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专题19 电与磁
【五大必考考点知识梳理+六个题型讲练+20题模拟题训练 共38题】
考点一 磁现象 磁场
一、磁现象
磁性 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）
磁体 具有磁性的物体叫做磁体。 特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块
磁极 条形磁体的两端磁性最强，中间部位磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极（S极），指北的那个磁极叫北极（N极）
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
磁化 一些物体在磁体（或电流）的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化
磁化的三种方式：（1）将能够被磁化的物体放入强磁体周围；（2）将能够被磁化的物体放入强电流周围；（3）用磁体的南极或北极，沿能被磁化的物体向一个方向摩擦几次
消磁 通过撞击、煅烧或使用消磁器使磁体失去磁性的过程
二、磁场
磁场 磁体周围存在着某种物质，这种物质叫做磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场（特殊物质）发生的
磁场的基本性质 对放入其中的磁体产生力的作用
磁场的方向 物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向，就是改点磁场的方向。 在磁场中某一点，磁场方向是一定的，在磁场中的不同地方，磁场的方向一般不同，即磁场具有方向性
磁感线 在磁场中画一些有方向的曲线，使曲线上任一点的切线方向都跟该点磁场方向一致，就可以形象地描述磁场了，这样的曲线叫做磁感线
磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象的描述磁场的方向和分布情况而引入带有方向的曲线，它并不是真实存在的。正如探究光时，引入光线的概念一样。这在物理学上称为模型法
磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体的两极处磁感线最密，表示磁体两极处的磁场最强
磁感线是有方向的，磁体周围任意一点的磁场方向都是沿着磁感线从N极指向S极的
在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线从磁体的S极出发回到N极，形成一条条闭合曲线
在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。但实际上磁体周围的磁感线的分布是立体的，在磁体周围空间都分布有磁场
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
三、地磁场
地磁场 地球本身相当于一个大磁体，地球周围存在着磁场，叫做地磁场
小磁针的N极总是指向北方，说明地磁场的磁场方向在地表是由南指向北的，所以地磁场的北极应在应在地理的南极附近，地磁场的南极应在地理的北极附近
磁偏角 地磁场的两极与地理两极并不重合，所以小磁针所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有点偏离。地磁南、北极的连线和地理南、北极的连线之间有一个夹角，称为磁偏角
考点二 电生磁
一、电流的磁效应
奥斯特实验 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。
电流的磁效应 通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场
通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）
通电螺线管的极性 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关
通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关
三、安培定则
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（N极）
安培定则的应用 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。
已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。
考点三 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁
电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系
影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强
线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
电磁铁的特点及应用 特点：①磁性的有无可通过通断电流来控制；②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制
应用：（1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；（2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等
二、电磁继电器
1.定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。
2.构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。
控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。
3.电磁继电器的应用
远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。
远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。
实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。
考点四 电动机
一、磁场对通电导体的作用
磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）
磁力的方向和电流方向、磁场方向有关
磁场对通电线圈的作用 通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动
如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去
二、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机的优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
扬声器 扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声
考点五 磁生电
一、电磁感应现象
电磁感应现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生的电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
感应电流的方向 感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关
产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流
感应电流的大小 导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大
磁场越强，感应电流越大
线圈匝数越多，感应电流越大
二、发电机
交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流； （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz
发电机 构造：磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成
工作原理：电磁感应
能量转化：机械能转化为电能
直流发电机：交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电
动圈式话筒：当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流
题型一 磁现象
【典型例题】实验室有一块标记模糊的正方体磁体，小杰为了探测其磁极，他将相邻的三面分别用A、B、C标记，然后用细线悬挂起来。第一次将磁体按图甲所示悬挂，确保C面向上，结果A、B面在任意方向均可静止；第二次将磁体按图乙所示悬挂，结果磁体静止时总是C面朝南。根据以上操作，请你帮助小杰推断：
(1)磁极S极所在面是A、B、C三面中的______面。
(2)为了进一步探究其磁极的性质，把正方体磁体沿图乙中“虚线”切割成两部分，则前、后两部分之间将相互______（选填“吸引”或“排斥”）。
【变式1】下图是一种名为“铁钉桥”的游戏，它利用左右两块同一电路的电磁铁将数枚细铁钉搭建而成，下列说法正确的是（　　）
A．“铁钉桥”利用了异名磁极相互排斥
B．被磁化后的“铁钉桥”中间磁性最弱
C．电磁铁断电后“铁钉桥”也不会倒塌
D．改变电流方向会导致“铁钉桥”倒塌
【变式2】小实的智能手表采用了一种“磁吸式”充电接口。充电时只要将手表靠近充电接口，它们就会“咔哒”一声自动对准并吸住，非常方便。他很好奇充电接口触点磁极的极性，请你设计一个实验帮他判断充电接口触点磁极是N极还是S极？
题型二 磁场
【典型例题】（双选）关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是 （　　）
A．磁感线是磁场空间中真实存在的曲线 B．磁场看不见摸不着，所以不是真实存在的物质
C．通过磁感线的分布可以判断磁场的强弱 D．磁场对放入其中的通电导体有力的作用
【变式1】如图，在静止的小磁针上方平行放置一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针发生转动。通过该实验丹麦科学家__________首次发现电流周围存在______________，从而揭示了电和磁之间的联系。断开开关，小磁针会指向南北，这是由于受到_____________的作用。
【变式2】如图所示，小磁针静止在通电螺线管正上方。请根据通电螺线管的N、S极，在图乙中标出电源左端正、负极和小磁针N极。
题型三 电生磁
【典型例题】如图所示是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止时南北极的指向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【变式1】小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 2.4
2 3.6 0.3
3 5.0 0.4
（1）闭合开关，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性。______
（2）将滑动变阻器滑片向__________移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变强。此外，还能通过______的方法增强铁螺丝钉的磁性。
（3）他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表，第1次的实验中，电流表的示数如图乙。
（4）根据表格数据，测得定值电阻的阻值为____________Ω。（结果保留1位小数）
【变式2】小泽用铁屑和小磁针探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
(1)他首先在玻璃板上均匀地撒满细铁屑，闭合开关，然后______（填实验操作），观察铁屑的排列情况，如图甲所示。小泽观察后推测通电螺线管内部应该也存在磁场，他做出这一推测所依据的现象是：______；
(2)他又在螺线管的两端各放一个小磁针，等小磁针静止后，发现小磁针的指向如图乙（小磁针的白色一端为N极），可知此时通电螺线管的右端为______（选填“N极”或“S极”）；
(3)然后他去掉铁屑、增加小磁针的数量。接通电源后，小磁针的指向如图丙；再将电源的正、负极对调，小磁针的指向如图丁。这说明通电螺线管外部磁场的方向与______方向有关；
(4)在一些精密仪器里，所用到的电阻常常采用图戊所示的双线绕法：将一根电阻丝从中间对折，变成两根平行的导线，然后将双线并绕在骨架上，让电流从导线的一端流入、从另一端流出（电流方向如图中箭头所示）。这样缠绕电阻丝产生的总体磁场非常弱，这是因为骨架上相邻两根导线中的电流方向相反，它们产生的磁场方向______（选填“相同”或“相反”），使得磁场相互______（选填“增强”或“抵消”）。
题型四 电磁铁和电磁继电器
【典型例题】某家用电热水器工作原理如图甲所示，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制实现加热和保温状态的挡位变换。工作电路中，电源电压为，加热挡功率为，保温挡功率为，、为电热丝（忽略温度的影响）。控制电路中，电磁铁线圈的电阻忽略不计，为定值电阻，为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度变化关系如图乙所示。当控制电路的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到时，衔铁被释放，求：
(1)控制电路接通时，电磁铁的上端为__________（选填“”或“”）极。
(2)的阻值。
(3)工作电路正常加热消耗的电能。
(4)若热水器内可获得的最高温度为60℃，最低温度控制在40℃，则的阻值为多少？若想使控制电路的最低温度或最高温度可以调节，请你在图丙所示虚线框内画出设计后的电路。
【变式1】在实践活动中，物理老师带领学生利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有加热、保温功能的恒温孵化器，用于天气突变时辅助孵化天鹅蛋，如图甲所示。在控制电路中，电源电压，定值电阻，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；在孵化器内的工作电路中，电源电压，、为电热丝，，。当孵化器内温度达到时，衔铁会跳起。求：
(1)衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
(2)工作电路在保温状态下的电功率；
(3)衔铁被吸下以后经过5min工作电路中产生的热量；
(4)若要使孵化器温度达到时衔铁就跳起，应换用多大阻值的定值电阻？
【变式2】某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。、为电热丝，且，为滑动变阻器，为热敏电阻（置于电热水器内），的阻值随温度的变化规律如图乙所示，电源E的电压为6V，闭合、，当中的电流时，衔铁被吸下，继电器线圈的电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．当水温升高时，热敏电阻的阻值减小，电磁铁的磁性减弱
B．闭合开关后，电磁铁的上端是N极
C．当热水温度设置为55℃时，连入电路的阻值为
D．热水器的加热功率是保温功率的4倍
题型五 磁场对电流的作用、电动机
【典型例题】同学们在实验室利用如图所示的电路进行探究电磁相互作用的实验。
(1)【实验一】探究“磁场对电流的作用”应将开关的接线柱与______（选填“2”或“3”）接通，实验结果表明磁场对通电导体______；
(2)【实验二】探究“产生感应电流的条件”将开关反方向闭合，让导体在图示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针______（选填“会”或“不会”）发生偏转；
(3)产生感应电流时，______相当于电源。
【变式1】如图所示是一种安装在自行车上的照明灯，它在某些发达国家被大量使用,这种灯不用化学电池，是通过车轮的转动来带动小型交流发电机发电使灯泡发光的，发电机的工作原理与图中实验原理一致的是（　　）
A． B．
C． D．
【变式2】在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”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。
(1)悬挂金属棒AB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___________。
(2)该实验中，灵敏电流计的作用是：___________和___________。
(3)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，可以让电流计指针偏转的操作是___________。
(4)在此实验过程中，导体运动的机械能转化为___________能。利用这一原理人们在生产生活中制成了___________。
(5)若将灵敏电流计换成___________，可以观察磁场对通电导体的作用。
题型六 磁生电
【典型例题】如图所示，用蹄形磁体、导体棒AB、电流表等实验器材探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
(1)当导体棒AB沿___________方向运动时，电流表指针会发生偏转；
(2)当导体棒AB向右运动时，导体棒___________（选填“是”或“不是”）电源；
(3)此实验揭示了___________原理。
【变式1】如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，导体ab、开关、灵敏电流表用导线连接，组成电路。
(1)小明实验时进行了如下操作：
A．闭合开关，只让导体ab在水平方向左右运动
B．闭合开关，只让导体ab在竖直方向上下运动
C．闭合开关，只让导体ab在垂直纸面方向前后运动
D．闭合开关，只让蹄形磁体在水平方向左右运动
E．断开开关，只让导体ab在水平方向左右运动
上述操作中，你认为一定能产生感应电流的是_______（填写字母）；
(2)如果想进一步探究感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关，则应闭合开关，保持其它条件不变，只改变_______观察_______得出结论；
(3)如果将灵敏电流表换成_______，可以探究磁场对通电导体的作用。
【变式2】幼儿园游乐室里有一种深受孩子们喜爱的设备——“跳跳乐”，如图甲所示。当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡会一闪一闪地发光。小东想对“跳跳乐”发光的原理进行探究，于是找来说明书，并根据其原理图（如图乙所示），找来磁铁、导线和灵敏电流计等仪器。
(1)小东组装了如图丙所示的实验装置，探究“跳跳乐”的电流从何而来：
①小东发现，闭合开关，磁铁不动，导体棒沿_______（选填“上下”或“左右”）方 向运动时，灵敏电流计指针会左右偏转；
②小东还发现，断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都_______（选填“偏转”或者“不偏转”）。
(2)小东根据探究结论，对“跳跳乐”的发光原理进行解释：当踩踏地板时，________，从而使小灯泡发光。
(3)爱思考的小东想：
①小朋友蹦蹦跳跳，“跳跳乐”闪烁发光，此时发生的能量转化是 ________ 转化为电能；
②如果把灵敏电流计换成 _________ ，就能继续利用图丙中的器材探究磁场对通电导体的作用。
1．下列对如图所示的物理实验说法不正确的是（ ）
A．图甲实验小磁针静止时，通电螺线管B端是N极，导线A端接电源的负极
B．图乙实验说明通电导体在磁场中受到力的作用，电动机利用此原理工作
C．图丙实验是电磁感应现象，发电机利用此原理工作
D．图丁实验说明电流周围存在磁场，电磁铁利用此原理制成
2．如图所示是物理兴趣小组研究的一新型手电筒，使用前上下快速晃动时，筒内的磁体会上下运动，使筒壁上的线圈内产生感应电流，并为筒内的蓄电池充电。下列与该过程原理相同的是（ ）
B．
C． D．
3．如图所示，“×”代表磁场方向垂直纸面向里，一个电子以速度v从左侧水平进入该磁场，受到磁场竖直向下的力的作用。根据以上信息，判断下列说法正确的是（ ）
A．若电子以同样速度从右侧水平进入该磁场，电子将受到磁场竖直向下的力的作用
B．若仅磁场方向改为垂直纸面向外，电子将受到磁场竖直向下的力的作用
C．若质子以同样速度从右侧水平进入该磁场，质子将受到磁场竖直向下的力的作用
D．若质子以同样速度从左侧水平进入该磁场，质子将受到磁场竖直向下的力的作用
4．如图所示，是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。下列关于该报警装置的叙述，错误的一项是（　　）
A．温度计中的水银是导体
B．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱
C．电铃响时，电磁铁右端是极
D．温度升高到74℃以上，电铃响
5．以下关于电与磁的描述中，说法正确的是（ ）
A．图甲：磁感线不是真实存在的，地磁场的北极在地理南极附近
B．图乙：滑片P向右移动，能吸引更多大头针，铁钉下端为电磁铁的S极
C．图丙：同时对调磁极和电源正负极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体不动，磁体水平向右运动，电流表指针不发生偏转
6．我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，采用了先进的电磁弹射技术，只要保证有足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使舰载机达到更高的速度。下列实验中能反映其工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，把一块磁体从高处由静止释放，磁体从铜管内下落到地面（磁体不与铜管接触）。磁体在铜管中下落的时间和磁体从同一高度自由下落到地面的时间相比会___________（选填“相同”“更长”或“更短”）。
8．如图所示装置，电源电压不变，R为滑动变阻器，弹簧测力计下端挂一条形磁铁，正好与电磁铁B在同一竖直线上。将开关S闭合，条形磁铁静止时，测力计的示数为F。当滑片从上端移向下端时，弹簧测力计的示数将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
9．如图所示地磁场分布，历史上对地磁场的形成有这样一种看法：我们居住的地球是一个带电星球，由于地球自西向东旋转，会形成许多环形电流，从而产生地磁场，由此猜想地球带的是______电（填“正”或“负”）。
10．如图甲所示的“聪明电梯”在有、无人乘坐时会以不同的速度运行。图乙是其控制电路图，R是一个压敏电阻。当有人走上电梯后，电梯运行速度加快，电动机的实际功率__________，则可知R的阻值随压力的增大而__________（前两空均选填“增大”“不变”或“减小”），图乙中电磁铁的磁性__________（选填“增强”“不变”或“减弱”）。
11．如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由U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______（选填“甲”或“乙”）装置与动圈式扬声器的原理相同。
12．如图所示，给螺线管通电时，B端为螺线管的_________（选填“N”或“S”）极，静止时A端指向地理位置的_________方（选填“南”或“北”）。
13．在图中画出螺线管的绕线方式，使通电后螺线管的左端为N极。
14．“思涛”学习小组的同学学习了《电流的磁场》后，用铜漆包线在塑料管上绕制了一个螺线管，晨晨同学把它接入电路中，并闭合开关，放在旁边的小磁针受其磁力的作用指向如图所示的方向。请标出螺线管的磁感线方向，并用笔把小磁针的N极涂黑。
15．如图所示，根据通电螺线管的S极，标出磁感线方向、小磁针N极和电源的“+”“-”极。
16．在实践活动中，小博利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有加热、保温功能的恒温孵化器，如图甲所示。在控制电路中，电源电压U1=12V，定值电阻R0=50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；在孵化器内的工作电路中，电源电压U2=220V，R1、R2为电热丝，R1=1000Ω，R2=100Ω。当孵化器内温度达到45°C时，衔铁会跳起。求：
(1)衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
(2)工作电路在保温状态下的电功率；
(3)衔铁被吸下以后经过10min工作电路中产生的热量；
(4)若要使孵化器内温度达到35°C时衔铁就跳起，请通过计算说明应串联一个多大的电阻来调整控制电路？
17．国庆节，小华和家人到博物馆参观，他被展厅自动大门所吸引，他发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回家后，他和所在的物理小组一起利用电磁继电器、人体红外传感器，电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有“220V 50W”的字样，控制电路的电源电压为，为定值电阻，人体红外传感器的阻值随人体到大门距离的变化关系如图丙所示；当电磁铁线圈中的电流为时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电阻）
(1)电动机正常工作时开门一次用时，请计算开门一次电动机消耗电能多少J？
(2)若电动机实际工作时通过的电流为，实际功率为，求电动机两端的实际电压？
(3)经测试时刚好触发电动机工作，则的阻值为多少？
18．图甲所示的是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。小明想知道其中的构造，将其拆开，并组装了如图乙所示的电路研究其工作原理。
(1)如图乙所示，断开开关，将磁铁向下插入线圈时，灵敏电流计的指针_________（选填“会”或“不会”）偏转。
(2)如图丙，闭合开关，将磁铁向下插入线圈时，观察到灵敏电流计的指针向左偏转，这表明闭合电路中的一部分导体做_________运动时，会产生感应电流。接着，将磁铁丛线圈中向上拔出时，观察到灵敏电流计的指针向_________（选填“左”或“右”）偏转。
(3)小明了解“手摇充电式电筒”的原理后，他想加快电筒的充电速度。请帮他写出一个方法:_________。
19．小林同学利用如图甲所示装置探究感应电流产生的条件。
序号 ab运动情况 指针偏转情况
1 上下运动 不偏转
2 左右运动 偏转
3 前后运动 不偏转
(1)实验中，小林分别让导体棒在磁场中沿不同方向运动，记录现象如表，分析现象，可初步得出结论：导体在磁场中做______运动时可产生感应电流。由此结论推测，导体棒ab沿图乙中虚线所示方向运动时灵敏电流计______（填“能”或“不能”）发生偏转；
(2)小林觉得灵敏电流计指针偏转并不明显，为使实验效果更好，想出了下列几种改进措施，其中有效的是______；
A．将磁铁的磁极上下调换 B．将导体棒ab换成多匝的铜线圈
C．加快导体棒ab的移动速度 D．将灵敏电流计换成小灯泡
(3)生活中，我们常用的______（填“话筒”或“扬声器”）的原理与此实验装置相同。
20．实验小组的同学在实验室探究“通电螺线管外部磁场情况”。
(1)首先探究“通电螺线管外部的磁场与哪种磁体的磁场相似”，如图甲所示，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细铁屑，闭合开关通电后，观察小磁针的指向，然后_______硬纸板（填实验操作），观察铁屑的排列情况，说明通电螺线管外部磁场分布与_______的磁场相似。
(2)去掉铁屑，增加小磁针的数量，接通电源后，小磁针的指向如图乙所示，在螺线管的两端放上小磁针用来显示_______的方向，其中小磁针的_______极的方向就是该点的磁场方向。
(3)将电源的正、负极对调，小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场方向与_______方向有关。
(4)要探究“通电螺线管的磁场强弱与电流大小是否有关”，应在图甲的电路中串联一个_______（填电学实验仪器名称）。
(5)小敏认为，滑动变阻器上也有螺线管，可以在滑动变阻器的绝缘管中插入铁芯，把它改装成类似电磁铁的装置，通过吸引大头钉的数量来比较其磁性的强弱，如图丁所示。闭合开关，滑片P从C端移到图中此时显示的位置，吸引大头钉的数量越来越多，小敏得出“线圈匝数越少，电磁铁的磁性越强”的结论，该实验的不当之处是：_______。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题19 电与磁
【五大必考考点知识梳理+六个题型讲练+20题模拟题训练 共38题】
考点一 磁现象 磁场
一、磁现象
磁性 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）
磁体 具有磁性的物体叫做磁体。 特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块
磁极 条形磁体的两端磁性最强，中间部位磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极（S极），指北的那个磁极叫北极（N极）
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
磁化 一些物体在磁体（或电流）的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化
磁化的三种方式：（1）将能够被磁化的物体放入强磁体周围；（2）将能够被磁化的物体放入强电流周围；（3）用磁体的南极或北极，沿能被磁化的物体向一个方向摩擦几次
消磁 通过撞击、煅烧或使用消磁器使磁体失去磁性的过程
二、磁场
磁场 磁体周围存在着某种物质，这种物质叫做磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场（特殊物质）发生的
磁场的基本性质 对放入其中的磁体产生力的作用
磁场的方向 物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向，就是改点磁场的方向。 在磁场中某一点，磁场方向是一定的，在磁场中的不同地方，磁场的方向一般不同，即磁场具有方向性
磁感线 在磁场中画一些有方向的曲线，使曲线上任一点的切线方向都跟该点磁场方向一致，就可以形象地描述磁场了，这样的曲线叫做磁感线
磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象的描述磁场的方向和分布情况而引入带有方向的曲线，它并不是真实存在的。正如探究光时，引入光线的概念一样。这在物理学上称为模型法
磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体的两极处磁感线最密，表示磁体两极处的磁场最强
磁感线是有方向的，磁体周围任意一点的磁场方向都是沿着磁感线从N极指向S极的
在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线从磁体的S极出发回到N极，形成一条条闭合曲线
在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。但实际上磁体周围的磁感线的分布是立体的，在磁体周围空间都分布有磁场
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
三、地磁场
地磁场 地球本身相当于一个大磁体，地球周围存在着磁场，叫做地磁场
小磁针的N极总是指向北方，说明地磁场的磁场方向在地表是由南指向北的，所以地磁场的北极应在应在地理的南极附近，地磁场的南极应在地理的北极附近
磁偏角 地磁场的两极与地理两极并不重合，所以小磁针所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有点偏离。地磁南、北极的连线和地理南、北极的连线之间有一个夹角，称为磁偏角
考点二 电生磁
一、电流的磁效应
奥斯特实验 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。
电流的磁效应 通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场
通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）
通电螺线管的极性 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关
通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关
三、安培定则
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（N极）
安培定则的应用 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。
已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。
考点三 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁
电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系
影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强
线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
电磁铁的特点及应用 特点：①磁性的有无可通过通断电流来控制；②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制
应用：（1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；（2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等
二、电磁继电器
1.定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。
2.构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。
控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。
3.电磁继电器的应用
远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。
远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。
实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。
考点四 电动机
一、磁场对通电导体的作用
磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）
磁力的方向和电流方向、磁场方向有关
磁场对通电线圈的作用 通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动
如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去
二、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机的优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
扬声器 扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声
考点五 磁生电
一、电磁感应现象
电磁感应现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这种由于导体在磁场中运动而产生的电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
感应电流的方向 感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关
产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流
感应电流的大小 导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大
磁场越强，感应电流越大
线圈匝数越多，感应电流越大
二、发电机
交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流； （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz
发电机 构造：磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成
工作原理：电磁感应
能量转化：机械能转化为电能
直流发电机：交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电
动圈式话筒：当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流
题型一 磁现象
【典型例题】实验室有一块标记模糊的正方体磁体，小杰为了探测其磁极，他将相邻的三面分别用A、B、C标记，然后用细线悬挂起来。第一次将磁体按图甲所示悬挂，确保C面向上，结果A、B面在任意方向均可静止；第二次将磁体按图乙所示悬挂，结果磁体静止时总是C面朝南。根据以上操作，请你帮助小杰推断：
(1)磁极S极所在面是A、B、C三面中的______面。
(2)为了进一步探究其磁极的性质，把正方体磁体沿图乙中“虚线”切割成两部分，则前、后两部分之间将相互______（选填“吸引”或“排斥”）。
【答案】(1)C
(2)吸引
【详解】（1）磁体具有指向性，静止时S极会指向地理的南极。第一次悬挂时，C面向上，A、B面的任意方向均可静止，说明A、B面不是磁极；第二次悬挂时，磁体静止时总是C面朝南，符合S极的指向特点，故磁体S极所在的面是C面。
（2）磁体切割后，每一部分都会形成新的N极和S极，原磁体的磁极分布在相对的两个面，切割后，前、后两部分的新磁极会异名相对，由“异名磁极相互吸引”可知，两部分之间会相互吸引。
【变式1】下图是一种名为“铁钉桥”的游戏，它利用左右两块同一电路的电磁铁将数枚细铁钉搭建而成，下列说法正确的是（　　）
A．“铁钉桥”利用了异名磁极相互排斥
B．被磁化后的“铁钉桥”中间磁性最弱
C．电磁铁断电后“铁钉桥”也不会倒塌
D．改变电流方向会导致“铁钉桥”倒塌
【答案】B
【详解】A．“铁钉桥”利用的是异名磁极相互吸引，而不是排斥，故A错误；
B．被磁化后的铁钉（或磁体），两端磁性最强，中间磁性最弱，故B正确；
C．电磁铁断电后会失去磁性，铁钉不再被吸引，“铁钉桥”会倒塌，故C错误；
D．改变电流方向会使电磁铁的磁极反转，但左右电磁铁的磁极仍为异名，依然会吸引铁钉，“铁钉桥”不会倒塌，故D错误。
故选B。
【变式2】小实的智能手表采用了一种“磁吸式”充电接口。充电时只要将手表靠近充电接口，它们就会“咔哒”一声自动对准并吸住，非常方便。他很好奇充电接口触点磁极的极性，请你设计一个实验帮他判断充电接口触点磁极是N极还是S极？
【答案】实验器材：一个磁吸式充电接口、带有底座的小磁针
实验步骤：将小磁针水平横放在磁吸式充电接口触点的正前方，观察指针的朝向。
实验结论：若小磁针的北极指向磁吸式充电接口，则触点磁性是S极；反之，触点磁性是N极。
【详解】见答案
题型二 磁场
【典型例题】（双选）关于磁场和磁感线的描述，下列说法正确的是 （　　）
A．磁感线是磁场空间中真实存在的曲线 B．磁场看不见摸不着，所以不是真实存在的物质
C．通过磁感线的分布可以判断磁场的强弱 D．磁场对放入其中的通电导体有力的作用
【答案】CD
【详解】AB．磁场虽然看不见摸不着，但它是真实存在的物质，而磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，并非真实存在，故AB错误；
C．磁感线的疏密程度可以描述磁场的强弱，磁感线越密的地方，磁场越强；磁感线越疏的地方，磁场越弱，故C正确；
D．磁场对放入其中的通电导体有力的作用，这也是电动机的工作原理，故D正确。
故选CD。
【变式1】如图，在静止的小磁针上方平行放置一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针发生转动。通过该实验丹麦科学家__________首次发现电流周围存在______________，从而揭示了电和磁之间的联系。断开开关，小磁针会指向南北，这是由于受到_____________的作用。
【答案】 奥斯特 磁场 地磁场
【详解】[1][2]如图，在静止的小磁针上方平行放置一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针发生转动。通过该实验丹麦科学家奥斯特首次发现电流周围存在磁场，从而揭示了电和磁之间的联系，这个现象叫做电流的磁效应。
[3]地球的磁场与条形磁体的磁场相似。断开开关，小磁针会指向南北，这是由于受到地磁场的作用。
【变式2】如图所示，小磁针静止在通电螺线管正上方。请根据通电螺线管的N、S极，在图乙中标出电源左端正、负极和小磁针N极。
【答案】
【详解】 本题中螺线管右端为N极、左端为S极，因此螺线管正上方磁感线方向水平向左；小磁针静止时N极的指向与该处磁感线方向一致，因此小磁针左端为N极。
根据安培定则，可判断出电流从螺线管左端流入、右端流出；外电路中电流从电源正极流出，负极流入，因此电流从电源左端流出、右端流入，故电源左端为正极，据此作图。
题型三 电生磁
【典型例题】如图所示是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止时南北极的指向正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】BD
【详解】A．由图知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，而磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，因此图中磁体周围磁感线的方向错误，故A错误；
B．由图知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端为N极，右端为S极，小磁针的指向正确，故B正确；
CD．磁体周围的磁感线是从N极出发回到S极，故C错误，D正确。
故选BD。
【变式1】小华在实验室做电学实验的时候，看到一颗铁螺丝钉，他将导线绕在铁螺丝钉上设计了如图甲所示的电路。根据所学知识回答下列问题。
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 2.4
2 3.6 0.3
3 5.0 0.4
（1）闭合开关，在图甲括号中标出铁螺丝钉右端的极性。______
（2）将滑动变阻器滑片向__________移动，发现绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多，说明绕线铁螺丝钉的磁性变强。此外，还能通过______的方法增强铁螺丝钉的磁性。
（3）他取下铁螺丝钉，使导线伸直，用该电路测量定值电阻的阻值。他按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表，第1次的实验中，电流表的示数如图乙。
（4）根据表格数据，测得定值电阻的阻值为____________Ω。（结果保留1位小数）
【答案】 左 增加线圈的匝数 12.2
【解析】【小题1】由图甲可知，电流从右端流入螺线管，左端流出，根据安培定则可知，绕线铁螺丝钉右端为N极，如图所示：
【小题2】[1][2]电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关。滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器电阻减小，电路中的总电阻减小，电流增加，流经绕线铁螺丝钉的电流增加，绕线铁螺丝钉的磁性变强，绕线铁螺丝钉吸引铁屑的数量变多。还能通过增加线圈的匝数的方法增强铁螺丝钉的磁性。
【小题3】由图乙可知，电流表量程为，第1次的实验中，电流表的示数为0.2A。
由表中数据可知，三次实验测得定值电阻阻值分别为
【小题4】测得定值电阻的阻值为
【变式2】小泽用铁屑和小磁针探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
(1)他首先在玻璃板上均匀地撒满细铁屑，闭合开关，然后______（填实验操作），观察铁屑的排列情况，如图甲所示。小泽观察后推测通电螺线管内部应该也存在磁场，他做出这一推测所依据的现象是：______；
(2)他又在螺线管的两端各放一个小磁针，等小磁针静止后，发现小磁针的指向如图乙（小磁针的白色一端为N极），可知此时通电螺线管的右端为______（选填“N极”或“S极”）；
(3)然后他去掉铁屑、增加小磁针的数量。接通电源后，小磁针的指向如图丙；再将电源的正、负极对调，小磁针的指向如图丁。这说明通电螺线管外部磁场的方向与______方向有关；
(4)在一些精密仪器里，所用到的电阻常常采用图戊所示的双线绕法：将一根电阻丝从中间对折，变成两根平行的导线，然后将双线并绕在骨架上，让电流从导线的一端流入、从另一端流出（电流方向如图中箭头所示）。这样缠绕电阻丝产生的总体磁场非常弱，这是因为骨架上相邻两根导线中的电流方向相反，它们产生的磁场方向______（选填“相同”或“相反”），使得磁场相互______（选填“增强”或“抵消”）。
【答案】(1) 轻敲玻璃板 螺线管内部铁屑规律排列
(2)S极
(3)电流
(4) 相反 抵消
【详解】（1）[1]轻敲玻璃板的目的是减小铁屑与玻璃板的摩擦，使铁屑在磁场作用下有序排列。
[2]从图甲可以看到，螺线管内部的铁屑也呈现出有序的排列状态，和外部铁屑的分布规律一致，说明螺线管内部同样存在磁场。
（2）物理学上将小磁针静止时 N 极的指向为该点的磁场方向。图乙中，螺线管右端的小磁针白色端（N极）指向左侧，说明该点磁场方向向左。螺线管外部的磁场是从N极出发回到S极，因此螺线管的右端为S极。
（3）将电源正、负极对调后，螺线管中的电流方向发生改变，小磁针的指向改变说明螺线管产生的磁场方向发生了改变，这表明通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关。
（4）[1][2]把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另一端绕回来，并排两根导线中的电流方向相反，产生的磁场方向相反，使得磁场相互抵消。
题型四 电磁铁和电磁继电器
【典型例题】某家用电热水器工作原理如图甲所示，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制实现加热和保温状态的挡位变换。工作电路中，电源电压为，加热挡功率为，保温挡功率为，、为电热丝（忽略温度的影响）。控制电路中，电磁铁线圈的电阻忽略不计，为定值电阻，为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度变化关系如图乙所示。当控制电路的电流达到时，继电器的衔铁被吸合；当控制电路中的电流减小到时，衔铁被释放，求：
(1)控制电路接通时，电磁铁的上端为__________（选填“”或“”）极。
(2)的阻值。
(3)工作电路正常加热消耗的电能。
(4)若热水器内可获得的最高温度为60℃，最低温度控制在40℃，则的阻值为多少？若想使控制电路的最低温度或最高温度可以调节，请你在图丙所示虚线框内画出设计后的电路。
【答案】(1)N
(2)22Ω
(3)
(4)250Ω，
【详解】（1）根据安培定则，电流从电磁铁下端流入、上端流出，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极，因此电磁铁上端为N极。
（2）当衔铁吸合时，R2被短路，只有R1接入电路，电阻最小、功率最大，为加热挡，则R1的电阻为
（3）工作电路正常加热消耗的电能为
（4）当温度为60℃时热敏电阻的阻值，电路中最大电流，控制电路的电压……①
当温度为40℃时，热敏电阻的阻值，电路中最小电流，控制电路的电压……②
联立①②，解得
在控制电路中串联一个滑动变阻器，通过改变变阻器阻值，调整总电阻，从而改变电流触发阈值，最低温度或最高温度就可以调节，电路图见答案。
【变式1】在实践活动中，物理老师带领学生利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有加热、保温功能的恒温孵化器，用于天气突变时辅助孵化天鹅蛋，如图甲所示。在控制电路中，电源电压，定值电阻，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；在孵化器内的工作电路中，电源电压，、为电热丝，，。当孵化器内温度达到时，衔铁会跳起。求：
(1)衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
(2)工作电路在保温状态下的电功率；
(3)衔铁被吸下以后经过5min工作电路中产生的热量；
(4)若要使孵化器温度达到时衔铁就跳起，应换用多大阻值的定值电阻？
【答案】(1)0.02A
(2)110W
(3)
(4)
【详解】（1）由图乙可知，温度为50°C衔铁刚跳起时，热敏电阻的阻值为300Ω。控制电路中，定值电阻R0与热敏电阻R串联，线圈电阻不计，总电阻为
则通过线圈的电流
（2）保温状态下衔铁跳起，R1与R2串联接入工作电路，总电阻为
则保温功率
（3）衔铁被吸下时，只有R2接入工作电路，纯电阻电路中，因此
（4）由图乙可知，35°C时热敏电阻阻值R'=200Ω，衔铁跳起时控制电路电流不变，仍为0.02A，控制电路总电阻仍为350Ω。因此所需定值电阻阻值为
即应换用150Ω的定值电阻。
【变式2】某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。、为电热丝，且，为滑动变阻器，为热敏电阻（置于电热水器内），的阻值随温度的变化规律如图乙所示，电源E的电压为6V，闭合、，当中的电流时，衔铁被吸下，继电器线圈的电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．当水温升高时，热敏电阻的阻值减小，电磁铁的磁性减弱
B．闭合开关后，电磁铁的上端是N极
C．当热水温度设置为55℃时，连入电路的阻值为
D．热水器的加热功率是保温功率的4倍
【答案】BD
【详解】A．由图乙可知，当水温升高时，热敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，由欧姆定律可知电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，故A错误；
B．闭合开关后，电流从电磁铁的下端流入，由安培定则可知电磁铁的上端是N极，故B正确；
C．当热水温度设置为55℃时，电路中的电流是
此时衔铁被吸下，工作电路处于保温状态，由欧姆定律可得，电路的总电阻
由图乙可知，此时热敏电阻的阻值，因继电器线圈电阻不计，所以连入电路的阻值为
故C错误；
D．S1闭合，当衔铁与上触点接触时工作电路为R1的简单电路，衔铁与下触点接触时工作电路为R1、R2串联，因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，所以，衔铁与上触点接触时电路的总电阻小，由可知，工作电路的总功率大，处于加热状态，同理可知，当衔铁吸下后，衔铁与下触点接触时，处于保温状态；热水器的加热功率和保温功率的比值
即热水器的加热功率是保温功率的4倍，故D正确。
故选BD。
题型五 磁场对电流的作用、电动机
【典型例题】同学们在实验室利用如图所示的电路进行探究电磁相互作用的实验。
(1)【实验一】探究“磁场对电流的作用”应将开关的接线柱与______（选填“2”或“3”）接通，实验结果表明磁场对通电导体______；
(2)【实验二】探究“产生感应电流的条件”将开关反方向闭合，让导体在图示位置沿竖直方向上下运动，灵敏电流计指针______（选填“会”或“不会”）发生偏转；
(3)产生感应电流时，______相当于电源。
【答案】(1) 3 有力的作用
(2)不会
(3)导体
【详解】（1）[1][2]探究“磁场对电流的作用”需要电源给导体通电，因此应将开关与接线柱3接通，接入电源；可以看到导体ab在磁场中运动，该实验的结论是：磁场对通电导体有力的作用。
（2）产生感应电流的条件是：闭合电路的一部分导体切割磁感线。由图可知，磁体的磁感线沿竖直方向，导体ab沿竖直方向运动时，运动方向与磁感线平行，没有切割磁感线，不会产生感应电流，因此灵敏电流计指针不会偏转。
（3）产生感应电流时，切割磁感线的导体ab提供电能，因此相当于电源。
【变式1】如图所示是一种安装在自行车上的照明灯，它在某些发达国家被大量使用,这种灯不用化学电池，是通过车轮的转动来带动小型交流发电机发电使灯泡发光的，发电机的工作原理与图中实验原理一致的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【详解】自行车照明灯配套的小型交流发电机，工作原理是电磁感应。
A．图示的是闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中就会产生电流，是电磁感应现象，属于发电机的工作原理，故A符合题意；
B．图示的是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故B不符合题意；
C．图示为探究电磁铁磁性强弱与匝数的关系，属于电流的磁效应，故C不符合题意；
D．图示的通电导体在磁场中受到力的作用，受力的大小与电流的大小有关，是电动机的工作原理，故D不符合题意。
故选A。
【变式2】在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”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。
(1)悬挂金属棒AB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___________。
(2)该实验中，灵敏电流计的作用是：___________和___________。
(3)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，可以让电流计指针偏转的操作是___________。
(4)在此实验过程中，导体运动的机械能转化为___________能。利用这一原理人们在生产生活中制成了___________。
(5)若将灵敏电流计换成___________，可以观察磁场对通电导体的作用。
【答案】(1)下
(2) 判断电路中是否有感应电流 产生感应电流的大小、方向
(3)闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时会产生感应电流。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，接下来应使金属棒AB沿水平方向移动。
(4) 电 发电机
(5)电源
【详解】（1）在磁体外部磁场方向总是从N极出发指向S极，如图所示此时两极正对区域磁感线的箭头方向是竖直向下。
（2）[1][2]实验中灵敏电流计指针发生偏转，说明电路中有感应电流产生，且偏转角度越大，说明感应电流越大；若指针向右偏转，说明电流从灵敏电流计的正接线柱流入；若指针向左偏转，说明电流从灵敏电流计的负接线柱流入，故灵敏电流计的作用是判断电路中是否有感应电流和产生感应电流的大小、方向。
（3）见答案
（4）[1][2]在此实验过程中，消耗机械能获得电能，导体运动的机械能转化为电能，利用这一原理人们在生产生活中制成了发电机。
（5）若将灵敏电流计换成电源，就可以给导体通电，从而观察磁场对通电导体的作用。
题型六 磁生电
【典型例题】如图所示，用蹄形磁体、导体棒AB、电流表等实验器材探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。
(1)当导体棒AB沿___________方向运动时，电流表指针会发生偏转；
(2)当导体棒AB向右运动时，导体棒___________（选填“是”或“不是”）电源；
(3)此实验揭示了___________原理。
【答案】(1)切割磁感线
(2)是
(3)电磁感应
【详解】（1）实验中将导体棒AB与灵敏电流计连接成闭合电路，当导体棒AB沿切割磁感线方向运动时，电流表指针会发生偏转。
（2）实验中导体棒AB所在区域磁感线近似竖直向下，当导体棒AB向右运动时，导体棒能切割磁感线，会给电路提供电能，此时导体棒是电源。
（3）实验中闭合电路中的导体棒AB做切割磁感线运动时，电路中会有电流产生。揭示了电磁感应原理。
【变式1】如图是“探究什么情况下磁可以生电”的装置，导体ab、开关、灵敏电流表用导线连接，组成电路。
(1)小明实验时进行了如下操作：
A．闭合开关，只让导体ab在水平方向左右运动
B．闭合开关，只让导体ab在竖直方向上下运动
C．闭合开关，只让导体ab在垂直纸面方向前后运动
D．闭合开关，只让蹄形磁体在水平方向左右运动
E．断开开关，只让导体ab在水平方向左右运动
上述操作中，你认为一定能产生感应电流的是_______（填写字母）；
(2)如果想进一步探究感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关，则应闭合开关，保持其它条件不变，只改变_______观察_______得出结论；
(3)如果将灵敏电流表换成_______，可以探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1)A、D
(2) 导体运动的速度 灵敏电流表的示数
(3)电源
【详解】（1）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。闭合开关，让导体ab在水平方向左右运动或者让蹄形磁体在水平方向左右运动，导体ab都能切割磁感线，因此能产生感应电流；导体ab在竖直方向上下运动和导体ab在垂直纸面方向前后运动时，都没有切割磁感线，因此不能产生感应电流；断开开关，没有形成闭合回路，也不能产生感应电流，故能产生感应电流的是A、D。
（2）[1][2]根据控制变量法可知，如果想进一步探究感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关，根据控制变量法，应保持其他条件不变，只改变导体运动的快慢，然后观察灵敏电流表的示数变化来得出结论。
（3）探究磁场对通电导体的作用时，需要给导体通电，则电路中要有电源，故若将灵敏电流表换成电源，可以探究磁场对通电导体的作用。
【变式2】幼儿园游乐室里有一种深受孩子们喜爱的设备——“跳跳乐”，如图甲所示。当小朋友们在上面跳跃时，小灯泡会一闪一闪地发光。小东想对“跳跳乐”发光的原理进行探究，于是找来说明书，并根据其原理图（如图乙所示），找来磁铁、导线和灵敏电流计等仪器。
(1)小东组装了如图丙所示的实验装置，探究“跳跳乐”的电流从何而来：
①小东发现，闭合开关，磁铁不动，导体棒沿_______（选填“上下”或“左右”）方 向运动时，灵敏电流计指针会左右偏转；
②小东还发现，断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都_______（选填“偏转”或者“不偏转”）。
(2)小东根据探究结论，对“跳跳乐”的发光原理进行解释：当踩踏地板时，________，从而使小灯泡发光。
(3)爱思考的小东想：
①小朋友蹦蹦跳跳，“跳跳乐”闪烁发光，此时发生的能量转化是 ________ 转化为电能；
②如果把灵敏电流计换成 _________ ，就能继续利用图丙中的器材探究磁场对通电导体的作用。
【答案】(1) 左右 不偏转
(2)磁铁往复运动使线圈做切割磁感线运动，使电路中产生电流
(3) 机械能 电源
【详解】（1）[1]根据电磁感应现象可知，当闭合电路的部分导体只有做切割磁感线运动时，才会产生感应电流，而只有左右移动才切割磁感线。
[2]断开开关，此时电路断路，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不会发生偏转。
（2）当踩踏地板时，磁铁往复运动使线圈做切割磁感线运动，会产生感应电流，从而使小灯泡发光。
（3）[1]小朋友蹦蹦跳跳，此时小朋友具有机械能，将机械能转化为电能。
[2]探究磁场对通电导线的作用，电路中需要有电源。
1．下列对如图所示的物理实验说法不正确的是（ ）
A．图甲实验小磁针静止时，通电螺线管B端是N极，导线A端接电源的负极
B．图乙实验说明通电导体在磁场中受到力的作用，电动机利用此原理工作
C．图丙实验是电磁感应现象，发电机利用此原理工作
D．图丁实验说明电流周围存在磁场，电磁铁利用此原理制成
【答案】A
【详解】A．根据小磁针静止时N极向右，利用磁极间的作用规律可知，螺线管的A端为S极，B端为N极；再根据安培定则，右手握住螺线管，大拇指指向螺线管的N极（B端），四指弯曲的方向为电流的方向，可判断出电流从螺线管的左端流入、右端流出，所以导线A端接电源的正极，故A错误，符合题意；
B．图乙中有电源，是电动机的工作原理实验，说明通电导体在磁场中受到力的作用，电动机利用此原理工作，故B正确，不符合题意；
C．图丙中没有电源，是电磁感应现象的实验，发电机利用此原理工作，故C正确，不符合题意；
D．图丁是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，电磁铁利用此原理制成，故D正确，不符合题意。
故选A。
2．如图所示是物理兴趣小组研究的一新型手电筒，使用前上下快速晃动时，筒内的磁体会上下运动，使筒壁上的线圈内产生感应电流，并为筒内的蓄电池充电。下列与该过程原理相同的是（ ）
B．
C． D．
【答案】A
【详解】新型手电筒，当使用前上下快速晃动时，线圈产生电流，相当于闭合电路的部分导体在切割磁感线，故线圈会产生电流，所以该手电筒应采用了电磁感应原理。
A．图中是电磁感应实验装置，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，与手电筒的电磁感应原理相同，故A符合题意；
B．图中是探究电磁铁磁性强弱的实验，利用的是电流的磁效应，与电磁感应原理不同，故B不符合题意；
C．图中装置有电源，是电动机的工作原理，利用通电导体在磁场中受力运动，与电磁感应原理不同，故C不符合题意；
D．图中是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，利用的是电流的磁效应，与电磁感应原理不同，故D不符合题意。
故选A。
3．如图所示，“×”代表磁场方向垂直纸面向里，一个电子以速度v从左侧水平进入该磁场，受到磁场竖直向下的力的作用。根据以上信息，判断下列说法正确的是（ ）
A．若电子以同样速度从右侧水平进入该磁场，电子将受到磁场竖直向下的力的作用
B．若仅磁场方向改为垂直纸面向外，电子将受到磁场竖直向下的力的作用
C．若质子以同样速度从右侧水平进入该磁场，质子将受到磁场竖直向下的力的作用
D．若质子以同样速度从左侧水平进入该磁场，质子将受到磁场竖直向下的力的作用
【答案】C
【详解】由题意可知，电子在磁场中运动，受到磁场竖直向下的力的作用，相当于通电导体在磁场中受到力的作用。电子运动方向与电流方向相反，电子从左侧水平进入该磁场，电流方向向左。
AB．若电子从右侧水平进入，则产生的电流方向与从左侧进入时电流方向相反。物体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，只改变电流方向（即运动方向）或只改变磁场方向，则受力方向会改变，故AB错误；
C．质子带正电，从右侧水平进入，产生的电流方向向左，此时电流方向与电子从左侧水平进入该磁场相同。因此不改变磁场方向时，质子的受力方向与电子从左侧进入时方向相同，故C正确；
D．质子从左侧水平进入，产生的电流方向向右，此时电流方向与电子从左侧水平进入该磁场相反，因此不改变磁场方向时，质子的受力方向与电子从左侧进入时方向相反，故D错误。
故选C。
4．如图所示，是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图。制作水银温度计时，在玻璃管的两端分别封入一段金属丝。电池的两极分别与金属丝相连，当温度达到与电池正极相连的金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。下列关于该报警装置的叙述，错误的一项是（　　）
A．温度计中的水银是导体
B．电铃响且滑片P向左移动时，电磁铁磁性减弱
C．电铃响时，电磁铁右端是极
D．温度升高到74℃以上，电铃响
【答案】B
【详解】A．水银是金属，容易导电，是导体，故A正确，不符合题意；
B．电铃响且滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电流变大，电磁铁磁性变强，故B错误，符合题意；
C．电铃响时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可判断，电磁铁右端是N极，故C正确，不符合题意；
D．由图可知，温度升高到74℃以上时，水银上升接通控制电路，电磁铁具有磁性，吸引衔铁使电铃工作电路接通，电铃响，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．以下关于电与磁的描述中，说法正确的是（ ）
A．图甲：磁感线不是真实存在的，地磁场的北极在地理南极附近
B．图乙：滑片P向右移动，能吸引更多大头针，铁钉下端为电磁铁的S极
C．图丙：同时对调磁极和电源正负极，线圈的转动方向会发生改变
D．图丁：闭合开关，导体不动，磁体水平向右运动，电流表指针不发生偏转
【答案】A
【详解】A．磁感线是为了描述磁场假想的曲线，不是真实存在的；根据地磁场的特点，地磁场的北极在地理南极附近，故A正确；
B．滑片P向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路电流变小，电磁铁磁性减弱，吸引的大头针数量减少；根据安培定则可判断，铁钉下端为电磁铁的N极，故B错误；
C．电动机线圈的转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，同时对调磁极（改变磁场方向）和电源正负极（改变电流方向），线圈的转动方向不变，故C错误；
D．该装置为电磁感应实验装置，闭合开关后，导体ab不动，磁体水平向右运动时，导体ab相对磁体做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针会发生偏转，故D错误。
故选A。
6．我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，采用了先进的电磁弹射技术，只要保证有足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使舰载机达到更高的速度。下列实验中能反映其工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】由题意可知，电磁弹射技术是利用通电导体在磁场中受力使物体加速，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A．图中是奥斯特实验，证明了电流周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中有电源，闭合开关，通电导体在磁场中受力而运动，与电磁弹射工作原理相同，故B符合题意；
C．图中是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系的实验，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，故C不符合题意；
D．图中没有电源，为电磁感应实验，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，故D不符合题意。
故选B。
7．如图所示，把一块磁体从高处由静止释放，磁体从铜管内下落到地面（磁体不与铜管接触）。磁体在铜管中下落的时间和磁体从同一高度自由下落到地面的时间相比会___________（选填“相同”“更长”或“更短”）。
【答案】更长
【详解】磁体在铜管中下落时，铜管做切割磁感线运动，产生电磁感应，一部分的机械能转化为电能，机械能减小，速度较小，所以磁体在铜管中下落的时间和磁体从同一高度自由下落到地面的时间相比会更长。
8．如图所示装置，电源电压不变，R为滑动变阻器，弹簧测力计下端挂一条形磁铁，正好与电磁铁B在同一竖直线上。将开关S闭合，条形磁铁静止时，测力计的示数为F。当滑片从上端移向下端时，弹簧测力计的示数将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】变大
【详解】由图可知，开关闭合后，电流从电磁铁B下端流入，根据安培定则知，电磁铁B上端为电磁铁的N极。根据磁极间的作用规律知，电磁铁B与条形磁铁排斥。当滑片从上端移向下端时，电路中的电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，导致电磁铁的磁性减弱，斥力减小，弹簧测力计的示数增大。
9．如图所示地磁场分布，历史上对地磁场的形成有这样一种看法：我们居住的地球是一个带电星球，由于地球自西向东旋转，会形成许多环形电流，从而产生地磁场，由此猜想地球带的是______电（填“正”或“负”）。
【答案】负
【详解】地磁场是由于地球上电荷的定向移动形成的。由图可知，地磁北极在地理南极附近，根据右手螺旋定则可以判断出电流方向是自东向西环绕的，这与地球自转方向相反。负电荷定向移动的方向是与电流方向相反的，所以地球带的是负电。
10．如图甲所示的“聪明电梯”在有、无人乘坐时会以不同的速度运行。图乙是其控制电路图，R是一个压敏电阻。当有人走上电梯后，电梯运行速度加快，电动机的实际功率__________，则可知R的阻值随压力的增大而__________（前两空均选填“增大”“不变”或“减小”），图乙中电磁铁的磁性__________（选填“增强”“不变”或“减弱”）。
【答案】 增大 减小 增强
【详解】[1]当有人走上电梯后，电梯运行速度加快，说明电流增大，根据可知，电动机的实际功率增大。
[2][2]当有人走上电梯后，压力增大，功率变大，即电流增大，说明电阻变小，表明此时电磁铁增强吸引衔铁接通2，则R减小，所以R的阻值随压力的增大而减小。
11．如图所示，甲、乙两个相同的装置分别由U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______（选填“甲”或“乙”）装置与动圈式扬声器的原理相同。
【答案】乙
【详解】闭合开关并向右移动ab，闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，使cd中有电流通过，cd处在磁场中，通电导体在磁场中受力的作用，cd也会随之向右移动；而动圈式扬声器线圈中通过电流时，在磁场中产生振动，把电流转化为声音；故乙装置与动圈式扬声器的原理相同。
12．如图所示，给螺线管通电时，B端为螺线管的_________（选填“N”或“S”）极，静止时A端指向地理位置的_________方（选填“南”或“北”）。
【答案】 S 北
【详解】[1]根据安培定则：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向的一端为N极。 由图可知，电流从螺线管的A端流入、B端流出，因此大拇指指向A端，即A端为N极，B端为S极。
[2]螺线管可视为一个磁体，静止时会遵循磁极间的相互作用规律：磁体的N极指向地理的北极，S极指向地理的南极。 由于A端为N极，因此静止时A端指向地理位置的北方。
13．在图中画出螺线管的绕线方式，使通电后螺线管的左端为N极。
【答案】
【详解】使通电后螺线管的左端为N极，结合电流从螺线管右侧流入，根据安培定则画出螺线管的绕线方式。
14．“思涛”学习小组的同学学习了《电流的磁场》后，用铜漆包线在塑料管上绕制了一个螺线管，晨晨同学把它接入电路中，并闭合开关，放在旁边的小磁针受其磁力的作用指向如图所示的方向。请标出螺线管的磁感线方向，并用笔把小磁针的N极涂黑。
【答案】
【详解】如图，电流从螺线管下端流入，由安培定则可知，螺线管下端为N极。磁体外部，磁感线从N极出来，回到S极，据此画出磁感线方向。由异名磁极相互吸引可知，小磁针左端为S极，右端为N极，据此画出小磁针的N极。
15．如图所示，根据通电螺线管的S极，标出磁感线方向、小磁针N极和电源的“+”“-”极。
【答案】
【详解】图中通电螺线管的左端为S极，根据安培定则可判断电流从螺线管左端流入、右端流出，所以电源左端为正极，再根据磁体周围磁感线从N极出发回到S极可知，磁感线方向为向左；根据同名磁极相互排斥可知，小磁针右端为N极，据此作图。
16．在实践活动中，小博利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有加热、保温功能的恒温孵化器，如图甲所示。在控制电路中，电源电压U1=12V，定值电阻R0=50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图像如图乙所示；在孵化器内的工作电路中，电源电压U2=220V，R1、R2为电热丝，R1=1000Ω，R2=100Ω。当孵化器内温度达到45°C时，衔铁会跳起。求：
(1)衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流；
(2)工作电路在保温状态下的电功率；
(3)衔铁被吸下以后经过10min工作电路中产生的热量；
(4)若要使孵化器内温度达到35°C时衔铁就跳起，请通过计算说明应串联一个多大的电阻来调整控制电路？
【答案】(1)0.04A
(2)44W
(3)
(4)50Ω
【详解】（1）当衔铁刚跳起时，孵化器内温度达到45°C，由图乙可知此时热敏电阻的阻值。控制电路中，定值电阻与热敏电阻R串联，根据串联电路电阻的特点，总电阻
根据欧姆定律，已知电源电压，则通过电磁铁线圈的电流
（2）当衔铁跳起时，与串联，工作电路处于保温状态。根据电功率公式，工作电路电源电压，总电阻
则保温功率
（3）当衔铁被吸下时，单独工作，工作电路处于加热状态。由焦耳定律变形式，，，时间，则产生的热量
（4）当温度达到35℃时，由图乙可知热敏电阻的阻值。因为衔铁跳起时控制电路电流仍为，电压仍为，所以总电阻仍为
则需要串联的电阻为
17．国庆节，小华和家人到博物馆参观，他被展厅自动大门所吸引，他发现当人靠近大门时，大门自动打开，如图甲所示。回家后，他和所在的物理小组一起利用电磁继电器、人体红外传感器，电动机等元件制作了模拟电路，部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有“220V 50W”的字样，控制电路的电源电压为，为定值电阻，人体红外传感器的阻值随人体到大门距离的变化关系如图丙所示；当电磁铁线圈中的电流为时，衔铁刚好被吸下，触发电动机工作，大门打开。（不计电磁铁线圈的电阻）
(1)电动机正常工作时开门一次用时，请计算开门一次电动机消耗电能多少J？
(2)若电动机实际工作时通过的电流为，实际功率为，求电动机两端的实际电压？
(3)经测试时刚好触发电动机工作，则的阻值为多少？
【答案】(1)150J
(2)180V
(3)170Ω
【详解】（1）开门一次电动机消耗的电能为
（2）电动机两端的实际电压为
（3）当时，查丙图可知此时红外传感器阻值为130Ω。因刚好触发电动机工作，说明此时控制电路中电流为
红外传感器两端电压为
定值电阻两端电压为
定值电阻阻值为
18．图甲所示的是一种“手摇充电式电筒”，握住它上下摇动就能自动充电。小明想知道其中的构造，将其拆开，并组装了如图乙所示的电路研究其工作原理。
(1)如图乙所示，断开开关，将磁铁向下插入线圈时，灵敏电流计的指针_________（选填“会”或“不会”）偏转。
(2)如图丙，闭合开关，将磁铁向下插入线圈时，观察到灵敏电流计的指针向左偏转，这表明闭合电路中的一部分导体做_________运动时，会产生感应电流。接着，将磁铁丛线圈中向上拔出时，观察到灵敏电流计的指针向_________（选填“左”或“右”）偏转。
(3)小明了解“手摇充电式电筒”的原理后，他想加快电筒的充电速度。请帮他写出一个方法:_________。
【答案】(1)不会
(2) 切割磁感线 右
(3)加快磁铁摇动速度/增加线圈匝数/换磁性更强的磁铁
【详解】（1）产生感应电流的前提是电路闭合，且闭合电路一部分导体切割磁感线，电路断路，无法产生感应电流，因此灵敏电流计指针不会偏转。
（2）[1]闭合开关后，磁铁上下运动时，线圈相对磁铁做切割磁感线运动，产生感应电流。
[2]感应电流的方向与导体相对磁场的运动方向有关，磁铁向下插入时指针左偏，向上拔出时相对运动方向反向，感应电流方向也反向，因此指针向右偏转。
（3）感应电流越大，充电速度越快。感应电流的大小和相对运动速度、线圈匝数、磁场强弱有关，因此可以通过加快磁铁摇动速度、增加线圈匝数、换磁性更强的磁铁来增大感应电流，加快充电。
19．小林同学利用如图甲所示装置探究感应电流产生的条件。
序号 ab运动情况 指针偏转情况
1 上下运动 不偏转
2 左右运动 偏转
3 前后运动 不偏转
(1)实验中，小林分别让导体棒在磁场中沿不同方向运动，记录现象如表，分析现象，可初步得出结论：导体在磁场中做______运动时可产生感应电流。由此结论推测，导体棒ab沿图乙中虚线所示方向运动时灵敏电流计______（填“能”或“不能”）发生偏转；
(2)小林觉得灵敏电流计指针偏转并不明显，为使实验效果更好，想出了下列几种改进措施，其中有效的是______；
A．将磁铁的磁极上下调换 B．将导体棒ab换成多匝的铜线圈
C．加快导体棒ab的移动速度 D．将灵敏电流计换成小灯泡
(3)生活中，我们常用的______（填“话筒”或“扬声器”）的原理与此实验装置相同。
【答案】(1) 切割磁感线 能
(2)BC
(3)话筒
【详解】（1）[1]由表格数据可知，导体棒ab上下、前后运动不切割磁感线，电流表不偏转；左右运动切割磁感线，电流表偏转，可得结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中产生感应电流。
[2]图乙中，导体棒沿虚线方向运动，会切割磁感线，因此会产生感应电流，灵敏电流计能偏转。
（2）感应电流的大小与磁场强弱、导体切割磁感线的速度、导体匝数有关。
A．调换磁极只会改变感应电流的方向，不改变电流大小，故A不符合题意；
B．换多匝铜线圈，总感应电流更大，效果更明显，故B符合题意；
C．加快导体移动速度，切割磁感线更快，感应电流更大，故C符合题意；
D．感应电流本身很小，换成小灯泡，小灯泡发光亮度小甚至不会发光，不易观察现象，故D不符合题意。
故选BC。
（3）该实验原理是电磁感应现象。生活中话筒利用电磁感应，将声音振动（机械能）转化为电信号；扬声器利用通电导体在磁场中受力运动，将电信号转化为声信号。
20．实验小组的同学在实验室探究“通电螺线管外部磁场情况”。
(1)首先探究“通电螺线管外部的磁场与哪种磁体的磁场相似”，如图甲所示，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细铁屑，闭合开关通电后，观察小磁针的指向，然后_______硬纸板（填实验操作），观察铁屑的排列情况，说明通电螺线管外部磁场分布与_______的磁场相似。
(2)去掉铁屑，增加小磁针的数量，接通电源后，小磁针的指向如图乙所示，在螺线管的两端放上小磁针用来显示_______的方向，其中小磁针的_______极的方向就是该点的磁场方向。
(3)将电源的正、负极对调，小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场方向与_______方向有关。
(4)要探究“通电螺线管的磁场强弱与电流大小是否有关”，应在图甲的电路中串联一个_______（填电学实验仪器名称）。
(5)小敏认为，滑动变阻器上也有螺线管，可以在滑动变阻器的绝缘管中插入铁芯，把它改装成类似电磁铁的装置，通过吸引大头钉的数量来比较其磁性的强弱，如图丁所示。闭合开关，滑片P从C端移到图中此时显示的位置，吸引大头钉的数量越来越多，小敏得出“线圈匝数越少，电磁铁的磁性越强”的结论，该实验的不当之处是：_______。
【答案】(1) 敲击 条形磁体
(2) 磁场 N
(3)电流
(4)滑动变阻器
(5)在改变线圈匝数的同时，没有控制电流不变
【详解】（1）[1][2]由于铁屑与硬纸板之间存在摩擦，会影响铁屑在磁场力作用下的自由转动，轻敲硬纸板可以减小摩擦，使铁屑在磁场力作用下动起来，从而观察到铁屑的排列情况。由图甲中铁屑的分布情况可知，通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）[1][2]磁场是有方向的，在螺线管两端放上小磁针，小磁针会受到磁场力的作用而发生转动，其指向能够显示磁场的方向。在磁场中，小磁针静止时N极的指向就是该点的磁场方向。
（3）将电源的正、负极对调，电路中的电流方向发生改变，此时小磁针的指向也发生了变化，这表明通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关。
（4）滑动变阻器通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电阻大小，进而改变电路中的电流大小。要探究“通电螺线管的磁场强弱与电流大小是否有关”，需要改变电流大小，所以应在图甲的电路中串联一个滑动变阻器。
（5）要探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，应控制电流大小不变。在该实验中，滑片P从C端移动到图中位置时，不仅线圈匝数发生了变化，同时滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，没有控制电流大小不变，所以得出的结论是不准确的。
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