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第5章總結提升
考法1　磁體周圍存在磁場及其證據
（2021春?蓬江區校級月考）關于磁場和磁感線，以下說法錯誤的是（　　）
A．磁體周圍存在著磁感線
B．磁體之間的相互作用是通過磁場產生的
C．磁體外部的磁感線都是從磁體的N極出發，回到S極的
D．小磁針靜止時指南北方向是因為受到地磁場作用的結果
：
A、磁體周圍存在著磁場，但磁感線是為了描述磁場而引入的一種假想的曲線，即磁感線不是真實存在的，故A錯誤；
B、磁體之間的相互作用是通過磁場產生的，故B正確；
C、磁體外部的磁感線都是從磁體的N極出發，回到S極的，故C正確；
D、地球周圍存在著磁場，小磁針靜止時指南北方向是因為受到地磁場作用的結果，故D正確。
故選：A。
[題組沖關]（2020秋?簡陽市
月考）下列關于磁場和磁感線的說法中錯誤的有（　　）
①地磁場的磁感線是從地球北極附近發出回到南極附近的
②磁感線是磁體周圍空間實際存在的曲線
③磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針N極決定的
④磁場看不見摸不著，但是可以借助小磁針感知它的存在
A．①
B．①②
C．①②③
D．①②③④
：①地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理北極附近，所以地磁場的磁感線是從地球南極發出回到北極附近，選項說法錯誤；
②磁感線是為了研究方便引入的假想的有方向的曲線，是不存在的，選項說法錯誤；
③磁場中某點的方向是一定的，可以根據放入該點的小磁針N極所指方向判斷，不是由小磁針N極決定的，選項說法錯誤；
④磁場是看不見的，對放入其中的磁體有力的作用，故可通過小磁針感知它的存在，說法正確。
故選：C。
考法2
通過實驗認識通電導線周圍存在磁場
（2020秋?豐臺區期末）如圖所示是奧斯特實驗的示意圖，以下關于奧斯特實驗的分析正確的是（　　）
A．小磁針發生偏轉說明通電導線周圍存在磁場
B．移去小磁針后，通電導線周圍磁場消失
C．通電導線周圍的磁場與條形磁體周圍磁場相似
D．通電導線周圍的磁場方向與電流方向無關
：A、通電導線周圍有磁場，使小磁針偏轉，故A正確；
B、通電導線周圍的磁場的有無與小磁針無關，故B錯誤；
C、通電導線磁場為環形磁場，和條形磁體周圍磁場不同，故C錯誤；
D、通電導線周圍的磁場方向與電流方向有關，故D錯誤；
故選：A。
[題組沖關]學習了奧斯特實驗后，小軍和小民認為：通電的螺線管周圍也存在磁場。可是，通電螺線管周圍的磁場是什么樣的呢？
為此，他們找來器材并連成了圖甲所示的實驗電路，運用研究磁場的方法來探究通電螺線管外部的磁場。
（1）小軍使用小磁針來進行探究。他先在木板上螺線管一端標有黑點的九個位置（圖甲）
各放置了一個小磁針。通電后發現這九個小磁針的指向如圖乙所示；改變通電電流的方向后，重新實驗發現這九個小磁針的指向如圖丙所示。
根據小軍的實驗，可以得出的結論是：
a．通電螺線管外部，中心軸線上各點的磁場方向是相同的；除中心軸線外，通電螺線管外部其他各點的磁場方向　　的；
b．通電螺線管外部各點的磁場方向還與　　方向有關。
（2）小民的實驗方法是：先在一張白紙中間按照螺線管的大小挖一個孔，然后把孔對準螺線管將白紙鋪在木板上，再把細鐵屑均勻地灑在白紙上。通電后輕輕敲擊木板，發現細鐵屑的排列情況如圖丁所示；改變通電電流的方向后，重新實驗發現細鐵屑的排列情況基本沒有變化。
根據小民的實驗現象，可以得出結論：
通電螺線管外部的磁場與我們學過的　　磁體的磁場相似。
（3）小軍和小民對他們的實驗結論進行討論后發現，如果把通電螺線管看做一個磁體，則它的N極和S極的位置是由通電電流的方向決定的。怎樣描述通電螺線管中電流的方向與N極位置之間的關系呢？
小軍經過反復思考，發現：從通電螺線管的一側看去，通電螺線管中電流的方向和N極位置的關系與擰電流表上的螺帽時螺帽旋轉的方向和螺帽前進方向的關系挺相似的。
小軍根據他的上述發現對“通電螺線管中電流的方向與N極位置的關系”的描述是：　　。
：（1）小磁針在磁場中靜止時N極指向與該點的磁場方向一致，所以可以直接由通電螺線管周圍的這些小磁針的N極指向情況判斷。
a．由圖乙或丙的九個小磁針靜止時N極指向可以看出：通電螺線管外部，中心軸線上各點的磁場方向是相同的；除中心軸線外，通電螺線管外部其他各點的磁場方向是不同的；
b．對比乙和丙圖，九個小磁針靜止時N極指向恰好相反，說明通電螺線管外部各點的磁場方向還與電流方向有關。
（2）由圖丙從鐵屑的排列情況可以看出，通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，都是具有兩個磁性較強的磁極；
（3）據題目描述“擰電流表上的螺帽時螺帽旋轉的方向和螺帽前進方向”，可以想象出順時針或逆時針旋轉，而電流則在螺線管中順時針或逆時針流動，且兩種流動方式導致磁場方向不同，故可以得出結論：如果通電螺線管中電流的方向與擰螺帽的方向一致，那么，螺帽前進方向的一端就是通電螺線管的N
極。
故答案為：
（1）a、是不相同；b、電流；（2）條形；（3）如果通電螺線管中電流的方向與擰螺帽的方向一致，那么，螺帽前進方向的一端就是通電螺線管的N極。
考法3
通電螺線管周圍磁場的特點
（2020秋?欒城區期末）
(?http:?/??/?www.m?/?physics?/?report?/?detail?/?20508b21-c19c-46d2-b439-79e0cbc034c0"
\t
"http:?/??/?www.m?/?_blank?)關于圖中所示的四個情景，下列說法中正確的是（　　）
A．甲圖：觸接后小磁針將發生偏轉，說明電流周圍有磁場
B．乙圖：磁場中導體ab豎直向上運動時，電流表指針會發生偏轉
C．丙圖：閉合開關后磁場中的導體ab運動，依據該實驗原理可制成發電機
D．丁圖：通電螺線管周圍的磁場強弱與電流方向有關
：A、甲圖是奧斯特實驗，導線觸及電源后，電路中有電流，小磁針將發生偏轉，說明電流周圍有磁場，故A正確；
B、乙圖磁場中導體ab豎直向上運動時，不切割磁感線，不會產生感應電流，電流計的指針不會偏轉，故B錯誤；
C、丙圖中有電源，閉合開關后，通電導體在磁場中受力而運動，依據該實驗原理可制成電動機，故C錯誤；
D、丁圖中通電螺線管周圍的磁場強弱與電流的大小有關，而磁場方向與電流的方向有關，故D錯誤。
故選：A。
[題組沖關]（2020?東城區一模）小東同學利用如圖所示的實驗裝置探究通電螺線管周圍磁場特點。
（1）閉合開關后，小東觀察到放在螺線管下方的小磁針靜止時N極指向螺線管的　　（選填“左”或“右”）端；
（2）小東斷開開關，將圖中電源的正負極對調后，再閉合開關。他又觀察到放在螺線管下方的小磁針靜止時N、S極的指向也發生了對調。請你根據小東觀察到的這一現象，提出一個可探究的科學問題：　　。
：（1）由圖知，螺線管中電流的方向是向上的，根據安培定則可知，螺線管的左端為N極，右端為S極；根據磁極間的相互作用規律可知，小磁針靜止時，N極指向螺線管的右端；
（2）小東斷開開關，將圖中電源的正負極對調后，再閉合開關。他又觀察到放在螺線管下方的小磁針靜止時N、S極的指向也發生了對調，這表明磁場的方向發生了變化，所以可探究的科學問題是：通電螺線管周圍磁場的方向跟螺線管中的電流方向有關嗎？
故答案為：（1）右；（2）通電螺線管周圍磁場的方向跟螺線管中的電流方向有關嗎？
考法4
通過實驗認識通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
(多選)如圖在探究通電導體在磁場中受力方向與什么方向有關時，一位同學做了如圖所示的三個實驗，圖中AB表示閉合電路的一部分導體，導體上箭頭表示電流方向，F表示導體受力方向，N、S表示蹄形磁鐵的南北極，則（　　）
A．通過（a）（b）說明通電導體在磁場中受力方向與電流方向有關
B．通過（b）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與電流方向有關
C．通過（b）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與磁場方向有關
D．通過（a）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與磁場方向有關
：A、（a）（b）中磁場方向相同，電流方向改變，導體在磁場中受力的方向也改變，說明二者有關，是正確的；
B、C、（b）（c）中磁場方向與電流方向均不相同，而導體受力方向不變，不能說明導體在磁場中受力方向與電流方向或磁場方向的關系，是錯誤的；
D、（a）（c）中電流方向相同，磁場方向改變，導體在磁場中受力的方向也改變，說明二者有關，是正確的。
故選：AD。
出處
考法5
電磁鐵的特性和工作原理　影響電磁鐵磁性的因素　電磁繼電器
如圖所示是智能扶手電梯工作原理圖，其中R是壓敏電阻，當有人乘梯時，壓敏電阻受壓阻值變化改變線圈中電流，引起電磁鐵磁性強弱變化，使得電磁繼電器動觸點的位置變動電動機轉速加快；當沒有人乘梯時，電動機轉速減慢減少耗電。下列選項正確的是（　　）
A．電磁鐵上端是N極
B．電磁鐵的工作原理與發電機的工作原理相同
C．R的阻值隨壓力的增大而減小
D．電動機的工作原理是電磁感應
：A、如圖，當閉合開關時，電流從電磁鐵的上端進入，根據安培定則可以判斷電磁鐵的下端是N極，上端是S極，故選項A錯誤。
B、電磁鐵是通電流之后具有磁性，斷電流時沒有磁性，是根據電流的磁效應工作的，發電機是根據電磁感應原理工作的，原理不同，故選項B錯誤。
C、當沒有人乘梯時，電動機轉速減慢減少耗電，說明電動機兩端的電壓減小，電動機和定值電阻R1串聯在電路中，說明銜鐵被彈簧拉起，動觸頭和上面的靜觸頭接通，此時控制電路中的磁性較弱，電路中電阻較大，所以壓敏電阻的阻值較大，當有人乘坐電梯時，電動機轉速較快，電動機兩端的電壓較大，只有電動機接入電路，銜鐵被電磁鐵吸引，動觸頭和下面的靜觸頭接通，說明電磁鐵的磁性較大，控制電路的電流較大，壓敏電阻的阻值較小，可以判斷壓敏電阻的阻值R隨著壓力的增大而減小，故選項C正確。
D、電動機的工作原理是通電導體在磁場中受力而運動，故選項D錯誤。
故選：C。
[題組沖關]（2020秋?巨野縣期末）法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得?格林貝爾由于發現巨磁電阻（GMR）效應，榮獲了2007年諾貝爾物理學獎，這一發現大大提高了磁、電之間信號轉換的靈敏度，如圖是說明巨磁電阻特性原理的示意圖：
（1）閉合開關S2，指示燈不亮，再閉合開關S1，指示燈發光，由此可知：巨磁電阻的大小與電磁鐵的　　有關；
（2）若滑片P向左移動，電磁鐵的磁場　　（填“增強”，“減弱”），觀察到指示燈變得更亮，由此實驗可得出結論：　　。
（1）閉合開關S2，指示燈不亮，說明巨磁電阻的阻值很大；再閉合開關S1，指示燈發光，說明巨磁電阻的阻值變小，由此可知：巨磁電阻的大小與磁場有關；
（2）若滑片P向左移動，變阻器接入電路的阻值減小，左側電路中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，觀察到指示燈變得更亮，說明右側電路中的電流明顯增強，由歐姆定律可知，電路中GMR的阻值顯著減小。由此實驗可得出結論：巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而減小；
故答案為：（1）磁場；（2）增強；巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而減小。
考法6
通過實驗了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件
（2020?河東區一模）如圖所示的四個實驗裝置，其相關分析正確的是（　　）
A．如圖甲，該實驗可以探究通電導線的周圍是否存在磁場
B．如圖乙，閉合開關，通電螺線管右端為S極
C．如圖丙，該實驗是探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件
D．如圖丁，該實驗原理與電動機的工作原理相同
：A、這是奧斯特實驗，表明通電導線周圍存在磁場，故A正確；
B、圖中螺線管中電流方向是由左側進入、右側流出，利用安培定則可知通電螺線管的右端為N極，故B錯誤；
C、圖中有電源，通電導體在磁場中受力而運動，是電動機的原理圖，故C錯誤；
D、圖中沒有電源，是探究電磁感應現象的實驗，是發電機的原理圖，故D錯誤。
故選：A。
[題組沖關]（2021?海淀區校級模擬）在“探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”的實驗中，小燁將蹄形磁體放在水平桌面上，將導體棒懸掛在蹄形磁體的兩磁極之間，按如圖所示將導體棒、開關和靈敏電流計連接起來。已知電路器件均完好。
（1）閉合開關，小燁發現在導體棒運動過程中，電流計的指針未發生明顯偏轉，原因可能是　　。（選填選項前的字母，有不止一個正確選項）
A.導體棒在蹄形磁體中沿豎直方向運動
B.蹄形磁體的磁性太弱
C.導體棒水平運動速度太小
D.導體棒材質不是硬磁體
（2）讓導體棒在磁場中水平向左運動時，觀察到靈敏電流表的指針向右偏轉；讓導體棒在磁場中水平向右運動時觀察到靈敏電流表的指針向左偏轉。通過這一現象，可得出感應電流的方向與　　方向有關。
（3）阿舟想利用上述裝置探究“磁場對通電導線的作用，需要將靈敏電流表換成　　進行實驗。
：（1）A.導體棒在蹄形磁體中沿豎直方向運動，導體沒有做切割磁感線運動，不會產生感應電流，電流計的指針不會偏轉，故A正確；
BC.導體棒水平運動速度太小、蹄形磁體的磁性太弱，產生的感應電流較小，則電流計的指針不會發生明顯偏轉，故BC正確；
D.導體棒材質不是硬磁體不影響產生感應電流的大小，故D錯誤；
（2）讓導體AB在磁場中水平向左運動時，觀察到靈敏電流表的指針向右偏轉；讓導體AB在磁場中水平向右運動時，觀察到靈敏電流表的指針向左偏轉。通過這一現象可知，磁場方向不變時，改變導體運動的方向能改變感應電流的方向，即感應電流的方向與導體運動的方向有關；
（3）若要利用上述裝置“探究磁場對通電導線的作用”，可以將圖中的電流計更換為電源，給導體通電，磁場會對導體產生力的作用。
故答案為：（1）ABC；（2）導體運動；（3）電源。
1．（2020秋?中牟縣期末）桌面上放有一定量的鐵屑，現將兩根完全相同的條形磁鐵A的N極和磁鐵B的S極如圖所示放置在靠近鐵屑的上方，吸附一定量的鐵屑。若將吸附有鐵屑的兩極靠在一起，則吸附在連接處的鐵屑會（　　）
A．增加
B．不變
C．減少
D．無法確定
【解答】解：如圖，當A磁體的N極和B磁體的S極靠在一起時，AB兩個磁體相當于一個大磁體，大磁體的中間磁極減弱，吸引的鐵屑會減少。
故選：C。
2．（2021?浦東新區二模）關于磁場，下列說法中正確的是（　　）
A．磁場只有強弱，沒有方向
B．磁場既有強弱，又有方向
C．磁場只有方向，沒有強弱
D．磁場沒有方向，沒有強弱
【解答】解：磁場是一種特殊的物質，我們既不能看見它，也摸不著它；磁場既有方向，又有強弱，都可通過磁感線來描述，故B正確、ACD錯誤。
故選：B。
3．（2021?崇州市模擬）如圖所示，電磁技術廣泛應用于生活，下列說法不正確的是（　　）
A．動圈式話筒利用了電磁感應原理
B．手機無線充電效率不可能達到100%
C．轉動風扇，燈泡亮起來，利用了電磁感應原理
D．電流表指針的偏轉利用了電磁感應原理，且電流越大，偏角越大
【解答】解：A、對著話筒說話時，產生的聲音使膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中的這種運動，能產生隨著聲音的變化而變化的電流，其原理是電磁感應現象，故A正確；
B、手機無線充電存在能量的損失，效率不可能達到100%，故B正確；
C、轉動風扇、線圈做切割磁感線運動，產生電流，燈泡發光，利用了電磁感應原理，故C正確；
D、電流表指針偏轉，利用了通電導線在磁場中受到力的作用，電流越大，偏角越大，故D不正確。
故選：D。
4．（2021?高新區模擬）如圖所示，在電磁鐵正上方用彈簧掛著一條形磁鐵，開關閉合后，當滑片P從a端向b端滑動過程中，會出現的現象是（　　）
A．電流表示數變小，彈簧長度變短
B．電流表示數變小，彈簧長度變長
C．電流表示數變大，彈簧長度變長
D．電流表示數變大，彈簧長度變短
【解答】解：電流由下方流入，則由右手螺旋定則可知，螺線管上端為N極；
因同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，兩磁鐵同名相對，故相互排斥；
當滑片P從a端向b端滑動過程中，滑動變阻器接入電阻減小，由歐姆定律可得，電路中電流變大，則條形磁鐵受向上的力增強；
條形磁鐵受重力、拉力及向上的磁場力，向下的重力與向上的彈簧的彈力及磁場力之和相等，因重力不變，磁場力增強，故彈簧的彈力減小，故彈簧長度變短。
故選：D。
5．（2020?西寧二模）某宿舍樓一單元的幾家住戶為增強安全感。在單元樓梯口安裝了防盜門。如圖所示為單元防盜門門鎖的原理圖。各家住戶都安有一個控制開關S，用來控制門鎖，圖中只畫出了其中一家住戶的控制開關。該門鎖的工作過程是：樓上的人閉合控制開關S．門鎖上通電后的電磁鐵吸引卡入右側門上門扣中的銜鐵，銜鐵脫離門扣，門可打開。關于該門鎖。下列說法中正確的是（　　）
①閉合開關后，電磁鐵的右端為S極；
②閉合開關后，電磁鐵的右端為N極；
③該單元的各住戶控制門鎖的開關是并聯的；
④該單元的各住戶控制門鎖的開關是串聯的。
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
【解答】解：由圖可知電流由右側流入，則由右手螺旋定則可知電磁鐵的左端為N極，右側為S極；故①正確；
因各用戶要獨立控制門鎖，即有一個開關閉合即能打開門鎖，故只有并聯電路才能完成該功能；若為串聯應讓各開關均閉合才能控制門鎖；故③正確；
故選：A。
6．材料一：1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了通電導體周圍存在磁
材料二：1825年，瑞士物理學家科拉頓做了如下實驗：他將一個能反映微小變化的電流表，通過導線與螺旋線圈串聯成閉合電路，并將螺旋線圈和電流表分別放置在兩個相連的房間，如圖1．他將一個條形磁鐵插入螺旋線圈內，同時跑到另一個房間里，觀察電流表的指針是否偏轉。進行多次實驗，他都沒有發現電流表指針發生偏轉。
材料三：1831年，英國物理學家法拉第用閉合電路的一部分導體，在磁場里切割磁感線的時候，發現導體中產生電流，從而實現了剩用磁場獲得電流的愿望。
（1）進行奧斯特實驗時，在靜止的小磁針上方，分別用圖2甲和圖2乙兩種方式放置一根導線。當導線通電時，小磁針發生明顯偏轉的是　
　（選填“甲”或“乙”）。
（2）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于　
的科學猜想。
（3）科拉頓的實驗中，　
　（選填“已經”或“沒有”）滿足產生感應電流的條件。要使他能觀察到電流表指針偏轉，你提出的一種改進方法是　
　。
【解答】解：（1）當通電導線與小磁針平行時，小磁針發生明顯偏轉；
（2）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于磁能產生電的科學猜想；
（3）由所給材料可知在科拉頓的實驗中已經滿足產生感應電流的條件。要使他能觀察到電流表指針偏轉可以將電流表等器材置于同一房間。
故答案為：（1）甲；（2）磁能產生電；（3）已經；將電流表等器材置于同一房間（其他合理答案均可）。
7．黃勇豪家的小型養雞場用電熱孵化機自己孵化小雞，但很擔心半夜停電。為此他設計了一個停電提醒器（如圖），需要時把它的插頭插入電源插座并閉合開關S即可。如果停電，因為線圈　
　（填“得到”或“失去”）磁性，銜鐵就會被　
　（填“吸合”或“釋放”），電鈴就發聲提醒主人。
【解答】解：分析上圖不難看出，當通電時，電磁鐵吸引銜鐵，動觸點O與靜觸點B接觸，使得綠燈工作，若斷電后，因為線圈失去磁性，銜鐵在彈簧的作用下就會被釋放，電鈴就發聲提醒主人。
故答案為：失去；釋放。
8．（2021?洪澤區校級一模）小文利用如圖所示的實驗裝置探究“導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”。
（1）磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿　
　（選填“上下”或“左右”）方向運動時，電流表指針會發生偏轉。
（2）導體棒不動，閉合開關，磁鐵上下運動，電流表指針　
　（選填“會”或“不會”）發生偏轉。
（3）斷開開關，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，電流表指針都不發生偏轉。由此小明得出結論：閉合電路得一部分導體在磁場中做　
　運動時，電路中就產生感應電流。
（4）在實驗的過程中，小文還發現當導體棒AB水平向左運動時，電流表指針向右偏：讓導體棒AB水平向右運動時，電流表指針向左偏，這一實驗現象說明：感應電流的方向與導體運動的　
　有關。
【解答】解：
（1）磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿左右方向運動時，導體切割磁感線，會產生感應電流，電流表指針會發生偏轉。
（2）導體棒不動，閉合開關，磁鐵上下運動時，導體沒有切割磁感線，不會產生感應電流，電流表指針不會發生偏轉。
（3）斷開開關，電路開路，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，都不會產生感應電流，故可得出結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就產生感應電流。
（4）導體棒AB水平向左運動時，電流表指針向右偏：讓導體棒AB水平向右運動時，電流表指針向左偏，電流的方向發生了變化，這說明感應電流的方向與導體運動的方向有關。
故答案為：（1）左右；（2）不會；（3）切割磁感線；（4）方向。
9．小徐留意到每個教室的天花板上都安裝了火災報警器，通過查閱資料得知“控制電路”由光敏電阻R、電磁鐵（線圈阻值R0＝1Ω）、電源U＝3V、開關等組成；“工作電路”由工作電源、導線、Wi﹣Fi信號接收和發射器等組成，能發射信號到消防局。已知該光敏電阻的阻值R與光強E之間的一組實驗數據如表所示（“光強”表示光強的程度，符號為E，單位為cd）：
光強E/cd
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
光敏電阻R/Ω
42.0
21.0
14.0
10.5
8.4
7.0
（1）根據表中數據，得出光敏電阻的阻值R隨光強E變化的關系式R＝　　；
（2）閉合開關S，如果當線圈中的電流大于或等于0.2A時，繼電器的磁鐵被吸合，則光敏電阻接收器接受
到的光照強度需要在多少cd以上？
（3）要提高火災報警器的靈敏度，可采用的一種方法是：改換一個光敏電阻，使其在相對光強E一樣時，阻值R與之前相比更　
　（選填“大”或“小”）。
【解答】解：（1）分析表中的數據可以看出，光強E與電阻R的乘積始終為一定值，據此可得出二者的關系為R＝；
（2）如果當線圈中的大電流大于或等于0.2A
時，繼電器的銜鐵被吸合，
由歐姆定律，控制電路的總電阻至少：
R最小＝＝15Ω，
根據電阻的串聯，光敏電阻的最小值為：
R光＝R最小﹣R0＝15Ω﹣1Ω＝14Ω，
由表中數據，光敏電阻接收到的光照強度需要在3.0cd以上；
（2）若要提高該煙霧報警器的靈敏度，改換一個光敏電阻，使其在相對光強E一樣時，阻值R與之前相比更小，線圈中的電流更容易到達0.2A。
故答案為：（1）；（2）光敏電阻接收到的光照強度需要在3.0cd以上；（3）小。
10．圖甲為一磁懸浮地球儀，最上端為地理北極，它能大致模擬地磁場的分布特點，給人以奇特新穎的感覺。球體中有一個磁鐵，環形底座內有一金屬線圈，其電路原理圖如圖乙。
（1）地球儀是利用　
　的原理工作的，球體懸浮于空中，此時球體所受的磁力與　
　平衡；
（2）圖乙是底座中線圈放大圖，A端應連接電源的　
　極。電磁鐵上端的磁極是　
　極；
（3）增大電磁鐵線圈中的電流，地球儀靜止時受到的磁力　
　。（填“變大”“變小”“不變”）
【解答】解：
（1）磁懸浮地球儀之所以能懸浮在空中，是利用了同名磁極相互排斥的原理，地球儀工作時，球體懸浮于空中，此時球體受到的重力和磁力是一對平衡力；
（2）根據題意“地球儀的最上端為地理北極，它能大致模擬地磁場的分布特點”可知，球體下方的磁極為N極，根據同名磁極相互排斥，則電磁鐵上端為N極；由安培定則可知，電流從A流入，B流出，因此A端應接電源正極。
（3）增大電磁鐵線圈中的電流，地球儀受到的磁力增大，地球儀與底座之間距離變大，地球儀最后還是會處于靜止狀態，地球儀靜止時受到重力和磁力的共同作用，這兩個力是一對平衡力，大小相等，因地球儀的重力不變，所以地球儀靜止時受到的磁力不變。
故答案為：（1）同名磁極相互排斥；重力；（2）正；N；（3）不變。
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第5章總結提升
考法1　磁體周圍存在磁場及其證據
（2021春?蓬江區校級月考）關于磁場和磁感線，以下說法錯誤的是（　　）
A．磁體周圍存在著磁感線
B．磁體之間的相互作用是通過磁場產生的
C．磁體外部的磁感線都是從磁體的N極出發，回到S極的
D．小磁針靜止時指南北方向是因為受到地磁場作用的結果
[題組沖關]（2020秋?簡陽市
月考）下列關于磁場和磁感線的說法中錯誤的有（　　）
①地磁場的磁感線是從地球北極附近發出回到南極附近的
②磁感線是磁體周圍空間實際存在的曲線
③磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針N極決定的
④磁場看不見摸不著，但是可以借助小磁針感知它的存在
A．①
B．①②
C．①②③
D．①②③④
考法2
通過實驗認識通電導線周圍存在磁場
（2020秋?豐臺區期末）如圖所示是奧斯特實驗的示意圖，以下關于奧斯特實驗的分析正確的是（　　）
A．小磁針發生偏轉說明通電導線周圍存在磁場
B．移去小磁針后，通電導線周圍磁場消失
C．通電導線周圍的磁場與條形磁體周圍磁場相似
D．通電導線周圍的磁場方向與電流方向無關
[題組沖關]學習了奧斯特實驗后，小軍和小民認為：通電的螺線管周圍也存在磁場。可是，通電螺線管周圍的磁場是什么樣的呢？
為此，他們找來器材并連成了圖甲所示的實驗電路，運用研究磁場的方法來探究通電螺線管外部的磁場。
（1）小軍使用小磁針來進行探究。他先在木板上螺線管一端標有黑點的九個位置（圖甲）
各放置了一個小磁針。通電后發現這九個小磁針的指向如圖乙所示；改變通電電流的方向后，重新實驗發現這九個小磁針的指向如圖丙所示。
根據小軍的實驗，可以得出的結論是：
a．通電螺線管外部，中心軸線上各點的磁場方向是相同的；除中心軸線外，通電螺線管外部其他各點的磁場方向　　的；
b．通電螺線管外部各點的磁場方向還與　　方向有關。
（2）小民的實驗方法是：先在一張白紙中間按照螺線管的大小挖一個孔，然后把孔對準螺線管將白紙鋪在木板上，再把細鐵屑均勻地灑在白紙上。通電后輕輕敲擊木板，發現細鐵屑的排列情況如圖丁所示；改變通電電流的方向后，重新實驗發現細鐵屑的排列情況基本沒有變化。
根據小民的實驗現象，可以得出結論：
通電螺線管外部的磁場與我們學過的　　磁體的磁場相似。
（3）小軍和小民對他們的實驗結論進行討論后發現，如果把通電螺線管看做一個磁體，則它的N極和S極的位置是由通電電流的方向決定的。怎樣描述通電螺線管中電流的方向與N極位置之間的關系呢？
小軍經過反復思考，發現：從通電螺線管的一側看去，通電螺線管中電流的方向和N極位置的關系與擰電流表上的螺帽時螺帽旋轉的方向和螺帽前進方向的關系挺相似的。
小軍根據他的上述發現對“通電螺線管中電流的方向與N極位置的關系”的描述是：　　。
考法3
通電螺線管周圍磁場的特點
（2020秋?欒城區期末）
(?http:?/??/?www.m?/?physics?/?report?/?detail?/?20508b21-c19c-46d2-b439-79e0cbc034c0"
\t
"http:?/??/?www.m?/?_blank?)關于圖中所示的四個情景，下列說法中正確的是（　　）
A．甲圖：觸接后小磁針將發生偏轉，說明電流周圍有磁場
B．乙圖：磁場中導體ab豎直向上運動時，電流表指針會發生偏轉
C．丙圖：閉合開關后磁場中的導體ab運動，依據該實驗原理可制成發電機
D．丁圖：通電螺線管周圍的磁場強弱與電流方向有關
[題組沖關]（2020?東城區一模）小東同學利用如圖所示的實驗裝置探究通電螺線管周圍磁場特點。
（1）閉合開關后，小東觀察到放在螺線管下方的小磁針靜止時N極指向螺線管的　　（選填“左”或“右”）端；
（2）小東斷開開關，將圖中電源的正負極對調后，再閉合開關。他又觀察到放在螺線管下方的小磁針靜止時N、S極的指向也發生了對調。請你根據小東觀察到的這一現象，提出一個可探究的科學問題：　　。
考法4
通過實驗認識通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
(多選)如圖在探究通電導體在磁場中受力方向與什么方向有關時，一位同學做了如圖所示的三個實驗，圖中AB表示閉合電路的一部分導體，導體上箭頭表示電流方向，F表示導體受力方向，N、S表示蹄形磁鐵的南北極，則（　　）
A．通過（a）（b）說明通電導體在磁場中受力方向與電流方向有關
B．通過（b）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與電流方向有關
C．通過（b）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與磁場方向有關
D．通過（a）（c）說明通電導體在磁場中受力方向與磁場方向有關
考法5
電磁鐵的特性和工作原理　影響電磁鐵磁性的因素　電磁繼電器
如圖所示是智能扶手電梯工作原理圖，其中R是壓敏電阻，當有人乘梯時，壓敏電阻受壓阻值變化改變線圈中電流，引起電磁鐵磁性強弱變化，使得電磁繼電器動觸點的位置變動電動機轉速加快；當沒有人乘梯時，電動機轉速減慢減少耗電。下列選項正確的是（　　）
A．電磁鐵上端是N極
B．電磁鐵的工作原理與發電機的工作原理相同
C．R的阻值隨壓力的增大而減小
D．電動機的工作原理是電磁感應
[題組沖關]（2020秋?巨野縣期末）法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得?格林貝爾由于發現巨磁電阻（GMR）效應，榮獲了2007年諾貝爾物理學獎，這一發現大大提高了磁、電之間信號轉換的靈敏度，如圖是說明巨磁電阻特性原理的示意圖：
（1）閉合開關S2，指示燈不亮，再閉合開關S1，指示燈發光，由此可知：巨磁電阻的大小與電磁鐵的　　有關；
（2）若滑片P向左移動，電磁鐵的磁場　　（填“增強”，“減弱”），觀察到指示燈變得更亮，由此實驗可得出結論：　　。
考法6
通過實驗了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件
（2020?河東區一模）如圖所示的四個實驗裝置，其相關分析正確的是（　　）
A．如圖甲，該實驗可以探究通電導線的周圍是否存在磁場
B．如圖乙，閉合開關，通電螺線管右端為S極
C．如圖丙，該實驗是探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件
D．如圖丁，該實驗原理與電動機的工作原理相同
[題組沖關]（2021?海淀區校級模擬）在“探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”的實驗中，小燁將蹄形磁體放在水平桌面上，將導體棒懸掛在蹄形磁體的兩磁極之間，按如圖所示將導體棒、開關和靈敏電流計連接起來。已知電路器件均完好。
（1）閉合開關，小燁發現在導體棒運動過程中，電流計的指針未發生明顯偏轉，原因可能是　　。（選填選項前的字母，有不止一個正確選項）
A.導體棒在蹄形磁體中沿豎直方向運動
B.蹄形磁體的磁性太弱
C.導體棒水平運動速度太小
D.導體棒材質不是硬磁體
（2）讓導體棒在磁場中水平向左運動時，觀察到靈敏電流表的指針向右偏轉；讓導體棒在磁場中水平向右運動時觀察到靈敏電流表的指針向左偏轉。通過這一現象，可得出感應電流的方向與　　方向有關。
（3）阿舟想利用上述裝置探究“磁場對通電導線的作用，需要將靈敏電流表換成　　進行實驗。
1．（2020秋?中牟縣期末）桌面上放有一定量的鐵屑，現將兩根完全相同的條形磁鐵A的N極和磁鐵B的S極如圖所示放置在靠近鐵屑的上方，吸附一定量的鐵屑。若將吸附有鐵屑的兩極靠在一起，則吸附在連接處的鐵屑會（　　）
A．增加
B．不變
C．減少
D．無法確定
2．（2021?浦東新區二模）關于磁場，下列說法中正確的是（　　）
A．磁場只有強弱，沒有方向
B．磁場既有強弱，又有方向
C．磁場只有方向，沒有強弱
D．磁場沒有方向，沒有強弱
3．（2021?崇州市模擬）如圖所示，電磁技術廣泛應用于生活，下列說法不正確的是（　　）
A．動圈式話筒利用了電磁感應原理
B．手機無線充電效率不可能達到100%
C．轉動風扇，燈泡亮起來，利用了電磁感應原理
D．電流表指針的偏轉利用了電磁感應原理，且電流越大，偏角越大
4．（2021?高新區模擬）如圖所示，在電磁鐵正上方用彈簧掛著一條形磁鐵，開關閉合后，當滑片P從a端向b端滑動過程中，會出現的現象是（　　）
A．電流表示數變小，彈簧長度變短
B．電流表示數變小，彈簧長度變長
C．電流表示數變大，彈簧長度變長
D．電流表示數變大，彈簧長度變短
5．（2020?西寧二模）某宿舍樓一單元的幾家住戶為增強安全感。在單元樓梯口安裝了防盜門。如圖所示為單元防盜門門鎖的原理圖。各家住戶都安有一個控制開關S，用來控制門鎖，圖中只畫出了其中一家住戶的控制開關。該門鎖的工作過程是：樓上的人閉合控制開關S．門鎖上通電后的電磁鐵吸引卡入右側門上門扣中的銜鐵，銜鐵脫離門扣，門可打開。關于該門鎖。下列說法中正確的是（　　）
①閉合開關后，電磁鐵的右端為S極；
②閉合開關后，電磁鐵的右端為N極；
③該單元的各住戶控制門鎖的開關是并聯的；
④該單元的各住戶控制門鎖的開關是串聯的。
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
6．材料一：1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了通電導體周圍存在磁
材料二：1825年，瑞士物理學家科拉頓做了如下實驗：他將一個能反映微小變化的電流表，通過導線與螺旋線圈串聯成閉合電路，并將螺旋線圈和電流表分別放置在兩個相連的房間，如圖1．他將一個條形磁鐵插入螺旋線圈內，同時跑到另一個房間里，觀察電流表的指針是否偏轉。進行多次實驗，他都沒有發現電流表指針發生偏轉。
材料三：1831年，英國物理學家法拉第用閉合電路的一部分導體，在磁場里切割磁感線的時候，發現導體中產生電流，從而實現了剩用磁場獲得電流的愿望。
（1）進行奧斯特實驗時，在靜止的小磁針上方，分別用圖2甲和圖2乙兩種方式放置一根導線。當導線通電時，小磁針發生明顯偏轉的是　
　（選填“甲”或“乙”）。
（2）科拉頓、法拉第等物理學家相繼進行如材料所說的實驗研究，是基于　
的科學猜想。
（3）科拉頓的實驗中，　
　（選填“已經”或“沒有”）滿足產生感應電流的條件。要使他能觀察到電流表指針偏轉，你提出的一種改進方法是　
　。
7．黃勇豪家的小型養雞場用電熱孵化機自己孵化小雞，但很擔心半夜停電。為此他設計了一個停電提醒器（如圖），需要時把它的插頭插入電源插座并閉合開關S即可。如果停電，因為線圈　
　（填“得到”或“失去”）磁性，銜鐵就會被　
　（填“吸合”或“釋放”），電鈴就發聲提醒主人。
8．（2021?洪澤區校級一模）小文利用如圖所示的實驗裝置探究“導體在磁場中運動時產生感應電流的條件”。
（1）磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿　
　（選填“上下”或“左右”）方向運動時，電流表指針會發生偏轉。
（2）導體棒不動，閉合開關，磁鐵上下運動，電流表指針　
　（選填“會”或“不會”）發生偏轉。
（3）斷開開關，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，電流表指針都不發生偏轉。由此小明得出結論：閉合電路得一部分導體在磁場中做　
　運動時，電路中就產生感應電流。
（4）在實驗的過程中，小文還發現當導體棒AB水平向左運動時，電流表指針向右偏：讓導體棒AB水平向右運動時，電流表指針向左偏，這一實驗現象說明：感應電流的方向與導體運動的　
　有關。
9．小徐留意到每個教室的天花板上都安裝了火災報警器，通過查閱資料得知“控制電路”由光敏電阻R、電磁鐵（線圈阻值R0＝1Ω）、電源U＝3V、開關等組成；“工作電路”由工作電源、導線、Wi﹣Fi信號接收和發射器等組成，能發射信號到消防局。已知該光敏電阻的阻值R與光強E之間的一組實驗數據如表所示（“光強”表示光強的程度，符號為E，單位為cd）：
光強E/cd
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
光敏電阻R/Ω
42.0
21.0
14.0
10.5
8.4
7.0
（1）根據表中數據，得出光敏電阻的阻值R隨光強E變化的關系式R＝　　；
（2）閉合開關S，如果當線圈中的電流大于或等于0.2A時，繼電器的磁鐵被吸合，則光敏電阻接收器接受
到的光照強度需要在多少cd以上？
（3）要提高火災報警器的靈敏度，可采用的一種方法是：改換一個光敏電阻，使其在相對光強E一樣時，阻值R與之前相比更　
　（選填“大”或“小”）。
10．圖甲為一磁懸浮地球儀，最上端為地理北極，它能大致模擬地磁場的分布特點，給人以奇特新穎的感覺。球體中有一個磁鐵，環形底座內有一金屬線圈，其電路原理圖如圖乙。
（1）地球儀是利用　
　的原理工作的，球體懸浮于空中，此時球體所受的磁力與　
　平衡；
（2）圖乙是底座中線圈放大圖，A端應連接電源的　
　極。電磁鐵上端的磁極是　
　極；
（3）增大電磁鐵線圈中的電流，地球儀靜止時受到的磁力　
　。（填“變大”“變小”“不變”）
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