初三物理电与磁专题.doc

中小学1对1课外辅导专家精锐教育学科教师辅导讲义讲义编号： 学员编号： gz5lhw41 年 级：初三 课时数及课时进度：3（18/ 99 ）学员姓名：莫晓滢 辅导科目：物理 学科教师：张 肖学科组长/学科带头人签名及日期王宁课 题电与磁的专题训练授课时间2011-4-9 8：00-10：00备课时间2011-4-10重点内容（1）知识体系的形成、应用能力的提高 （2）灵活应用所学知识来解决生活中的常见问题。一、复习内容第一部分：从电到磁一. 简单的磁现象重点知识解析：1. 磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，我们称其为磁性。磁体上磁性最强的部分叫磁极，磁体有两个磁极，即南极（S极）和北极（N极）。磁体总有两极：自然界中的磁体总有N和S两个磁极。如图所示，一根条形磁铁断为三截以后，立即变成三根磁铁，每一段都有N、S极。只有单个磁极的磁体在自然界里是不存在的。2. 磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。3. 判别磁极极性的方法：将小磁针靠近磁体，就能判别磁铁的极性。如图所示，由静止在磁体旁小磁针甲的指向，可以断定条形磁铁的A端是N极，B端是S极；同时也可以判定小磁针乙的左端是N极，右端是S极。 4. 磁化：使原来不具有磁性的物体获得磁性的过程。二. 磁场和磁感线重点知识解析：1. 磁场：磁体的周围存在着一种叫做磁场的物质，磁体间的相互作用就是通过它们各自的磁场而发生的。磁场的基本性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用，我们常用小磁针是否受到磁力的作用来检验小磁针所在的空间是否存在磁场。2. 磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向。3. 磁感线：磁感线是为了形象地描述磁场而在磁场中画出的一些假想的、有方向的曲线，任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体南极。4. 怎样理解磁感线可以“形象地描述磁场？”磁感线虽然是一些假想的曲线，但并非主观臆想出来的线，它是根据无数小磁针（被磁化的铁屑）在磁场里的分布和排列的情况，模仿画出的曲线，因而能反映磁场的有关特性。磁感线可以帮助我们方便、形象地确定磁场里任意一点的磁场方向。磁感线还可以帮助我们认识磁场中磁性强弱的分布情况。磁体周围的磁感线有无数条，它在空间的分布是立体的。5. 记住五种基本磁场的磁感线描述。条形磁体和蹄形磁体的磁感线分布如图所示。两个磁体之间的磁场中磁感线分布如图所示。三. 地磁场重点知识解析：1. 地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场。磁针指南北，就是因为受到地磁场作用的缘故。2. 地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近。注意区别地磁南极跟地理南极、地磁北极跟地理北极的概念：一是要注意地磁两极与地理两极的方位是相反的；二是要注意地磁北极与地理南极二者的位置稍有偏离，同样，地磁南极与地理北极二者的位置亦稍有偏离。3. 由于地理两极与地磁两极并不重合，所以磁针所指的南北方向不是地理的正南正北方向，而是稍有些偏离。我国宋代的沈括是世界上最早准确记述这一现象的学者。四. 电流的磁场重点知识解析：1. 奥斯特实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在着磁场；电流的磁场方向跟电流方向有关。2. 通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极。3. 通电螺线管的极性跟电流的关系。可以用安培定则来判定：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。怎样根据安培定则判断通电螺线管的磁场？具体运用时可分三步进行：标出螺线管上电流的环绕方向；由环绕方向确定右手的握法；由握法确定大拇指的指向，大拇指所指的这一端就是螺线管的N极，如图所示。4. 电磁铁的构造：把螺线管紧密地套在一个铁心上，就构成了一个电磁铁。5. 电磁铁的特点：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性；通入电磁铁的电流越大，它的磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。6. 对电磁铁原理的理解：通电螺线管内插有铁心后，它周围的磁场比未插入铁心时要强得多，其原因是铁心被磁化后产生了与原螺线管方向一致的磁场，它的N，S极同样可以用安培定则来判定。7. 电磁铁的铁心为什么应选用软铁而不用钢？这是因为电磁铁要求其磁性强弱随着通入电流大小的变化而发生明显变化。软铁属软磁体，被磁化后磁性很容易消失；而钢是硬磁体，通电后会磁化成为永磁体，用钢作铁心的电磁铁，其磁性强弱随电流大小的变化就不明显了。8. 软磁体和硬磁体：铁棒被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁体；钢棒被磁化后，磁性能够长期保持，称为硬磁体或永磁体。9. 电磁继电器的结构如图所示，它的基本组成部分有电磁铁（A）、衔铁（B）、弹簧（C）、和动触点（D）等。电磁继电器是根据电磁铁的优点：通断电流可控制电磁铁磁性有无来工作的。10. 电磁继电器的工作原理是通过控制通过电磁铁的电流，来达到控制工作电路的目的。因此，一般的继电器电路由（低压）控制电路和（高压）工作电路两部分组成。利用继电器电路可以实现远距离操作和自动控制。电磁继电器的工作过程：12. 电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点：电磁继电器的工作电路由用电器（如电动机）、（高压）电源和电磁继电器的触点组成，主要特点是高电压、强电流；控制电路由电磁继电器的线圈、（低压）电源和开关组成，主要特点是低电压、弱电流。五. 磁场对电流的作用1. 磁场对电流的作用从以下几个方面加深理解。（1）实验装置如图所示。（2）实验现象：置于磁场中的导体AB内有电流通过时，原来静止在导轨上的导体AB会沿导轨运动，实验表明：通电导线在磁场中要受到力的作用。（3）实验现象分析：导体AB的运动方向表示磁场对导体AB的作用力的方向。磁场对电流的作用中的能量转化情况是由电能转化为机械能，通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。2. 通电线圈在磁场中为什么会发生转动？转到什么位置会停下来，为什么？如图所示，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁场力的方向相反且不在一条直线上，在这两个力作用下线圈会发生转动。当线圈从图示位置转过90时，这两个力恰好在同一直线上，而且大小相等、方向相反，是平衡力。线圈在这对平衡力作用下可以在该位置保持静止。线圈的这一位置叫做平衡位置，此时线圈的平面恰与磁感线垂直。3. 通电线圈转到平衡位置时，为什么不立即停下来，而是在位置附近摆动几下才停下来？通电线圈转到平衡位置前具有一定速度，由于惯性它会继续向前运动，但由于这时受到的磁场力及摩擦力等又会使它返回平衡位置，所以它要摆动几下后再停下来。4. 关于直流电动机（1）直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场里受到力的作用而转动的现象制成的，是把电能转化为机械能的装置。（2）直流电动机主要由磁铁和线圈组成，此外还有换向器、电刷等。（3）换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流方向。“换向器”是怎样实现“换向”的？用直流电源给处在磁场中的线圈通电时，要使线圈能绕轴连续转动的关键，在于使线圈一到平衡位置就能自动改变线圈中的电流方向，“换向器”就是能完成这一任务的装置。“换向器”由两个半铜环组成。两个半铜环的开口处（即绝缘处）应如图安装。当线圈由于惯性稍稍转过平衡位置时，能交换电刷与换向器的半铜环的接触，从而改变了线圈中的电流方向和受力方向，使线圈仍能按原来的绕向转动。直流电动机和交流发电机的区别。第二部分：从磁到电一. 电能的产生。（一）电池电池是一种把其它形式的能转化为电能的装置，电池提供的是直流电。由于制作材料、工作原理和用途的不同，电池有很多种类。1. 化学电池2. 蓄电池3. 太阳能电池4 燃料电池（二）发电机。发电机也是一种把其它形式的能转化成电能的装置。目前常用的发电方式有火力发电、水力发电和核能发电。二. 电磁感应重点知识解析1. 电磁感应的概念：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，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。2. 在电磁感应现象中，切割磁感线的导体中产生了电流，此时导体成了电源。3. 在电磁感应现象中能量的转化是由机械能转化为电能。4. 英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，并进一步揭示了电和磁的联系，导致了发电机的发明。5. 导体中感应电流的方向，跟导体的运动方向和磁感线方向有关。理解电磁感应现象时应注意以下几点：（1）电磁感应现象指出的是产生感应电流的条件。（2）感应电流产生的条件有三点：电路是闭合的；导体要在磁场中做切割磁感线的运动；切割磁感线运动的导体只能是一部分。（3）如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，也不会产生感应电流，只在导体两端产生感应电压。依据上述产生感应电流必须满足的条件可知：图（A）中线框不切割磁感线，无感应电流。图（B）中线框的ad和bc边两部分都切割磁感线，并非一部分导体，无感应电流；图（C）中虽只有ab这一部分导体切割磁感线，但电路不闭合，只产生感应电压，而无感应电流；图（D）中bc边不在磁场中，ad边切割磁感线，且电路是闭合的，故有感应电流产生。（4）从能量角度分析电磁感应现象：当使闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，用力移动导体做了功，消耗了机械能，同时在导体中产生了感应电流，实现了机械能向电能的转化。所以，在电磁感应现象中，机械能转化成电能。三. 发电机要点解析（一）知识要点（1）发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，它是把机械能转化为电能的装置。（2）交流发电机主要由转子和定子两部分组成，另外还有滑环、电刷等。（3）周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz。电流方向不变的电流叫直流电。（二）重点知识解析交流发电机的特点：把机械能转化为电能的一种机器。因为它提供的是方向做周期性变化的交流电，故称为交流发电机。（1）为什么交流发电机中产生的电流方向是周期性变化的？感应电流的方向是由导体切割磁感线运动的方向和磁感线的方向决定的，感应电流方向的变化也是由其中一个因素的变化所引起的。在旋转线圈式发电机中，磁极是固定的，所以这种发电机中电流方向的变化肯定是由于线圈切割磁感线运动方向的变化所引起的。如图所示，当线圈平面开始转动后，线圈导线ab边和cd边作切割磁感线运动，由于ab边和cd边的运动方向相反，所以两条边中产生方向相反的感应电流。但是，从线圈整体来看，线圈中的电流的绕向是一致的，如从M端流向N端。当线圈转过180后，线圈ab边和cd边的位置正好交换，继续转动切割磁感线时，两条边的运动方向都与前半周相反，产生的感应电流方向也与前半周相反，此时从线圈整体来看电流的流向就成了从N端流向M端。因此，线圈中产生的感应电流方向前半周朝一个方向，后半周则与其反向。当线圈连续转动时，电流方向将周期性地重复上述的变化，这种周期性变化的电流就是交流电。发电机的主要构造是转子（转动部分）和定子（固定部分），滑环两个，电刷两个。小型发电机的转子是线圈，定子是产生磁场，就像教学演示用的模型一样。大型发电机恰好相反。它的线圈是定子，产生磁场是转子。为什么大型发电机要采用旋转磁极式的结构？为了使发电机发出很高的电压和很强的电流，大型发电机的线圈的匝数很多，导线也很粗。要使巨大的线圈高速旋转、需要解决的技术问题比较复杂，因此大型发电机采用线圈不动而磁场旋转的方式，即采用旋转磁极式发电机。四. 电能的输送1. 电能输送的过程：发电站升压变压器高压输电线降压变压器用电单位。2. 远距离输送电能要用高压电，其目的是可以在不减少输送功率的前提下，有效地减少输送过程中的电能损失。因为当导体中有电流通过时，导体就发热，根据焦耳定律，产生的热量Q=I2Rt，电能的损失与电流的平方成正比。因此，要减小输电线路中因发热损失的电能，最好的办法是减小输电线路中的电流。在发电机的输出功率一定时，根据P=UI可知，要减小输电电流又不减小输送功率，那只有提高输电电压U。所以，远距离输电要用高电压。【典型例题】例1. 如图所示，弹簧秤下挂一铁球，将弹簧秤自左向右逐渐移动时，弹簧秤的示数 A. 不变。 B. 逐渐减少。C. 先减小再增大。 D. 先增大再减小。例2. 有一条形铁块，上面的字样已模糊不清，试用多种方法判定它是否具有磁性。分析：判断某物体是否具有磁性，主要可依据磁铁的吸铁性，指向性以及磁极间的相互作用规律。答：方法1：根据磁体的吸铁性来判断。取一些磁性物质（如少量铁粉），如条形铁块能吸引铁粉，就说明它有磁性，是磁体。方法2：把条形铁块用细线系住中间，悬吊起来。如果它具有磁性，它将会在地球磁场的作用下，只在南北方向停下来。如果该铁块不具有磁性，就会在任意方向停下来。方法3：另取一根条形磁铁，用其两端分别先后去靠近条形铁块的某一端，如果两次都能吸引，说明它是铁块，无磁性；如果一次吸引，一次排斥，说明它有磁性，是磁铁。例3. 磁体周围一条磁感线的方向如图所示，试确定磁体的N、S极和A点处小磁针的指向。例4. 如图所示，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体。当S闭合后，弹簧的长度将_，如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将_（填变长、变短或不变）。例5. 要使图中通电螺线管附近小磁针的指向如图中所示，试在图中画出通电螺线管的绕法。，S极并不决定于电源的正、负极或电流从哪端流入，而决定于螺线管中电流的环绕方向。例6. 如图所示，若闭合电键S1，则电磁铁的磁性将（ ）A. 增强。B. 减弱。C. 不变。D. 无法判断。例7. 下图是一种防汛报警器的原理图。K是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A，试说明这种报警器的工作原理。例8. 在如图所示的实验中，若导体AB受到的力方向水平向左，为了使它受力的方向水平向右，可采用以下哪几种方法：（ ）A. 改变导体中电流的方向B. 使磁铁两极对调C. 增大电路中电流D. 在改变导体电流方向的同时，将磁铁两极对调例9. 如图表示了闭合回路的一部分导体在磁场中运动的情况。其中不会产生感应电流的是（ ）A. A B. B C. C D. D 例10. 下图中，A、B为两个线圈，C为闭合回路的一段导体棒的横截面。闭合开关S，当导体棒向下运动时，导体中有无感应电流产生？为什么？如有，感应电流向什么方向？分析：本题综合运用右手螺旋定则和右手定则来进行发散思维。闭合开关S，用右手螺旋定则判断出线圈A右端为N极，线圈B左端为S极。于是导体棒所在处为磁感应线自左向右的磁场。当导体棒向下运动时，切割了磁感应线，所以有感应电流产生。进一步用右手定则判断，可知感应电流方向垂直纸面向外。例11. 如图所示，闭合开关S，并给轻小线圈abcd通以电流，这时将观察到什么现象？试用学过的物理知识简要地予以解释。分析：这时将观察到轻小线圈abcd绕轴OO转动。这是因为闭合开关S后，线圈处于电磁铁的磁场中，所在处的磁感应线自右向左。当给线圈通电后，磁场对电流会产生力的作用。但因ab、cd两边电流的方向相反，故两边受到磁场作用力的方向也相反。这样，线圈将受到两个大小相等、方向相反，不在一条直线上的力的作用，于是绕OO轴发生转动。例12. 下列情况下通电导线一定会受到磁场的力的作用的是（ ）A. 通电导线放在一螺线管附近B. 在通电导线附近有一导线环C. 通电导线放在一蹄形磁铁的两极之间D. 通电导线放在一蹄形磁铁的两极之间，且与蹄形磁铁两极的连线垂直放置例13. 利用_的原理，可以制成电动机。直流电动机的线圈是用_电源供电的。例14. 如图是通电导线在磁场中的情况。其中不受磁场作用力的是 例15. 在如图所示的发电机工作原理图中，放在水平方向磁场中的矩形线圈逆时针方向转动，当转动到甲图位置时，由于线框_磁感线，因而电路中_，当转到乙、丁两图的位置时，由于ab边切割磁感线的方向_，因而外电路中的电流方向_。分析：当线框转到图甲位置时，线框ab的运动方向水平向左，线框cd的运动方向水平向右，都和磁感线的方向平行，因而此瞬间，两线框都不切割磁感线，不产生感生电流。当转到图乙位置时，ab边的运动方向竖直向下，转到图丁的位置时，ab边的运动方向竖直向上，切割磁感线的方向正好相反，因而在图乙位置时，电流经A流出，而在图丁位置时，电流经A流入，即在外电路中是交流电。解：依次填写：不切割；无电流；相反；相反。例16. 一座水电站输送的电功率是4800kW，输电线电压是220kV，若输电线总电阻为0.5，那么输电线路损失的电功率是多少？如果改用10kV的电压输电，输电线路上损失的电功率是多少？分析：根据输送功率和输电电压，算出输电电流，即可用公式P=I2R算出输电线上的损失功率。练习 1. 如图所示，在通电螺线管的周围放着能够自由转动的小磁针a、b、c、d，这四个磁针静止时，位置正确的是（ ）A. 磁针a； B. 磁针b；C. 磁针d； D. 磁针a、c。2. 下列说法中符合历史事实的是（ ）A. 法拉第实验和奥斯特实验得出的结论是