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专题08 电与磁的应用与突破
【课程标准】
1、磁场
①知道磁性概念； ②描述磁体周围存在着磁场； ③能根据磁感线识别磁体的极性
④绘制条形磁铁、蹄性磁铁周围磁感线； ⑤绘制通电直导线、通电螺线管周围的磁感线
⑥描述通电直导线周围存在磁场及磁场的分布规律
⑦描述通电螺线管周围存在磁场及磁场的分布规律
⑧知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关
⑨概述电磁铁的特点及作用
2、电磁感应现象
①描述电磁感应现象； ②说明产生感应电流的条件
③知道感应电流方向跟磁场方向和导体运动方向有关
3、电磁知识在技术中的应用
①举例说出电磁知识在技术中的应用； ②列举电磁学在发展中的典型事例
③认识电磁感应现象的发现对社会发展的作用；④列举在自然界或生命活动中的电现象
⑤根据具体要求绘制简单的电磁控制电路
【学业要求】
①绘制条形磁铁、蹄性磁铁，通电直导线、通电螺线管周围磁感线，
②知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关
③知道感应电流方向跟磁场方向和导体运动方向有关
④根据具体要求绘制简单的电磁控制电路
【命题重点】知道磁场与极性，通电直导线、通电螺线管周围的磁感线与分布规律；发电机与电动机原理，以及电磁铁的计算。题型较分散:选择、填空、作图、实验都会出现。
【方法要点】用右手定则区分四指环绕与大拇指代表什么，观察电路中是否有电源区别电动机与发电机。
考点1：判断物体是否具有磁性
考点解读：任何磁体都有两个磁极，如果磁体被分割成两段或几段后，每一段磁体上仍然有N极和S极。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。如果两物体相互吸引，则可能只有一个物体有磁性；如果两物体相互排斥，则两物体都具有磁性。
例1：（2023·衢州）如图为某款玻璃清洁器，由两块各含磁铁的清洁片构成。使用时，两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动，这是因为（　　）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
【答案】B
【解析】磁体中有两个磁极，两个磁体的同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
【解答】 两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动 ，故为相互吸引的异名磁极。
考点2：磁化
考点解读：使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这种现象叫做磁化。磁化的方法是：拿一个磁铁朝一个方向多次摩擦钢针，这样钢针就能被磁化。注意：磁铁的磁极离开钢针的那一端与磁铁的磁极相反。
例2：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持水平平衡 能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为　 极。
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作 　。
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：　 　。
【答案】（1）S （2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向
（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置
【解析】（1）同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引；
（2）指南针指示南北是因为受到地磁场的作用；
（3）指南针的重心刚好在支架上时可以保持平衡。
【解答】（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为S极；
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，可以多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”；为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。
故答案为：（1）S；（2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。
考点3：磁场的基本性质
考点解读：磁体周围存在磁场，磁场是一种看不见，而又摸不着的特殊物质。它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场具有方向性。将一个小磁针放入磁场中任何一点，小磁针北极所指的方向就是该点磁场的方向。
例3：（2020·衢州）方方按右图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 　 　(选填“上方”或“下方”)。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与　 　有关。
【答案】下方；电流大小
【解析】（1）根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，然后根据磁极之间的相互作用判断小磁针的N极指向；
（2）硬币突然被吸起来，说明电磁铁的磁场变强了，分析影响电磁铁磁场强弱的哪个因素发生改变即可。
【解答】（1）根据图片可知，电磁铁线圈上电流方向向右，用右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，因此电磁铁的上面为N极，下面为S极。根据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可知，小磁针的N极指向下方；
（2）向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，变阻器的电阻变小，通过电磁铁的电流变大，此时硬币被吸起来，说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关。
考点4：直线电流的磁场
考点解读：通电导线的周围和磁体周围一样也存在磁场，这是电流的磁现象。电流产生的磁场与电流方向有关，改变电流方向，磁场的方向也随之改变。直线电流的磁场分布规律：以导线为中心的同心圆，离导线越近，磁场越强。如图所示，用右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是直线电流产生的磁场方向。
例4：（2023·衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围小磁针发生偏转。如图在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源　 　端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是　 　。
【答案】（1）B （2）物理间力的作用是相互的
【解析】（1）首先根据小磁针的指向确定导线周围磁场方向，再根据安培定则判断导线中的电流方向，进而确定电源的正负极方向；
（2）当甲对乙施加力的作用时，乙也同时对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性，据此分析解答。
【解答】（1）闭合开关后，小磁针N极向纸外偏转，则说明在导线下方磁场方向向外。用右手握住导线，弯曲的四指指尖向外，此时大拇指指向左端，则电流从右到左，因此电源的B端为正极，A端为负极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是：物理间力作用是相互的。
考点5：通电螺线管的磁场
考点解读：通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，改变电流方向，螺线管的磁极也发生变化。如图所示，用右手握住螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的北极(N极)。
例5：（2021·杭州）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上，下列判断正确的是（　　）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
【答案】A
【解析】（1）首先根据安培定则确定电磁铁的极性，再根据磁极之间的相互作用确定条形磁铁受到的作用力方向；
（2）根据二力平衡的折射判断条形磁铁受到摩擦力的方向；
（3）根据滑片移动方向确定阻值变化，进而确定电流变化，从而确定电磁铁的磁力变化，最后根据二力平衡确定条形磁铁受到摩擦力的大小变化；
（4）根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析判断。
【解答】根据图片可知，线圈上电流方向像下；右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则右端为电磁铁的N极，左端为S极。根据“同名磁极相互排斥”可知，条形磁铁受到向左的排斥力，故A正确；
条形磁铁处于静止状态，它受到的摩擦力与排斥力相互平衡，即二者方向相反。因为排斥力向左，所以摩擦力向右，故B错误；
将滑动变阻器的滑片向右移动，变阻器的阻值变大，通过电磁铁的电流变小，电磁铁的磁场变弱，条形磁铁受到的排斥力减小。根据二力平衡的知识可知，它受到的摩擦力减小，故C错误；
若只改变电源的正负极，那么通过电磁铁的电流方向改变，但是电流大小不变，则条形磁铁受到的排斥力的大小不变，最终它受到的摩擦力大小不变，故D错误。
考点6：影响电磁铁磁性强弱的因素
考点解读：带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多，原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁场。电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还与以下因素有关：①通过线圈的电流大小：线圈匝数相同的情况下，电流越大，电磁铁的磁性越强，电流越小，电磁铁的磁性越弱。②线圈的匝数：电流大小相同的情况下，匝数越多，电磁铁的磁性越强，匝数越少，电磁铁的磁性越弱。
例6：（2022·湖州）学习了“电生磁”的知识后，小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。
实验过程：
①用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕铁钉6圈，连接在1节全新干电池两端（如右图所示），制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目（通电时间不超过10秒钟，下同）。
②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端，重复实验。
③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端，重复实验。
④增加电磁铁的线圈匝数至9匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。
⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。
（1）1节全新干电池的电压是　 　伏。
（2）小柯的实验想要探究的问题是：　 　
（3）本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱，此科学方法属于　 　（选填“类比法”或“转换法”）。
（4）请帮助小柯设计用于记录实验数据的表格。
【答案】（1）1.5 （2）电磁铁的磁性强弱是否与线圈匝数、电流大小有关 （3）转换法
实验次数 线圈匝数 电池节数 吸引大头针数量
1 　 　 　
2 　 　 　
3 　 　 　
4 　 　 　
5 　 　 　
（4）
【解析】（1）根据干电池的电压知识解答；
（2）根据题目描述，分析哪些因素在发生改变，从而确定想要探究的问题；
（3）物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
（4）根据题目的描述，确定要记录的物理量和现象，从而确定表格的列数，再根据实验次数确定表格的行数即可。
【解答】（1）1节全新干电池的电压是1.5伏。
（2）根据“2节”、“3节”可知，电源电压改变，则通过电磁铁的电流大小发生改变。根据“6匝”、“9匝”和“12匝”可知，电磁铁的线圈匝数发生改变，因此小柯想要探究的问题是：电磁铁的磁性强弱是否与线圈匝数、电流大小有关。
（3）本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱，此科学方法属于转换法。
（4）在实验中，要记录线圈匝数、电池节数和吸引大头针的数量，以及实验次数，因此表格有4列。实验要进行5次，连同项目行共6行
考点7：磁场对通电线圈的作用
考点解读：通电线圈在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关。当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈ab边和cd边受到的力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡，这是线圈的平衡位置。当通电线圈所在平面与磁感线方向一致时，线圈受到不平衡力的作用，沿顺时针方向转动，线圈转过平衡位置后，受到阻碍它继续转动的力的作用，使它返回平衡位置。通电线圈转速大小与电流大小和磁场强弱有关，电流越大，磁场越强，转速越快。
例7：（2021·杭州）电动机在现代生产、生活中有广泛的应用，
（1）如图所示是电动机原理图， 将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到　 　，使线圈转动起来。
（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中　 　来实现倒车。
【答案】（1）力的作用（2）电流的方向
【解析】（1）力是改变物体运动状态的原因；
（2）前进和倒车，其实就是电动机转动的方向改变，而电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，据此分析解答。
【解答】（1）如图所示是电动机原理图， 将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到力的作用，使线圈转动起来。
（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中电流的方向来实现倒车。
考点8：探究产生感应电流的条件
考点解读：要产生感应电流的条件是：(1)导体是闭合电路中一部分；(2)导体在磁场中做切割磁感线运动；(3)作切割磁感线运动的材料是导体；当只具备条件(2)时，导体两端有感应电压，导体中没有感应。电磁感应现象的本质是机械能转化为电能。感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。
例8：（2022·绍兴）如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电。
（1）手机线圈中产生电流是利用　 　现象。
（2）当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示，则图中B点的磁场方向是　 　（选填“向上”或“向下”）。
（3）与传统方式相比，请你对这种充电方式进行评价：　 　。
【答案】（1）电磁感应 （2）向上
（3）优点：使用方便，兼容性强，可以一对多充电，解决了接口不匹配问题等，缺点：充电效率较低，电磁辐射较大，价格高等。
【解析】（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，为发电机的工作原理；
（2）判断电流方向，然后利用右手螺旋定则去判断磁极；
（3）与传统有线充电比较，从而发现无线充电的优点。
【解答】（1）手机线圈中产生电流是利用电磁感应现象。
（2）电流从上往下看是逆时针转动，利用右手螺旋定则判断B点磁场方向是向上；
（3）与传统方式相比，对这种充电方式进行评价：优点：使用方便，兼容性强，可以一对多充电，解决了接口不匹配问题等，缺点：充电效率较低，电磁辐射较大，价格高等。
一、选择题
1.如图所示，一根条形磁体，左端为S极，右端为N极。另用弹簧测力计下悬挂一铁球，将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时，弹簧测力计的示数变化规律是(　　)
　　　 A　　　　 B　　 　 　C　　 　 　D
【答案】D
【解析】本身不带磁性的铁球能被磁体吸引。条形磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。
2．（2023·台州）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】 电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。
【解答】 内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收 ，该句话描述的是电磁感应现象故选B。其中AC均为电流的磁效应，D为通电导体在磁场中受到力的作用。
3.（2022·金华）司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，一起置于装水的纸盘中，漂浮在水面上，能自由转动，从而得到一个仿制“司南”（如图所示）。下列说法正确的是（　　）
A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极
B．“司南”能指南北是受地磁场的作用
C．“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
【答案】B
【解析】根据对磁场、磁极和地磁场的认识分析判断。
【解答】A.“司南”静止时勺柄指南，标为S极，故A错误；
B.“司南”能指南北是受地磁场的作用，故B正确；
C.铁板能够被磁化，而纸板不能被磁化，因此“司南”的纸盘换成铁盘后就会对司南的指向发生影响，因此不能正常使用，故C错误；
D.“司南”会受到地磁场的磁力作用，因此勺柄的指向与地磁场的方向有关，与本身内部的磁极方向也有关，故D错误。
4．（2023·衢州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　）
A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细
【答案】A
【解析】根据描述分析影响电磁铁磁场强弱的因素发生改变即可。
【解答】根据图片可知，当变阻器的滑片从右向左移动时，变阻器的阻值减小，而通过电磁铁的电流增大，此时电磁铁吸引大头针的数量增多则说明磁场增大，那么得到影响电磁铁磁场强弱的因素是电流大小，故A正确，而B、C、D错误。
5.（2024·杭州模拟）如图所示， 甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、 紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是
A．该过程甲装置相当于电动机
B．该过程乙装置相当于发电机
C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变
D．若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则乙装置线圈的转动方向不变
【答案】C
【解析】A.电动机的工作原理：通电导体在磁场中受力转动。
B.电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流，这种电流叫感应电流，这一现象叫电磁感应现象。
CD.感应电流的方向与导体运动和磁极的方向有关，磁场对电流作用力的方向与电流方向有关。
【解答】A.该过程中导体ab先运动，然后产生感应电流，甲装置相当于发电机，故A错误；
B.该过程中导体a'b'在磁场中受力转动，故乙装置的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，相当于电动机，故B错误；
C.若将甲装置中的两磁极对调，则产生感应电流的方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向会改变，故C正确；
D.若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则通过乙装置线圈的电流方向发生改变，因此乙装置线圈的转动方向改变，故D错误。
故选C。
6．（2024·路桥模拟）如图给电磁铁通电，条形磁铁被上方弹簧悬挂在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度变化，下列判断正确的是（　　）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加
B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加
D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
【答案】C
【解析】根据安培定则判断电磁铁的磁极方向，确定条形磁铁受到磁力的方向。当变阻器的滑片向a端移动时，根据变阻器的阻值变化确定电流大小变化，弄清电磁铁的磁场强弱变化，确定条形磁铁受到磁力的变化，最后根据弹簧受到的拉力变化确定长度变化即可。
【解答】①根据图片可知，线圈上电流方向向右。根据安培定则可知，电磁铁的上端为N极。根据“同名磁极相互排斥”可知，条形磁铁受到向上的排斥力，即G=F排斥+F拉。
②当变阻器的滑片向a端移动时，变阻器的阻值变大而电流变小，即电流表的示数变小。此时电磁铁的磁场变弱，则条形磁铁受到的排斥力减小。根据G=F排斥+F拉可知，此时弹簧受到的拉力变大，即弹簧的长度增加。
故C正确，而A、B、D错误。故选C。
二、填空
7.（2023·台州）电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是　 　(填一种即可) 。（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的　 　，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是　 　 (选填“变化”或“不变")的。
【答案】（1）铁或钴或镍（2）磁感线；变化
【解析】（1）能够被磁化的材料为铁磁性材料，包括铁、钴、镍等。
（2）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。感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关。
【解答】（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是：铁或钴或镍。
（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的磁感线，从而产生感应电流。由于金属弦的运动方向不断改变，则线圈中感应电流的方向是变化的。
8.（2023·宁波）如图所示是小宁设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为　 　V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的　 　处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当　 　（填“增加”或“减少”）电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
【答案】（1）220
（2）电动机M
（3）增加
【解析】（1）根据有关电压的常识解答；
（2）根据图片确定衔铁的位置，弄清被接通的电路，从而确定工作电路的状态；
（3）电磁铁磁场强弱的影响因素：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数。
【解答】（1）我国家庭电路电压为220V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，此时控制电路没有接通，电磁铁没有磁场，衔铁不能被吸下来，那么此时接通电动机所在的电路，即电动机M处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
9．（2023·台州）福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生　 　，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有　 　而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达　 瓦。
【答案】（1）力的作用；惯性（2）4×107
【解析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，原理是将电能转化为机械能；惯性的概念：物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；功率是指单位时间内所做的功，表示物体做功的快慢；
【解答】（1） 该装置将电能转化为机械能，原理是通电导体在磁场中受力运动；惯性的概念是物体保持静止或者匀速直线运动状态的性质叫做惯性；所以该模型中通电后磁场对弹射车产生力的作用， 从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有惯性；而保持原来的运动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。 ，
（2）P=W/t= 1.2×108焦 /3s=4×107w；故答案为：（1）力的作用，惯性（2） 4×107
10．（2023·衢州）新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。
（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中　 　冲程使汽车获得动力。
（2）电动机为电动汽车提供动力。下列实验可以演示电动机工作原理的是　 　。(填选项)
【答案】（1）做功（2）乙
【解析】（1）内燃机的做功冲程，将燃料的内能转化为活塞的机械能，其余三个冲程全靠飞轮的惯性完成；
（2）根据电动机的工作原理分析解答。
【解答】（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中做功冲程使汽车获得动力。
（2）甲：闭合开关后，导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流计的指针摆动，产生了感应电流，为发电机的工作原理；
乙：闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，为电动机的工作原理； 故选乙。
11．（2022·南湖模拟）雾天开车需开启雾灯，避免发生危险。右图是小科设计的雾灯模拟电路，衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的　 　(选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为　 　。
【答案】（1）A （2）0.75
【解析】（1）根据图片分析这个装置的工作过程，从而确定灯泡的位置；
（2）根据计算出灯泡的电阻，再根据R总=RL+R计算出此时的总电阻，根据计算出此时的总电流，最后根据PL=IL2RL计算灯泡的实际功率。
【解答】（1）如图所示，电阻R与线圈串联，当将警示灯连接在如图电路中的B点时，闭合开关，无论衔铁吸合还是断开，B点始终有电流经过，警示灯常亮，不符合题意；
当将警示灯连接在如图电路中的A点时，闭合开关，线圈通电产生磁性，吸引衔铁触电吸合，此时电流经过B点回到电压负极，A点的警示灯和线圈被短路，警示灯熄灭，熄灭后线圈失电，失去磁性使衔铁断开，A点处的警示灯又得电亮起，如此循环往复，使警示灯闪烁。
故应将警示灯连接在如图电路中的A位置；
（3）警示灯的阻值，
闭合开关后，定值电阻与灯泡串联，
电路总电阻R总=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω，
故电路中的电流，
此时灯泡的实际功率为：PL=IL2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。
12．（2023·台州）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚防紫外线的遮阳布展开。
（1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向　 　(填“左”或“右”)移动。
（2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是　 　线。
【答案】（1）右（2）相(火)
【解析】（1）电动机通过电磁铁控制，此时S2没有闭合，说明电磁铁的磁场太弱，根据影响电磁铁磁场强弱的因素分析电流的变化，推测电阻的变化，最终确定变阻器的滑片移动方向。
（2）根据家庭电路安全用电的接线方法判断即可。
【解答】（1）电动机通过电磁铁控制，此时S2没有闭合，说明电磁铁的磁场太弱，即通过电磁铁的电流太小。为了增大磁场，就必须增大电流而减小电阻，因此变阻器的滑片应该向右移动。
（2）在家庭电路中，开关必须接在火线上，因此进户线a应该接火线。
13．（2023·衢州）人员密集的室内场所，容易造成二氧化碳含量偏高，对人体产生不利的影响。研究小组设计了如图所示的电路。R2为气敏电阻，其阻值随CO2气体浓度的增大而减小，当室内CO2气体含量升高到一定浓度时，工作电路中的排风扇开始工作，把室内气体排出。回答下列问题：
（1）在设计电路时要实现自动换气功能，排风扇应连接在工作电路中的　 　位置；
（2）要使排风扇在二氧化碳浓度更低时就能开始工作，以下几种改进方法正确的是 。
A．增加电磁铁线圈匝数
B．控制电路中再串联一个电阻
C．把滑动变阻器R1的滑片向上移
【答案】（1）AB或AD （2）A；C
【解析】（1）根据图片分析CO2的浓度达到一定程度时衔铁的位置和排风扇的工作状态，进而确定排风扇的位置。
（2）电磁铁吸合时需要的电磁力是不变的，可从影响电磁铁磁场强度的角度分析改进方法。
【解答】（1）根据图片可知，当CO2的浓度大到一定程度时，控制电路的电路达到一定程度时，电磁铁将衔铁吸下来，接通AB所在的电路，此时排风扇开始工作，因此排风扇应该接在AB或AD位置。
（2）电磁铁吸合时需要的电磁力是不变的。当CO2的浓度降低时，气敏电阻的阻值增大，那么总电阻增大，而通过电磁铁的电流减小，导致电磁力减小。为了增大电磁力，此时可以增加电磁铁的线圈匝数，故A正确；
根据上面的分析可知，此时通过电磁铁的电流减小，要恢复原来的电流就要减小电阻，而串联肯定不行，故B错误；
要恢复电磁铁的磁力，此时可以增大电流，即减小总电阻。根据R总=R1+R2可知，此时变阻器的阻值应该减小，即滑片向上移动，故C正确。 故选AC。
三、解答
14．（2024·东阳模拟）研习小组设计了新的实验方案，对电流的磁现象进行了再探究．
（1）实验一：如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片．预测小磁针的偏转情况　 　（填“偏转”或“不偏转”）．
（2）实验二：如图乙，小磁针静止后，使导线与小磁针互相平行放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片，实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小．为了使实验现象更明显，你的建议是　 　．
（3）实验三：如图丙，通电直导线正下方的小磁针的S极向纸外偏转．现用“电子枪”发射大量电子，沿着水平方向由左到右平行飞过小磁针正上方，如图丁．则小磁针的S极将向纸　 　（选填“外”或“内”）偏转．
【答案】（1）不偏转
（2）增大电源电压或者时小磁针更靠近导线。
（3）内
【解析】电流磁效应是指任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象。 电流磁场方向与电流方向有关。
【解答】（1） 如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置 ，小磁针指向和电流磁场方向一致，所以 并向左移动滑动变阻器的划片。只是改变小磁针受力大小，受力方向依然不变，预测小磁针的偏转情况不偏转；
（2） 实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小 ，说明小磁针受力较小，所以可以增大电源电压或者时小磁针更靠近导线。
（3）电流流向与电子运动方向相反，小磁针受力方向也会相反，所以小磁针的S极将向纸内偏转。
15．（2024九下·浙江模拟）人们对自我保护越来越关注。上表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲，工作电路处于加热状态时，继电器衔铁的触点应该与　 　（填“A”或“B”）相连。
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值。
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
【答案】（1）B
（2）根据足浴盆的相关参数，可知的功率：，利用可得的阻值：
（3）当温度加热至时，此时电磁继电器线圈的电流达到，可以求得控制电路的总电阻：，由图乙可知，此时，可得此时滑动变阻器的电阻阻值：；
（4）减小滑动变阻器的阻值
【解析】（1）如图甲所示，足浴盆加热至40℃时，温度升高了，热敏电阻Rx阻值变大，控制电路中电流减小，电磁铁磁性较弱，衔铁被释放，电磁继电器衔铁的触点与A点相连，电路中只有R1，自动进入保温模式；当足浴盆温度低于40℃时，热敏电阻Rx阻值变小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性较强，衔铁被吸下，电磁继电器衔铁的触点与B点相连，电路中R1、R2串联，自动进入加热模式；
（2）根据足浴盆的相关参数，可知R2的功率，可得R2的阻值；
（3）当温度加热至40℃时，此时电磁继电器线圈的电流达到I=30mA=0.03A，可以求得控制电路的总电阻，由图乙可知，此时Rx=40Ω，可得此时滑动变阻器的电阻阻值；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，控制电路工作电流不变，控制电路的总电阻不变，由图乙可知Rx变大，所以需减小滑动变阻器的阻值。
【解答】（1）如图甲所示，足浴盆加热至40℃时，温度升高了，热敏电阻Rx阻值变大，控制电路中电流减小，电磁铁磁性较弱，衔铁被释放，电磁继电器衔铁的触点与A点相连，电路中只有R1，自动进入保温模式；当足浴盆温度低于40℃时，热敏电阻Rx阻值变小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性较强，衔铁被吸下，电磁继电器衔铁的触点与B点相连，电路中R1、R2串联，自动进入加热模式；
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，控制电路工作电流不变，控制电路的总电阻不变，由图乙可知Rx变大，所以需减小滑动变阻器的阻值。
16.（2023·台州）我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
【答案】（1）解：
答：应选择允许通过最大电流至少为25安的导线
（2）解：
答：消耗电能1.17千瓦时。
（3）解：根据图乙可知，当温度为30℃时，Rt=20欧。根据图甲可知衔铁刚被吸下时线
圈的电流
当温度降为26℃时，Rt′=30欧
此时流过Rt的电流
工作原理：气温升至30℃时，衔铁被吸下，Rt和R0并联工作。气温从30℃下降到26℃，由于R0的作用，线圈的电流一直大于等于0.15安，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。
【解析】（1）电功率最大时电流为最大值；
（2）电能=电功率x时间；
（3）自动控制模拟电路原理为：当气温升高时，电阻R1的阻值变小，控制电路中的电流增大，磁性增强，上方的衔铁被吸合，空调线路接通，空调工作；当空调工作，温度降低时，电阻R1升高，电流变小，衔铁向上运动，空调断路。
17．（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。
他们制定的产品评价表如下。
评价 指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是　 　。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？　 　。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为　 　。
【答案】（1）改变通过电动机中的电流方向
（2）变小
（3）合格
【解析】（1）电动机的转动方向与线圈在磁场中的受力方向有关，而通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关；
（2）根据滑片的移动方向确定变阻器的阻值变化，进而确定通过电动机的电流大小变化，最终确定电动机的转速变化；
（3）根据丙图分析吹风时是否有纸屑部分被吹出即可。
【解答】（1）根据乙图可知，开关接1时，电流从上面流入电动机；开关接2时，电流从下面流入电动机，那么改变电动机转向的原因是：改变通过电动机的电流方向。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入的阻值增大，那么通过电动机的电流减小，因此电动机转速变小。
（3）根据丙图可知，当向外吹风时，纸屑收集盒内气压减小，于是在外界大气压强的作用下纸屑被吸出来进而部分被吹出，因此“指标二”评价等级为合格。
18．（2024·杭州模拟）如图，一质量为40g，体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一个已经接入电路的螺线管，电源电压恒定为6V，滑动变阻器最大阻值为48Ω，阻值变化均匀，滑片能移动的最大距离为20cm，小灯泡标有“6V3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）闭合开关后，通电螺线管A端的磁极是　 　极。
（2）闭合开关前，小球受到水的浮力为　 　牛。
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力多大？
（4）请在答题卷虚线框中，用直角坐标描绘出滑动变阻器滑片从最左端移动到最右端过程中，小球所受浮力F与滑动变阻器滑片移动距离L的关系图像。
【答案】（1）N
（2）0.4
（3）0.15N
（4）
【解析】（1）根据安培定则判断通电螺线管的磁极。
（2）闭合开关前，小球在水面漂浮，根据漂浮条件计算小球受到的浮力；
（3）先算出小灯泡正常发光时的电流，从表中找出此时通电螺线管对小球的吸引力，然后对小球进行受力分析，算出容器对小球的支持力即可算出小球对容器底的压力。
（4）根据表格数据确定变阻器的滑片在最左端时，即滑片移动距离为0时电流表的示数和对应的吸引力大小，根据平衡力的知识计算出此时小球受到的浮力；
当小球悬浮在水中时，根据平衡力的知识计算出它受到的吸引力，根据表格确定此时的电流，根据欧姆定律计算出总电阻，根据串联电路的电阻规律计算出变阻器接入的阻值，最后根据“电阻与长度成正比”计算滑片移动的距离即可。
【解答】（1）如图所示，电流从左端流入，伸出右手，四指弯曲指示电流的方向，大拇指所指的方向即螺线管的A端为通电螺线管的N极，所以上端即A端为N极；
（2）小球受到的重力G=mg=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
S闭合前，小球在水面漂浮，则它受到的浮力等于重力，即F浮=0.4N；
（3）闭合开关后，小球悬浮，此时小球所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103×10×50×10-6N=0.5N；
当小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流；
查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力F=0.25N；
当小球沉底静止时，由受力分析可知：F+G=F浮+N；
0.25N+0.4N=0.5N+N；
解得：N=0.15N；
即容器对小球的支持力N=0.15N，
故小球对容器底的压力F压=0.15N。
（4）根据表格可知，当变阻器接入的阻值最大时，通过电路的最小电流为0.1A，此时螺线管对小球的吸引力为0.05N；
此时小球向下的合力为：0.4N+0.05N=0.45N<0.5N；
因此此时小球仍然漂浮，那么此时多大的浮力等于向下的力的和，即滑片移动距离为0时小球浮力为0.45N；
当小球完全浸没时，它受到的浮力最大，此时为0.5N；
此时螺线管对小球的吸引力为F吸=F浮-G=0.5N-0.4N=0.1N；
根据表格可知，此时电流为0.2A，那么此时总电阻为：；
灯泡的电阻为：；
此时变阻器接入的阻值为：R变=R总-RL=30Ω-12Ω=18Ω；
导体的电阻与长度成正比，即此时滑片移动的距离：，
如下图所示：
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专题08 电与磁的应用与突破
【课程标准】
1、磁场
①知道磁性概念； ②描述磁体周围存在着磁场； ③能根据磁感线识别磁体的极性
④绘制条形磁铁、蹄性磁铁周围磁感线； ⑤绘制通电直导线、通电螺线管周围的磁感线
⑥描述通电直导线周围存在磁场及磁场的分布规律
⑦描述通电螺线管周围存在磁场及磁场的分布规律
⑧知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关
⑨概述电磁铁的特点及作用
2、电磁感应现象
①描述电磁感应现象； ②说明产生感应电流的条件
③知道感应电流方向跟磁场方向和导体运动方向有关
3、电磁知识在技术中的应用
①举例说出电磁知识在技术中的应用； ②列举电磁学在发展中的典型事例
③认识电磁感应现象的发现对社会发展的作用；④列举在自然界或生命活动中的电现象
⑤根据具体要求绘制简单的电磁控制电路
【学业要求】
①绘制条形磁铁、蹄性磁铁，通电直导线、通电螺线管周围磁感线，
②知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关
③知道感应电流方向跟磁场方向和导体运动方向有关
④根据具体要求绘制简单的电磁控制电路
【命题重点】知道磁场与极性，通电直导线、通电螺线管周围的磁感线与分布规律；发电机与电动机原理，以及电磁铁的计算。题型较分散:选择、填空、作图、实验都会出现。
【方法要点】用右手定则区分四指环绕与大拇指代表什么，观察电路中是否有电源区别电动机与发电机。
考点1：判断物体是否具有磁性
考点解读：任何磁体都有两个磁极，如果磁体被分割成两段或几段后，每一段磁体上仍然有N极和S极。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。如果两物体相互吸引，则可能只有一个物体有磁性；如果两物体相互排斥，则两物体都具有磁性。
例1：（2023·衢州）如图为某款玻璃清洁器，由两块各含磁铁的清洁片构成。使用时，两块清洁片总是隔着玻璃合在一起移动，这是因为（　　）
A．异名磁极相互排斥 B．异名磁极相互吸引
C．同名磁极相互排斥 D．同名磁极相互吸引
考点2：磁化
考点解读：使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这种现象叫做磁化。磁化的方法是：拿一个磁铁朝一个方向多次摩擦钢针，这样钢针就能被磁化。注意：磁铁的磁极离开钢针的那一端与磁铁的磁极相反。
例2：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：
步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。
步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。
步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。
步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)
“自制指南针”评价量表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 指针磁性强，且能自由转动 指针磁性强，不能自由转动 指针磁性弱，不能自由转动
指标二 能准确指示南北方向，能保持水平平衡 能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为　 极。
（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作 　。
（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：　 　。
考点3：磁场的基本性质
考点解读：磁体周围存在磁场，磁场是一种看不见，而又摸不着的特殊物质。它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场具有方向性。将一个小磁针放入磁场中任何一点，小磁针北极所指的方向就是该点磁场的方向。
例3：（2020·衢州）方方按右图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 　 　(选填“上方”或“下方”)。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与　 　有关。
考点4：直线电流的磁场
考点解读：通电导线的周围和磁体周围一样也存在磁场，这是电流的磁现象。电流产生的磁场与电流方向有关，改变电流方向，磁场的方向也随之改变。直线电流的磁场分布规律：以导线为中心的同心圆，离导线越近，磁场越强。如图所示，用右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，那么弯曲的四指所指的方向就是直线电流产生的磁场方向。
例4：（2023·衢州）科学发现往往闪耀着科学家们智慧的光芒。
（1）1820年奥斯特发现通电导线能使其周围小磁针发生偏转。如图在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，闭合开关时，小磁针N极向纸外偏转，则电源　 　端为正极。
（2）法拉第深入思考了奥斯特实验，认为：通电导线能使磁针转动，说明磁针受到力的作用，那么反过来，磁针也能使通电导线转动。他这样推测的依据是　 　。
考点5：通电螺线管的磁场
考点解读：通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极，改变电流方向，螺线管的磁极也发生变化。如图所示，用右手握住螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的北极(N极)。
例5：（2021·杭州）如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上，下列判断正确的是（　　）
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
考点6：影响电磁铁磁性强弱的因素
考点解读：带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强得多，原因是铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁场。电磁铁的磁性除了与是否带铁芯有关之外，还与以下因素有关：①通过线圈的电流大小：线圈匝数相同的情况下，电流越大，电磁铁的磁性越强，电流越小，电磁铁的磁性越弱。②线圈的匝数：电流大小相同的情况下，匝数越多，电磁铁的磁性越强，匝数越少，电磁铁的磁性越弱。
例6：（2022·湖州）学习了“电生磁”的知识后，小柯在家里进行实验探究。实验器材主要有：全新干电池若干节、铁钉3枚、大头针若干、长导线1根。
实验过程：
①用细线把3枚铁钉捆绑在一起，再用长导线缠绕铁钉6圈，连接在1节全新干电池两端（如右图所示），制成简易的电磁铁。用电磁铁尖端去靠近大头针，观察吸引大头针的数目（通电时间不超过10秒钟，下同）。
②将电磁铁连接在2节串联的全新干电池两端，重复实验。
③将电磁铁连接在3节串联的全新干电池两端，重复实验。
④增加电磁铁的线圈匝数至9匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。
⑤增加电磁铁的线圈匝数至12匝，连接在1节全新干电池两端，重复实验。
（1）1节全新干电池的电压是　 　伏。
（2）小柯的实验想要探究的问题是：　 　
（3）本实验用电磁铁吸引大头针的数目来比较电磁铁的磁性强弱，此科学方法属于　 　（选填“类比法”或“转换法”）。
（4）请帮助小柯设计用于记录实验数据的表格。
考点7：磁场对通电线圈的作用
考点解读：通电线圈在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关。当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈ab边和cd边受到的力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡，这是线圈的平衡位置。当通电线圈所在平面与磁感线方向一致时，线圈受到不平衡力的作用，沿顺时针方向转动，线圈转过平衡位置后，受到阻碍它继续转动的力的作用，使它返回平衡位置。通电线圈转速大小与电流大小和磁场强弱有关，电流越大，磁场越强，转速越快。
例7：（2021·杭州）电动机在现代生产、生活中有广泛的应用，
（1）如图所示是电动机原理图， 将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到　 　，使线圈转动起来。
（2）某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中　 　来实现倒车。
考点8：探究产生感应电流的条件
考点解读：要产生感应电流的条件是：(1)导体是闭合电路中一部分；(2)导体在磁场中做切割磁感线运动；(3)作切割磁感线运动的材料是导体；当只具备条件(2)时，导体两端有感应电压，导体中没有感应。电磁感应现象的本质是机械能转化为电能。感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。
例8：（2022·绍兴）如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电。
（1）手机线圈中产生电流是利用　 　现象。
（2）当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示，则图中B点的磁场方向是　 　（选填“向上”或“向下”）。
（3）与传统方式相比，请你对这种充电方式进行评价：　 　。
一、选择题
1.如图所示，一根条形磁体，左端为S极，右端为N极。另用弹簧测力计下悬挂一铁球，将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时，弹簧测力计的示数变化规律是(　　)
　　　 A　　　　 B　　 　 　C　　 　 　D
2．（2023·台州）哈尔滨、杭州等地将打造低真空超高速磁浮飞行巴士，时速可达1000公里以上。磁浮飞行巴士采用能量回收制动方式，巴士到站前停止动力供应。继续向前运行，内部线圈切割磁感线产生电流，部分机械能转化为电能进行回收。下列四幅图中能反映能量回收原理的是（　　）
A． B． C． D．
3.（2022·金华）司南是我国早期的指南针。小科将条形磁体置于塑料勺内，在勺下垫泡沫，一起置于装水的纸盘中，漂浮在水面上，能自由转动，从而得到一个仿制“司南”（如图所示）。下列说法正确的是（　　）
A．“司南”静止时勺柄指南，标为N极
B．“司南”能指南北是受地磁场的作用
C．“司南”的纸盘换成铁盘后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向与勺内磁体的磁极方向无关
4．（2023·衢州）按如图所示电路进行实验，将滑动变阻器的滑片从右向左移动，电磁铁吸引的大头针枚数增多。此实验说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是（　　）
A．电流的大小 B．电流的方向 C．线圈的匝数 D．铁芯的粗细
5.（2024·杭州模拟）如图所示， 甲、乙两个装置的线圈abcd、a'b'c'd'分别与电刷A、B、 紧密接触，两组电刷分别用导线按图示连接。用手拨动甲的线圈，使之沿顺时针方向转动，此时乙的线圈也会沿顺时针方向转动。下列说法正确的是
A．该过程甲装置相当于电动机
B．该过程乙装置相当于发电机
C．若将甲装置中的两磁极对调，则乙装置线圈的转动方向会改变
D．若改成用导线将A与B'，B与A'连接，则乙装置线圈的转动方向不变
6．（2024·路桥模拟）如图给电磁铁通电，条形磁铁被上方弹簧悬挂在图中位置静止，当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，关于电流表示数和弹簧长度变化，下列判断正确的是（　　）
A．电流表的示数增大，弹簧的长度增加
B．电流表的示数增大，弹簧的长度减小
C．电流表的示数减小，弹簧的长度增加
D．电流表的示数减小，弹簧的长度减小
二、填空
7.（2023·台州）电吉他的发音是通过拾音器连接扬声器来实现的。拾音器的基本结构如图所示，其工作原理是：金属弦在磁体的磁场中被磁化，当其被拨动而产生振动时，在线圈中会产生感应电流，将声音信号转变为电信号。
（1）要保证金属弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金属是　 　(填一种即可) 。（2）当金属弦振动时，与线圈间产生了相对运动，相当于线圈切割金属弦磁场的　 　，从而产生感应电流。线圈中感应电流的方向是　 　 (选填“变化”或“不变")的。
8.（2023·宁波）如图所示是小宁设计的水位自动控制电路，其中工作电路由指示灯L、电动机M等元件组成，由家庭电路供电；控制电路中，金属板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是导体。
（1）我国家庭电路电压为　 　V。
（2）当水箱内水面处于金属板A以下时，工作电路中的　 　处于工作状态。
（3）测试时，小宁发现由于电磁铁磁性太弱，电磁继电器无法正常工作。适当　 　（填“增加”或“减少”）电磁铁的线圈匝数，可以解决上述问题。
9．（2023·台州）福建舰是我国完全自主设计制造的第三艘航母，其配置的电磁弹射是当今世界少数国家掌握的先进技术。电磁弹射的结构示意如图甲，其科学原理如图乙。
（1）航母上的发射轨道相当于图乙中两根金属导轨，弹射车相当于金属棒ab，通电后磁场对弹射车产生　 　，从而使弹射车牵引飞机快速运动，当弹射车运动到轨道末端停下来时，由于飞机具有　 　而保持原来的运 动状态，并在发动机动力的作用下加速飞离甲板。
（2）电磁弹射原理虽简单，但是建造所需的技术难度极高。如电磁弹射需要强大的电力储能系统，能在3秒内提供1.2×108焦的电能，将几十吨的飞机加速到几百米/秒，该系统的功率至少达　 瓦。
10．（2023·衢州）新能源汽车因绿色低碳逐渐取代燃油汽车，电动汽车是常见的一种新能源汽车。
（1）内燃机为燃油车提供动力，其一个工作循环一般包括吸气、 压缩、做功、排气四个冲程，其中　 　冲程使汽车获得动力。
（2）电动机为电动汽车提供动力。下列实验可以演示电动机工作原理的是　 　。(填选项)
11．（2022·南湖模拟）雾天开车需开启雾灯，避免发生危险。右图是小科设计的雾灯模拟电路，衔铁、线圈电阻不计。
（1）要实现闭合开关S后警示灯能持续亮灭闪烁，则应将警示灯连接在如图电路中的　 　(选填“A”或“B”)位置。
（2）已知该电路的电源电压为6V，定值电阻R的阻值为12Ω，警示灯的规格为“6V3W”，若灯丝电阻固定不变，闭合开关后，当警示灯亮时，其实际功率为　 　。
12．（2023·台州）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚防紫外线的遮阳布展开。
（1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向　 　(填“左”或“右”)移动。
（2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是　 　线。
13．（2023·衢州）人员密集的室内场所，容易造成二氧化碳含量偏高，对人体产生不利的影响。研究小组设计了如图所示的电路。R2为气敏电阻，其阻值随CO2气体浓度的增大而减小，当室内CO2气体含量升高到一定浓度时，工作电路中的排风扇开始工作，把室内气体排出。回答下列问题：
（1）在设计电路时要实现自动换气功能，排风扇应连接在工作电路中的　 　位置；
（2）要使排风扇在二氧化碳浓度更低时就能开始工作，以下几种改进方法正确的是 。
A．增加电磁铁线圈匝数
B．控制电路中再串联一个电阻
C．把滑动变阻器R1的滑片向上移
三、解答
14．（2024·东阳模拟）研习小组设计了新的实验方案，对电流的磁现象进行了再探究．
（1）实验一：如图甲，小磁针静止后，使导线与小磁针互相垂直放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片．预测小磁针的偏转情况　 　（填“偏转”或“不偏转”）．
（2）实验二：如图乙，小磁针静止后，使导线与小磁针互相平行放置，闭合开关，并向左移动滑动变阻器的划片，实验中观察发现小磁针偏转的角度始终较小．为了使实验现象更明显，你的建议是　 　．
（3）实验三：如图丙，通电直导线正下方的小磁针的S极向纸外偏转．现用“电子枪”发射大量电子，沿着水平方向由左到右平行飞过小磁针正上方，如图丁．则小磁针的S极将向纸　 　（选填“外”或“内”）偏转．
15．（2024九下·浙江模拟）人们对自我保护越来越关注。上表为某品牌足浴盆的相关参数，其内部电路可分为工作电路和控制电路两个部分（如图甲所示）。电磁继电器所在控制电路的电源电压U＝6V，电磁继电器线圈的电阻可不计，加热至40℃时，自动进入保温模式，此时电磁继电器线圈的电流达到30mA，热敏电阻Rx的阻值随温度变化的曲线如图乙所示。
（1）如图甲，工作电路处于加热状态时，继电器衔铁的触点应该与　 　（填“A”或“B”）相连。
（2）根据足浴盆的相关参数，求R2的阻值。
（3）为使温度加热至40℃时，自动进入保温模式，求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
（4）天气寒冷想要升高足浴盆保温温度，请提出改进的措施。
16.（2023·台州）我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。
（1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？
（2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？
（3）为落实节能降耗，某同学设计并安装如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至30℃时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻R1的阻值随温度变化情况如图乙。
实际使用中发现：当气温在30℃上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻R0（如图丙），实现了空调线路接通后，气温降低至26℃以下时才自动切断，回升至30℃后才重新接通。请计算R0的阻值，并说出“气温从30℃降低至26℃时，空调线路不断开”的工作原理。（电路改进前后，衔铁刚被吸下时，电磁铁线圈中的电流大小不变；线圈电阻忽略不计）
17．（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。
他们制定的产品评价表如下。
评价 指标 评价等级
优秀 合格 待改进
指标一 能吸纸屑、吹风且风速可调 能吸纸屑、吹风，风速不可调 只能吸纸屑或只能吹风
指标二 吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出 吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。
（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是　 　。
（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？　 　。
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为　 　。
18．（2024·杭州模拟）如图，一质量为40g，体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一个已经接入电路的螺线管，电源电压恒定为6V，滑动变阻器最大阻值为48Ω，阻值变化均匀，滑片能移动的最大距离为20cm，小灯泡标有“6V3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如表，假设灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）闭合开关后，通电螺线管A端的磁极是　 　极。
（2）闭合开关前，小球受到水的浮力为　 　牛。
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力多大？
（4）请在答题卷虚线框中，用直角坐标描绘出滑动变阻器滑片从最左端移动到最右端过程中，小球所受浮力F与滑动变阻器滑片移动距离L的关系图像。
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