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专题29电与磁
一、磁现象
1.磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质，磁铁的这种性质叫做磁性。
2.磁体：具有磁性的物质叫磁体。
3.磁极：磁体上磁性最强的部分(任一个磁体都有两个磁极且是不可分割的)
(1)两个磁极：南极(S)：指南的磁极叫南极；北极(N)：指北的磁极叫北极。
(2)磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
4.磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
5.磁场
(1)概念：在磁体周围存在的一种物质，能使小磁针偏转，这种物质看不见，摸不到，我们把它叫做磁场。
(2)基本性质：磁场对放入磁场中的磁体产生磁力的作用。
(3)磁场的方向
规定：在磁场中的任意一点，小磁针静止时，小磁针N极所指的方向就是那点的磁场方向。
注意：在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。
6.磁感应线(磁感线)
(1)概念：为了形象地描述磁场，在物理学中，用一些有方向的曲线把磁场的分布情况描述下来，这些曲线就是磁感线。
(2)方向：为了让磁感线能反映磁场的方向，我们把磁感线上都标有方向，并且磁感线的方向就是磁场方向。
(3)特点：①磁体外部的磁感线从N极出发回到S极，在磁体内部从S极出发回到N极； ②磁感线是有方向的，磁感线上任何一点的切线方向与该点的磁场方向一致；③磁感线的分布疏密可以反映磁场磁性的强弱，越密越强，反之越弱；④磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相交；⑤磁感线是为了描述磁场而假想出来的，实际上不存在。
7.地磁场
(1)概念：地球周围存在着磁场叫做地磁场；(2)磁场的N极在地理的南极附近，磁场的S极在地理的北极附近；(3)磁偏角：首先由我国宋代的沈括发现的。
二、电生磁
1.电流的磁效应：如图(1)
(1)1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系；(2)由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场；(3)由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。
图(1)电流的磁效应
2.通电螺线管：(1)磁场跟条形磁铁的磁场相似；(2)通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关；(3)安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(如图(2)所示)
图(2)通电螺线管磁场的判定：安培定则
三、电磁铁
1.电磁铁：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。
(1)影响电磁铁磁性强弱的因素(控制变量法)：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。(1)在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强；(2)电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强；(3)当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
(2)电磁铁的优点：1)电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制；2)电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制；3)电磁铁的磁性可由电流方向来改变。
(3)电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。
2.电磁继电器
(1)电磁继电器
1)结构(如图所示)：电磁继电器是由电磁铁、衔铁、簧片、触点(静触点、动触点)组成。
2)工作原理：当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。
3)结论：电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。
4)用电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；可以实现远距离控制、自动控制。
四、电动机
1.磁场对通电导体的作用(如图(1)所示)：1)通电导体在磁场中，会受到力的作用；2)通电导体在磁场中，受力方向与电流方向和磁感线方向有关。
2.电动机
1)基本结构：转子线圈)、定子(磁体)、电刷、换向器。
电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
2)工作原理：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
3)通电线圈在磁场中的受力大小跟电流(电流越大，受力越大)，磁场的强弱(磁性越强，受力越大)和线圈的匝数(匝数越大，受力越大)有关。
4)应用：直接电动机：(电动玩具、录音机、小型电器等)；交流电动机：(电风扇、洗衣机、家用电器等)
5)电动机原理图：如图(2)所示。
电动机工作原理图
五、磁生电
1.电磁感应现象
(1)电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。
(2)什么是电磁感应：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；感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。
(3)电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
2.发电机
(1)工作原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，是机械能转化为电能的机器。
(2)发电机原理图(无电源)：如图所示。
发电机原理图
(3)直流电和交流电
1)直流电：方向不变的电流叫做直流电。
2)交流电：周期性改变电流方向的电流叫交电流。
3)产生的感应电流大小跟磁场强度、切割磁感线速度、线圈匝数(导体的长度)有关。
4)周期(T)、频率(f)：我国交流电周期是0.02s，频率为50Hz(每秒内产生的周期性变化的次数是50次)，每秒电流方向改变100次。
发电机和电动机的区别 区别电动机发电机结构有电源无电源工作原理通电线圈在磁场中受力的作用电磁感应能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能
考点1 磁现象
【例1】（2023 隆回县二模）如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，左端的极正对着在同一水平线上的电磁铁。当电磁铁通电时，条形磁铁静止且受到向左的吸引力，则下列说法错误的是　　
A．水平桌面给条形磁铁有向右的摩擦力
B．电磁铁的右端为极，左端为极
C．电磁铁中的电流方向是从流向
D．电磁铁受到的吸引力和条形磁铁受到的摩擦力是一对相互作用力
【答案】
【分析】（1）摩擦力的方向总是和物体相对运动或者相对运动趋势相反；
（2）磁体间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；
（3）根据安培定则判断电流的方向。
（4）一对相互作用力必须满足的条件：作用在同一直线上，方向相反、大小相等、作用在两个物体上。
【解答】解：、条形磁铁静止且受到向左的吸引力时，它也受到水品桌面对它向右的摩擦力，故正确；
、条形磁铁的左端为极，并且它受到向左的吸引力，根据磁体间相互作用的规律，电磁铁的右端为极，故正确；
、根据安培定则可知，电磁铁中的电流方向是从流向，故正确；
、电磁铁受到的吸引力和条形磁铁受到的摩擦力的方向都向右，故它们不是一对相互作用力，故错误；
故选：。
1．（2023 建湖县校级三模）如图，用一根不知有无磁性的铁棒的端靠近一根悬挂的条形磁铁的极，发现条形磁铁被吸引。该铁棒有没有磁性呢？下列说法正确的是　　
A．可以确定有磁性，且端是极
B．不确定有无磁性，只需要将端靠近极，观察现象就可以判断
C．不确定有无磁性，只需要将端靠近极，观察现象就可以判断
D．不确定有无磁性，若将端靠近极，观察现象仍然无法判断
【答案】
【分析】（1）磁铁间的相互作用规律：同名极相互排斥，异名极相互吸引；
（2）有磁性的物体可以吸引磁性材料。
【解答】解：假如铁棒有磁性，异名磁极相互吸引。铁棒的端靠近一根悬挂的条形磁铁的极，铁棒和条形磁铁的极相吸引，说明铁棒也有磁性，并且端是极，如果铁棒没有磁性，磁体可以吸引磁性材料。条形磁铁具有磁性，可以吸引没有磁性的铁棒。所以铁棒是否具有磁性不能确定；
将铁棒的端靠近悬挂的条形磁铁的极，磁铁远离铁棒，由于只有同名极相互排斥，因此铁棒一定有磁性，并且端为极，则端为极。故正确，错误。
故选：。
2．（2023 丰县校级模拟）小科在课外兴趣活动课中将数枚一元硬币按如图所示放在两根平行的条形磁铁上，搭成了一座漂亮的“硬币桥”，下列分析正确的是　　
A．“硬币桥”上左右两端的硬币没有磁性
B．“硬币桥”中间磁性最强
C．“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理
D．两枚硬币相邻的部分是同名磁极
【答案】
【分析】磁化后的硬币，和磁铁的极性有必然的关系，通过磁极间的相互作用来进行判断。
【解答】解：
当硬币都放在磁体的磁极上时，会被磁体磁化，硬币也具有极和极，因此最外侧的硬币也有磁性，由于异名磁极相互吸引，硬币便会搭成一座漂亮的“硬币桥”，搭成的“硬币桥”相当于条形磁铁，并且中间磁性最弱，故错误，正确。
故选：。
3．（2022 顺德区校级模拟）两个钢棒放在水平地面上，地磁南极方向如图所示。若钢棒保持静止不动，其有无磁性、磁极位置的情况如下列选项所示，在这两个钢棒正中间放入一个小磁针，小磁针静止时极指向正确的是　　
A． B． C． D．
【答案】
【分析】磁极间的作用规律：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引；
地理的南极在地磁的北极附近，地理的北极在地磁的南极附近。
【解答】解：．根据磁极间的作用规律可知，小磁针的应该在下方，极应该在上方，故错误；
．两钢棒均无磁性，小磁针在地磁场的作用下，极指向地理的北极附近，地磁的南极，故正确；
．上面的钢棒无磁性，下边的钢棒上端为极，根据磁极间的作用规律可知，小磁针的应该在下方，故错误。
故选：。
考点2 电生磁
【例2】（2023 陕西）如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是　　
A．该实验说明电流周围存在磁场
B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第
C．利用该实验原理可以制成发电机
D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
【答案】
【分析】（1）通电导体的周围存在磁场；磁场的方向与电流的方向有关；最早发现电流磁效应的科学家是奥斯特。
（2）利用电流的磁效应可以制作电磁铁。
【解答】解：、该实验说明电流周围存在磁场，故正确；
、最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，故错误；
、利用该实验原理可以制成电磁铁，故错误；
、改变电流方向，小磁针偏转方向不变，故错误。
故选：。
1．（2023秋 山丹县校级月考）在图中标出电源的“”、“ ”极。
【答案】见解答图。
【分析】知道小磁针的磁极，根据磁极间的作用判断螺线管的磁极，根据安培定则判断电流方向，判断电源的正负极。
【解答】解：小磁针的左端是极，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以螺线管的右端是极，根据安培定则知，电流从螺线管的右端进入，从左端流出，所以电源的右端是正极，左端是负极，如图所示：
2．（2023 惠城区二模）如图所示，通电螺线管周围小磁针静止时，小磁针极指向正确的是（小磁针上涂黑的一端为极）　　
A．、、 B．、、 C．、 D．、、
【答案】
【分析】首先根据电源的正负极判定通电螺线管线圈中的电流方向，由线圈中的电流方向根据安培定则判断通电螺线管的磁极。
磁体周围的磁感线从极出发，回到极；根据在磁场中任一点的小磁针北极指向和该点的磁感线一致判定小磁针指向正确性。
【解答】解：根据电源的正负极可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，根据电流方向，利用安培定则可知通电螺线管的左端为极，右端为极。
因为磁体周围的磁感线从极出发，回到极；根据磁场中任一点小磁针北极和该点的磁感线方向一致，所以点磁针极指向右端；点磁针极指向左端；点磁针极指向左端；点磁针极指向右端。
故错误，正确。
故选：。
3．（2022秋 河东区期末）如图所示，闭合开关、，两个通电螺线管的相互作用情况以及、端的极性分别是　　
A．相斥，端为极，端为极 B．相斥，端为极，端为
C．相吸，端为极，端为极 D．相吸，端为极，端为极
【答案】
【分析】根据线圈的绕向和电流方向，确定螺线管的、极，然后利用磁极间的作用规律确定两者的相互作用情况。
【解答】解：两个通电螺线管中正面的电流都是向下，根据安培定则可知，端为极，端为极，因此它们相互吸引，靠近的两端是异名磁极，故正确。
故选：。
考点3 磁生电
【例3】（2023 灌云县校级模拟）如图所示是课本中的几个实验。用来演示“磁生电”的是　　
A．
B．
C．
D．
【答案】
【分析】本题考查电磁感应、电流的磁效应，可根据实验装置及实验的现象进行判断。
【解答】解：、该实验演示通电螺线管对小磁针产生了力的作用，是电流的磁效应，故错误；
、该实验中，当扇叶转动时小灯泡会发光，演示的是电磁感应现象，故正确；
、当导体中通以电流时，放在导体下方的小磁针发生了偏转，说明通电导线周围存在磁场，是电流的磁效应，故错误；
、当通以电流后，放在磁场中的线圈转动起来，说明磁场对通电线圈有力的作用，故错误。
故选：。
1．（2023 泗洪县一模）电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图甲所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。下图中能说明这一原理的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【分析】刷身份证是利用电磁感应原理，分析下面四幅图，找出符合题意的选项即可。
【解答】解：由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象；
、图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，故不符合题意；
、图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，故符合题意；
、图示的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，运用了电流的磁效应，故不符合题意；
、图示为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，故不符合题意。
故选：。
2．（2020 甘孜州）如图所示为“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图，将实验装置放在水平桌面上。在下列四种情形中，能使灵敏电流计的指针发生偏转的是　　
A．蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向下运动时
B．蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向上运动时
C．导体棒不动，蹄形磁铁沿水平方向左右运动时
D．导体棒不动，蹄形磁铁沿竖直方向上下运动时
【分析】产生感应电流的条件是：闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
【解答】解：要使电路中产生感应电流，必须满足两个条件，一是要有闭合的回路；二是要有部分导体切割磁感线；对照选项可知，中导线或蹄形磁铁运动方向与磁感线方向一致或相反，不做切割运动，故只有符合要求。
故选：。
3．（2023 建湖县一模）无线充电原理是电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电，如图所示。受电线圈处用到了下面的哪个实验的原理　　
A． B．
C． D．
【答案】
【分析】无线充电原理是电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，由此可知受电线圈的工作原理是电磁感应现象；分析各图中的实验原理进行解答。
【解答】解：
根据题意可知，受电线圈是利用电磁感应原理工作的；
、图中是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，是电流的磁效应，故不符合题意；
、图中是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动能够产生感应电流，是电磁感应现象，故符合题意；
、图中给金属棒通电时，金属棒会发生运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，故不符合题意；
、图中给螺线管通电，螺线管具有磁性，这是电流的磁效应，故不符合题意。
故选：。

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