第14章 电与磁（举一反三·单元复习讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

第14章 电与磁 目录 知识框架 1 知识精讲 3 【知识点1 磁现象】 3 【知识点2 磁场】 5 【知识点3 电流的磁效应】 9 【知识点4 通电螺线管外部的磁场】 11 【知识点5 电磁铁与电磁继电器】 14 【知识点6 磁场对通电导线的作用】 18 【知识点7 电动机的工作原理】 20 【知识点8 电磁感应现象】 23 【知识点9 发电机】 25 课后作业 28 情景导入 罗盘是航海用的指南针，指南针的发明是中华民族对世界文明作出的重要贡献。从天然磁石到以磁化方法制造的指南针，从发现电能生磁到磁也能生电，人类对电磁现象的认识不断加深。本章我们将初步学习与电磁现象有关的知识。 通过本章内容的学习，你将认识磁场和地磁场，了解电流周围存在磁场、通电导线在磁场中会受到力的作用；通过实验探究，了解通电螺线管外部磁场的方向，了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；感悟物理学的重大发现对人类社会产生的巨大影响。 【知识点1 磁现象】 1. 磁性和磁体 物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。具有磁性的物体叫做磁体。 2. 磁极及相互作用 （1）磁极：把磁体上磁性最强的部分叫做磁极。将磁体悬挂起来，当磁体静止时，指北的一端叫做磁体的北极或N极，指南的一端叫做磁体的南极或S极。 （2）磁极间相互作用规律：磁体间存在相互作用。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 3. 磁化 （1）磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化，能够被磁化的物质统称为磁性材料。 （2）永磁体：很多含铁、钴、镍的材料可以被磁化，有些材料磁化后的磁性不容易保留，另一些材料磁化后的磁性则能长期保留。能长期保留磁性的磁体叫做永磁体，如条形磁体。 （3）磁化的方法 甲 磁化 乙 磁化方法 ①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）； ②将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次（图乙所示）； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 （4）消磁：有些磁性材料通过加热或猛烈撞击后，磁性会减弱甚至消失。 【例1】如图所示是我国宋代的指南龟。它的制作方法是，先以木刻龟，在龟体上沿首尾方向开一洞，放入条形磁石，然后以黄蜡填满，在龟尾部敲入一铁针与磁石一端相连，以示方向，最后将其支于竹钉之上，令其水平平衡。它的使用方法是，任意拨动，待其静止后针尾所指方向即为南方。下列有关说法正确的是（     ） A．针是铜制成的 B．针尖接触的是磁石的N极 C．针尾指南是受到地磁场的作用 D．针的作用比条形磁石的作用更重要 【答案】C 【详解】A．铜不是磁性材料，无法被磁化来指示方向，故A错误； B．针尾指南，说明针尾为磁体的S极。铁针被磁化后，远离磁石的一端（针尾）与磁石该端极性相同，靠近磁石的一端（针尖）与磁石该端极性相反。因为针尾是S极，所以与针尖接触的磁石一端应为S极，故B错误； C． 地球周围存在地磁场，指南龟静止时针尾指南是受到地磁场的作用，故C正确； D．条形磁石是磁源，产生磁场，针只是被磁化后指示方向，磁石的作用更重要，故D错误。 故选 C。 【变式1-1】与众不同的“磁力杯盖”，在杯盖上有个磁性很强的小球，利用磁体吸引________、钴、镍的性质实现吸引茶仓。 【答案】铁 【详解】磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，杯盖上磁性很强的小球是一个磁体，利用磁体吸引铁、钴、镍的性质实现吸引茶仓。 【变式1-2】小组成员用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，制作过程如下： ①取两枚大号钢质缝衣针，“_______________”，使缝衣针磁化。 ②将1张硬壳卡纸折成直角，将两枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧（如图乙），用1块橡皮和1枚大头针做成支座。 ③确定简易指南针能否指向南北方向。 (1)请将①中的实验步骤“？”补充完整：______________________。 (2)将条形磁铁S极靠近图乙中缝衣针针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖的磁极为______极。 (3)在不添加器材的情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作？_______。 【答案】(1)将缝衣针沿条形磁体的同一方向反复摩擦多次 (2)S (3)将简易指南针放在水平桌面上，使其自由转动，观察静止时指针的指向，多次重复实验，观察指针静止时是否总指向南北方向 【详解】（1）为了使缝衣针磁化，需要将缝衣针沿条形磁体的同一方向反复摩擦多次。 （2）根据磁极间的相互作用规律，同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。当条形磁铁的S极靠近缝衣针针尖时，缝衣针被排斥，说明缝衣针针尖的磁极为S极。 （3）为了验证简易指南针是否能够指示南北，需要将简易指南针放在水平桌面上，使其自由转动，观察静止时指针的指向，多次重复实验验证指向是否稳定为南北方向。 【知识点2 磁场】 1. 磁场及其方向 （1）磁场的概念：磁体周围存在的一种看不见、摸不着的特殊物质叫做磁场。磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 （2）磁场的基本性质：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。 （3）磁场的方向：物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。在磁场中的不同点，磁场的方向一般不同，即磁场具有方向性。 2. 磁感线 （1）磁感线的作用：用来形象直观地描述磁场的分布情况。 （2）磁感线：根据小磁针（或被磁化后的铁屑）在磁场中的排列情况，我们可以按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线，曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。 （3）五种基本磁场的磁感线描述 ①条形磁铁的磁感线；②蹄形磁铁的磁感线；③同名磁极的磁感线（N、N极之间）；④同名磁极的磁感线（S、S极之间）；⑤异名磁极的磁感线。 条形磁铁的磁感线 蹄形磁铁的磁感线 同名磁极（N、N极）的磁感线 同名磁极（S、S极）的磁感线 异名磁极的磁感线 （4）磁感线的性质 ①磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上不存在（选填“存在”或“不存在”）。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越密；磁场越弱的地方，磁感线分布越疏。 ②磁感线为封闭的、立体的曲线，在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从S极指向N极。 ③在同一磁场中，任何两根磁感线都不会相交。这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。 （5）研究磁场所用的方法 ①模型法：描述磁场用了磁感线，这种方法叫做模型法（或建模法）。 ②转换法：磁场看不见、摸不着，通过对放入其中的小磁针产生力的作用来认识磁场，这种研究方法叫做转换法。 3. 地磁场 （1）地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。 （2）地磁场的特点：在地球表面及空中的不同位置测量地磁场的方向，可以画出地磁场的磁感线，如图所示。地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似。地磁两极与地理两极相反。地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。 （3）磁偏角：地理的两极和地磁场的两极并不重合，指南针的指向与地理的南、北极方向间存在着一个夹角，叫做磁偏角。我国宋代学者沈括第一个发现磁偏角。 （4）地磁场的利用：行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。有些动物能够感觉到磁场，如鸽子、绿海龟、鳗鲡等，它们能利用地磁场导航。 【例2】某同学用磁体将缝衣针磁化，然后将缝衣针放在一片在水中静止的树叶上制成“指南针”。多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，他观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是（     ） A．叶尖指向地磁南极 B．“指南针”的叶尖所指方向为该点的磁场方向 C．“指南针”周围存在磁场和磁感线 D．磁化后的缝衣针能带动树叶指南北，是因为它受到地磁场的作用 【答案】D 【详解】A．叶尖指向地理南方，地理南方附近是地磁北极，故A错误； B．规定小磁针静止时N极所指方向为该点磁场方向，叶尖指向南方为S极，故B错误； C．磁体周围存在磁场，磁感线是假想曲线，实际不存在，故C错误； D．地球周围存在地磁场，磁化后的缝衣针相当于小磁针，受地磁场作用指南北，故D正确。 故选D。 【变式2-1】如图，是亮亮同学做完有关“磁场和磁感线”的实验后获得的物理观念，符合物理规律的是（     ） ①磁场看不见摸不着，但是它客观存在； ②磁场的方向是没有规律的； ③磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线； ④磁感线越密集的位置，磁场越强。 A．①④ B．②④ C．①② D．②③ 【答案】A 【详解】①磁场是磁体周围客观存在的特殊物质，虽然看不见摸不着，但可以通过它对小磁针、铁屑的作用证明其存在，故①正确； ②磁场的分布和方向是有明确规律的，在磁体外部磁场方向始终从N极指向S极，并非无规律，故②错误； ③磁感线是为描述磁场而假想的曲线，是物理模型，实际上并不存在，故③错误； ④磁感线疏密表示磁场强弱，越密集处磁场越强，故④正确。 综上符合规律的是①④，故选A。 【变式2-2】如图是小高同学画出的条形磁体的磁场分布图，以下说法正确的是（　　） A．小高所画的条形磁体的磁场根本不存在 B．该条形磁体的右端为N极，左端为S极 C．a处的磁场强弱与b处的磁场强弱相同 D．用细线悬吊条形磁体中间，静止时条形磁体的N极可以指向任意方向 【答案】B 【详解】A．小高所画的条形磁体的磁感线根本不存在，但磁场是真实存在的，故A错误； B．在磁体外部，磁感线从N极出发回到S极，图中磁感线从右端出发回到左端，因此右端为N极，左端为S极，故B正确； C．磁感线越密集，磁场强度越强，由图可知，a处的磁感线比b处的磁感线稀疏，因此a处的磁场强度比b处的弱，故C错误； D．用细线悬吊条形磁体中间，因为地磁场的存在，所以静止时条形磁体的N极指向地理的北方，故D错误。 故选B。 【知识点3 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3】图是“探究通电直导线周围是否存在磁场”的实验示意图，当有电流通过直导线时，小磁针会发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．法拉第通过本实验揭开了电与磁的关系 B．小磁针的指向决定了该点的磁场方向 C．这个实验说明通电导线周围存在磁场 D．当电流方向改变时，小磁针的偏转方向不变 【答案】C 【详解】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．磁场中某点小磁针静止时N极的指向是该点的磁场方向，是磁场的方向决定小磁针N极的指向，而非小磁针指向决定磁场方向，故B错误； C．不通电时小磁针仅在地磁场作用下指向南北，导线通电后小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故C正确； D．改变电流方向会导致磁场方向改变，小磁针的偏转方向由磁场方向决定，因此偏转方向会改变，故D错误。 故选C。 【变式3-1】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（     ） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第 C．该实验原理与电磁铁的原理不同 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【答案】A 【详解】A．接通电路后，原来静止的小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，故A正确； B．该实验是奥斯特实验，最早发现该现象的科学家是奥斯特，而不是法拉第，故B错误； C．电磁铁与该实验都利用了电流的磁效应，两者原理相同，故C错误； D．改变导线中的电流方向，通电导线周围磁场的方向随之改变，小磁针偏转方向也会改变，故D错误。 故选A。 【变式3-2】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。 【知识点4 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. 右手螺旋定则 （1）通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。 （2）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。 （3）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。 （4）注意： 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4】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。 【变式4-1】小明和他的学习小组在实验室探究通电螺线管外部磁场的特点。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在玻璃板面上均匀地撒满铁屑、闭合开关并______玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。可见，通电螺线管外部磁场与______的磁场相似； （2）为了进一步探究通电螺线管外部磁场的方向，同学们把小磁针放在螺线管四周不同的位置闭合开关，小磁针静止时N极所指的方向如图乙所示（涂黑的一端是N极），则此时通电螺线管的A端为______极（选填“N”或“S”）。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指的方向与图乙相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与______有关； （3）根据以上图中的实验现象推断，通电螺线管的内部______（选填“有”或“没有”）磁场，依据是：______。 【答案】(1) 轻敲 条形磁体 (2) N 电流的方向 (3) 有 铁屑在螺线管内部的分布是有规律的 【详解】（1）闭合开关后轻敲玻璃板，是为了减小铁屑与玻璃板的摩擦，让铁屑在磁场作用下自由转动排列，清晰显示磁场分布。 最终铁屑的排布和条形磁体周围的铁屑分布规律一致，因此通电螺线管外部磁场和条形磁体的磁场相似。 （2）根据磁场方向的规定，小磁针静止时N极的指向就是该点的磁场方向，图乙中螺线管上方的小磁针N极指向右侧，说明螺线管外部磁场从A端指向B端，而磁体外部磁感线是从N极出发回到S极，因此A端为N极. 对调电源正负极后，螺线管的电流方向改变，小磁针指向全部反向，说明螺线管外部磁场方向和电流方向有关。 （3）如图所示，铁屑在螺线管内部的分布是有规律的，呈现的线形与外部铁屑分布的线形形成闭合不中断的曲线，由此可推断通电螺线管内部存在磁场。 【变式4-2】将两个通电螺线管按图示位置放置，A、B为相对的两个磁极，闭合开关S1、S2后，它们之间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a端为电源的负极，B为螺线管S极 B．c端为电源的正极，A为螺线管S极 C．b端为电源的正极，B为螺线管N极 D．d端为电源的正极，A为螺线管N极 【答案】B 【详解】在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出发，回到S极，由图可知，左边螺线管B磁极为S极；根据安培定则可知，左边螺线管的电流方向是从左端往右，前面流入，则端为电源的正极，端为负极；右边螺线管A磁极为S极；根据安培定则可知，右边螺线管的电流方向是从左端往右，后面流入，则c端为电源的正极，d端为负极。故B正确，ACD错误。故选B。 【知识点5 电磁铁与电磁继电器】 1. 电磁铁 （1）概念：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。 3. 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. （4）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5】现在很多大型商场都安装一种“聪明”的电梯，载人时电梯运行的速度快，不载人时电梯运行的速度慢，既省钱又节能。这种电梯的简易控制电路如图所示，R是压力传感器，阻值随压力的增大而减小。下列分析正确的是（     ） A．不载人时控制电路中的电流增大 B．载人时电磁铁磁性变强，衔铁与触点2接触 C．不载人时电动机的额定功率变小，电动机转速变慢 D．当控制电路的电流方向改变时，电梯运行的速度会发生变化 【答案】B 【详解】A．不载人时，压力传感器所受压力较小，电阻较大，控制电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故A错误； B．载人时压力传感器受到的压力增大，阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，衔铁与触点2接触，工作电路中的限流电阻R1断路，电动机两端电压增大、转速加快，故B正确； C．不载人时电动机两端的电压降低，实际功率减小、转速变慢，但额定功率由电动机的额定工作条件决定，不因是否载人而改变，故C错误； D．控制电路的电流方向改变时，电磁铁的磁极方向改变，但在电流大小不变时磁性强弱不变，衔铁所接触的触点不变，电梯运行速度不会因此改变，故D错误。 故选B。 【变式5-1】巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图所示电路，电源电压U不超过指示灯额定电压，GMR是巨磁电阻。闭合开关S1、S2，则（     ） A．电磁铁B端是N极 B．向左移动滑片P，电磁铁磁性变弱 C．向左移动滑片P，GMR两端的电压增大 D．向右移动滑片P，指示灯会变暗 【答案】D 【详解】A．电流从电磁铁右端流入，由安培定则可知A端为N极，B端为S极，故A不符合题意； BC．向左移动滑片P，变阻器接入电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知，左侧电路电流增大，电磁铁磁性变强，磁场增强，GMR电阻减小，在右侧电路中，根据串联电路分压规律可知，GMR两端电压减小，故BC不符合题意； D．向右移动滑片P，滑动变阻器接入电阻变大，左侧电路电流变小，电磁铁磁性变弱，GMR的电阻随磁场减弱而增大；右侧串联电路总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律，电路电流变小，指示灯的实际功率变小，因此指示灯会变暗，故D符合题意。 故选D。 【变式5-2】（多选题）如图，是汽车尾气中CO（一氧化碳）排放量的检测电路的简化电路。当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警。闭合开关，下列说法正确的是（     ） A．气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而增大 B．当浓度升高，电磁铁磁性减弱 C．增大U1的电压值可以使检测电路在CO浓度较低时报警 D．将R2的滑片下移，检测电路在CO浓度更高时报警 【答案】CD 【详解】AB．当CO浓度高于设定值时报警，说明衔铁被吸下，触点闭合。衔铁被吸下说明电磁铁磁性增强，控制电路电流增大。由可知，电源电压不变，电流增大说明总电阻减小，即气敏电阻R1阻值减小。故R1阻值随CO浓度增大而减小，CO浓度升高时电磁铁磁性增强，故AB错误； C．报警时电磁铁吸下衔铁，说明控制电路电流达到某一临界值I0。由可知，当U1增大、R2不变时，为保持电流I0不变（即刚达到报警条件），R1的阻值需增大。R1阻值增大对应CO浓度较低，故增大U1可以使检测电路在CO浓度较低时报警，故C正确。 D．由图可知，R2接入电路的是滑片以上的部分。将滑片下移，R2接入阻值增大。由可知，当U1不变、R2增大时，为保持电流I0不变，R1的阻值需要减小。R1阻值减小对应CO浓度增大，故检测电路在CO浓度较高时报警，故D正确。 故选CD。 【知识点6 磁场对通电导线的作用】 1. 探究磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁场方向都有关。当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向与磁感线的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。 2. 扬声器（动圈式）的发声 （1）动圈式扬声器的作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。 （2）动圈式扬声器的主要结构：由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。 （3）动圈式扬声器的发声原理：通电导线在磁场中受到的力的作用。 当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 【例6】在学习“电与磁”后，小段拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究，按如图所示正确连接电路。 (1)为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的______（选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，______是利用这一原理制作而成的； (3)若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向______（选填“左”或“右”）摆动，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； (4)若保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明通电导体在磁场中的受力方向与_______有关。 【答案】(1)铝棒 (2)电动机 (3)左 (4)电流方向 【详解】（1）探究磁场对电流作用时，因为磁体能够吸引磁性材料，因此通电导体不能为磁性材料，故不能选择铁棒进行实验，而是铝棒。 （2）电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，所以这里应填电动机。 （3）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关，仅将磁体的N、S极对调，即改变了磁场方向，导体棒ab的受力方向改变，会向左摆动。 （4）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，电流方向改变，导体棒ab向左运动，表明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。 【变式6-1】如图是实验室电流表的内部结构图，磁场内的线圈中有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。下列选项中与其工作原理相同的是（　　） A．电磁铁 B．电磁继电器 C．电动机 D．发电机 【答案】C 【详解】通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动。 AB．电磁铁、电磁继电器是利用电流的磁效应原理制成的，工作原理不同，故AB不符合题意； C．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故C符合题意； D．发电机是利用电磁感应原理制成的，工作原理不同，故D不符合题意。 故选C。 【变式6-2】如图所示为动圈式扬声器的构造示意图。磁铁固定在适当的位置，线圈与锥形纸盆连接，当线圈中通有交变电流（电流的方向不断改变）时，线圈受到永磁体的作用而来回振动，带动纸盆也来回振动，实现电信号到声信号的转变，其工作原理是（    ） A．电流的热效应 B．磁场对通电导线的作用效应 C．电流的磁效应 D．电磁感应 【答案】B 【详解】如图所示为动圈式扬声器是利用通电线圈在磁场中要受到力的作用工作的，综上分析可知，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 【知识点7 电动机的工作原理】 1. 电动机的组成 电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈，也叫转子；固定不动的磁体，也叫定子；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。 2. 换向器 （1）换向器的构造：两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。 （2）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。 3. 直流电动机的工作原理 （1）如图甲所示，通电线圈中的电流方向为a→b→с→d，线圈在磁场力的作用下，顺时针转动。 甲 乙 （2）如图乙所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性线圈转过平衡位置。 丙 丁 （3）如图丙所示，线圈越过平衡位置后，电路接通，线圈中的电流方向变化为d→c→b→а，线圈受力方向随之改变，继续顺时针转动。 （4）如图丁所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，改变了电流方向和受力方向，线圈继续转动。 4. 实际的电动机 （1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。 （2）电动机工作时，把电能转化为机械能。 （3）改变电动机转动方向的办法：只让线圈中电流方向与原来相反或只让磁场方向与原来相反。 （4）改变电动机转速的方法：改变线圈中电流的大小，或改变磁场的磁性强弱。 （5）电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域。 【例7】我国搭载电磁弹射技术的航空母舰“福建舰”，是全球首艘常规动力电磁弹射航母。电磁弹射原理如图所示，电枢电流可产生电枢磁场，这是利用了电流的______效应。驱动电流在磁场中受到力的作用将舰载机弹射出去，这与________（选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。若要改变舰载机的运动方向，可采取的措施是__________（填一种即可）。 【答案】 磁 电动机 改变电流方向/改变磁场方向 【详解】电流周围存在磁场，这种现象叫做电流的磁效应，电枢电流产生电枢磁场正是利用了这一效应；电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，电磁弹射驱动电流在磁场中受力运动，和电动机的工作原理一致；通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，改变其中一个因素，受力方向就会改变。 【变式7-1】如图是2024年杭州马拉松推出的机器狗配速员，机器狗内部电动机的工作原理是（　　） A．电磁感应现象 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．电流的磁效应 D．电流的热效应 【答案】B 【详解】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。 A．电磁感应现象是发电机的原理，故A不符合题意； B．通电导体在磁场中受到力的作用，电动机中的线圈中通以电流时，在磁场中受力转动，利用换向器改变线圈中电流方向从而使它持续转动，故B符合题意； C．电流的磁效应是指通电导体周围存在磁场，是电磁铁的原理，故C不符合题意； D．电流的热效应是电热器的原理，故D不符合题意。 故选B。 【变式7-2】如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应的原理工作的 B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 C．使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的 D．仅改变磁感线的方向不能改变线圈转动的方向 【答案】C 【详解】A．电动机是是根据通电流的导体在磁场中会受力的原理来工作的，故A错误； B．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，小部分转化为内能，故B错误； C．使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，换向器在电动机中起着关键作用，它的主要功能是改变电流方向，从而确保电动机可以连续旋转而不需要经常地停止和启动，故C正确； D．线圈转动的方向与电流方向、磁场方向有关，仅改变磁感线的方向能改变线圈转动的方向，故D错误。 故选C。 【知识点8 电磁感应现象】 1. 电磁感应 （1）电磁感应现象：当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为电磁感应。这种电流叫做感应电流。 （2）导体中产生感应电流的条件：导体是闭合电路的一部分；导体在磁场中做切割磁感线运动。 （3）对“切割磁感线运动”的理解：导体运动方向与磁感线方向垂直或有一定的角度，但不能平行。 （4）电磁感应现象中的能量转化：在电磁感应现象中，机械能转化为电能。 （5）感应电流大小的影响因素：导体切割磁感线运动的速度、磁场的强弱、切割磁感线运动的导体的有效长度和线圈的匝数等。 【例8】在探究“导体在磁场中产生感应电流的条件”时的实验装置如图所示，闭合开关后，导体ab水平向左移动，灵敏电流计指针向右摆动，下列说法正确的是（     ） A．若导体ab向斜上方移动，则灵敏电流计指针不会摆动 B．若导体ab竖直向上移动，灵敏电流计指针向右摆动 C．若磁体水平向右移动，灵敏电流计指针向左摆动 D．只将磁铁N、S极对调，导体ab水平向左移动时，灵敏电流计指针向左摆动 【答案】D 【详解】A．当导体ab向斜上方移动时，会切割磁感线，会产生感应电流，灵敏电流计指针会摆动，故A错误； B．若导体ab竖直向上移动时，不切割磁感线，没有感应电流产生，灵敏电流计指针不摆动，故B错误； C．磁体水平向右移动，相当于导体ab相对于磁体水平向左运动，和题干中“导体ab水平向左移动”的切割效果完全一致，感应电流方向不变，指针仍向右摆动，故C错误； D．仅将磁铁N、S极对调后，导体ab的运动方向（水平向左）没有变化，但磁场方向发生了反向，因此感应电流的方向也会反向，对应灵敏电流计的摆动方向反向，即从原本的向右摆动变为向左摆动，故D正确。 故选D。 【变式8-1】在地铁进站刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，然后读出交通相关信息，如图所示中的工作原理与进站刷卡时原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，利用了电磁感应原理。 A．奥斯特实验，展示的是电流的磁效应（电生磁），与电磁感应原理不同。故A不符合题意； B．电磁继电器，核心元件是电磁铁，利用电流的磁效应工作，故B不符合题意； C．装置中没有电源，导体切割磁感线产生电流，是电磁感应现象，与刷卡原理相同。故C符合题意； D．装置中有电源，是通电导体在磁场中受力运动（电动机原理），原理不同。故D不符合题意； 故选C。 【变式8-2】如图所示，是动圈式话筒的构造示意图，当你对着话筒说话时，声音使膜片振动，跟膜片相连的线圈也一起振动，由于______原理，会在线圈中产生电流，经放大器放大后使扬声器发声；如果我们改变它的使用方法，在它的线圈中通入随声音而变化的电流，请判断它能否像扬声器那样发出声音（即它能否当扬声器使用）？请写出你的判断与所依据的原理：____________。 【答案】 电磁感应 能，依据是通电导体在磁场中会受到力的作用，通入随声音变化的电流时，处在永久磁体磁场中的线圈会受到大小不断变化的磁场力，带动相连的膜片振动，从而发出声音。 【详解】①动圈式话筒工作时，振动的线圈在永久磁体的磁场中切割磁感线，闭合线圈内就产生了感应电流，这是电磁感应现象，将声信号转化为电信号。 ②见答案。 【知识点9 发电机】 1. 探究手摇发电机的发电情况 （1）观察模型式手摇发电机：磁铁形状是蹄形磁铁；线圈是通过电刷与灯泡串联的；摇把是通过皮带带动线圈转动起来的。 （2）手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响：用不同的转速摇动转轮，发现摇动转轮的转速越大，灯泡发光越亮。 （3）检验手摇发电机电流方向的变化 两个二极管极性相反并联 二极管交替发光 用两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。 （4）探究结论：手摇发电机产生的电流的大小和方向是变化的；电流的大小与发电机的转速有关，转速越快，电流越大。 2. 交变电流 电流的大小和方向周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电，频率为50Hz。 3. 交流发电机 （1）交流发电机主要构造：磁铁、线圈abcd、铜环K与L、电刷A与B等。 （2）主要部件作用 ①磁铁：用来产生磁场； ②线圈abcd转动时，切割磁感线，产生感应电流； ③铜环：两个铜环随线圈一起转动，与外部电路组成一闭合回路； ④电刷：感应电流通过电刷流出。 （3）交流发电机工作原理示意图 ①图甲和图丙中导线运动方向和磁感线方向平行，不切割磁感线，没有电流产生。 ②图乙和丁中导线切割磁感线，有电流产生，但切割磁感线的方向相反，所以电流方向相反。每当经过磁感线与线圈平面垂直的位置时，线圈中的电流方向改变一次，线圈转一周，电流方向改变两次。 ③线圈不停转动，产生的电流交替往复，形成持续的电流。 4. 实际发电机的构造与能量转化 （1）构造 定子 转子 实际的发电机比模型式发电机复杂得多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成的。大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电（叫旋转磁极式发电机），为了得到较强的磁场，要用电磁铁代替永磁体。 （2）发电机发电的过程是能量转化的过程 实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能。 【例9】如图所示，为________模型，其工作原理是________；它产生的电流是________（填“交流电”或“直流电”）。 【答案】 发电机 电磁感应 交流电 【详解】因该装置无外接电源，可对外电路的用电器供电，故为发电机模型；其工作原理为电磁感应现象；因线圈转动过程中切割磁感线的方向周期性改变，感应电流方向随之周期性变化，故产生的电流是交流电。 【变式9-1】手摇交流发电机的模型如图甲所示，摇动其手柄会看到小灯泡发光；交流发电机的原理如图乙所示。回答下列问题。 (1)发电机的工作原理是______，发电时将______能转化为______能。 (2)图乙可用来演示发电机发出来的是交流电。演示时应______（选填“慢慢”或“快速”）摇动手柄，才能明显地观察到电流表的指针______（选填“左右摆动”或“向一侧摆动”），从而说明发出来的是交流电。 【答案】(1) 电磁感应现象 机械 电 (2) 慢慢 左右摆动 【详解】（1）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，这是电磁感应现象；图甲所示发电机的原理是电磁感应现象，发电机发电时需要用手摇动手柄，将机械能转化为电能。 （2）图乙中电流表的指针左右摆动，这表明该发电机发出的电是交流电；若快速摇动手柄，电流表的指针摆动过快，现象不明显，所以应慢慢摇动手柄，才能明显地观察到电流表指针的左右摆动情况，从而说明发出来的是交流电。 【变式9-2】学习了电磁感应知识之后，同学们用跳绳来探究切割地磁场磁感线产生感应电流的特点。他们将一条长约5米的软导线两端与微电流传感器相连，形成闭合回路，让两位同学快速甩动软导线，计算机显示出周期性变化的微电流波形。结合实验情境，回答下列问题： (1)该实验的能量转化形式是：将________能转化为电能； (2)为使软导线能有效切割地磁场的磁感线，两位同学应沿________（东西/南北）方向站立； (3)由电流波形可知，该实验产生的电流大小和方向随时间周期性变化，因此属于________（直流/交流）电；该实验的物理原理是________现象，而非磁场对电流有力的作用。 【答案】(1)机械 (2)东西 (3) 交流 电磁感应 【详解】（1）该实验中，人甩动软导线消耗了机械能，最终获得了电能，因此能量转化是机械能转化为电能。 （2）地磁场的磁感线大致沿南北方向，要有效切割磁感线，需要导线走向与磁感线垂直。两位同学沿东西方向站立时，软导线沿东西方向延伸，甩动时可以持续切割南北方向的地磁场磁感线，因此应选择东西方向站立。 （3）直流电的方向不变，大小和方向随时间周期性变化的电流属于交流电；该实验中闭合回路的一部分导体切割磁感线产生感应电流，物理原理是电磁感应现象。 1．图中磁体两极间磁感线的画法不正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】磁体外部磁感线从N极出发回到S极。 ABC．图中磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，故ABC正确； D．图中磁体周围的磁感线从磁体的S极和N极出来，故D错误。 本题选错误的，故选D。 2．司南是我国早期的指南针。小东为了制作一个“司南”将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，并一起置于装水的纸盘中，使其漂浮在水面上，能自由转动，如图所示。下列说法中正确的是（     ） A．“司南”静止时勺柄指南，应标为N极 B．“司南”能指南北是受地磁场的作用 C．纸盘换成铁盘后“司南”也能正常使用 D．司南只有一个磁极 【答案】B 【详解】A．磁体静止时指南的一端为S极，勺柄指南应标为S极，故A错误； B．地球周围存在地磁场，“司南”受地磁场作用能指南北，故B正确； C．磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，铁盘会吸引磁体使其不能自由转动，故C错误； D．任何磁体都有两个磁极，故D错误； 故选B。 3．如图是磁力搅拌杯工作原理图。当底座电动机带动磁体转动，磁性搅拌棒因被磁体吸引，同步转动搅拌杯中液体。下列说法正确的是（     ） A．同步旋转时，搅拌棒A端是S极 B．将搅拌棒换成铝质，更轻巧易驱动 C．将搅拌棒换成无磁性的铁棒，无法工作 D．搅拌杯的工作原理是同名磁极相互排斥 【答案】A 【详解】A．根据异名磁极相互吸引可知，杯座内磁体左端为N极，靠近它的搅拌棒A端应为S极，故A正确； B．铝不是磁性材料，不会受到磁体的磁力作用，换成铝棒无法跟随磁体旋转，不能实现自动搅拌，故B错误； C．无磁性的铁棒可以被磁体吸引，底座磁体转动时仍能带动铁棒同步转动，可以正常工作，故C错误； D．杯座内的磁体被电动机带动旋转时，磁性搅拌棒会在磁力作用下跟随磁体同步旋转，所以搅拌杯的工作原理是异名磁极相互吸引，故D错误。 故选A。 4．a、b两个磁极间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（   ） A．Q点的磁场方向水平向右 B．P点没有磁场 C．磁感线是真实存在的 D．a端磁极是S极，b端磁极是N极 【答案】A 【详解】A．磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向，所以Q点的磁场方向水平向右，故A正确； B．磁体周围的空间都存在磁场，所以P点有磁场，故B错误； C．磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，并不是真实存在的，故C错误； D．在磁体外部，磁感线总是从N极出发回到S极。图中磁感线从a端出发回到b端，所以a端是N极，b端是S极，故D错误。 故选A。 5．在水平桌面上放置一条形磁体，磁体上盖有一薄玻璃板，在玻璃板上均匀地撒上一些细碎的铁屑，然后轻敲玻璃板，发现铁屑在玻璃板上有规律地排列，如图所示。则下列说法中正确的是（　　） A．用碎纸屑代替铁屑重做实验，纸屑也能有规律地排列 B．铁屑被磁化，相当于一个个小磁针 C．根据铁屑的排列规律，可以判断出条形磁体周围各位置的磁场方向 D．铁屑组成了磁感线，磁感线是磁场中实际存在的曲线 【答案】B 【详解】A．纸屑是不具有磁性的材料，它不会被磁化，也不会受到磁场力的作用，故A错误； B．铁屑是具有磁性的材料，在磁场中会被磁化，每个铁屑都会变成一个小磁体，具有N极和S极，故B正确； C．铁屑的排列可以显示磁场的分布，但无法直接表示磁场的方向，磁场方向需要通过小磁针的N极指向来确定，故C错误； D．磁感线是人为引入的假想曲线，用于形象地描述磁场的分布，它并不是实际存在的，故D错误。 故选B。 6. 某同学研究磁体周围的磁场情况时，将一根条形磁体放在水平桌面上，在它周围放置一些小磁针，小磁针的指向情况如图甲所示；将小磁针拿掉之后，在条形磁体上面放一块有机玻璃，在有机玻璃上均匀撒一层铁屑，轻轻敲打有机玻璃，可以看到铁屑的分布情况如图乙所示；根据图甲和图乙所示的实验现象，用磁感线描述条形磁体周围的磁场情况，如图丙所示。下列说法错误的是（　　） A．图甲所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场方向特点 B．图乙所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场分布特点 C．图丙所示的条形磁体周围的磁感线，是人们为了描述磁场而建立的物理模型 D．由图丙可知，条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的 【答案】D 【详解】A．图甲中，条形磁体周围不同位置上放一些小磁针，小磁针N极所指的方向不同，可以研究条形磁体周围的磁场方向特点，故A正确，不符合题意； B．图乙中，利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围磁场的分布，故B正确，不符合题意； C．图丙中，条形磁体周围的磁感线，是人们利用建模的方法画出来的并不真实存在的曲线，故C正确，不符合题意； D．图丙中，为了描述磁场的分布引入了磁感线，磁感线其实不存在，故D错误，符合题意。 故选D。 7．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。 8．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁铁，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法错误的是（     ） A．该扬声器的工作原理和动圈式话筒不同 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向的改变而改变 C．线圈带动纸杯振动是电磁感应现象 D．通电后的线圈周围存在磁场 【答案】C 【详解】A．该自制扬声器的工作原理是通电导体在磁场中受力运动；而动圈式话筒的工作原理是电磁感应，二者原理不同，故A正确； B．通电导体在磁场中的受力方向和电流方向有关，磁场方向固定时，力的方向会随电流方向的改变而改变，故B正确； C．线圈带动纸杯振动，是因为通电线圈在强磁铁的磁场中受到力的作用，属于通电导体在磁场中受力运动的现象，故C错误； D．电流的磁效应表明，任何通电导体周围都会存在磁场，因此通电后的线圈周围存在磁场，故D正确。 本题要求选择描述错误的，故选C。 9．中国海军076两栖攻击舰首舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞。下列各图能正确反映电磁弹射车工作原理的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，电磁弹射车的工作原理是：通电导体在强磁场中受到力的作用，工作过程需要外部提供电流，让处在磁场内的通电导体获得推力。 A．图中有电源，通电后小磁针偏转，说明通电导线周围存在磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意； B．图中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针偏转，是电磁感应现象，故B不符合题意； C．图中有电源，是探究电磁铁磁性强弱与电流大小关系的实验，利用了电流的磁效应，故C不符合题意； D．图中有电源，通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，与电磁弹射车工作原理相同，故D符合题意。 故选D。 10．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法错误的是（     ） A．选用铜质弦，电吉他不能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．弦振动时，线圈中的感应电流方向保持不变 D．弦振动时，线圈中的电流方向不断变化 【答案】C 【详解】A．铜不是磁性材料，无法被磁体磁化，弦振动时不能改变线圈周围的磁场，无法产生感应电流，电吉他不能正常工作，故A正确； B．取走磁体后金属弦无法被磁化，振动时线圈周围无磁场变化，不能产生感应电流，电吉他不能正常工作，故B正确； CD．弦振动时，被磁化的金属弦使穿过线圈的磁场发生周期性变化，从而在线圈中产生方向不断变化的感应电流，故C错误，D正确； 本题选择描述错误的，故选C。 11．如图是关于电和磁的四个实验，下列说法正确的是（    ） A．甲：奥斯特实验，说明通电导线在磁场中受力 B．乙：电磁感应实验，根据该实验原理制成了发电机、动圈式话筒等 C．丙：探究电磁铁周围的磁场与线圈匝数的关系，结论是线圈匝数越多磁场一定越强 D．丁：电动机的工作原理，同时改变磁场和电流方向，导体棒ab运动方向发生改变 【答案】B 【详解】A．甲是奥斯特实验，该实验说明通电导线周围存在磁场，故A错误； B．乙装置无电源、接有灵敏电流计，是电磁感应实验：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流，发电机、动圈式话筒都是利用该原理工作的，故B正确； C．丙图中两个电磁铁串联，电流大小相同，变量是线圈匝数，可探究电磁铁磁场强弱与线圈匝数的关系；但电磁铁的磁场强弱同时受电流大小、线圈匝数影响，并非“匝数越多磁场一定越强”，故C错误； D．丁是电动机的工作原理，即通电导体在磁场中受力运动，导体受力的方向由磁场方向和电流方向共同决定，若同时改变磁场和电流方向，导体棒ab的运动方向不会改变，故D错误。 故选B。 12. 小庆为禽蛋孵化箱设计了如图甲所示的温控装置。其中R为热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图乙所示。已知电磁继电器的线圈电阻为，左侧控制电路的电源电压为。当继电器线圈中的电流大于或等于时，继电器的衔铁被吸下，右侧工作电路就断开。下列说法正确的是（　　） A．R的阻值随温度的升高而增大 B．当温度为时，通过控制电路中的电流为 C．该装置可将温度控制在以下 D．用超导体制作电热丝可大大提高它的发热功率 【答案】C 【详解】A．从图乙可知，R的阻值随温度升高而减小，故A错误； B．当温度为10° C时，由图乙可知R=500Ω，控制电路中R与R0串联，由欧姆定律可得控制电路中的电流 故B错误； C． 温控装置的工作原理： 温度升高时，R减小，控制电路电流I增大。当 I'≥20mA时，继电器断开工作电路，停止加热。则当控制电路电流I'=20mA 时，总电阻 热敏电阻阻值 由图乙可知，此时温度为40° C，则装置可将温度控制在40°C以下。 故C正确； D． 超导体电阻为0，由焦耳定律可知，电流通过超导体时不能发热。故D错误。 故选C。 13. （多选题）用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒通电，观察到向右运动，要使向左运动，下列做法正确的是（　　） A．仅对调磁体的、极 B．只改变铝棒中电流方向 C．仅将铝棒换成铜棒 D．同时对调磁体的、极和铝棒中电流的方向 【答案】AB 【详解】A．只改变磁场方向，电流方向不变，导体受力方向反向，导体棒向左运动，故A正确； B．只改变电流方向，磁场方向不变，导体受力方向反向，导体棒向左运动，故B正确； C．铜、铝都是导电金属，更换导体材料不改变磁场、电流方向，受力方向不变，仍向右运动，故C错误； D．两个影响因素同时改变，受力方向不变，导体棒依旧向右运动，故D错误。 故选AB。 14. （多选题）下图为发电机的工作原理图，则下列说法不正确的是（　　） A．发电机是利用电流的磁效应工作的 B．线圈在磁场中转动时不一定会产生感应电流 C．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流大小不变 D．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流方向不变 【答案】ACD 【详解】A．发电机利用了电磁感应的原理工作，故A错误，符合题意； B．闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流。若电路未闭合或转动方向未切割磁感线，则不会产生感应电流，故B正确，不符合题意； CD．发电机产生的电流是交流电，其发出电流的大小和方向都会随时间发生变化。线圈在转动过程中，若产生了感应电流，由于线圈转动过程中切割磁感线的速度等因素在变化，所以电流的大小是变化的；当线圈转动到不同位置时，切割磁感线的方向会发生变化，所以电流的方向也是变化的，故CD错误，符合题意。 故选ACD。 15. 如图所示，请用一个声控开关一个电磁继电器及其他元件设计一个电路，只要我们一拍手就会自动亮灯。 【答案】见解析 【详解】声控开关在检测到拍手声音时会闭合，允许电流通过。将声控开关与电磁继电器的线圈、电源相连，当拍手触发声控开关闭合时，控制电路通电，电磁继电器线圈产生磁性；同时将电磁继电器的常开触点与灯泡、电源组成工作电路，线圈通电后触点闭合，工作电路接通，灯泡亮起。如图所示： 16. 如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和金属支架构成，导体棒ab和cd放在支架上，支架由导线连接。闭合开关并向右移动ab，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是由________（选填“奥斯特”或“法拉第”）发现的，乙装置与________（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”）的原理相同。 【答案】 法拉第 动圈式扬声器 【详解】闭合开关并向右移动ab，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，使cd中有电流通过，cd处在磁场中，通电导体在磁场中受力的作用，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是法拉第发现的电磁感应现象；动圈式扬声器线圈中通过电流时，在磁场中产生振动，把电流转化为声音；乙装置与动圈式扬声器的原理相同。 17. 某同学用如图所示实验装置探究“通电螺线管外部磁场分布”。 (1)在有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管通电后，发现只有少量铁屑发生移动；若想使更多铁屑在磁场的作用下有规律地排列，接下来应进行的操作是___________； (2)根据铁屑的排布可得出结论：通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似； (3)为判断通电螺线管外部的磁场方向，把小磁针放在螺线管周围的某一位置，观察小磁针静止时_________极所指表示该点的磁场方向； (4)将电池的正负极对调是为了研究磁场的方向和_______方向是否有关。物理学上通常用_____定则来判断通电螺线管的极性。 【答案】(1)轻敲纸板 (2)条形 (3)N (4) 电流 安培 【详解】（1）给螺线管接上电源通电后，铁屑会被磁化，但是由于其与纸板之间摩擦力太大，故只有少量铁屑发生移动；为了减小铁屑与纸板之间的摩擦力，接下来应进行的操作是轻轻敲动纸板，使铁屑在磁场力作用下有规律的排列起来。 （2）通电螺线管外部铁屑的分布情况和条形磁铁外部铁屑的分布情况相似，可得出结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 （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，观察小磁针静止时N极所指的方向，表示该点处磁场的方向。 （4）电池的正负极对调后，通电螺线管中的电流方向发生了改变，通过小磁针的指向来判断电流方向改变后，通电螺线管外部的磁场方向是否改变，故对调电源正负极是为了研究磁场方向和电流方向是否有关。 物理学中可以用安培定则来判断通电螺线管的极性，安培定则的内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指那端就是螺线管的N极。 18. 小张在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中通过对比观察甲、乙吸引大头针数量的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱与_____有关。 (2)滑片P向右端移动时，甲的磁性将_______（填“变强”“变弱”或“不变”）。 (3)实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是：___________________。 【答案】(1)线圈的匝数 (2)变弱 (3) 大头针被电磁铁磁化后，下端形成同名磁极，同名磁极相互排斥 【详解】（1）图中甲、乙电磁铁串联，通过二者的电流大小完全相同，铁芯也都是铁钉，仅线圈匝数不同，因此该实验探究的是电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，所以可以通过吸引大头针数量的不同，判断电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关。 （2）滑片P向右端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中电流变小，电磁铁的磁性强弱随电流减小而变弱，因此甲的磁性变弱。 （3）大头针被电磁铁磁化，所有被吸引的大头针靠近电磁铁的一端与电磁铁下端是异名磁极，远离电磁铁的下端会成为同名磁极，同名磁极相互排斥，因此大头针下端会分散开。 19. 如图所示，是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的装置，导体AB、开关、灵敏电流计用导线连接组成电路，导体AB悬挂于蹄形磁体的磁场中，请回答下列问题： （1）闭合开关，当导体AB在磁场中静止时，电路中_______（选填“能”或“不能”）产生感应电流。 （2）闭合开关，保持磁体的N、S极位置不变，让导体AB在磁场中水平向左运动，观察到灵敏电流计的指针向右偏转；让导体AB在磁场中水平向右运动，观察到灵敏电流计的指针向左偏转。根据以上现象，请你提出一个可探究的科学问题：________。 （3）本实验原理可应用于__________（选填“电动机”或“发电机”）。 【答案】(1)不能 (2)感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关吗？ (3)发电机 【详解】（1）产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。导体 AB 在磁场中静止时，没有切割磁感线，因此电路中不能产生感应电流。 （2）实验中控制磁场方向不变，改变导体 AB 的运动方向（左移/右移），灵敏电流计指针的偏转方向相反（右偏/左偏），说明感应电流方向与导体运动方向有关，因此可提出该探究性问题。 （3）本实验利用了电磁感应现象，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，该原理是发电机的工作基础；而电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的。 20．某实验小组利用如图装置探究磁场对通电导体的作用。将一根导体棒ab放在蹄形磁体的磁场中，并与开关、滑动变阻器、电源串联成闭合电路。 实验操作步骤记录如下表： 实验次数 磁场方向 电流方向 导体棒运动方向 1 竖直向上 由a到b 向左运动 2 竖直向下 由a到b 向右运动 3 竖直向上 由b到a 向右运动 （1）分析实验1和2，可得出通电导体在磁场中受力方向与________有关；分析实验________两次实验，可得出受力方向与电流方向有关； （2）生活中的________（选填“电动机”或“发电机”）就是利用该实验原理工作的，工作时将电能转化为________能。 【答案】（1）磁场方向 1、3 （2）电动机 机械 【详解】（1） 实验1和2中，电流方向相同，只有磁场方向不同，导体棒的受力（运动）方向不同，因此可得出通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关。 要探究受力方向与电流方向的关系，需要控制磁场方向不变，改变电流方向，实验1、3满足条件：磁场方向相同，电流方向不同，因此分析1、3两次实验可得到对应结论。 （2）该实验的原理是通电导体在磁场中受到力的作用，生活中的电动机就是利用该原理工作的，电动机工作时将电能转化为机械能；发电机的原理是电磁感应，不符合该实验原理。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章 电与磁 目录 知识框架 1 【知识点1 磁现象】 3 【知识点2 磁场】 5 【知识点3 电流的磁效应】 8 【知识点4 通电螺线管外部的磁场】 9 【知识点5 电磁铁与电磁继电器】 11 【知识点6 磁场对通电导线的作用】 14 【知识点7 电动机的工作原理】 16 【知识点8 电磁感应现象】 18 【知识点9 发电机】 19 课后作业 22 情景导入 罗盘是航海用的指南针，指南针的发明是中华民族对世界文明作出的重要贡献。从天然磁石到以磁化方法制造的指南针，从发现电能生磁到磁也能生电，人类对电磁现象的认识不断加深。本章我们将初步学习与电磁现象有关的知识。 通过本章内容的学习，你将认识磁场和地磁场，了解电流周围存在磁场、通电导线在磁场中会受到力的作用；通过实验探究，了解通电螺线管外部磁场的方向，了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；感悟物理学的重大发现对人类社会产生的巨大影响。 【知识点1 磁现象】 1. 磁性和磁体 物体能够吸引 等物质的性质叫做磁性。具有磁性的物体叫做 。 2. 磁极及相互作用 （1）磁极：把磁体上磁性最强的部分叫做 。将磁体悬挂起来，当磁体静止时，指北的一端叫做磁体的 极或N极，指南的一端叫做磁体的南极或S极。 （2）磁极间相互作用规律：磁体间存在相互作用。同名磁极相互 ，异名磁极相互 。 3. 磁化 （1）磁化：使原来没有磁性的物体 磁性的过程叫做磁化，能够被磁化的物质统称为磁性材料。 （2）永磁体：很多含铁、钴、镍的材料可以被磁化，有些材料磁化后的磁性不容易保留，另一些材料磁化后的磁性则能长期保留。能长期保留磁性的磁体叫做 ，如条形磁体。 （3）磁化的方法 甲 磁化 乙 磁化方法 ①将磁铁的一极靠近或接触磁性材料（图甲）； ②将磁铁的一极在磁性材料上沿同一方向重复摩擦几次（图乙所示）； ③利用充磁机对磁性材料充磁。钢被磁化后能长时间保持磁性，铁则不能。人造磁体就是将钢进行磁化而制成的。 （4）消磁：有些磁性材料通过加热或猛烈撞击后，磁性会减弱甚至消失。 【例1】如图所示是我国宋代的指南龟。它的制作方法是，先以木刻龟，在龟体上沿首尾方向开一洞，放入条形磁石，然后以黄蜡填满，在龟尾部敲入一铁针与磁石一端相连，以示方向，最后将其支于竹钉之上，令其水平平衡。它的使用方法是，任意拨动，待其静止后针尾所指方向即为南方。下列有关说法正确的是（     ） A．针是铜制成的 B．针尖接触的是磁石的N极 C．针尾指南是受到地磁场的作用 D．针的作用比条形磁石的作用更重要 【变式1-1】与众不同的“磁力杯盖”，在杯盖上有个磁性很强的小球，利用磁体吸引________、钴、镍的性质实现吸引茶仓。 【变式1-2】小组成员用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，制作过程如下： ①取两枚大号钢质缝衣针，“_______________”，使缝衣针磁化。 ②将1张硬壳卡纸折成直角，将两枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧（如图乙），用1块橡皮和1枚大头针做成支座。 ③确定简易指南针能否指向南北方向。 (1)请将①中的实验步骤“？”补充完整：______________________。 (2)将条形磁铁S极靠近图乙中缝衣针针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖的磁极为______极。 (3)在不添加器材的情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作？_______。 【知识点2 磁场】 1. 磁场及其方向 （1）磁场的概念：磁体周围存在的一种看不见、摸不着的 叫做磁场。磁体两极磁场最强，中间磁场最弱，离磁体越远，磁场越弱。 （2）磁场的基本性质：磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生 的作用。磁体间的相互作用就是通过 发生的。 （3）磁场的方向：物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时 极所指的方向规定为该点磁场的方向。在磁场中的不同点，磁场的方向一般不同，即磁场具有 性。 2. 磁感线 （1）磁感线的作用：用来形象直观地描述磁场的分布情况。 （2）磁感线：根据小磁针（或被磁化后的铁屑）在磁场中的排列情况，我们可以按照“ ” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线，曲线上任意点的箭头表示该点的 方向，这样的曲线叫做磁感线。 （3）五种基本磁场的磁感线描述 ①条形磁铁的磁感线；②蹄形磁铁的磁感线；③同名磁极的磁感线（N、N极之间）；④同名磁极的磁感线（S、S极之间）；⑤异名磁极的磁感线。 条形磁铁的磁感线 蹄形磁铁的磁感线 同名磁极（N、N极）的磁感线 同名磁极（S、S极）的磁感线 异名磁极的磁感线 （4）磁感线的性质 ①磁感线是用来描述磁场的一些假想曲线，实际上 （选填“存在”或“不存在”）。磁感线上任意一点的切线方向为该点的磁场方向。磁场越强的地方，磁感线分布越 ；磁场越弱的地方，磁感线分布越 。 ②磁感线为封闭的、立体的曲线，在磁体的外部，磁感线的方向是从N极指向S极，而在内部，是从 极指向 极。 ③在同一磁场中，任何两根磁感线都不会 。这是因为在同一磁场中任何一点的磁场方向只有一个确定的方向，如果在某一点有两条磁感线相交，就意味着该点有两个磁场方向，就与某点磁场方向的唯一性相悖。 （5）研究磁场所用的方法 ①模型法：描述磁场用了 ，这种方法叫做模型法（或建模法）。 ②转换法：磁场看不见、摸不着，通过对放入其中的 产生力的作用来认识磁场，这种研究方法叫做转换法。 3. 地磁场 （1）地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。地磁场的形状与 磁体的磁场很相似。 （2）地磁场的特点：在地球表面及空中的不同位置测量地磁场的方向，可以画出地磁场的磁感线，如图所示。地磁场的形状跟条形磁体的磁场相似。地磁两极与地理两极 。地磁北极在地理 极附近，地磁南极在地理 极附近。 （3）磁偏角：地理的两极和地磁场的两极并不重合，指南针的指向与地理的南、北极方向间存在着一个夹角，叫做 。我国宋代学者沈括第一个发现磁偏角。 （4）地磁场的利用：行军、航海需要利用地磁场对指南针的作用来定向。有些动物能够感觉到磁场，如鸽子、绿海龟、鳗鲡等，它们能利用地磁场导航。 【例2】某同学用磁体将缝衣针磁化，然后将缝衣针放在一片在水中静止的树叶上制成“指南针”。多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，他观察到树叶的尖端总是指向南方。下列说法正确的是（     ） A．叶尖指向地磁南极 B．“指南针”的叶尖所指方向为该点的磁场方向 C．“指南针”周围存在磁场和磁感线 D．磁化后的缝衣针能带动树叶指南北，是因为它受到地磁场的作用 【变式2-1】如图，是亮亮同学做完有关“磁场和磁感线”的实验后获得的物理观念，符合物理规律的是（     ） ①磁场看不见摸不着，但是它客观存在； ②磁场的方向是没有规律的； ③磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线； ④磁感线越密集的位置，磁场越强。 A．①④ B．②④ C．①② D．②③ 【变式2-2】如图是小高同学画出的条形磁体的磁场分布图，以下说法正确的是（　　） A．小高所画的条形磁体的磁场根本不存在 B．该条形磁体的右端为N极，左端为S极 C．a处的磁场强弱与b处的磁场强弱相同 D．用细线悬吊条形磁体中间，静止时条形磁体的N极可以指向任意方向 【知识点3 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3】图是“探究通电直导线周围是否存在磁场”的实验示意图，当有电流通过直导线时，小磁针会发生偏转。下列说法正确的是（　　） A．法拉第通过本实验揭开了电与磁的关系 B．小磁针的指向决定了该点的磁场方向 C．这个实验说明通电导线周围存在磁场 D．当电流方向改变时，小磁针的偏转方向不变 【变式3-1】如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（     ） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第 C．该实验原理与电磁铁的原理不同 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【变式3-2】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。 【知识点4 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. 右手螺旋定则 （1）通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的 方向有关。 （2）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。 （3）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 。 （4）注意： 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4】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 【变式4-1】小明和他的学习小组在实验室探究通电螺线管外部磁场的特点。 （1）将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在玻璃板面上均匀地撒满铁屑、闭合开关并______玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。可见，通电螺线管外部磁场与______的磁场相似； （2）为了进一步探究通电螺线管外部磁场的方向，同学们把小磁针放在螺线管四周不同的位置闭合开关，小磁针静止时N极所指的方向如图乙所示（涂黑的一端是N极），则此时通电螺线管的A端为______极（选填“N”或“S”）。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指的方向与图乙相反，说明通电螺线管外部磁场的方向与______有关； （3）根据以上图中的实验现象推断，通电螺线管的内部______（选填“有”或“没有”）磁场，依据是：______。 【变式4-2】将两个通电螺线管按图示位置放置，A、B为相对的两个磁极，闭合开关S1、S2后，它们之间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a端为电源的负极，B为螺线管S极 B．c端为电源的正极，A为螺线管S极 C．b端为电源的正极，B为螺线管N极 D．d端为电源的正极，A为螺线管N极 【知识点5 电磁铁与电磁继电器】 1. 电磁铁 （1）概念：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。 3. 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. （4）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5】现在很多大型商场都安装一种“聪明”的电梯，载人时电梯运行的速度快，不载人时电梯运行的速度慢，既省钱又节能。这种电梯的简易控制电路如图所示，R是压力传感器，阻值随压力的增大而减小。下列分析正确的是（     ） A．不载人时控制电路中的电流增大 B．载人时电磁铁磁性变强，衔铁与触点2接触 C．不载人时电动机的额定功率变小，电动机转速变慢 D．当控制电路的电流方向改变时，电梯运行的速度会发生变化 【变式5-1】巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图所示电路，电源电压U不超过指示灯额定电压，GMR是巨磁电阻。闭合开关S1、S2，则（     ） A．电磁铁B端是N极 B．向左移动滑片P，电磁铁磁性变弱 C．向左移动滑片P，GMR两端的电压增大 D．向右移动滑片P，指示灯会变暗 【变式5-2】（多选题）如图，是汽车尾气中CO（一氧化碳）排放量的检测电路的简化电路。当CO浓度高于某一设定值时，报警装置发声报警。闭合开关，下列说法正确的是（     ） A．气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而增大 B．当浓度升高，电磁铁磁性减弱 C．增大U1的电压值可以使检测电路在CO浓度较低时报警 D．将R2的滑片下移，检测电路在CO浓度更高时报警 【知识点6 磁场对通电导线的作用】 1. 探究磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与 方向、 方向都有关。当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向与磁感线的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。 2. 扬声器（动圈式）的发声 （1）动圈式扬声器的作用：它是把 信号转变为 信号的装置。 （2）动圈式扬声器的主要结构：由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。 （3）动圈式扬声器的发声原理：通电导线在磁场中受到的力的作用。 当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 【例6】在学习“电与磁”后，小段拿来一根已连接导线的导体棒ab做了如下实验研究，按如图所示正确连接电路。 (1)为了使该实验顺利进行，装置中的导体棒ab应选用轻质的______（选填“铁棒”或“铝棒”）； (2)闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，______是利用这一原理制作而成的； (3)若仅将磁体的N、S极对调，导体棒ab会向______（选填“左”或“右”）摆动，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关； (4)若保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明通电导体在磁场中的受力方向与_______有关。 【变式6-1】如图是实验室电流表的内部结构图，磁场内的线圈中有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。下列选项中与其工作原理相同的是（　　） A．电磁铁 B．电磁继电器 C．电动机 D．发电机 【变式6-2】如图所示为动圈式扬声器的构造示意图。磁铁固定在适当的位置，线圈与锥形纸盆连接，当线圈中通有交变电流（电流的方向不断改变）时，线圈受到永磁体的作用而来回振动，带动纸盆也来回振动，实现电信号到声信号的转变，其工作原理是（    ） A．电流的热效应 B．磁场对通电导线的作用效应 C．电流的磁效应 D．电磁感应 【知识点7 电动机的工作原理】 1. 电动机的组成 电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈，也叫转子；固定不动的磁体，也叫定子；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。 2. 换向器 （1）换向器的构造：两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。 （2）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的 。 如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。 3. 直流电动机的工作原理 （1）如图甲所示，通电线圈中的电流方向为a→b→с→d，线圈在磁场力的作用下，顺时针转动。 甲 乙 （2）如图乙所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性线圈转过平衡位置。 丙 丁 （3）如图丙所示，线圈越过平衡位置后，电路接通，线圈中的电流方向变化为d→c→b→а，线圈受力方向随之改变，继续顺时针转动。 （4）如图丁所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，改变了电流方向和受力方向，线圈继续转动。 4. 实际的电动机 （1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。 （2）电动机工作时，把 能转化为 能。 （3）改变电动机转动方向的办法：只让线圈中电流方向与原来相反或只让磁场方向与原来相反。 （4）改变电动机转速的方法：改变线圈中电流的大小，或改变磁场的磁性强弱。 （5）电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域。 【例7】我国搭载电磁弹射技术的航空母舰“福建舰”，是全球首艘常规动力电磁弹射航母。电磁弹射原理如图所示，电枢电流可产生电枢磁场，这是利用了电流的______效应。驱动电流在磁场中受到力的作用将舰载机弹射出去，这与________（选填“电动机”或“发电机”）的原理相同。若要改变舰载机的运动方向，可采取的措施是__________（填一种即可）。 【变式7-1】如图是2024年杭州马拉松推出的机器狗配速员，机器狗内部电动机的工作原理是（　　） A．电磁感应现象 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．电流的磁效应 D．电流的热效应 【变式7-2】如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（　　） A．电动机是利用电磁感应的原理工作的 B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 C．使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的 D．仅改变磁感线的方向不能改变线圈转动的方向 【知识点8 电磁感应现象】 1. 电磁感应 （1）电磁感应现象：当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为 。这种电流叫做 电流。 （2）导体中产生感应电流的条件：导体是闭合电路的一部分；导体在磁场中做 运动。 （3）对“切割磁感线运动”的理解：导体运动方向与磁感线方向垂直或有一定的角度，但不能平行。 （4）电磁感应现象中的能量转化：在电磁感应现象中， 能转化为 能。 （5）感应电流大小的影响因素：导体切割磁感线运动的 、磁场的 、切割磁感线运动的导体的有效长度和线圈的匝数等。 【例8】在探究“导体在磁场中产生感应电流的条件”时的实验装置如图所示，闭合开关后，导体ab水平向左移动，灵敏电流计指针向右摆动，下列说法正确的是（     ） A．若导体ab向斜上方移动，则灵敏电流计指针不会摆动 B．若导体ab竖直向上移动，灵敏电流计指针向右摆动 C．若磁体水平向右移动，灵敏电流计指针向左摆动 D．只将磁铁N、S极对调，导体ab水平向左移动时，灵敏电流计指针向左摆动 【变式8-1】在地铁进站刷卡时，交通卡在闸机上刷过时，闸机的检测器就会产生感应电流，然后读出交通相关信息，如图所示中的工作原理与进站刷卡时原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【变式8-2】如图所示，是动圈式话筒的构造示意图，当你对着话筒说话时，声音使膜片振动，跟膜片相连的线圈也一起振动，由于______原理，会在线圈中产生电流，经放大器放大后使扬声器发声；如果我们改变它的使用方法，在它的线圈中通入随声音而变化的电流，请判断它能否像扬声器那样发出声音（即它能否当扬声器使用）？请写出你的判断与所依据的原理：____________。 【知识点9 发电机】 1. 探究手摇发电机的发电情况 （1）观察模型式手摇发电机：磁铁形状是蹄形磁铁；线圈是通过电刷与灯泡串联的；摇把是通过皮带带动线圈转动起来的。 （2）手摇发电机转速对小灯泡亮度的影响：用不同的转速摇动转轮，发现摇动转轮的转速越大，灯泡发光越 。 （3）检验手摇发电机电流方向的变化 两个二极管极性相反并联 二极管交替发光 用两个发光二极管极性相反地并联起来，并与发电机串联。转动摇把，二极管交替发光，说明产生的 方向不停在改变。 （4）探究结论：手摇发电机产生的电流的大小和方向是变化的；电流的大小与发电机的转速有关，转速越快，电流越大。 2. 交变电流 电流的大小和方向 变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数。我国电网以交流供电，频率为 Hz。 3. 交流发电机 （1）交流发电机主要构造：磁铁、线圈abcd、铜环K与L、电刷A与B等。 （2）主要部件作用 ①磁铁：用来产生磁场； ②线圈abcd转动时，切割磁感线，产生感应电流； ③铜环：两个铜环随线圈一起转动，与外部电路组成一闭合回路； ④电刷：感应电流通过电刷流出。 （3）交流发电机工作原理示意图 ①图甲和图丙中导线运动方向和磁感线方向平行，不切割磁感线，没有电流产生。 ②图乙和丁中导线切割磁感线，有电流产生，但切割磁感线的方向相反，所以电流方向相反。每当经过磁感线与线圈平面垂直的位置时，线圈中的电流方向改变一次，线圈转一周，电流方向改变两次。 ③线圈不停转动，产生的电流交替往复，形成持续的电流。 4. 实际发电机的构造与能量转化 （1）构造 定子 转子 实际的发电机比模型式发电机复杂得多，但仍是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成的。大型发电机发的电，电压很高、电流很强，一般采取线圈不动、磁极旋转的方式来发电（叫旋转磁极式发电机），为了得到较强的磁场，要用电磁铁代替永磁体。 （2）发电机发电的过程是能量转化的过程 实际的发电机靠内燃机、水轮机、汽轮机等机械的带动，把燃料中的化学能或者水库中水流的动能转化为电能。 【例9】如图所示，为________模型，其工作原理是________；它产生的电流是________（填“交流电”或“直流电”）。 【变式9-1】手摇交流发电机的模型如图甲所示，摇动其手柄会看到小灯泡发光；交流发电机的原理如图乙所示。回答下列问题。 (1)发电机的工作原理是______，发电时将______能转化为______能。 (2)图乙可用来演示发电机发出来的是交流电。演示时应______（选填“慢慢”或“快速”）摇动手柄，才能明显地观察到电流表的指针______（选填“左右摆动”或“向一侧摆动”），从而说明发出来的是交流电。 【变式9-2】学习了电磁感应知识之后，同学们用跳绳来探究切割地磁场磁感线产生感应电流的特点。他们将一条长约5米的软导线两端与微电流传感器相连，形成闭合回路，让两位同学快速甩动软导线，计算机显示出周期性变化的微电流波形。结合实验情境，回答下列问题： (1)该实验的能量转化形式是：将________能转化为电能； (2)为使软导线能有效切割地磁场的磁感线，两位同学应沿________（东西/南北）方向站立； (3)由电流波形可知，该实验产生的电流大小和方向随时间周期性变化，因此属于________（直流/交流）电；该实验的物理原理是________现象，而非磁场对电流有力的作用。 1．图中磁体两极间磁感线的画法不正确的是（     ） A． B． C． D． 2．司南是我国早期的指南针。小东为了制作一个“司南”将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，并一起置于装水的纸盘中，使其漂浮在水面上，能自由转动，如图所示。下列说法中正确的是（     ） A．“司南”静止时勺柄指南，应标为N极 B．“司南”能指南北是受地磁场的作用 C．纸盘换成铁盘后“司南”也能正常使用 D．司南只有一个磁极 3．如图是磁力搅拌杯工作原理图。当底座电动机带动磁体转动，磁性搅拌棒因被磁体吸引，同步转动搅拌杯中液体。下列说法正确的是（     ） A．同步旋转时，搅拌棒A端是S极 B．将搅拌棒换成铝质，更轻巧易驱动 C．将搅拌棒换成无磁性的铁棒，无法工作 D．搅拌杯的工作原理是同名磁极相互排斥 4．a、b两个磁极间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（   ） A．Q点的磁场方向水平向右 B．P点没有磁场 C．磁感线是真实存在的 D．a端磁极是S极，b端磁极是N极 5．在水平桌面上放置一条形磁体，磁体上盖有一薄玻璃板，在玻璃板上均匀地撒上一些细碎的铁屑，然后轻敲玻璃板，发现铁屑在玻璃板上有规律地排列，如图所示。则下列说法中正确的是（　　） A．用碎纸屑代替铁屑重做实验，纸屑也能有规律地排列 B．铁屑被磁化，相当于一个个小磁针 C．根据铁屑的排列规律，可以判断出条形磁体周围各位置的磁场方向 D．铁屑组成了磁感线，磁感线是磁场中实际存在的曲线 6. 某同学研究磁体周围的磁场情况时，将一根条形磁体放在水平桌面上，在它周围放置一些小磁针，小磁针的指向情况如图甲所示；将小磁针拿掉之后，在条形磁体上面放一块有机玻璃，在有机玻璃上均匀撒一层铁屑，轻轻敲打有机玻璃，可以看到铁屑的分布情况如图乙所示；根据图甲和图乙所示的实验现象，用磁感线描述条形磁体周围的磁场情况，如图丙所示。下列说法错误的是（　　） A．图甲所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场方向特点 B．图乙所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场分布特点 C．图丙所示的条形磁体周围的磁感线，是人们为了描述磁场而建立的物理模型 D．由图丙可知，条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的 7．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 8．如图所示，某同学自制了一个扬声器，将线圈紧密粘贴在纸杯底部，在线圈上方放置一个强磁铁，在线圈中通入交变电流后，纸杯振动发声。下列说法错误的是（     ） A．该扬声器的工作原理和动圈式话筒不同 B．磁场对线圈的力的方向随电流方向的改变而改变 C．线圈带动纸杯振动是电磁感应现象 D．通电后的线圈周围存在磁场 9．中国海军076两栖攻击舰首舰是全球首次采用电磁弹射技术的两栖攻击舰。电磁弹射器的弹射车处于强磁场中，当弹射车内的导体有强电流通过时，弹射车就给舰载机提供强大的推力而快速起飞。下列各图能正确反映电磁弹射车工作原理的是（     ） A． B． C． D． 10．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法错误的是（     ） A．选用铜质弦，电吉他不能正常工作 B．取走磁体，电吉他将不能正常工作 C．弦振动时，线圈中的感应电流方向保持不变 D．弦振动时，线圈中的电流方向不断变化 11．如图是关于电和磁的四个实验，下列说法正确的是（    ） A．甲：奥斯特实验，说明通电导线在磁场中受力 B．乙：电磁感应实验，根据该实验原理制成了发电机、动圈式话筒等 C．丙：探究电磁铁周围的磁场与线圈匝数的关系，结论是线圈匝数越多磁场一定越强 D．丁：电动机的工作原理，同时改变磁场和电流方向，导体棒ab运动方向发生改变 12. 小庆为禽蛋孵化箱设计了如图甲所示的温控装置。其中R为热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图乙所示。已知电磁继电器的线圈电阻为，左侧控制电路的电源电压为。当继电器线圈中的电流大于或等于时，继电器的衔铁被吸下，右侧工作电路就断开。下列说法正确的是（　　） A．R的阻值随温度的升高而增大 B．当温度为时，通过控制电路中的电流为 C．该装置可将温度控制在以下 D．用超导体制作电热丝可大大提高它的发热功率 13. （多选题）用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒通电，观察到向右运动，要使向左运动，下列做法正确的是（　　） A．仅对调磁体的、极 B．只改变铝棒中电流方向 C．仅将铝棒换成铜棒 D．同时对调磁体的、极和铝棒中电流的方向 14. （多选题）下图为发电机的工作原理图，则下列说法不正确的是（　　） A．发电机是利用电流的磁效应工作的 B．线圈在磁场中转动时不一定会产生感应电流 C．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流大小不变 D．线圈在转动过程中，若产生了感应电流，则电流方向不变 15. 如图所示，请用一个声控开关一个电磁继电器及其他元件设计一个电路，只要我们一拍手就会自动亮灯。 16. 如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由U形磁铁、导体棒和金属支架构成，导体棒ab和cd放在支架上，支架由导线连接。闭合开关并向右移动ab，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是由________（选填“奥斯特”或“法拉第”）发现的，乙装置与________（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”）的原理相同。 17. 某同学用如图所示实验装置探究“通电螺线管外部磁场分布”。 (1)在有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管通电后，发现只有少量铁屑发生移动；若想使更多铁屑在磁场的作用下有规律地排列，接下来应进行的操作是___________； (2)根据铁屑的排布可得出结论：通电螺线管外部的磁场与_________磁体的磁场相似； (3)为判断通电螺线管外部的磁场方向，把小磁针放在螺线管周围的某一位置，观察小磁针静止时_________极所指表示该点的磁场方向； (4)将电池的正负极对调是为了研究磁场的方向和_______方向是否有关。物理学上通常用_____定则来判断通电螺线管的极性。 18. 小张在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，用铁钉制成简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。 (1)实验中通过对比观察甲、乙吸引大头针数量的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱与_____有关。 (2)滑片P向右端移动时，甲的磁性将_______（填“变强”“变弱”或“不变”）。 (3)实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是：___________________。 19. 如图所示，是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的装置，导体AB、开关、灵敏电流计用导线连接组成电路，导体AB悬挂于蹄形磁体的磁场中，请回答下列问题： （1）闭合开关，当导体AB在磁场中静止时，电路中_______（选填“能”或“不能”）产生感应电流。 （2）闭合开关，保持磁体的N、S极位置不变，让导体AB在磁场中水平向左运动，观察到灵敏电流计的指针向右偏转；让导体AB在磁场中水平向右运动，观察到灵敏电流计的指针向左偏转。根据以上现象，请你提出一个可探究的科学问题：________。 （3）本实验原理可应用于__________（选填“电动机”或“发电机”）。 20．某实验小组利用如图装置探究磁场对通电导体的作用。将一根导体棒ab放在蹄形磁体的磁场中，并与开关、滑动变阻器、电源串联成闭合电路。 实验操作步骤记录如下表： 实验次数 磁场方向 电流方向 导体棒运动方向 1 竖直向上 由a到b 向左运动 2 竖直向下 由a到b 向右运动 3 竖直向上 由b到a 向右运动 （1）分析实验1和2，可得出通电导体在磁场中受力方向与________有关；分析实验________两次实验，可得出受力方向与电流方向有关； （2）生活中的________（选填“电动机”或“发电机”）就是利用该实验原理工作的，工作时将电能转化为________能。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $