磁性越强； (2)电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是______________________； (3)本实验进行了多次实验，多次实验的目的和下列实验多次实验的目的相同的是________。 A．伏安法测量定值电阻的阻值 B．探究并联电路电流规律 C．测量小石块的密度 【变式3-2】如图甲所示为磁悬浮地球仪，地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内部有一可调节磁性大小的电磁铁，其原理如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．地球仪工作时，球体悬浮在空气中，球体下方是“地磁场”的S极 B．环形底座内部的电磁铁上端为S极 C．向左调节滑动变阻器的滑片，地球仪悬浮的高度增大 D．若悬浮的地球仪受到的外力突然消失，它将掉落在环形底座上 【知识点4 电磁继电器】 1. 电磁继电器 （1）电磁继电器概念：利用电磁铁控制电路通断的 称为电磁继电器。 （2）电磁继电器的主要构造 ①低压控制电路：电磁铁、衔铁、弹簧、低压电源、开关等； ②高压受控电路：高压电源、电动机、动触点、静触点。 （3）电磁继电器的工作原理 闭合低压控制电路中的开关S，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔 铁，使触点接通，受控的高压工作电路闭合， 工作。 断开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁的磁性消失，衔铁在 的作用下与电磁铁分离，使触点脱开，受控电路断开，电动机停止工作. 2. 电磁继电器的应用 （1）利用电磁继电器可以通过控制低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流工作电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。 （2）利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等环境，实现 控制，如核电站中的开关等。 （3）在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，可以实现对温度、压力或光照的自动控制。如电铃、防盗报警、防汛报警、温度自动控制、空气开关自动控制等。 【例4】如图所示，这是小明为学校楼道设计的智能照明电路，L是“220V 22W”的节能灯，闭合开关S，天暗时节能灯自动发光，天亮时节能灯自动熄灭。控制电路中的电源由两节干电池串联而成，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随着光照强度的变化而变化。下列说法正确的是（　　） A．晚上电磁铁的磁性比白天强 B．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大 C．当光照强度增大时，电压表的示数将增大 D．控制电路工作时，电磁铁的上端为N极 【变式4-1】如图所示为一款“智能照明灯”的电路，控制电路中，R1为定值电阻，R2为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。以下说法正确的是（     ） A．电磁铁是利用电流的热效应工作 B．天暗时，衔铁被吸下，灯L自动熄灭 C．当光照强度增大时，电压表示数增大 D．将R1换成阻值更大的电阻，可延长灯的发光时间 【变式4-2】如图甲所示的是某家用烟雾报警器的简化电路图，当烟雾达到一定浓度时衔铁被吸引，工作电路会响铃亮灯，烟雾报警器控制电路的额定电压为12V，R是光敏电阻，其阻值与烟雾浓度的关系如图乙所示。若定值电阻R0的阻值是20Ω（电磁铁线圈电阻不计），工作电路响铃亮灯时，控制电路中的最小电流是0.2A。 (1)电磁铁的上端为______极； (2)若烟雾报警器响铃亮灯，烟雾浓度至少为多大？ (3)烟雾浓度为零时，控制电路的待机功率为多大？ (4)为了让烟雾浓度为20%时报警器报警，可以采取的办法是______。 A．将电磁铁适当向右移 B．适当提高控制电路的电源电压 C．适当增大电阻R0的阻值 1．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，接通电路后，观察到小磁针偏转。下列说法错误的是（　　） A．此实验说明通电导体周围存在磁场 B．改变电流方向，小磁针偏转方向可能不变 C．实验中小磁针的作用是检测电流产生的磁场 D．将导线断开，小磁针N极将指向地理的北极 2. 如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列说法中正确的是（　　） A．通电螺线管的左端为N极 B．通电螺线管外A点磁场的方向向右 C．右侧小磁针N极指向左 D．两小磁针N极指向相同 3．如图所示，当闭合开关S，且将滑动变阻器滑片P向左移动时，图中的电磁铁（     ） A．a端是N极，磁性增强 B．b端是N极，磁性增强 C．a端是S极，磁性减弱 D．b端是S极，磁性减弱 4．如图所示，当变阻器的滑片P缓慢向左移动时，则（     ） A．悬挂磁铁的弹簧伸长 B．悬挂磁铁的弹簧缩短 C．悬挂磁铁的弹簧长度不变 D．悬挂磁铁的弹簧可能伸长，也可能缩短 5. 学校兴趣小组计划观察酵母菌的发酵速率，他们自己动手搭建了一个小型恒温箱。内部电路如图甲所示，其中电源电压都恒定，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，热敏电阻R2的电阻随温度的变化图像如图乙所示。温度正常时工作电路中的指示灯亮，当温度低于设定温度时，工作电路中的电热丝开始加热。下列说法正确的是（     ） A．热敏电阻R2的电阻随温度的升高而增大 B．温度降低时，控制电路电流变大 C．电热丝应安装在b处 D．若想缩短加热时长，可以换一个电阻更小的电热丝 6．（多选题）如图所示，这是一款电烤箱的简化电路原理图，其中热敏电阻R1的阻值随温度的升高而变大。闭合开关S，当电烤箱内温度低于160℃时，衔铁会被吸下来；当电烤箱内的温度高于320℃时，衔铁被弹起。下列说法正确的是（　　 ） A．闭合开关后，电磁铁的上端为S极 B．电烤箱是利用电流的磁效应工作的 C．当温度达到电烤箱的最高温度后，灯泡不发光 D．若想让烤箱的最低工作温度高于160℃，则应增大控制电路中的电源电压 7．如图所示为一种温度报警器的原理图，R1为热敏电阻，其温度升高时电阻变小。当温度升高时，通过电磁铁的电流________，电磁铁的磁性增强，当衔铁被吸下时________灯亮，发出报警信号。 8．汽车启动器的重要部件是通电螺线管，转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，小磁针的右端为________极，电源B端为_________极。 9. 如图甲所示，是小明组在探究“电流周围是否存在磁场”的实验。 (1)正确连接电路后，为了减弱地磁场的影响，实验中，以下各步骤正确的操作顺序为______ （填字母）。 ①闭合开关 ②放置小磁针观察指向 ③摆放一根长直导线 (2)由图乙（a）（b）（c）可知：电流周围存在______ ，且磁场方向与________ 有关。 (3)小明推理：若一束电子流沿着如图乙（d）所示的方向，平行飞过小磁针上方，小磁针_____ （选填“会”或“不会”）发生偏转。（d）中小磁针偏转方向与_______ （选填“（b）”或“（c）”）中小磁针偏转方向相同。 10．如图虚线框内的装置叫_________，其中R是热敏电阻，R0是滑动变阻器。该装置的工作原理是：闭合开关S，随着室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，电磁铁磁性_________；当温度达到设定值时，电磁铁将衔铁吸合，右侧空调电路接通，空调开始工作。为了节能，现要将空调的启动温度调高，可以适当将滑片P_________（选填“向左”或“向右”）移。 11. 如图所示，通电螺线管的左端为N极的是_____。（多选，填写正确选项前的字母） A．         B． C．         D． 12. 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。接通电路后，观察到小磁针偏转。 (1)实验中直导线应该是_________（选填“南北”或“东西”）方向放置； (2)实验时闭合开关，发现小磁针偏转，说明通电直导线周围存在_________; (3)若移走小磁针，则上述结论_________（选填“能”或“不能”）成立； (4)改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明____________； (5)若将导线平行放置在小磁针的下面，则小磁针的转动方向_______________。 13．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁，如图所示。用此装置去吸引大头针，甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。 (1)实验中通过电磁铁______判断电磁铁磁性的强弱，这一方法体现了转换的思想。 (2)比较______两图可知：线圈匝数相同时，电流越大磁性越强。 (3)根据图丁可以得出的结论是__________________________。 (4)这个实验中运用的物理方法有____________________。 14. 如图是磁悬浮列车工作原理图，通电时强大的磁力使列车悬浮在轨道上。请在图中标出通电螺线管下端的极性及电源的正、负极。 15．请在括号内标明闭合开关后通电螺线管及小磁针静止时的N极或S极。 16. 如图所示，根据电源的正负极性、小磁针静止时N极的指向，在图中画出通电螺线管的绕线方向并标出螺线管极性和磁感线的方向。 17. 在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中 (1)小利将可自由转动的小磁针放在了螺线管的附近，小磁针静止时如图甲所示。现闭合开关S，小磁针______（选填“会”或“不会”）发生偏转。 (2)小伟和小军也用相同的器材分别进行实验，只是将可自由转动的小磁针放在了螺线管的一端附近。闭合开关后，发现两人实验中小磁针N极静止时的指向情况不同，分别如图乙、丙两图所示。通过分析这两个实验现象可知：通电螺线管的磁极极性与______有关。 (3)如图所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（    ） A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳 B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场 C．只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图所示相同 D．只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图所示相反 18. 电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲所示，小明在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时，将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中，在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并___________玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图乙所示，铁屑的分布情况与_________磁体周围铁屑的分布情况相似； (2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示：对调电源正负极，闭合开关。如图丙所示，记录并判断，发现通电螺线管N、S极对调，说明通电螺线管两端的极性与螺线管中_________的方向有关。 (3)请写出增强通电螺线管磁性的一个方法________________________。 19．小鸣同学利用热敏电阻为家中的灯暖型“浴霸”（用电灯取暖的用电器）设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。控制电路中的热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。电磁铁线圈可看成阻值为20Ω的纯电阻R0，“浴霸”电路共安装有2盏标有“220V　440W”的灯泡。当电磁铁线圈中电流大于或等于75mA时，继电器的衔铁被吸合，使“浴霸”电路断开；当线圈中的电流小于或等于60mA时，继电器的衔铁被释放，使“浴霸”电路闭合。求： (1)灯泡的额定电流； (2)若浴室中的温度不得超过40℃，控制电路的电源电压最小值； (3)若控制电路的电源电压恒定为18V，则将此装置放在浴室内，浴室内温度可控制的范围； (4)当“浴霸”正常工作时（即两盏灯都亮），工作电路的总电流； (5)若将控制电路中的线圈电阻R0更换为40Ω，电源电压恒为18V，此时浴室内温度可控制的范围。 20. 小枫利用光敏电阻为学校设计了一种自动草坪灯，其工作原理如图甲。工作电路中有两盏规格相同的灯泡L，额定电压为220V，天暗时灯泡L自动发光，天亮时自动熄灭，控制电路使用电池做电源，电压U为12V，电阻R0的阻值为200Ω。在一定范围内，光敏电阻R的阻值与光照强度E（单位为lx）之间的关系如图乙所示。（电磁铁线圈的电阻忽略不计） (1)从图中分析发现，随着光照强度的增加，光敏电阻R的阻值____（选填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性_____（选填“增强”或“减弱”），当光照强度增加到一定值时，衔铁会被吸下； (2)两盏灯均正常发光时，通过其中一盏灯的电流为0.1A，此时工作电路的总功率为多少？ (3)当天色渐暗，通过线圈的电流为0.04A时，工作电路的照明系统恰好启动，此时光敏电阻R的阻值为多少？光照强度为多少？ (4)控制电路中电池使用一段时间后，电压会降低，将导致天暗时草坪灯________（选填“提前”“延后”或“准时”）发光。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $