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專題24　電和磁
【知識點回顧】
一、磁場
1．具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質稱為________。
2．具有磁性的物體叫________。
1．磁體周圍存在磁場，磁場是一種看不見，而又摸不著的________。
2．基本性質：它對放入其中的磁體產生________。磁體間的相互作用就是通過________發生的。
3．方向：磁場具有________。將一個小磁針放入磁場中任何一點，小磁針________所指的方向就是該點磁場的方向。
1．磁體中各部分磁性強弱不同，兩端磁性最強稱為磁極。磁極分為________極和________極。
2．磁極相互作用的規律：同名磁極________，異名磁極________。
3．條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部，________。
4．磁感線的________表示磁場的強弱，磁感線的切線方向表示磁場的方向。
注意：磁場是一種實際存在的物質，而磁感線是人為________的，實際并不存在。
考點5　繪制通電直導線周圍的磁感線　　描述通電直導線周圍存在著磁場及磁場的分布規律　
1．奧斯特實驗
________表明電流周圍存在磁場。
2．通電直導線周圍的磁場是以導線上各點為中心的同心圓。越靠近導線，磁感線越________。磁場方向隨著________的改變而改變。
考點6　繪制通電螺線管周圍的磁感線　　描述通電螺線管周圍存在著磁場及磁場的分布規律　
通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場相似。其兩端的極性跟________有關，電流方向與磁極間的關系可由________來判斷。
考點7　知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關　
通電導體在磁場中受到力的作用，受力的方向跟____________和____________有關。如果這兩者其中之一的方向改變，則力的方向____________，如果這兩者的方向同時改變，則力的方向____________。
1．定義：內部帶________的通電螺線管。
2．原理：當在通電螺線管內部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場________。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。
3．優點：磁性有無由________來控制，磁極方向由________來控制，磁性強弱由________、________來控制。
4．應用：電話、電磁繼電器等。
二、電磁感應現象
1．閉合電路的________導體在磁場中做________磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象稱為電磁感應現象。
2．如果電路沒閉合，則沒有________，僅有________。
1．電路必須是________的。
2．導體必須做________的運動。
考點11　知道感應電流的方向跟磁場方向和導體運動方向有關　
感應電流的方向與________和________有關。
三、電磁知識在技術中的應用
1．發電機是利用________制成的。
能量轉化：________。
2．電動機是利用________的原理制成的。
能量轉化：____________。
3．電磁起重機、電磁繼電器及磁懸浮列車都是根據電磁鐵的原理制成的。
4．磁帶、磁卡等是利用磁性材料的磁化來記錄信息的產品。
1．自然界有一些發電的動物，如電鰻。
2．人體電流：人在肌肉運動及神經傳導信息至大腦時會產生極微弱的電流。人體內的心臟在每一次周期性的跳動中，心臟內某些部位間的電壓發生有規律的變化。這種生物電通過心臟周圍的導電組織和體液，反映到身體各部位，使身體各部位間電壓隨心臟的跳動發生有規律的變化。大腦皮層中神經元的生物電活動表現為大腦皮層具有規律性的電壓改變。
3．靜電：冬天脫毛衣時有時會有火花，這是毛衣與皮膚摩擦產生了________。人體靜電的電壓最大可達2萬伏左右，但由于電流小，沒有危險。
電磁繼電器是用電磁鐵控制的自動開關，使用電磁繼電器可以用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流。
考點1　1.磁性　2.磁體
考點2　1.特殊物質　2.磁力的作用　磁場　3.方向性　北極
考點3　1.N　S　2.互相排斥　互相吸引　3.磁感線從N極出來，進入S極　4.疏密　假想
考點5　1.奧斯特實驗　2.密集　電流方向
考點6　電流方向　安培定則
考點7　磁場方向　電流方向　改變　不變
考點8　1.鐵芯　2.磁化　3.通斷電　電流方向　電流大小　線圈匝數
考點9　1.一部分　切割　2.感應電流　感應電壓
考點10　1.閉合　2.切割磁感線
考點11　導體運動的方向　磁場方向
考點12　1.電磁感應原理　機械能轉化為電能
2．通電導體在磁場中受力　電能轉化為機械能
考點13　3.靜電
【例題精析】
例1．（2020?杭州）有外形相同的兩根鋼條M、N，按圖甲、圖乙兩種方式接觸時，它們之間都有較大吸引力。則下列推斷正確的是（　　）
A．M無磁性、N無磁性
B．M無磁性、N有磁性
C．M有磁性、N無磁性
D．M有磁性、N有磁性
【解答】解：由題意可知，圖甲、圖乙兩種方式接觸時，它們之間都有較大吸引力，
因磁體的兩端磁性最強，中間最弱，幾乎沒有磁性，
所以，在圖甲中，鋼條M的中間位置幾乎沒有磁性，N卻能吸引M，說明鋼條N具有磁性；
同理，由圖乙可知，鋼條M也具有磁性，由選項可知，只有D正確。
故選：D。
例2．（2020?桂林）關于磁體、磁場和磁感線，以下說法中正確的是（　　）
A．鐵和鋁都能夠被磁體所吸引
B．磁感線是磁場中真實存在的曲線
C．磁體之間的相互作用是通過磁場發生的
D．小磁針的北極不論在任何情況下都指向地理的南極
【解答】解：
A、磁體只能吸引磁性材料，鐵是磁性材料，鋁不是磁性材料，磁體能吸引鐵，不能吸引鋁。不符合題意。
B、磁感線是人們為了方便研究磁場，在磁體周圍畫的帶箭頭的曲線，這些曲線在磁場中根本不存在。不符合題意。
C、磁體之間的排斥和吸引都是通過兩個磁體周圍的磁場相互作用完成的。符合題意。
D、通常情況下（不考慮地球內部和地球南北極的情況），小磁針的北極指向地磁南極，也就是在地理的北極附近，不符合題意。
故選：C。
例3．（2019?臺州）能寫紅黑雙色的磁畫板截面如圖所示，按下寫字筆黑色按鈕寫出黑色的字，按下紅色按鈕寫出紅色的字，刷子左右移動則字消失。下列說法正確的是（　　）
A．刷子可以用鐵制作
B．寫黑字時筆尖為S極
C．寫紅字時筆尖為N極
D．寫字的原理是同名磁極相互排斥
【解答】解：寫黑字時小磁體的S極被吸引，說明黑色筆尖是N極，故選項B錯誤；
寫紅字時小磁體的N極被吸引，說明紅色筆尖是S極，故選項C錯誤；
要想把寫的字去掉，需要把筆尖吸引的小磁體恢復到原來位置，這就要用一個磁性材料去吸引，可以用軟鐵吸引，就用軟鐵制成刷子，故選項A正確。
寫字時是靠異名磁極相互吸引來完成的。故選項D錯誤。
故選：A。
例4．（2019?紹興）如圖所示，內部均裝有磁鐵的兩塊清潔器M和N隔著窗玻璃總能合在一起移動，這讓玻璃清潔變得安全高效。關于清潔器的分析正確的是（　　）
A．兩塊清潔器能合在一起的原理是異名磁極相互吸引
B．N受到的重力和M對N的吸引力是一對平衡力
C．玻璃對N的支持力和M對N的吸引力是一對相互作用力
D．移動M時，N也能跟著一起移動，說明力能改變物體的形狀
【解答】解：A、兩塊清潔器內部均裝有磁鐵，它們能合在一起的原理是異名磁極相互吸引，故A正確；
B、受到的重力方向豎直向下，M對N的吸引力方向是水平的，所以不是一對平衡力，故B錯誤；
C、玻璃對N的支持力和N對玻璃的壓力是一對相互作用力，而不是與M對N的吸引力是一對相互作用力，故C錯誤；
D、移動M時，N也能跟著一起移動，說明力能改變物體的運動狀態，故D錯誤。
故選：A。
例5．（2018?桂林）小關在探究磁現象的活動中能夠實現的是（　　）
A．用小磁針吸起銅塊或鋁塊
B．用放大鏡能看到磁鐵周圍的磁感線
C．用磁鐵吸起銅導線制成的通有電流的輕質螺線管
D．把小磁針放在磁鐵周圍的任何位置，靜止后小磁針的北極都指向地理北極
【解答】解：A、小磁針具有磁性，只能吸引鐵、鈷、鎳等金屬，不能吸引銅或鋁。故A不可能實現；
B、磁感線實際不存在，所以用放大鏡也不能看到磁鐵周圍的磁感線。故B不可能實現；
C、銅導線制成的輕質螺線管通過電流時，周圍會產生磁場。所以用磁鐵能夠吸起銅導線制成的通有電流的輕質螺線管。故C可能實現；
D、磁體周圍存在磁場，把小磁針放在磁鐵周圍的任何位置，靜止后小磁針的北極都指向此磁鐵的S極。故D不可能實現。
故選：C。
例6．（2018?貴陽）如圖所示，是探究“通電直導線周圍是否存在磁場”實驗裝置的一部分，置于水平桌面的小磁針上方有一根與之平行的直導線。關于這個實驗下列說法正確的是（　　）
A．首次通過本實驗揭開電與磁關系的科學家是法拉第
B．當直導線通電時，小磁針會離開支架懸浮起來
C．小磁針用于檢驗通電直導線周圍是否存在磁場
D．改變直導線中電流方向，小磁針N極的指向不變
【解答】解：
A、首次通過本實驗揭開電與磁關系的科學家是奧斯特，故A錯誤；
B、當直導線通電時，導線的周圍存在磁場，小磁針會發生偏轉，不會懸浮起來，故B錯誤；
C、小磁針偏轉，能說明通電導線周圍存在磁場，故小磁針用于檢驗通電直導線周圍是否存在磁場，故C正確；
D、磁場方向與電流方向有關，改變直導線中電流方向，小磁針N極的指向改變，故錯誤。
故選：C。
例7．（2020?舟山）圖甲是法拉第發明的紫銅圓盤發電機。轉動搖柄使圓盤旋轉起來，電路中就會產生電流。圓盤相當于圖乙中的　導體AB　。如果要改變圓盤發電機產生的電流方向，可采用的方法是　改變圓盤的轉動方向（或改變磁場的方向）　。（寫出一點即可）
【解答】解：
閉合電路的圓盤轉動時，會產生感應電流，這是電磁感應現象，則圓盤相當于乙圖中的導體AB；
如果要改變圓盤發電機產生的電流方向，需要改變圓盤的轉動方向或磁場的方向。
故答案為：導體AB；改變圓盤的轉動方向（或改變磁場的方向）。
例8．（2020?寧波）科學進步是推動人類文明發展的重要動力，科學技術也在影響我們的生活。
（1）電能的廣泛采用具有劃時代的意義，但要注意用電安全。如果我們發現有人發生觸電事故，應先　切斷電源　，再報警和施救。
（2）電磁繼電器能實現用低電壓控制高電壓、弱電流控制強電流。如圖所示的電路，a、b處接電動機或指示燈。當低壓控制電路斷開時，指示燈亮；當低壓控制電路閉合時，電動機工作。則a處接的是　指示燈　。
（3）線上學習時，同學們注視屏幕，眨眼頻率降低，這時淚液會過度　汽化　（填物態變化名稱），使眼瞼與眼球之間的摩擦增大，眼睛會有干澀和異物感。如果連續學習時間過長，睫狀肌會疲勞。為了保護眼睛，課間要休息或遠眺。
【解答】解：
（1）發生觸電事故，用手拉不安全，報警時間來不及，切斷電源是首先要做的；
（2）當低壓控制電路斷開時，通過電磁鐵無電流，電磁鐵不具有磁性，銜鐵在彈簧的作用下被拉起，指示燈亮，所以a處為指示燈；當低壓控制電路閉合時，電磁鐵具有磁性，吸引銜鐵，銜鐵向下移動使電動機工作；
（3）線上學習時，同學們注視屏幕，眨眼頻率降低，則淚液會汽化為氣體散失到空氣中，使眼瞼與眼球之間的摩擦增大。
故答案為：（1）切斷電源；（2）指示燈；（3）汽化。
例9．（2019?德陽）一個空心小鐵球放在盛水的燒杯中置于鐵棒AB的上方，繞在鐵棒上的線圈連接如圖所示的電路，開關S閉合后，空心小鐵球仍漂浮在水面上，此時A端為電磁鐵的　S（南）　極，當滑片P向左滑動，空心小鐵球所受浮力　增大　（選填“增大”、“減小”或“不變”）
【解答】解：電流由A流向B，則由右手螺旋定則可知螺線管B端為N極，則A端為S極（南極）；
當滑片向左移動時，滑動變阻器接入電阻減小，則由歐姆定律可知電路中電流增大，則螺線管中的磁性增強，故小鐵球所受磁力增強；小鐵球受重力、磁力及浮力，因小球處于靜止狀態，故向下的磁力與重力之和應等于向上的浮力，因磁力增加，故浮力也將增大。
故答案為：S（南），增大。
例10．（2020?臺州）磁控防盜裝置內裝有干簧管（如圖甲），干簧管由兩個軟鐵片和玻璃管組成，軟鐵片的觸點在彈力的作用下處于斷開狀態。當磁體靠近干簧管時，軟鐵片觸點狀態會發生變化。把條形磁體分別放置在乙圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個位置時，觸點的開合狀態和軟鐵片的極性情況如表。
磁體位置
豎直放置并靠近
水平放置并靠近
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
觸點狀態
閉合
斷開
閉合
？
軟鐵片的極性情況
（1）鐵片被磁化后，鐵片與條形磁體相鄰兩端的磁極極性關系是　互為異名磁極　。
（2）當條形磁體水平放置并靠近干簧管時（圖乙Ⅳ位置），干簧管觸點狀態為　閉合　。
（3）如圖丙，門上磁控防盜裝置內有一個豎直放置的干簧管，其內部簡化電路如圖丁，磁控防盜裝置的工作原理是：夜間關上門，閉合開關S，啟動防盜報警器，此時報警電鈴不響；當盜賊打開門時，干簧管遠離磁體，電鈴響起。圖丁虛線中四種磁體擺放方式能滿足工作要求的有　ACD　（選填圖中的字母）。
【解答】解：（1）由圖乙中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位置的磁化情況可知：磁簧片靠近條形磁鐵的N極的一端是S極，另一端是N極；所以鐵片與條形磁體相鄰兩端的磁極極性關系是互為異名磁極。
（2）當條形磁體水平放置并靠近干簧管時（圖乙Ⅳ位置），條形磁鐵對鐵片磁化后的情況如下圖：
在兩舌簧端面形成異名磁極，因相互吸引而吸合，所以干簧管觸點為閉合狀態；
（3）由電路圖可知：干簧管和電鈴并聯后與電阻串聯，開關在干路上，夜間關上門，閉合開關S，由于此時報警電鈴不響，則干簧管觸點處于閉合狀態，對電鈴短路，所以報警電鈴不響；當盜賊打開門時，干簧管遠離磁體，干簧管退磁，觸點在彈力作用下分開，干簧管觸點處于斷開狀態，電流通過電鈴，則電鈴響起。
由此可知：門處于關閉狀態時，干簧管和磁體之間的距離最近，并且干簧管觸點是處于閉合狀態；
由實驗結果可知在干簧管和磁體靠近時，能使干簧管處于閉合狀態的是磁體在ACD的位置。
故答案為：（1）互為異名磁極；（2）閉合；（3）ACD。
【習題鞏固】
一．選擇題（共13小題）
1．甲是球形磁鐵，乙是形狀和大小相同的鐵球，現用細線將它們懸掛起來并相互靠近，會出現的情形是圖中的（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：甲、乙兩個形狀和大小相同的球懸掛起來。甲具有磁性，乙不具有磁性，當它們靠近時，由于磁體能夠吸引鐵質物體且力的作用是相互的，所以兩球向中央靠攏。
故ACD不符合題意，B符合題意。
故選：B。
2．無線充電是一種增加手機續航時間的方式，無線充電的技術原理是：電流流過充電座的“送電線圈”產生磁場，手機中的“受電線圈”靠近該磁場時就會產生感應電流，給智能手機充電。“受電線圈”處用到的實驗原理與下列設備或用電器工作原理一致的是（　　）
A．電吹風
B．手搖發電機
C．電風扇
D．電磁起重機
【解答】解：由題意可知，“受電線圈”的工作原理是電磁感應現象；
A．電吹風的主要結構為電動機，工作原理是通電導體在磁場中受力運動，故A不合題意；
B．手搖發電機的工作原理為電磁感應現象，故B符合題意；
C．電風扇的主要結構為電動機，工作原理是通電導體在磁場中受力運動，故C不合題意；
D．電磁起重機的主要結構為電磁鐵，工作原理是電流的磁效應，故D不合題意。
故選：B。
3．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N極上時，會被磁體磁化，硬幣也具有N極和S極，由于異名磁極相互吸引，因此硬幣的S極會吸引在磁體的N極上，最外側的硬幣也有磁性；
同理，當硬幣都放在磁體的S極上時，會被磁體磁化，硬幣也具有N極和S極，由于異名磁極相互吸引，兩枚硬幣的相鄰部分是異名磁極，相當于條形磁鐵，并且中間磁性最弱，因此硬幣的N極會吸引在磁體的S極上；所以搭成了一座漂亮的“硬幣橋”，故ABD錯誤，C正確。
故選：C。
4．如圖是一種磁懸浮地球儀的示意圖，底座內有一金屬線圈（線圈電阻不計），地球儀內有一磁鐵，通電后地球儀能懸浮在空中。下列有關地球儀的說法正確的是（　　）
A．裝置是根據異名磁極相互吸引的原理來工作的
B．條形磁鐵的b端為N極，若要讓地球儀懸浮的更高些，開關S2連到接線柱2上
C．條形磁鐵的b端為S極，若要讓地球儀懸浮的更高些，開關S2連到接線柱2上
D．換用一個質量較大的地球儀仍然要懸浮在空中，且距離不變，改變電磁鐵線圈中的電流方向就可以了
【解答】解：
A、地球儀懸浮在空中，那么它受到的重力和電磁力相互平衡。因為重力的方向向下，所以電磁力肯定豎直向上，即地球儀和底座之間應該是排斥力，原理就是“同名磁極相互排斥”，故A錯誤；
BC、根據圖片可知，電磁鐵線圈上電流方向向左，那么用右手握住螺線管，四指指向左，大拇指指向下端，因此下端是N極，而上端是S極；根據“同名磁極相互排斥”可知，條形磁鐵的b段為S極。若要讓地球儀懸浮的更高些，那么必須增大電磁鐵的磁場，即增多線圈，將開關S2連接到2上，故B錯誤，C正確；
D、換用一個質量較大的地球儀仍然要懸浮在空中，且距離不變，那么就要增大電磁鐵的磁場，可以增加線圈匝數，也可以增大電流，而改變電流方向于事無補，故D錯誤。
故選：C。
5．如圖所示為公交車自動爆玻器，危急時刻，司機只需按下開關，自動爆玻器即可自動完成破窗。自動爆玻器就相當于一個電控安全錘，它是利用電磁線圈在通電的時候產生一個沖擊力，帶動一個鎢鋼頭擊打車窗玻璃邊角部位，實現擊碎玻璃的目的。圖中的實驗與自動爆玻器工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
【解答】解：由題意可知，自動爆玻器的工作原理是通電線圈（導體）在磁場中受到力的作用而運動；
A、該實驗說明閉合電路中的一部分導體做切割磁感線運動時，會產生感應電流，是機械能轉化為電能，故A不符合題意；
B、該實驗中，當導體中通過電流時，通電導體在磁場中受力的作用而運動，與自動爆玻器工作原理相同，故B符合題意；
C、該實驗說明磁極間的相互作用：異名磁極相互吸引，故C不符合題意；
D、該實驗是奧斯特實驗，說明了通電導體周圍存在磁場，是電流的磁效應，故D不符合題意；
故選：B。
6．圖甲是發電機原理的示意圖，圖乙中的“〇”表示導線ab，當它在磁場中分別轉動到1﹣4位置時，運動方向已用箭頭標出，圖甲中的導線ab，當它下列說法正確的是（　　）
A．在位置1時，電路中不會產生感應電流
B．圖甲的電路中沒有電源
C．在位置3時，電路中不會產生感應電流
D．發電機產生的電流方向不變
【解答】解：
AC、小圓圈“〇”表示垂直于紙面、繞垂直于紙面的軸轉動的一根導線，它是閉合電路的一部分；由圖知磁感線方向水平向右，而導線在位置1時的運動方向與磁感線方向平行，不切割磁感線，不能產生感應電流；導線在位置2、3、4時都切割磁感線，能產生感應電流；故A正確，C錯誤；
B、發電機的原理是電磁感應現象，將機械能轉化為電能，則該裝置相當于電源，為小燈泡提供電能，故B錯誤；
D、由于導線在不同位置時切割磁感線的方向不同，所以產生感應電流的方向也不同（會變化），故D錯誤。
故選：A。
7．電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產生感應電流，電流經電路放大后傳送到音箱發出聲音，下列說法不正確的是（　　）
A．選用銅質弦，電吉他仍能正常工作
B．取走磁體，電吉他將不能正常工作
C．增加線圈數可以增大線圈中的感應電流
D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化
【解答】解：A、銅不可以被磁化，則選用銅質弦，電吉他不能正常工作，故A錯誤；
B、取走磁體，就沒有磁場，振弦不能切割磁感線產生電流，電吉他將不能正常工作，故B正確；
C、增加線圈匝數可以增大線圈中的感應電流，故C正確；
D、弦振動過程中，磁場方向不變，弦的運動方向會不斷變化，則線圈中的電流方向不斷變化，故D正確。
故選：A。
8．小明制作了一個會“發光的二極管”，其電路簡圖如圖所示。二極管具有單向導電性，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。演示時，左右動塑料管，這時會看見兩只發光二極管交替發光。以下說法中，不正確的是（　　）
A．發生該現象的原理是電磁感應
B．二極管發光時，圖中的條形磁體相當于電源
C．二極管交替發光說明線圈中產生了交流電
D．在該過程中，機械能轉化成了電能
【解答】解：A、D、左右搖動塑料管時，塑料管中的磁鐵來回運動，使線圈相對于磁鐵做切割磁感線運動產生感應電流，所以發光二極管輪流發光是根據電磁感應原理工作的，發電機也是根據這一原理工作的，這一過程將機械能轉化為電能。故AD正確；
B、二極管發光時，圖中的條形磁體和線圈相當于電源，條形磁鐵在磁場中做切割磁感線運動時才會產生感應電流，只有條形磁鐵不是電源。故B錯誤；
C、二極管具有單向導電性，兩個二極管交替發光，說明電路中的電流方向是交替變化的，所以是交流電。故C正確。
故選：B。
9．如圖是一種江河水位自動報警的原理圖。當水位低于A點時，工作電路綠燈工作。到達A點時，銜鐵被吸下，工作電路紅燈和電鈴開始工作。某次水位超過A點時由于電磁鐵磁性太弱而銜鐵沒有被吸引。下列做法中合理的是（　　）
A．更換彈性更好的彈簧
B．減少電磁鐵線圈的匝數
C．增加工作電路的電源電壓
D．增加控制電路的電源電壓
【解答】解：A、更換彈性更好的彈簧，則需要更大的電磁鐵磁性，故A做法不合理；
B、減少電磁鐵線圈的匝數，電磁鐵磁會減小，故B做法不合理；
C、增加工作電路的電源電壓不影響控制電路，故C做法不合理；
D、增加控制電路的電源電壓，能增大電磁鐵的磁性，故D做法合理；
故選：D。
10．上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈，它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后再推入工作室，然后推動渦輪機帶動發電機發電，那么（　　）
A．當海水下降時，閥門K1關閉，閥門K2開啟
B．當海水上升時，閥門K1關閉，閥門K2開啟
C．當海水下降時，類似于汽油機的做功沖程
D．當海水上升時，類似于汽油機的做功沖程
【解答】解：整個過程是海水推動活塞做功，將海水的機械能轉化成了電能；
海水下降時，氣室體積增大，壓強減小，閥門K
1
關閉，閥門K
2
開啟，將空氣吸入氣室，類似于汽油機的吸氣沖程，故A正確，C錯誤；
海水上升時，氣室體積減小，壓強增大，閥門K1
開啟，閥門K
2
關閉，壓縮后將空氣推入工作室，類似于汽油機的壓縮沖程，故BD錯誤。
故選：A。
11．近年來磁懸浮盆栽備受人們關注，如圖是一盆磁懸浮盆栽，盆栽底部有磁體，底座內裝有電磁鐵，盆栽能在空中自由懸浮并轉動，給該盆栽澆水前后（　　）
A．盆栽受到的磁力不變
B．盆栽受到的重力與空氣對盆栽的浮力是一對平衡力
C．要使盆栽與底座之間距離不變，可改變電磁鐵線圈內的電流方向
D．要使盆栽與底座之間距離不變，可適當增大電磁鐵線圈內的電流
【解答】解：A、該盆栽懸浮的原理利用了同名磁極相互排斥，當盆栽懸浮在空中靜止不動時，受的力是平衡力，即盆栽的總重力和磁力大小相等，當澆水后重力變大，故磁力也變大，故A錯誤；
B、盆栽受到的重力與磁力是一對平衡力，而空氣對盆栽的浮力非常小，在這里可以忽略不計，故B錯誤；
C、澆水后，要使盆栽與底座之間距離不變，需增大磁力，而磁力的大小與電流的方向無關，故C錯誤；
D、要使盆栽與底座之間距離不變，需增大磁力，電磁鐵磁性強弱與電流的大小有關，其他條件相同，電流越大，磁性越強，故要增大磁力需增大電流，故D正確。
故選：D。
12．如圖所示，磁帶錄音機既可以錄音，也可用以放音，其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時，磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化，這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上；放音時，再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發聲。下列各種說法中不正確的是（　　）
A．話筒和放音磁頭處利用的電磁原理相同，都是電磁感應原理
B．揚聲器利用的原理與磁帶轉動的電動機相同，即：通電導體在磁場中受到磁場力作用而運動
C．錄音磁頭利用的基本原理是電磁感應現象
D．錄音過程中是將聲信號轉化為電信號，再轉化為磁信號，而放音過程正好相反
【解答】解：A、話筒和放音的主要原理磁生電，所以是電磁感應現象，故A正確；
B、揚聲器利用的原理與磁帶轉動的電動機相同，即：通電導體在磁場中受到磁場力作用而運動，故B正確；
C、錄音的主要原理是電生磁，是電流的磁效應。故C錯誤；
D、錄音時，聲音信號轉化為電信號，通過磁頭寫在磁帶上；放音的主要原理磁生電，故錄音和放音是相反的過程，故D正確。
故選：C。
13．電梯為居民上下樓帶來很大的便利，出于安全考慮，電梯設置了超載自動報警系統，其工作原理如圖所示，電梯廂底層裝有壓敏電阻R1，R2為保護電阻，K為動觸點，A、B為靜觸點，當出現超載情況時，電鈴將發出報警聲，電梯停止運行，下列說法正確的是（　　）
A．電梯工作時電磁鐵的上端為N極
B．電磁鐵磁性的強弱與電流的大小無關
C．電梯未超載時動觸點K與靜觸點B接觸
D．電梯超載時報警說明壓敏電阻的阻值隨壓力增大而減小
【解答】解：A、工作時，電流從電磁鐵的下面導線流入，利用安培定則判斷出電磁鐵的下端為N極，上端為S極，故A錯誤；
B、電磁鐵磁性的強弱與電流的大小有關，故B錯誤；
C、正常情況下（未超載時），銜鐵被彈簧拉起，K與靜觸點A接觸，故C錯誤；
D、超載時，隨著壓力的增大，壓敏電阻的阻值隨著減小，電路中的電流逐漸增大，電磁鐵的磁性逐漸增強，動觸點K與靜觸點B接觸，電鈴報警，故D正確；
故選：D。
二．實驗探究題（共3小題）
14．冰冰同學用圖示裝置進行了磁現象知識研究。在鐵架臺上面虛線框中是由可調電壓的學生電源、導體ab（在下虛線框內）、保護電阻、開關組成一回路。下面虛線框中由蹄型電磁鐵、滑動變阻器和開關、電源（在上虛線框內）構成回路。
（1）冰冰連接好電路后，閉合開關，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，導體ab仍靜止不動，檢查發現電路連接正確、各實驗器材都完好，請你幫忙分析出現上述情況的原因是　電源電壓太低　（寫出一點即可）；
（2）找出問題并正確處理后，將變阻器的滑片P移到圖示位置，閉合開關S，發現導體ab向右擺動，此實驗現象可以說明　電動機　的工作原理；
（3）利用本實驗裝置及實驗現象可以探究或說明的磁現象知識有　ACD　。
A．電流的磁效應
B．感應電流產生的條件
C．磁場對電流的作用
D．電磁鐵的磁場強弱與電流大小的關系
【解答】解：（1）電路連接正確、各實驗器材都完好，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，導體ab仍靜止不動，可能是電源電壓低，造成電路中的電流過小，導體周圍產生的磁場弱，產生的作用力太小；
（2）閉合開關S，導體ab向右擺動，說明導體通電后受到電磁鐵周圍的磁場的作用而運動，是電動機的工作原理；
（3）該裝置通電后導體ab受力擺動，是因為通電后電磁鐵和導體ab周圍產生了磁場，通電導體在磁場中受到磁力的作用，故可探究AC；
利用滑動變阻器改變電路中電流大小時，導體ab的擺動幅度可反映出電磁鐵磁性的強弱，故可探究D；
導體切割磁感線運動時，電路中有無感應電流無法判斷，故不能探究C。
故選ACD
故答案為：（1）電源電壓太低；（2）電動機；（3）ACD。
15．在“探究什么情況下磁可以生電”的實驗中：
（1）小星設計的電路如圖甲所示，在蹄形磁體的磁場中放置一根導線ab，ab的兩端分別跟開關，螺線管連接，螺線管旁放置一個小磁針，當ab中產生電流時，螺線管中有　電流　通過，小磁針會發生偏轉。
（2）小星閉合開關后，不管導線ab在磁場中怎樣運動，小磁針都不偏轉，是沒有產生電流，還是產生的電流太微弱？他換用了一個靈敏電流表代替螺線管和小磁針，如果靈敏電流表指針發生偏轉，表明ab中產生電流，實驗的情況如圖乙所示。
A、觀察并分析①②③現象可知：導體靜止時，　不能　產生感應電流；導體沿著磁感線方向運動時，不能產生感應電流；導體切割磁感應線運動時，　能　產生感應電流。（均選填“能”或“不能”）。
B、觀察并分析③④現象可知：產生感應電流的條件之一是　閉合電路　。
（3）對比圖甲和圖乙兩次實驗后，小星認為：圖甲中小磁針不發生偏轉，不是沒有產生電流，而是　產生的電流太微弱　。
【解答】解：（1）當導體ab中產生電流時，螺線管中有電流通過，通電螺線管周圍存在磁場，小磁針受磁力作用會發生偏轉。
（2）A、圖乙中①②③的電路都是閉合電路，觀察并分析①②③現象可知：導體靜止時，沒有做切割磁感線運動，不能產生感應電流；導體沿著磁感線方向運動時，沒有做切割磁感線運動，不能產生感應電流；導體切割磁感應線運動時，靈敏電流表的指針發生偏轉，能產生感應電流。
B、觀察并分析③④現象可知：產生感應電流的條件之一是閉合電路。
（3）對比圖甲和圖乙兩次實驗可知，圖甲中小磁針不發生偏轉，不是沒有產生電流，而是產生的電流太微弱。
故答案為：（1）電流；（2）不能；能；閉合電路；（3）產生的電流太微弱。
16．（1）小金將一盆金桔放在窗臺邊，一段時間后，發現植物的莖按圖1方向生長，出現明顯的向光生長現象，請用生長素的有關知識解釋植物莖向光生長的原因　植物背光一側生長素分布多于向光一側，生長較快，彎向光源　。
（2）如圖2甲是一種電磁限流器的示意圖。當電路中電流過大時，電磁鐵吸引銜鐵B，接點C．D被彈簧拉起（C、D為動觸點）電路切斷。如圖2乙是小金同學設計的電磁限流器。兩圖相比，說明圖乙的不足之處　當電流過大時，切斷電路，但切斷電路之后，電磁鐵沒有了磁性，在彈簧拉力的作用下，開關又自動閉合，不能檢修　。
（3）如圖3所示，1911年盧瑟福等人為了探究原子內部結構的奧秘進行了上述實驗，他們用一束帶正電荷，質量比電子大的多的高速運動的α粒子轟擊金箔發現：①大多數α粒子能穿過金箔而不改變原來的運動方向；②一小部分a粒子改變了原來的運動方向；③有極少數α粒子被彈了回來。請你根據原子結構的認識，分析上述現象的原因：現象①　原子核很小，原子內部有很大空間　。現象②　原子核帶正電，α粒子途經金原子核附近時，受到斥力而改變了運動方向　。
【解答】解：（1）一段時間后，植物呈現明顯的向光生長，因為植物背光一側生長素分布多于向光一側，生長較快，彎向光源；
（2）在甲圖中，當電路中電流過大時，電磁鐵A的磁性增強，對銜鐵B的吸引力增大，使銜鐵B逆時針旋轉失去對閘刀S的制動作用，彈簧把閘刀S拉起，切斷電流，保護電路。
在乙圖中，電流過大時，也能切斷電路，但切斷電路之后，電磁鐵沒有了磁性，在彈簧拉力的作用下，開關又自動閉合，所以乙圖的不足是當電流過大時，切斷電路，但切斷電路之后，電磁鐵沒有了磁性，在彈簧拉力的作用下，開關又自動閉合，不能檢修；
（3）①大多數α粒子能穿透金箔而不改變原來的運動方向，說明原子核很小，原子內部有很大空間；
②一小部分α粒子改變了原來的運動方向，說明原子核帶正電，α粒子途經金原子核附近時，受到斥力而改變了運動方向。
故答案為：（1）植物背光一側生長素分布多于向光一側，生長較快，彎向光源；
（2）當電流過大時，切斷電路，但切斷電路之后，電磁鐵沒有了磁性，在彈簧拉力的作用下，開關又自動閉合，不能檢修；
（3）①原子核很小，原子內部有很大空間；②原子核帶正電，α粒子途經金原子核附近時，受到斥力而改變了運動方向。
三．計算題（共4小題）
17．隨著科技的發展，很多地方通過水位自動報警裝置來監測水位的變化。如圖是錢塘江水位自動報警裝置示意圖，A為球形浮子，B裝置（T形）可以上下移動，C為外殼固定不動。當水位上升時，浮子A上升，并推動B上升。
（1）當水位達到一定高度時，控制電路接通。此時工作電路　紅燈　亮（選填“紅燈”或“綠燈”或“同時”），警示水位過高；
（2）A和B的總質量為0.6千克，當水位上漲，使浮子A浸入水中體積達到一半時裝置報警，若要保證報警器能正常工作，不計摩擦，則浮子A的體積為多少？
【解答】解：（1）讀圖可知，當水位上升時，浮子A上升，并推動B上升，當水位達到一定高度時，控制電路接通，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，紅燈亮；
（2）由題意可知，報警時AB受力平衡，所以F浮＝GAB＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N，
浮子A浸入水中體積達到一半時，由阿基米德原理：F浮＝ρ液gV排＝ρ水Vg得，
浮子A的體積：
V1.2×10﹣3m3。
答：（1）紅燈；
（2）浮子A的體積為1.2×10﹣3m3。
18．某同學乘坐小區電梯時，發現電梯超載會自動報警，喜好鉆研的他對電梯的自動報警現象設計了如圖甲電路進行研究。電源電壓恒定不變，R0為定值電阻。用杯中水量調節壓敏電阻受到壓力的大小，壓敏電阻的電流與受到壓力大小的關系如圖乙所示。
（1）甲圖中，當水杯中的水量達到“超載”狀態，電路中　電鈴響　（選填“綠燈亮”、“電鈴響”或“綠燈亮同時電鈴響”）。
（2）一個質量為50千克的小區居民搭載電梯從地面回到五樓的家，已知每層樓高3米，電梯對該居民做的功是多少焦？
（3）小區電梯超載報警的Rx﹣F圖象如圖丙所示，空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力。當壓力F2＝1×104牛時，電梯報警，則此電梯限載多少人？（設每人質量為50千克）
【解答】解：
（1）由圖乙知，壓力增大時，通過Rx的電流增大，說明其連接電路的阻值變小；
當壓力增大到一定程度時，即超載時，壓敏電阻Rx受到的壓力F增大，阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強，磁性達到一定程度時，銜鐵被電磁鐵吸下，觸點K與觸點B接觸，電鈴報警，綠燈不工作。
（2）居民搭載電梯從地面到五樓上升高度h＝（5﹣1）×3m＝12m，
所以電梯對該居民做的功：W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×12m＝6000J；
（3）空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力，由圖丙知，F1＝4×103N，
當壓力F2＝1×104N時超載，電梯報警，
故電梯中人的重力為：G人＝F2﹣F1＝1×104N﹣4×103N＝6×103N，
一個人的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
電梯限載的人數：n12，所以此電梯限載11人。
故答案為：（1）電鈴響；
（2）電梯對該居民做的功6000J；
（3）此電梯限載11人。
19．如圖甲為小園同學設計的水箱水量預警裝置電路設計圖圓柱體水箱底面積S＝0.45米2，高H＝10米，浮球質量為3千克，永久磁鐵質量為2千克。干簧管是一種磁敏開關，其工作原理如圖乙，當永久磁鐵靠近干簧管時，簧片的觸點部位會被磁力吸引而吸合；當永久磁鐵遠離干簧管，磁場減弱后，簧片由于本身的彈性而釋放斷開。當水箱水面高度高于8米或低于2米時，相應的干簧管簧片觸點會一直吸合，電路中對應的預警燈亮，發出預警。
已知電源電壓U＝6伏，紅燈規格為“6伏1.2瓦”，綠燈規格為“6伏0.6瓦”。
（1）圖中滑輪的作用是　改變力的方向　。
（2）求完成該實驗浮球的最小體積。（g取10N/kg）
（3）圖丙表示水箱內每秒放水的體積（秒流量）與水位高h的關系。當水箱裝滿水后，閉合開關的同時從出水口開始放水，到恰好放水完畢，斷開開關，整個過程電路消耗的電能。（干簧管電阻忽略不計）
【解答】解：（1）如圖是一個定滑輪，定滑輪能改變力的方向，浮體上升是通過永磁體的下降來完成的，所以定滑輪的作用是改變力的方向。
（2）定滑輪是一個等臂杠桿，根據杠桿平衡條件得，
（m1g﹣F浮）L1＝m2gL2，
因為L1＝L2，
所以，m1g﹣F浮＝m2g，
m1g﹣ρ水gV排＝m2g，
m1﹣ρ水V排＝m2，
3kg﹣1.0×103kg/m3×V排＝2kg，
解得，V排＝10﹣3m3，
所以浮球的最小體積是：V＝V排＝10﹣3m3。
（3）水箱的容積即水箱裝滿水時，水的體積：V水＝V容積＝Sh＝0.45m2×10m＝4.5m3，
水箱高度10m，水箱內10m﹣8m水的體積和2m﹣0m水的體積是相等的，V'水V容積4.5m3＝0.9m3，
由圖象知，
水箱內10m﹣8m水流出時平均流量為：V10.0045m3/s
所以，水箱內10m﹣8m水流出時間：t1200s
水箱水位在10m﹣8m紅燈報警，電源電壓是6V，紅燈正常工作，紅燈工作200s消耗電能為：W1＝P1t1＝1.2W×200s＝240J
水箱內2m﹣0m水流出時平均流量為：V20.0005m3/s
所以，水箱內2m﹣0m水流出時間：t21800s
水箱水位在2m﹣0m綠燈報警，電源電壓是6V，綠燈正常工作，綠燈工作1800s消耗電能為：W2＝P2t2＝0.6W×1800s＝1080J
整個過程電路消耗的電能：W＝W1+W2＝240J+1080J＝1320J
答：（1）改變力的方向；（2）浮球的最小體積是10﹣3m3；（3）整個過程電路消耗的電能
1320J。
20．出于安全考慮，電梯設置有超載自動報警系統，其工作原理如圖所示，R1為保護電阻，R2為壓敏電阻，當超載時，電鈴會報警，已知控制電路的電源電壓U＝6伏，R1＝100歐，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）請簡要說法超載時，引起電鈴報警的工作過程。
（2）當電磁鐵線圈電流達到20毫安時，銜鐵剛好內吸住，若該電梯廂內站立總質量為800千克的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載。（g取10牛/千克）
【解答】解：（1）電梯超載時，壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強，磁性達到一定程度時，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點B接觸，電鈴報警，電梯不工作。
（2）電梯廂內站立總質量為800千克的乘客時，電梯受到的壓力等于乘客的重力，即
F＝G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N，
由圖乙，當壓力F＝8000N，對應的壓敏電阻阻值R2＝300Ω
所以控制電路中的電流為I0.015A＝15mA
因為15mA＜20mA
所以此時電梯不超載。
故答案為：（1）電梯超載時，壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強，磁性達到一定程度時，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點B接觸，電鈴報警，電梯不工作；（2）不超載。專題24　電和磁
【知識點回顧】
一、磁場
1．具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質稱為________。
2．具有磁性的物體叫________。
1．磁體周圍存在磁場，磁場是一種看不見，而又摸不著的________。
2．基本性質：它對放入其中的磁體產生________。磁體間的相互作用就是通過________發生的。
3．方向：磁場具有________。將一個小磁針放入磁場中任何一點，小磁針________所指的方向就是該點磁場的方向。
1．磁體中各部分磁性強弱不同，兩端磁性最強稱為磁極。磁極分為________極和________極。
2．磁極相互作用的規律：同名磁極________，異名磁極________。
3．條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線：在磁鐵外部，________。
4．磁感線的________表示磁場的強弱，磁感線的切線方向表示磁場的方向。
注意：磁場是一種實際存在的物質，而磁感線是人為________的，實際并不存在。
考點5　繪制通電直導線周圍的磁感線　　描述通電直導線周圍存在著磁場及磁場的分布規律　
1．奧斯特實驗
________表明電流周圍存在磁場。
2．通電直導線周圍的磁場是以導線上各點為中心的同心圓。越靠近導線，磁感線越________。磁場方向隨著________的改變而改變。
考點6　繪制通電螺線管周圍的磁感線　　描述通電螺線管周圍存在著磁場及磁場的分布規律　
通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場相似。其兩端的極性跟________有關，電流方向與磁極間的關系可由________來判斷。
考點7　知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關　
通電導體在磁場中受到力的作用，受力的方向跟____________和____________有關。如果這兩者其中之一的方向改變，則力的方向____________，如果這兩者的方向同時改變，則力的方向____________。
1．定義：內部帶________的通電螺線管。
2．原理：當在通電螺線管內部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場________。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。
3．優點：磁性有無由________來控制，磁極方向由________來控制，磁性強弱由________、________來控制。
4．應用：電話、電磁繼電器等。
二、電磁感應現象
1．閉合電路的________導體在磁場中做________磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象稱為電磁感應現象。
2．如果電路沒閉合，則沒有________，僅有________。
1．電路必須是________的。
2．導體必須做________的運動。
考點11　知道感應電流的方向跟磁場方向和導體運動方向有關　
感應電流的方向與________和________有關。
三、電磁知識在技術中的應用
1．發電機是利用________制成的。
能量轉化：________。
2．電動機是利用________的原理制成的。
能量轉化：____________。
3．電磁起重機、電磁繼電器及磁懸浮列車都是根據電磁鐵的原理制成的。
4．磁帶、磁卡等是利用磁性材料的磁化來記錄信息的產品。
1．自然界有一些發電的動物，如電鰻。
2．人體電流：人在肌肉運動及神經傳導信息至大腦時會產生極微弱的電流。人體內的心臟在每一次周期性的跳動中，心臟內某些部位間的電壓發生有規律的變化。這種生物電通過心臟周圍的導電組織和體液，反映到身體各部位，使身體各部位間電壓隨心臟的跳動發生有規律的變化。大腦皮層中神經元的生物電活動表現為大腦皮層具有規律性的電壓改變。
3．靜電：冬天脫毛衣時有時會有火花，這是毛衣與皮膚摩擦產生了________。人體靜電的電壓最大可達2萬伏左右，但由于電流小，沒有危險。
電磁繼電器是用電磁鐵控制的自動開關，使用電磁繼電器可以用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流。
【例題精析】
例1．（2020?杭州）有外形相同的兩根鋼條M、N，按圖甲、圖乙兩種方式接觸時，它們之間都有較大吸引力。則下列推斷正確的是（　　）
A．M無磁性、N無磁性
B．M無磁性、N有磁性
C．M有磁性、N無磁性
D．M有磁性、N有磁性
例2．（2020?桂林）關于磁體、磁場和磁感線，以下說法中正確的是（　　）
A．鐵和鋁都能夠被磁體所吸引
B．磁感線是磁場中真實存在的曲線
C．磁體之間的相互作用是通過磁場發生的
D．小磁針的北極不論在任何情況下都指向地理的南極
例3．（2019?臺州）能寫紅黑雙色的磁畫板截面如圖所示，按下寫字筆黑色按鈕寫出黑色的字，按下紅色按鈕寫出紅色的字，刷子左右移動則字消失。下列說法正確的是（　　）
A．刷子可以用鐵制作
B．寫黑字時筆尖為S極
C．寫紅字時筆尖為N極
D．寫字的原理是同名磁極相互排斥
例4．（2019?紹興）如圖所示，內部均裝有磁鐵的兩塊清潔器M和N隔著窗玻璃總能合在一起移動，這讓玻璃清潔變得安全高效。關于清潔器的分析正確的是（　　）
A．兩塊清潔器能合在一起的原理是異名磁極相互吸引
B．N受到的重力和M對N的吸引力是一對平衡力
C．玻璃對N的支持力和M對N的吸引力是一對相互作用力
D．移動M時，N也能跟著一起移動，說明力能改變物體的形狀
例5．（2018?桂林）小關在探究磁現象的活動中能夠實現的是（　　）
A．用小磁針吸起銅塊或鋁塊
B．用放大鏡能看到磁鐵周圍的磁感線
C．用磁鐵吸起銅導線制成的通有電流的輕質螺線管
D．把小磁針放在磁鐵周圍的任何位置，靜止后小磁針的北極都指向地理北極
例6．（2018?貴陽）如圖所示，是探究“通電直導線周圍是否存在磁場”實驗裝置的一部分，置于水平桌面的小磁針上方有一根與之平行的直導線。關于這個實驗下列說法正確的是（　　）
A．首次通過本實驗揭開電與磁關系的科學家是法拉第
B．當直導線通電時，小磁針會離開支架懸浮起來
C．小磁針用于檢驗通電直導線周圍是否存在磁場
D．改變直導線中電流方向，小磁針N極的指向不變
例7．（2020?舟山）圖甲是法拉第發明的紫銅圓盤發電機。轉動搖柄使圓盤旋轉起來，電路中就會產生電流。圓盤相當于圖乙中的　
　。如果要改變圓盤發電機產生的電流方向，可采用的方法是　
　。（寫出一點即可）
例8．（2020?寧波）科學進步是推動人類文明發展的重要動力，科學技術也在影響我們的生活。
（1）電能的廣泛采用具有劃時代的意義，但要注意用電安全。如果我們發現有人發生觸電事故，應先　
　，再報警和施救。
（2）電磁繼電器能實現用低電壓控制高電壓、弱電流控制強電流。如圖所示的電路，a、b處接電動機或指示燈。當低壓控制電路斷開時，指示燈亮；當低壓控制電路閉合時，電動機工作。則a處接的是　
　。
（3）線上學習時，同學們注視屏幕，眨眼頻率降低，這時淚液會過度　
　（填物態變化名稱），使眼瞼與眼球之間的摩擦增大，眼睛會有干澀和異物感。如果連續學習時間過長，睫狀肌會疲勞。為了保護眼睛，課間要休息或遠眺。
例9．（2019?德陽）一個空心小鐵球放在盛水的燒杯中置于鐵棒AB的上方，繞在鐵棒上的線圈連接如圖所示的電路，開關S閉合后，空心小鐵球仍漂浮在水面上，此時A端為電磁鐵的　
　極，當滑片P向左滑動，空心小鐵球所受浮力　
　（選填“增大”、“減小”或“不變”）
例10．（2020?臺州）磁控防盜裝置內裝有干簧管（如圖甲），干簧管由兩個軟鐵片和玻璃管組成，軟鐵片的觸點在彈力的作用下處于斷開狀態。當磁體靠近干簧管時，軟鐵片觸點狀態會發生變化。把條形磁體分別放置在乙圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個位置時，觸點的開合狀態和軟鐵片的極性情況如表。
磁體位置
豎直放置并靠近
水平放置并靠近
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
觸點狀態
閉合
斷開
閉合
？
軟鐵片的極性情況
（1）鐵片被磁化后，鐵片與條形磁體相鄰兩端的磁極極性關系是　
　。
（2）當條形磁體水平放置并靠近干簧管時（圖乙Ⅳ位置），干簧管觸點狀態為　
　。
（3）如圖丙，門上磁控防盜裝置內有一個豎直放置的干簧管，其內部簡化電路如圖丁，磁控防盜裝置的工作原理是：夜間關上門，閉合開關S，啟動防盜報警器，此時報警電鈴不響；當盜賊打開門時，干簧管遠離磁體，電鈴響起。圖丁虛線中四種磁體擺放方式能滿足工作要求的有　
　（選填圖中的字母）。
【習題鞏固】
一．選擇題（共13小題）
1．甲是球形磁鐵，乙是形狀和大小相同的鐵球，現用細線將它們懸掛起來并相互靠近，會出現的情形是圖中的（　　）
A．
B．
C．
D．
2．無線充電是一種增加手機續航時間的方式，無線充電的技術原理是：電流流過充電座的“送電線圈”產生磁場，手機中的“受電線圈”靠近該磁場時就會產生感應電流，給智能手機充電。“受電線圈”處用到的實驗原理與下列設備或用電器工作原理一致的是（　　）
A．電吹風
B．手搖發電機
C．電風扇
D．電磁起重機
3．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
4．如圖是一種磁懸浮地球儀的示意圖，底座內有一金屬線圈（線圈電阻不計），地球儀內有一磁鐵，通電后地球儀能懸浮在空中。下列有關地球儀的說法正確的是（　　）
A．裝置是根據異名磁極相互吸引的原理來工作的
B．條形磁鐵的b端為N極，若要讓地球儀懸浮的更高些，開關S2連到接線柱2上
C．條形磁鐵的b端為S極，若要讓地球儀懸浮的更高些，開關S2連到接線柱2上
D．換用一個質量較大的地球儀仍然要懸浮在空中，且距離不變，改變電磁鐵線圈中的電流方向就可以了
5．如圖所示為公交車自動爆玻器，危急時刻，司機只需按下開關，自動爆玻器即可自動完成破窗。自動爆玻器就相當于一個電控安全錘，它是利用電磁線圈在通電的時候產生一個沖擊力，帶動一個鎢鋼頭擊打車窗玻璃邊角部位，實現擊碎玻璃的目的。圖中的實驗與自動爆玻器工作原理相同的是（　　）
A．
B．
C．
D．
6．圖甲是發電機原理的示意圖，圖乙中的“〇”表示導線ab，當它在磁場中分別轉動到1﹣4位置時，運動方向已用箭頭標出，圖甲中的導線ab，當它下列說法正確的是（　　）
A．在位置1時，電路中不會產生感應電流
B．圖甲的電路中沒有電源
C．在位置3時，電路中不會產生感應電流
D．發電機產生的電流方向不變
7．電吉他中電拾音器的基本結構如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產生感應電流，電流經電路放大后傳送到音箱發出聲音，下列說法不正確的是（　　）
A．選用銅質弦，電吉他仍能正常工作
B．取走磁體，電吉他將不能正常工作
C．增加線圈數可以增大線圈中的感應電流
D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化
8．小明制作了一個會“發光的二極管”，其電路簡圖如圖所示。二極管具有單向導電性，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。演示時，左右動塑料管，這時會看見兩只發光二極管交替發光。以下說法中，不正確的是（　　）
A．發生該現象的原理是電磁感應
B．二極管發光時，圖中的條形磁體相當于電源
C．二極管交替發光說明線圈中產生了交流電
D．在該過程中，機械能轉化成了電能
9．如圖是一種江河水位自動報警的原理圖。當水位低于A點時，工作電路綠燈工作。到達A點時，銜鐵被吸下，工作電路紅燈和電鈴開始工作。某次水位超過A點時由于電磁鐵磁性太弱而銜鐵沒有被吸引。下列做法中合理的是（　　）
A．更換彈性更好的彈簧
B．減少電磁鐵線圈的匝數
C．增加工作電路的電源電壓
D．增加控制電路的電源電壓
10．上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈，它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后再推入工作室，然后推動渦輪機帶動發電機發電，那么（　　）
A．當海水下降時，閥門K1關閉，閥門K2開啟
B．當海水上升時，閥門K1關閉，閥門K2開啟
C．當海水下降時，類似于汽油機的做功沖程
D．當海水上升時，類似于汽油機的做功沖程
11．近年來磁懸浮盆栽備受人們關注，如圖是一盆磁懸浮盆栽，盆栽底部有磁體，底座內裝有電磁鐵，盆栽能在空中自由懸浮并轉動，給該盆栽澆水前后（　　）
A．盆栽受到的磁力不變
B．盆栽受到的重力與空氣對盆栽的浮力是一對平衡力
C．要使盆栽與底座之間距離不變，可改變電磁鐵線圈內的電流方向
D．要使盆栽與底座之間距離不變，可適當增大電磁鐵線圈內的電流
12．如圖所示，磁帶錄音機既可以錄音，也可用以放音，其主要部件為運行的磁帶和繞有線圈的磁頭。錄音時，磁帶上的磁粉被由聲音信號轉化而來的電流產生的磁場所磁化，這樣便將聲音信號轉化為磁信號記錄在磁帶上；放音時，再把磁帶上的磁信號通過磁頭轉化為電信號使揚聲器發聲。下列各種說法中不正確的是（　　）
A．話筒和放音磁頭處利用的電磁原理相同，都是電磁感應原理
B．揚聲器利用的原理與磁帶轉動的電動機相同，即：通電導體在磁場中受到磁場力作用而運動
C．錄音磁頭利用的基本原理是電磁感應現象
D．錄音過程中是將聲信號轉化為電信號，再轉化為磁信號，而放音過程正好相反
13．電梯為居民上下樓帶來很大的便利，出于安全考慮，電梯設置了超載自動報警系統，其工作原理如圖所示，電梯廂底層裝有壓敏電阻R1，R2為保護電阻，K為動觸點，A、B為靜觸點，當出現超載情況時，電鈴將發出報警聲，電梯停止運行，下列說法正確的是（　　）
A．電梯工作時電磁鐵的上端為N極
B．電磁鐵磁性的強弱與電流的大小無關
C．電梯未超載時動觸點K與靜觸點B接觸
D．電梯超載時報警說明壓敏電阻的阻值隨壓力增大而減小
二．實驗探究題（共3小題）
14．冰冰同學用圖示裝置進行了磁現象知識研究。在鐵架臺上面虛線框中是由可調電壓的學生電源、導體ab（在下虛線框內）、保護電阻、開關組成一回路。下面虛線框中由蹄型電磁鐵、滑動變阻器和開關、電源（在上虛線框內）構成回路。
（1）冰冰連接好電路后，閉合開關，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，導體ab仍靜止不動，檢查發現電路連接正確、各實驗器材都完好，請你幫忙分析出現上述情況的原因是　
　（寫出一點即可）；
（2）找出問題并正確處理后，將變阻器的滑片P移到圖示位置，閉合開關S，發現導體ab向右擺動，此實驗現象可以說明　
　的工作原理；
（3）利用本實驗裝置及實驗現象可以探究或說明的磁現象知識有　
　。
A．電流的磁效應
B．感應電流產生的條件
C．磁場對電流的作用
D．電磁鐵的磁場強弱與電流大小的關系
15．在“探究什么情況下磁可以生電”的實驗中：
（1）小星設計的電路如圖甲所示，在蹄形磁體的磁場中放置一根導線ab，ab的兩端分別跟開關，螺線管連接，螺線管旁放置一個小磁針，當ab中產生電流時，螺線管中有　
　通過，小磁針會發生偏轉。
（2）小星閉合開關后，不管導線ab在磁場中怎樣運動，小磁針都不偏轉，是沒有產生電流，還是產生的電流太微弱？他換用了一個靈敏電流表代替螺線管和小磁針，如果靈敏電流表指針發生偏轉，表明ab中產生電流，實驗的情況如圖乙所示。
A、觀察并分析①②③現象可知：導體靜止時，　
　產生感應電流；導體沿著磁感線方向運動時，不能產生感應電流；導體切割磁感應線運動時，　
　產生感應電流。（均選填“能”或“不能”）。
B、觀察并分析③④現象可知：產生感應電流的條件之一是　
　。
（3）對比圖甲和圖乙兩次實驗后，小星認為：圖甲中小磁針不發生偏轉，不是沒有產生電流，而是　
　。
16．（1）小金將一盆金桔放在窗臺邊，一段時間后，發現植物的莖按圖1方向生長，出現明顯的向光生長現象，請用生長素的有關知識解釋植物莖向光生長的原因　
　。
（2）如圖2甲是一種電磁限流器的示意圖。當電路中電流過大時，電磁鐵吸引銜鐵B，接點C．D被彈簧拉起（C、D為動觸點）電路切斷。如圖2乙是小金同學設計的電磁限流器。兩圖相比，說明圖乙的不足之處　
　。
（3）如圖3所示，1911年盧瑟福等人為了探究原子內部結構的奧秘進行了上述實驗，他們用一束帶正電荷，質量比電子大的多的高速運動的α粒子轟擊金箔發現：①大多數α粒子能穿過金箔而不改變原來的運動方向；②一小部分a粒子改變了原來的運動方向；③有極少數α粒子被彈了回來。請你根據原子結構的認識，分析上述現象的原因：現象①　
　。現象②　
　。
三．計算題（共4小題）
17．隨著科技的發展，很多地方通過水位自動報警裝置來監測水位的變化。如圖是錢塘江水位自動報警裝置示意圖，A為球形浮子，B裝置（T形）可以上下移動，C為外殼固定不動。當水位上升時，浮子A上升，并推動B上升。
（1）當水位達到一定高度時，控制電路接通。此時工作電路　
　亮（選填“紅燈”或“綠燈”或“同時”），警示水位過高；
（2）A和B的總質量為0.6千克，當水位上漲，使浮子A浸入水中體積達到一半時裝置報警，若要保證報警器能正常工作，不計摩擦，則浮子A的體積為多少？
18．某同學乘坐小區電梯時，發現電梯超載會自動報警，喜好鉆研的他對電梯的自動報警現象設計了如圖甲電路進行研究。電源電壓恒定不變，R0為定值電阻。用杯中水量調節壓敏電阻受到壓力的大小，壓敏電阻的電流與受到壓力大小的關系如圖乙所示。
（1）甲圖中，當水杯中的水量達到“超載”狀態，電路中　
　（選填“綠燈亮”、“電鈴響”或“綠燈亮同時電鈴響”）。
（2）一個質量為50千克的小區居民搭載電梯從地面回到五樓的家，已知每層樓高3米，電梯對該居民做的功是多少焦？
（3）小區電梯超載報警的Rx﹣F圖象如圖丙所示，空載時電梯廂對Rx的壓力F1等于電梯廂的重力。當壓力F2＝1×104牛時，電梯報警，則此電梯限載多少人？（設每人質量為50千克）
19．如圖甲為小園同學設計的水箱水量預警裝置電路設計圖圓柱體水箱底面積S＝0.45米2，高H＝10米，浮球質量為3千克，永久磁鐵質量為2千克。干簧管是一種磁敏開關，其工作原理如圖乙，當永久磁鐵靠近干簧管時，簧片的觸點部位會被磁力吸引而吸合；當永久磁鐵遠離干簧管，磁場減弱后，簧片由于本身的彈性而釋放斷開。當水箱水面高度高于8米或低于2米時，相應的干簧管簧片觸點會一直吸合，電路中對應的預警燈亮，發出預警。
已知電源電壓U＝6伏，紅燈規格為“6伏1.2瓦”，綠燈規格為“6伏0.6瓦”。
（1）圖中滑輪的作用是　
　。
（2）求完成該實驗浮球的最小體積。（g取10N/kg）
（3）圖丙表示水箱內每秒放水的體積（秒流量）與水位高h的關系。當水箱裝滿水后，閉合開關的同時從出水口開始放水，到恰好放水完畢，斷開開關，整個過程電路消耗的電能。（干簧管電阻忽略不計）
20．出于安全考慮，電梯設置有超載自動報警系統，其工作原理如圖所示，R1為保護電阻，R2為壓敏電阻，當超載時，電鈴會報警，已知控制電路的電源電壓U＝6伏，R1＝100歐，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。
（1）請簡要說法超載時，引起電鈴報警的工作過程。
（2）當電磁鐵線圈電流達到20毫安時，銜鐵剛好內吸住，若該電梯廂內站立總質量為800千克的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載。（g取10牛/千克）

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