9-电与磁.doc

第九章 电与磁一、磁现象 二、磁场1.图9.26中的两个图分别画出了两个磁极间的磁感线。请在图中标出磁极的名称，并画出位于图中A点和B点的小磁针静止时北极所指的方向。答案为B。解题思路：磁力线从磁极的N极出发，回到磁极的南极；地理北极和地磁北极刚好相反，小磁针的N极指向地理北极，也即地磁南极。 2.观察图9.2-5，地球上指南针静止时N极所指的是地理的（）。你认为地球的地磁北极位于（）。为什么（）。A南方；地理北极附近；因为地理北极和地磁北极刚好相反，但并不重合。B南方；地理南极附近；因为地理北极和地磁北极刚好相同，但并不重合。C北方；地理南极附近；因为地理北极和地磁北极刚好相反，但并不重合。D北方；地理南极附近；因为地理北极和地磁北极刚好相同，但并不重合。答案为C。解题思路：小磁针或指南针的N极的指向规定为北极，S极的指向规定为南极；地理北极和地磁北极是不一样的，方向相反，但并不重合。 小磁针或指南针的N极的指向规定为北极，S极的指向规定为南极；地理北极和地磁北极是不一样的，方向相反，但并不重合。3.找来一些简单的材料，自制一个指南针。 找两根缝衣针、一个按扣、一只大头针和一块橡皮。用橡皮和大头针制作指南针的底座。使缝衣针磁化后，穿过按扣的两个孔，放在底座的针尖上，如图9.2-7。当你的指南针静止下来后，记住它的哪端指北。这一端是N极还是S极？A指向北极的一端是N极。B指向北极的一端是S极。C指向北极的一端可能是N极，也可能是S极。D指向北极的一端既不是N极，也不是S极。答案为A。解题思路：我们把小磁针或指南针的N极的指向规定为北极，S极的指向规定为南极。 4.磁体有广泛的应用，许多物体上都有磁体。你能列举一些应用磁体的实例吗？ 在你的生活中能不能找到这样的情况：在什么地方装上一个磁体后，便会给你带来方便或者能提高工作的质量？把你的发现写下来，和同学们讨论。（主观题）实例有以下几个方面供你参考：一、1） 最常见的 是发电机跟电动机的机心2）医疗保健 很多健康枕都是这原理3）形成电场4）高能物理 例如回旋轨道5）物质分离 好象铁的提取6）纯化跟变性 例如磁化水7）艺术 8）交通 磁悬浮列车9）工程控制10）电路控制 实际生活中的例子二、1、汽车是现代的一种重要交通工具。一般汽车中使用的电话、收音机和电视机中都要应用到多种的磁性材料和磁性器件。在现代一些新型汽车中磁的应用就更加增多。例如现代一种新型家用小汽车便使用了32台小型永磁电动机， 现代新型汽车使用各种小型永磁电动机分布图 它们分别应用于时钟步进电机、录音机走带机械、电子计价器步进电机、电控反光机、车高调整泵、自动车速调节泵、起动电机、可伸缩车前灯、车前灯冲洗器、水箱冷却风扇、电容器冷却风扇、活门控制、颈部防损控制、车前灯擦净器、前窗冲洗器、前部擦净器、后窗冲洗器、后部擦净器、电动车窗、油泵、汽车门锁、可调减振器、空气净化器、后部空调器、汽车天线、遮阳车顶、大腿支撑泵、侧面支撑泵、气动腰部支撑泵、座椅斜倚器、座椅升降器、座椅移动器、真空泵、空气调节器、室温传感器、暖风机。2、电冰箱中的磁门封条和电动机，3、洗衣机、空调器、除尘器和电唱机中用的电动机，4、微波炉中用的磁控管，5、电门铃中用的电磁继电器，6、电子钟表中用的小型微型电动机等。三、在纽扣上、文具盒上、钱包上、门窗上等安装上磁体会给我们带来方便或者能提高工作的质量。（以上仅供参考，你可以自由发挥）三、电生磁1. 请你根据通电螺线管中的电流方向判定螺线管的极性。A甲：N极指向左；乙：N极指向上。 B甲：N极指向右；乙：N极指向下。C甲：N极指向右；乙：N极指向下。 D甲：N极指向右；乙：N极指向上。答案为D。解题思路：根据安培定则（右手定则）：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。2.如图9.310所示，按小磁针的指向判断螺线管的极性、电流方向和电源的正负极。A甲：螺线管N极为右，电流方向右进左出，电源右正左负；乙：螺线管N极为上，电流方向下进上出，电源下正上负；丙：螺线管N极为左，电流方向右进左出，电源右正左负。B甲：螺线管N极为左，电流方向左进右出，电源左正右负；乙：螺线管N极为上，电流方向下进上出，电源下正上负；丙：螺线管N极为左，电流方向右进左出，电源右正左负。C甲：螺线管N极为右，电流方向左进右出，电源左正右负；乙：螺线管N极为上，电流方向下进上出，电源下正上负；丙：螺线管N极为左，电流方向右进左出，电源右正左负。D甲：螺线管N极为左，电流方向左进右出，电源左正右负；乙：螺线管N极为下，电流方向上进下出，电源上正下负；丙：螺线管N极为左，电流方向右进左出，电源右正左负。答案为C。解题思路：根据安培定则（右手定则）：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极；电流由电源正极流出，经过导线，流回负极。如图：3.如图9.311所示，开关闭合后，位于螺线管右侧的小磁针的状态将怎样变化？A小磁针的N极指向左。 B小磁针的N极指向右。C小磁针的N极指向上。 D小磁针的N极指向下。答案为B。解题思路：根据安培定则（右手定则）：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。由图可知，螺线管的N极为右端，由于同极相斥，异极相吸，小磁针的S极与螺线管右端（N极）相吸，N极指向右。4.1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验引起到会科学家的兴趣：把螺线管水平悬挂起来，然后给导线通电。想一想会发生现象？实际做一做，判断下列（）项是正确的。假设螺线管的A端为S极，B端为N极。A、通电螺线管仍保持在原来位置上静止 。 B、通电螺线管转动，直到A端指向南，B端指向北。C、通电螺线管转动，直到A端指向北，B端指向南。 D、通电螺线管能在任意位置静止。答案为B。解题思路：通电后，螺线管的具有磁性，它的N极指向地理北极，S极指向地理南极。5.如图9.312是牵牛花茎的照片，观察自然界中缠绕植物的茎和攀援植物的卷须，它们的缠绕方向和生长方向满足（右手性）关系。这跟螺线管中电流的方向与其北极方向的关系是否相同（）。对于不同植物，这种关系都一样吗（）。A右手性；相同；不一样。 B右手性；不同；不一定。C左手性；相同；不一定。 D右手性；相同；不一定。答案为D。解题思路：自然界中植物茎分为直立茎、缠绕茎和攀援茎，它们都起着连接根和叶的桥梁作用，并在根和叶之间不停地传送着营养物质.像本身细长而柔软，不能直立只能缠绕在其他物体上向上生长的那种茎叫做缠绕茎，如牵牛花、金银花的茎. 大家都知道，植物具有向光性.植物的茎总是向上生长，做“负向地性运动”，以便得到阳光而进行光合作用；根总是向下生长，做“向地性运动”，以便得到水和养料.植物的这种向地性和负向地性运动，称为“向性运动”. 植物之所以会产生向性运动，主要是生长素作用的结果.攀援植物的卷须和缠绕茎，在接触支持物的一面生长素含量少，植物生长较慢；而在不接触支持物的一面含生长素较多，植物生长较快，因此它们就螺旋式地缠绕在支持物上， 攀向高处去争取阳光和雨露.有趣的是，牵牛花向左旋转缠绕而上，其缠绕方向为逆时针方向旋转，即它的缠绕方向和生长方向有右手性的规律；而有些植物如金银花、菟丝花等始终向右旋转，其缠绕方向为顺时针方向旋转，即它的缠绕方向和生长方向有左手性的规律（如图3）；图3 菟丝花而何首乌却是“随心所欲”地转头，有时左旋，有时右旋，也就是它的缠绕方向和生长方向是无手性的。 图2 何首乌那么，有手性的这些缠绕茎植物为什么会有固定的缠绕方向呢？科学家最新研究表明，植物旋转缠绕的方向特性，是它们各自的祖先遗传下来的本能.远在亿万年前，有两种攀援植物的始祖，一种生长在南半球，一种生长在北半球.为了获得更多的阳光和空间，使自身生长发育得更好，它们茎的顶端就随时朝向东升西落的太阳.这样，生长在南半球植物的茎就向右旋转，生长在北半球植物的茎则向左旋转.经过漫长的适应、进化过程，它们便形成了各自旋转缠绕的固定方向.以后，它们虽被移植到不同的地理位置，但其旋转缠绕的方向特性却被遗传下来固定不变. 那么，缠绕植物的茎的缠绕方向和生长方向跟螺线管中电流方向与其北极方向的关系是否相同？ 根据以上分析不难发现，牵牛花茎的缠绕方向和生长方向跟螺线管中电流方向与其北极方向有同一性。教材通过实验，探究出通电螺线管周围存在磁场，总结出通电螺线管的极性与电流方向之间的关系，即安培定则（又称右手螺旋定则）.为了帮助同学们更好地理解和掌握安培定则，教材在“动手动脑学物理”中提出了观察和研究牵牛花的茎的问题，让同学们从生物知识角度，采用类比方法去感受安培定则的内容通过观察和比较，同学们既学习了手性在物理中的应用，体会、领悟了科学的方法，同时，又可以培养同学们认识自然，探索自然奥秘的兴趣.四、电磁铁五、电磁继电器 扬声器 1.图9.55是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。它的工作原理是（）。注意：纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。A水位未到A时，弹簧作用，绿灯通路，红灯开路；水位达到A时，电磁铁作用，绿灯短路，红灯通路。B水位未到A时，电磁铁作用，绿灯通路，红灯短路；水位达到A时，弹簧作用，绿灯开路，红灯通路。C水位未到A时，弹簧作用，绿灯通路，红灯开路；水位达到A时，电磁铁作用，绿灯短路，红灯通路。D水位未到A时，电磁铁作用，绿灯通路，红灯开路；水位达到A时，弹簧作用，绿灯开路，红灯通路。答案为D。解题思路：水位未到A时，由于弹簧的作用，衔铁将绿灯电路接通；水位达到A时，电磁铁通电，由于电流作用，电磁铁吸引衔铁，使绿灯电路断开，红灯电路接通。 2.图9.56是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时插入一段金属丝，当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。 说明它的工作原理。A温度升高，水银上升，到达金属丝下端时接通电路。电磁继电器产生磁性，排斥铁片，断开电铃电路。B温度升高，水银上升，到达金属丝下端时接通电路。电磁继电器产生磁性，排斥铁片，接通电铃电路。C温度升高，水银上升，到达金属丝下端时接通电路。电磁继电器产生磁性，吸引铁片，接通电铃电路。D温度升高，水银上升，到达金属丝下端时接通电路。电磁继电器产生磁性，吸引铁片，断开电铃电路。答案为C。解题思路：物质具有热胀冷缩的性能，温度计就是利用这一原理制成的。当温度升高时，水银膨胀，上升，当到达金属丝下端时，电路接通，电磁继电器产生磁性，吸引铁片，使电铃电路接通。 3.图9.5-7是直流电铃的原理图。衔铁B与弹性片A相连。接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时衔铁与螺钉分离弄懂原理后，在图9 . 5 - 2 所示的继电器上连接几条导线，它就成了一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫做蜂鸣器。判断电路连接是否正确（）。（判断题）答案：正确。解题思路：当开关闭合时，有电流通过电磁继电器，它产生了磁性，吸引衔铁，接通电铃电路。六、电动机 1.电动机主要由（转）子和（定）子组成，是利用（通电）线圈在（磁场）里受力而转动的原理制成的。A转；定；通电；磁场 B定；转；通电；磁场C转；定；通电；外壳 D定；转；无电；磁场答案为A 2.一台直流电动机的额定电压是220 V， 额定功率是5.5 kW， 它正常工作时的电流有多大？连续工作2 h耗电多少？A25A，11kwh B0.025A，11kwh C0.025A，11000kwh D25A，11000kwh答案为A。解题思路：已知：求：解：由P=UI，答：电流为25A，连续工作2h耗电11kwh。 3.设计一个电路，使直流电动机在人的操作下既能正转，也能反转。 电动机的符号是。画出电路图如下。A甲对乙错 B甲错乙对C甲乙都对 D甲乙都错答案为C。方法一：图甲如图甲，当两个开关都打到2时，直流电动机a端接电源正极，b端接电源负极。想要改变电动机的电流方向，当两开关都打到3时，直流电动机的a端接电源负极，b端接电源正极。图乙方法二：如图乙，用两个电源。一个单位刀双掷开关达到改变电流方向和目的。当开关打到2时，直流电动机的a端接电源正极，b端接电源负极。当打到3时，直流电动机的a端接电源负极，b端接电源正极。电流方向改变了，从而改变电动机的转向。解题思路：要求在人的操作下直流电动机既能正转，也能反转，即电动机中线圈的受力方向发生改变。电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转运的原理制成的，受力的方向与磁感线的方向和电流和方向有关。改变电流和方向或磁感线的方向，线圈的受力方向就会发生改变。电动机中的磁感线方向无法改变，因此只有改变电动机中的电流方向，这就要求用单刀双掷开关。具体电路设计提供了两种方案。 4 . 调查一下身边什么场合用到了电动机，尽可能记录下它们的额定电压、额定功率，最好还要了解一下它们是直流电动机还是交流电动机。（主观题）机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动玩具都离不开电动机直流电动机指的是采用直流电源（如：干电池、蓄电池等）的电动机直流电动机一般用在低电压要求的电路中，直流电源可以方便携带如电动自行车就是用直流电动机，又如电脑风扇、收录机电机等都是 在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。虽然直流发电机和直流电动机的用途各不同，但是它们的结构基本上一样，都是利用电和磁的相互作用来实现机械能与电能的相互转换。七、磁生电 1.图9.7-6中的a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（）。A第一和第二 B第三和第四C第二和第三 D第一和第四 答案为B。解题思路：电磁感应产生的条件：闭合电路的部分导线在磁场中做切割磁感线运动时，导体中有电流产生。产生的电流叫感应电流。 2 . 发电机的主要结构是什么？它的电能从哪里来？又到哪里去？尽可能细地思考能量的来源和它的去向，画出方框图来。结 构定 子转 子端 盖轴 承 机械能电能 机械能其它形式的能图甲 图乙A甲对乙错 B甲错乙对C甲乙都错 D甲乙都对答案为D。工作原理 ：电磁感应结构：发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 3.电池产生的电流方向不变，称为直流 （DC）。观察手摇发电机灯泡的亮度与手电筒灯泡的亮度，能看出它们有什么不同吗？A手摇发电机灯泡忽明忽暗；手电筒灯泡持续发光。B手摇发电机灯泡持续发光；手电筒灯泡忽明忽暗。C手摇发电机灯泡持续发光；手电筒灯泡持续发光。D手摇发电机灯泡忽明忽暗；手电筒灯泡忽明忽暗。答案为A。解题思路：手摇发电机是交流电，而且电压