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第3章 电磁及其应用
3.1磁体的磁场 2
知识点1 磁体和磁极 2
知识点2 磁化 3
知识点3 磁场和磁感线 4
知识点4 地磁场 6
3.2 电流的磁场 6
知识点1 直线电流的磁场 6
知识点2 通电螺线管的磁场 8
知识点3 电磁铁 8
知识点4 电磁继电器 9
知识点5 电磁铁的其他应用 11
3.3电动机 11
知识点1 磁场对通电导体的作用 11
知识点2 磁场对通电线圈的作用 12
知识点3 直流电动机 13
知识点4 电动机的调节与故障排查 14
3.4 磁生电 15
知识点1 电磁感应现象 15
知识点2 发电机 17
知识点3 电动机和发电机 18
3.5 家庭电路 19
知识点1 家庭电路的组成 19
知识点2 测电笔的使用与电路故障判断 20
知识点3 熔断器与断路器 21
知识点4 插座与三脚插头 22
知识点5 触电事故与安全用电原则 23
考点梳理
3.1磁体的磁场
知识点1 磁体和磁极
1. 概念
（1）磁性：磁体具有吸引 、 、 的性质，叫做磁性。
（2）磁体：具有 的物体叫做磁体。
2. 磁极
（1）定义：磁体上磁性 的部位叫做磁极；磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。
（2）命名：静止时指北的为 （ ），指南的为 （ ）。
（3）规律： 。
（4）特点：任何磁体都有且只有 ；磁体被分割成多段后，每一段依然同时拥有 N 极和 S 极，自然界不存在单个磁极的磁体。
3. 物体有无磁性的判断方法
（1）吸铁法：能吸引 ，说明有磁性。
（2）指向法：可自由转动的物体，静止时总指向 方向，说明有磁性。
（3）磁极判定法：与已知磁体某一极 ，一定有磁性；仅相互吸引，无法确定有磁性。
（4）强弱判断法：被测物体靠近已知磁体，全程作用力大小不变，则无磁性；两端作用力大、中间小，则有磁性。
【学以致用1】两个外形完全相同的条形铁条a、b．如图甲，用手拿住b，a掉不下来；如图乙，用手拿住a，b会掉下来，这个现象说明（　　）
A．a、b均是磁铁 B．b是磁铁，a不是
C．a是磁铁，b不是 D．a、b均不是磁铁
知识点2 磁化
1.定义：使原来没有磁性的物体获得 的过程，叫做磁化。
2.规律
（1）暂时性磁化：磁化后磁性容易 ；
（2）永久性磁化：磁化后磁性能 ，人造永磁体常用钢制作；
（3）磁化极性：物体被磁化后，靠近磁体磁极的一端，会形成 ，远离的一端形成同名磁极。
【学以致用2】为了取出某一较深缝隙中的铁钉，小明想到了以下方案，其中不可行的是（　　）
A． B．
C． D．
知识点3 磁场和磁感线
1. 磁场：磁体周围存在的 、 、 的特殊物质。
（1）基本性质：对放入其中的磁体，产生 的作用。
（2）磁场方向：磁场中某一点，小磁针 ，就是该点的磁场方向。
2. 磁感线：为了形象描述磁场分布，人为画出的带箭头的曲线，是 ，不是真实存在的。
（1）特点
① 方向：磁体外部，磁感线从 极出发，回到 极；磁体内部，磁感线从 S 极指向 N 极，形成闭合曲线。
② 切线：磁感线上任意一点的切线方向，与该点的磁场方向、小磁针 N 极指向完全一致。
③ 疏密：磁感线越密集的地方，磁场越 ；越稀疏的地方，磁场越 。
④ 不相交不中断：磁感线永远不会 、也不会 。
⑤ 立体分布：磁感线是 分布的，不是只存在于一个平面内。
（2）常见磁体的磁感线分布特点
【学以致用3】如图所示为“磁悬浮抗震屋”，其在房屋的基座上增加了磁悬浮设备，当地震来临时，在短时间内房屋就会自动脱离地面悬浮在空中从而减小危害。据此分析房屋悬浮的磁感线分布情况为（　　）
A．
B．
C．
D．
知识点4 地磁场
1.定义：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围产生的磁场叫做地磁场。
2.特点：地磁的北极，在地理 附近；地磁的南极，在地理 附近；小磁针能静止时指南北，本质是受到了地磁场的作用。
3.磁偏角：地磁南北极与地理南北极 ，二者之间的夹角叫做 ；我国宋代学者 ，最早发现了这一现象。
【学以致用4】经科学家研究发现：在某些细菌的细胞质中有一些磁生小体，它们相当于一个个微小磁针。实验证明：在只有地磁场而没有其它磁场作用时，小水滴中的一些细菌会持续不断地向北游动，并聚集在小水滴北面的边缘。实验中，若把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，则它的N极指向（　　）
A．北 B．南 C．西 D．东
3.2 电流的磁场
知识点1 直线电流的磁场
1. 奥斯特实验
实验操作 实验现象 结论
直导线通电 下方平行的小磁针发生偏转 通电导线周围存在 ，这种现象叫做
直导线断电 小磁针恢复到原来的位置 电流的磁场，可通过 控制有无
改变电流方向 小磁针偏转方向完全反转 电流的磁场方向，与 有关
注意：导线需沿 放置，目的是抵消地磁场对小磁针的影响，让实验现象更明显。
2. 直线电流的磁场分布特点
（1）磁感线形状：以直导线上各点为圆心的 ，分布在与导线垂直的平面内。
（2）强弱规律：越靠近直导线，磁感线越 ，磁场越强；越远离导线，磁场越弱。
3. 直线电流的安培定则（右手螺旋定则）
用右手握住直导线，让大拇指指向 的方向，弯曲的四指所指的方向，就是磁感线的环绕方向。
【学以致用5】如图是奥斯特实验的示意图，下列说法错误的是（　　）
A．实验说明了通电导线周围存在磁场
B．通电导线对小磁针有力的作用
C．改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变
D．移去小磁针后通电导线周围的磁场立即消失
知识点2 通电螺线管的磁场
1. 通电螺线管的磁场特点：通电螺线管周围的磁场，与 的磁场分布完全相似，螺线管的两端相当于条形磁体的 N 极和 S 极。
（1）螺线管外部磁感线：从 极出发，回到 极；内部磁感线从 S 极指向 N 极，形成闭合曲线。
（2）磁极极性：与螺线管中的 有关，改变电流方向，螺线管的磁极极性完全反转。
（2）磁性增强：螺线管中插入 ，磁性会大大增强。
2. 通电螺线管的安培定则
用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向，与螺线管中 的环绕方向完全一致，大拇指所指的那一端，就是螺线管的 极。
【学以致用6】如图，闭合开关S后，小磁针处于静止状态，通电螺线管的磁感线方向如图中箭头所示，那么（　　）
A．a端是电源正极，e端是小磁针的N极
B．b端是电源负极，f端是小磁针的S极
C．a端是电源正极，c端是通电螺线管的S极
D．b端是电源负极，d端是通电螺线管的S极
知识点3 电磁铁
1. 定义：带有 的通电螺线管叫做电磁铁。
2.组成：螺线管和铁芯
3.工作原理：利用 ，通电时线圈产生磁场，铁芯被磁化，磁性大幅增强；断电时，线圈和铁芯的磁性随即消失。
4. 影响电磁铁磁性强弱的因素
实验用 判断磁性强弱：电磁铁吸引大头针的数量越多，说明磁性越强。
控制不变的条件 变量 实验结论
线圈匝数、有无铁芯 电流大小 电流越大，电磁铁磁性越
电流大小、有无铁芯 线圈匝数 线圈匝数越多，电磁铁磁性越
电流大小、线圈匝数 有无铁芯 插入铁芯，电磁铁磁性大幅
5. 电磁铁的优点
（1）磁性有无可控：由电流的 控制。
（2）磁性强弱可控：由电流 、线圈 控制。
（3）磁极方向可控：由电流 控制。
【学以致用7】如图所示，螺线管右方放置了一个小磁针。闭合开关S后，下列说法中正确的是（　　）
A．通电螺线管的左端为N极
B．通电螺线管周围的磁场方向从左向右
C．小磁针静止后，其N极的指向向右
D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
知识点4 电磁继电器
1.电磁继电器：电磁继电器是利用 ，来控制工作电路的一种 。
2. 结构与电路组成
（1）结构： 、衔铁、弹簧、动触点、静触点
（2）控制电路： 压电源、电磁铁、开关、弹簧
（3）工作电路： 压电源、用电器、静触点和动触点
3. 工作原理
（1）控制电路闭合：电磁铁通电 磁性→ →动触点与下静触点接触→工作电路接通，用电器工作。
（2）控制电路断开：电磁铁断电 磁性→ →动触点与上静触点接触→工作电路断开，用电器停止工作。
4.作用与应用
（1）作用：用 、 控制高压、强电流，避免触电风险；可实现远距离控制、自动控制。
（2）常见应用：路灯自动控制、防盗报警、水位自动报警、电铃、门禁锁、工业自动机床等。
【学以致用8】如图是汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（　　）
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向上移
D．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值低
知识点5 电磁铁的其他应用
1. 磁悬浮列车
（1）工作原理：利用 ，或异名磁极相互吸引，让列车与轨道分离，消除车轮与轨道的摩擦。
（2）优点：运行阻力小、速度快、噪音低、振动小、无污染。
2. 信息的磁记录
（1）原理：利用 ，和磁性材料的磁化特性记录信息。
（2）常见应用：硬盘、银行卡、录音带、录像带、磁卡等。
（3）工作过程：
①记录：声音、 图像或数字信息→电信号→读写磁头产生变化的磁场→磁性材料被磁化，信息被记录。
②读取：磁记录的磁场→读写磁头感应出电信号→还原成声音、 图像或数字信息。
3. 电磁铁的其他应用：电磁起重机、电动机、发电机、洗衣机、电饭煲、机器人、医疗器械等。
【学以致用9】如图为空气开关的原理图，P为电磁铁，S为开关，一侧与弹簧连接，可绕A点转动。正常工作时衔铁Q的上端会卡住开关S避免跳闸。下列分析正确的是（　　）
A．跳闸后，可先复原空气开关，再去排除电路故障
B．该空气开关会因电流方向的改变而不能正常工作
C．如图所示的电流流入时，电磁铁P的左端为N极
D．若空气开关常在电流较小时跳闸，可适当增加P与Q的距离
3.3电动机
知识点1 磁场对通电导体的作用
1. 实验：磁场对通电导线的作用
实验操作 实验现象 结论
给磁场中的直导线通电 导线 通电导线在磁场中会受到力的作用
改变电流方向 导线运动方向 导线受力方向与电流方向有关
改变磁场方向 导线运动方向 导线受力方向与磁场方向有关
同时改变电流方向和磁场方向 导线运动方向 同时改变电流方向和磁场方向，受力方向不变
2. 规律
（1）只改变电流方向或磁场方向，受力方向反转；同时改变两个，受力方向不变。
（2）受力大小影响因素：电流越大、磁场越 、通电导体在磁场中的长度越长，导体受到的力越 。
（3）能量转化：电能转化为 。
【学以致用10】如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，AB是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关S0后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施不可行的是（　　）
A．将蹄形磁体的N、S极对调
B．换用磁性强一些的蹄形磁体
C．换用能提供较大电流的直流电源
D．使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
知识点2 磁场对通电线圈的作用
1. 实验现象：通电线圈在磁场中会受力发生转动，但无法持续转动，最终会停在某个固定位置。
2.平衡位置：线圈平面与磁感线 的位置，叫做线圈的平衡位置。
线圈静止的原因：线圈在平衡位置时，上下两边受力大小 、方向 、作用在同一直线上，形成一对 ，线圈受力平衡，因此静止。
【学以致用11】为了提高能量利用率，纯电动汽车在行驶过程中采用能量回收刹车系统为汽车充电（其简化原理如图所示），刹车时充电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流，给电池充电。同时通电的线圈受到磁场产生的阻力，从而减缓车轮转动。请回答：图中导线ab产生箭头方向的电流，导体ab在磁场中受到一个向后的力，此时导线cd所受磁场力方向为（　　）
A．c→d B．d→c C．向前 D．向后
知识点3 直流电动机
1. 工作原理：利用 的原理制成，核心能量转化为电能转化为 。
2. 基本构造
①定子：固定不动的部分，主要是 ，提供稳定的磁场。
②转子：可以转动的部分，主要是 ，是受力转动的核心。
③换向器：两个相互绝缘的 ，与线圈两端相连，随线圈一起转动。
④电刷：固定不动，与换向器紧密接触，连接电源，给线圈供电。
3.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流 ，从而改变线圈的受力方向，让线圈始终沿同一个方向持续转动。
4. 工作过程
【学以致用12】电动汽车由于低污染、低能耗、低噪音的优点，逐渐成为人们更加热衷的代步工具。电动汽车的电动机的基本原理如图，下列有关说法正确的是（　　）
A．电动机将电能全部转化为机械能
B．电动机的工作原理是电磁感应
C．图中电动机线圈正好处于平衡位置
D．图中线圈可以沿同一方向持续转动
知识点4 电动机的调节与故障排查
1.电动机的调节
调节目标 影响因素 调节方法
改变转动方向 电流方向、磁场方向 1. 只对调电源正负极（改电流方向）； 2. 只对调磁极（改磁场方向） 注意：同时改变两个，转向不变
改变转动快慢 电流大小、磁场强弱、线圈匝数 1. 增大或减小电路电流；2. 增强或减弱磁体磁性；3. 增加或减少线圈匝数
2. 电动机常见故障排查——电动机通电后不转
（1）平衡位置问题：线圈刚好停在平衡位置，受力平衡。解决办法：用手轻推一下线圈，即可持续转动。
（2）电路问题：电路不通、电源电压太低、线圈断路。
（3）机械问题：转轴被卡住、线圈与外壳摩擦、电刷与换向器接触过紧，摩擦阻力太大。
（4）磁性问题：永磁体磁性太弱，线圈受力太小，无法克服摩擦转动。
【学以致用13】在安装直流电动机模型的实验中，小希将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）小希闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是（ ）（填字母）。
A．线圈处于平衡位置
B．电源正负极接反了
C．磁铁没有磁性
（2）若要电动机转速加快，小希应将滑动变阻器的滑片向 移动。
（3）完成以上实验后，小希取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此过程中应用的原理是 。
3.4 磁生电
知识点1 电磁感应现象
1. 发现历程：英国物理学家 ，1831 年发现了电磁感应现象，揭示了磁与电的内在联系，为人类大规模使用电能奠定了基础，开启了电气时代。
2. 探究实验：产生感应电流的条件
实验条件 实验现象 结论
电路闭合，导体静止 电流表指针 不切割磁感线，无感应电流
电路闭合，导体竖直上下运动 电流表指针 运动方向与磁感线平行，不切割，无感应电流
电路闭合，导体水平左右或斜向运动 电流表指针 切割磁感线，产生感应电流
电路断开，导体切割磁感线 电流表指针 电路不闭合，无感应电流
3. 电磁感应： 电路的 导体，在磁场中做 时，导体中就会产生 ，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
4. 产生感应电流的 3 个条件
① 电路必须是 的；
② 必须是闭合电路的 ；
③ 导体必须做 运动。
5. 感应电流的方向与大小
（1）影响方向的因素：与导体切割磁感线的 、 有关。
只改变运动方向磁场方向其中一个，感应电流方向 ；同时改变两个，感应电流方向 。
（2）增大感应电流的方法：
① 增强磁场 ；② 加快导体切割磁感线的 ；③ 增加线圈的 ；④ 让导体切割方向与磁感线 。
6. 能量转化：机械能转化成 。
【学以致用14】在第十二届世界高速铁路大会上时速达600公里每小时的超导电动高速磁浮列车首次亮相。列车运行时，车载超导磁体与轨道上的线圈相互作用，当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。下列实验装置能反映此现象原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【学以致用15】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　）
A．装置中的ab是轻质塑料棒
B．根据该实验揭示的原理发明了电动机
C．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
D．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转
知识点2 发电机
1. 原理：电磁感应现象。
2. 基本构造：定子、转子、铜环、电刷。
3. 工作过程：线圈在磁场中绕轴转动，线圈的两条边持续切割磁感线，产生感应电流；线圈每转动一周，切割磁感线的方向改变 ，因此感应电流的方向也改变 次。
4. 交流电与直流电
类型 定义
交流电 和 都发生周期性变化的电流
直流电 方向不随时间发生变化的电流
（1）周期：
（2）频率： （3）1 秒内电流方向改变次数： 次。
5. 能量转化：机械能转化为
【学以致用16】图为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（　　）
A．两磁极间的磁场方向向左
B．线圈在磁场中切割磁感线
C．通过灯泡的电流方向不变
D．线圈一定不受磁场力作用
知识点3 电动机和发电机
对比项目 直流电动机 交流发电机
原理
能量转化 电能转化为 机械能转化为
构造 有换向器 交流用铜滑环，直流用换向器
电路特征 电路中 ，属于 电路中 ，有电流表或用电器，属于
因果关系 先通电，后受力转动 先转动，后产生电流
【学以致用17】小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　）
A．
B．
C．
D．
3.5 家庭电路
知识点1 家庭电路的组成
电路组成：家庭电路由 、电能表、 （熔断器）、 、用电器、开关组成，所有用电器 联在电路中，互不影响。
部件 核心作用 注意事项
进户线 提供电能，分为 线、 线 火线与零线间电压 V，零线与大地间电压为 V
电能表 计量用户消耗的电能 联在干路中
断路器 / 熔断器 电流过大时自动切断电路， 电路 串联在火线上，电流过大时自动断开
开关 控制用电器的 必须接在 线上，断开时用电器不带电
用电器 消耗电能 所有用电器 联
插座 为可移动用电器供电 联在电路中
【学以致用18】家庭电路是现代生活中不可或缺的基础设施，其设计需兼顾功能性与安全性。如图所示为家庭电路的结构简图，下列有关说法正确的是（　　）
A．进户线水平布线时，上面一根导线为零线
B．家庭电路中电能表是测量累计电功率的仪器
C．熔丝盒内的保险丝是一种低熔点的金属丝，不能用铜丝、铁丝替换
D．图中开关和灯的连接方式为串联，可以调换位置
知识点2 测电笔的使用与电路故障判断
1. 测电笔的构造与原理
（1）构造：笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体。
（2）原理：接触火线时，电流经测电笔、人体流入大地，形成回路， ；接触零线时， 。
（3）使用方法：手必须接触笔尾金属体，笔尖接触导线，氖管发光为火线，不发光为零线。
2. 电路故障判断
故障现象 原因分析
开关闭合，灯不亮，测电笔接触灯座两端都发光 进户线的 ，电流通过灯座→测电笔→人体→大地，氖管发光
开关闭合，灯不亮，测电笔接触灯座两端都不发光 进户线的 ，无电流，氖管不发光
插座两孔测电笔都发光 插座的 ，火线通过用电器形成回路，使插座两孔都带电
【学以致用19】如图所示是小华家中的部分电路，闭合开关后发现灯泡不亮，保险丝也没有烧断，用测电笔测试插座的左右两孔，氖管均发光，若电路中仅有一处故障，则下列判断正确的是（　　）
A．因灯泡左边连接的是零线，故此时手接触灯泡左边时不会触电
B．此电路的故障可能是CD之间发生了开路
C．若断开开关S，再用测电笔测试插座左孔，此时氖管不发光
D．若断开开关S，再用测电笔测试插座右孔，此时氖管不发光
知识点3 熔断器与断路器
1. 熔断器（保险丝）
（1）材料： 的合金制成。
（2）作用：电流过大时，保险丝自动熔断，切断电路，保护用电器。
（3）选用原则：保险丝的额定电流 电路中正常工作的最大电流。
（4）禁止行为：严禁用 、 代替保险丝，它们熔点高，无法熔断，易引发火灾。
2. 断路器（空气开关）
（1）作用：电流 时自动断开电路，可手动复位，使用更安全方便。
（2）原理：利用双金属片 ，触发弹簧装置断开电路。
（3）优点：可重复使用，不用更换保险丝，兼具过载和短路保护。
3. 家庭电路电流过大的原因
（1） ：火线与零线直接连通，电路中电阻极小，电流瞬间剧增。
（2） ：多个大功率用电器同时工作，电流过大。
【学以致用20】家庭中常用断路器保护电路，当电流超过限制时就自动切断电路。如图甲和乙所示为断路器的工作原理，以下说法正确的是（　　）
A．该断路器是利用电流的磁效应制成
B．双层金属片左边比右边热胀现象明显
C．为了用电安全，断路器应该和零线相连
D．当电路断开后，触点会自动复原
知识点4 插座与三脚插头
1. 三孔插座与三脚插头
结构：三孔插座上孔接保护 ，三脚插头的上脚连接用电器的金属外壳。
作用：当用电器绝缘层破损，相线与外壳连通时，电流会通过接地线直接流入大地，避免人接触外壳触电。
口诀：三孔插座上接地，金属外壳不触电。
2. 常见误区
误区：两孔插座也能正常使用，不需要接地。
纠正：冰箱、洗衣机、电热水器等金属外壳用电器，必须使用三脚插头和三孔插座，否则绝缘层破损时会发生触电事故。
【学以致用21】如图所示为生活中常见的三脚插头，下列说法正确的是（　　）
A．插头的三个插脚里，乙插脚最长
B．为了安全起见，所有家用电器都应使用这种插头
C．插头插入插座后，甲插脚连接的是电路中的零线
D．只有两孔插座时，可将乙插脚折断后使用，不影响安全
知识点5 触电事故与安全用电原则
1. 触电的定义与形式
（1）触电：通过人体的电流达到一定值，造成伤害事故。
（2）常见触电形式：
① ：人体接触相线，站在地上，电流通过人体流入大地，形成回路。
② ：人体同时接触相线和中性线，电流通过人体形成回路。
③ ：高压电弧触电、跨步电压触电，不靠近高压带电体即可避免。
2. 安全用电原则
（1）不接触 带电体，不靠近 带电体
（2）安全用电常识速记：
开关接相线，螺口灯座接零线；
湿手不碰开关、插座，湿布不擦用电器；
金属外壳用电器，必须接地用三脚插头；
多个大功率用电器，不要同时插一个插座；
电线绝缘层破损要及时更换，不在电线上晾衣服；
雷雨天气不在大树下避雨，不使用室外天线。
3. 触电急救措施
（1）立即切断电源，或用 将电线挑开，使触电者脱离电源。
（2）切勿直接用手拉扯触电者，防止施救者触电。
（3）触电者脱离电源后，若呼吸、心跳停止，立即进行心肺复苏，并拨打 120。
（4）发生电火灾时，先切断电源，再用干粉灭火器灭火，严禁用水直接浇带电设备。
【学以致用22】 “安全用电，珍惜生命”是公民应有的安全意识。如图，甲、乙站在干燥的木桌上，丙站在地上。根据所学的知识判断以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙、丙都会触电
B．甲、乙会触电，丙不会触电
C．甲、丙会触电，乙不会触电
D．甲会触电，乙、丙不会触电第3章 电磁及其应用
3.1磁体的磁场 2
知识点1 磁体和磁极 2
知识点2 磁化 3
知识点3 磁场和磁感线 4
知识点4 地磁场 6
3.2 电流的磁场 7
知识点1 直线电流的磁场 7
知识点2 通电螺线管的磁场 8
知识点3 电磁铁 9
知识点4 电磁继电器 10
知识点5 电磁铁的其他应用 12
3.3电动机 13
知识点1 磁场对通电导体的作用 13
知识点2 磁场对通电线圈的作用 15
知识点3 直流电动机 15
知识点4 电动机的调节与故障排查 17
3.4 磁生电 18
知识点1 电磁感应现象 18
知识点2 发电机 21
知识点3 电动机和发电机 22
3.5 家庭电路 24
知识点1 家庭电路的组成 24
知识点2 测电笔的使用与电路故障判断 25
知识点3 熔断器与断路器 27
知识点4 插座与三脚插头 28
知识点5 触电事故与安全用电原则 29
考点梳理
3.1磁体的磁场
知识点1 磁体和磁极
1. 概念
（1）磁性：磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，叫做磁性。
（2）磁体：具有磁性的物体叫做磁体。
2. 磁极
（1）定义：磁体上磁性最强的部位叫做磁极；磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。
（2）命名：静止时指北的为北极（N 极），指南的为南极（S 极）。
（3）规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
（4）特点：任何磁体都有且只有一对 N、S 磁极；磁体被分割成多段后，每一段依然同时拥有 N 极和 S 极，自然界不存在单个磁极的磁体。
3. 物体有无磁性的判断方法
（1）吸铁法：能吸引铁、钴、镍，说明有磁性。
（2）指向法：可自由转动的物体，静止时总指向南北方向，说明有磁性。
（3）磁极判定法：与已知磁体某一极相互排斥，一定有磁性；仅相互吸引，无法确定有磁性。
（4）强弱判断法：被测物体靠近已知磁体，全程作用力大小不变，则无磁性；两端作用力大、中间小，则有磁性。
【学以致用1】两个外形完全相同的条形铁条a、b．如图甲，用手拿住b，a掉不下来；如图乙，用手拿住a，b会掉下来，这个现象说明（　　）
A．a、b均是磁铁 B．b是磁铁，a不是
C．a是磁铁，b不是 D．a、b均不是磁铁
【答案】B
【解答】解：
甲图，如果a是磁体，a的中间部分几乎没有磁性，b吸引a的中间部分，说明b具有磁性，a是不能确定的。
乙图，用手拿住a，b会掉下来，说明a不具有磁性。所以b是磁铁，a不是。
故选：B。
知识点2 磁化
1.定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程，叫做磁化。
2.规律
（1）暂时性磁化：磁化后磁性容易快速消失；
（2）永久性磁化：磁化后磁性能长期保持，人造永磁体常用钢制作；
（3）磁化极性：物体被磁化后，靠近磁体磁极的一端，会形成异名磁极，远离的一端形成同名磁极。
【学以致用2】为了取出某一较深缝隙中的铁钉，小明想到了以下方案，其中不可行的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】D
【解答】解：铁棒是磁性材料，可以被磁化，所以A、B、C三种方法都能取出铁钉；
铜棒不是磁性材料，它不能被磁化，所以D方法不能取出铁钉。
故选：D。
知识点3 磁场和磁感线
1. 磁场：磁体周围存在的看不见、摸不着、真实存在的特殊物质。
（1）基本性质：对放入其中的磁体，产生磁力的作用。
（2）磁场方向：磁场中某一点，小磁针静止时北极（N 极）所指的方向，就是该点的磁场方向。
2. 磁感线：为了形象描述磁场分布，人为画出的带箭头的曲线，是理想化物理模型，不是真实存在的。
（1）特点
① 方向：磁体外部，磁感线从N 极出发，回到 S 极；磁体内部，磁感线从 S 极指向 N 极，形成闭合曲线。
② 切线：磁感线上任意一点的切线方向，与该点的磁场方向、小磁针 N 极指向完全一致。
③ 疏密：磁感线越密集的地方，磁场越强；越稀疏的地方，磁场越弱。
④ 不相交不中断：磁感线永远不会相交、也不会中断。
⑤ 立体分布：磁感线是立体分布的，不是只存在于一个平面内。
（2）常见磁体的磁感线分布特点
【学以致用3】如图所示为“磁悬浮抗震屋”，其在房屋的基座上增加了磁悬浮设备，当地震来临时，在短时间内房屋就会自动脱离地面悬浮在空中从而减小危害。据此分析房屋悬浮的磁感线分布情况为（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解答】解：悬浮的房屋受到竖直向下的重力和竖直向上的磁力，要保持房屋悬浮状态，根据磁极间的相互作用规律可知房屋基座上的磁体与地面处的磁体靠近处应该是同名磁极，相互排斥的，符合要求的磁感线分布情况为D，故D正确。
故选：D。
知识点4 地磁场
1.定义：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围产生的磁场叫做地磁场。
2.特点：地磁的北极，在地理南极附近；地磁的南极，在地理北极附近；小磁针能静止时指南北，本质是受到了地磁场的作用。
3.磁偏角：地磁南北极与地理南北极并不完全重合，二者之间的夹角叫做磁偏角；我国宋代学者沈括，最早发现了这一现象。
【学以致用4】经科学家研究发现：在某些细菌的细胞质中有一些磁生小体，它们相当于一个个微小磁针。实验证明：在只有地磁场而没有其它磁场作用时，小水滴中的一些细菌会持续不断地向北游动，并聚集在小水滴北面的边缘。实验中，若把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，则它的N极指向（　　）
A．北 B．南 C．西 D．东
【答案】A
【解答】解：由题意可知，在地磁场的作用下，对于小水滴来说，磁感线应是从小水滴的南面指向小水滴的北侧，把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，小磁针的N极指向与磁场磁感线的方向相同，所以，它的N极指向小水滴的北侧，所以选项A符合题意；
故选：A。
3.2 电流的磁场
知识点1 直线电流的磁场
1. 奥斯特实验
实验操作 实验现象 结论
直导线通电 下方平行的小磁针发生偏转 通电导线周围存在磁场，这种现象叫做电流的磁效应
直导线断电 小磁针恢复到原来的位置 电流的磁场，可通过电流的通断控制有无
改变电流方向 小磁针偏转方向完全反转 电流的磁场方向，与电流方向有关
注意：导线需沿南北方向放置，目的是抵消地磁场对小磁针的影响，让实验现象更明显。
2. 直线电流的磁场分布特点
（1）磁感线形状：以直导线上各点为圆心的同心圆，分布在与导线垂直的平面内。
（2）强弱规律：越靠近直导线，磁感线越密集，磁场越强；越远离导线，磁场越弱。
3. 直线电流的安培定则（右手螺旋定则）
用右手握住直导线，让大拇指指向电流的方向，弯曲的四指所指的方向，就是磁感线的环绕方向。
【学以致用5】如图是奥斯特实验的示意图，下列说法错误的是（　　）
A．实验说明了通电导线周围存在磁场
B．通电导线对小磁针有力的作用
C．改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变
D．移去小磁针后通电导线周围的磁场立即消失
【答案】D
【解答】解：A、导体通电后，导体旁边的小磁针发生偏转，说明通电导线周围的空间中产生了磁场，故A正确；
B、发生偏转的小磁针受到通电导线磁力的作用，故B正确；
C、通电导线周围磁场方向由电流的方向决定的，改变电流方向，小磁针偏转方向也会改变，故C正确；
D、通电导线周围存在磁场不是由小磁针决定的，即使移去小磁针，通电导线周围的磁场也不会消失，故D错误。
故选：D。
知识点2 通电螺线管的磁场
1. 通电螺线管的磁场特点：通电螺线管周围的磁场，与条形磁体的磁场分布完全相似，螺线管的两端相当于条形磁体的 N 极和 S 极。
（1）螺线管外部磁感线：从 N 极出发，回到 S 极；内部磁感线从 S 极指向 N 极，形成闭合曲线。
（2）磁极极性：与螺线管中的电流方向有关，改变电流方向，螺线管的磁极极性完全反转。
（2）磁性增强：螺线管中插入铁芯，磁性会大大增强。
2. 通电螺线管的安培定则
用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向，与螺线管中电流的环绕方向完全一致，大拇指所指的那一端，就是螺线管的N 极。
【学以致用6】如图，闭合开关S后，小磁针处于静止状态，通电螺线管的磁感线方向如图中箭头所示，那么（　　）
A．a端是电源正极，e端是小磁针的N极
B．b端是电源负极，f端是小磁针的S极
C．a端是电源正极，c端是通电螺线管的S极
D．b端是电源负极，d端是通电螺线管的S极
【答案】D
【解答】解：在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此c端是通电螺线管的N极，d端是通电螺线管的S极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此e端是小磁针的S极。f端是小磁针的N极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的左侧流入，右侧流出，因此a端是电源正极，b端是电源负极。
故选：D。
知识点3 电磁铁
1. 定义：带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。
2.组成：螺线管和铁芯
3.工作原理：利用电流的磁效应，通电时线圈产生磁场，铁芯被磁化，磁性大幅增强；断电时，线圈和铁芯的磁性随即消失。
4. 影响电磁铁磁性强弱的因素
实验用转换法判断磁性强弱：电磁铁吸引大头针的数量越多，说明磁性越强。
控制不变的条件 变量 实验结论
线圈匝数、有无铁芯 电流大小 电流越大，电磁铁磁性越强
电流大小、有无铁芯 线圈匝数 线圈匝数越多，电磁铁磁性越强
电流大小、线圈匝数 有无铁芯 插入铁芯，电磁铁磁性大幅增强
5. 电磁铁的优点
（1）磁性有无可控：由电流的通断控制。
（2）磁性强弱可控：由电流大小、线圈匝数控制。
（3）磁极方向可控：由电流方向控制。
【学以致用7】如图所示，螺线管右方放置了一个小磁针。闭合开关S后，下列说法中正确的是（　　）
A．通电螺线管的左端为N极
B．通电螺线管周围的磁场方向从左向右
C．小磁针静止后，其N极的指向向右
D．向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱
【答案】C
【解答】解：A．电流从左端流入，右端流出，根据安培定则可知，此时通电螺线管的右端是N极，故A错误，不符合题意；
B．通电螺线管的右端是N极，通电螺线管周围的磁感线方向从右向左，故B错误，不符合题意；
C．根据磁极间的作用规律可知，小磁针静止时，左端是S极，右端是N极，其N极的指向向右，故C正确，符合题意；
D．滑动变阻器的滑动片P向左端移动，电阻变小，电路中的电流变大，故电磁铁的磁性变强，故D错误，不符合题意。
故选：C。
知识点4 电磁继电器
1.电磁继电器：电磁继电器是利用电磁铁，来控制工作电路的一种自动开关。
2. 结构与电路组成
（1）结构：电磁铁、衔铁、弹簧、动触点、静触点
（2）控制电路：低压电源、电磁铁、开关、弹簧
（3）工作电路：高压电源、用电器、静触点和动触点
3. 工作原理
（1）控制电路闭合：电磁铁通电有磁性→向下吸引衔铁→动触点与下静触点接触→工作电路接通，用电器工作。
（2）控制电路断开：电磁铁断电无磁性→弹簧向上拉回衔铁→动触点与上静触点接触→工作电路断开，用电器停止工作。
4.作用与应用
（1）作用：用低压、弱电流控制高压、强电流，避免触电风险；可实现远距离控制、自动控制。
（2）常见应用：路灯自动控制、防盗报警、水位自动报警、电铃、门禁锁、工业自动机床等。
【学以致用8】如图是汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（　　）
A．电铃应接在A和C之间
B．当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱
C．为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向上移
D．用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值低
【答案】C
【解答】解：AB、当CO浓度升高时，气敏电阻R1的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知控制电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强；当CO浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，所以电铃应接在C和D之间，故AB错误；
C、在CO浓度更低时，气敏电阻R1阻值更大，因衔铁被吸下时的最小电流不变，由欧姆定律和电阻的串联可知I，在电源电压不变时，应减小变阻器R2的阻值，所以应将R2的滑片向上移，故C正确；
D、用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律可知，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，结合题意可知报警时CO最小浓度比设定值高，故D错误。
故选：C。
知识点5 电磁铁的其他应用
1. 磁悬浮列车
（1）工作原理：利用同名磁极相互排斥，或异名磁极相互吸引，让列车与轨道分离，消除车轮与轨道的摩擦。
（2）优点：运行阻力小、速度快、噪音低、振动小、无污染。
2. 信息的磁记录
（1）原理：利用电流的磁效应，和磁性材料的磁化特性记录信息。
（2）常见应用：硬盘、银行卡、录音带、录像带、磁卡等。
（3）工作过程：
①记录：声音、 图像或数字信息→电信号→读写磁头产生变化的磁场→磁性材料被磁化，信息被记录。
②读取：磁记录的磁场→读写磁头感应出电信号→还原成声音、 图像或数字信息。
3. 电磁铁的其他应用：电磁起重机、电动机、发电机、洗衣机、电饭煲、机器人、医疗器械等。
【学以致用9】如图为空气开关的原理图，P为电磁铁，S为开关，一侧与弹簧连接，可绕A点转动。正常工作时衔铁Q的上端会卡住开关S避免跳闸。下列分析正确的是（　　）
A．跳闸后，可先复原空气开关，再去排除电路故障
B．该空气开关会因电流方向的改变而不能正常工作
C．如图所示的电流流入时，电磁铁P的左端为N极
D．若空气开关常在电流较小时跳闸，可适当增加P与Q的距离
【答案】D
【解答】解：A.跳闸后，需要先排除电路故障，然后再复原空气开关，故A错误；
B.衔铁为软磁性材料，不会保持磁性，电磁铁有磁性就可以吸引衔铁，与电磁铁的磁场方向无关，因此电流方向改变时正常工作，故B错误；
C.根据图片可知，线圈上电流方向向下，右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向下，此时大拇指指向右端，则电磁铁P的左端为S极，右端为N极，故C错误；
D.若空气开关常在电流较小时跳闸，说明此时电磁铁的磁场太强，可适当增加P与Q的距离减小电磁铁对衔铁的吸引力，故D正确。
故选：D。
3.3电动机
知识点1 磁场对通电导体的作用
1. 实验：磁场对通电导线的作用
实验操作 实验现象 结论
给磁场中的直导线通电 导线运动 通电导线在磁场中会受到力的作用
改变电流方向 导线运动方向反转 导线受力方向与电流方向有关
改变磁场方向 导线运动方向反转 导线受力方向与磁场方向有关
同时改变电流方向和磁场方向 导线运动方向不变 同时改变电流方向和磁场方向，受力方向不变
2. 规律
（1）只改变电流方向或磁场方向，受力方向反转；同时改变两个，受力方向不变。
（2）受力大小影响因素：电流越大、磁场越强、通电导体在磁场中的长度越长，导体受到的力越大。
（3）能量转化：电能转化为机械能。
【学以致用10】如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，AB是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关S0后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施不可行的是（　　）
A．将蹄形磁体的N、S极对调
B．换用磁性强一些的蹄形磁体
C．换用能提供较大电流的直流电源
D．使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
【答案】A
【解答】解：A、将N、S极对调后，磁场力的方向发生变化但磁场力的大小不变，故导体受力仍平衡，故对调磁极不能使导体棒运动，故A不可行；
B、换用强磁场后，磁场力变大，当磁场力大于摩擦力时，导体棒即会产生运动，故B可行；
C、增大电源后，导体棒中电流变大，故磁场力变强，磁场力大于摩擦力时，导体棒即会产生运动，故C可行；
D、使用轻质金属棒，金属棒对导轨的压力变小，故摩擦力减小，摩擦力小于磁场力时，导体棒即会运动，故D可行。
故选：A。
知识点2 磁场对通电线圈的作用
1. 实验现象：通电线圈在磁场中会受力发生转动，但无法持续转动，最终会停在某个固定位置。
2.平衡位置：线圈平面与磁感线垂直的位置，叫做线圈的平衡位置。
线圈静止的原因：线圈在平衡位置时，上下两边受力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，形成一对平衡力，线圈受力平衡，因此静止。
【学以致用11】为了提高能量利用率，纯电动汽车在行驶过程中采用能量回收刹车系统为汽车充电（其简化原理如图所示），刹车时充电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流，给电池充电。同时通电的线圈受到磁场产生的阻力，从而减缓车轮转动。请回答：图中导线ab产生箭头方向的电流，导体ab在磁场中受到一个向后的力，此时导线cd所受磁场力方向为（　　）
A．c→d B．d→c C．向前 D．向后
【答案】C
【解答】解：图中导线ab产生箭头方向的电流，导体ab在磁场中受到一个向后的力，磁场方向不变，导体cd中的电流方向与ab中的电流方向相反，所以cd边受力向前，故C正确，ABD错误。
故选：C。
知识点3 直流电动机
1. 工作原理：利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成，核心能量转化为电能转化为机械能。
2. 基本构造
①定子：固定不动的部分，主要是永磁体，提供稳定的磁场。
②转子：可以转动的部分，主要是线圈，是受力转动的核心。
③换向器：两个相互绝缘的铜半环，与线圈两端相连，随线圈一起转动。
④电刷：固定不动，与换向器紧密接触，连接电源，给线圈供电。
3.换向器作用：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，让线圈始终沿同一个方向持续转动。
4. 工作过程
【学以致用12】电动汽车由于低污染、低能耗、低噪音的优点，逐渐成为人们更加热衷的代步工具。电动汽车的电动机的基本原理如图，下列有关说法正确的是（　　）
A．电动机将电能全部转化为机械能
B．电动机的工作原理是电磁感应
C．图中电动机线圈正好处于平衡位置
D．图中线圈可以沿同一方向持续转动
【答案】D
【解答】解：A、电动机在工作过程中主要将电能转化为机械能，还有一部分电能转化为内能，故A错误；
B、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而转动，故B错误；
C、由图可知，此时线圈所在的平面与磁感线是平行的，所以不是平衡位置，故C错误；
D、线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，故D正确。
故选：D。
知识点4 电动机的调节与故障排查
1.电动机的调节
调节目标 影响因素 调节方法
改变转动方向 电流方向、磁场方向 1. 只对调电源正负极（改电流方向）； 2. 只对调磁极（改磁场方向） 注意：同时改变两个，转向不变
改变转动快慢 电流大小、磁场强弱、线圈匝数 1. 增大或减小电路电流；2. 增强或减弱磁体磁性；3. 增加或减少线圈匝数
2. 电动机常见故障排查——电动机通电后不转
（1）平衡位置问题：线圈刚好停在平衡位置，受力平衡。解决办法：用手轻推一下线圈，即可持续转动。
（2）电路问题：电路不通、电源电压太低、线圈断路。
（3）机械问题：转轴被卡住、线圈与外壳摩擦、电刷与换向器接触过紧，摩擦阻力太大。
（4）磁性问题：永磁体磁性太弱，线圈受力太小，无法克服摩擦转动。
【学以致用13】在安装直流电动机模型的实验中，小希将组装好的电动机模型、滑动变阻器、电源、开关串联起来如图甲所示。
（1）小希闭合开关，发现线圈不转，他用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。线圈原来不转的原因可能是（　A　 ）（填字母）。
A．线圈处于平衡位置
B．电源正负极接反了
C．磁铁没有磁性
（2）若要电动机转速加快，小希应将滑动变阻器的滑片向　左　 移动。
（3）完成以上实验后，小希取下图甲中的电源换上小灯泡，在模型的转轴上绕上细线，如图乙所示，然后快速拉动细线，使线圈转动起来，结果小灯泡发光，此过程中应用的原理是　电磁感应现象　 。
【答案】（1）A；
（2）左；
（3）电磁感应现象。
【解答】解：（1）当电动机的线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用，故可能电动机不转，拨动一下后，打破平衡，电动机便转动起来，并且靠惯性能转过平衡位置，连续转动，故A正确，BC不正确。
故选A。
（2）若要电动机转速加快，可以增大电路中的电流，所以应将滑动变阻器的滑片向左移动，减小滑动变阻器的电阻，从而增大电路中的电流。
（3）取下电源换接上小灯泡，快速拉动细线，使线圈转动起来，线圈在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电流，小灯泡会发光，这是电磁感应现象。
故答案为：（1）A；
（2）左；
（3）电磁感应现象。
3.4 磁生电
知识点1 电磁感应现象
1. 发现历程：英国物理学家法拉第，1831 年发现了电磁感应现象，揭示了磁与电的内在联系，为人类大规模使用电能奠定了基础，开启了电气时代。
2. 探究实验：产生感应电流的条件
实验条件 实验现象 结论
电路闭合，导体静止 电流表指针不偏转 不切割磁感线，无感应电流
电路闭合，导体竖直上下运动 电流表指针不偏转 运动方向与磁感线平行，不切割，无感应电流
电路闭合，导体水平左右或斜向运动 电流表指针偏转 切割磁感线，产生感应电流
电路断开，导体切割磁感线 电流表指针不偏转 电路不闭合，无感应电流
3. 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，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
4. 产生感应电流的 3 个条件
① 电路必须是闭合的；
② 必须是闭合电路的一部分导体；
③ 导体必须做切割磁感线运动。
5. 感应电流的方向与大小
（1）影响方向的因素：与导体切割磁感线的运动方向、磁场方向有关。
只改变运动方向磁场方向其中一个，感应电流方向反转；同时改变两个，感应电流方向不变。
（2）增大感应电流的方法：
① 增强磁场强度；② 加快导体切割磁感线的速度；③ 增加线圈的匝数；④ 让导体切割方向与磁感线垂直。
6. 能量转化：机械能转化成电能。
【学以致用14】在第十二届世界高速铁路大会上时速达600公里每小时的超导电动高速磁浮列车首次亮相。列车运行时，车载超导磁体与轨道上的线圈相互作用，当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。下列实验装置能反映此现象原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解答】解：当超导磁体在轨道上方移动时，会在轨道线圈中产生电流。属于电磁感应现象。
A．装置没有电源，导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针偏转，说明产生了感应电流，属于电磁感应现象，故A符合题意；
B．装置有电源，当开关闭合后，通电导体在磁场中受力运动，属于电动机原理，故B不符合题意；
C．图为探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系图，说明线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强，故C不符合题意；
D．是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，故D不符合题意。
故选：A。
【学以致用15】关于如图所示实验，下列说法正确的是（　　）
A．装置中的ab是轻质塑料棒
B．根据该实验揭示的原理发明了电动机
C．用该装置可探究“什么情况下磁可以生电”
D．只要开关闭合，灵敏电流计的指针就会偏转
【答案】C
【解答】解：A、若装置中的ab是轻质塑料棒，塑料棒为绝缘体，无法形成闭合回路中的导体，不能产生感应电流，所以ab应是导体，不是轻质塑料棒，故A错误。
B、该实验是电磁感应实验，根据此原理发明的是发电机，而电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故B错误。
C、该装置中，闭合电路的一部分导体ab在磁场中，通过让ab做不同运动，观察灵敏电流计指针是否偏转，可探究“什么情况下磁可以生电”，故C正确。
D、开关闭合，还需要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，才会产生感应电流，灵敏电流计的指针才会偏转，若导体不做切割磁感线运动，指针不会偏转，故D错误。
故选：C。
知识点2 发电机
1. 原理：电磁感应现象。
2. 基本构造：定子、转子、铜环、电刷。
3. 工作过程：线圈在磁场中绕轴转动，线圈的两条边持续切割磁感线，产生感应电流；线圈每转动一周，切割磁感线的方向改变两次，因此感应电流的方向也改变两次。
4. 交流电与直流电
类型 定义
交流电 大小和方向都发生周期性变化的电流
直流电 方向不随时间发生变化的电流
（1）周期：0.02s
（2）频率：50Hz
（3）1 秒内电流方向改变次数：100 次。
5. 能量转化：机械能转化为电能
【学以致用16】图为交流发电机原理图，线圈在磁场中转动，则（　　）
A．两磁极间的磁场方向向左
B．线圈在磁场中切割磁感线
C．通过灯泡的电流方向不变
D．线圈一定不受磁场力作用
【答案】B
【解答】解：A、在磁体的外部磁感线都是从N极出发回到南极，故图中两磁极间的磁场方向向右，故A错误；
BC、发电机是根据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的原理制成的，感应电流的方向和磁场方向、导体切割磁感线的方向有关，由于导体切割磁感线的方向在改变，所产生的电流也会变化，故B正确，C错误；
D、根据通电导线在磁场中受力的作用的原理可知，此时线圈一定会受到力的作用，故D错误。
故选：B。
知识点3 电动机和发电机
对比项目 直流电动机 交流发电机
原理 通电导体在磁场中受力转动 电磁感应现象
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
构造 有换向器 交流用铜滑环，直流用换向器
电路特征 电路中有电源，属于用电器 电路中无电源，有电流表或用电器，属于电源
因果关系 先通电，后受力转动 先转动，后产生电流
【学以致用17】小科以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关S闭合后，灯泡发光。下列那个实验装置图与电机甲所反映的原理一致（　　）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解答】解：据图可知，右边的乙电路有电源，当电路闭合后，电动机会转动，在工作过程中电能转化为机械能，说明乙是电动机，电动机是利用通电导体在磁场里受力运动的原理制成的；
乙转动同时会带动甲电机转动，由于电机内部是有磁场和线圈组成，线圈会做切割磁感线运动，故甲相当于一个发电机，发电机是根据电磁感应现象制成的；
A、该图是奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B、该图是探究电磁感应现象的装置图，与甲电机的原理相同，故B符合题意；
C、该图是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，原理是电流的磁效应，故C不符合题意；
D、该图是电动机的工作原理图，是通电导体在磁场里受力运动，与乙电机的原理相同，故D不符合题意。
故选：B。
3.5 家庭电路
知识点1 家庭电路的组成
电路组成：家庭电路由进户线、电能表、断路器（熔断器）、插座、用电器、开关组成，所有用电器并联在电路中，互不影响。
部件 核心作用 注意事项
进户线 提供电能，分为火线、零线 火线与零线间电压 220V，零线与大地间电压为 0V
电能表 计量用户消耗的电能 串联在干路中
断路器 / 熔断器 电流过大时自动切断电路，保护电路 串联在火线上，电流过大时自动断开
开关 控制用电器的通断 必须接在火线上，断开时用电器不带电
用电器 消耗电能 所有用电器并联
插座 为可移动用电器供电 并联在电路中
【学以致用18】家庭电路是现代生活中不可或缺的基础设施，其设计需兼顾功能性与安全性。如图所示为家庭电路的结构简图，下列有关说法正确的是（　　）
A．进户线水平布线时，上面一根导线为零线
B．家庭电路中电能表是测量累计电功率的仪器
C．熔丝盒内的保险丝是一种低熔点的金属丝，不能用铜丝、铁丝替换
D．图中开关和灯的连接方式为串联，可以调换位置
【答案】C
【解答】解：
A．家庭电路的进户线水平布线时，上面一根是火线，下面一根是零线，故A不符合题意；
B．电能表是测量消耗电能的多少（电功）的仪器，故B不符合题意；
C．保险丝是低熔点的金属丝，电流过大时会自动熔断以保护电路；铜丝、铁丝熔点高，不能在电流过大时及时熔断，因此不能替换，故C符合题意；
D．家庭电路中开关必须接在火线和灯泡之间，不能调换位置，否则断开开关后灯泡仍与火线相连，存在安全隐患，故D不符合题意。
故选：C。
知识点2 测电笔的使用与电路故障判断
1. 测电笔的构造与原理
（1）构造：笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体。
（2）原理：接触火线时，电流经测电笔、人体流入大地，形成回路，氖管发光；接触零线时，氖管不发光。
（3）使用方法：手必须接触笔尾金属体，笔尖接触导线，氖管发光为火线，不发光为零线。
2. 电路故障判断
故障现象 原因分析
开关闭合，灯不亮，测电笔接触灯座两端都发光 进户线的零线断路，电流通过灯座→测电笔→人体→大地，氖管发光
开关闭合，灯不亮，测电笔接触灯座两端都不发光 进户线的火线断路，无电流，氖管不发光
插座两孔测电笔都发光 插座的零线断路，火线通过用电器形成回路，使插座两孔都带电
【学以致用19】如图所示是小华家中的部分电路，闭合开关后发现灯泡不亮，保险丝也没有烧断，用测电笔测试插座的左右两孔，氖管均发光，若电路中仅有一处故障，则下列判断正确的是（　　）
A．因灯泡左边连接的是零线，故此时手接触灯泡左边时不会触电
B．此电路的故障可能是CD之间发生了开路
C．若断开开关S，再用测电笔测试插座左孔，此时氖管不发光
D．若断开开关S，再用测电笔测试插座右孔，此时氖管不发光
【答案】C
【解答】解：A、用测电笔测试插座的左右两孔，氖管均发光，说明零线断路，此时灯泡左边连接的虽然是零线，但由于零线断路，电流通过灯泡、开关到达插座左孔，使得插座左孔与火线连通，所以手接触灯泡左边时会触电，故A错误。
B、若CD之间发生开路，用测电笔测试插座左孔时，氖管不会发光，因为电流无法通过灯泡、开关到达插座左孔，与题目中“用测电笔测试插座的左右两孔，氖管均发光”不符，所以故障不是CD之间开路，而是进户零线在其他地方断路，故B错误。
C、断开开关S，插座左孔与火线断开，此时再用测电笔测试插座左孔，氖管不发光，故C正确。
D、断开开关S，插座右孔仍然与火线相连，用测电笔测试插座右孔，氖管会发光，故D错误。
故选：C。
知识点3 熔断器与断路器
1. 熔断器（保险丝）
（1）材料：熔点较低的合金制成。
（2）作用：电流过大时，保险丝自动熔断，切断电路，保护用电器。
（3）选用原则：保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作的最大电流。
（4）禁止行为：严禁用铜丝、铁丝代替保险丝，它们熔点高，无法熔断，易引发火灾。
2. 断路器（空气开关）
（1）作用：电流过大时自动断开电路，可手动复位，使用更安全方便。
（2）原理：利用双金属片受热弯曲，触发弹簧装置断开电路。
（3）优点：可重复使用，不用更换保险丝，兼具过载和短路保护。
3. 家庭电路电流过大的原因
（1）短路：火线与零线直接连通，电路中电阻极小，电流瞬间剧增。
（2）总功率过大：多个大功率用电器同时工作，电流过大。
【学以致用20】家庭中常用断路器保护电路，当电流超过限制时就自动切断电路。如图甲和乙所示为断路器的工作原理，以下说法正确的是（　　）
A．该断路器是利用电流的磁效应制成
B．双层金属片左边比右边热胀现象明显
C．为了用电安全，断路器应该和零线相连
D．当电路断开后，触点会自动复原
【答案】B
【解答】解：A、该断路器是利用物体的热胀冷缩原理制成的，故A错误；
B、双层金属片左边比右边热胀现象明显，故B正确；
C、为了用电安全，断路器应该和火线相连，故C错误；
D、当电路断开后，触点不会自动复原，故D错误。
故选：B。
知识点4 插座与三脚插头
1. 三孔插座与三脚插头
结构：三孔插座上孔接保护接地线，三脚插头的上脚连接用电器的金属外壳。
作用：当用电器绝缘层破损，相线与外壳连通时，电流会通过接地线直接流入大地，避免人接触外壳触电。
口诀：三孔插座上接地，金属外壳不触电。
2. 常见误区
误区：两孔插座也能正常使用，不需要接地。
纠正：冰箱、洗衣机、电热水器等金属外壳用电器，必须使用三脚插头和三孔插座，否则绝缘层破损时会发生触电事故。
【学以致用21】如图所示为生活中常见的三脚插头，下列说法正确的是（　　）
A．插头的三个插脚里，乙插脚最长
B．为了安全起见，所有家用电器都应使用这种插头
C．插头插入插座后，甲插脚连接的是电路中的零线
D．只有两孔插座时，可将乙插脚折断后使用，不影响安全
【答案】A
【解答】解：A、插头的三个插脚里，接地的乙插脚最长，为了安全，拔插插头时接地脚先进后出，故A正确；
B、带金属外壳的家用电器必须接地，一般电器使用两脚插头，故B错误；
C、插头插入插座后，甲插脚连接的是电路中的火线，丙脚连接的是零线，故C错误；
D、只有两孔插座时，不可将乙插脚折断后使用，故D错误。
故选：A。
知识点5 触电事故与安全用电原则
1. 触电的定义与形式
（1）触电：通过人体的电流达到一定值，造成伤害事故。
（2）常见触电形式：
①单线触电：人体接触相线，站在地上，电流通过人体流入大地，形成回路。
②双线触电：人体同时接触相线和中性线，电流通过人体形成回路。
③高压触电：高压电弧触电、跨步电压触电，不靠近高压带电体即可避免。
2. 安全用电原则
（1）不接触低压带电体，不靠近高压带电体
（2）安全用电常识速记：
开关接相线，螺口灯座接零线；
湿手不碰开关、插座，湿布不擦用电器；
金属外壳用电器，必须接地用三脚插头；
多个大功率用电器，不要同时插一个插座；
电线绝缘层破损要及时更换，不在电线上晾衣服；
雷雨天气不在大树下避雨，不使用室外天线。
3. 触电急救措施
（1）立即切断电源，或用绝缘工具将电线挑开，使触电者脱离电源。
（2）切勿直接用手拉扯触电者，防止施救者触电。
（3）触电者脱离电源后，若呼吸、心跳停止，立即进行心肺复苏，并拨打 120。
（4）发生电火灾时，先切断电源，再用干粉灭火器灭火，严禁用水直接浇带电设备。
【学以致用22】 “安全用电，珍惜生命”是公民应有的安全意识。如图，甲、乙站在干燥的木桌上，丙站在地上。根据所学的知识判断以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙、丙都会触电
B．甲、乙会触电，丙不会触电
C．甲、丙会触电，乙不会触电C
D．甲会触电，乙、丙不会触电
【答案】D
【解答】解：甲站在干燥的木桌上，两手分别接触火线和零线，属于双线触电，火线和零线通过人体形成闭合电路，甲会触电；乙站在干燥的木桌上单手接触火线，不能形成闭合电路，乙不会触电；丙站在地上单手接触零线，不能形成闭合电路，丙不会触电。
所以ABC不正确，D正确。
故选：D。

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