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第一部分　考点过关
第十四讲　从指南针到磁浮列车电能从哪里来
磁现象
1.磁现象
（1）磁体
①定义：具有 　磁性　 的物体.
②磁体具有指南北的性质，常用来制作指南针.
磁性
（2）磁极：任何磁体都有两个磁极，即 　磁北　 极（ 　N　 极）和 　磁南　 极（ 　S　 极）.
（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：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磁性的过程.
（5）铁磁性物质：能被 　磁化　 的物质，如铁、钴、镍等.
磁北
N
磁南
S
排斥
吸引
靠近
接触
磁化
（1）定义：磁体的周围存在着一种 　看不见　 、 　摸不着　 的物质.磁体之间的相互作用是通过 　磁场　 发生的.
（2）磁感线
①定义：描述磁场的某些特征和性质的带箭头的曲线.
②方向：在磁体的外部，磁感线总是从磁体的 　N　 极发出，最后回到 　S　 极.磁感线上任何一点的切线方向，也是放在该点小磁针的 　N极　 指向，就是该点的磁场方向.
③分布：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　 .
看不见
摸不着
磁场
N
S
N极
北极
南极
2.磁场
④磁感线的特点
a.磁感线是人们为了研究磁场而建立的物理理想化模型，但实际并不存在.
b.磁感线可以表示磁场的强弱，其密集处磁场较强，稀疏处磁场较弱.
c.磁感线布满磁体周围的所有空间，并且磁感线不相交.
3.地磁场
（1）地球周围存在着 　磁场　 ，是个天然大磁体.
（2）磁极位置：地磁N极在地球地理 　南极　 附近，地磁S极在地球地理 　北极　 附近.
（3）磁偏角：最早由我国宋代学者 　沈括　 发现.
磁场
南极
北极
沈括
练1　如图所示，赵老师在教室内用一根细线将一个磁极未知的条形磁体悬挂在空中，静止后它的A端总是指向北方，则A端是该条形磁体的 　N　 （选填“N”或“S”）极.该条形磁体静止时能指南北是由于它受到 　地磁场　 的作用.
N
地磁场
练2　如图所示为两个磁极间的磁感线分布图，小磁针静止在A点.请在图中标出磁极的名称以及小磁针的N极.
电流的磁场
1.奥斯特实验
如图是奥斯特实验的场景.
现象：当导线中有电流通过时，小磁针 　偏转　 （选填“偏转”或“不偏转”）；当导线中的电流方向改变时，小磁针转动的方向 　改变　 （选填“改变”或“不改变”）.
结论：通电导线周围存在 　磁场　 ，磁场方向与 　电流　 方向有关.
偏转
改
变
磁场
电流
2.右手螺旋定则：如图所示，用 　右手　 握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的 　电流　 方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的 　N　 极.
右手
电流
N
练3　在如图虚线框中标出通电螺线管磁极的名称.
练4　闭合开关，小磁针静止在螺线管左侧，在如图中括号内标出电源“＋”或“－”极，并用箭头标出磁感线方向.
3.电磁铁
（1）定义：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁.
（2）原理：电流的磁效应.
（3）应用：电铃、电磁起重机、电磁继电器、空气开关、一些自动控制设备、磁浮列车等.
（4）特点：磁性的有无可以由 　电流的通断　 来控制；磁性的强弱可以由 　电流的大小　 和 　线圈的匝数　 来控制；磁极的方向可以由 　电流的方向　 来控制.
电流的通断
电流的大小
线圈的匝数
电流的方向
4.电磁继电器
（1）构造：由电磁铁、衔铁、弹簧（簧片）、触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路构成.（如图所示）
（2）实质：利用 　电磁铁　 控制工作电路的通、断，相当于开关.
（3）工作原理：当控制电路中有电流通过电磁铁线圈时，电磁铁吸引衔铁，使触点闭合，工作电路接通.
（4）应用：用低压电路的通、断间接地控制高压电路的通、断.可实现远距离控制，与其他元件配合实现自动控制.
电磁铁
练5　（多选）如图所示是研究电磁铁的实验，下列说法正确的是（　ABD　）
A.该实验用到了控制变量的物理思想
B.乙铁钉的上端是S极
C.比较图中甲、乙吸引大头针的数量可知磁性强弱与电流大小的关系
D.滑动变阻器的滑片左移，电磁铁吸引大头针的数量增多
ABD
练6　如图所示是电磁继电器的工作原理图，闭合开关后，下列说法正确的是（　C　）
A.弹簧的弹性势能减小
B.电磁铁的上端为S极
C.电动机工作，灯不发光
D.电磁铁的工作原理是电磁感应
C
电动机
1.磁场对通电导体的作用：通电导体在磁场中的受力方向跟 　电流　 的方向、 　磁场　 的方向有关.
应用：电动机、扬声器、电流表、电压表.
2.电动机
（1）原理： 　磁场对通电线圈有力的作用　 .
（2）能量转化： 　电能　 转化为 　机械能　 .
电流
磁场
磁场对通电线圈有力的作用
电能
机械能
练7　目前，新能源电动汽车被越来越多的家庭所喜欢，其核心部件是电动机.如图所示能说明电动机工作原理的是（　C　）
A
B
C
C
D
练8 　如图是新型武器——电磁炮的原理简化图.炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于是将炮弹发射出去.电磁炮的发射过程中电能转化为 　机械能　 ，如果同时改变磁场方向和金属杆中的电流方向，金属杆将会受到向 　右　 （选填“左”或“右”）的力.电磁炮的发射原理与 　扬声器　 （选填“扬声器”或“电铃”）的原理相同.请写出一条能提高所发射的炮弹速度的建议： 　增大电流（或增大磁场强度）　 .
机
械能
右
扬声器
增大电流（或增大磁场强度）
电能的产生
1.电池
（1）定义：把其他形式的能转化成 　电能　 的装置.
（2）作用：提供 　直流电　 .
（3）种类
①化学电池： 　化学能　 转化为 　电能　 .
②蓄电池
电能
直流电
化学能
电能
a.充电时： 　电能　 转化为 　化学能　 .
b.使用时： 　化学能　 转化为 　电能　 .
③太阳能电池： 　太阳能　 转化为 　电能　 .
电能
化学能
化学能
电能
太阳能
电能
2.发电机
（1）定义：把其他形式的能转化成 　电能　 的装置.
（2）发电方式
①火力发电的能量转化过程
燃料的 　化学　 能 水和水蒸气的 　内　 能 发电机转子的 　机械　 能 电能
②水力发电的能量转化过程
水的 　机械　 能 水轮机的 　机械　 能 发电机转子的 　机械　 能 电能
电能
化学
内
机械
机械
机械
机
械
③核能发电的能量转化过程
核能 水和水蒸气的 　内　 能 发电机转子的 　机械　 能 电能
内
机械
电磁感应
1.电磁感应现象
（1）定义： 　闭合　 电路的部分导体在磁场中做 　切割磁感线　 运动时产生电流的现象.此现象中产生的电流称为 　感应电流　 .
（2）感应电流产生的条件： 　闭合电路　 ； 　导体做切割磁感线运动　 .
（3）感应电流的方向：与导体 　运动　 的方向和 　磁场　 方向有关.
（4）应用：发电机、动圈式话筒.
闭合
切割磁感线
感应电流
闭合电路
导体做切割磁感线运
动
运动
磁场
2.发电机
（1）原理： 　电磁感应　 .
（2）能量转化： 　机械能　 转化为 　电能　 .
电磁感应
机械能
电能
练9　如图是研究电磁感应的实验装置.闭合开关后，导体棒ab保持静止，下列措施中能使电路中产生感应电流的是（　B　）
B
A.磁铁保持静止
B.磁铁竖直向上运动
C.磁铁沿导体棒ab水平运动
D.磁铁垂直导体棒ab水平运动
练10　（2023宜昌）如图甲把一台手摇发电机跟小灯泡连接起来，使线圈在磁场中转动，可以看到小灯泡会发光.下列说法正确的是（　C　）
C
A.发电机是利用电流的磁效应来工作的
B.发电机将电能转化为了机械能
C.线圈转得越快，小灯泡越亮
D.如果将小灯泡换成如图乙的电流表，指针一直偏向右边
练11　三峡水电站是世界上规模最大的水电站之一，发电机组是水电站的核心部分，如图的四个装置中符合发电机工作原理的是（　B　）
　
A.磁场对电流的作用　　B.电磁感应现象
　
C.奥斯特实验 D.司南
B
电能的输送
1.输电方式：采用高压输电，可以 　减少　 电能在输送线路上的损失.
2.高压触电及其防护
（1）高压触电的形式： 　电弧　 触电、 　跨步电压　 触电.
（2）防止高压触电的原则： 　远离　 高压带电体.
减少
电弧
跨步电压
远离
实验一　 探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验器材】通电螺线管磁场演示器、条形磁体、菱形小磁针若干、铁屑、开关、导线、电源等.
【探究方法】转换法.
【设计与进行实验】
1.在螺线管磁场演示器（图乙）的平板（玻璃板）上均匀地撒上 　铁屑　 （选填“铁屑”或“铜屑”），闭合开关， 　轻敲　 平板，铁屑在 　磁场　 的作用下会有规律地排列，这说明通电螺线管周围存在着 　磁场　 ，且磁场与 　条形磁体　 的磁场相似.
铁
屑
轻敲
磁场
磁场
条形磁体
2.把小磁针放置在螺线管四周不同位置，闭合开关，发现小磁针的N极指向如图丙所示，说明通电螺线管周围存在着 　磁场　 .图丙中通电螺线管的左端为 　S　 极.
3.改变通电螺线管的电流方向，小磁针静止时N极的指向 　改变　 ，说明通电螺线管周围的磁场方向与电流的 　方向　 有关.
磁场
S
改变
方向
【实验结论】通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极.通电螺线管两
端的极性跟通电螺线管中电流的方向有关.
【分析、交流与反思】
4.铁屑分布密的地方磁场较 　强　 ，紧邻的铁屑相互 　排斥　 .通过铁屑的密集程度判断磁场的强弱，应用了 　转换法　 .
5.图乙中，闭合开关后，小磁针 　会　 （选填“会”或“不会”）发生偏转，通电螺线管与小磁针之间是通过 　磁场　 发生力的作用的.
强
排斥
转换法
会
磁场
6.为描述磁场而引入的磁感线 　不是　 （选填“是”或“不是”）真实存在的.
7.由图丙可知：在通电螺线管外部，磁感线是从 　N　 极出发，最后回到 　S　 极.
点拨：小磁针在磁场中静止时北极指向与该点的磁场（或磁感线）方向一致.
8.实验时，将小磁针放在通电螺线管周围不同位置，是为了 　便于观察磁场方向　 ，移去小磁针后，磁场 　仍　 （选填“仍”或“不”）存在.
不是
N
S
便于观
察磁场方向
仍
9.不能用悬挂且可自由旋转的大头针代替小磁针，因为大头针 　不能　 指示磁场的方向.
10.要探究通电螺线管周围磁场的强弱与电流大小的关系，可以 　改变电源电压　 或 　串联一个滑动变阻器　 .
11.增强通电螺线管磁性的方法： 　增大电流　 或 　插入铁棒　 .
不
能
改
变电源电压
串联一个滑动变阻器
增大电流
插入铁棒
实验二　 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【实验方法】控制变量法、转换法.
【实验原理】电磁感应现象.
【实验装置】
1.实验通过观察 　灵敏电流计的指针是否偏转　 判断电路中是否有感应电流产生，这运用了 　转换法　 .
灵敏电流计的指针是否偏转
转换法
【设计与进行实验】
次数 开关 状态 导体ab 运动方向 磁场 方向 灵敏电流计指针
① 断开 水平向右 向下 不偏转
② 闭合 水平向右 向下 　向左偏转　
③ 闭合 竖直向下 向下 　不偏转　
④ 闭合 水平向左 向下 向右偏转
⑤ 闭合 水平向左 向上 　向左偏转　
向左偏转
不偏转
向左偏转
2.实验记录如表所示，请根据实验信息完善表格.
3.比较 　②④　 （填实验序号）两次实验可知感应电流的方向与导体的运动方向有关.
4.比较④⑤两次实验可知感应电流的方向与 　磁场方向　 有关.
5.保持磁场不变，使ab向右（或向左）运动的速度变快，灵敏电流计指针偏转角度变大，说明感应电流的大小与 　导体切割磁感线的速度　 有关.
6.更换磁性更强的磁体，使ab向右（或向左）运动的速度不变，灵敏电流计指针偏转角度变大，说明感应电流的大小与 　磁场强度　 有关.
【实验结论】 　闭合　 电路的一部分导体在磁场中做 　切割磁感线　 运动时，导体中产生感应电流.
②④
磁场方向
导体切割磁感线的速
度
磁场强
度
闭合
切割磁感线
【分析、交流与反思】
7.为避免因导体被磁化而影响实验结论，ab应选用 　铜棒　 （选填“铜棒”或“铁棒”）.
8.实验中，当感应电流过小时，电流表指针偏转不明显或不偏转.为了使实验现象更明显，可用 　灵敏电流计　 代替电流表.
9.当有感应电流产生时，ab相当于电路中的 　电源　 ，此过程的能量转化是 　机械　 能转化为 　电　 能.
10.下列运用该实验原理工作的是 　AC　 （多选，填字母）.
铜棒
灵敏电流计
电源
机械
电
AC
A.发电机 B.电动机
C.动圈式话筒 D.扬声器
命题点1　电磁现象的辨识与应用
1.（2023贵州）北宋时期沈括在《梦溪笔谈》中记载：“以磁石磨针锋，则能指南”.这一现象可说明（　A　）
A.地球存在磁场 B.针尖受到重力
C.针尖受到浮力 D.空气吸引针尖
A
2.（2020贵阳）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（　D　）
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
3.（2022铜仁）夏天，教室里的电风扇工作时，主要将电能转化为 　机械　 能，电风扇的核心部件是电动机，电动机的工作原理是 　通电线圈在磁场中受力转动　 .
4.（2022黔西南州）如图是一款运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外绕着线圈.戴着这种手环步行时，磁铁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 　电磁感应　 原理.手环中记录的运动数据还可通过 　电磁波　 无线传送到手机上，与好友分享.
机械
通电线圈在磁场中受力转动
电磁感应
电磁
波
5.（2022贵阳）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）
答：有可能.金属框BC边竖直下落进入磁场，重力势能不断转化为动能，因切割磁感线，电路中产生感应电流，动能转化为电能；若重力势能转化的动能中只有一部分转化为电能，则金属框动能增大，质量不变，速度增大，金属框做加速运动.
命题点2　电磁作图
6.（2020贵阳）如图所示，条形磁铁静置于水平面，将两枚相同的小磁针分别置于磁铁周围的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）
7.（2022毕节）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.
8.（2018贵阳）如图所示为俯视图：粗糙的水平桌面上，在同一直线上相距较远地放置两个条形磁铁A、B.现在磁铁A上施加水平力F使其沿直线向磁铁B运动，假设当磁铁A运动一段时间后，两磁铁间才出现吸引力，直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间.若整个过程保持磁铁A做匀速直线运动.请你画出在上述过程中，作用于磁铁A上的力F其大小随时间t变化关系的大致图像.（只需画出一种可能的情况）
命题点3　电磁实验
9.（2019贵阳）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：
（1）悬挂金属棒静置于U形磁铁的磁场中，此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向 　下　 （选填“上”或“下”）.
下
（2）灵敏电流计的作用是用来检测 　感应电流　 的.若闭合开关后并未发现灵敏电流计指针偏转，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 　金属棒　 .
（3）小明认为是原来磁铁的磁性太弱所致，他提出更换磁性更强的磁铁，就在他移动原磁铁时，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 　让金属棒在水平方向上运动　 .（仅写出最应该进行的一步操作）
感应电流
金属棒
让金属棒在
水平方向上运动
（4）就根据上述探究过程，小明说：“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，应该换用不同种类的金属棒，还要使金属棒朝各个方向运动　 .
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，应该换用不
同种类的金属棒，还要使金属棒朝各个方向运动

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