資源簡介

第15講 電與磁
【回歸教材】
知識清單
考點1 磁現(xiàn)象和磁場
1.磁現(xiàn)象
(1)磁性:具有吸引 等物質(zhì)的性質(zhì),這種性質(zhì)叫作磁性。
(2)磁體:具有 的物體。
(3)磁極:磁體上 的部分。每個磁體都有兩個磁極,分別是 極和 極。
(4)磁極的相互作用規(guī)律:同名磁極相互排斥,異名磁極相互 。
(5)磁化:一些物體在 或 下會獲得磁性,這種現(xiàn)象叫作磁化。
2.磁場
(1)定義:磁體周圍存在著一種物質(zhì),能使 偏轉(zhuǎn)。這種物質(zhì)看不見、摸不著,我們把它叫作磁場。
(2)基本性質(zhì):磁場對放入其中的磁體產(chǎn)生 的作用。
(3)磁場方向:物理學(xué)中把小磁針靜止時 所指的方向規(guī)定為該點磁場的方向。
3.磁感線
(1)定義:為了形象地表示磁場,我們仿照鐵屑在磁場中的分布圖形,畫出一條條帶有箭頭的曲線,這樣的曲線叫作磁感線。
(2)方向:磁體外部的磁感線都是從磁體的 極出發(fā),回到 極的,磁體內(nèi)部的磁感線則從 極到 極。
4.地磁場
(1)定義: 的磁場叫作地磁場。
(2)特點:如圖所示,地磁場跟條形磁體的磁場相似。地理兩極和地磁兩極相反,但不完全重合(這一現(xiàn)象由我國宋代學(xué)者 首先發(fā)現(xiàn))。
(3)應(yīng)用:指南針之所以指南北是由于地磁場的存在,一些動物會利用地磁場導(dǎo)航。
考點公關(guān)
例題1 假想地磁場是由地球內(nèi)部一塊大磁鐵產(chǎn)生的,圖甲、乙所示的兩個示意圖中,能合理描述這塊大磁鐵的是 圖,可見地磁兩極和地理兩極不重合,存在著磁偏角,若在我市中心某位置放置一小磁針,它的N極指向 (選填“南”或“北”)。
思路點撥
(1)地球是一個大磁體,地球周圍存在的磁場叫地磁場。(2)地磁場的南北極與地理南北極相反,且不重合。即:地磁南極在地理北極附近,地磁北極在地理南極附近。
【答案】1.(1)鐵、鈷、鎳
(2)磁性
(3)磁性最強　南(S)　北(N)
(4)吸引
(5)磁體　電流的作用
2.(1)磁針
(2)力
(3)北極
3.(2)N　S　S　N
4.(1)地球周圍存在
(2)沈括
例題1　乙　北
考點2 電生磁
1.電流的磁效應(yīng)
(1)奧斯特實驗:首先證明了 周圍存在磁場,磁場方向與導(dǎo)線中 的方向有關(guān)。
(2)電流的磁效應(yīng):通電導(dǎo)線周圍存在與 方向有關(guān)的磁場,這種現(xiàn)象叫作電流的磁效應(yīng)。
2.通電螺線管的磁場
(1)通電螺線管的磁場特點:通電螺線管的外部磁場和 的磁場一樣,通電螺線管的兩端相當(dāng)于 的兩極。
(2)極性判斷:安培定則。
如圖所示,用右手握住螺線管,讓四指指向螺線管中電流的方向,則拇指所指的那端就是螺線管的N極。
考點公關(guān)
例題2 如圖所示的通電螺線管已經(jīng)標(biāo)出了N、S極,在此基礎(chǔ)上,下列判斷中不正確的是 ( )
　　A.電源的左邊為電源的正極
B.小磁針的左邊為小磁針的S極
C.圖中磁感線的方向是從左向右
D.兩根磁感線之外也存在磁場
思路點撥
根據(jù)已經(jīng)標(biāo)出的N、S極,利用安培定則判斷出螺線管中電流的方向,再利用電流方向是從電源正極流向負極確定電源的正、負極;磁感線在磁體的外部從N極出來回到S極。
【答案】1.(1)通電導(dǎo)線　電流
(2)電流
2.(1)條形磁體　條形磁體
例題2　A
考點3 電磁鐵和電磁繼電器
1.電磁鐵
(1)構(gòu)造:螺線管的內(nèi)部插入鐵芯。
(2)原理:電流的 。
(3)電磁鐵的磁性:一、電磁鐵磁性的有無可由 來控制。二、電磁鐵磁性的強弱可由 和 來控制。線圈匝數(shù)一定時,通過電磁鐵的電流越大,電磁鐵的磁性就越強;當(dāng)電流一定時,電磁鐵線圈的匝數(shù)越多,磁性就越強。三、電磁鐵的磁極方向可由電流方向控制。
(4)應(yīng)用:電磁起重機、電鈴、電磁繼電器、磁懸浮列車等。
2.電磁繼電器
(1)實質(zhì):利用 來控制工作電路的一種開關(guān)。
(2)構(gòu)造:如圖所示,由電磁鐵、銜鐵、彈簧、觸點組成。其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。
(3)作用:可以實現(xiàn)由低電壓、弱電流的電路控制高電壓、強電流的電路,利用電磁繼電器還可實現(xiàn)遠程控制和自動控制。
【答案】1.(2)磁效應(yīng)
(3)電流的通斷　電流的大小　線圈的匝數(shù)
2.(1)電磁鐵
考點4 磁生電
電磁感應(yīng)(由英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn))
1.電磁感應(yīng): 電路的 導(dǎo)體在磁場中做 的運動時,導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流。這種由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流叫作 。
2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:一是閉合電路;二是一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運動。
3.感應(yīng)電流的方向:和磁感線的方向以及導(dǎo)體做切割磁感線運動的方向有關(guān)。
考點公關(guān)
例題3 將兩個電流表(主要部件是永久磁鐵和帶有指針的線圈)G1和G2用導(dǎo)線連接起來,如圖所示。當(dāng)撥動G1的指針時,觀察到G2的指針也會隨之?dāng)[動,下列說法正確的是 ( )
A.G1利用了電流的磁效應(yīng)
B.G2利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生了電流
　　C.G2的指針擺動幅度一定大于G1
D.G2是因為通電導(dǎo)線在磁場中受力而擺動
思路點撥
(1)閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時,電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,該現(xiàn)象就叫作電磁感應(yīng)現(xiàn)象,發(fā)電機就是利用該原理制成的;(2)實驗表明通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用,電動機就是利用該原理制成的。
【答案】1.閉合　一部分　切割磁感線　感應(yīng)電流
例題3　D
考點5 電動機和發(fā)電機
電動機 發(fā)電機
原理圖
原理 ① ②
能量轉(zhuǎn)化 ③ 能轉(zhuǎn)化為④ 能 ⑤ 能轉(zhuǎn)化為⑥ 能
區(qū)分 電路中有電源 電路中有用電器
應(yīng)用 揚聲器 動圈式話筒
【答案】①通電線圈在磁場中受到力的作用　②電磁感應(yīng)　③電　④機械　⑤機械　⑥電
核心突破
電與磁的相互作用
例題 用如圖所示的實驗裝置進行實驗,下列說法正確的是 ( )
A.該實驗裝置是用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的
B.該裝置與動圈式話筒原理相同
C.閉合開關(guān),金屬棒ab運動,此過程是把機械能轉(zhuǎn)化為電能
D.將磁鐵N、S極對調(diào),同時改變金屬棒ab中的電流方向,金屬棒的運動方向不變
解題思維導(dǎo)圖
因果法辨別電與磁相關(guān)現(xiàn)象
　　被研究對象都是磁場中的導(dǎo)體;電磁感應(yīng)現(xiàn)象的前提條件是運動,結(jié)果是產(chǎn)生電流;磁場對電流的作用的前提是電流,結(jié)果是產(chǎn)生運動。即“因動而電”是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,“因電而動”是磁場對電流的作用。這樣記憶:
電磁感應(yīng)現(xiàn)象:
運動→磁場中的導(dǎo)體→電流
磁場對電流的作用:
電流→磁場中有導(dǎo)體→運動
變式訓(xùn)練
1.如圖所示,開關(guān)閉合后,閉合電路的部分導(dǎo)體左右運動時電流計指針發(fā)生擺動,這是 現(xiàn)象,利用這個原理可以制成 (選填“發(fā)電機”或“電動機”)。
2.如圖所示,這是“探究磁場對電流的作用”的裝置。在這個裝置中導(dǎo)體受力運動的方向與 的方向和磁場的方向有關(guān)。利用此實驗原理可制成 (選填“電動機”或“發(fā)電機”)。
【答案】例題　D
變式訓(xùn)練　
1.電磁感應(yīng)　發(fā)電機
【解析】閉合電路的部分導(dǎo)體ab左右運動時,導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運動,所以導(dǎo)體中有感應(yīng)電流,電流計指針左右擺動,這種現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象;利用這個原理可以制成發(fā)電機。
2.電流　電動機
【解析】磁場對通電導(dǎo)體的力的方向與磁場方向和導(dǎo)體中的電流方向有關(guān);生活中的電動機是利用該原理制成的。
【實驗探究】
回歸教材——圖說物理
教材素材 命題預(yù)測
如圖所示,司南是中國古代發(fā)明的指示方向的器具,它具有指南北性是因為受到 的作用;它在水平面內(nèi)靜止時勺柄指南,說明勺柄是磁體的 極
用硬紙板和大頭針制作底座,把兩根縫衣針磁化后,穿過按扣的兩個孔,放在底座的針尖上,就制成了一個如圖所示的指南針。指南針能指南北說明地球周圍存在著 。該指南針靜止后,針尖指南方,則針尖是指南針的 (選填“N”或“S”)極
在螺線管的兩端各放一個小磁針,并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑。通電后觀察小磁針的指向,輕敲紙板,會看到鐵屑有規(guī)律地排列起來,如圖所示,通電螺線管外部的磁場與 磁體的磁場相似
【答案】地磁場　南　磁場　S　條形
圍繞課標(biāo)——課標(biāo)重點實驗
實驗導(dǎo)航
實驗:探究導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
實驗 裝置
實驗 步驟 (1)在蹄形磁體的磁場中放置一根導(dǎo)線,導(dǎo)線的兩端跟電流表連接。 (2)讓導(dǎo)線靜止不動,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。 (3)使導(dǎo)線在磁場中沿不同方向運動,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。 (4)斷開A處的連接,重復(fù)上述步驟,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況
實驗 結(jié)論 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時,導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流
實驗?zāi)割}串考點
母題 “探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗裝置如圖所示。
設(shè)計實驗與制訂計劃
(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(zhuǎn)來判斷電路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生;還可以通過指針偏轉(zhuǎn)的方向判斷 。
進行實驗與收集證據(jù)
(3)閉合開關(guān),實驗探究過程記錄如表所示:
次數(shù) AB棒在磁場中的運動情況 是否有感應(yīng)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
分析論證
(4)根據(jù)實驗現(xiàn)象,初步得出電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是:閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做 運動,在該運動過程中,主要將機械能轉(zhuǎn)化為 能。
評估
(5)保持AB棒運動方向不變,僅將磁體N、S極對調(diào),重復(fù)上述實驗,是為了探究感應(yīng)電流方向與 的關(guān)系。
拓展設(shè)問
(6)若將此裝置中的靈敏電流計換成 ,可進一步探究電動機的工作原理。
【答案】(1)鋁
(2)電流方向
(4)切割磁感線　電
(5)磁場方向
拓展設(shè)問　電源
【真題精粹】
考向1 磁現(xiàn)象(6年4考)
1.(2023·江西)(多選)下列是同學(xué)們所畫的示意圖,其中正確的是 ( )
A.從水中看岸上物體的光路圖
B.物體對斜面壓力F的示意圖
C.同名磁極間的磁感線分布情況
D.家庭電路的部分連接情況
2.(2021·江西)如圖所示,這是我國古代四大發(fā)明之一的指南針——司南,靜止時它的長柄指向地理的 方。在11世紀(jì),我國宋代學(xué)者 就發(fā)現(xiàn)了地理兩極和地磁兩極并不重合,這個發(fā)現(xiàn)比西方早了400多年。
3.(2020·江西)同學(xué)們所畫的幾種情景下的示意圖如圖,其中正確的是 ( )
A.　　　B.
C.　　D.
A.作用在魚竿上的阻力及其力臂
B.從岸上看水中魚的光路圖
C.地磁場方向及小磁針靜止時的指向
D.家庭電路部分連線情況
4.(2023·大連)《論衡》中有關(guān)于用布摩擦過的琥珀吸引輕小的干草和天然磁石吸引鐵針的記載。這是因為用布摩擦過的琥珀帶了 ,天然的磁石具有 。
考向2 電磁感應(yīng)(6年4考)
5.(2023·江西)如圖所示,卸下家用微型風(fēng)扇的插頭后,將兩根導(dǎo)線分別與靈敏電流計連接起來,用力轉(zhuǎn)動風(fēng)扇葉子,看到靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn),這是 現(xiàn)象,此過程中機械能轉(zhuǎn)化為 能。
6.(2019·江西)小安同學(xué)自制的一個實驗裝置如圖,他把帶絕緣層的導(dǎo)線繞在塑料管外,導(dǎo)線兩端連接著小燈泡,形成閉合電路,管內(nèi)封閉一個強磁體,沿圖中所示方向來回快速搖動裝置,小燈泡發(fā)光。以下說法正確的是 ( )
A.燈絲中電流方向保持不變
B.實驗現(xiàn)象表明電能夠生磁
C.該現(xiàn)象屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象
D.此裝置與電動機原理相同
7.(2020·江西節(jié)選)探究磁與電的聯(lián)系
　　靈敏電流計的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲,小紅同學(xué)參加課外實踐活動,發(fā)現(xiàn)靈敏電流計內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電動機、發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似,出于好奇,她利用如圖乙所示的裝置進行了下面的實驗。
【進行實驗】用手撥動其中一個靈敏電流計指針的同時,另一個靈敏電流計的指針也發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。
【交流】撥動右側(cè)靈敏電流計的指針時,其表內(nèi)線圈在磁場中做 運動,產(chǎn)生了感應(yīng)電流。于是,左側(cè)靈敏電流計內(nèi)的線圈同時也會有電流,它在 中受到力的作用,帶動指針偏轉(zhuǎn)起來。此時右側(cè)的靈敏電流計相當(dāng)于 機。
8.(2023·無錫)某幼兒園游樂室里有一塊能發(fā)電的地板,當(dāng)小朋友們在上面跳躍時,小燈泡便會一閃一閃,地板下方鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)如圖所示,當(dāng)踩踏地板時,固定在地板下方的磁鐵往復(fù)運動,使固定在地面上的彈簧線圈做 磁感線運動,閉合電路中產(chǎn)生 ,小燈泡發(fā)光。
考向3 磁場對電流的作用(6年2考)
9.(2022·江西)如圖所示,這是某同學(xué)在科技節(jié)上展示的作品結(jié)構(gòu)圖。該作品的工作原理是通電線圈在 中受力轉(zhuǎn)動,它就是一個自制的 機模型圖。
10.(2021·江西)如圖所示,這是燃油汽車啟動裝置的電路簡圖。汽車啟動時,需將鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并旋轉(zhuǎn),則下列分析正確的是 ( )
A.旋轉(zhuǎn)鑰匙相當(dāng)于閉合開關(guān)
B.電磁鐵是利用電流的熱效應(yīng)來工作的
C.電磁鐵通電后電磁鐵的上端為S極
D.電動機工作時將電能全部轉(zhuǎn)化為機械能
考向4 電磁鐵、電磁繼電器(6年3考)
11.(2022·江西)如圖所示,這是某同學(xué)自制的簡易電磁鎖原理圖。閉合開關(guān)S,滑片P向左移動,使靜止在水平桌面上的條形磁體滑動,打開門鎖。下列說法正確的是 ( )
A.通電后電磁鐵a端為S極
B.滑片向左移動的過程中電磁鐵的磁性增強
C.條形磁體在滑動過程中受到向左的摩擦力
D.條形磁體在滑動過程中受到的摩擦力變小
12.(2018·江西)消防應(yīng)急燈在沒有停電時是熄滅的;停電時,標(biāo)有“36 V”字樣的兩盞燈就會正常發(fā)光。如圖所示的電路中符合要求的是 ( )
A.　B.
C.　D.
【答案】1.AC　【解析】從水中看岸上物體,岸上物體反射(或發(fā)出)的光從空氣斜射入水中,折射光線向靠近法線方向偏折,折射角應(yīng)該小于入射角,故A正確;壓力的作用點在接觸面上,方向與接觸面垂直指向接觸面,而圖中的力的作用點在物體的重心,故B錯誤;圖中兩個磁極均為N極,外部磁感線都由N極出發(fā),故C正確;燈泡接法,火線進入開關(guān),再進入燈泡頂端的金屬點,零線直接接入燈泡的螺旋套,這樣在斷開開關(guān)時能切斷火線,接觸燈泡不會發(fā)生觸電事故,而圖中開關(guān)接在了零線一側(cè),故D錯誤。
2.南　沈括
【解析】地球本身是一個大磁體,司南是用天然磁石磨制成的勺子,即其實質(zhì)就是一塊磁鐵,其長柄為S極,在地球的磁場中受到磁力的作用,由于地磁的N極在地理的南極附近,地磁的S極在地理的北極附近,故長柄所指方向是地磁N極附近,即地理的南方;中國北宋的沈括最早發(fā)現(xiàn)地磁兩極與地理兩極并不重合的現(xiàn)象,比西方早了400多年。
3.C　【解析】阻力的作用點在魚竿頂端,不在魚上,故選項A錯誤;從岸上看水中的魚,光線從水中斜射入人眼,故選項B錯誤;小磁針靜止時,N極指向地理的北極,而地磁場的N極卻在地理的南極附近,故選項C正確;家庭電路中的開關(guān)應(yīng)裝在火線與燈泡之間,故選項D錯誤。
4.電荷　磁性
5.電磁感應(yīng)　電
【解析】電動機和發(fā)電機都是由定子和轉(zhuǎn)子組成,即都是由線圈和磁場組成,所以卸下家用微型風(fēng)扇的插頭后,將兩根導(dǎo)線分別與靈敏電流計連接起來,用手轉(zhuǎn)動風(fēng)扇葉子,此時其內(nèi)部的線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,切割磁感線,由電磁感應(yīng)現(xiàn)象可知產(chǎn)生了感應(yīng)電流,電流計的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
6.C　【解析】手電筒中沒有電源,而要使手電筒發(fā)光,必須有提供電能的裝置,該手電筒通過晃動消耗機械能提供了電能,由此可知,這是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的一種手電筒,與發(fā)電機的原理相同,故B、D兩項錯誤,C項正確;因為強磁體運動方向隨著手電筒搖動方向不斷地變化,線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向也在不斷地變化,故A項錯誤。
7.切割磁感線　磁場　發(fā)電
【解析】線圈在磁場中做切割磁感線運動時,才能產(chǎn)生感應(yīng)電流;而電流通過另一線圈時,另一線圈在磁場中又會受到力的作用而轉(zhuǎn)動,說明右側(cè)的靈敏電流計相當(dāng)于發(fā)電機,左側(cè)的靈敏電流計相當(dāng)于電動機。
8.切割　感應(yīng)電流
9.磁場　電動
【解析】電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的,所以該作品的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動,它就是一個自制的電動機模型圖。
10.A　【解析】將鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并旋轉(zhuǎn),汽車啟動,所以旋轉(zhuǎn)鑰匙相當(dāng)于閉合開關(guān),故A正確;電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)來工作的,故B錯誤;讀圖可知,電流從電磁鐵的上端流入,用右手握住螺線管,使四指指向電流的方向,則大拇指所指的上端為螺線管的N極,故C錯誤;電動機能夠?qū)㈦娔艽蟛糠洲D(zhuǎn)化為機械能,但也會產(chǎn)生一小部分內(nèi)能,故D錯誤。
11.B　【解析】電流從上端流入、下端流出,故據(jù)安培定則可知,此時電磁鐵的a端是N極,故A錯誤;滑動變阻器的滑動片P向左移動,電阻變小,電流變大,電磁鐵的磁性變強,故B正確;電磁鐵的右端為S極,根據(jù)異名磁極相互吸引的特點可知,條形磁體受到向左的吸引力,條形磁體向左滑動,條形磁體受到水平桌面向右的摩擦力,故C錯誤;壓力大小和接觸面的粗糙程度不變,因此條形磁體在滑動過程中受到的摩擦力不變,故D錯誤。
12.C　【解析】由A圖知,沒有停電時(220 V的電路接通),電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,使下面的一只燈泡發(fā)光,A不合題意。由B圖知,右側(cè)電路的電源電壓為36 V,而兩盞燈的額定電壓均為36 V,要使外部電路停電時,兩盞燈都能正常發(fā)光,則兩盞燈應(yīng)并聯(lián),而圖中兩盞燈串聯(lián),不能正常發(fā)光,B不合題意。由C圖知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,上面的兩只燈泡都不發(fā)光(熄滅);停電時,銜鐵被彈簧拉起,上面兩只并聯(lián)的燈泡可以在36 V的電壓下正常發(fā)光,C符合題意。由D圖知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,下面的兩只燈泡都發(fā)光,而停電時,銜鐵被彈簧拉起,則兩只燈泡都不發(fā)光,D不合題意。
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