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第十五章　从指南针到磁浮列车　电能从哪里来
1. 磁现象
(1)磁极：磁体磁性最①____的两个部位。它们分别叫做磁北极(N极)和磁南极(S极)。
(2)磁极间的相互作用：同名磁极相互②_____，异名磁极相互③______。
(3)磁化：把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出
④______的过程叫磁化。
磁是什么
强
排斥
吸引
磁性
2．磁场
(1)定义：在磁体周围存在着一种我们看不见、摸不着的特殊物质，叫做磁场。
(2)方向：小磁针静止时⑤______所指的方向。
(3)磁感线：为了描述磁场，物理学中人为地引入磁感线。磁体外部的磁感线都是从磁体的⑥________极出来，回到磁体的⑦________极。磁感线上任意一点的切线方向表示该点的⑧__________，磁感线的疏密程度表示磁场的⑨______。
北极
北(N)
南(S)
磁场方向
强弱
3．地磁场：地磁场的北极在地理的⑩____极附近，地磁场的南极在地理的 ____极附近。
南
北
磁在日常生活中的应用无处不在。如图所示，这是一款磁吸式数据线，线体可以和不同型号的充电头通过磁性吸附对接，达到一线多头的使用效果。线体和充电头吸附的原理是____(选填“同”或“异”)名磁极相互吸引，指南针的工作原理与此相同，当指针静止时，指向地理南极的是指针的____(选填“N”或“S”)极。
异
S
1. 奥斯特实验：丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。证实了通电导体周围存在着磁场。
2．通电螺线管的磁场
(1)通电螺线管周围存在磁场，其外部的磁场与 __________的磁场相似，螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
(2)极性：通电螺线管两端的极性与螺线管的 __________有关。
电流的磁场
条形磁体
电流方向
3．右手螺旋定则
用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 ____极。
N
小明自制了一个带有电磁铁的木船模型(如图所示)。将它放入水中漂浮，船头指向东。闭合开关S，电磁铁的A端为____极；电磁铁由于受到地磁场的作用，船头会指向____。
S
北
1. 电磁铁
(1)结构：电磁铁由线圈和铁芯组成。
(2)特点：通电产生磁性，断电磁性消失。
(3)影响电磁铁磁性强弱的因素：对于外形相同的线圈，电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数和电流的大小有关。线圈的匝数越 ____，电流越 ____，电磁铁的磁性就越强。
电磁铁、电磁继电器
多
大
2．电磁继电器
(1)作用：用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路并用来实现遥控和生产自动化。
(2)实质：电磁继电器就是利用 ________来控制工作电路的一种开关。
(3)原理图
其中A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点，电路分为低压控制电路和高压工作电路。
电磁铁
小明所在地区经常下暴雨，小明担心家里车库中的汽车被水淹，从而设计了如图所示的车库积水自动报警器原理图，图中A、B位置可以安装电铃或LED灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃工作时利用了电流的____效应；电铃应该安装在图中的____(选填“A”或“B”)位置。
磁
B
1. 电磁感应现象：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫 ___________。
2．产生感应电流的条件：电路必须是 ________，且电路的部分导体在磁场中做 ____________运动。
电磁感应
感应电流
闭合的
切割磁感线
4．影响感应电流大小的因素(其他因素不变时)
(1)导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大。
(2)磁场越强，感应电流越大。
(3)线圈匝数越多，感应电流越大。
磁场的方向
切割磁感线的方向
发生
不发生
有一种运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁体，管外绕着线圈。戴着这种手环步行时，磁体随手臂的摆动在管内往复运动，线圈中便会产生电流，这是利用了__________原理。手环中记录的运动数据还可通过________无线传送到手机上，与好友分享。
电磁感应
电磁波
电动机与发电机
通电导体在磁场中受到力的作用
电磁感应
电
机械
机械
电
有
无
电磁炮是一种新型武器，电磁炮利用了通电导体在磁场中受力运动的原理。如图是它的原理图，其中B端是螺线管的____极，电磁炮发射过程的能量转化与我们学过的______机相同。
S
电动
常考命题点
1．实验原理：______________。
2．转换法的应用
(1)通过观察磁体周围的铁屑疏密或小磁针的排列情况来判断____________。
(2)通过观察小磁针的方向判断________________。
探究通电螺线管外部磁场的方向
电流的磁效应
磁场的强弱
磁场的方向
3．理想模型法的应用：磁感线是为了描述______而引入的假想曲线，不是真实存在的。
4．实验中轻敲玻璃板的目的：减小铁屑与玻璃板间的摩擦，使铁屑受到磁场力的作用而有规律地排列。
5．在通电螺线管中插入铁芯的目的：__________________________。
【实验结论】
6．通电螺线管外部的磁场与__________的磁场相似，磁场的方向和电流方向有关。
磁场
增强通电螺线管的磁性
条形磁体
在探究通电螺线管外部磁场的实验中，采用了如图甲所示的实验装置。
(1)当闭合开关S后，小磁针____(选填“会”或“不会”)发生偏转，说明通电螺线管与小磁针之间是通过______发生力的作用的。
会
磁场
(2)用铁屑来做实验，得到了如图乙所示的情形，它与______磁体的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线______(选填“是”或“不是”)真实存在的。
条形
不是
(3)为了研究通电螺线管的磁极性质，老师与同学们一起对螺线管可能的电流方向和绕线方式进行了实验，得到了如图丙所示的四种情况。实验表明通电螺线管的磁极极性只与它的______________有关，且这个关系可以用__________________判断。
电流方向
右手螺旋定则
(4)闭合开关S，通电螺线管周围的小磁针N极指向如图丁所示，由图丁可知，在通电螺线管外部，磁感线是从____极出发，最后回到____极的。
(5)如图丁所示，将小磁针放在螺线管周围不同的位置，如此放置小磁针的目的是_______________。闭合开关后，观察到的现象是______________，这一步骤中______(选填“能”或“不能”)用大头针代替小磁针(假设大头针也能被悬挂起来且自由转动)。
(6)如果移走图丁中的小磁针，通电螺线管周围
______(选填“存在”或“不存在”)磁场。
N
S
确定磁场的方向
小磁针发生偏转
不能
存在
(7)将螺线管连接到如图戊所示的电路中，闭合开关后，将螺线管靠近大头针，发现_________________，此现象说明__________________________。
大头针被吸引
通电螺线管周围存在磁场
(8)小军和同学对上述实验结论进行讨论后发现，如果把通电螺线管看做一个磁体，则它的N极和S极的位置是由通电电流的方向决定的。怎样描述通电螺线管中电流的方向与N极位置之间的关系呢？小军经过反复思考，发现从通电螺线管的一侧看去，通电螺线管中电流的方向和N极位置的关系与拧电流表上的螺帽时螺帽旋转的方向和螺帽前进方向的关系挺相似的。小军根据他的发现对“通电螺线管中电流的方向与N极位置的关系”的描述是_____________________________________________________________
_________________________________。
如果通电螺线管中电流的方向与拧螺帽的方向一致，那么，螺帽前进
方向的一端就是通电螺线管的N极
常考命题点
1．实验方法
(1)转换法的应用：通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来判断有没有产生感应电流，偏转幅度反映感应电流的______，偏转方向反映感应电流的______。
(2)控制变量法的应用。
探究产生感应电流的条件
大小
方向
2．实验操作方法
(1)闭合开关，让导体做切割磁感线运动，并观察灵敏电流计的指针偏转方向。
(2)探究感应电流的大小与导体运动速度的关系：控制磁场方向和强弱不变，改变导体沿相同方向切割磁感线的速度。
3．导体在磁场中静止时，灵敏电流计的指针____偏转，说明电路中____感应电流产生。
不
无
4．影响感应电流大小的因素：导体切割磁感线运动的速度越快，磁性越强，产生的感应电流越____。
5．实验中将灵敏电流计换成______可探究通电导体在磁场中受到力的作用。
【实验结论】
6．产生感应电流的条件是闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
大
电源
“探究产生感应电流的条件”的实验步骤如图甲、乙、丙所示。
(1)该实验中，灵敏电流计的作用是_______________________________、
___________________________。
判断产生感应电流的大小
判断产生感应电流的方向
(2)实验中，通过比较图________可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图乙、丙可知，产生感应电流的一个条件是导体要在磁场中____________。
(3)若图丙中AB棒不动，蹄形磁体左右水平运动，电路中____(选填“有”或“无”)感应电流产生。
(4)在此实验过程中，能量转化情况是______________________，利用这一原理，人们在生产生活中制成了________。
甲、丙
切割磁感线
有
机械能转化为电能
发电机
(5)当AB棒向左运动时，灵敏电流计的指针向右偏转，调换蹄形磁体的南北极后，AB棒依然向左运动，灵敏电流计的指针向左偏转，说明感应电流的方向与__________有关。
(6)小明进一步猜想：感应电流的大小可能与磁场强弱有关。若实验中增强蹄形磁体的磁性，保持AB棒切割磁感线的运动方向和速度大小不变，则灵敏电流计指针的偏转角度会______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
磁场方向
变大
(7)实验中，小明在电路闭合时将AB棒向右移动一段距离后松开手，发现AB棒左右摆动，此时灵敏电流计的指针____________(选填“左右摆动”
“偏向一边”或“静止不动”)。AB棒摆动过程中，如果不计空气阻力，AB棒的机械能将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
左右摆动
变小
(8)小明在做实验时，首先按图丙将检查过的实验器材连接好，确认连接无误后闭合开关，让AB棒水平切割磁感线，实验中却几乎看不出灵敏电流计指针偏转。你认为看不出灵敏电流计指针偏转的原因可能是____________
_________________________________________。
产生的感应电
流太小，无法使灵敏电流计的指针偏转
如图所示，abcd为一闭合金属线框，用绝缘细线挂在固定点O，当金属线框经过匀强磁场摆动时，回答下列问题：
电磁感应与电流在磁场中受力分析
(1)当金属线框刚进入磁场区域时，受到3个力的作用，金属线框中____感应电流产生；金属线框离开磁场区域时，金属线框中____感应电流产生。(均选填“有”或“没有”)
(2)当整个金属线框进入磁场时，金属线框中______感应电流产生，______受到磁场力的作用。(均选填“有”或“没有”)
(3)当金属线框运动到OO′时，速度最大；金属线框运动至右侧最高处时，与最左侧的高度是否相同？________(选填“相同”或“不相同”)。
(4)若不计空气阻力，金属线框最终______(选填“会”或“不会”)停下来。
有
有
没有
没有
不相同
不会
1．感应电流产生的条件
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
2．对能量守恒定律的两点理解
(1)某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
1．(2022 毕节32题2分)根据图中小磁针N极的指向标出通电螺线管外部的磁感线方向，并在括号内标出电源的“＋”或“－”极。
电磁作图
如答图所示。
2．(2020 贵阳22题2分)如图所示，条形磁体静置于水平面，将两枚相同的小磁针分别置于磁体周围的A、B区域。请在图中两虚线框内画出小磁针静止时的情形。(用“ ”表示小磁针，涂黑端表示N极)
如答图所示。
3．(2019 贵阳25题9分)小明在探究“怎样产生感应电流”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：
探究产生感应电流的条件
(1)悬挂金属棒静置于U形磁体的磁场中，此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向____(选填“上”或“下”)的。
下
(2)灵敏电流计是用来检测__________的。若闭合开关后并未发现电流计指针偏转，经检查器材均完好，各器材间连接无误，那么接下来你认为最应该关注的器材是________。
感应电流
金属棒
(3)小明认为是原来磁体的磁性太弱所致，他提岀更换磁性更强的磁体，就在他移动原磁体时，你发现电流计的指针出现了晃动，你认为接下来最应该做什么来找到让电流计指针偏转的原因？__________________________
_________________。(仅写出最应该进行的一步操作)
使金属棒沿水平方向快速做
切割磁感线运动
(4)仅根据上述探究过程，小明就说：“我们找到产生感应电流的秘密了！”此时你对小明的“成果发布”作何评价？______________________
__________________________________________________________________________________________________。
不合理，因为只做了一次
实验，得出的结论具有偶然性，不具有普遍性，应该用不同种类的金属棒，
还要使金属棒朝各个方向运动
4．(2022 遵义21题3分)风能是一种环保的可再生能源，下列各图能反映风力发电原理的是(　　)
电磁感应
A
【解析】发电机是利用电磁感应现象制成的；导体在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，这是电磁感应现象，故A符合题意；题图B为奥斯特实验，是电流的磁效应，故B不符合题意；题图C，通电线圈通电后具有磁性，这是电流的磁效应，故C不符合题意；通电线圈的周围存在磁场，这是电流的磁效应，故D不符合题意。
5．(2020 贵阳12题3分)铜质金属框在光滑水平面上以一定速度向右滑动，其右侧有一足够大的均匀磁场区域(磁感线方向垂直于纸面)，如图所示。关于金属框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，若不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．由于水平面光滑金属框能保持匀速直线运动状态
B．金属框由于被磁化而受到磁场对它水平向左的力
C．金属框一直在做切割磁感线运动而产生感应电流
D．金属框的运动体现力是改变物体运动状态的原因
D
6．(2022 贵阳19题3分)如图所示，铜质金属框ABCD正下方有一均匀磁场区域(磁感线方向与纸面垂直)。某时刻金属框开始自由下落，下落过程中金属框始终保持竖直状态。请判断金属框BC边进入磁场后，AD边进入磁场前，金属框是否有可能做加速运动？请从能量转化的
角度阐述理由。(不计空气阻力)
磁场对电流的作用问题
答：有可能；金属框竖直下落进入磁场，重力势能不断转化为动能，又因电磁感应，动能转化为电能；若转化的动能中只有一部分转化为电能，则动能增大，质量不变，速度增大，金属框做加速运动。

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