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第十五章 电与磁
第一部分 系统复习 成绩基石
知识体系构建
重点夯基训练
重点实验突破
聚焦山东中考考法
例1（RJ九全P147素材）在研究地磁场方向时，如图所示，发现司南的长柄静止时总
是指向南方，则长柄相当于指南针的______极。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。
南
不重合
例2（1）如图甲所示是小刚自制的电磁铁，它能吸引曲别针是因为电流具有______
__。他想让电磁铁吸引更多的曲别针，可以采用__________或______________的方
法来实现。
磁效应
增大电流
增加线圈匝数
甲
（2）电磁继电器是利用电磁铁的性质来控制电路的开关，在生活中有广泛的应用。
如图乙所示是一个水位自动报警器的原理图，水位上升到金属块 之后，____
（选填“红”或“绿”）灯亮。
红
乙
例3.（RJ 九全 P168素 材）
如图所示手摇发电机模型，教师在快速摇动手柄，使线圈
在磁场中做________________，电路中的小灯泡会发光，这个
过程中________转化为电能，手摇发电机的工作原理是_______
___现象。把两个发光二极管极性相反地______（选填“串联”或
“并联”）起来，并与发电机串联，转动手柄，发现两个二极管
__________，这说明手摇发电机发出的是交流电。
切割磁感线运动
机械能
电磁感应
并联
交替发光
实验一 探究通电螺线管外部磁场的方向
【实验结论】 通电螺线管外部的磁场与__________的磁场相似；通电螺线管的极
性只与螺线管中______的方向有关。
条形磁体
电流
例1 小明同学在做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验时按照图甲布置器材。
甲
乙
【实验设计与进行】
1.小明把小磁针放到图甲中圆圈所在的各个位置，闭合开关，记录磁针 极的方向，
这样操作的目的是记录磁场中各点______方向。
2.小明记录的小磁针 极的大致指向如图乙所示，则螺线管的左端为___极。
3.电源的正负极位置对调，重复实验。这是为了研究通电螺线管磁场方向与螺线管
中______方向的关系。
磁场
电流
【实验分析与论证】
丙
4.在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，在
装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变
化，这时需______纸板，观察到铁屑排列成如图丙所示的形状。
可见，通电螺线管外部磁场与______磁体的磁场相似。
轻敲
条形
5.人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针 极的指向画出一些
带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场，物理学中把这样的曲线
叫作________。
磁感线
丁
6.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，得到了如图丁所示
的四种情况。实验说明通电螺线管的磁极
电流方向
安培定则
极性只与它的__________有关，且这个关系可以用__________判断。
【交流与评估】
7.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中：
（1）开关闭合前，小磁针均指南北，说明地球周围存在______。
（2）为了使实验现象更明显，要求增强通电螺线管的磁场，可采取的有效措施是
________________。（写出一条即可）
磁场
增加线圈的匝数
戊
8.在螺线管外部、 两处放置小磁针，如图戊所示，闭合开关,
发现处小磁针发生偏转，而处小磁针不偏转，试说明 处小磁
针不偏转的可能原因：_______________________________。观
察实验现象后，应立即断开开关，是为了____________________
__________。
小磁针极的指向与磁场方向相同
保护电路，防止螺线管温度过高
实验二 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【实验结论】 闭合电路的一部分导体在磁场中做____________运动时，导体中会
产生感应电流，感应电流的方向与导体________________的方向和______方向有关。
切割磁感线
切割磁感线运动
磁场
例2 如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，用棉线将一段
导体 悬挂起来，放置于蹄形磁体的磁场中，再用导线把导体
和灵敏电流计连接起来，组成了闭合电路。
【实验设计与进行】
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.确认灵敏电流计能正常工作后，某同学发现，无论导体 在磁场中怎样运动，
灵敏电流计的指针均不发生偏转，其主要原因可能是__________、______________。
电流太小
不是闭合电路
【实验分析与论证】
3.在教师的指导下，兴趣小组对实验进行完善后，观察到的现象如下表所示，由此可
知闭合电路的一部分导体在磁场中做____________运动时，电路中会产生感应电流。
序号 磁体（磁极）放置方式 导体 运动情况 电流计指针偏转情况
1 上下 静止 不偏转
2 竖直向上运动 不偏转
3 竖直向下运动 不偏转
4 上下 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
6 上下 向左运动 向左偏转
7 向右运动 向右偏转
切割磁感线
4.比较第4、5（或6、7）次实验可以得出____________________________________
____________________________________________________。
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中感应电流的方向与导体的运动方向有关
5.（多选）下图中的 表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分。它在
磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是 _____（填标号）。
CD
A. B. C. D.
【交流与评估】
6.（1）完成实验后，小明认为实验现象不太明显，请你提出一条改进措施：_____
______________________________________________。
换一个磁性更强的磁体或用匝数较多的线圈代替导体
（2）要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是___。（选填字母）
B
A.使用磁性更强的磁体
B.保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向
C.上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向
（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；生活中
的________（选填“电动机”或“发电机”）是根据这一原理制成的。
（4）如果将实验图中的灵敏电流计换成______，可以探究磁场对电流的作用。
机械
发电机
电源
7.学习了电磁感应现象后，小雨设计实验探究“感应电流的大小与导体切割磁感线
的速度有关”：保持电磁铁磁场强弱不变，改变导体切割磁感线的速度进行多次实
验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。实验数据记录表格如表所示。
实验次数 切割磁感线的速度 电流计指针偏转格数
1 慢速 1.5格
2 中速 2.5格
3 快速 4格
（1）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时，_____________________
______，闭合电路中产生的感应电流越大。
（2）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：________________________。
导体切割磁感线的速度越大
易于改变磁体的磁性强弱
8.某个 发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1。
图1
图2
（1）该 在两次实验中发光情况如图2所示，两次
实验线圈均在转动，线圈1顺时针转动，由此可知线圈
2________（选填“顺时针”或“逆时针”）转动。
顺时针
（2）如图3，导体棒与该相连；在某磁场中，使 垂直于纸面左右往复运动
（虚线为运动轨迹），交替发出红、黄光，则该过程 中电流方向______
（选填“不变”或“变化”），该磁场可能的分布包括图4中哪些选项？________。
变化
①③④
图3
图4
电磁现象原理及应用
1.（2025泰安）在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁
针a 静止时 N 极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况， 现象如图所示。下列说
法正确的是( )
D
A. 通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样
B. 根据小磁针a 的 N 极指向，可以判定通电 螺线管的右端
为S 极
C. 磁场中b 点的磁场方向与小磁针a 静止时 N 极指向相反
D.改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺 线管两端的极性
2.（2025山东）在青岛港的全自动智能化码头， 自动导引车经过布置在地上的磁
钉时，会产生感应电流，进而实现精准定位。以下实验能揭示此原理的是( )
D
3.（2025威海）我国某品牌电动汽车的减震系 统具有能量回收功能：当车辆经过
颠簸路面 时，减震系统的上下运动带动电机内导体切 割磁感线发电。下列选项中
与其工作原理相同的是( )
A
4.（2025济南）如图所示为某兴趣小组制作的 简易电动机，要想改变多匝线圈
转动的方向，下列方法可行的是 ( )
D
A. 只增强磁体的磁性 B. 只减少线圈的匝数
C. 只升高电源的电压 D. 只对调磁体的两极
5.（2025山东）小明在户外实践中，利用随身所 带物品制作了简易指南针。他
首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁，然后 将缝衣针磁化并用细
线水平悬挂，最后将两者靠近，静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是
( )
D
A. 铁钉的钉尖是S 极
B. 缝衣针的针尖是 N 极
C. 地磁场N 极在地理北极附近
D. 移开电磁铁后，缝衣针静止时针尖所指方向为南
6.（2025青岛）抽水蓄能是存储电能的方式之 一。原理如图所示：蓄能时，电动
机将水从下 蓄水池抽入上蓄水池；需要电能时，打开闸门，让水流驱动发电机来
发电。下列说法正确的是 ( )
D
A. 蓄能时，将机械能转化为电能
B. 电动机的工作原理是电磁感应现象
C. 发电机的工作原理是电流的磁效应
D. 蓄水量一定，上蓄水池建的位置越高，能储 存的电能就越多
7.（多选）（2025潍坊）如图所示是某兴趣小组自制的简易电动机。 一块
纽扣强磁铁的上端磁极吸附在一根铁钉的底部，铁钉的尖端竖直地吸在一
节干电池的正极上；将导线一端接在电池负极，若另一端接在磁铁上，铁钉
和磁铁就会沿图示方向转动。整个实验电路 电阻较小，下列分析正确的是 ( )
AC
A. 铁钉中电流的方向是从尖端指向底部
B. 铁钉和磁铁转动时，机械能转化为电能
C. 电路中电流较大，不能长时间进行实验
D. 若将磁铁的上下磁极调换，铁钉和磁铁仍 沿图示方向转动
8.（2025济南）如图为 一 种水位报警器的原理 图，当水位达到金属块A 时，
电路中红灯亮， 此时螺线管上端为 极，图中虚线部分的 作用相当于
(选填“电源”“开关” “用电器”或“导线”)。
N
开关
9.（2025威海）闭合开关，小磁针静止时状态如 图所示，请在括号内标出通电螺
线管的极性， 并 在A 点标出电流方向。
电磁作图
答案
10.（2025日照）某电磁阀的工作原理如图所 示。当开关S 、S 如图连接时，固定
线圈通 电后产生磁场，推动强磁阀门向左运动，封 闭液管通道，阻止液体流动。请：
(1)标出此时通电螺线管右端的极性；
(2)标出强磁阀门右端的极性；
(3)画出通电螺线管外部磁场的磁感线(画 出一条即可)。
答案
11.（2025青岛）小明用如图所示的装置探究“通电螺线管外部磁场的分布”。
探究通电螺线管外部磁场的方向
（1）在螺线管的两端各放一个小磁针，并在 硬纸板上均匀地撒满铁屑，通电后
观察小磁 针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况， 如图甲所示；把小磁针放
到螺线管四周不同 的位置，闭合开关后，小磁针再次静止时的 指向如图乙所示。
①通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有 ；
②通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似；
(2)将电源正负极对调，闭合开关，发现小磁 针偏转方向与原来相反，说明通电
螺线管的 磁场方向与_ 有关；
(3)如图乙所示，根据小磁针静止时的指向，a 端应接电源的 极：小明将一
铁芯插 入螺线管中，其磁场会变 ;请写出一 种能增强电磁铁外部磁场的方法：
。
磁场
条形
电流方向
正
强
增 加 线 圈匝数(或增大电流)
12.（2025烟台）如图所示是“探究导体在磁场 中运动时产生感应电流的条件”实
验的装 置，下列关于该实验说法正确的 是( )
B
探究导体在磁场中运动时产生电流的条件
A. 该装置也可以探究通电导线在磁场中受 到力的作用
B. 该装置也可以探究感应电流方向跟导体 运动方向有关
C. 扬声器就是通过本实验的原理进行工作的
D. 闭合电路的部分导体在磁场中运动一定 会产生感应电流
13.（2025济宁）小明学习了电磁知识后，从物 理学的视角对如图所涉及的物理问
题进行 了 分 析 。
(1)如图甲所示，在A 处接入 ,可探 究电动机的工作原理。(填实验器材
名称)
电 源
（2）在图甲的金属轨道上增加一根金属杆 cd, 俯视图如图乙所示(磁感线垂直纸
面向 外，用“ · ”表示); 在 外 力 的 作 用 下 ， 金 属 杆ab 沿光滑金属轨道向右运动，
请判断静止在 光滑轨道上的金属杆cd 是否运动并说明理 由 。 判 断 ： ; 理
由 ：
。 -0
(3)电吉他中电拾音器基本结构如图丙所示，磁体附近金属弦被磁化，因此弦振
动时， 在线圈中产生感应电流，感应电流经电路放 大后传送到音响发出声音，
则弦振动时，线 圈中的感应电流方向 ( 选填“变化”或“不变”)。
运 动
金 属 杆 a b 做 切割磁感线运动产生感应电流，金属杆cd中有电流通过，周
围产生新的磁场，与原磁场相互作用使得金属杆cd 运动起来
变化
14.（2025烟台）为了节约电能又不影响照明， 工人师傅设计出一个路灯改造方案。
此前， 每个路灯装有一只“220 V 100 W”的灯泡 L 。此次改造要为每个路灯加装
一只相同 规格的灯泡 L, 并安装一个电磁控制感应装 置，当夜幕降临时，光控开关
闭合，路灯处于 低功率的柔光状态；当行人走进感应区时， 灯光瞬间变亮，离开感
应区时，路灯又恢复 原来的柔光状态。图甲是设计的电路(加装 的灯泡L 未画出),控
制电路的电源电压恒 为4.5 V, 压敏电阻R 的阻值随压力大小变 化的图像如图乙所示，
当通过电磁铁的电流 等于或大于临界值时，衔铁会被电磁铁吸引 而转换触点。工作
电路的电源电压220 V 不变，不考虑灯丝电阻变化，电磁铁线圈电阻忽略不计。
电与磁综合
（1）为达到改造要求，工人师傅需要将灯泡 L接在电路中 ( 选 填“A”或“B ”)处 。
从安全用电角度考虑，工作电路的导线 ( 选 填“C”或“D”)端应接相线。
A
D
（2）若控制电路中 R 接入的阻值为55 Ω, 当感应区上受到的压力 F≥300 N 时，
衔铁 被电磁铁吸引转换触点，则感应装置中电磁 铁的电流临界值是多少 保持电
磁铁电流 临界值不变，要想让重力更小的人经过感应 区时路灯变亮，写出一种
可行的改进办法。
解：由题意可知，当感应区上受到的压力F=300 N 时，衔铁被电磁铁吸引转换触点，此时 电流即为感应装置中电磁铁的临界值。由图乙可知，当压力 F=300 N 时，电阻
R=70Ω,且与R 串联，根据欧姆定律可知电流的临界值I== =0.036A
重力更小的人，压力更小，由图乙可知，R 更大，保持电磁铁电流临界值不变，根据
I=可知，可减小滑动变阻器 R 接 入 的阻值。
（3）若某路灯每天工作总时间为10 h, 处 于 柔光状态的时间累计为8 h,求改造后
这个 路灯在六月份(30天)节约的电能(控制电 路消耗的电能忽略不计)。
解：处于柔光状态工作时，加装的灯泡L 与灯泡 L。串联，又因两灯泡规格相同，根据串联电路电 压规律可知，每个灯泡两端的实际电压为110V，由于灯丝电阻不变，所
以有R灯== ，灯泡的实际功率P实= P额=×100 W=25 W
L 与 L0串联的总功率 P 总=2P实=2 ×25 W= 50 W
每天节省的电能 W=(P 额- P 总)t=(100 W-50 W)×8×3.6×10 s=1.44×10 J
30天节约的电能 W总=30×1.44×10 J=4.32 ×10 J
（4）如图丙所示，在方案实施过程中，工人师 傅改装完某处的路灯后，需要把重
为200 N 的材料车沿倾斜路面推至下一路灯处，M、N 是途经的两点。已知 MN 两
点间的距离为 20 m,竖直的灯杆与路面夹角为60°,材料车 受到的摩擦力大小是其重
力的0.05倍。假 设推力F 的方向始终与倾斜路面平行，求工 人师傅将材料车从 M
点匀速推至N 点的过 程中推力F 做的功。
解：推力F 既克服重力做有用功，又要克服 摩擦力做额外功，所以推力F 做的功等于有 用功和额外功之和。由数学知识可知，材料车在竖直方向上被提升的高度
h= sMN=×20m=10m 所以克服重力做功WG=G 车h=200 N×10 m=2000J
摩擦力f=0.05G=0.05×200N=10N克服摩擦力所做的功Wf=fs=10N×20m=200 J
所以推力 F 做 功 W=WG+Wf=2000 J+200J=2200J

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