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专题一 电与磁产生及应用和工作原理
【知识梳理】
一、磁现象
（1）磁性：能够吸引 铁 、 钴 、镍等物质的性质
（2）磁体：具有 磁性 的物质（磁铁：铁质的磁体）
（3）磁极：
①定义：磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极。
②种类：如果磁体能自由转动，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）
③磁极间相互作用规律： 同名磁极相互排斥 ， 异名磁极相互吸引 。
（4）磁化：
① 定义：使原来没有磁性的物体得到 磁性 的过程。
磁铁吸引铁钉的原因是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。
铜 不能 （能/否）被磁化。
②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为 硬磁性材料 。所以制造永磁体使用 钢 ，制造电磁铁的铁芯使用软铁。
二、磁场
（1）定义：磁体周围存在着的物质，它是一种 看不见、摸不着 的特殊物质。
注意：磁场真实存在！
（2）基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
注意：里使用的是转换法。
（3）方向规定：小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。
（4）磁感线：在磁场中一些带箭头的曲线。
①★方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的 北极 出来，回到磁体的南极。
②说明：
A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的曲线，不是客观存在的。
B、用磁感线描述磁场的方法叫模型法。
C、磁感线是封闭 的曲线。
D、磁感线立体 的分布在磁体周围，而不是平面的。
E、★磁感线不相交 。
F、★磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 。
③熟练掌握条形磁铁磁感线的画法。
三、地磁场
（1）地球是一个具大的磁体，地球周围空间存在着磁场。磁针指南北是因为受到地磁场的作用。
（2）磁极：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：首先由我国宋代的沈括发现，地理的南北极与地磁的南北极之间的夹角。
【题型精炼】
1．（2023八下·吴兴期中）如图所示，在水平地面上的磁铁上方，有挂在弹簧测力计上的磁体或铁块。小明提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的磁体或铁块下端，沿图示水平路线从A缓慢移到B。则图中能反映图中弹簧测力计示数F随位置变化的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】磁体、磁极、磁化
【解析】【分析】根据条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，和“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引”的规律分析。【解答】条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
A.当挂着的磁体向右移动时，相互吸引力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互排斥力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变小的，故A不合题意；
B.当挂着的磁体向右移动时，相互排斥力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互吸引力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变大的，故B符合题意；
CD.当挂着的磁体向右移动时，两端的引力较大，中间的引力较小，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是先变小后变大，故C、D不合题意。
故选B。
【举一反三】
1．（2024八下·浙江期中）下列用磁感线描述磁体外部磁场中不正确的是
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】磁场和磁感线；地磁场
【解析】【分析】磁体外部的磁感线是从N极出来回到S极的。
【解答】A、磁体外部的磁感线是从N极出来回到S极的，图中磁感线画法正确，故A正确；
B、图中磁感线符合同名磁极相互排斥的磁感线特点，故B正确；
C、地理的北极附近是地磁的S极，图中磁感线画法符合磁体外部的磁感线是从N极出来回到S极，故C正确；
D、图中磁感线不符合同名磁极相互排斥的磁感线特点，形状如B选项所示，箭头指向S，故D错误。
故答案为：D。
【知识梳理】
一、直线电流周围存在磁场
（一）背景
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现直线电流周围存在磁场
（二）奥斯特实验（如图所示，小磁针涂黑断为 N 极）
（1）实验现象：
①导线通电，导线下方小磁针转过90，垂直于纸面向外（选填“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）；
②通电电流方向改变，小磁针转过90，垂直于纸面向里（选填“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）
（2）实验结论：
① 通电导体周围存在磁场；
②磁场方向与电流方向有关。
（3）重大意义：发现了 电 和 磁 之间的联系。
（三）通电直导线周围磁场的特点（如图示实验）
（1）是一个以 导线上的点为圆心的 同心圆；
（2）距离直线电流越近，磁性越 强 。
（3）都在与导线垂直的平面上。
（四）通电直导线周围磁场方向的判定
安培 右手螺旋定则 定则，即：大拇指指向为 电流方向 ； 四指环绕方向为 磁场方向。
二、通电螺线管周围存在磁场
（1）通电螺线管周围能产生磁场，并与 条形磁铁 的磁场很相似。
（2）改变了电流方向，螺线管的磁极改变。（填“改变”或“不变”）
（3）判定定则
安培 右手螺旋定则 定则，即：四指环绕方向为 电流方向 。大拇指所指的一端就是螺线管的北极
（4）通电直导线磁场与通电螺线管磁场比较
三、通电螺线管周围磁场强弱的影响因素实验
（1）影响通电螺线管周围磁场强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、有无铁芯等；
① 通过电流越大，磁性越强；
② 线圈匝数越多，磁性越强；
③ 插入铁芯，磁性大大增强；
④ 通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
四、电磁铁的应用
（一）电磁铁
内部带 有铁芯的螺线管 就构成电磁铁。
（二）电磁铁的特点
（1）磁性的有无可由 电流的通断 来控制；
（2）磁性的强弱可由改变 电流大小、线圈匝数 来调节；
（3）磁极（磁场方向）可由 电流方向 来改变。
注意：电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
（三）电磁铁的应用
电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、电话、信息的磁记录。
（四）电磁继电器
实质上是一个由 电磁铁 来控制的 开关 。
（1）工作过程：控制电路通电，电磁铁有磁性，吸引衔铁，达到控制作用。
（2）作用：实现远距离操作，利用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
（3）如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。
①当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。
②当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
（五）生活中的例子
（1）磁悬浮列车利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。
（2）在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。
（3）电话：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。
【题型精炼】
1．（2023八下·金华期中）连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是（　　）
A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
【答案】B
【知识点】影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】分析各个选项中实验所需的实验器材，需要的实验电路，然后与图片进行比较即可。
【解答】A.断开开关，无电流；闭合开关，有电流，通过能够吸引大头针判断是否有磁场，则可以探究电流的有无对电磁铁的磁场的影响，故A不合题意；
B.探究电流方向对电磁铁磁场方向的影响时，需要改变电路中的电流方向，而这个电路无法实现，故B符合题意；
C.探究电流大小对磁场强弱的影响时，需要控制线圈匝数相同而改变电流，只需观察同一个电磁铁，然后调节变阻器的阻值即可，故C不合题意；
D.探究线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响时，需要控制电流相同而改变线圈匝数，题目中两个电磁铁线圈匝数不同，二者串联即通过电流相等，故D不合题意。
故选B。
【举一反三】
1．“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设：
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用
（1）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 　 　。
（2）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 　 　（选填“不改变”或“改变”）。
（3）得出实验结论后，他将四条彼此绝缘的通电直导线在同一平面内，四根导线中的电流大小相等，要使四根导线所围矩形中心处O点的磁场增强，电流被切断的应是 　 　。
【答案】（1）磁针偏转的方向不变
（2）改变
（3）I4
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】通电导线周围有磁场；地球是一个巨大的磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，导致静止的小磁针的N极指向北方。
磁场方向与电流的方向有关。
根据安培定则判断4根通电导线在1、2、3、4四个区域产生的磁场方向，根据磁场的叠加，判断哪个区域的磁场最强。
【解答】 （1）如果乙正确，他们调换电池的正负极，改变电流的方向，磁场方向改变，小磁针偏转方向改变；如果甲同学的假设是正确的，磁针偏转的方向不变；
（2）由于电流产生的磁场在导线上、下方的方向相反，当小磁针从下方移到上方之后，小磁针的转动方向会相反；
（3）根据右手螺旋定则来确定通电导线周围磁场的分布，以点代表磁场指向纸外，叉代表磁场指向纸内，各导线在各个区域产生的磁场方向如图所示：
导线1、2、3在中心O产生的磁场方向都是垂直纸面向里，只有导线4产生的磁场的方向向外，根据磁场的叠加可知，要使O的磁场增强，应切断I4。
故答案为：（1）磁针偏转的方向不变；（2）改变；（3）I4。
【知识梳理】
一、磁场对通电导体的作用
（1）通电导体在磁场中会受到 力 的作用，其受力方向与 磁场方向 、导体中的 电流方向 有关。
当两者中任意一个的方向 改变 ，导体的受力方向就会 改变 。
（2）当通电线圈所在平面与磁场平行时，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁力的方向 相反 且不在一条直线上，在这两个力的作用下，线圈会发生 转动 。当线圈从其所在平面与磁场平行的位置转过90°时，这两个力恰好在同一直线上，而且 大小 相等、方向 相反 ，是一对平衡力。静止的线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫做 平衡位置 ，此时线圈所在平面恰好与磁感线 垂直 。
（3）通电线圈转到平衡位置时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来。这是因为通电线圈转到 平衡位置 时具有一定的速度，由于 惯性 它会继续运动，但线圈这时受到 磁力 的作用，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。
二、直流电动机
（1）直流电动机靠 直流 电源供电，利用通电线圈在磁场里受到力的作用而转动的原理制成，是把 电 能转化为 机械 能的装置
（2）如图所示，直流电动机主要由线圈（转子）、磁铁（定子）、换向器、电刷等构成。
（3）平衡位置：线圈处于该位置时受平衡力作用（无换向器的情况下）
（4）换向器：由两个 铜质半环 构成，与 电刷 配合使用。当线圈刚转过平衡位置时，能交换电刷与换向器铜质半环的接触，从而改变线圈中的 电流 方向和 线圈 的受力方向。
（注：直流电动机的线圈在平衡位置时没有电流，也不受力的作用。）
（5）电动机构造简单、控制方便、效率高、无污染，广泛地应用在日常生活和各种生产中。
三、电磁感应现象
（1）1831年，英国物理学家 法拉第 发现了磁生电的条件和规律，实现了利用磁场获得电流的愿望。这个重大发现，带来了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。
（2）定义： 闭合 电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 的运动时，导体中就会产生 电流 ，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫 感应电流 。
（3）感应电流的方向跟导体的 运动方向 和 磁场方向 有关。
①如果改变其中一个量的方向，则电流方向将改变；
②如果两个量的方向同时发生改变，则电流方向将不变。
（4）如果电路不闭合，当导体做切割磁感线运动时，导体中 没有 感应电流，但导体两端会有 感应电压 。
（5）在电磁感应中， 机械 能转化为 电能。
四、交流发电机
（1）交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电，如手摇发电机产生的电流。
我们所用的电网以 交流 电供电，电压是220伏、周期是0.02秒、频率是50赫兹 、电流方向1s改变100次 。
（2）直流电：电流方向不随时间改变的电流叫直流电，如从干电池中获得的电流。
（3）应用——交流发电机
①构造：线圈、磁极、铜环、电刷；
②★工作原理： 电磁感应 ；
③★能量转换：工作过程中，机械能 转化为 电能 。
④大型交流发电机主要由转子和定子两部分组成。一般采用线圈不动（定子），磁极旋转的方式。
（4）大型交流发电机为了得到较强的磁场，用 电磁铁 代替永磁体。
【题型精炼】
1．（2024八下·杭州期中）如图所示的四个装置，以下关于演示其物理现象描述正确的是（　）
A．图a可用来演示通电导线在磁场中受力的作用
B．图b可用来演示磁场对通电导线的作用
C．图c可用来演示发电机的原理
D．图d可用来演示电磁铁中电流大小与磁性强弱的关系
【答案】A
【知识点】通电直导线周围的磁场；影响电磁铁磁性强弱的因素；电磁感应；磁场对通电导线的作用
【解析】【分析】图 a：通电导体在磁场中会受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关。这是电动机的工作原理，将电能转化为机械能 。
图 b：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关。这是发电机的工作原理，将机械能转化为电能。
图 c：当导线中有电流通过时，放在导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，即电流具有磁效应 。
图 d：电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数以及有无铁芯有关。在电流和铁芯相同的情况下，线圈匝数越多，磁性越强；在线圈匝数和铁芯相同的情况下，电流越大，磁性越强；在电流和线圈匝数相同的情况下，有铁芯时磁性更强。图 d 中两电磁铁串联，电流相等，匝数不同，可探究磁性强弱与匝数的关系。
【解答】A、图a中有电池，是电动机原理，即通电导线在磁场中受力的作用，故A正确；
B、图b中没有电池，是电磁感应现象实验，故B错误；
C、图c中验证了通电导体周围存在磁场，说明了电流的磁效应，故C错误；
C、图d中电流大小一定，验证了磁性强弱与线圈匝关系，故D错误。
故答案为：A。
【举一反三】
1．（2024八下·杭州期中）在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统——制作小型电动机”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程遇到的一些困难，请你帮助小组完成下列内容：
【项目实施】
①经过课堂学习，图甲是直流电动机模型，图乙是小组同学自制的简易电动机模型电路。闭合开关，小杭用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始转动。造成这一现象的原因是 　 　；
②小组同学发现转动半圈后无法持续转动，为了让电动机持续转动，该组同学想到将线圈转轴一端的漆包线一端全部刮掉，另一端需　 　（选填“刮去上半周”、“刮去下半周”或“全部刮去”）处理才能达到目的；
③如图乙所示，小杭换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中串联一个元件　 　，可以方便的调节线圈转动的速度。
【答案】当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用；刮去下半周；滑动变阻器
【知识点】通电螺线管的磁场；通电导体在磁场中的受力方向的判断；直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【分析】（1）当线圈处在平衡位置时，线圈受平衡力作用；
（2）线圈之所以能转动是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，此时所受到的磁场力因方向改变会阻碍线圈的转动；
（3）转速大小与电流大小有关，结合欧姆定律分析。
【解答】（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，拨动一下后，电动机便转动起来，连续转动。
（2）该线圈之所以能转动，是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用惯性转动。
（3）改变电流大小，能调节线圈转动的速度，串联一个滑动变阻器。
1．（2023八下·婺城期中）如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起。下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】磁场和磁感线
【解析】【分析】利用磁感线的特点分析判断，即磁感线在磁体的外部由N极指向S极。
【解答】如图，两个纺锤形磁铁左右相吸，说明它们的左、右两侧为磁极，由于磁感线在磁体的外部由N极指向S极，所以它们左、右两侧的磁感线从左侧N极指向右侧的S极，或者从右侧的N极指向左侧的S极，故能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是C图。
故答案为：C。
2．（2024八下·杭州期中）以下四个用来比较条形磁铁的两端与中间磁性的强弱的实验，其中不能达到目的是（　　）
A．甲实验中将条形磁铁平移靠近三颗小铁球
B．乙实验中将两根条形磁铁相互平移靠近
C．丙实验中将条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向左移动
D．丁实验中将放在一堆大头针上的条形磁铁提起
【答案】B
【知识点】磁体、磁极、磁化；磁极间的相互作用
【解析】【分析】1、磁性特点：条形磁铁具有两个磁极，即南极（S 极）和北极（N 极），磁极处磁性最强，磁铁中间部分磁性最弱 。这是因为磁铁内部的分子电流有序排列，在两端形成的磁效应更为集中，而中间部分的磁效应相互抵消，导致磁性较弱。
2、同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 。磁体周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体有力的作用，这种力的作用通过磁力体现。当两个磁体靠近时，根据磁极的性质产生吸引或排斥的效果。
3、吸引铁磁性物质的多少：通过观察磁体吸引铁屑、大头针等铁磁性物质的数量来判断磁性强弱，吸引的数量越多，磁性越强。如本题甲、丁实验，可根据吸引小铁球、大头针的情况判断条形磁铁不同部位磁性强弱。
【解答】A、将甲实验中的条形磁铁平移靠近三颗小铁球，可以发现条形磁铁的两端对小铁球的作用大，中间对小铁球的作用小，可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，故A不符合题意；
B、将乙实验中的两根条形磁铁相互平移靠近，由于两个条形磁铁的两端磁性最强，条形磁铁在两端的磁力作用下整个条形磁铁一起对另一条形磁铁进行作用，不能分辨条形磁铁哪个部位磁性最强，故B符合题意；
C、将丙实验中的条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向右移动，会发现条形磁铁两端对铁块的作用比中间对铁块的作用大，可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，故C不符合题意；
D、将丁实验中放在一堆大头针上的条形磁铁提起，会发现条形磁铁的两端比中间吸引大头针多，可以判断条形磁铁的磁性两端强、中间弱的特性，故D不符合题意。
故答案为：B。
3．（2024八下·杭州期中）如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，电路连接完整后，闭合开关S时，小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向右运动，则下列变阻器接入电路的方式正确的是（　　）
A．a接e、d接f B．a接e、b接f C．c接e、d接f D．c接e、b接f
【答案】A
【知识点】磁极间的相互作用；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】首先根据安培定则判断通电螺线管的磁极，然后根据变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向左运动，根据同异名磁极相互吸引，可知，此时电路中的电流变大，磁性增强，则电阻变小，然后根据滑动变阻器有四个接线柱，接入电路时选择上面一个，下面一个做出解答。
【解答】根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的左端为N极；当变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向右运动，即通电螺线管的磁性增强，异名磁极相吸引，则此时电路中的电流变大，则变阻器接入电路中的电阻变小，由于滑动变阻器按照一上一下连接，则a接e、d接f，或a接e、c接f，故A正确，BCD错误。
故答案为：A。
（3题图） （4题图）
4．（2021八下·滨江期中）在制造精密电阻时，常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管（　　）
A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极
C．左端为S极。右端为N极 D．左端为N极，右端为S极
【答案】B
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】根据安培定则分析判断。
【解答】根据图片可知，当导线从左向右绕时，与导线从右向左绕时，导线上的电流方向相反。根据安培定则可知，两个线圈产生的磁场方向相反，大小相等，因此相互抵消，即左右两端都没有磁极，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
5．（2024八下·洞头期中）无线充电是一种增加手机续航时间的方式，无线充电的技术原理是：电流流过充电座的“送电线圈”产生变化的磁场，手机中的“受电线圈”靠近该变化磁场时就会产生感应电流，给智能手机充电，下图与“受电线圈”中的工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】通电直导线周围的磁场；影响电磁铁磁性强弱的因素；产生电磁感应现象的条件和规律
6．（2024八下·余杭期中） 如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，abcd 为电动机的线圈，00'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则(　　)
A．螺线管F 端为N 极 ，P 端 为N 极
B．图中线圈平面恰好处在平衡位置
C．若将电源的正负极对调，转动方向不变
D．图示装置工作时把机械能转化为电能
【答案】C
【知识点】通电导体在磁场中的受力方向的判断；直流电动机的构造原理与工作过程；通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【分析】 A.开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断两个螺线管的磁极；
B.当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡；
C.通电导体在磁场中受到力的作用；通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关；
D.根据电动机的能量转化过程判断。
【解答】 A.由图知电流从螺线管的左端流入、右端流出，据安培定则可知，通电螺线管EF的E端为N极、F端为S极，通电螺 线管PQ的P端为N极、Q端为S极，故A错误；
B.当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，故B错误；
C.若只将电源的正负极对调，则电流的方向发生改变，两个螺线管的磁极的方向也发生了改变，即线圈所处磁场方向改 变，则受到的磁场力的方向不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同，即顺时针转动，故C正确；
D.电动机工作时将电能转化为机械能，故D错误。
故选C。
（6题图） （7题图）
7．（2024八下·长兴期中）同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，与该实验装置左侧运动原理相同的装置是（　　）
A．电风扇 B．电磁起重机 C．扬声器 D．动圈式话筒
【答案】D
【知识点】电磁感应；直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【分析】闭合开关，将导体ab水平向右移动，此时相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，故导体中会有感应电流产生，是电磁感应现象，此时导体ab相当于电源；cd相当于放入磁场中的通电导体，故cd受力运动；实验装置左侧运用的原理是：电磁感应现象；实验装置右侧运用的原理是通电导体在磁场中受力运动。
【解答】A．电风扇主要部件是电动机，它是通电能转动的机器，即利用通电导线在磁场中受力运动，与该实验装置左侧运动原理不相同，故A不符合题意；
B．电磁起重机是利用电流的磁效应的原理工作的，与该实验装置左侧运动原理不相同，故B不符合题意；
C．扬声器，原理是利用通电导线在磁场中受力运动，与该实验装置左侧运动原理不相同，故C不符合题意；
D．动圈式话筒是利用电磁感应现象的原理制成的，与该实验装置左侧运动原理相同，故D符合题意。
故答案为：D。
8．（2024八下·杭州期中）在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小明连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，小磁针 　 　（选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
【答案】顺；减弱
【知识点】磁极间的相互作用；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】开关闭合后，根据电流方向利用安培定则可判断螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可判出小磁针的指向；由滑动变阻器的滑片移动可得出电路中电流的变化，则可得出螺线管中磁场的变化。
【解答】由图可知螺线管中电流由左侧流入，则由右手螺旋定则可知，螺线管A端为N极，B端为S极，因异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，则可知小磁针顺时针转动。
若滑动变阻器的滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则由欧姆定律可得线圈中的电流变小，则电磁铁的磁性减弱。
（8题图） （9题图）
9．（2024八下·杭州期中）如图甲所示，一根条形磁铁摔断成两段，取右边的一段靠近小磁针，则乙图中裂纹处的磁极是 　 　极。若把这两段磁铁沿裂纹吻合放在一起（如图甲），则这两段会相互 　 　（选填“吸引”或“排斥”）。
【答案】N；吸引
【知识点】磁极间的相互作用
【解析】【分析】任何磁体都有两个磁极：磁北极（N极）和磁南极（S极）；磁体分成若干份，每一份又是一个新的磁体。
【解答】由图乙可知，小磁针右端为S极，由于异名磁极相互吸引，所以裂纹处的磁极为N极。
由图甲可知，左边裂纹的磁极是S极，右边裂纹的磁极是N极，由于异名磁极相互吸引，所以把这段磁铁沿裂纹吻合放在一起会相互吸引。
10．（2023八下·绍兴期中）如图所示，在观察奥斯特实验时，小明注意到置于通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转。小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，小磁针也将发生偏转。请你说出小明推测的依据是：　 　，你认为磁针的N极会向　 　（选填“纸内”或”纸外”）偏转。
【答案】电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场；纸外
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】此题主要考查了奥斯特实验的现象及结论，一定要掌握电流的磁效应．同时考查了学生利用所学知识解决问题的能力．关键是找出两者间的共同点，将复杂的问题简单化。同时在此题中一定要注意电流方向与电子的定向移动方向相反，要解决此题，需要搞清电流的形成原因，知道电流是由于电荷的定向移动形成的。导线能够导电靠的就是自由电子的定向移动。同时要掌握电流的磁效应，知道电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关。
【解答】如图所示，奥斯特实验表明，当导线中有电流通过时，小磁针会发生偏转．说明了电流周围存在磁场。当电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，由于电子发生定向移动而形成电流，又因为电流周围存在磁场，所以小磁针会发生偏转。由图知，当电流向右时，小磁针的N极向纸内偏转，右图电子定向向右移动，而电流方向与电子定向移动方向相反，所以电流方向向左．因此小磁针受力方向与左图相反．N极将向纸外偏转。
故答案为：电子的定向移动形成电流，电流周围存在磁场；纸外。
11．（2024八下·余杭期中）通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用安培定则来判断，如图甲。单匝线圈的极性与电流方向的关系也符合安培定则，如图乙，则小磁针右侧是　 　极 ( 填“N” 或 “S”) 。 把两个线圈A 和 B 挂在水平光滑的固定绝缘杆 MN上，如图丙，当两线圈通入方向相同的电流时， A、B 两线圈之间的距离将 　 　 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】N；变小
【知识点】通电螺线管的极性和电流方向的判断
【解析】【分析】（1）根据安培定则判断线圈的极性，根据磁极之间的相互作用规律确定小磁针的指向；
（2）根据安培定则判断两个线圈的磁极方向，再根据磁极之间的相互作用规律分析解答。
【解答】（1）根据乙图可知，大拇指指向右端，则右端为线圈的N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁针的左端为S极，右端为N极；
（2）根据右手定则可知，两个线圈的左端都是S极，右端都是N极。二者的中间互为异名磁极，因此相互吸引而距离变小。
12．（2024八下·杭州期中）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小杭同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
（1）比较乙、丙两图，可通过观察 　 　来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是 　 　；
（3）利用图丁探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两个电磁铁串联的目的是 　 　；
（4）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性增强的是 　 　。
A．滑片P向右移动，其他条件不变
B．滑片P向左移动，其他条件不变
C．开关S由1扳到2，其他条件不变
D．电源的正负极对调，其他条件不变
【答案】电磁铁吸引大头针的数目多少；大头针被磁化后，同名磁极互相排斥；控制通过两个电磁铁的电流相同；B
【知识点】探究影响通电螺线管磁性强弱的因素的实验；影响电磁铁磁性强弱的因素
【解析】【分析】（1）根据转换法，可通过观察电磁铁吸引大头针的数目多少来判断电磁铁磁性的强弱。
（2）同名磁极互相排斥。
（3）探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流相同，线圈匝数不同。
（4）电磁铁磁性的强弱受电流的大小、线圈的匝数、以及铁芯的有无等因素的影响，从这一角度，对照各选项可进行针对性地分析。
【解答】（1）根据转换法，可通过观察电磁铁吸引大头针的数目多少来判断电磁铁磁性的强弱。
（2）实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后。
（3）探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流相同，将两电磁铁串联的目的是控制通过两个电磁铁的电流相同。
（4）A、其他条件不变，电路中的电阻增大，电磁铁的磁性会减弱，故A不符合题意；
B、其他条件不变，电路中的电阻减小，电磁铁的磁性会增强，故B符合题意；
C、其他条件不变，线圈的匝数减少，电磁铁的磁性会减弱，故C不符合题意；
D、其他条件不变，对电磁铁的磁性强弱不会有影响，故D不符合题意。
故选B。
13．（2024八下·余杭期中）利用图甲所示的装置在研究“磁场对通电导体的作用”实验中：
（1）应 在 从 M 、N 之间接入　 　(填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选用轻质的　 　(填“铁棒”或“铝棒”)。
（2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N 极 水 平 指 向S 极，且线圈所处的 空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab 段 和cd 段受到的两个力，这两个力　 　 ( 填 “是”或“不是”) 一对平衡力。
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装　 　，自动改变线圈中的电流方向。
【答案】（1）电源；铝棒
（2）不是
（3）换向器
【知识点】通电直导线周围的磁场；直流电动机的构造原理与工作过程
【解析】【分析】（1）磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，为了避免磁体吸引导体棒，探究磁场对通电导体的作用时，导体棒不能为磁性材料；
（2）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和导体中的电流方向有关；
二力平衡的条件是大小相等、方向相反、同一物体、同一直线上，据此判断二力是否是一对平衡力；
（3）平衡位置是线圈平面与磁感线垂直的位置；为了使线圈能持续转动，需利用换向器及时改变线圈中的电流方向。
【解答】（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对通电导体的作用”时，即必须有电源，所以在M、N之间应接入电源；
探究磁场对通电导体的作用时，因为磁铁能够吸引铁棒，所以导体棒不能选择铁棒，而应选用轻质的铝棒进行实验；
（2）在乙图中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab段和cd段的电流方向相反，则ab段和cd段所受磁场力的方向相反，但这两个力不在同一直线上，也不在同一物体上，所以二力不是一对平衡力；
（3）为了使线圈能持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的电流方向。
故答案为：（1）电源；铝棒；（2）不是；（3）换向器。
14．（2024八下·余杭期中）在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是　 　。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是　 　。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1
是　 　 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是　 　。
【答案】（1）检测感应电流的产生；开关
（2）①错误；②感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比）
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）①闭合开关后，当导体做切割磁感线运动时，如果灵敏电流计的指针摆动，那么说明产生了感应电流。
②产生感应电流的条件：①闭合电路的部分导体；②做切割磁感线运动；
（2）①将磁体上下颠倒后，磁场方向发生改变。如果此时电流计的示数发生改变，那么说明感应电流大小与磁场方向有关；否则，说明二者无关；
②根据表格数据分析感应电流大小与导体运动速度的内在联系。
【解答】（1）①灵敏电流计的作用是检测感应电流的产生。
②若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那么你认为首先应该关注的器材是开关，因为通路是产生感应电流的前提条件。
（2）①根据题意可知，当改变磁场方向后，电流计的示数保持不变，那说明感应电流大小与磁场方向无关，即猜想1是错误的。
②根据表格数据可知，当导体运动的速度变大时，感应电流的示数变大，且二者的比值保持不变，那么得到： 感应电流的大小与导体水平方向的运动速度大小有关，导体运动越快，感应电流越大（或感应电流的大小与导体在水平方向的运动速度成正比） 。
15．（2024八下·长兴期中）发光二极管（LED灯）具有单向导电性，如右图，当电流从“+”极流入时，LED 灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯不发光。小金想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的 LED 灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如表所示实验操作：
组别 磁体方向 磁体运动方向 观察现象
图乙 S上N下 向下运动 A灯发光， B灯不发光
图丙 S上N下 向上运动 A灯不发光， B灯发光
（1）实验中，将两个 LED灯反向并联的目的是　 　。
（2）在该实验中，小金探究的是“感应电流的方向与　 　有关”。
（3）若要探究“感应电流的方向与磁场方向有关”，在完成上述实验后，还应补做的实验是　 　。
【答案】（1）确定感应电流的方向
（2）导体切割磁感线
（3）将磁体方向改为N上S下，将磁体向下运动，与乙组对照/将磁体向上运动，与丙组对照
【知识点】探究电磁感应现象的实验
【解析】【分析】 发光二极管（LED灯）具有单向导电性，研究“感应电流的方向与哪些因素有关”采用控制变量法，注意单一变量原则，根据变量的不同，结果不同，得到最终结论。
【解答】（1）实验中，将两个LED灯反向并联，根据发光二极管（LED灯）具有单向导电性，便于确定感应电流的方向。
（2）在该实验中，磁体方向不变，磁体运动方向改变，所以小金探究的是“感应电流的方向与导体切割磁感线有关”。
（3）若要探究“感应电流的方向与磁场方向有关”，要控制磁体运动方向不变，故在完成上述实验后，将磁体方向改为N上S下，将磁体向下运动，与乙组对照；将磁体向上运动，与丙组对照，最后得出实验结论。
16．（2024八下·东阳期中）小阳对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线图产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过相关知识的小阳提出质疑，手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
（1）由上述内容可知，手机无线充电的原理是　 　。
（2）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小阳认为，可能是P线圈中的电流过小，于是他将滑片向左移，他的这一操作是基于什么猜想？　 　。
（3）滑片左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在图丙实验中若导体ab上下运动时，则闭合电路中不产生感应电流的原因　 　。
（4）小阳发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象，如下表所示。小浩认为小阳的猜测并不正确，请判断小浩的说法是否正确，并合理选择表格中的两次实验说明理由　 　。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
【答案】（1）电磁感应现象
（2）Q线圈中的电流越大，P线圈中的电流也越大（磁场强度越大，P线圈中感应电流越大，意思表述正确即可）
（3）该闭合电路中的磁感线数量没有发生改变
（4）不正确，比较3、6（或4、7）可知，其余条件不变，只改变电流方向，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）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，这就是电磁感应现象。
（2）根据实验操作分析发生变化的物理量，据此确定实验猜想；
（3）根据丙图可知，当导体ab上下运动时，它始终没有切割磁感线，即通过闭合电路的磁感线数量不变，因此不会产生感应电流；
（4）要探究线圈中的电流方向是否会影响电流计指针偏转方向时，必须控制其它因素相同，而改变电流方向。
【解答】（1）由上述内容可知，手机无线充电的原理是电磁感应现象。
（2）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小阳认为，可能是P线圈中的电流过小，于是他将滑片向左移，他的这一操作是基于猜想：Q线圈中的电流越大，P线圈中的电流也越大（磁场强度越大，P线圈中感应电流越大）。
（3）小科向老师请教，得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中就能产生感应电流。请根据上述事实，课本实验中导体ab上下运动时不产生感应电流的原因（图丙）是该闭合电路内磁感线数量未发生改变。
（4）小浩的说法不正确，理由是： 比较3、6（或4、7）可知，其余条件不变，只改变电流方向，灵敏电流计指针偏转方向不改变，说明感应电流方向与Q线圈中的电流方向无关 。
17．（2024八下·湖州期中）为探究影响电磁感应产生的感应电流太小的因素，小科设计实验步骤如下：
a.用铜夹将塑料管竖直固定在铁架台上，管的上下两端各固定 100匝的线圈，线圈与发光二极管相连，在塑料管的正下方放置一个塑料盒，用来承接下落的强磁铁，如图所示（其中固定装置已省去）。
b.让强磁铁从管的上端自由下落到其下端的塑料盒中。
c.观察现象，两个二极管均发光，下方二极管更亮。
（1）实验中，发光二极管的作用是　 　。
（2）通过上述实验，可以探究　 　对电磁感应产生的感应电流大小的影响。
（3）为进一步探究线圈匝数对电磁感应产生的感应电流大小的影响，后续进行的操作是　 　。
【答案】（1）反映感应电流的产生和大小
（2）导体做切割磁感线运动的速度
（3）将下面线圈换成匝数更多的电磁铁，让强磁铁从上面落下，观察上下两个灯泡的亮度变化即可
【知识点】产生电磁感应现象的条件和规律
【解析】【分析】（1）当有电流经过时，二极管会发光，且经过的感应电流越大，二极管的亮度越大；
（2）根据描述分析哪个因素发生改变即可；
（3）根据控制变量法的要求可知，探究感应电流大小与线圈匝数的关系时，要控制磁场强弱相同，只改变线圈匝数，据此分析解答。
【解答】（1） 实验中，发光二极管的作用是反映感应电流的产生和大小。
（2）当强磁铁从上面下落时，速度越来越快，即通过下面线圈的速度大于通过上面线圈的速度，那么可以探究导体做切割磁感线运动的速度对产生感应电流大小的影响。
（3） 为进一步探究线圈匝数对电磁感应产生的感应电流大小的影响，后续进行的操作是 ：将下面线圈换成匝数更多的电磁铁，让强磁铁从上面落下，观察上下两个灯泡的亮度变化即可。
18．（2024八下·杭州期中）“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转。
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。
（1）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 　 　；
（2）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，磁针偏转的方向　 　（选填“不改变”或“改变”）；
（3）为了使实验现象更明显，导线应该沿 　 　（选填“东西”或“南北”）方向放置。
【答案】磁针偏转的方向不变；改变；南北
【知识点】通电直导线周围的磁场
【解析】【分析】通电导线周围有磁场；地球是一个巨大的磁体，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，导致静止的小磁针的N极指向北方；
磁场方向与电流的方向有关；
地球的磁场方向是从地理的南方指向北方，所以为了避免地磁场对该实验的影响，应该将导线南北放置。
【解答】（1）如果乙正确，他们调换电池的正负极，磁场方向改变；如果甲同学的假设是正确的，磁针偏转的方向不变。
（2）由于电流产生的磁场在导线上、下方的方向相反，小磁针的转动方向会相反。
（3）地球的磁场方向是从地理的南方指向北方，所以若将导线东西放置，通电导线的磁场方向是南北方向的，但若将导线南北放置，所以此时小磁针会在导线磁场的作用下发生偏转。
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专题一 电与磁产生及应用和工作原理
【知识梳理】
一、磁现象
（1）磁性：能够吸引 、 、镍等物质的性质
（2）磁体：具有 的物质（磁铁：铁质的磁体）
（3）磁极：
①定义： ，任何磁体都有两个磁极。
②种类：如果磁体能自由转动，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）
③磁极间相互作用规律： ， 异名磁极相互吸引 。
（4）磁化：
① 定义：使原来没有磁性的物体得到 磁性 的过程。
磁铁吸引铁钉的原因是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。
铜 （能/否）被磁化。
②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为 硬磁性材料 。所以制造永磁体使用 ，制造电磁铁的铁芯使用软铁。
二、磁场
（1）定义：磁体周围存在着的物质，它是一种 、 的特殊物质。
注意：磁场 存在！
（2）基本性质：磁场对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
注意：里使用的是转换法。
（3）方向规定：小磁针静止时北极所指的方向就是该点磁场的方向。
（4）磁感线：在磁场中一些带箭头的曲线。
①★方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的 北极 出来，回到磁体的 。
②说明：
A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的曲线，不是客观存在的。
B、用磁感线描述磁场的方法叫 。
C、磁感线是封闭 的曲线。
D、磁感线立体 的分布在磁体周围，而不是平面的。
E、★磁感线不相交 。
F、★磁感线的疏密程度表示 。
③熟练掌握条形磁铁磁感线的画法。
三、地磁场
（1）地球是一个具大的磁体，地球周围空间存在着磁场。磁针指南北是因为受到地磁场的作用。
（2）磁极：地磁北极在地理 附近 ，地磁 在地理北极附近 。
（3）磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现，地理的南北极与地磁的南北极之间的夹角。
【题型精炼】
1．（2023八下·吴兴期中）如图所示，在水平地面上的磁铁上方，有挂在弹簧测力计上的磁体或铁块。小明提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的磁体或铁块下端，沿图示水平路线从A缓慢移到B。则图中能反映图中弹簧测力计示数F随位置变化的是（　　）
A． B． C． D．
【举一反三】
1．（2024八下·浙江期中）下列用磁感线描述磁体外部磁场中不正确的是
A． B． C． D．
【知识梳理】
一、直线电流周围存在磁场
（一）背景
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现直线电流周围存在磁场
（二）奥斯特实验（如图所示，小磁针涂黑断为 N 极）
（1）实验现象：
①导线通电，导线下方小磁针转过90， （选填“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）；
②通电电流方向改变，小磁针转过90， （选填“垂直纸面向内”或“垂直纸面向外”）
（2）实验结论：
① 通电导体周围存在磁场；
②磁场方向与电流方向有关。
（3）重大意义：发现了 和 磁 之间的联系。
（三）通电直导线周围磁场的特点（如图示实验）
（1）是一个以 导线上的点为圆心的 ；
（2）距离直线电流越近，磁性越 强 。
（3）都在与导线垂直的平面上。
（四）通电直导线周围磁场方向的判定
安培 定则，即：大拇指指向为 ； 四指环绕方向为 磁场方向。
二、通电螺线管周围存在磁场
（1）通电螺线管周围能产生磁场，并与 条形磁铁 的磁场很相似。
（2）改变了电流方向，螺线管的磁极改变。（填“改变”或“不变”）
（3）判定定则
安培 定则，即：四指环绕方向为 。大拇指所指的一端就是螺线管的北极
（4）通电直导线磁场与通电螺线管磁场比较
三、通电螺线管周围磁场强弱的影响因素实验
（1）影响通电螺线管周围磁场强弱的因素有：电流大小、线圈匝数、有无铁芯等；
① 通过电流越大，磁性越强；
② 线圈匝数越多，磁性越强；
③ 插入铁芯，磁性大大增强；
④ 通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
四、电磁铁的应用
（一）电磁铁
内部带 有铁芯的螺线管 就构成电磁铁。
（二）电磁铁的特点
（1）磁性的有无可由 来控制；
（2）磁性的强弱可由改变 、 来调节；
（3）磁极（磁场方向）可由 电流方向 来改变。
注意：电磁铁的铁芯要用软铁制成，不能用钢，这是因为电磁铁要求通电时立即有磁性，断电时磁性立即消失。
（三）电磁铁的应用
电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、电话、信息的磁记录。
（四）电磁继电器
实质上是一个由 电磁铁 来控制的 。
（1）工作过程：控制电路通电，电磁铁有磁性，吸引衔铁，达到控制作用。
（2）作用：实现远距离操作，利用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
（3）如图所示的继电器主要由电磁铁A 、衔铁B 、弹簧C 、动触点D 等组成。
①当低压电源的开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁A产生磁性，吸引衔铁B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通(如图乙所示)，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。
②当低压电源的开关断开时，电磁铁A失去磁性，衔铁B在弹簧C的作用下被拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通(如图甲所示)，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
（五）生活中的例子
（1）磁悬浮列车利用列车轨道上的强电磁铁与列车上的电磁铁磁极间的排斥或吸引作用而悬浮起来，使列车与轨道分离，消除了列车与轨道的摩擦。磁悬浮列车运行时阻力很小，因此运行速度很快。
（2）在硬盘上存入数据时，首先将声音、图像、数字等信息转变为 电信号 ，电流通过读写磁头转变为 记录磁场 ，使盘片上磁性颗粒按照它的方向排列，从而记录信息。
（3）电话：话筒把声音信号转化成 强弱变化 的电流，电流沿着导线流入对方听筒，听筒又把变化的电流通过电磁铁转化成 声音 信号。
【题型精炼】
1．（2023八下·金华期中）连接如图所示电路，提供足够数量的大头针，只通过控制开关和调节滑动变阻器滑片的位置，无法探究的是（　　）
A．电流的有无对电磁铁磁场有无的影响
B．电流方向对电磁铁磁场方向的影响
C．电流大小对电磁铁磁场强弱的影响
D．线圈匝数对电磁铁磁场强弱的影响
【举一反三】
1．“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因，两同学有着不同的假设：
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用
（1）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，闭合开关，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 　 　。
（2）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针的转动方向将 　 　（选填“不改变”或“改变”）。
（3）得出实验结论后，他将四条彼此绝缘的通电直导线在同一平面内，四根导线中的电流大小相等，要使四根导线所围矩形中心处O点的磁场增强，电流被切断的应是 　 　。
【知识梳理】
一、磁场对通电导体的作用
（1）通电导体在磁场中会受到 的作用，其受力方向与 、导体中的 电流方向 有关。
当两者中任意一个的方向 改变 ，导体的受力方向就会 改变 。
（2）当通电线圈所在平面与磁场平行时，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁力的方向 相反 且不在一条直线上，在这两个力的作用下，线圈会发生 转动 。当线圈从其所在平面与磁场平行的位置转过90°时，这两个力恰好在同一直线上，而且 大小 相等、方向 相反 ，是一对平衡力。静止的线圈在这对平衡力的作用下可以在该位置保持静止。这一位置叫做 平衡位置 ，此时线圈所在平面恰好与磁感线 垂直 。
（3）通电线圈转到平衡位置时，不会立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来。这是因为通电线圈转到 时具有一定的速度，由于 惯性 它会继续运动，但线圈这时受到 磁力 的作用，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。
二、直流电动机
（1）直流电动机靠 电源供电，利用通电线圈在磁场里受到力的作用而转动的原理制成，是把 电 能转化为 能的装置
（2）如图所示，直流电动机主要由线圈（ ）、磁铁（定子）、换向器、电刷等构成。
（3）平衡位置：线圈处于该位置时受平衡力作用（无换向器的情况下）
（4）换向器：由两个 构成，与 电刷 配合使用。当线圈刚转过平衡位置时，能交换电刷与换向器铜质半环的接触，从而改变线圈中的 电流 方向和 线圈 的受力方向。
（注：直流电动机的线圈在平衡位置时没有电流，也不受力的作用。）
（5）电动机构造简单、控制方便、效率高、无污染，广泛地应用在日常生活和各种生产中。
三、电磁感应现象
（1）1831年，英国物理学家 发现了磁生电的条件和规律，实现了利用磁场获得电流的愿望。这个重大发现，带来了电能的大规模生产和利用，开辟了电气化的新纪元。
（2）定义： 闭合 电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 的运动时，导体中就会产生 电流 ，这种现象叫做 现象，产生的电流叫 。
（3）感应电流的方向跟导体的 运动方向 和 磁场方向 有关。
①如果改变其中一个量的方向，则电流方向将改变；
②如果两个量的方向同时发生改变，则电流方向将不变。
（4）如果电路不闭合，当导体做切割磁感线运动时，导体中 没有 感应电流，但导体两端会有 感应电压 。
（5）在电磁感应中， 能转化为 电能。
四、交流发电机
（1）交流电：大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电，如手摇发电机产生的电流。
我们所用的电网以 交流 电供电，电压是220伏、周期是0.02秒、频率是50赫兹 、电流方向1s改变100次 。
（2）直流电：电流方向不随时间改变的电流叫直流电，如从干电池中获得的电流。
（3）应用——交流发电机
①构造：线圈、磁极、铜环、电刷；
②★工作原理： ；
③★能量转换：工作过程中，机械能 转化为 电能 。
④大型交流发电机主要由转子和定子两部分组成。一般采用线圈不动（定子），磁极旋转的方式。
（4）大型交流发电机为了得到较强的磁场，用 电磁铁 代替永磁体。
【题型精炼】
1．（2024八下·杭州期中）如图所示的四个装置，以下关于演示其物理现象描述正确的是（　）
A．图a可用来演示通电导线在磁场中受力的作用
B．图b可用来演示磁场对通电导线的作用
C．图c可用来演示发电机的原理
D．图d可用来演示电磁铁中电流大小与磁性强弱的关系
【举一反三】
1．（2024八下·杭州期中）在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统——制作小型电动机”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程遇到的一些困难，请你帮助小组完成下列内容：
【项目实施】
①经过课堂学习，图甲是直流电动机模型，图乙是小组同学自制的简易电动机模型电路。闭合开关，小杭用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始转动。造成这一现象的原因是 　 　；
②小组同学发现转动半圈后无法持续转动，为了让电动机持续转动，该组同学想到将线圈转轴一端的漆包线一端全部刮掉，另一端需　 　（选填“刮去上半周”、“刮去下半周”或“全部刮去”）处理才能达到目的；
③如图乙所示，小杭换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中串联一个元件　 　，可以方便的调节线圈转动的速度。
1．（2023八下·婺城期中）如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起。下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是
A． B． C． D．
2．（2024八下·杭州期中）以下四个用来比较条形磁铁的两端与中间磁性的强弱的实验，其中不能达到目的是（　　）
A．甲实验中将条形磁铁平移靠近三颗小铁球
B．乙实验中将两根条形磁铁相互平移靠近
C．丙实验中将条形磁铁从挂有铁块的弹簧秤下向左移动
D．丁实验中将放在一堆大头针上的条形磁铁提起
3．（2024八下·杭州期中）如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，电路连接完整后，闭合开关S时，小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始向右运动，则下列变阻器接入电路的方式正确的是（　　）
A．a接e、d接f B．a接e、b接f C．c接e、d接f D．c接e、b接f
（3题图） （4题图）
4．（2021八下·滨江期中）在制造精密电阻时，常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么螺线管（　　）
A．比用单线绕法磁性强一倍 B．左、右两端都没有磁极
C．左端为S极。右端为N极 D．左端为N极，右端为S极
5．（2024八下·洞头期中）无线充电是一种增加手机续航时间的方式，无线充电的技术原理是：电流流过充电座的“送电线圈”产生变化的磁场，手机中的“受电线圈”靠近该变化磁场时就会产生感应电流，给智能手机充电，下图与“受电线圈”中的工作原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
6．（2024八下·余杭期中） 如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，abcd 为电动机的线圈，00'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则(　　)
A．螺线管F 端为N 极 ，P 端 为N 极
B．图中线圈平面恰好处在平衡位置
C．若将电源的正负极对调，转动方向不变
D．图示装置工作时把机械能转化为电能
（6题图） （7题图）
7．（2024八下·长兴期中）同学们做实验的装置如图所示，闭合开关，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，与该实验装置左侧运动原理相同的装置是（　　）
A．电风扇 B．电磁起重机 C．扬声器 D．动圈式话筒
8．（2024八下·杭州期中）在探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验中，小明连接了如图所示的电路，电磁铁A端放有一小磁针，小磁针 　 　（选填“顺”或“逆”）时针转动，向右移动滑动变阻器的滑片，电磁铁磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”）。
（8题图） （9题图）
9．（2024八下·杭州期中）如图甲所示，一根条形磁铁摔断成两段，取右边的一段靠近小磁针，则乙图中裂纹处的磁极是 　 　极。若把这两段磁铁沿裂纹吻合放在一起（如图甲），则这两段会相互 　 　（选填“吸引”或“排斥”）。
10．（2023八下·绍兴期中）如图所示，在观察奥斯特实验时，小明注意到置于通电直导线下方小磁针的N极向纸内偏转。小明由此推测：若电子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，小磁针也将发生偏转。请你说出小明推测的依据是：　 　，你认为磁针的N极会向　 　（选填“纸内”或”纸外”）偏转。
11．（2024八下·余杭期中）通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用安培定则来判断，如图甲。单匝线圈的极性与电流方向的关系也符合安培定则，如图乙，则小磁针右侧是　 　极 ( 填“N” 或 “S”) 。 把两个线圈A 和 B 挂在水平光滑的固定绝缘杆 MN上，如图丙，当两线圈通入方向相同的电流时， A、B 两线圈之间的距离将 　 　 (填“变大”“变小”或“不变”)。
12．（2024八下·杭州期中）为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小杭同学用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，如图中甲、乙、丙、丁为实验中观察到的四种情况。
（1）比较乙、丙两图，可通过观察 　 　来判断电磁铁磁性的强弱；
（2）实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是 　 　；
（3）利用图丁探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，将两个电磁铁串联的目的是 　 　；
（4）利用上述结论分析图戊，下列措施中能使图中电磁铁磁性增强的是 　 　。
A．滑片P向右移动，其他条件不变
B．滑片P向左移动，其他条件不变
C．开关S由1扳到2，其他条件不变
D．电源的正负极对调，其他条件不变
13．（2024八下·余杭期中）利用图甲所示的装置在研究“磁场对通电导体的作用”实验中：
（1）应 在 从 M 、N 之间接入　 　(填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选用轻质的　 　(填“铁棒”或“铝棒”)。
（2）如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N 极 水 平 指 向S 极，且线圈所处的 空间磁场强弱是恒定不变的，通电后ab 段 和cd 段受到的两个力，这两个力　 　 ( 填 “是”或“不是”) 一对平衡力。
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装　 　，自动改变线圈中的电流方向。
14．（2024八下·余杭期中）在探究“产生感应电流条件”的实验中，用导线将金属棒、开关、灵敏电流计连接成如图所示的电路。请你参与探究并回答下列问题；
（1）灵敏电流计的作用是　 　。若不论如何移动金属棒都未发现电流计指针偏转，那 么你认为首先应该关注的器材是　 　。
（2）在实验中，小金发现电流计指针摆动的角度有时会不同。于是，他想探究产生感应电流的大小与哪些因素有关。经过思考后，提出了以下几种猜想：
猜想1：与磁场的方向有关；
猜想2：与导体切割磁感线运动的速度大小有关；
猜想3：与磁场的强弱有关。
① 如图，为了验证猜想1是否正确，小金使金属棒以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动(假 定运动区域的磁场强弱相同)，读出电流计的示数为6mA 。然后，将磁体上下颠倒，使金 属棒仍以3.0cm/s 的速度水平匀速向右运动，发现电流计的示数仍为6mA。这说明猜想1
是　 　 (填“正确”或“错误”)的。
② 在验证猜想2时，在同一磁体中使金属棒以不同的速度大小水平匀速向右运动，读出电 流计测出的数值，记录的部分数据如表：
实验序号 1 2 3 4 5
速度v/cms1 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0
感应电流I/mA 2 3 6 7 8.
由表格能得到的结论是　 　。
15．（2024八下·长兴期中）发光二极管（LED灯）具有单向导电性，如右图，当电流从“+”极流入时，LED 灯会发光，当电流从“-”极流入时，LED灯不发光。小金想用LED灯来研究“感应电流的方向与哪些因素有关”，于是将两个相同的 LED 灯反向并联后接到线路中，与线圈构成闭合电路，并进行了如表所示实验操作：
组别 磁体方向 磁体运动方向 观察现象
图乙 S上N下 向下运动 A灯发光， B灯不发光
图丙 S上N下 向上运动 A灯不发光， B灯发光
（1）实验中，将两个 LED灯反向并联的目的是　 　。
（2）在该实验中，小金探究的是“感应电流的方向与　 　有关”。
（3）若要探究“感应电流的方向与磁场方向有关”，在完成上述实验后，还应补做的实验是　 　。
16．（2024八下·东阳期中）小阳对手机无线充电的原理感到好奇。查阅资料后得知：充电时充电器内的发射线图产生磁场，手机内的接收线圈会产生感应电流给电池充电，结构如图甲。学过相关知识的小阳提出质疑，手机和充电器在充电过程中都不动，并没有做切割磁感线运动，为何会产生感应电流？对此，他设计了图乙实验进行验证。
（1）由上述内容可知，手机无线充电的原理是　 　。
（2）闭合开关后灵敏电流计指针并没有发生偏转。小阳认为，可能是P线圈中的电流过小，于是他将滑片向左移，他的这一操作是基于什么猜想？　 　。
（3）滑片左移后，仍未观察到指针偏转，但在断开开关、闭合开关、移动滑片时灵敏电流计指针有明显偏转。请教老师后得知当闭合电路围成的平面内，磁感线数量发生改变时，电路中能产生感应电流。请根据上述事实，解释在图丙实验中若导体ab上下运动时，则闭合电路中不产生感应电流的原因　 　。
（4）小阳发现不同情况下灵敏电流计指针偏转方向不同。他猜测与Q线圈中的电流方向改变有关，于是进行实验并记录现象，如下表所示。小浩认为小阳的猜测并不正确，请判断小浩的说法是否正确，并合理选择表格中的两次实验说明理由　 　。
操作序号 开关及滑动变阻器状态 灵敏电流计指针偏转方向
1 开关由断开变为闭合 向左
2 开关由闭合变为断开 向右
3 开关闭合时，滑片向左移动 向左
4 开关闭合时，滑片向右移动 向右
5 开关闭合后，滑片不移动 不偏转
6 改变电源正负极，闭合开关，滑片向左移动 向左
7 改变电源正负极，闭合开关，滑片向右移动 向右
17．（2024八下·湖州期中）为探究影响电磁感应产生的感应电流太小的因素，小科设计实验步骤如下：
a.用铜夹将塑料管竖直固定在铁架台上，管的上下两端各固定 100匝的线圈，线圈与发光二极管相连，在塑料管的正下方放置一个塑料盒，用来承接下落的强磁铁，如图所示（其中固定装置已省去）。
b.让强磁铁从管的上端自由下落到其下端的塑料盒中。
c.观察现象，两个二极管均发光，下方二极管更亮。
（1）实验中，发光二极管的作用是　 　。
（2）通过上述实验，可以探究　 　对电磁感应产生的感应电流大小的影响。
（3）为进一步探究线圈匝数对电磁感应产生的感应电流大小的影响，后续进行的操作是　 　。
18．（2024八下·杭州期中）“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。甲、乙两同学做了如图所示的实验：在静止的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了。对于小磁针转动的原因
甲：是因为导线通电发热，造成导线周围空气温度升高，空气的对流运动使磁针偏转。
乙：是因为电流周围产生磁场，磁场对磁针产生了力的作用。
（1）两同学讨论后，设计了以下实验来验证哪一个观点是正确的：他们调换电池的正负极，改变电流的方向，如果甲同学的假设是正确的，预计应该看到的现象是 　 　；
（2）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，磁针偏转的方向　 　（选填“不改变”或“改变”）；
（3）为了使实验现象更明显，导线应该沿 　 　（选填“东西”或“南北”）方向放置。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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