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第十八讲　电与磁
1．磁现象
(1)磁性：能够吸引________________等物质的性质称为磁性，具有________的物质叫磁体。
(2)磁极：磁体上磁性________的部位叫磁极，能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫作________极，指北的那个磁极叫作________极。同名磁极相互________，异名磁极相互________。
(3)磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性的现象。
铁、钴、镍
磁现象和磁场
磁性
磁性
南
北
排斥
吸引
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。
(2)基本性质：磁体间的相互作用是通过________发生的。磁场对放入其中的磁体产生________的作用。
(3)方向：放在磁场中的小磁针静止时________极所指向的方向规定为该点磁场的方向。
磁场
力
北
(4)磁感线：为了描述磁场，物理学中引入了磁感线的概念(磁感线实际并不存在)。磁体外部的磁感线都是从磁体的________极出来，回到磁体的________极。磁感线上任意一点的切线方向表示该点的____________(与放在该点的小磁针静止时北极所指方向一致)。磁感线的疏密程度表示磁场的________，磁感线密集处磁场较强，磁感线稀疏处磁场较弱。如图所示为一些磁体的磁感线分布图。
北
南
磁场方向
强弱
3．地磁场
(1)分布：地磁北极在地理的_______极附近，地磁南极在地理的_______极附近。
(2)磁偏角：地磁的两极与地理的两极并不完全重合，最早记录这一现象的是我国宋代学者________。
南
北
沈括
1.如图所示为磁悬浮地球仪，在地球仪底端有一个磁体，在底座内部有一个金属线圈，线圈通电后，地球仪可悬浮在空中。下列说法正确的是( )
A.地球仪周围存在磁场
B．地球仪周围的磁场分布是均匀的
C．地球仪周围各点的磁场方向都相同
D．地球仪是利用同名磁极相互排斥的原理悬浮的
D
结构 内部插入__________的通电螺线管
原理 电流的_________效应
影响因素 (1)匝数一定时，通过的_________越大，磁性越强
(2)电流一定时，_________越多，磁性越强
优点 磁性有无可以通过_________来控制
磁性强弱可以通过线圈中______________和线圈_________来控制
磁极可以由______________来控制
应用 电磁起重机、电铃、磁悬浮列车等
1．电磁铁
铁芯
电磁铁、电磁继电器
磁
电流
匝数
开关
电流的大小
匝数
电流方向
实质 利用电磁铁来控制工作电路的一种开关 工作 原理图 如图所示，电磁铁通电时产生磁性，把衔铁吸下，将工作电路的下端触点接通，________工作；电磁铁断电时失去磁性，弹簧将衔铁拉起，_________________工作
特点 可以利用低电压、弱电流电路的通断控制高电压、强电流电路的通断 2.电磁继电器
电铃
电灯、电动机
2.巨磁电阻效应是指某些材料的电阻随磁场增强而急剧减小的现象，图中GMR是巨磁电阻。闭合开关S1、S2，则下列说法正确的是( )

A.电磁铁左端是S极
B．向右滑动滑片P，电磁铁的磁性会减弱
C．巨磁电阻的阻值随滑片P向右滑动而明显减小
D．向左滑动滑片P，指示灯会变暗
B
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
原理 电流的磁效应 / ______________
发现者 ____________ / ____________
实验
内容 通电导线周围有磁场，磁场方向与________方向有关 通电导线在磁场中要受到________的作用 ________电路的一部分导体，在磁场中____________________时，导体中就会产生感应电流
电磁感应
三种磁现象辨识
奥斯特
法拉第
电流
力
闭合
做切割磁感线运动
现象 电生磁 磁场对电流的作用 磁生电
能量 转化 ______能转化为________能 ________能转化为______能
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：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 通电导线在磁场中受力方向与________方向和________方向有关 感应电流的方向与__________、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.当磁场方向或导体切割磁感线运动的方向与原来相反时，感应电流的方向与原来相反；
b．当磁场方向和导体切割磁感线运动的方向同时改变时，感应电流的方向不变
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
右手
拇指
电流
磁场
磁场方向
3.电磁学作为现代科技的核心基础，推动了社会进步，提升了生活质量。下列关于各图的描述正确的是( )
A．图甲中，电磁继电器利用了电磁感应的原理
B．图乙是发电机的工作原理图
C．图丙中，扬声器利用了通电导线在磁场中受到力的作用
D．图丁中，动圈式话筒利用了电流的磁效应
C
电动机 发电机
原理 磁场对________的作用 ____________现象
结构 ________和________(磁极和线圈) 示意图
能量的转化 ______能转化为________能 ________能转化为________能
实质 用电器 电源
区分关键 电路中有电源 电路中无电源
电流
电动机与发电机
电磁感应
定子
转子
电
机械
机械
电
1．(2025·黄冈模拟)宋代的军事著作《武经总要》中提到，行军时如果遇到阴天黑夜，会用指南鱼辨别方向，指南鱼是将剪成鱼形的薄铁片烧热后冷却，依靠地磁场获得磁性，可以浮在水面上，鱼头指南方(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.指南鱼可以吸引铜和铁
B．指南鱼周围存在磁感线
C．鱼头的磁极可标记为“S”
D．指南鱼的腹部磁性最强
C
磁现象　磁场
2．(2025·荆州模拟)20世纪60年代，美国细菌学家发现了趋磁细菌，将磁体置于细菌附近，细菌向磁体的N极运动，如图所示。由此可见，在海洋中，地磁场将驱使这种细菌运动的方向为( )
A．由西向东 B．由东向西
C．由南向北 D．由北向南
D
3．(2025·随州一模)如图所示是条形磁体的磁感线分布图，下列说法正确的是( )
A．A点处磁场不存在
B．B点处磁场最强
C．C点处磁场比B点处强
D．D点处磁场方向为水平向左
C
4．(2025·湖北)欧姆当年研究电流跟电阻和电压的关系时，电流大小还不能准确测量。他巧妙设计了如图所示的装置来测量电流，用一根细丝悬挂磁针，平行放置在导线上方，当电路中有电流时，导线周围产生________，因为力能改变物体的______________，所以磁针发生偏转，偏转角度就能反映电流大小。
磁场
电生磁
运动状态
5．(2025·宜昌二模)科技小组制作了一个“听话”的小瓶子，通过调节滑片，就可以让小瓶子上浮、下沉或悬停在水中。它的原理如图所示(磁体固定在活塞上)，闭合开关S后，电磁铁右边为________极。移动滑片P，使小瓶子悬停在图示位置。若让小瓶子上浮，滑片向________(选填“左”或“右”)移动。
N
右
6．(2025·武汉)如图所示是直流电铃的原理图。衔铁与弹性片相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的。
(1)闭合开关，电磁铁A端为______极，电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，此时电路中______电流通过，接着弹性片又和螺钉接触，如此往复。
(2)下列装置中和电铃一样也用到了电磁铁的是________(选填序号)。
S
无
①③
7．(2025·孝感模拟)如图所示是物理兴趣小组的同学为污水处理厂设计的一款磁悬浮水阀。磁体A与密封盖相连，通过电磁铁B与磁体A之间的相互作用力控制排水口的开闭。当开关S闭合后，电磁铁B的上端为______极，与磁体A的相互作用使排水口________(选填“关闭”或“打开”)。若需将电磁铁B与磁体A之间的作用力增大，可以将滑动变阻器滑片P向______(选填“上”或“下”)移动。
N
关闭
下
8．(2025·黄冈模拟)2025年新年前夕，全长22.13公里天山胜利隧道全线贯通，它是世界上最长的高速公路隧道。在地下隧道建设中氧气浓度过高或过低易导致安全事故，氧气报警器能监控氧气浓度的变化提前预警。如图所示是某氧气报警器的原理示意图，R为气敏电阻，当氧气浓度升高时，电阻变大，灯亮报警。闭合开关后，电磁铁上端为______极，当B灯亮时，说明氧气浓度________(选填“过高”或“过低”)。请分析该设计的不足：_______________________________________________________
_____________________________________。
N
过低
当氧气浓度过低时，B灯亮，当氧气浓度过高时，A灯亮，无法显示氧气浓度正常
9．(2025·湖北)如图所示，磁悬浮列车悬浮在铁轨上不与轨道接触，请画出列车的重力(O点为重心)及左侧悬浮电磁铁所受轨道电磁铁作用力的示意图。
10．(2025·仙桃模拟)如图所示，在螺线管旁悬挂一条形磁体。闭合开关后，条形磁体向左偏。请在括号内标出：
(1)通电螺线管的“N”或“S”极；
(2)电源的“＋”或“－”极。
11．(2025·湖北)如图所示为一种防灾应急手摇电筒。中部固定有线圈，沿着筒身方向摇动电筒，使其内部的小物块来回穿过线圈，灯泡发光。小物块可能是( )
A．木块 B．石块 C．铜块 D．磁体块
D
电磁现象辨析
12．(2024·湖北)下列设备利用了通电导线在磁场中受力工作的是( )
C
13．(2024·武汉)新能源汽车作为我国新质生产力的杰出代表，各项技术均处于世界领先水平，其中用到的一种能量回收技术就是汽车在滑行或制动过程中，内部线圈切割磁感线产生感应电流，将机械能转化为电能。下列装置中也利用了电磁感应原理工作的是( )
D
14．(2025·恩施州模拟)在探究“通电螺线管外部的磁场分布”时，小华采用了如图甲所示的实验装置。
探究通电螺线管外部磁场的特点
(1)在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该移动到最________端。
(2)小华将铁粉均匀地撒在螺线管周围，再通电并轻敲玻璃板，观察到铁粉分布如图乙所示，铁粉能显示磁场的原因是铁粉能够被________，仔细观察乙图中铁粉的分布，可以发现通电螺线管内部_______(选填“有”或“没有”)磁场。
(3)小华将4个小磁针放在螺线管周围不同的位置，是为了探究______________。闭合开关后小磁针的指向如图甲所示，由此可知通电螺线管的左端是______极。
(4)为进一步探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系，接下来的操作是__________________________，观察________________。
左
磁化
有
磁场的方向
N
改变线圈中的电流方向
小磁针的偏转
15．(2025·武汉)某同学利用如图所示的装置探究什么情况下磁可以生电。下列说法正确的是( )
A.换用磁性更强的磁体，保持导线ab和磁体静止，闭合开关，电流表指针偏转
B．将导线ab换成匝数很多的线圈，保持磁体和线圈静止，闭合开关，电流表指针偏转C.保持磁体静止，闭合开关，使导线ab从图中位置竖直向上运动，电流表指针偏转
D．保持导线ab静止，闭合开关，使磁体
从图中位置水平向右运动，电流表指针偏转
探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
D
【方法归纳】
电磁现象辨析
电流的 磁效应 (1)有电源
(2)发现者：奥斯特
(3)影响磁场方向的因素：电流方向
(4)应用：电铃、电磁起重机、电磁铁
磁场对 通电导 体的作 用 (1)有电源
(2)影响运动方向的因素：磁场方向和电流方向
(3)能量转化：电能转化为机械能
(4)应用：电动机、扬声器、电流表、电压表
电磁感 应现象 (1)无电源
(2)发现者：法拉第
(3)影响电流方向的因素：导体切割磁感线运动的方向和磁场方向
(4)能量转化：机械能转化为电能
【例1】如图所示，关于甲、乙、丙、丁四幅实验图，下列说法错误的是( )
　
A．甲图实验说明通电导体周围存在着磁场
B．乙图实验说明了发电机的工作原理
C．丙图实验说明电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关
D．丁图实验过程中将机械能转化为电能
D
【方法归纳】
电源正、负极，电流方向、磁场方向、小磁针指向的判断依据
电磁学作图
【例2】磁流体是一种新型功能材料，其周围如果存在磁场，就会“模拟”出磁感线的形状。如图所示，水杯中放有磁流体，左侧为电磁铁A，右侧为永磁体B，闭合S后的情景如图所示(图中画出了一条磁感线)。已知A的左端为N极，请在括号内标出电源左端的极性(“＋”或“－”)、B右端的磁极(“N”或“S”)，并标出图中磁感线的方向。
解：
「实验命题点」 实验必备手册P15
1．在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中：
探究通电螺线管的磁场特点
【基础设问】
(1)用铁屑来做实验，得到了如图1甲所示的情形，说明通电螺线管的磁场与________磁体的磁场相似。为描述磁场而引入的磁感线________真实存在的。
(2)小明设计了如图1乙所示的装置来探究通电螺线管周围的磁场。闭合开关S，发现竖直悬挂的小铁球向右运动，这是因为小铁球受到_______的作用，该现象说明通电螺线管周围存在________。若将小铁球换成大小相同的铝球，铝球将________ (选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。
(3)去掉图1乙中小铁球，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。
(4)闭合开关S，通电螺线管周围的小磁针N极(黑色端)指向如图1丙所示。由图可知：在通电螺线管外部，磁感线从_________极出发，最后回到________极。
条形
不是
力
磁场
静止
确定磁场方向
小磁针发生偏转
不能
北(N)
南(S)
【能力设问】
(5)为了探究“通电螺线管的极性与什么有关”，小明对通电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2所示的四种情况。分析情况可知，通电螺线管的磁极极性只与通电螺线管中的________________有关，且这个关系可以用______________判断。
电流方向
安培定则
【拓展设问】
(6)小明又设计了如图3所示电路来“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”。
①如图3甲所示，闭合开关S，通过滑动变阻器改变线圈中的电流大小，当滑片P向________移动时，会发现电磁铁吸引大头针的数目变多。该现象说明_________________________________________________________________。
②将图3甲中滑动变阻器的滑片P移至中点，然后将铁钉抽离，发现吸引大头针的数目________，这说明铁芯具有____________的作用。
③如图3乙所示电路中，采用的串联连接方式是为了控制________相同，探究电磁铁的磁性强弱与____________的关系。观察实验现象可得出结论：_________________________________________________。
④实验中发现被吸引的大头针下端呈发散状态，原因是大头针被磁化，下端是________(选填“同名”或“异名”)磁极，相互________。
左
电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强
减少
增强磁性
电流
线圈匝数
当电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强
同名
排斥
「实验命题点」 实验必备手册P15
2．用如图所示的实验装置探究“感应电流产生的条件”。
【基础设问】(1)实验中，电流表的作用是____________________________，_____________________________。
(2)小明进行了如下操作，其中一定能产生感应电流的是________(选填序号)。
A.只让导体ab在水平方向左右运动
B．只让导体ab在竖直方向上下运动
C．只让蹄形磁体在水平方向左右运动
D．只让蹄形磁体在竖直方向上下运动
(3)由上述实验现象可初步得出结论：闭合电路的一部分导体做______________运动时，电路中会产生感应电流。
判断产生感应电流的大小
探究感应电流产生的条件
判断产生感应电流的方向
AC
切割磁感线
【能力设问】
(4)当导体ab向右运动时，电流表的指针向左偏转；当导体ab向左运动时，电流表的指针向_________偏转。该现象说明：感应电流的方向与__________________________________有关。
(5)为了探究感应电流的方向是否与磁场方向有关，应控制_____________________________不变，改变______________。
(6)在探究中还发现，导体ab水平向左(或向右)缓慢运动时，电流表的指针偏转角度较小，快速运动时，电流表的指针偏转角度较大，说明感应电流的大小与_____________________________有关。
右
导体切割磁感线运动方向
导体切割磁感线运动方向
磁场方向
导体切割磁感线的速度
【拓展设问】
(7)本实验中________(选填“能”或“不能”)用小灯泡代替电流表。
(8)这个实验中，导体ab相当于________，此过程中能量的转化情况是________________________。生活中的__________(选填“电磁铁”“发电机”或“电动机”)是根据这一原理制成的。
(9)如果将电流表换成_________，可以观察磁场对通电导体的作用。
不能
电源
机械能转化为电能
发电机
电源
1．(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( )
D
2．(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( )
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
D
3．(2025·广东)如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动。下列操作能让导体ab向左运动的是( )
A.改变电压大小
B．改变电流方向
C．改变电流大小
D．改变导体ab长度
B
4．(2025·福建)将回形针掰直，磁化后放在树叶上，漂浮于水面，如图所示，回形针在地球_______的作用下，静止后指向南北。参照冬季午间小草的影子偏向北方，进一步推测A端是回形针磁体的____极。
磁场
S
5．(2025·甘肃)如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由蹄形磁体、导体棒和金属支架构成，导体棒ab和cd放在支架上，支架由导线连接。闭合开关并向右移动ab，cd也会随之向右移动，其中甲装置涉及的物理学原理是由________(选填“奥斯特”或“法拉第”)发现的，乙装置与_______________(选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”)的原理相同。
法拉第
动圈式扬声器
6．(2025·广西)如图所示，某同学正确运用右手螺旋定则(安培定则)判断通电螺线管的磁极，请在图中标出流入螺线管的电流方向和通电螺线管的N极。
7．(2025·山西)小亮把旧电风扇中的电动机拆下来，将它与小灯泡连接成如图所示的闭合电路，在电机转轴一端插入细铁棒，快速转动铁棒，灯泡开始发光。下列说法正确的是( )
A.灯泡发光，说明该装置中一定有干电池
B．转动铁棒，电机线圈做切割磁感线运动
C．转动铁棒，电机就将电能转化为机械能
D．若铁棒反向转动，电路中不能产生电流
B
8．(2025·苏州)如图所示是控制车辆进出的电动闸门设计图。抬杆AB质量分布均匀，长度为3 m，重为20 N，在最右端B点处悬挂一重为25 N的铁柱，B点到支点O的距离为0.6 m。开关S闭合后，调节滑动变阻器使抬杆AB处于水平静止状态。(忽略支点O处的摩擦)
(1)电磁铁上端为____极。
(2)电磁铁对铁柱的吸引力为____N。
(3)要使抬杆A端从图示位置向上抬起，滑动变阻器的滑片P应向____端移动。
S
5
上
9．(2025·铜仁三模)如图甲所示是我国首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”。南鲲号通过在每个边上设置5块漂浮板，漂浮板会随着波浪的起伏上下浮动，从而撬动内部的连杆将波浪的能量存储到液压油中，驱动发电机发电如图乙所示。
请回答下列问题：
(1)发电机的工作原理是什么？
(2)为什么波浪的起伏越大时，漂浮式波浪能发电装置的发电功率越大？
答：(1)当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象被称为电磁感应，发电机的工作原理是电磁感应。
(2)波浪起伏越大，漂浮板获得的机械能越大，相同时间内转化为的电能就越大，所以发电功率越大。
10．阅读短文，回答问题。
人工心脏泵
医生给患者做心脏手术时，往往要用一种称为“人工心脏泵”的体外装置来代替心脏，以推动血液循环。如图甲所示是该装置的示意图，线圈AB固定在活塞柄上，通电时线圈与活塞柄组成的系统和固定在左侧的磁体相互作用，从而带动活塞运动。活塞筒通过阀门与血管相通，阀门S1只能向筒外开启，阀门S2只能向筒内开启。手术时，还需要用电磁血流计来检测血流速度和血流量(血流量是指单位时间内通过血管横截面的血液体积)。如图乙所示是其示意图，使用时，将血管放置于两磁极之间，两金属电极a、b与血管壁接触，就会有微弱电流流过仪表显示出血流速度。研究表
明，血管内血流速度会随血管横截面积的变化而变化，且血液匀速通过血管时，受到的阻力f与血液的流速成正比。当血管横截面积S为正常值的n倍时，测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如表所示。
n 1.00 0.90 0.80 0.75 0.60
v/(m·s-1) 0.180 0.200 0.225 0.240 0.300
(1)甲图中，当线圈中的电流从A流向B时，血液从________(选填“S1流出”或“S2流入”)。
(2)图乙中，当血液在血管中流动时，电路中有电流，说明血液是______(选填“导体”或“绝缘体”)。
(3)若某次测得血流速度为0.2 m/s，血流量为8×10-5 m3/s，则对应血管的横截面积为_________m2。
(4)由表可知，血管横截面积越小，受到的阻力越___，心脏的负担就越重。若血管的横截面积为正常值的0.7倍时，血管内血液匀速流动的速度应为_______(结果保留两位小数)m/s。
S2流入
导体
4×10-4
大
0.26

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