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第一部分　教材知识巩固
第三单元　电学
第十八讲　电与磁
考点1
磁现象　磁场
2022年版课程标准：通过实验，认识磁场。知道地磁场。
1．磁体：在物理学中把物体能够吸引______________等物质的性质叫磁性，把这种物体叫磁体。
2．磁极：磁体吸引能力________的两个部位叫磁极。将一个磁体悬挂起来，当它静止时，指南的那个磁极叫______________极，指北的那个磁极叫作____________极。
3．磁极间的相互作用规律：同名磁极互相________，异名磁极互相________。
铁、钴、镍
最强
南(或S)
北(或N)
排斥
吸引
4．磁化：原来没有磁性的物体在磁场或电流的作用下____________的现象叫作磁化。
5．磁场
(1)定义：磁体周围存在着一种物质能使磁针偏转，这种物质看不见、摸不着，我们把它叫作磁场。
(2)性质：对放入其中的磁体有______的作用。
(3)方向：在物理学中，把放在磁场中的小磁针静止时___________极所指的方向规定为该点磁场的方向。
获得磁性
力
北(或N)
6．磁感线
(1)定义：描述磁场分布的假想曲线，并不是客观存在的。
(2)特点：磁场越强的地方，磁感线分布越______。
(3)方向：磁体外部的磁感线都是从磁体的______极出发，回到______极。下图是用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场。
条形磁体
蹄形磁体
密
N
S
7．地磁场：如图所示，地球本身相当于一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫__________。地磁场的形状与____________的磁场相似。地磁场的北极在地理______极附近，地磁场的南极在地理______极附近。我国宋代学者________最早记述了地理两极和地磁两极并不重合。
地磁场
地磁场
条形磁体
南
北
沈括
1．[人教图片改编题]如图所示，“司南”是我国早期的指南针，在__________的作用下，静止时其长柄指南，为人们指明方向。司南的长柄相当于磁体的________。我国宋代学者沈括最早记述了地理的两极和地磁场的两极__________(选填“重合”或“不重合”)的现象。
地磁场
S极
不重合
考点2
三种磁现象
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
原理 电流的磁效应 — ①______________
发现 ②____________ — ③____________
实验
电磁感应
奥斯特
法拉第
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
内容 通电导线周围有磁场，磁场方向与④_______方向有关 通电导线在磁场中要受到⑤______的作用 ⑥______电路的一部分导体，在磁场中做⑦______ ______________时，导体中就会产生感应电流
能量转化 — ⑧______能转化为⑨________能 ⑩_________能转化为 ______能
电流
力
闭合
切割
磁感线运动
电
机械
机械
电
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
方向 通电螺线管的极性跟电流方向的关系(安培定 则)： 用 ________握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则 ________所指的那端就是螺线管的N极 通电导线在磁场中的受力方向与 ________方向和 ________方向有关 感应电流的方向与 ________方向和导体切割磁感线的运动方向有关
a.当磁场方向或电流方向与原来相反时，力的方向也与原来相反； b．当磁场方向和电流方向同时改变时，力的方向不变 a.当磁场方向或导体运动的方向与原来相反时，感应电流的方向与原来相反；
b．当磁场方向和导体运动的方向同时改变时，感应电流的方向不变
电流
右手
拇指
磁场
磁场
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
应用 电磁起重机、电磁继电器等 电动机、动圈式扬声器等 发电机、动圈式话筒、手摇式电筒等
易错 (1)电流的磁效应的强弱与所通电流的大小有关，电流越大，产生的磁场越强； (2)磁场越强对在磁场中的通电导线的力的作用越大； (3)磁场越强以及导体做切割磁感线的运动越快，产生的电流越大 2．[人教图片改编题]我国第三艘航空母舰福建舰上搭载的自主研发的电磁弹射系统，是利用强磁场对通电轨道产生的力使舰载机加速起飞的。下列图示与此原理相同的是(　 　)
A
B
C
D
B
3．[人教“演示”改编题]如图所示的电路中，导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里，闭合开关，发现导体棒ab向左运动。若仅对调电源正、负极，闭合开关，则导体棒ab向______运动。若同时对调电源正、负极和蹄形磁体的N、S极，闭合开关，则导体棒ab向______运动。
右
左
考点3
电磁铁　电磁继电器
1．电磁铁
(1)结构：电磁铁由________和________组成。通电时产生磁性，断电时磁性消失。
(2)影响因素：对于外形相同的线圈，电磁铁的磁性强弱跟____________和线圈中的____________有关。线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就________。
(3)应用：磁悬浮列车、电磁起重机、电铃等。
线圈
铁芯
线圈匝数
电流大小
越强
2．电磁继电器
(1)实质：用__________控制电路的一种开关。
(2)构造：由低压控制电路和高压工作电路组成。
(3)工作原理：如图所示的电磁继电器，闭合控制电路中的开关S，电流通过电磁铁A的线圈产生磁性，把衔铁B吸下来，使动触点D与静触点E接触，工作电路闭合，电动机工作。断
开开关S，线圈中的电流消失，电磁铁
的磁性消失，衔铁B在弹簧C的作用下
与电磁铁A分离，使触点D、E分开，
工作电路断开，电动机停止工作。
电磁铁
4．[人教“想想做做”改编题]下图为自制电磁铁，电磁铁能吸引大头针是因为________________________，若想让电磁铁吸引更多的大头针可以______________________________________(回答一条即可)。
通电导体周围存在磁场
增加铁钉上线圈的匝数(答案不唯一)
5．[人教“练习与应用”改编题]小明制作的水位自动报警器原理图如图所示。当水位达到金属块A时(一般的水都能导电)，则________(选填“红灯”“绿灯”或“两灯都”)亮。
红灯
考点4
电动机和发电机
类型 电动机 发电机
图示
原理 ①______________________________ ②______________
判断依据 电路中③_____(选填“有”或“无”)电源 电路中④______(选填“有”或“无”)电源
磁场对通电导体有力的作用
电磁感应
有
无
类型 电动机 发电机
方向影 响因素 磁场方向和电流方向 导体切割磁感线的方向和磁场方向
能量转化 ⑤______能转化为⑥________能 ⑦________能转化为⑧______能
电
机械
机械
电
6．[人教“练习与应用”改编题]如图是动圈式话筒内部结构图。对着话筒说话时，声带________发出声音，使膜片带动线圈做切割磁感线运动，产生的感应电流进入扬声器，将声音放大，改变了声音的________(选填“音调”或“响度”)。线圈切割磁感线运动的过程中，将________能转化为电能。它的原理与__________(选填“电动机”或“发电机”)相同。
振动
响度
机械
发电机
7．[跨学科实践：制作简易直流电动机]右图为小玲和
小辉同学制作的直流电动机模型，他们用回形针做成
两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个
矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端
全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。直流电动机的工作原理是____________________________。线圈转动过程中电能转化为________能和内能。通过改变________________________(回答一条合理即可)，可以改变线圈的转动方向。与此电动机原理相同的是_______ (选填“动圈式话筒”或“扬声器”)。
通电线圈在磁场中受力转动
机械
电流方向(或磁场方向)
扬声器
实验1
探究通电螺线管外部磁场的方向
1．实验器材：电源、开关、导线、螺线管、铁屑、若干小磁针。
2．实验方法：本实验通过观察________________来判断通电螺线管的极性；通过铁屑的____________来判断磁场的强弱。用到的物理研究方法是________法。
小磁针的指向
密集程度
转换
3．实验操作
(1)在嵌有一个通电螺线管的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。
(2)通电后________玻璃板，观察铁屑的排列情况 。
(3)断开开关，将电源的正、负极对调，重复步骤(2)的操作。
4．实验结论：通电螺线管周围磁场的分布与________磁体相似；通电螺线管的磁场方向与通电螺线管线圈中的________方向有关
轻敲
条形
电流
例1　如图甲所示，探究通电螺线管外部磁场的方向。
甲
乙
(1)玻璃板上均匀撒上铁屑，放上小磁针。闭合开关后，轻敲玻璃板，铁屑分布情况表明，螺线管外部的磁场与________磁体周围的磁场相似，铁屑的作用是显示__________________。
条形
磁场的分布情况
(2)小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后，小亮观察到这32个小磁针的指向更接近于图中的______，小磁针静止时______极的指向是该点的磁场方向。
A
B
C
D
(3)调换电源的正、负极，闭合开关，小磁针反方向偏转，说明通电螺线管外部的磁场方向与____________有关。
(4)为了使通电螺线管的磁场增强，可采取的有效措施是_______________ _________________。(写出一条即可)
B
N
电流方向
增加线圈的匝
数(答案不唯一)
实验2
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
1．实验器材：蹄形磁体、导体、灵敏电流计、开关、导线若干。
2．实验方法
(1)________法：通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否产生感应电流。
转换
(2)控制变量法：探究电流方向与磁场方向的关系时控制导体运动方向不变，改变____________；探究电流方向与导体切割磁感线的运动方向的关系时控制磁场方向不变，改变____________________________。
3．实验结论
(1)产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流。
(2)感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向发生改变，当两个因素同时发生变化时，感应电流的方向________。
磁场方向
导体切割磁感线的运动方向
不变
例2　利用图甲所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察灵敏电流计指针的偏转情况，记录在表中。已知当电流从灵敏电流计的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
甲
乙
实验次数 导体棒运动情况 灵敏电流计指针偏转情况
1 竖直向上 不偏转
2 竖直向下 不偏转
3 水平向左 向右偏转
4 水平向右 向左偏转
(1)实验时，通过观察____________________________来判断电路中是否产生感应电流。
(2)根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
①由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中________(选填“会”或“不会”)产生感应电流；
灵敏电流计的指针是否偏转
不会
②由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与_____________ ______________方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁体，灵敏电流计的指针向______偏转；
③本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应__________________。
导体切割磁
感线的运动
右
调换磁体的磁极
拓展设问：
(3)从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是_______能转化为电能。
(4)小明将灵敏电流计换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是______________________。请你提出一条改进措施：______________________________________。
(5)发电机的原理与本实验的原理一样，乙图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向__________ (选填“由a到b”或“由b到a”)。
(6)当导体棒AB向右运动时，导体棒________(选填“受到”或“不受”)磁场对它的力的作用。
机械
产生的感应电流太小
换一个磁性更强的磁体(答案不唯一)
由a到b
受到
命题点1
电磁基础知识
1．(2025·长沙)(多选)下图是一款悬浮月球灯，通电时，月球灯可悬浮在底座上方，右侧虚线框内是它的内部简化结构。月球灯悬浮利用了 (　 　)
A．电流的热效应
B．电流的磁效应
C．同名磁极互相排斥
D．异名磁极互相吸引
BC
2．(2021·益阳)下列四个图中，磁感线方向标注错误的是(　 　)
A
B
C
D
A
3．(2022·湘西州)有一堆铁粉和一堆铅粉，将两根完全相同的磁铁分别插入其中，提起后的情形如图所示，则甲和乙中，属于铅粉的是______。
乙
命题点2
电磁现象辨识
4．(2025·湖南)动圈式话筒可将声信号转换成电信号。下列四幅实验装置图能反映其工作原理的是(　 　)
A
B
C
D
D
命题点3
发电机与电动机
5．(2024·湖南)下列生活中的设施设备工作原理主要应用了电磁感应的是(　 　)
A.工人师傅的电钻
B.书桌上的台灯
C.家用电饭煲
D.风力发电机
D
6．(2023·长沙)如图为玩具小汽车内直流电动机的结构简图，该电动机工作时将电能转化为________能和内能。如果想改变该直流电动机的转动方向，你可以采取的方法是______________________________(写一条合理方法即可)。
机械
改变电流方向(答案不唯一)
命题点4
电磁作图
7．(2023·娄底)如图所示，将一条形磁体放在小车上，并靠近螺线管，闭合开关后小车向右运动，请在括号中标出通电螺线管的“N”“S”极和电源的“＋”“－”极。
命题点5
探究通电螺线管外部磁场的方向
8．(2021·长沙)在我们熟悉的各种磁体的磁场中，通电螺线管外部的磁场可能与哪种磁体的相似 小伟用小磁针、条形磁体、通电螺线管来进行探究，实验操作及现象如图所示。
甲
乙
丙
(1)比较甲、乙两图可知，通电螺线管的外部磁场与____________周围的磁场相似；
(2)比较乙、丙两图可知，通电螺线管的外部磁场方向与通过它的_______方向有关。
条形磁体
电流
命题点6
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
9．(2024·长沙)为了探究什么情况下磁可以生电，小明按图示将AB棒放在蹄形磁体的磁场中，用导线将AB棒的两端跟灵敏电流计连接。
(1)实验室备有铜棒、橡胶棒和玻璃棒，小明应选用________作为本实验中的AB棒。
铜棒
(2)实验中记录了AB棒的运动情况与灵敏电流计指针的偏转情况如表所示。
序号 AB棒运动情况 灵敏电流计指针偏转情况
1 不动 不偏转
2 向上运动 不偏转
3 向下运动 不偏转
4 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
①分析可得：闭合电路的一部分导体在磁场中做______________运动时，导体中就产生感应电流。
切割磁感线
②灵敏电流计指针偏转的方向可以反映电路中的电流方向。根据序号为__________的两次实验现象可以提出问题：感应电流的方向是否与导体运动的方向有关
4、5
命题点7
电磁继电器的应用及相关计算
10．(2025·湖南)为预防“倒春寒”对种子萌发的影响，科技小组为学校的育种温室设计了如图甲所示的温控电路。整个温控电路位于温室内，且当温室内温度低于20 ℃时启用。其控制电路的电源电压恒定，R0为变阻器，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示，电磁铁线圈电阻忽略不计。工作电路有高温和低温两个挡位，低温挡位可使温室内降温比较平缓，R1、R2均为加热电阻。已知通过电磁铁线圈的电流大于或等于25 mA时，衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B。通过电磁铁线圈的电流小于或等于20 mA时，衔铁被弹回，与触点B分开，接通触点A。
(1)调好R0的阻值，闭合开关S1、S2，电磁铁上端磁极为______极；Rt的温度升高，电磁铁磁性强弱如何变化 __________________；
N
电磁铁磁性增强
(2)将控制电路中R0阻值调为480 Ω，可使温室内达到允许的最高温度30 ℃，达到时衔铁刚好被吸下，求控制电路的电源电压；
(3)工作电路要求：高温挡功率需在800~1 200 W之间，低温挡功率需在100~200 W之间。已知实验室只有阻值大小为20 Ω、50 Ω、200 Ω、300 Ω的加热电阻各一个，不考虑温度对加热电阻阻值的影响，则R2应选用哪一个加热电阻(写出必要的计算过程)。
解：(2)当温室内温度达到30 ℃时，由图乙可知此时热敏电阻Rt的阻值为320 Ω，R0＝480 Ω，此时衔铁刚好被吸下，通过电磁铁线圈的电流I＝25 mA＝0.025 A
根据串联电路的电阻特点，总电阻
R＝R0＋Rt＝480 Ω＋320 Ω＝800 Ω
则控制电路的电源电压
U＝IR＝0.025 A×800 Ω＝20 V
(3)衔铁被吸下，与触点A分开，接通触点B时，为低温挡，R2接入电路，功率需在100~200 W之间，则R2的最小阻值R2 min＝＝242 Ω
R2的最大阻值
R2max＝＝484 Ω
所以R2应选用300 Ω的加热电阻。

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