資源簡介

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專題20 電和磁
知識點一：磁現象 磁場
一、磁現象
1.磁性和磁體
（1）磁性
實驗現象 用磁體分別靠近鐵片、鋼片、鎳片、銅片、鋁塊、木塊、回形針、玻璃片等物體時，發現磁體能吸引鐵片、鋼片、回形針，但不能吸引銅片、鋁塊、木塊、玻璃片。
定義 我們把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫做磁性。鐵、鈷、鎳等物質稱為鐵磁性物質（磁性材料）。
（2）磁體
①定義：具有磁性的物體叫做磁體。
②特點：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料時，不必與這些物體直接接觸，如隔著薄木板，磁體也能吸引鐵塊。
2.磁極
（1）認識磁極
實驗探究1 將一些鐵屑平鋪在紙上，將梯形磁體放在上面，然后拿起來，發現磁體兩端吸引的鐵屑很多，而中間很少，如圖所示。
探究結論1 條形磁體的兩端磁性最強，中間部位磁性最弱。磁體吸引能力最強的兩個部位叫磁極。
實驗探究2 將一小磁針用細線吊起，使它能在水平面內自由轉動，當小磁針靜止時，總是一段指南，另一端指北。
探究結論2 能夠自由轉動的磁體，靜止時指南的那個磁極叫南極（S極），指北的那個磁極叫北極（N極）。
（2）磁極間相互作用規律
實驗探究 把一個條形磁體懸掛起來，用另一個條形磁體的一端去接近它的其中一端，觀察現象。換用磁體的另一端再去接近，觀察現象。
實驗現象 相同的兩個磁極相互靠近時會相互排斥，不同的兩個磁極相互靠近時會相互吸引。
歸納總結 磁極間相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互排斥。
（3）判斷物體是否具有磁性的方法
方法一：根據磁體的磁性判斷 將被測物體靠近沒有磁性的鐵、鈷、鎳等磁性材料，鐵、鈷、鎳等若能被吸引，則說明該物體具有磁性；若不能被吸引，則說明該物體沒有磁性。
方法二：根據磁體的指向性判斷 用自由懸掛、自由懸浮等方式讓被測物體能夠在水平面內自由轉動，若被測物體靜止時總是大致指向南北方向，說明該物體具有磁性，否則沒有磁性。
方法三：根據磁極間的相互作用規律判斷 將被測物體分別靠近靜止的小磁針的兩極，若發現有一端發生排斥現象，說明該物體具有磁性；若與小磁針兩極都相互吸引，則說明該物體沒有磁性。 注意：在利用磁極間相互作用規律判斷兩物體是否具有磁性時，要注意“斥定吸不定”原則，即如果兩個物體相互排斥，則可以確定兩者均有磁性，如果相互吸引，則可能兩物體均有磁性或一個有磁性、一個沒有磁性。
方法四：根據磁體各位置磁性強弱不同判斷 外形相同的A、B棒 若兩次都不吸引，則A、B都沒有磁性
若兩次都吸引，則A、B都有磁性
若只有甲吸引，則B有磁性，A沒有磁性
若只有乙吸引，則A有磁性，B沒有磁性
外形相同的A、B棒 若始終沒有相互作用，則A、B都沒有磁性
若吸引力保持不變，則A沒有磁性，B有磁性
若吸引力由強→弱→強，則A有磁性，B沒有磁性
若先吸引后排斥，或先排斥后吸引，則A、B都有磁性
3.磁化
（1）磁化實驗
實驗探究 （1）如圖甲所示，在鐵架臺上固定一根鐵棒，在鐵棒的下方放一些鐵屑，鐵棒不吸引鐵屑；如圖乙所示，在鐵棒的上方放一根條形磁體并靠近鐵棒，發現鐵棒能吸引鐵屑；當把條形磁體拿開，鐵屑幾乎全部掉下來。 （2）換成鋼棒后，開始時鋼棒也不能吸引鐵屑；當在鋼棒上方放一條形磁體并靠近鋼棒時，鋼棒吸引鐵屑；把磁體移開后，吸引到鋼棒上鐵屑幾乎沒有減少。
實驗結論 當磁體靠近原來沒有磁性的鐵棒或鋼棒時，鐵棒或鋼棒均能夠獲得磁性；移開磁體后，鐵棒的磁性很快消失，而鋼棒的磁性能夠抽時間保持（常用鋼棒做永磁體）。
歸納總結 一些物體在磁體（或電流）的作用下會獲得磁性，這種現象叫做磁化。
（2）磁化的利與弊
利 （1）鋼針被磁化后，可以用作指南針； （2）磁帶、錄像帶、磁卡上的磁性物質被有序磁化后，可以存儲聲音、圖像和文字等信息。
弊 （1）機械手表被磁化后，走時不準； （2）老式彩色電視機顯像管被磁化后，顯示器色彩失真； （3）將磁帶、磁盤、磁卡等放入磁性環境中，它們存儲的信息可能會消失等。
（3）消磁
通過撞擊、煅燒或使用消磁器使磁體失去磁性的過程。
二、磁場
1.類比法理解磁場的存在
活動類比 用電吹風吹動在桌面上靜止的小彩旗 用條形磁體靠近禁止的小磁針
現象類比 彩旗飄動 小磁針偏轉
分析類比 電吹風吹出的風（空氣）使小彩旗飄動 條形磁體周圍的某種物質使小磁針受力偏轉
歸納總結 磁體周圍存在著某種物質，這種物質叫做磁場，磁極間的相互作用就是通過磁場（特殊物質）發生的。
2.磁場的基本性質：對放入其中的磁體產生力的作用
當把小磁針放在條形磁體附近時，會看到小磁針發生偏轉，這是因為小磁針處在條形磁體的磁場中時收到了條形磁體磁場的力的作用，運動狀態發生改變。
3.磁場的方向
實驗探究 （1）先在桌上放一圈小磁針，觀察小磁針的指向； （2）再把一個條形磁體放到小磁針的中間，觀察小磁針的指向； （3）撥動任何一個小磁針，觀察小磁針靜止時的指向。
實驗現象 （1）放入條形磁體前，每個小磁針指示南北方向； （2）放入條形磁體后，，小磁針在條形磁體磁場作用下有規律地排列起來，如圖所示； （3）撥動任意一個小磁針，發現小磁針靜止后仍保持放入條形磁體后的指向。
現象分析 （1）在磁場中的同一位置，小磁針N極總是指向一個方向； （2）在磁場中的不同位置，小磁針指向一般不同。
歸納總結 物理學中規定，在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向，就是改點磁場的方向。由以上實驗可知，在磁場中某一點，磁場方向是一定的，在磁場中的不同地方，磁場的方向一般不同，即磁場具有方向性。
4.磁感線
實驗探究 （1）把條形磁體放在玻璃板下，將鐵屑均勻地撒在玻璃板上，輕輕敲擊玻璃板，觀察到鐵屑有規律地排列成一條條曲線（如圖所示）； （2）將一些小磁針放在鐵屑排列的一條曲線上，可觀察到小磁針的N極指向沿著曲線方向。
現象分析 （1）鐵屑在磁場的作用下被磁化，相當于一個個小磁針，這些小磁針在磁場的作用下有規律地排列成了圖中的一條條曲線； （2）磁體周圍的曲線（磁感線）都是從磁體的北極出發，回到磁體的南極的。
歸納總結 按照鐵屑在磁場中的排列情況，根據小磁針N極所指的方向，在磁場中畫一些有方向的曲線，使曲線上任一點的切線方向都跟該點磁場方向一致，就可以形象地描述磁場了，這樣的曲線叫做磁感線。
5.常見磁體的磁感線分布圖
條形磁體 蹄形磁體
異名磁極間 同名磁極間（N） 同名磁極間（S）
6.理解磁感線應注意的六個問題
是物理模型，并不存在 磁場是真實存在于磁體周圍的一種特殊物質，而磁感線是人們為了直觀、形象的描述磁場的方向和分布情況而引入帶有方向的曲線，它并不是真實存在的。正如探究光時，引入光線的概念一樣。這在物理學上稱為模型法。
疏密表示磁場強弱 磁感線分布的疏密程度可以表示磁場的強弱。磁體的兩極處磁感線最密，表示磁體兩極處的磁場最強。
有方向 磁感線是有方向的，磁體周圍任意一點的磁場方向都是沿著磁感線從N極指向S極的。
是閉合曲線 在磁體外部，磁感線從磁體的N極出發，回到磁體的S極；在磁體內部，磁感線從磁體的S極出發回到N極，形成一條條閉合曲線。
立體分布 在畫圖時，因受紙面的限制，只畫了一個平面內的磁感線的分布情況。但實際上磁體周圍的磁感線的分布是立體的，在磁體周圍空間都分布有磁場。
任意兩條不相交 磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的。
三、地磁場
1.小磁針指南北的原因
現象分析 讓一個小磁針在水平面內自由轉動，發現靜止后小磁針的南極指向南方，北極指向北方；再施加一個力，讓小磁針指向東西方向后放手，發現小磁針轉回到南北方向。
歸納總結 （1）根據磁場的性質可知，小磁針一定處在一個磁場中； （2）地球本身相當于一個大磁體，地球周圍存在著磁場，叫做地磁場。
2.地磁場
小磁針的N極總是指向北方，說明地磁場的磁場方向在地表是由南指向北的，所以地磁場的北極應在應在地理的南極附近，地磁場的南極應在地理的北極附近。如圖所示，實際上地磁場的分布跟條形磁體的磁場相似。
3.磁偏角
地磁場的兩極與地理兩極并不重合，所以小磁針所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有點偏離。地磁南、北極的連線和地理南、北極的連線之間有一個夾角，稱為磁偏角。世界上最早發現并記錄這一現象的人是我國宋代學者沈括，這一發現比西方早 了400多年。
知識點二：電生磁
一、電流的磁效應
1.奧斯特實驗
實驗探究 在靜止的小磁針上方放一根與小磁針平行的直導線，依次進行如圖甲、乙、丙所示的操作。
現象分析 （1）比較甲、乙兩圖所示現象，導線通電后，小磁針發生偏轉（轉換法：有無磁場→小磁針是否發生偏轉），斷電后，小磁針又回到原位置，這說明通電直導線周圍產生了磁場； （2）比較甲、丙兩圖所示現象，改變電流的方向，小磁針偏轉方向發生改變，即小磁針處磁場方向發生改變，這說明電流的磁場方向與電流方向有關。
研究歸納 （1）通電導線周圍存在著磁場； （2）電流的磁場方向與電流方向有關。
2.電流的磁效應
通電導線周圍存在著與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應。電流磁效應是丹麥物理學家奧斯特通過實驗首先發現的。奧斯特實驗第一次揭示了電與磁之間的聯系，即電可以產生磁。
二、通電螺線管的磁場
1.螺線管
（1）把導線纏繞在圓筒上，就做成了一個螺線管，也叫線圈。接通電源的螺線管叫通電螺線管。
（2）給螺線管通電后，各線圈產生的磁場疊加在一起，通電螺線管周圍就產生了較強的磁場。
2.探究通電螺線管外部的磁場分布
實驗探究1：通電螺線管的磁場方向和電流方向的關系 （1）用銅導線穿過玻璃板，做成螺線管，給螺線管通入電流，將小磁針放在螺線管周圍的不同位置，記下小磁針在各個位置時N極的指向； （2）改變電流方向，再次觀察實驗現象。
實驗現象 （1）通電后小磁針發生偏轉，不同位置的小磁針N極指向不同，如圖所示； （2）改變電流方向，小磁針指向發生改變。
現象分析 （1）從小磁針的N極指向看，通電螺線管外部的磁感線從螺線管的一端出來回到另一端，說明通電螺線管有兩個磁極且在兩端。 （2）小磁針的N極指向改變，說明了磁場方向的改變，即通電螺線管兩端的極性改變了，由此可知，電流方向改變了磁場方向，即通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
實驗探究2：通電螺線管外部的磁場的分布特征 在玻璃板上撒一些鐵屑，給螺線管通電后，輕輕敲擊玻璃板，觀察鐵屑的分布情況。實驗現象如圖所示。
現象分析 從鐵屑的分布情況看，通電螺線管外部的鐵屑排列情況和條形磁體周圍鐵屑的分布情況相似。
歸納總結 （1）通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關； （2）通電螺線管外部磁場跟條形磁體的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極； （3）通電螺線管的內部也存在磁場，其磁場方向與外部相反（內外磁場方向大致走向相反）。
3.探究通電螺線管極性與環繞螺線管的電流方向的關系
實驗探究 去繞向不同的螺線管，依次設計并進行實驗：給螺線管通入不同方向的電流，用小磁針驗證它的N、S極。
實驗現象
現象分析 （1）兩個螺線管的繞向相同，電流不同，它的螺線管兩端的極性不同。 （2）調換螺線管左右位置，繞向發生改變，即便電流方向相同，螺線管兩端極性也不同。
實驗結論 通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中電流方向有關。
三、安培定則
安培定則又叫右手螺旋定則，用來描述通電螺線管的極性與電流方向關系。
1.內容
用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）。
2.安培定則的應用
（1）已知通電螺線管中電流的方向，判斷通電螺線管兩端的極性。
具體方法：
①標出通電螺線管中電流的方向；
②用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向螺線管中電流方向；
③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如圖所示。
（2）已知通電螺線管兩端磁極，判斷通電螺線管中電流的方向。
具體方法：
①先用右手握住通電螺線管，大拇指指向N極；
②彎曲的四指所指的方向就是螺線管中電流的方向；
③按照四指彎曲的方向在螺線管中標出電流方向。
知識點三：電磁鐵 電磁繼電器
一、電磁鐵
1.概念
用一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，當有電流通過時由磁性，沒有電流時就失去磁性。我們把這種磁體叫做電磁鐵。
2.電磁鐵的構造
如圖所示，電磁鐵主要由線圈和鐵芯（由軟鐵制成，不能用鋼，因鋼磁化后磁性不易消失）構成。當線圈通過電流時產生磁場，而鐵芯可以可以在線圈產生磁場時被磁化，產生與螺線管的磁場方向一致的磁場，大大增強了電磁鐵的磁性。
3.電磁鐵極性的判斷
插入鐵芯只是為了增強螺線管的磁性，不會影響通電螺線管的磁極磁性，仍然可以用安培定則來表述電流方向和磁極之間的關系。
二、電磁鐵的磁性
1.探究-電磁鐵磁性的強弱與哪些因素有關
實驗目的 探究影響電磁鐵磁性強弱的因素
實驗猜想 影響電磁鐵磁性強弱的因素可能是線圈中的電流大大小、電磁鐵線圈匝數的多少（用控制變量法）
實驗器材 電源、開關、滑動變阻器、電流表、兩個規格相同的大鐵釘、導線和若干大頭針
設計電路圖
進行實驗 （1）將導線繞在鐵釘上做成簡易電磁鐵，并將其置于足量的大頭針的上方； （2）連接好電路，使滑動變阻器接入電路的阻值適中，閉合開關，觀察到如圖甲所示電磁鐵吸引大頭針較少；移動滑片P，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，觀察到如圖乙所示電磁鐵吸引的大頭針增多。比較可知，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵吸引大頭針的數量越多，電磁鐵的磁性越強； （3）如圖丙所示，將導線繞在兩個相同的鐵釘上，構成兩個簡易電磁鐵的串聯電路。從圖丙可以看出，在電流相同情況下，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
實驗結論 電磁鐵磁性的強弱與線圈中的電流大小以及線圈匝數的多少有關。 （1）電磁鐵的匝數一定時，線圈中通過的電流越大，電磁鐵的磁性越強； （2）線圈中通過的電流大小一定時，外形相同的線圈，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
2.電磁鐵的特點和應用
（1）電磁鐵的特點
①磁性的有無可通過通斷電流來控制；
②磁極的極性可通過改變電流的方向來實現；
③磁性的強弱可通過改變電流大小、線圈的匝數來控制。
（2）電磁鐵在實際生活中的應用
①對磁性材料有力的作用。主要應用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制裝置上；
②產生強磁場。現代技術上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁浮列車、磁療設備、測量儀器以及研究微觀粒子的加速器等。
三、電磁繼電器
1.定義
電磁繼電器時利用低電壓、弱電流的路的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路的通斷的裝置，其實質就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。含電磁鐵的電路稱為低壓控制電路，被控制的電路稱為高壓工作電路。
2.構造及工作原理
電磁繼電器的電路包括低壓控制電路、高壓工作電路兩部分，如圖所示。
控制電路接通時，電磁鐵產生磁性吸下銜鐵，動、靜觸點接觸，接通工作電路；控制電路斷開時，電磁鐵失去磁性，在彈簧作用下釋放銜鐵，動、靜觸點分離，工作電路斷開。從而通過控制電路的通斷來控制工作電路的通斷。
3.電磁繼電器的應用
遠離高電壓 利用電磁繼電器可以通過控制低壓電路通斷間接控制高壓電路的通斷，使人避免高壓觸電的危險，如大型變電站的高壓開關等。
遠離有害環境 利用電磁繼電器可以使人遠離高溫、有毒等有害環境，實現遠距離控制。如核電站中的開關等。
實現自動控制 在電磁繼電器控制電路中接入對溫度、壓力或光照敏感的元件，利用這些元件操縱控制電路的通斷，還可以實現對溫度、壓力、或光照的自動控制。如水位自動報警器、溫度自動報警器等。
知識點四：電動機
一、磁場對通電導線的作用
1.通電導線在磁場中受到力的作用
歸納總結 （1）通電導線在磁場中會受到力的作用； （2）力的方向和電流方向、磁場方向有關。
2.磁場對線圈的作用
歸納總結 通電線圈在磁場中會受力轉過一個角度，但不能持續轉動。
二、電動機的基本構造
1.電動機的基本構造
電動機由兩部分組成，一是能轉動的線圈，叫做轉子；二是固定不動磁體，叫做定子。電動機工作時，轉子在定子中飛快的轉動。
2.電動機的工作原理
根據通電線圈在磁場中受力的作用而發生轉動的原理制成的。
3.實驗探究-線圈在磁場中的轉動
（1）實驗過程分析
過程分析 甲圖 線圈受到的力使它順時針轉動 線圈的ab邊受到一個向上的力，cd邊中的電流與ab邊中的電流方向相反，磁場方向相同，故cd邊受到一個向下的力，這兩個力不在同一直線上，所以，使線圈沿順時針方向轉動。
乙圖 線圈由于慣性會越過平衡位置 與甲圖相似，線圈的ab邊受到向上的力、cd邊受到向下的力，但此時兩個力在同一直線上，大小相等、方向相反，彼此平衡，故這一位置稱作平衡位置，由于慣性線圈會越過平衡位置，繼續轉動
丙圖 線圈受到的力阻礙線圈順時針轉動 線圈越過平衡位置后，與甲圖原理相似，線圈的ab邊受到向上的力，cd邊受到向下的力，此兩個力大小相等、方向相反，不在同一直線上，阻礙線圈順時針轉動（線圈不能連續轉動的原因）。
歸納總結 通電后的線圈會轉動，轉過平衡位置后，受到的力要阻礙它的轉動，故線圈又會減速至零，向反方向轉動，這樣線圈在平衡位置左右來回擺動，慢慢停下來，最后停在平衡位置。
（2）如何使線圈連續轉動
方法一：當線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，讓線圈靠慣性轉過后半周。但因為后半周線圈不受力的作用，故這種方法線圈的轉動不穩定，動力弱。
方法二：在線圈轉動的后半周，設法改變電流方向，使線圈在后半周也獲得同轉動方向相同的動力，這樣線圈會平穩、有力地轉動下去。實際的電動機就是采用該方法使線圈連續轉動的，實現該目的的裝置叫換向器。
（3）換向器的構造及作用
構造 如圖所示，兩個銅半環分別與線圈兩端相連，中間斷開，彼此絕緣，并通過電刷和電源組成閉合回路。
作用 當線圈轉過平衡位置時，改變線圈中的電流方向，從而使線圈獲得同轉動方向相同的力，能持續轉動下去。
4.電動機中的能量轉化
電動機在使用過程中，主要將電能轉化為機械能對外做功，同時因為電流的熱效應，電流流經線圈時也會將部分電能轉化為內能，即產生電熱，所以電動機在正常工作時會發熱。只要通風良好，電熱一般不會影響電動機的正常運轉，但如果散熱不及時就會導致溫度過高而燒壞電動機，故在使用電動機時要注意散熱。
5.電動機的優點
和熱機相比，電動機結構簡單、體積小、效率高、制造方便、污染較小，種類繁多，能滿足各種不同的需求。
6.直流電動機的轉向、轉速的調節
影響電動機線圈轉向的因素是電流方向和磁場方向，影響電動機線圈轉速的因素是電流大小和磁場的強弱。所以，對直流電動機來說，改變轉向只需改變電流方向或磁場方向；改變轉速大小，只需改變電流大小和磁場強弱。
知識點五：磁生電
一、什么情況下磁能生電
歸納總結1 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。這種由于導體在磁場中運動而產生的電流的現象叫做電磁感應，產生的電流叫感應電流。
歸納總結2 在電磁感應現象中，感應電流的方向跟導線在磁場中做誒個磁感線運動的方向和磁場的方向有關。只改變磁場方向或導線切割磁感線運動方向，產生的感應電流的方向改變；若同時使磁場的方向和導線切割磁感線運動方向反向，則產生的感應電流方向不變。
二、發電機
1.手搖發電機
甲 乙
（1）如圖甲所示，把手搖發電機和燈泡用導線連接起來，組成閉合電路。轉動搖把帶動線圈在磁場中轉動，燈泡發光，說明線圈中有電流產生。轉動速度越快，燈泡越亮，說明電流大小與發電機的轉速有關。
（2）如圖乙所示，將兩個發光二極管極性相反的并聯起來，并與發電機串聯，轉動搖把，可觀察到兩個二極管交替發光。這表明發電機產生的電流的方向在不斷發生變化。
2.交變電流及其頻率
（1）交變電流：大小和方向做周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流。
（2）頻率：在交變電流中，電流在每秒內周期性變化的次數叫頻率。其單位是赫茲，簡稱赫，符號為Hz。我國家庭電網以交流供電，頻率為50Hz。
3.發電機
（1）構造：主要有磁體、線圈、銅環和電刷四個基本部分組成。實際的發電機比模型式發電機要復雜的多，但仍是由轉子（轉動部分）和定子（固定不動）兩部分組成。
①小型發電機一般采用磁極不動，線圈旋轉的方式發電；
②大型發電機一般采用線圈不動、磁極旋轉的方式發電，這種發電方式叫旋轉磁極式發電；
③為了得到較強的磁場，常用電磁鐵代替永磁體。
（2）發電機工作原理：電磁感應。
（3）發電機的種類：交流發電機和直流發電機。
（4）發電機中的能量轉化：機械能轉化為電能。
4.動圈式話筒
話筒（也稱傳聲器）的作用是把聲音轉換成電流。話筒種類較多，其中動圈式話筒是依據電磁感應原理制成的。
（1）動圈式話筒的構造：有永磁體、線圈和膜片等構成（如圖所示）。
（2）動圈式話筒的工作原理
當聲波使膜片振動時，連在膜片上的線圈（也叫音圈）隨著膜片一起振動，因為線圈處于永磁體的磁場中，所以線圈會切割磁感線而產生隨聲音的變化而變化的感應電流。將該電流通入擴音機，就能還原聲音（電動機原理）。
考點一．磁性、磁體、磁極
1．（2023 牡丹江）【細心觀察，勤于思考】
（1）如圖甲所示，將小鐵釘靠近磁鐵N極，小鐵釘被吸引獲得 　 　性。此時，小鐵釘相當于一個 　 　，釘尖是 　 　極。如圖乙所示，給磁鐵加熱一段時間后，小鐵釘會掉落，表明磁鐵的磁性可能與 　 　有關。
（2）用一個磁性很強的磁鐵球靠近一塊鋁板，鋁板 　 　（選填“能”或“不能”）被吸引。如圖丙所示，把磁鐵球做成單擺懸掛起來，使其來回擺動，將鋁板放到擺的下方，當磁鐵球靠近鋁板時，擺動速度明顯變小，并且很快停止擺動。磁鐵球在鋁板上方擺動，相當于鋁板在磁場中運動，可能會產生 　 　。
【解答】解：（1）將小鐵釘靠近磁鐵N極，小鐵釘被吸引獲得磁性，變成一個磁體（或小磁針，磁鐵）；根據異名磁極相互吸引可知，此時釘尖是S極；
給磁鐵加熱一段時間后，小鐵釘會掉落，表明磁鐵的磁性減，甚至消失，說明磁鐵的磁性可能與溫度有關。
（2）磁鐵球靠近鋁板，鋁板不能被吸引；
圖丙中，把磁鐵球做成單擺懸掛起來，在鋁板上方來回擺動，當磁鐵球靠近鋁板時，相當于鋁板在磁場中運動，鋁板切割磁感線，產生感應電流（或磁場，力），鋁板與小球之間產生相互作用的力，使擺動速度明顯變小，并且很快停止擺動。
故答案為：（1）磁；磁體（或小磁針，磁鐵）；S（或南）；溫度；
（2）不能；電流（或磁場，力）。
考點二．磁場的概念
2．（2023 天元區一模）如圖所示是條形磁鐵的磁場分布圖，下列說法正確的是（　　）
A．該條形磁鐵的左端為N極，右端為S極
B．P和Q兩處的磁場強弱相同
C．條形磁鐵周圍的磁感線方向從右端發出，回到左端
D．置于Q點的小磁針，靜止時南極指向右側
【解答】解：A、根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引可知，小磁針的N極指左，所以左端為磁鐵的S極，右端為磁鐵的N極，故A不符合題意；
B、磁感線分布越密的地方，其磁場越強，故P處磁場比Q處弱，故B不符合題意；
C、由小磁針的指向可知，該條形磁體的右端為N極，左端為S極，磁體周圍的磁感線從磁體的N極出來，回到磁體的S極，即磁感線方向從右端出來，回到左端，故C符合題意；
D．磁體的左端為S極，當置于Q點的小磁針，根據磁極間的相互作用可知，其靜止時南極指向左側，故D不符合題意。
故選：C。
考點三．地磁場
3．（2023 常州）20世紀60年代，美國細菌學家發現趨磁細菌，將磁鐵置于細菌附近，細菌向磁鐵的N極運動，如圖所示。由此可見，在海洋中，地磁場將驅使這種細菌運動的方向為（　　）
A．由南向北 B．由北向南 C．由西向東 D．由東向西
【解答】解：地磁場的南北極與地理南北極相反，且不重合，所以地磁場將驅使這種細菌運動的方向是由北向南。
故選：B。
考點四．探究通電螺線管外部的磁場分布
4．（2023 濟南）實驗室備有嵌入螺線管的玻璃板和電源，小明和小亮分別選用鐵屑和小磁針來“探究通電螺線管外部磁場的方向”。
（1）小明在螺線管周圍的玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑。給螺線管通電后，輕敲玻璃板，小明觀察到螺線管周圍鐵屑的分布情況如圖甲所示。
小明的實驗說明，通電螺線管外部的磁場和 　 　外部的磁場相似。
（2）小亮在螺線管周圍的玻璃板上整齊、均勻地放置了32個小磁針，如圖乙所示。給螺線管通電后，小亮觀察到這32個小磁針的指向更接近于圖中的 　 　。
（3）小明的實驗方案具有明顯的不足，其不足之處是 　 　。
（4）為了彌補小明實驗方案的不足，請提出一條改進建議：　 　。
【解答】解：（1）通電后小磁針的指向如圖甲所示，說明通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似；
（2）小磁針涂黑部分為N極，在圖中，根據周圍小磁針N極指向與該點磁感線方向一致，在通電螺線管外部，磁感線是從北極發出，最后回到南極，只有B圖所示小磁針N極指向一致，左側小磁針N極都指向外側，右側小磁針N極都指向內側，其它三個圖示小磁針N極指向均有不同方向之處；
（3）根據安培定則，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向螺線管的那一端，是電磁鐵N極，另一端為S極；但此方案中無法從圖示判斷出電流的方向確定四指指向，且鐵屑靜止時也不能夠通過鐵屑的分布判斷通電螺線管外部磁場的方向，故無法判斷出通電螺線管外部磁場的方向；
（4）根據周圍小磁針N極指向與該點磁感線方向一致，在通電螺線管外部，磁感線是從北極發出，最后回到南極，小磁針與鐵屑相比，能更好地顯示出各點的磁場方向，增加小磁針，把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后，小磁針N極所指的方向就是該點的磁場方向。
故答案為：（1）條形磁體；（2）B；（3）無法判斷出通電螺線管外部磁場的方向；（4）增加小磁針，把小磁針放到螺線管四周不同位置。
考點五．影響電磁鐵磁性強弱的因素
5．（2023 東營）小區內路燈能根據光線亮暗情況實現自動控制，其電路原理如圖所示，R1是定值電阻，R2是光敏電阻，其阻值大小隨光照強度的增大而減小。當開關S1閉合，光線變暗時，下列判斷正確的是（　　）
A．電流表示數減小，電磁鐵的磁性減弱，開關S2閉合
B．電流表示數減小，電磁鐵的磁性增強，開關S2斷開
C．電流表示數增大，電磁鐵的磁性增強，開關S2閉合
D．電流表示數增大，電磁鐵的磁性減弱，開關S2斷開
【解答】解：當開關S1閉合，光線變暗時，光敏電阻的電阻變大，控制電路中的總電阻變大，電路中的電流變小，電流表的示數變小，電磁鐵的磁性減弱，對銜鐵的吸引力減小，在右邊彈簧的拉力作用下，動觸點向下運動，開關S2閉合，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
6．（2023 宿遷）在科技晚會上，小明給大家展示了一個“聽話”的小瓶子，通過調節滑片，就可以讓小瓶子上浮、下沉或懸停在水中，它的原理如圖所示（磁鐵固定在活塞上），閉合開關S后，移動滑片P，使小瓶子懸停在圖示位置。對此，以下分析正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為S極
B．若將滑片P向右移，小瓶子將會上浮
C．小瓶子下沉時，小瓶子中的氣體密度變小
D．小瓶子上浮時，小瓶子的瓶口處受到水的壓強保持不變
【解答】解：A．由圖可知，該電路為串聯電路，電流從螺線管的右側流入，根據安培定則可知，電磁鐵的右端是N極，故A錯誤；
B．若將滑動變阻器滑片P向右移，滑動變阻器接入電路的阻值變大，電路的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，電磁鐵與磁鐵排斥作用變小，活塞向左運動，大瓶內空氣氣壓變小，小瓶子的水會擠出來，小瓶子重力變小，重力小于浮力，小瓶子將上浮，故B正確；
C．小瓶子進水重力大于浮力下沉時，故小瓶子上面的空氣的體積會變小，質量不變，由可知，密度變大，故C錯誤；
D．小瓶子上浮時，根據p＝ρ水gh可知小瓶子的瓶口處受到水的壓強變小，故D錯誤。
故選：B。
考點六．電磁繼電器的組成、原理和應用
7．（2023 灌云縣校級模擬）如圖甲是小明制作的防盜報警裝置示意圖，其中工作電路電源電壓U1＝6伏，指示燈L的額定電壓UL＝2.5伏，定值電阻R0＝350歐；控制電路電源電壓U2＝1.5伏，磁敏電阻Rx的阻值隨其所處位置磁場強度的變化關系如圖乙所示，當窗戶分別處在軌道A、B、C處時，磁敏電阻Rx所處位置的磁場強度分別為a、b、c，閉合開關S1和S2后，當窗戶關閉時，指示燈亮，蜂鳴器不工作；當窗戶打開一定程度時，指示燈熄滅，蜂鳴器發出警報聲。
（1）電磁繼電器實則就是電磁鐵控制的一種 　 　。
（2）將窗戶移至A點時，窗戶關閉，閉合開關S1，指示燈L正常發光，求此時指示燈L消耗的電功率。
（3）已知電磁鐵線圈中的電流達到3毫安時，電磁鐵的銜鐵剛好被吸下，指示燈L熄滅，蜂鳴器開始報警。現移動滑動變阻器RP的滑片，使其接入電路的阻值為其最大阻值的，當窗戶移至軌道B點位置時，蜂鳴器恰好開始報警。若要求窗戶移至軌道C點位置時蜂鳴器才開始報警，此時能否通過調節滑動變阻器的阻值來實現？請通過計算加以說明。（電磁鐵線圈電阻忽略不計）
【解答】解：（1）電磁繼電器實則就是電磁鐵控制的一種開關；
（2）閉合開關S1，燈泡和R0串聯，燈泡正常發光，其兩端的電壓為UL＝2.5V，R0兩端的電壓U0＝U1﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，
電路中的電流I0.01A，
燈泡的額定功率P＝ULI＝2.5V×0.01A＝0.025W；
（3）由圖象乙可知，窗戶移至B點和C點時，磁敏電阻的電阻值分別為400Ω和300Ω，
由歐姆定律可得：
當窗戶移至軌道B點位置時，蜂鳴器恰好開始報警，控制電路中的總電阻R500Ω，
此時滑動變阻器接入電路的阻值R滑＝R﹣R磁B＝500Ω﹣400Ω＝100Ω，
此時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值的，所以滑動變阻器的最大阻值為150Ω，
當窗戶移至軌道C點位置時，滑動變阻器接入電路的阻值應該為R滑′＝R﹣R磁C＝500Ω﹣300Ω＝200Ω，但是滑動變阻器的最大阻值為150Ω，
所以若要求窗戶移至軌道C點位置時蜂鳴器才開始報警，此時不能通過調節滑動變阻器的阻值來實現。
8．（2023 湖北模擬）科技小組的同學利用電磁繼電器設計了一套溫度自動控制裝置。如圖甲所示，電磁鐵線圈阻值忽略不計，R1為熱敏電阻。壓縮機（電動機）啟動可以起到調節溫度的作用，當溫度升高到啟動值時，控制電路中電流達到0.15A，銜鐵吸下，壓縮機啟動工作；當溫度降低到設定值后，工作電路斷開，壓縮機停止工作，如此進行間歇性循環工作。圖乙為工作電路某30分鐘內壓縮機功率與時間的關系圖。請你回答：
（1）控制電路中，閉合開關后，電磁鐵上端為 　 極（選填“N”或“S”）；
（2）壓縮機剛啟動工作時，控制電路消耗的電功率；
（3）壓縮機剛啟動工作時，控制電路中熱敏電阻R1的阻值；
（4）圖乙中30min內工作電路中壓縮機消耗的總電能。
【解答】解：（1）觀察圖可知，電流從電磁鐵的上端流入，下端流出，利用安培定則可以判斷出，電磁鐵上端為S極。
（2）壓縮機剛啟工作時，控制電路中電流為0.15A，電源電壓為3V，故控制電路消耗的電功率為P＝UI＝3V×0.15A＝0.45W；
（3）控制電路為串聯電路，壓縮機剛啟工作時，根據歐姆定律，控制電路中的總電阻為R總20Ω，
根據串聯電路電阻的規律知，R1的阻值為R1＝R總﹣R2＝20Ω﹣10Ω＝10Ω；
（4）由圖乙可知，30min內工作電路工作時間為25min，功率為200W，因此30min 內工作電路中壓縮機消耗的總電能為W＝P壓t＝200W×25×60s＝3×105J。
考點七．磁場對通電導線的作用
9．（2023 宿遷）圖中是小明制作的簡單電動機模型，其線圈由漆包線繞成，將線圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在線圈的下面放置了一塊磁體。將其接入電路中，閉合開關后，線圈轉動起來了。關于此電動機模型下列說法正確的是（　　）
A．利用電磁感應原理工作
B．線圈在轉動時，始終受到磁場作用力
C．將電能轉化為機械能
D．增大線圈中的電流可改變轉動方向
【解答】解：A．電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉動，故A錯誤；
B．由于線圈中有一端的漆只刮掉半周，會出現電路中無電流狀態，當線圈轉到該位置處，由于線圈中無電流，所以不會受到磁場力的作用，故B錯誤；
C．電動機消耗電能而轉動起來，能量轉化為電能轉化為機械能，故C正確；
D．線圈轉動的方向與電流的方向有關，增大線圈中的電流，只會改變線圈受到磁場力的大小，而不會改變受力的方向，故D錯誤。
故選：C。
10．（2023 武侯區校級三模）如圖所示是新型武器——電磁炮的原理簡化圖。炮彈上固定的金屬桿和金屬軌道接觸，并與電源構成閉合電路，通電后金屬桿就會受到向右的力，于是將炮彈發射出去。下列設備與電磁炮的工作原理不同的是（　　）
A．我國第三艘航母“福建號”上的電磁彈射裝置
B．唱K用的“動圈式話筒”
C．教室里的電風扇里的“電動機”
D．物理實驗室里測量電壓的“電壓表”
【解答】解：由題意可知，炮彈上固定的金屬桿和金屬軌道接觸，并與電源構成閉合電路，通電后金屬桿就會受到向右的力，于是將炮彈發射出去，由此可知其原理是通電導體在磁場中受力而運動。
A、我國第三艘航母“福建號”上的電磁彈射裝置的工作原理是通電導體在磁場中受力運動，故A不符合題意；
B、動圈式話筒的工作原理是電磁感應現象，故B符合題意；
CD、教室里的電風扇里的“電動機”、物理實驗室里測量電流的“電壓表”，都是利用通電導體在磁場中受力而運動的原理工作的，故CD不符合題意；
故選：B。
考點八．直流電動機的原理
11．（2013 金壇市模擬）一臺簡易電動機如圖所示。用硬金屬絲做兩個支架，分別與電池的兩極相連，用漆包線繞成一個矩形線圈，以線圈引線為軸。用小刀刮去軸一端的全部漆皮，再刮去另一端的半周漆皮，并將線圈放在支架上，磁體放在線圈下。接通電源并用手輕推一下線圈，線圈就會不停地轉動起來。
（1）電動機是利用 　 　原理制成的。
（2）“刮去另一端的半周漆皮”的目的是 　 　（選填“改變線圈中電流方向”或“使線圈在轉動過程中半周沒有電流”）。
【解答】解：（1）電動機，即通電能動，是利用通電導線在磁場中受力的作用的原理制成的；
（2）將線圈兩端引線的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，這樣在一個半周內受到磁場的力的作用，另一個半周沒有電流通過，不受磁場力的作用，利用慣性轉動；
故答案為：（1）通電線圈在磁場中受力轉動；（2）使線圈在轉動過程中半周沒有電流。
考點九．直流電動機的應用
12．（2023 安慶二模）如圖為直流電動機的基本構造示意圖，閉合開關，線圈沿順時針轉動，現要使線圈沿逆時針轉動，下列方法中可行的是（　　）
A．對調電源正負極
B．增加電源電壓
C．換用磁性更強的磁鐵
D．對換磁極同時改變電流方向
【解答】解：A、閉合開關線圈沿順時針轉動，現要線圈沿逆時針轉動，就要改變線圈的受力方向，即改變電流方向或改變磁場方向。將電源正負極對調，就可以改變電流方向，故A符合題意；
B、增加電源電壓，只能增大電流改變線圈的轉速，而不能改變轉動方向，故B不合題意；
C、換用磁性更強的磁鐵，只能改變線圈的轉速，而不能改變線圈的轉動方向，故C不合題意；
D、對調磁極同時改變電流方向，那么線圈的受力方向與原來相同，故D不合題意。
故選：A。
考點十．電磁感應現象
13．（2023 蜀山區二模）在學習電和磁的相關知識時，利用如圖所示的實驗裝置進行了探究。當閉合開關，則以下對該實驗的說法正確的是（　　）
A．只要導線ab運動就會產生感應電流
B．導線ab水平方向運動可以產生感應電流
C．導線ab豎直方向運動可以產生感應電流
D．此實驗裝置揭示的是電動機的工作原理
【解答】解：A．導線ab在做切割磁感線運動，閉合回路中才會產生感應電流，故A錯誤；
B．導線ab水平方向運動時，在做切割磁感線運動，則閉合回路中會產生感應電流，故B正確；
C．導線ab豎直方向運動時，運動的方向和磁感線方向一致，沒有做切割磁感線運動，閉合回路中不會產生感應電流，故C錯誤；
D．此過程將機械能轉化為電能，揭示了發電機的工作原理，故D錯誤。
故選：B。
14．（2023 湖北模擬）如圖所示，小成同學利用兩塊磁鐵、一個線圈等材料制作了一臺小型發電機，并用兩個LED燈（發光二極管左邊為正極，右邊為負極）進行了如圖連接實驗探究。
（1）小成接好電路后，以一定的速度連續轉動線圈，當線圈轉動到如圖所示位置時，　 　（選填“AB”或“BC”）段在做切割磁感線運動，在電路中產生了感應電流，這一現象叫 　 　現象；
（2）連續轉動線圈，在實驗中將會看到兩LED燈交替發光，
說明線圈中產生的電流方向 　 　（選填“不變”或“周期性改變”）。若將一直流電源代替兩LED燈接入電路，閉合開關，則線圈 　 選填“能”或“不能”）持續轉動。
【解答】解：（1）磁感線是由N極出來，回到S極，即磁感線是水平向右的，當線圈轉動到如圖所示位置時，AB段在切割磁感線。
閉合電路部分導體在磁場中切割磁感線，產生電流的現象叫做電磁感應現象。
（2）LED燈具有單向導電性，實驗中看到兩LED燈交替發光，說明線圈中產生的電流方向周期性改變。
若將一直流電源代替兩LED燈接入電路，閉合開關，就形成了一個直流電動機，因為電流方向和磁場方向均不發生變化，故線圈受力方向不變，所以不能持續轉動。
故答案為：（1）AB；電磁感應；（2）周期性改變；不能。
考點十一．產生感應電流的條件
15．（2020 甘孜州）如圖所示為“探究感應電流產生條件”的實驗裝置示意圖，將實驗裝置放在水平桌面上。在下列四種情形中，能使靈敏電流計的指針發生偏轉的是（　　）
A．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向下運動時
B．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向上運動時
C．導體棒不動，蹄形磁鐵沿水平方向左右運動時
D．導體棒不動，蹄形磁鐵沿豎直方向上下運動時
【解答】解：要使電路中產生感應電流，必須滿足兩個條件，一是要有閉合的回路；二是要有部分導體切割磁感線；對照選項可知，ABD中導線或蹄形磁鐵運動方向與磁感線方向一致或相反，不做切割運動，故只有C符合要求。
故選：C。
16．（2023 威海）下列實驗操作不能使靈敏電流計指針偏轉的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A、線圈向右運動，運動方向與磁感線的方向平行，不能切割磁感線，故A符合題意；
B、線圈向上運動，能切割磁感線，產生感應電流，故B不符合題意；
CD、線圈不動，磁鐵向上或向下運動時，根據運動的相對性，線圈切割了磁感線，產生感應電流，故CD不符合題意。
故選：A。
考點十二．探究電磁感應現象的實驗
17．（2023 淄博）如圖所示是“探究什么情況下磁可以生電”的實驗裝置。下列說法正確的是（　　）
A．閉合開關，導體ab在磁場中上下運動會產生感應電流
B．閉合開關，導體ab左右運動過程中電能轉化為機械能
C．利用該實驗原理可以制成電動機
D．將電流計換成電源，可以研究通電導線在磁場中的受力情況
【解答】解：AB、閉合開關，導體ab在磁場中左右運動會產生感應電流；上下運動沒有切割磁感線，不會產生電流，產生電流過程中機械能轉化為電能，故AB錯誤；
C、利用該實驗原理可以制成發電機，故C錯誤；
D、將電流表換成電源，可以研究通電導線在磁場中的受力情況，故D正確。
故選：D。
18．（2023 武漢模擬）如圖，在“探究什么情況下磁可以生電”實驗中：
（1）下表是小明記錄的部分實驗操作與現象，比較1、2、3可知，閉合電路的一部分導體在磁場中做 　切割磁感線　運動時，導體中就產生電流。
序號 實驗操作 電流表指針偏轉情況
1 保持導體與磁體靜止 不偏轉
2 保持磁體靜止，導體水平向左切割磁感線 向右偏轉
3 保持磁體靜止，導體水平向右切割磁感線 向左偏轉
…
（2）要使感應電流方向發生改變，可采取的具體措施是 　 　（選填字母）。
A.使用磁性更強的磁體
B.保持磁體靜止，只改變導體水平運動的方向
C.上下調換磁極，同時改變導體水平運動的方向
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是 　能轉化為電能。
（4）如果將電流表換成 　 　，可以探究磁場對通電導體的作用。
【解答】解：（1）比較1、2、3可知，閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。
（2）要使感應電流方向發生改變，
A.使用磁性更強的磁體，電流大小改變，方向不變，故A不可行；
B.保持磁體靜止，只改變導體水平運動的方向，切割方向改變，故可行；
C.上下調換磁極，同時改變導體水平運動的方向，兩個都改變，則電流方向不變，故不可行。
可采取的具體措施是B；
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是機械能轉化為電能。
（4）探究磁場對通電導體的作用，必須有電源通電，應將電流表換成電源。
故答案為：（1）切割磁感線；（2）B；（3）機械；（4）電源。
19．（2023 泰州）如圖所示，小明和小剛利用蹄形磁體、靈敏電流計、開關、導體AB和若干導線等器材來探究感應電流產生的條件。閉合開關，他們完成操作，將觀察到的現象記入表格：
序號 導體AB的運動情況 有無感應電流
① 左右運動 有
② 上下運動 無
③ 前后運動 無
④ 斜向上、斜向下運動 有
（1）分析①、②兩次實驗現象，小明說：“閉合電路的一部分導體在磁場中的運動方向與磁場方向垂直時，電路中就會產生感應電流。”小剛認為不準確，因為導體AB 　 　運動時，其運動方向也與磁場方向垂直，但無感應電流。
（2）采納小剛意見后，小明又說：“閉合電路的一部分導體在磁場中垂直切割磁感線時，電路中才會產生感應電流”。小剛認為不全面，因為導體AB 　運動時，也有感應電流。
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是將 　 　能轉化為電能；如果將圖中的靈敏電流計換成 　，可以探究磁場對電流的作用。
【解答】解：（1）分析①、②兩次實驗現象，小明說：“閉合電路的一部分導體在磁場中的運動方向與磁場方向垂直時，電路中就會產生感應電流。”小剛認為不準確，因為導體AB前后運動時，其運動方向也與磁場方向垂直，但無感應電流。
（2）采納小剛意見后，小明又說：“閉合電路的一部分導體在磁場中垂直切割磁感線時，電路中才會產生感應電流”。小剛認為不全面，因為導體AB斜向上、斜向下運動時，也有感應電流。
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是將機械能轉化為電能；如果將圖中的靈敏電流計換成電源，可以探究磁場對電流的作用。
故答案為：（1）前后；（2）斜向上、斜向下；（3）機械；電源。
考點十三．電磁相互作用
20．（2022 揚州模擬）在科技活動中，小光所在的科技小組展示了一個“隔板推物”的節目，其原理如圖所示。甲、乙兩線圈分別懸掛在兩個蹄形磁鐵的磁場中，兩線圈通過導線連接構成一個閉合回路。用手推動甲線圈擺動時，乙線圈會隨之擺動。對于這個過程，下列說法正確的是（　　）
A．推動甲線圈擺動時電能轉化為機械能
B．乙線圈擺動的方向與甲線圈擺動的方向無關
C．乙線圈隨之擺動的原理和發電機原理相同
D．甲線圈不動，推動左側磁鐵，乙線圈也可能擺動
【解答】解：A、推動甲線圈擺動的過程做切割磁感線運動，閉合的回路中有感應電流產生，是發電機的工作原理，所以甲線圈相當于電源，工作時將機械能轉化為電能，故A錯誤；
C、甲線圈作為電源給乙線圈提供電能，乙線圈相當于通電導體在磁場中受力運動，運動方向和電流方向及磁場方向有關，是電動機的工作原理，工作時電能轉化為機械能，故C錯誤；
B、由前面分析可知，甲線圈中產生了感應電流，則甲線圈相當于電源，乙線圈相當于用電器；若改變甲線圈擺動的方向，感應電流的方向發生變化，則乙線圈受力的方向也會改變，即乙線圈擺助的方向跟著改變，故B錯誤；
D、推動左側磁鐵時，同甲線圈擺動一樣，相當于甲線圈會在磁場中作切割磁感線運動，所在的閉合回路中依然會產生的感應電流，所以乙線圈也可能擺動，故D正確。
故選：D。
一．選擇題（共15小題）
1．（2021 紅橋區二模）如圖所示為“探究感應電流產生條件”的實驗裝置示意圖，將實驗裝置放在水平桌面上。在下列四種情形中，能使靈敏電流計的指針發生偏轉的是（　　）
A．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向下運動時
B．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向上運動時
C．導體棒不動，蹄形磁鐵沿水平方向左右運動時
D．導體棒不動，蹄形磁鐵沿豎直方向上下運動時
【解答】解：要使電路中產生感應電流，必須滿足兩個條件，一是要有閉合的回路；二是要有部分導體切割磁感線；對照選項可知，ABD中導線或蹄形磁鐵運動方向與磁感線方向一致或相反，不做切割運動，故只有C符合要求。
故選：C。
2．（2023 惠城區校級一模）動車即將進站時關閉電源，在繼續行駛的過程中，可帶動電機逆向發電，同時儲存電能。如圖所示，下列實驗裝置中能說明發電機原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：動車到站前先停止供電，由于慣性，動車會繼續向前運行，電機線圈隨車輪轉動并在磁場中切割磁感線運動，進而產生感應電流，即在該過程中消耗機械能，產生電能，故是將機械能轉化為電能的過程，因此該過程與發電機的原理相同。
A、此圖是奧斯特實驗，說明通電導線周圍有磁場，故A錯誤；
B、此圖是電磁感應實驗裝置，當導體做切割磁感線運動時，會產生感應電流，故B正確；
C、此實驗是研究通電導線在磁場中受力的作用的裝置，故C錯誤；
D、此時實驗是探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數關系的實驗裝置，故D錯誤；
故選：B。
3．（2023 蒙城縣模擬）如圖，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是（　　）
A．換用更細的銅棒
B．將磁體的N、S極對調
C．移動滑動變阻器的滑片
D．將電源正、負極和磁體N、S同時對調
【解答】解：
A、換用更細的銅棒，使電阻變大電流變小，但不能改變受力的方向，故A錯誤；
B、將磁體的N、S極對調，磁場方向改變，則通電導體的受力方向改變，銅棒向左運動，故B正確；
C、向左移動滑動變阻器的滑片，只能改變電流的大小，不能改變電流的方向，故C錯誤；
D、將電源正負極對調，同時將磁體磁極對調，影響磁場力方向的兩個因素同時改變，則通電導體的受力方向不變，銅棒仍然向右運動，故D錯誤；
故選：B。
4．（2023 隆回縣二模）如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，左端的S極正對著在同一水平線上的電磁鐵。當電磁鐵通電時，條形磁鐵靜止且受到向左的吸引力，則下列說法錯誤的是（　　）
A．水平桌面給條形磁鐵有向右的摩擦力
B．電磁鐵的右端為N極，左端為S極
C．電磁鐵中的電流方向是從b流向a
D．電磁鐵受到的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力是一對相互作用力
【解答】解：A、條形磁鐵靜止且受到向左的吸引力時，它也受到水品桌面對它向右的摩擦力，故A正確；
B、條形磁鐵的左端為S極，并且它受到向左的吸引力，根據磁體間相互作用的規律，電磁鐵的右端為N極，故B正確；
C、根據安培定則可知，電磁鐵中的電流方向是從b流向a，故C正確；
D、電磁鐵受到的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力的方向都向右，故它們不是一對相互作用力，故D錯誤；
故選：D。
5．（2023 豐縣校級模擬）小科在課外興趣活動課中將數枚一元硬幣按如圖所示放在兩根平行的條形磁鐵上，搭成了一座漂亮的“硬幣橋”，下列分析正確的是（　　）
A．“硬幣橋”上左右兩端的硬幣沒有磁性
B．“硬幣橋”中間磁性最強
C．“硬幣橋”的搭建利用到了磁化的原理
D．兩枚硬幣相鄰的部分是同名磁極
【解答】解：
當硬幣都放在磁體的磁極上時，會被磁體磁化，硬幣也具有N極和S極，因此最外側的硬幣也有磁性，由于異名磁極相互吸引，硬幣便會搭成一座漂亮的“硬幣橋”，搭成的“硬幣橋”相當于條形磁鐵，并且中間磁性最弱，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
6．（2023 揚州二模）進入初中學業水平考試考場時，監考教師會使用金屬探測儀對大家進行檢測。如果有同學攜帶金屬制品，探測儀就會產生電流并報警。下列四個實驗能反映金屬探測儀工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：當金屬探測儀靠近金屬物體時，在金屬物體中產生電流，相當于閉合電路的部分導體在切割磁感線，故在線圈中會產生電流，故探測器應采用了電磁感應原理；
A、此圖中沒有電源，ab做切割磁感線運動時，會產生感應電流，即為探究電磁感應現象的實驗，故A正確；
B、圖中裝置是電磁繼電器，其主要部件是電磁鐵，電磁鐵的工作原理是電流的磁效應，故B錯誤；
C、此圖為探究通電導體在磁場中受力的實驗，反映了電動機的原理，故C錯誤；
D、此裝置是奧斯特實驗，說明電流的周圍存在磁場，這是電流的磁效應，故D錯誤。
故選：A。
7．（2023 灌云縣校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．中學生的體重約為50N
B．磁感線是真實存在的
C．力的作用離不開物體
D．聲音的傳播只需要空氣
【解答】解：A、中學生的質量在50kg左右，受到的重力約為G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，故A錯誤；
B、磁感線是為了描述磁場而引入的輔助線，磁場是真實存在的，磁感線不是真實存在的，故B錯誤；
C、力是物體對物體的作用，力不能離開物體而存在，故C正確；
D、聲音的傳播需要介質，固體、液體、氣體都能傳播聲音，故D錯誤。
故選：C。
8．（2023 惠城區二模）如圖所示，通電螺線管周圍小磁針靜止時，小磁針N極指向正確的是（小磁針上涂黑的一端為N極）（　　）
A．a、c、d B．a、b、c C．a、c D．b、c、d
【解答】解：根據電源的正負極可知，電流從通電螺線管的右側流入，左側流出，根據電流方向，利用安培定則可知通電螺線管的左端為S極，右端為N極。
因為磁體周圍的磁感線從N極出發，回到S極；根據磁場中任一點小磁針北極和該點的磁感線方向一致，所以a點磁針N極指向右端；b點磁針N極指向左端；c點磁針N極指向左端；d點磁針N極指向右端。
故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
9．（2023 鄆城縣三模）放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，小磁針涂黑的一端為N極，其中只有一個小磁針的指向是錯誤的，則該小磁針是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
【解答】解：根據異名磁極相互吸引可知，乙、丙、丁的N極都被條形磁體的左端吸引，這說明條形磁體的左端為S極，右端為N極，甲被條形磁體的右端吸引，這說明甲的左端為S極，故甲的指向錯誤；故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
10．（2023 任丘市二模）下列關于電動自行車的說法中錯誤的是（　　）
A．車身噴漆可以防止生銹
B．車胎橡膠的老化過程屬于緩慢氧化
C．電動自行車在同一擋位行駛，載重后速度會變慢，說明牽引力一定變小了
D．電動自行車在工作時是把電能轉化為機械能
【解答】解：A、車身噴漆可以防止生銹，故A正確；
B、車胎橡膠的老化過程屬于緩慢氧化，故B正確；
C、根據P＝Fv可知：電動自行車在同一擋位行駛，功率一定，載重后速度會變慢，牽引力會變大，故C錯誤；
D、電動自行車在工作時是把電能轉化為機械能，故D正確。
故選：C。
11．（2023 孝義市三模）同學們在制作“讓線圈轉動起來”的活動中，將表面有金屬鍍層的磁鐵吸在干電池的負極，將一根硬銅線折成線框搭在干電池的正極和磁鐵上，如圖所示。線框就會以干電池為軸轉動起來（　　）
A．線框轉動是因為電磁感應現象
B．改變電流方向，線框的轉動方向不會改變
C．改變磁場方向，線框的轉動方向不會改變
D．通電后的線框周圍存在磁場
【解答】解：A．線框轉動是因為通電導體在磁場中受力而轉動的，故A錯誤；
BC．通電導體在磁場中的受力方向與電流方向、磁場的方向有關，改變電流方向，線框的轉動方不會改變；改變磁場方向，線框的轉動方向也會改變，故BC錯誤；
D．通電導體周圍存在磁場，通電后的線框周圍也存在磁場，故D正確。
故選：D。
12．（2023 宜興市校級模擬）如圖所示，有關于現象的說法正確的是（　　）
A．圖甲所示原理與電動機工作原理相同
B．圖乙中通電螺線管右端為N極
C．圖丙中電能表可直接測量電功率大小
D．圖丁中電路符合安全用電要求
【解答】解：A．圖甲所示是電磁感應現象的裝置，應用于發電機；電動機工作原理是磁場對電流的作用，故A錯誤；
B．圖乙根據安培定則，通電螺線管右端為N極，故B正確；
C．圖丙中電能表是測量電功的儀表，故C錯誤；
D．圖丁中，為了安全，開關應該接在火線與用電器之間，故D錯誤。
故選：B。
13．（2023 淮陽區校級模擬）小剛設計了一個如圖所示的實驗，A、B兩線圈通過導線連接構成閉合回路，并將導線通過絕緣線懸掛起來，使磁體甲穿入線圈A中，手拿磁體乙靠近或遠離線圈B時，線圈A會隨之擺動。對于這一實驗過程，下列說法正確的是（　　）
A．線圈A相當于用電器，線圈 B相當于電源
B．利用A線圈的擺動原理可以制成發電機
C．磁體乙靠近線圈B時，磁體乙上的電能轉移到線圈 B中
D．磁體乙靠近與遠離線圈B時，線圈A的起始擺動方向相同
【解答】解：AB．由題意知，手拿磁體乙靠近或遠離線圈B時，做切割磁感線運動，閉合的回路中有感應電流產生，所以是機械能轉化為電能，線圈B相當于電源；
B線圈作為電源給乙線圈提供電能，A線圈相當于通電導體在磁場中受力運動，線圈A相當于用電器，利用A線圈的擺動原理可以制成電動機，故A正確、B錯誤；
C．電能是由機械能轉化而來，磁體乙上沒有電能，故C錯誤；
D．磁體乙靠近與遠離線圈B時，感應電流的方向會發生改變，流過線圈A的電流方向改變，線圈A的受力方向改變，起始擺動方向不相同，故D錯誤。
故選：A。
14．（2023 蓬江區模擬）如圖是小明利用光敏電阻為居民樓門口設計的一種智能照明電路，L為“220V 22W”照明燈，天暗時自動發光，天亮時自動熄滅。控制電路中，電源由兩節干電池串聯而成。R1為定值電阻，R2為阻值會隨著光照強度變化而變化的光敏電阻。下列說法中不正確的是（　　）
A．受控電路中導線a端應連接照明電路的火線
B．提高控制電路電源電壓，L白天也可能發光
C．當光照強度增大時，控制電路總功率將增大
D．為了讓燈在天更暗時才發光，可換用阻值更小的R1
【解答】解：
A、開關控制燈泡時，開關接在火線上，所以受控電路中導線a端應連接照明電路的火線，故A正確；
B、如果提高控制電路的電壓，由歐姆定律可知，控制電路中的電流增大，在白天時，控制電路的電流很大，銜鐵會被吸下，照明燈L不發光，且到晚上時，由于控制電路的電壓高、電流大，也可能導致銜鐵被吸下，照明燈L也可能不發光，故B錯誤；
C、當光照強度增大時，光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小，根據串聯電路的電阻關系可知，控制電路的總電阻變小，根據歐姆定律可知，電路中的電流變大，根據P＝UI可知，控制電路的功率變大，故C正確；
D、由題知，照明燈在天暗時發光，說明此時照明電路閉合，即銜鐵上動觸點與靜觸點接觸，由圖可知此時銜鐵應被釋放，則電磁鐵的磁性減弱，說明控制電路中的電流變小，根據I可知控制電路中的電阻變大，即此時光敏電阻的阻值變大，反之，天亮時光敏電阻的阻值變小，所以，該光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小；電磁鐵的吸合電流不變，控制電路電源電壓不變，根據歐姆定律可知，銜鐵被吸下時電路的總電阻不變，要在環境光線更弱時才啟動節能燈照明，此時光敏電阻的阻值較大，則應換用阻值較小的R1，故D正確。
故選：B。
15．（2023 沂源縣一模）對如圖四幅插圖的分析正確的是（　　）
A．甲圖中，閉合開關，小磁針N極向左偏轉
B．乙圖中，溫度計示數達到90℃時，紅燈亮同時電鈴響
C．丙圖中，閉合開關，導體ab向上運動電流表指針會發生偏轉
D．丁圖中，演示的是通電導體在磁場中受到力的作用，發電機是利用這個原理制成的
【解答】解：A、根據安培定則可知，螺線管的右端是N極，左端是S極，則小磁針N極將向右偏轉，故A錯誤；
B、如圖，當溫度到達90℃時，水銀柱到達金屬絲的下端，左邊的控制電路閉合，控制電路中有電流，電磁鐵有磁性，向下吸引銜鐵，使銜鐵向下運動，從而帶動觸點向下運動，使紅燈、電鈴所在的電路接通，此時紅燈發光、電鈴響，發出報警信號，故B正確；
C、蹄形磁鐵的磁感線方向為豎直方向，當導體 ab 豎直向上運動時，不能切割磁感線，也就不會產生感應電流，故C錯誤；
D、圖中裝置為研究通電導體在磁場中受力的作用，電動機是利用這個原理制成的，發電機的原理是電磁感應，故D錯誤。
故選：B。
二．作圖題（共2小題）
16．（2023 惠州一模）如圖所示，在電磁鐵上方用彈簧掛著個條形磁體，閉合開關S，條形磁體靜止后，滑片P向右滑動時彈簧縮短。請用箭頭標出磁感線的方向。并用“+”“﹣”在括號內標出電源正負極。
【解答】解：（1）滑動變阻器的滑片P向右移動時，電路中的電阻變小，由歐姆定律I，則電路中的電流變大，磁鐵的磁性變強，此時彈簧縮短，根據同名磁極相互排斥可知，通電螺線管上端為S極，下端為N極，磁體周圍的磁感線都是從N極出來，回到S極，如下圖所示：
（2）右手握住螺線管，大拇指指向N極，四指指向電流的方向，則電流從螺線管的上端流入，下端流出，則電源右端為正極，左端為負極，如下圖所示：
17．（2023 丹東一模）某同學設計的冬季家庭溫度自動控制器的工作原理如圖所示。當室內溫度低于25℃時溫控開關閉合，綠燈不亮，加熱電阻工作；當室溫高于25℃時，溫控開關斷開，綠燈亮，加熱電阻不工作，表示溫度已經達到25℃。請根據以上要求，用筆畫線代替導線，完成工作電路部分的連接。
【解答】解：根據題意可知，當室內溫度低于25℃時溫控開關閉合，綠燈不亮，加熱電阻工作，這說明銜鐵是被吸下的，動觸點與下面的靜觸點接觸，使得加熱電阻工作；
當室溫高于25℃時，溫控開關斷開，綠燈亮，加熱電阻不工作，這說明銜鐵是被拉起，動觸點與上面的靜觸點接觸，使得綠燈工作；加熱電阻與綠燈工作時互不影響，是并聯的，如下所示：
三．實驗探究題（共2小題）
18．（2023 肇東市校級模擬）某同學用如圖甲所示的裝置探究什么情況下磁可以生電。在蹄形磁體的磁場中放置一根導線，導線兩端跟電流表連接組成閉合回路。
（1）讓導線AB在磁場中靜止，觀察到電流表指針 　 　。
（2）讓導線AB在磁場中靜止，換用磁性更強的蹄形磁體，觀察到電流表指針 　 　；保持蹄形磁體靜止，讓導線AB從圖中所示位置水平向右運動，觀察到電流表指針 　 。（填“偏轉”或“不偏轉”）
（3）圖乙中的a表示垂直于紙面的一根導線，它是閉合電路的一部分。它在磁場中按箭頭方向運動時，會產生感應電流的是 　 　（填標號）。
（4）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是 　 能轉化為電能。
【解答】解：（1）讓導線AB在磁場中靜止，導體在磁場中沒有做切割磁感線運動，沒有感應電流產生，會觀察到電流表指針不偏轉；
（2）讓導線AB在磁場中靜止，換用磁性更強的蹄形磁體，也沒有感應電流產生觀察到電流表指針；
保持蹄形磁體靜止，讓導線AB從圖中所示位置水平向右運動，導體在磁場中做切割磁感線運動，有感應電流產生，會觀察到電流表指針偏轉；
（3）磁極間的磁感線是從N極指向S極，由圖可知，CD中導體做切割磁感線運動，所以會產生感應電流，故CD正確；
AB中的導體運動時都不會切割磁感線，所以不會產生感應電流，故AB錯誤；故選：CD。
（4）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是機械能轉化為電能。
故答案為：（1）不偏轉；（2）不偏轉；偏轉；（3）CD；（4）機械。
19．（2023 淮安區校級二模）如圖所示是小明“探究感應電流產生的條件”實驗時選擇的裝置。。
（1）實驗中，AB棒的材料可能是 　 　（選填“塑料”或“鋁”）。
（2）我們可以通過靈敏電流計指針是否偏轉來判斷電路中是否有感應電流產生；還可以通過指針偏轉的方向判斷 　 　。
（3）閉合開關，實驗探究過程記錄如表所示：
次數 AB棒在磁場中的運動情況 是否有感應電流
1 靜止 無
2 沿磁場方向運動（不切割磁感線運動） 無
3 切割磁感線運動 有
根據實驗現象，初步得出電路中產生感應電流的條件是：閉合電路的一部分導體在磁場中做
　 　運動。
（4）保持AB棒運動方向不變，僅將磁體N、S極對調，重復上述實驗，是為了探究感應電流方向與 　 　的關系。
（5）在電路閉合時將AB棒向右移動一段距離后松開手，讓AB棒擺動，如果不計空氣阻力及摩擦，擺動過程中AB棒的機械能將 　 　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【解答】解：（1）在探究電磁感應現象的實驗中，我們必須保證處于磁場中的這部分是導體。兩種物質中，塑料是絕緣體，鋁是導體，所以我們應選擇鋁棒。
（2）圖中的靈敏電流計的指針，在電路中沒有電流時，指在表盤中央；當有電流時，指針的偏轉方向與電流方向一致。由此可知，我們可以根據指針的偏轉方向判斷出電流的方向。
（3）三次實驗中，只有在AB棒在磁場中做切割磁感線運動時才會產生感應電流，則我們可以得出結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中才會產生感應電流。在此過程中，主要是將機械能轉化為電能。
（4）保持AB棒運動方向不變，僅將磁體N、S極對調，重復上述實驗時，只有磁場的方向發生了改變，則這次實驗主要是為了探究感應電流的方向與磁場方向的關系。
（5）導體運動過程中，將機械能轉化為電能，所以機械能不斷減少。
故答案為：（1）鋁；（2）電流方向；（3）切割磁感線；（4）磁場方向；（5）變小。
四．計算題（共1小題）
20．（2023 綿陽模擬）電梯為居民出入帶來了很大的便利，小明家住某小區6樓，放學后，他乘電梯回家已知小明的重力為500N，電梯在20s內能將小明提升到6樓（每層樓高3m）。小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設置有超載自動報警系統，其工作原理如圖甲所示，其電路由工作電路和控制電路組成；在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作；當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發出報警鈴聲，閉合開關S，電動機不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F的大小變化情況如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，
從而使電磁鐵的磁性 　 （選填“增強”“減弱”或“不變”）。
（2）在小明放學乘電梯回家的過程中，電梯對小明做功的平均功率為多少？
（3）若電磁鐵線圈中的電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發出警報聲。當該電梯廂內站立了總質量為1000kg的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載。（g取10N/kg）
【解答】解：
（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，電路中的總電阻減小，由I可知，電路中的電流變大，電流增大時電磁鐵的磁性增強；
（2）乘電梯回家已知小明的重力為500N，電梯在20s內能將小明提升到6樓，則電梯對小明做功的平均功率為：
P375W；
（3）電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，電梯受到的壓力等于乘客的重力，即：
F＝G＝mg＝1000kg×10N/kg＝10000N，
由圖乙，當壓力F＝10000N，對應的壓敏電阻阻值R2＝100Ω；
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，控制電路中的電流：
I0.03A＝30mA，
因30mA＞20mA，所以，此時電梯超載。
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專題20 電和磁
知識點一：磁現象 磁場
一、磁現象
1.磁性和磁體
（1）磁性
實驗現象 用磁體分別靠近鐵片、鋼片、鎳片、銅片、鋁塊、木塊、回形針、玻璃片等物體時，發現磁體能吸引鐵片、鋼片、回形針，但不能吸引銅片、鋁塊、木塊、玻璃片。
定義 我們把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫做磁性。鐵、鈷、鎳等物質稱為鐵磁性物質（磁性材料）。
（2）磁體
①定義：具有磁性的物體叫做磁體。
②特點：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料時，不必與這些物體直接接觸，如隔著薄木板，磁體也能吸引鐵塊。
2.磁極
（1）認識磁極
實驗探究1 將一些鐵屑平鋪在紙上，將梯形磁體放在上面，然后拿起來，發現磁體兩端吸引的鐵屑很多，而中間很少，如圖所示。
探究結論1 條形磁體的兩端磁性最強，中間部位磁性最弱。磁體吸引能力最強的兩個部位叫磁極。
實驗探究2 將一小磁針用細線吊起，使它能在水平面內自由轉動，當小磁針靜止時，總是一段指南，另一端指北。
探究結論2 能夠自由轉動的磁體，靜止時指南的那個磁極叫南極（S極），指北的那個磁極叫北極（N極）。
（2）磁極間相互作用規律
實驗探究 把一個條形磁體懸掛起來，用另一個條形磁體的一端去接近它的其中一端，觀察現象。換用磁體的另一端再去接近，觀察現象。
實驗現象 相同的兩個磁極相互靠近時會相互排斥，不同的兩個磁極相互靠近時會相互吸引。
歸納總結 磁極間相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互排斥。
（3）判斷物體是否具有磁性的方法
方法一：根據磁體的磁性判斷 將被測物體靠近沒有磁性的鐵、鈷、鎳等磁性材料，鐵、鈷、鎳等若能被吸引，則說明該物體具有磁性；若不能被吸引，則說明該物體沒有磁性。
方法二：根據磁體的指向性判斷 用自由懸掛、自由懸浮等方式讓被測物體能夠在水平面內自由轉動，若被測物體靜止時總是大致指向南北方向，說明該物體具有磁性，否則沒有磁性。
方法三：根據磁極間的相互作用規律判斷 將被測物體分別靠近靜止的小磁針的兩極，若發現有一端發生排斥現象，說明該物體具有磁性；若與小磁針兩極都相互吸引，則說明該物體沒有磁性。 注意：在利用磁極間相互作用規律判斷兩物體是否具有磁性時，要注意“斥定吸不定”原則，即如果兩個物體相互排斥，則可以確定兩者均有磁性，如果相互吸引，則可能兩物體均有磁性或一個有磁性、一個沒有磁性。
方法四：根據磁體各位置磁性強弱不同判斷 外形相同的A、B棒 若兩次都不吸引，則A、B都沒有磁性
若兩次都吸引，則A、B都有磁性
若只有甲吸引，則B有磁性，A沒有磁性
若只有乙吸引，則A有磁性，B沒有磁性
外形相同的A、B棒 若始終沒有相互作用，則A、B都沒有磁性
若吸引力保持不變，則A沒有磁性，B有磁性
若吸引力由強→弱→強，則A有磁性，B沒有磁性
若先吸引后排斥，或先排斥后吸引，則A、B都有磁性
3.磁化
（1）磁化實驗
實驗探究 （1）如圖甲所示，在鐵架臺上固定一根鐵棒，在鐵棒的下方放一些鐵屑，鐵棒不吸引鐵屑；如圖乙所示，在鐵棒的上方放一根條形磁體并靠近鐵棒，發現鐵棒能吸引鐵屑；當把條形磁體拿開，鐵屑幾乎全部掉下來。 （2）換成鋼棒后，開始時鋼棒也不能吸引鐵屑；當在鋼棒上方放一條形磁體并靠近鋼棒時，鋼棒吸引鐵屑；把磁體移開后，吸引到鋼棒上鐵屑幾乎沒有減少。
實驗結論 當磁體靠近原來沒有磁性的鐵棒或鋼棒時，鐵棒或鋼棒均能夠獲得磁性；移開磁體后，鐵棒的磁性很快消失，而鋼棒的磁性能夠抽時間保持（常用鋼棒做永磁體）。
歸納總結 一些物體在磁體（或電流）的作用下會獲得磁性，這種現象叫做磁化。
（2）磁化的利與弊
利 （1）鋼針被磁化后，可以用作指南針； （2）磁帶、錄像帶、磁卡上的磁性物質被有序磁化后，可以存儲聲音、圖像和文字等信息。
弊 （1）機械手表被磁化后，走時不準； （2）老式彩色電視機顯像管被磁化后，顯示器色彩失真； （3）將磁帶、磁盤、磁卡等放入磁性環境中，它們存儲的信息可能會消失等。
（3）消磁
通過撞擊、煅燒或使用消磁器使磁體失去磁性的過程。
二、磁場
1.類比法理解磁場的存在
活動類比 用電吹風吹動在桌面上靜止的小彩旗 用條形磁體靠近禁止的小磁針
現象類比 彩旗飄動 小磁針偏轉
分析類比 電吹風吹出的風（空氣）使小彩旗飄動 條形磁體周圍的某種物質使小磁針受力偏轉
歸納總結 磁體周圍存在著某種物質，這種物質叫做磁場，磁極間的相互作用就是通過磁場（特殊物質）發生的。
2.磁場的基本性質：對放入其中的磁體產生力的作用
當把小磁針放在條形磁體附近時，會看到小磁針發生偏轉，這是因為小磁針處在條形磁體的磁場中時收到了條形磁體磁場的力的作用，運動狀態發生改變。
3.磁場的方向
實驗探究 （1）先在桌上放一圈小磁針，觀察小磁針的指向； （2）再把一個條形磁體放到小磁針的中間，觀察小磁針的指向； （3）撥動任何一個小磁針，觀察小磁針靜止時的指向。
實驗現象 （1）放入條形磁體前，每個小磁針指示南北方向； （2）放入條形磁體后，，小磁針在條形磁體磁場作用下有規律地排列起來，如圖所示； （3）撥動任意一個小磁針，發現小磁針靜止后仍保持放入條形磁體后的指向。
現象分析 （1）在磁場中的同一位置，小磁針N極總是指向一個方向； （2）在磁場中的不同位置，小磁針指向一般不同。
歸納總結 物理學中規定，在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向，就是改點磁場的方向。由以上實驗可知，在磁場中某一點，磁場方向是一定的，在磁場中的不同地方，磁場的方向一般不同，即磁場具有方向性。
4.磁感線
實驗探究 （1）把條形磁體放在玻璃板下，將鐵屑均勻地撒在玻璃板上，輕輕敲擊玻璃板，觀察到鐵屑有規律地排列成一條條曲線（如圖所示）； （2）將一些小磁針放在鐵屑排列的一條曲線上，可觀察到小磁針的N極指向沿著曲線方向。
現象分析 （1）鐵屑在磁場的作用下被磁化，相當于一個個小磁針，這些小磁針在磁場的作用下有規律地排列成了圖中的一條條曲線； （2）磁體周圍的曲線（磁感線）都是從磁體的北極出發，回到磁體的南極的。
歸納總結 按照鐵屑在磁場中的排列情況，根據小磁針N極所指的方向，在磁場中畫一些有方向的曲線，使曲線上任一點的切線方向都跟該點磁場方向一致，就可以形象地描述磁場了，這樣的曲線叫做磁感線。
5.常見磁體的磁感線分布圖
條形磁體 蹄形磁體
異名磁極間 同名磁極間（N） 同名磁極間（S）
6.理解磁感線應注意的六個問題
是物理模型，并不存在 磁場是真實存在于磁體周圍的一種特殊物質，而磁感線是人們為了直觀、形象的描述磁場的方向和分布情況而引入帶有方向的曲線，它并不是真實存在的。正如探究光時，引入光線的概念一樣。這在物理學上稱為模型法。
疏密表示磁場強弱 磁感線分布的疏密程度可以表示磁場的強弱。磁體的兩極處磁感線最密，表示磁體兩極處的磁場最強。
有方向 磁感線是有方向的，磁體周圍任意一點的磁場方向都是沿著磁感線從N極指向S極的。
是閉合曲線 在磁體外部，磁感線從磁體的N極出發，回到磁體的S極；在磁體內部，磁感線從磁體的S極出發回到N極，形成一條條閉合曲線。
立體分布 在畫圖時，因受紙面的限制，只畫了一個平面內的磁感線的分布情況。但實際上磁體周圍的磁感線的分布是立體的，在磁體周圍空間都分布有磁場。
任意兩條不相交 磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的。
三、地磁場
1.小磁針指南北的原因
現象分析 讓一個小磁針在水平面內自由轉動，發現靜止后小磁針的南極指向南方，北極指向北方；再施加一個力，讓小磁針指向東西方向后放手，發現小磁針轉回到南北方向。
歸納總結 （1）根據磁場的性質可知，小磁針一定處在一個磁場中； （2）地球本身相當于一個大磁體，地球周圍存在著磁場，叫做地磁場。
2.地磁場
小磁針的N極總是指向北方，說明地磁場的磁場方向在地表是由南指向北的，所以地磁場的北極應在應在地理的南極附近，地磁場的南極應在地理的北極附近。如圖所示，實際上地磁場的分布跟條形磁體的磁場相似。
3.磁偏角
地磁場的兩極與地理兩極并不重合，所以小磁針所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有點偏離。地磁南、北極的連線和地理南、北極的連線之間有一個夾角，稱為磁偏角。世界上最早發現并記錄這一現象的人是我國宋代學者沈括，這一發現比西方早 了400多年。
知識點二：電生磁
一、電流的磁效應
1.奧斯特實驗
實驗探究 在靜止的小磁針上方放一根與小磁針平行的直導線，依次進行如圖甲、乙、丙所示的操作。
現象分析 （1）比較甲、乙兩圖所示現象，導線通電后，小磁針發生偏轉（轉換法：有無磁場→小磁針是否發生偏轉），斷電后，小磁針又回到原位置，這說明通電直導線周圍產生了磁場； （2）比較甲、丙兩圖所示現象，改變電流的方向，小磁針偏轉方向發生改變，即小磁針處磁場方向發生改變，這說明電流的磁場方向與電流方向有關。
研究歸納 （1）通電導線周圍存在著磁場； （2）電流的磁場方向與電流方向有關。
2.電流的磁效應
通電導線周圍存在著與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應。電流磁效應是丹麥物理學家奧斯特通過實驗首先發現的。奧斯特實驗第一次揭示了電與磁之間的聯系，即電可以產生磁。
二、通電螺線管的磁場
1.螺線管
（1）把導線纏繞在圓筒上，就做成了一個螺線管，也叫線圈。接通電源的螺線管叫通電螺線管。
（2）給螺線管通電后，各線圈產生的磁場疊加在一起，通電螺線管周圍就產生了較強的磁場。
2.探究通電螺線管外部的磁場分布
實驗探究1：通電螺線管的磁場方向和電流方向的關系 （1）用銅導線穿過玻璃板，做成螺線管，給螺線管通入電流，將小磁針放在螺線管周圍的不同位置，記下小磁針在各個位置時N極的指向； （2）改變電流方向，再次觀察實驗現象。
實驗現象 （1）通電后小磁針發生偏轉，不同位置的小磁針N極指向不同，如圖所示； （2）改變電流方向，小磁針指向發生改變。
現象分析 （1）從小磁針的N極指向看，通電螺線管外部的磁感線從螺線管的一端出來回到另一端，說明通電螺線管有兩個磁極且在兩端。 （2）小磁針的N極指向改變，說明了磁場方向的改變，即通電螺線管兩端的極性改變了，由此可知，電流方向改變了磁場方向，即通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
實驗探究2：通電螺線管外部的磁場的分布特征 在玻璃板上撒一些鐵屑，給螺線管通電后，輕輕敲擊玻璃板，觀察鐵屑的分布情況。實驗現象如圖所示。
現象分析 從鐵屑的分布情況看，通電螺線管外部的鐵屑排列情況和條形磁體周圍鐵屑的分布情況相似。
歸納總結 （1）通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關； （2）通電螺線管外部磁場跟條形磁體的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極； （3）通電螺線管的內部也存在磁場，其磁場方向與外部相反（內外磁場方向大致走向相反）。
3.探究通電螺線管極性與環繞螺線管的電流方向的關系
實驗探究 去繞向不同的螺線管，依次設計并進行實驗：給螺線管通入不同方向的電流，用小磁針驗證它的N、S極。
實驗現象
現象分析 （1）兩個螺線管的繞向相同，電流不同，它的螺線管兩端的極性不同。 （2）調換螺線管左右位置，繞向發生改變，即便電流方向相同，螺線管兩端極性也不同。
實驗結論 通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中電流方向有關。
三、安培定則
安培定則又叫右手螺旋定則，用來描述通電螺線管的極性與電流方向關系。
1.內容
用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）。
2.安培定則的應用
（1）已知通電螺線管中電流的方向，判斷通電螺線管兩端的極性。
具體方法：
①標出通電螺線管中電流的方向；
②用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向螺線管中電流方向；
③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如圖所示。
（2）已知通電螺線管兩端磁極，判斷通電螺線管中電流的方向。
具體方法：
①先用右手握住通電螺線管，大拇指指向N極；
②彎曲的四指所指的方向就是螺線管中電流的方向；
③按照四指彎曲的方向在螺線管中標出電流方向。
知識點三：電磁鐵 電磁繼電器
一、電磁鐵
1.概念
用一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，當有電流通過時由磁性，沒有電流時就失去磁性。我們把這種磁體叫做電磁鐵。
2.電磁鐵的構造
如圖所示，電磁鐵主要由線圈和鐵芯（由軟鐵制成，不能用鋼，因鋼磁化后磁性不易消失）構成。當線圈通過電流時產生磁場，而鐵芯可以可以在線圈產生磁場時被磁化，產生與螺線管的磁場方向一致的磁場，大大增強了電磁鐵的磁性。
3.電磁鐵極性的判斷
插入鐵芯只是為了增強螺線管的磁性，不會影響通電螺線管的磁極磁性，仍然可以用安培定則來表述電流方向和磁極之間的關系。
二、電磁鐵的磁性
1.探究-電磁鐵磁性的強弱與哪些因素有關
實驗目的 探究影響電磁鐵磁性強弱的因素
實驗猜想 影響電磁鐵磁性強弱的因素可能是線圈中的電流大大小、電磁鐵線圈匝數的多少（用控制變量法）
實驗器材 電源、開關、滑動變阻器、電流表、兩個規格相同的大鐵釘、導線和若干大頭針
設計電路圖
進行實驗 （1）將導線繞在鐵釘上做成簡易電磁鐵，并將其置于足量的大頭針的上方； （2）連接好電路，使滑動變阻器接入電路的阻值適中，閉合開關，觀察到如圖甲所示電磁鐵吸引大頭針較少；移動滑片P，使滑動變阻器接入電路的阻值變小，觀察到如圖乙所示電磁鐵吸引的大頭針增多。比較可知，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵吸引大頭針的數量越多，電磁鐵的磁性越強； （3）如圖丙所示，將導線繞在兩個相同的鐵釘上，構成兩個簡易電磁鐵的串聯電路。從圖丙可以看出，在電流相同情況下，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
實驗結論 電磁鐵磁性的強弱與線圈中的電流大小以及線圈匝數的多少有關。 （1）電磁鐵的匝數一定時，線圈中通過的電流越大，電磁鐵的磁性越強； （2）線圈中通過的電流大小一定時，外形相同的線圈，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
2.電磁鐵的特點和應用
（1）電磁鐵的特點
①磁性的有無可通過通斷電流來控制；
②磁極的極性可通過改變電流的方向來實現；
③磁性的強弱可通過改變電流大小、線圈的匝數來控制。
（2）電磁鐵在實際生活中的應用
①對磁性材料有力的作用。主要應用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制裝置上；
②產生強磁場。現代技術上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁浮列車、磁療設備、測量儀器以及研究微觀粒子的加速器等。
三、電磁繼電器
1.定義
電磁繼電器時利用低電壓、弱電流的路的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路的通斷的裝置，其實質就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。含電磁鐵的電路稱為低壓控制電路，被控制的電路稱為高壓工作電路。
2.構造及工作原理
電磁繼電器的電路包括低壓控制電路、高壓工作電路兩部分，如圖所示。
控制電路接通時，電磁鐵產生磁性吸下銜鐵，動、靜觸點接觸，接通工作電路；控制電路斷開時，電磁鐵失去磁性，在彈簧作用下釋放銜鐵，動、靜觸點分離，工作電路斷開。從而通過控制電路的通斷來控制工作電路的通斷。
3.電磁繼電器的應用
遠離高電壓 利用電磁繼電器可以通過控制低壓電路通斷間接控制高壓電路的通斷，使人避免高壓觸電的危險，如大型變電站的高壓開關等。
遠離有害環境 利用電磁繼電器可以使人遠離高溫、有毒等有害環境，實現遠距離控制。如核電站中的開關等。
實現自動控制 在電磁繼電器控制電路中接入對溫度、壓力或光照敏感的元件，利用這些元件操縱控制電路的通斷，還可以實現對溫度、壓力、或光照的自動控制。如水位自動報警器、溫度自動報警器等。
知識點四：電動機
一、磁場對通電導線的作用
1.通電導線在磁場中受到力的作用
歸納總結 （1）通電導線在磁場中會受到力的作用； （2）力的方向和電流方向、磁場方向有關。
2.磁場對線圈的作用
歸納總結 通電線圈在磁場中會受力轉過一個角度，但不能持續轉動。
二、電動機的基本構造
1.電動機的基本構造
電動機由兩部分組成，一是能轉動的線圈，叫做轉子；二是固定不動磁體，叫做定子。電動機工作時，轉子在定子中飛快的轉動。
2.電動機的工作原理
根據通電線圈在磁場中受力的作用而發生轉動的原理制成的。
3.實驗探究-線圈在磁場中的轉動
（1）實驗過程分析
過程分析 甲圖 線圈受到的力使它順時針轉動 線圈的ab邊受到一個向上的力，cd邊中的電流與ab邊中的電流方向相反，磁場方向相同，故cd邊受到一個向下的力，這兩個力不在同一直線上，所以，使線圈沿順時針方向轉動。
乙圖 線圈由于慣性會越過平衡位置 與甲圖相似，線圈的ab邊受到向上的力、cd邊受到向下的力，但此時兩個力在同一直線上，大小相等、方向相反，彼此平衡，故這一位置稱作平衡位置，由于慣性線圈會越過平衡位置，繼續轉動
丙圖 線圈受到的力阻礙線圈順時針轉動 線圈越過平衡位置后，與甲圖原理相似，線圈的ab邊受到向上的力，cd邊受到向下的力，此兩個力大小相等、方向相反，不在同一直線上，阻礙線圈順時針轉動（線圈不能連續轉動的原因）。
歸納總結 通電后的線圈會轉動，轉過平衡位置后，受到的力要阻礙它的轉動，故線圈又會減速至零，向反方向轉動，這樣線圈在平衡位置左右來回擺動，慢慢停下來，最后停在平衡位置。
（2）如何使線圈連續轉動
方法一：當線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，讓線圈靠慣性轉過后半周。但因為后半周線圈不受力的作用，故這種方法線圈的轉動不穩定，動力弱。
方法二：在線圈轉動的后半周，設法改變電流方向，使線圈在后半周也獲得同轉動方向相同的動力，這樣線圈會平穩、有力地轉動下去。實際的電動機就是采用該方法使線圈連續轉動的，實現該目的的裝置叫換向器。
（3）換向器的構造及作用
構造 如圖所示，兩個銅半環分別與線圈兩端相連，中間斷開，彼此絕緣，并通過電刷和電源組成閉合回路。
作用 當線圈轉過平衡位置時，改變線圈中的電流方向，從而使線圈獲得同轉動方向相同的力，能持續轉動下去。
4.電動機中的能量轉化
電動機在使用過程中，主要將電能轉化為機械能對外做功，同時因為電流的熱效應，電流流經線圈時也會將部分電能轉化為內能，即產生電熱，所以電動機在正常工作時會發熱。只要通風良好，電熱一般不會影響電動機的正常運轉，但如果散熱不及時就會導致溫度過高而燒壞電動機，故在使用電動機時要注意散熱。
5.電動機的優點
和熱機相比，電動機結構簡單、體積小、效率高、制造方便、污染較小，種類繁多，能滿足各種不同的需求。
6.直流電動機的轉向、轉速的調節
影響電動機線圈轉向的因素是電流方向和磁場方向，影響電動機線圈轉速的因素是電流大小和磁場的強弱。所以，對直流電動機來說，改變轉向只需改變電流方向或磁場方向；改變轉速大小，只需改變電流大小和磁場強弱。
知識點五：磁生電
一、什么情況下磁能生電
歸納總結1 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。這種由于導體在磁場中運動而產生的電流的現象叫做電磁感應，產生的電流叫感應電流。
歸納總結2 在電磁感應現象中，感應電流的方向跟導線在磁場中做誒個磁感線運動的方向和磁場的方向有關。只改變磁場方向或導線切割磁感線運動方向，產生的感應電流的方向改變；若同時使磁場的方向和導線切割磁感線運動方向反向，則產生的感應電流方向不變。
二、發電機
1.手搖發電機
甲 乙
（1）如圖甲所示，把手搖發電機和燈泡用導線連接起來，組成閉合電路。轉動搖把帶動線圈在磁場中轉動，燈泡發光，說明線圈中有電流產生。轉動速度越快，燈泡越亮，說明電流大小與發電機的轉速有關。
（2）如圖乙所示，將兩個發光二極管極性相反的并聯起來，并與發電機串聯，轉動搖把，可觀察到兩個二極管交替發光。這表明發電機產生的電流的方向在不斷發生變化。
2.交變電流及其頻率
（1）交變電流：大小和方向做周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流。
（2）頻率：在交變電流中，電流在每秒內周期性變化的次數叫頻率。其單位是赫茲，簡稱赫，符號為Hz。我國家庭電網以交流供電，頻率為50Hz。
3.發電機
（1）構造：主要有磁體、線圈、銅環和電刷四個基本部分組成。實際的發電機比模型式發電機要復雜的多，但仍是由轉子（轉動部分）和定子（固定不動）兩部分組成。
①小型發電機一般采用磁極不動，線圈旋轉的方式發電；
②大型發電機一般采用線圈不動、磁極旋轉的方式發電，這種發電方式叫旋轉磁極式發電；
③為了得到較強的磁場，常用電磁鐵代替永磁體。
（2）發電機工作原理：電磁感應。
（3）發電機的種類：交流發電機和直流發電機。
（4）發電機中的能量轉化：機械能轉化為電能。
4.動圈式話筒
話筒（也稱傳聲器）的作用是把聲音轉換成電流。話筒種類較多，其中動圈式話筒是依據電磁感應原理制成的。
（1）動圈式話筒的構造：有永磁體、線圈和膜片等構成（如圖所示）。
（2）動圈式話筒的工作原理
當聲波使膜片振動時，連在膜片上的線圈（也叫音圈）隨著膜片一起振動，因為線圈處于永磁體的磁場中，所以線圈會切割磁感線而產生隨聲音的變化而變化的感應電流。將該電流通入擴音機，就能還原聲音（電動機原理）。
考點一．磁性、磁體、磁極
1．（2023 牡丹江）【細心觀察，勤于思考】
（1）如圖甲所示，將小鐵釘靠近磁鐵N極，小鐵釘被吸引獲得 　 　性。此時，小鐵釘相當于一個 　 　，釘尖是 　 　極。如圖乙所示，給磁鐵加熱一段時間后，小鐵釘會掉落，表明磁鐵的磁性可能與 　 　有關。
（2）用一個磁性很強的磁鐵球靠近一塊鋁板，鋁板 　 　（選填“能”或“不能”）被吸引。如圖丙所示，把磁鐵球做成單擺懸掛起來，使其來回擺動，將鋁板放到擺的下方，當磁鐵球靠近鋁板時，擺動速度明顯變小，并且很快停止擺動。磁鐵球在鋁板上方擺動，相當于鋁板在磁場中運動，可能會產生 　 　。
考點二．磁場的概念
2．（2023 天元區一模）如圖所示是條形磁鐵的磁場分布圖，下列說法正確的是（　　）
A．該條形磁鐵的左端為N極，右端為S極
B．P和Q兩處的磁場強弱相同
C．條形磁鐵周圍的磁感線方向從右端發出，回到左端
D．置于Q點的小磁針，靜止時南極指向右側
考點三．地磁場
3．（2023 常州）20世紀60年代，美國細菌學家發現趨磁細菌，將磁鐵置于細菌附近，細菌向磁鐵的N極運動，如圖所示。由此可見，在海洋中，地磁場將驅使這種細菌運動的方向為（　　）
A．由南向北 B．由北向南 C．由西向東 D．由東向西
考點四．探究通電螺線管外部的磁場分布
4．（2023 濟南）實驗室備有嵌入螺線管的玻璃板和電源，小明和小亮分別選用鐵屑和小磁針來“探究通電螺線管外部磁場的方向”。
（1）小明在螺線管周圍的玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑。給螺線管通電后，輕敲玻璃板，小明觀察到螺線管周圍鐵屑的分布情況如圖甲所示。
小明的實驗說明，通電螺線管外部的磁場和 　 　外部的磁場相似。
（2）小亮在螺線管周圍的玻璃板上整齊、均勻地放置了32個小磁針，如圖乙所示。給螺線管通電后，小亮觀察到這32個小磁針的指向更接近于圖中的 　 　。
（3）小明的實驗方案具有明顯的不足，其不足之處是 　 　。
（4）為了彌補小明實驗方案的不足，請提出一條改進建議：　 　。
考點五．影響電磁鐵磁性強弱的因素
5．（2023 東營）小區內路燈能根據光線亮暗情況實現自動控制，其電路原理如圖所示，R1是定值電阻，R2是光敏電阻，其阻值大小隨光照強度的增大而減小。當開關S1閉合，光線變暗時，下列判斷正確的是（　　）
A．電流表示數減小，電磁鐵的磁性減弱，開關S2閉合
B．電流表示數減小，電磁鐵的磁性增強，開關S2斷開
C．電流表示數增大，電磁鐵的磁性增強，開關S2閉合
D．電流表示數增大，電磁鐵的磁性減弱，開關S2斷開
6．（2023 宿遷）在科技晚會上，小明給大家展示了一個“聽話”的小瓶子，通過調節滑片，就可以讓小瓶子上浮、下沉或懸停在水中，它的原理如圖所示（磁鐵固定在活塞上），閉合開關S后，移動滑片P，使小瓶子懸停在圖示位置。對此，以下分析正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為S極
B．若將滑片P向右移，小瓶子將會上浮
C．小瓶子下沉時，小瓶子中的氣體密度變小
D．小瓶子上浮時，小瓶子的瓶口處受到水的壓強保持不變
考點六．電磁繼電器的組成、原理和應用
7．（2023 灌云縣校級模擬）如圖甲是小明制作的防盜報警裝置示意圖，其中工作電路電源電壓U1＝6伏，指示燈L的額定電壓UL＝2.5伏，定值電阻R0＝350歐；控制電路電源電壓U2＝1.5伏，磁敏電阻Rx的阻值隨其所處位置磁場強度的變化關系如圖乙所示，當窗戶分別處在軌道A、B、C處時，磁敏電阻Rx所處位置的磁場強度分別為a、b、c，閉合開關S1和S2后，當窗戶關閉時，指示燈亮，蜂鳴器不工作；當窗戶打開一定程度時，指示燈熄滅，蜂鳴器發出警報聲。
（1）電磁繼電器實則就是電磁鐵控制的一種 　 　。
（2）將窗戶移至A點時，窗戶關閉，閉合開關S1，指示燈L正常發光，求此時指示燈L消耗的電功率。
（3）已知電磁鐵線圈中的電流達到3毫安時，電磁鐵的銜鐵剛好被吸下，指示燈L熄滅，蜂鳴器開始報警。現移動滑動變阻器RP的滑片，使其接入電路的阻值為其最大阻值的，當窗戶移至軌道B點位置時，蜂鳴器恰好開始報警。若要求窗戶移至軌道C點位置時蜂鳴器才開始報警，此時能否通過調節滑動變阻器的阻值來實現？請通過計算加以說明。（電磁鐵線圈電阻忽略不計）
8．（2023 湖北模擬）科技小組的同學利用電磁繼電器設計了一套溫度自動控制裝置。如圖甲所示，電磁鐵線圈阻值忽略不計，R1為熱敏電阻。壓縮機（電動機）啟動可以起到調節溫度的作用，當溫度升高到啟動值時，控制電路中電流達到0.15A，銜鐵吸下，壓縮機啟動工作；當溫度降低到設定值后，工作電路斷開，壓縮機停止工作，如此進行間歇性循環工作。圖乙為工作電路某30分鐘內壓縮機功率與時間的關系圖。請你回答：
（1）控制電路中，閉合開關后，電磁鐵上端為 　 極（選填“N”或“S”）；
（2）壓縮機剛啟動工作時，控制電路消耗的電功率；
（3）壓縮機剛啟動工作時，控制電路中熱敏電阻R1的阻值；
（4）圖乙中30min內工作電路中壓縮機消耗的總電能。
考點七．磁場對通電導線的作用
9．（2023 宿遷）圖中是小明制作的簡單電動機模型，其線圈由漆包線繞成，將線圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在線圈的下面放置了一塊磁體。將其接入電路中，閉合開關后，線圈轉動起來了。關于此電動機模型下列說法正確的是（　　）
A．利用電磁感應原理工作
B．線圈在轉動時，始終受到磁場作用力
C．將電能轉化為機械能
D．增大線圈中的電流可改變轉動方向
10．（2023 武侯區校級三模）如圖所示是新型武器——電磁炮的原理簡化圖。炮彈上固定的金屬桿和金屬軌道接觸，并與電源構成閉合電路，通電后金屬桿就會受到向右的力，于是將炮彈發射出去。下列設備與電磁炮的工作原理不同的是（　　）
A．我國第三艘航母“福建號”上的電磁彈射裝置
B．唱K用的“動圈式話筒”
C．教室里的電風扇里的“電動機”
D．物理實驗室里測量電壓的“電壓表”
考點八．直流電動機的原理
11．（2013 金壇市模擬）一臺簡易電動機如圖所示。用硬金屬絲做兩個支架，分別與電池的兩極相連，用漆包線繞成一個矩形線圈，以線圈引線為軸。用小刀刮去軸一端的全部漆皮，再刮去另一端的半周漆皮，并將線圈放在支架上，磁體放在線圈下。接通電源并用手輕推一下線圈，線圈就會不停地轉動起來。
（1）電動機是利用 　 　原理制成的。
（2）“刮去另一端的半周漆皮”的目的是 　 　（選填“改變線圈中電流方向”或“使線圈在轉動過程中半周沒有電流”）。
考點九．直流電動機的應用
12．（2023 安慶二模）如圖為直流電動機的基本構造示意圖，閉合開關，線圈沿順時針轉動，現要使線圈沿逆時針轉動，下列方法中可行的是（　　）
A．對調電源正負極
B．增加電源電壓
C．換用磁性更強的磁鐵
D．對換磁極同時改變電流方向
考點十．電磁感應現象
13．（2023 蜀山區二模）在學習電和磁的相關知識時，利用如圖所示的實驗裝置進行了探究。當閉合開關，則以下對該實驗的說法正確的是（　　）
A．只要導線ab運動就會產生感應電流
B．導線ab水平方向運動可以產生感應電流
C．導線ab豎直方向運動可以產生感應電流
D．此實驗裝置揭示的是電動機的工作原理
14．（2023 湖北模擬）如圖所示，小成同學利用兩塊磁鐵、一個線圈等材料制作了一臺小型發電機，并用兩個LED燈（發光二極管左邊為正極，右邊為負極）進行了如圖連接實驗探究。
（1）小成接好電路后，以一定的速度連續轉動線圈，當線圈轉動到如圖所示位置時，　 　（選填“AB”或“BC”）段在做切割磁感線運動，在電路中產生了感應電流，這一現象叫 　 　現象；
（2）連續轉動線圈，在實驗中將會看到兩LED燈交替發光，
說明線圈中產生的電流方向 　 　（選填“不變”或“周期性改變”）。若將一直流電源代替兩LED燈接入電路，閉合開關，則線圈 　 選填“能”或“不能”）持續轉動。
考點十一．產生感應電流的條件
15．（2020 甘孜州）如圖所示為“探究感應電流產生條件”的實驗裝置示意圖，將實驗裝置放在水平桌面上。在下列四種情形中，能使靈敏電流計的指針發生偏轉的是（　　）
A．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向下運動時
B．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向上運動時
C．導體棒不動，蹄形磁鐵沿水平方向左右運動時
D．導體棒不動，蹄形磁鐵沿豎直方向上下運動時
16．（2023 威海）下列實驗操作不能使靈敏電流計指針偏轉的是（　　）
A． B．
C． D．
考點十二．探究電磁感應現象的實驗
17．（2023 淄博）如圖所示是“探究什么情況下磁可以生電”的實驗裝置。下列說法正確的是（　　）
A．閉合開關，導體ab在磁場中上下運動會產生感應電流
B．閉合開關，導體ab左右運動過程中電能轉化為機械能
C．利用該實驗原理可以制成電動機
D．將電流計換成電源，可以研究通電導線在磁場中的受力情況
18．（2023 武漢模擬）如圖，在“探究什么情況下磁可以生電”實驗中：
（1）下表是小明記錄的部分實驗操作與現象，比較1、2、3可知，閉合電路的一部分導體在磁場中做 　切割磁感線　運動時，導體中就產生電流。
序號 實驗操作 電流表指針偏轉情況
1 保持導體與磁體靜止 不偏轉
2 保持磁體靜止，導體水平向左切割磁感線 向右偏轉
3 保持磁體靜止，導體水平向右切割磁感線 向左偏轉
…
（2）要使感應電流方向發生改變，可采取的具體措施是 　 　（選填字母）。
A.使用磁性更強的磁體
B.保持磁體靜止，只改變導體水平運動的方向
C.上下調換磁極，同時改變導體水平運動的方向
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是 　能轉化為電能。
（4）如果將電流表換成 　 　，可以探究磁場對通電導體的作用。
19．（2023 泰州）如圖所示，小明和小剛利用蹄形磁體、靈敏電流計、開關、導體AB和若干導線等器材來探究感應電流產生的條件。閉合開關，他們完成操作，將觀察到的現象記入表格：
序號 導體AB的運動情況 有無感應電流
① 左右運動 有
② 上下運動 無
③ 前后運動 無
④ 斜向上、斜向下運動 有
（1）分析①、②兩次實驗現象，小明說：“閉合電路的一部分導體在磁場中的運動方向與磁場方向垂直時，電路中就會產生感應電流。”小剛認為不準確，因為導體AB 　 　運動時，其運動方向也與磁場方向垂直，但無感應電流。
（2）采納小剛意見后，小明又說：“閉合電路的一部分導體在磁場中垂直切割磁感線時，電路中才會產生感應電流”。小剛認為不全面，因為導體AB 　運動時，也有感應電流。
（3）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是將 　 　能轉化為電能；如果將圖中的靈敏電流計換成 　，可以探究磁場對電流的作用。
考點十三．電磁相互作用
20．（2022 揚州模擬）在科技活動中，小光所在的科技小組展示了一個“隔板推物”的節目，其原理如圖所示。甲、乙兩線圈分別懸掛在兩個蹄形磁鐵的磁場中，兩線圈通過導線連接構成一個閉合回路。用手推動甲線圈擺動時，乙線圈會隨之擺動。對于這個過程，下列說法正確的是（　　）
A．推動甲線圈擺動時電能轉化為機械能
B．乙線圈擺動的方向與甲線圈擺動的方向無關
C．乙線圈隨之擺動的原理和發電機原理相同
D．甲線圈不動，推動左側磁鐵，乙線圈也可能擺動
一．選擇題（共15小題）
1．（2021 紅橋區二模）如圖所示為“探究感應電流產生條件”的實驗裝置示意圖，將實驗裝置放在水平桌面上。在下列四種情形中，能使靈敏電流計的指針發生偏轉的是（　　）
A．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向下運動時
B．蹄形磁鐵不動，導體棒沿豎直方向向上運動時
C．導體棒不動，蹄形磁鐵沿水平方向左右運動時
D．導體棒不動，蹄形磁鐵沿豎直方向上下運動時
2．（2023 惠城區校級一模）動車即將進站時關閉電源，在繼續行駛的過程中，可帶動電機逆向發電，同時儲存電能。如圖所示，下列實驗裝置中能說明發電機原理的是（　　）
A． B．
C． D．
3．（2023 蒙城縣模擬）如圖，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是（　　）
A．換用更細的銅棒
B．將磁體的N、S極對調
C．移動滑動變阻器的滑片
D．將電源正、負極和磁體N、S同時對調
4．（2023 隆回縣二模）如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，左端的S極正對著在同一水平線上的電磁鐵。當電磁鐵通電時，條形磁鐵靜止且受到向左的吸引力，則下列說法錯誤的是（　　）
A．水平桌面給條形磁鐵有向右的摩擦力
B．電磁鐵的右端為N極，左端為S極
C．電磁鐵中的電流方向是從b流向a
D．電磁鐵受到的吸引力和條形磁鐵受到的摩擦力是一對相互作用力
5．（2023 豐縣校級模擬）小科在課外興趣活動課中將數枚一元硬幣按如圖所示放在兩根平行的條形磁鐵上，搭成了一座漂亮的“硬幣橋”，下列分析正確的是（　　）
A．“硬幣橋”上左右兩端的硬幣沒有磁性
B．“硬幣橋”中間磁性最強
C．“硬幣橋”的搭建利用到了磁化的原理
D．兩枚硬幣相鄰的部分是同名磁極
6．（2023 揚州二模）進入初中學業水平考試考場時，監考教師會使用金屬探測儀對大家進行檢測。如果有同學攜帶金屬制品，探測儀就會產生電流并報警。下列四個實驗能反映金屬探測儀工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．（2023 灌云縣校級模擬）下列說法正確的是（　　）
A．中學生的體重約為50N
B．磁感線是真實存在的
C．力的作用離不開物體
D．聲音的傳播只需要空氣
8．（2023 惠城區二模）如圖所示，通電螺線管周圍小磁針靜止時，小磁針N極指向正確的是（小磁針上涂黑的一端為N極）（　　）
A．a、c、d B．a、b、c C．a、c D．b、c、d
9．（2023 鄆城縣三模）放在條形磁體周圍的小磁針靜止時如圖所示，小磁針涂黑的一端為N極，其中只有一個小磁針的指向是錯誤的，則該小磁針是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
10．（2023 任丘市二模）下列關于電動自行車的說法中錯誤的是（　　）
A．車身噴漆可以防止生銹
B．車胎橡膠的老化過程屬于緩慢氧化
C．電動自行車在同一擋位行駛，載重后速度會變慢，說明牽引力一定變小了
D．電動自行車在工作時是把電能轉化為機械能
11．（2023 孝義市三模）同學們在制作“讓線圈轉動起來”的活動中，將表面有金屬鍍層的磁鐵吸在干電池的負極，將一根硬銅線折成線框搭在干電池的正極和磁鐵上，如圖所示。線框就會以干電池為軸轉動起來（　　）
A．線框轉動是因為電磁感應現象
B．改變電流方向，線框的轉動方向不會改變
C．改變磁場方向，線框的轉動方向不會改變
D．通電后的線框周圍存在磁場
12．（2023 宜興市校級模擬）如圖所示，有關于現象的說法正確的是（　　）
A．圖甲所示原理與電動機工作原理相同
B．圖乙中通電螺線管右端為N極
C．圖丙中電能表可直接測量電功率大小
D．圖丁中電路符合安全用電要求
13．（2023 淮陽區校級模擬）小剛設計了一個如圖所示的實驗，A、B兩線圈通過導線連接構成閉合回路，并將導線通過絕緣線懸掛起來，使磁體甲穿入線圈A中，手拿磁體乙靠近或遠離線圈B時，線圈A會隨之擺動。對于這一實驗過程，下列說法正確的是（　　）
A．線圈A相當于用電器，線圈 B相當于電源
B．利用A線圈的擺動原理可以制成發電機
C．磁體乙靠近線圈B時，磁體乙上的電能轉移到線圈 B中
D．磁體乙靠近與遠離線圈B時，線圈A的起始擺動方向相同
14．（2023 蓬江區模擬）如圖是小明利用光敏電阻為居民樓門口設計的一種智能照明電路，L為“220V 22W”照明燈，天暗時自動發光，天亮時自動熄滅。控制電路中，電源由兩節干電池串聯而成。R1為定值電阻，R2為阻值會隨著光照強度變化而變化的光敏電阻。下列說法中不正確的是（　　）
A．受控電路中導線a端應連接照明電路的火線
B．提高控制電路電源電壓，L白天也可能發光
C．當光照強度增大時，控制電路總功率將增大
D．為了讓燈在天更暗時才發光，可換用阻值更小的R1
15．（2023 沂源縣一模）對如圖四幅插圖的分析正確的是（　　）
A．甲圖中，閉合開關，小磁針N極向左偏轉
B．乙圖中，溫度計示數達到90℃時，紅燈亮同時電鈴響
C．丙圖中，閉合開關，導體ab向上運動電流表指針會發生偏轉
D．丁圖中，演示的是通電導體在磁場中受到力的作用，發電機是利用這個原理制成的
二．作圖題（共2小題）
16．（2023 惠州一模）如圖所示，在電磁鐵上方用彈簧掛著個條形磁體，閉合開關S，條形磁體靜止后，滑片P向右滑動時彈簧縮短。請用箭頭標出磁感線的方向。并用“+”“﹣”在括號內標出電源正負極。
17．（2023 丹東一模）某同學設計的冬季家庭溫度自動控制器的工作原理如圖所示。當室內溫度低于25℃時溫控開關閉合，綠燈不亮，加熱電阻工作；當室溫高于25℃時，溫控開關斷開，綠燈亮，加熱電阻不工作，表示溫度已經達到25℃。請根據以上要求，用筆畫線代替導線，完成工作電路部分的連接。
三．實驗探究題（共2小題）
18．（2023 肇東市校級模擬）某同學用如圖甲所示的裝置探究什么情況下磁可以生電。在蹄形磁體的磁場中放置一根導線，導線兩端跟電流表連接組成閉合回路。
（1）讓導線AB在磁場中靜止，觀察到電流表指針 　 　。
（2）讓導線AB在磁場中靜止，換用磁性更強的蹄形磁體，觀察到電流表指針 　 　；保持蹄形磁體靜止，讓導線AB從圖中所示位置水平向右運動，觀察到電流表指針 　 。（填“偏轉”或“不偏轉”）
（3）圖乙中的a表示垂直于紙面的一根導線，它是閉合電路的一部分。它在磁場中按箭頭方向運動時，會產生感應電流的是 　 　（填標號）。
（4）從能量的角度來分析，感應電流的產生過程是 　 能轉化為電能。
19．（2023 淮安區校級二模）如圖所示是小明“探究感應電流產生的條件”實驗時選擇的裝置。。
（1）實驗中，AB棒的材料可能是 　 　（選填“塑料”或“鋁”）。
（2）我們可以通過靈敏電流計指針是否偏轉來判斷電路中是否有感應電流產生；還可以通過指針偏轉的方向判斷 　 　。
（3）閉合開關，實驗探究過程記錄如表所示：
次數 AB棒在磁場中的運動情況 是否有感應電流
1 靜止 無
2 沿磁場方向運動（不切割磁感線運動） 無
3 切割磁感線運動 有
根據實驗現象，初步得出電路中產生感應電流的條件是：閉合電路的一部分導體在磁場中做
　 　運動。
（4）保持AB棒運動方向不變，僅將磁體N、S極對調，重復上述實驗，是為了探究感應電流方向與 　 　的關系。
（5）在電路閉合時將AB棒向右移動一段距離后松開手，讓AB棒擺動，如果不計空氣阻力及摩擦，擺動過程中AB棒的機械能將 　 　（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
20．（2023 綿陽模擬）電梯為居民出入帶來了很大的便利，小明家住某小區6樓，放學后，他乘電梯回家已知小明的重力為500N，電梯在20s內能將小明提升到6樓（每層樓高3m）。小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設置有超載自動報警系統，其工作原理如圖甲所示，其電路由工作電路和控制電路組成；在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作；當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發出報警鈴聲，閉合開關S，電動機不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F的大小變化情況如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）在控制電路中，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，
從而使電磁鐵的磁性 　 （選填“增強”“減弱”或“不變”）。
（2）在小明放學乘電梯回家的過程中，電梯對小明做功的平均功率為多少？
（3）若電磁鐵線圈中的電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發出警報聲。當該電梯廂內站立了總質量為1000kg的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載。（g取10N/kg）
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