九年级物理中考专题复习十一：电与磁的关系上海科技版知识精讲

用心 爱心 专心 九年级物理九年级物理中考专题复习十一 电与磁的关系中考专题复习十一 电与磁的关系上海科技版上海科技版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 中考专题复习十一 电与磁的关系 对应教材的 从指南针到磁悬浮列车 和 电从哪里来 两章内容 基本要求 1 通过对具体知识点的复习 唤起同学们对所学的知识的回忆 2 通过总结与复习 使同学们对所学知识形成知识体系 3 通过具体的例题讲评 提高同学们利用知识来解决实际问题的能力 重点内容 知识体系的形成 应用能力的提高 难点内容 灵活应用所学知识来解决生活中的常见问题 第一部分 从电到磁 一 简单的磁现象 知识要点 1 知道什么是磁性 磁体和磁极 2 知道磁体有吸铁性和指向性 3 知道磁极间的相互作用规律 4 知道磁化现象 知道软磁体和永磁体 5 能判断物体有无磁性及磁体的极性 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 我们可以通过磁体的吸铁 钴 镍 性 指向性和磁极间的相互作用规律来判断一个 物体是否具有磁性 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 用心 爱心 专心 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 知识要点 1 知道磁体周围存在磁场 知道磁场的基本性质和磁场具有方向性 2 知道可用磁感 应 线来形象地描述磁场 3 会画条形磁体和蹄形磁体周围的磁感线的分布 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 例如 在图中 要确定小磁针在 A 点处的 N 极指向 我们只需根据条形磁铁的磁感线 找出 A 点的曲线 方向 如图中所表示的箭头 这个方向就是 A 点的磁场方向 就是小磁针在 A 点时 N 极 所受到的磁场力的方向 也就是小磁针静止在 A 点时的 N 极的指向 应当指出 表示 A 点的曲线方向时 就是过 A 点作曲线的切线 与曲线只有一个交点 切线线段的箭头方 向要顺着磁感线的方向 磁感线还可以帮助我们认识磁场中磁性强弱的分布情况 磁感线越密的地方 也就 是被磁化的铁屑分布越密的地方 也就是磁性越强的地方 反之亦然 在上图中可以看出 磁体两端的磁感线特别密 而磁体正中部分的磁感线特别疏 这很好地说明了磁体两端磁 性最强 中间最弱的情况 磁体周围的磁感线有无数条 我们可以只画出有代表性的部分磁感线 也可以根据 问题的需要增画出能帮助我们解决问题的磁感线 例如 上图中确定 B 点的磁场方向 就 可以增画出经过 B 点的磁感线 在认识磁感线时还应注意 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 用心 爱心 专心 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 知识要点 1 知道地磁场 2 知道小磁针静止时 N 极指北 S 极指南的原因 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 知识要点 1 知道电流周围存在着磁场 2 知道通电螺线管对外相当于一个条形磁体 3 会用安培定则 右手螺旋定则 确定通电螺线管磁极的极性和螺线管中的电流方向 4 知道电磁铁的构造 5 理解电磁铁的工作原理 6 会用简单材料制作电磁铁并研究它的特点和作用 7 知道电磁继电器的结构 8 知道电磁继电器的工作原理和作用 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 用心 爱心 专心 怎样根据安培定则判断通电螺线管的磁场 首先应该知道 安培定则表明 决定螺线 管磁极极性的根本因素是通电螺线管上电流的环绕方向 而不是螺线管的绕法和电源正 负极的接法 其次 安培定则中的 电流的方向 指的是螺线管中电流的环绕方向 要让 弯曲的四指所指的方向跟螺线管中电流环绕方向相一致 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 使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化 由实验可知 含有铁 钴 镍等物质 的物体 磁性材料 能够被磁化 成为磁体 这就是磁体能吸引铁 钴 镍的原因 9 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 10 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 11 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 用心 爱心 专心 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 用心 爱心 专心 直流电动机和交流发电机的区别 与热机相比 电动机具有构造简单 操作方便 效率高 无污染等优点 会安装直流电动机模型 1 直流电动机模型的安装顺序是从内到外 从下到上的 具体顺序是支架 线圈 转子 电刷 磁极 定子 安装直流电动机模型的要点 应按一定次序安装 电刷与换向器之间的松紧 线圈转子与定子之间的间隙要适中 安装完毕后用手拨一下转子 观察其运转是否良好 否则应加以调试 2 改变直流电动机转动方向的方法 改变通过线圈的电流的方向 对调电源两极 或者 改变磁感线方向 对调磁铁的两极 3 改变转速的方法 改变线圈中电流的大小 4 实验步骤 仔细观察换向器 弄清换向器的作用 安装直流电动机模型 画出有关电路图 如图所示 并按图连接电路 经检查无误后 闭合开关 调节滑动变阻器至合适位置 观察电动机转动情况 按下表进行实验 把结论填入表中 用心 爱心 专心 第二部分 从磁到电 一 电能的产生 电能是日常生活中的重要能源 它主要来自两个方面 一是电池 二是发电机 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 化学电池是把化学能转化为电能的装置 是生活中最常用到的电池 化学电池的种类 和型号很多 其常见的形状有圆柱体 也有长方体 还有其它形状 锌 锰电池又称勒兰社电池 是法国科学家勒兰社于 1868 年发明的由锌作负极 二氧 化锰为正极 电解质溶液采用中性氯化铵 氧化锌的水溶液 面淀粉或浆层纸作隔离层制 成的电池称锌锰电池 由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不 流动状态 故又称锌锰干电池 按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种 板式又按电解 质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种 干电池用锌制筒形外壳作负极 位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极 在石墨棒 的周围由内向外依次是 A 黑色二氧化锰粉末 用于吸收在正极上生成的氢气 B 用 饱和氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液 干电池的电压大约为 1 5V 不能充电再生 2 蓄电池 其实蓄电池也属于化学电池 它在使用之前要先充电 充电时是将电能转化为化学能 蓄存在电瓶内 当其向外放电时 则将化学能又转化为电能 蓄电池能供给较大的电流 电压也比较稳定 常见的蓄电池是铅酸蓄电池 铅蓄蓄电池可放电也可以充电 一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳 设有多层 电极板 其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅 负极是海绵状的金属铅 正负电极之间 用微孔橡胶或微孔塑料板隔开 两极均浸入到硫酸溶液中 一个铅酸蓄电池的电压为 2V 使用时常将多个电池串联起来使用 如汽车上的蓄电池 组是将 6 个蓄电池串联起来组成的 12V 电源 蓄电池的铅电极板和电解液如果乱丢弃 也会造成环境污染 3 太阳能电池 太阳能电池是人类利用太阳能的一种装置 它是利用光伏特效应将太阳光直接转变成 电能的 只有当太阳光照射时才发电 因此 必须有一个蓄电池来储存电力 目前 光电 池中常用的一种为硅电池 其光电转换效率可达 11 14 此外 还有硫化镉电池 砷 化镓电池 碲化镉电池等 太阳能电池的应用越来越广泛 前景越来越光明 太阳能汽车 太阳电池发电 太阳能飞船 太空太阳能电站等利用太阳能的研究受到世界各国的普遍重 视 是一些国家今后能源领域中的重点发展方向 有专家预测 太阳能电池将成为 21 世纪 的重要电力来源之一 太阳能电池可以做得比较小巧 用在计算器 玩具等上面 大量的太阳能电池联成阵 列 可以建成太阳能发电站 巨大的太阳能帆板是人造卫星上的主要电源之一 太阳能取之不尽 没有污染 因此太阳能电池是廉价而又干净的电源 它的不足之处 是受到天气的限制 4 燃料电池 燃料电池是将所供燃料的化学能直接变换为电能的一种能量转换装置 是通过连续供 给燃料从而能连续获得电力的发电装置 具体地说 燃料电池是利用水的电解的逆反应的 用心 爱心 专心 发电机 电池工作时需要连续地供给活物质 起反应的物质 燃料和氧化剂 这又 和其它普通化学电池不大一样 由于其具有发电效率高 适应多种燃料和环境特性好等优 点 近年来已在积极地进行开发 由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能 因此 它没有像普通火力发电厂那 样的通过锅炉 汽轮机 发电机的能量形态变化 可避免转换过程中的能量损失 提高发 电效率 此外 还具有以下优点 1 部分负荷时也能保持高的效率 2 通过与燃料 供给装置的组合 可适用范围的燃料 3 由于输出功率单位由输出功率决定 故机组容 量具有自由度 4 电池本体的负荷响应性好 5 NOX及 SOX等的排出量少 有利环 保 燃料电池的优点是能量转换效率高 可靠性高 工作时无噪声 无尘埃 无辐射 是 一种清洁的能源 这种小型设备可以为手机 笔记本电脑和其它一些便携设备提供能量 和目前所使用的锂离子电池相比 重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提 供约 4 倍的电池能量 不过这样的设备目前还处于试验当中 估计要到 2006 年大规模投产 后才能进入市场 二 发电机 电池提供的电能是有限的 更充足 更强大的电能要通过发电机获取 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 1 火力发电 利用煤 石油 天然气等固体 液体 气体燃料燃烧时产生的热能 通过发电动力装 置转换成电能的一种发电方式 煤 石油等燃料在锅炉内燃烧后 把燃料的化学能转化为 内能并传递给锅炉内的水 高温高压的水和水蒸气在通过蒸气轮机时 将内能转化为汽轮 机叶轮的机械能 汽轮机的叶轮和发电机的转子是连在一起的 发电机的转子获得机械能 后将机械能转化为电能 火力发电系统主要由燃烧系统 汽水系统 电气系统 控制系统 等组成 前二者产生高温高压蒸汽 电气系统实现由热能 机械能到电能的转变 控制系 统保证各系统安全 合理 经济运行 火力发电也是传统的电力能源获取手段之一 尤其是在缺少水资源的地区 相对于需 要修建大坝和水库的水力发电 具有投资少 见效快的特点 但火力发电对环境的污染较 严重 这是目前需要解决的难题 2 水力发电 水力发电是利用河川 湖泊等位于高处具有势能的水流至低处 将其中所含之势能转 换成水轮机的动能 再将水轮机为原动机 推动发电机产生电能 因水力发电厂所发出的 电力其电压低 要输送到远距离的用户 必须将电压经过变压器提高后 再由架空输电线 路输送到用户集中区的变电所 再次降低为适合于家庭用户 工厂之用电设备的电压 并 由配电线输电到各工厂及家庭用户 水力发电有如下特点 能源的再生性 水流按照一定的水文周期不断循环 从不间 断 因此水力资源是一种再生能源 发电成本低 水力发电只是利用水流所携带的能量 无需再消耗其它动力资源 高效而灵活 水力发电的主要动力设备水轮发电机组 不仅 效率较高而且启动 操作灵活 工程效益的综合性 筑坝拦水形成了水面辽阔的人工湖 泊 控制了水流 因此兴建水电站一般都兼有防洪 灌溉 航运 给水以及旅游等多种效 益 另一方面 也可能出现泥沙淤积 淹没良田 森林 古迹等情况 一次性投资大 3 核能发电 核能指原子核能 又称原子能 是原子结构发生变化时放出的能量 目前 从实用来 用心 爱心 专心 讲 核能指的是一些重金属元素铀 钚的原子核发生分裂反应 又称裂变 或者轻元素氘 氚的原子核发生聚合反应 又称聚变 时 所放出的巨大能量 前者称为裂变能后者称为 聚变能 通常所说的核能是指受控核裂变链式反应产生的能量 核能的特点是能量高度集中 1t 铀 235 在裂变反应中所放出的能量约等于 1t 标准煤在 化学反应中所放出能量的 240 万倍 据估算地球上已探明的易开采的铀储量 如果以快中 子堆加以利用的话所提供的能量将大大超过全球可用的煤 石油和天然气储量的总和 现在核能已成为一种大规模和集中利用的能源 可以替代煤 石油和天然气 目前主 要用于发电 二 电磁感应 一 知识要点 1 知道电磁感应现象 2 知道产生感应电流的条件 能对导体中有无感应电流作出判断 3 知道在电磁感应现象中 机械能转化为电能 二 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 用心 爱心 专心 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 用心 爱心 专心 五 电能的优越性 1 电能的应用具有四方面的优越性 电能来源广泛 自然界中存在的各种形式的能 都可以较容易地转化为电能 电能便于输送 只要用电线就可以把电能输送到远方任一用户 电能使用方便 它能够通过用电器很方便地转化为其它形式的能 而且用电器的效 率比较高 电能有利于保护环境 电能比较清洁 在管理和操纵方面比较简单 污染少 工作 场所容易保持干净 2 电能与其它形式能量转化的一些关系 典型例题典型例题 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 分析 分析 磁体上磁性强弱并不一样 实验证明 磁体两端 磁极 处的磁性最强 而中 间的磁性最弱 因而铁球在条形磁铁的 N 极和 S 极处受到的吸引力最大 在正中处受到的 吸引力很小 答 答 C 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 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 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 说明 说明 跟判断物体是否带电相类似 要判断某物体是否有磁性 只有将另一磁体靠近 它 并观察到两者相互排斥时 才能判定被考察物体是有磁性的 如果被考察物体是铁磁 性物质 由于另一磁铁具有吸铁性 因此两者相互吸引不能证明双方都一定具有磁性 用心 爱心 专心 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 分析 分析 在磁体周围磁感线从磁体北极出来 回到南极 由磁感线的方向即可判断出磁 体的两极 又因为小磁针在某点时的 N 极指向与该点磁感线方向一致 那么就能做出一条 通过磁针所在处的磁感线 小磁针 N 极指向即可得出 从乙图磁感线分布看 两磁极极性 相同 解 解 如图所示 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 分析 分析 S 未接通时 弹簧的弹力和磁体的重力相平衡 当 S 闭合后 根据安培定则可 确定通电螺线管的上方产生的是 N 极 下端是 S 极 由于同名磁极相互排斥 所以弹簧将 变短 如果变阻器的滑动片 P 向右移动 变阻器接入电路中的电阻增大 电路的电流强度 减小 通电螺线管的磁性减弱 斥力减少 弹簧的长度又将变大 答 答 变短 变长 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 答 答 可分三步进行 1 若使小磁针能静止在图示位置 由磁极间的相互作用规律可 判定 绕成的通电螺线管的左端应为 N 极 2 根据已确定的 N 极位置 用安培定则可 判定螺线管中电流方向 从 N 端看去 电流的环绕方向是逆时针的 3 绕制可有两种 方式 如图中 甲 乙 二图所示 用心 爱心 专心 说明 说明 从本例可以看出 通电螺线管的 N 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 分析 分析 闭合电键 S1后 电路中的总电阻将减小 从而使得通过电磁铁线圈中的电流增 大 根据影响电磁铁磁性大小的因素可知 通过线圈电流增大 电磁铁的磁性增强 答 答 A 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 答 答 水位升高时 浮子 A 会推动 B 一起上升 当水位达到或超过警戒线时 使控制电 路接通 这时 电流通过电磁铁 使它吸引衔铁 并使工作电路接通 电灯发光报警 当 水位降低时 浮子 A 带动 B 一起下降 当水位低于警戒线时 控制电路被断开 电磁铁因 无电流通过而停止工作 不再吸引衔铁 使工作电路被断开 电灯不再发光报警 说明 说明 电磁继电器有的用途非常广泛 在分析各种应用电路工作原理时 主要应弄清 电磁铁通断电时触点的通断情况及其对电路的作用 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 用心 爱心 专心 分析 分析 通电导体在磁场中受力方向跟电流方向和磁感线方向有关 如果电流方向相反 或者磁感线方向相反 导体的受力方向也相反 但不可将电流方向和磁场方向同时改变 否则受力方向反而不变 故正确选项为 A 和 B 解 解 选项 A B 均正确 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 分析 分析 产生感应电流的条件必须是闭合回路的一部分导体做切割磁感应线运动 图中 的图 A D 导体运动时切割了磁感应线 会产生感应电流 而图 B C 导体 运动时没有切割磁感应线 因而不可能产生感应电流 故应选 B C 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 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 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 用心 爱心 专心 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 分析 分析 这里要防止误认为 螺线管 周围有磁场 导线环 即通电导线 事实上 螺线管不通电 周围就没有磁场 A 中的通电导线放在没有磁场的空间 当然不受磁场 的作用力 B 中 在通电导线附近有磁场 但磁场中放置的只是一个导线环 而不是通 电的导线环 故也不会受到磁场的作用力 C 中 一方是蹄形磁铁 提供磁场 另一方 是通电导线 但必须注意 当通电导线与磁感应线垂直放置时 导线受到的磁场的作用力 最大 而当通电导线与磁感应线平行放置时 导线受到的磁场的作用力最小 为零 C 不排除后一种情况的可能性 故不符合 一定 受磁场作用力的要求 只有 D 才 是应选的答案 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 答 答 通电线圈在磁场里受力发生转动 直流 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 分析 分析 通电导线在磁场中若要受到磁场作用力 除必须有磁场和导线要通电之外 还 必须注意通电导线不能与磁场的磁感应线平行放置 那样导线受力将为零 图中的 B C 正好是这种情况 而 A D 通电导线皆与磁场的磁感应线垂直 这时受力最大 因此选 B C 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 用心 爱心 专心 分析 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 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 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 解 解 当用 220kV 电压输电时 线路中的电流 当用 10kV 电压输电时 线路中的电流 线路上损失的电功率分别为 P1 I12R 21 8 2 0 5W 273 6W P2 I22R 480 2 0 5W 1 15 105W 答 答 两情况下线路损失的功率分别是 273 6W 和 1 15 105W 说明 说明 通过上述计算可知 当输电线的总电阻一定时 输电电压提高 n 倍 输电电流 就减小 n 倍 而输电线上损失的电功率则增大 n2倍 如上例中 484 1 22 1 22 2 2 1 2 1 U U P P 模拟试题模拟试题 答题时间 90 分钟 用心 爱心 专心 一 填充题 1 能长久地保留磁性的磁体叫 磁体 它有 磁体和 磁体两种 2 现代磁悬浮列车就是利用磁极间的相互 将车身托起 这就大大减少了 使列车能高速运行 3 磁铁具有 和 的性质 4 如图所示 将挂着铁球的弹簧秤在水平放置的条形磁铁上自左向右逐渐移动时 弹簧 秤的示数将 5 磁铁的 存在着磁场 磁极之间的相互作用是通过 发生的 6 磁场是有强弱的 磁铁的 附近磁场最强 如果逐渐远离磁铁 磁场将逐渐 7 由钢 铁组成的物体在磁场中会被 后得到磁性 同时磁场又对该物体施加 的作用 8 地球周围空间存在着 它周围的磁感应线是从地理的 极附近 经空间回 到地理的 极附近 9 磁场的强弱程度可以用磁感应线的疏密表示出来 磁感应线密的地方磁场 磁 感应线最密的区域在 附近 10 直线电流的磁场中 磁感应线方向与 方向有关 当 反向时 磁感应线 也反向 11 从磁感应线的分布可以看出 通电螺线管对外相当于一个 磁铁 它也有 两个磁极 12 通电螺线管中电流的方向与螺线管两端极性的关系 可以用 定则来判定 判 定时大拇指所指的那一端就是通电螺线管的 极 13 通电螺线管插入铁芯后 它的 会明显增强 14 决定电磁铁磁性强弱的因素是 15 电磁铁与永久磁铁相比具有以下两个优点 1 电磁铁磁性的有无 可以由 来控制 2 电磁铁磁性的强弱可以由 来控制 16 根据下图所示 回答下列问题 1 两个电源中低压电源是 高压电源是 2 控制电路是由 低压电源和电键组成 工作电路是由电动机 高压电源和 组成 3 指出图中各部件的名称 A B C D 4 要使甲电动机工作则应 电键 S 选填 闭合 断开 5 当闭合电键 S 时 中有电流通过 被吸引 电动机 工作 用心 爱心 专心 17 通电导体在磁场中受到力的作用 保持磁场方向不变 使导体中的电流方向与原来 相反 则通电导体所受磁场力方向 保持电流方向不变 使磁感线方向相反 则通 电导体所受磁场力方向 这表明通电导体在磁场中受力的方向 跟 方向和 方向有关 18 通电线圈在磁场中受到力的作用会发生 转到线圈平面和磁感线垂直的位置时 由于通电线圈两组对应边受到的磁场力分别 相等 方向 并且作用在同一直 线上 互相 线圈最后就停在这个位置上 这一位置叫做线圈的 位置 19 通电线圈在磁场中受力的作用发生转动时 消耗了 能 得到了 能 20 直流电动机是利用 的原理制成的 它在工作过程中 把 能转化为 能 它的构造分为四大部分 分别叫 和 21 通电线圈在 中受力作用会发生 当线圈平面与磁感应线方向 的 时候 由于线圈受力 所以这个位置称为 位置 但由于 线圈会向前 转过一个角度 但最终会停在这个位置上 在电动机中 要使线圈不停地转动下去 就要 设法改变线圈中的 所以在电动机上要安装一个 22 跟热机相比 电动机具有 方便 构造 体积 效率 对环境 污染 等优点 23 如图所示电路中 要增加直流电动机的转速 变阻器的滑片 P 移动方向应向 移 动 选填 左 或 右 24 丹麦物理学家 首先发现了电流周围存在磁场 英国物理学家 首先发 现了电磁感应现象 25 直流电动机是根据 原理制成的 直流电动机工作时 线圈中电流方向是 的 选填 变化 或 不变化 26 我国民用交流电的周期是 0 02s 由此可知该交流电的频率为 Hz 它表示 1s 内电流方向改变 次 27 直流发电机是将 能转化成 能的机器 它是利用 的原理制成的 28 在图中 导体 ab 在磁场中向右运动时 电表 G 的指针不动 这是因为 使电 键 S 后 ab 向右运动时 电表 G 的指针发生了偏转 说明电路中有电流产生 这种 现象叫做 用心 爱心 专心 29 高压输送电能是为了 输送的过程是发电站 用 电单位 二 选择题 1 一根钢条接近小磁铁 小磁铁的 N 极被吸向钢条 这一现象说明钢条原来 A 一定有磁性 接近磁性的一端是 S 极 B 一定有磁性 但不能确定它的极性 C 一定没有磁性 D 不一定有磁性 2 如图所示 甲 乙两根钢棒 若用甲棒的 A1端靠近乙棒的 A2端时 有吸引作用 若 用甲棒的 A1端靠近乙棒的中部时没有吸引作用 关于这两根钢棒 以下说法中正确的是 A 甲棒没有磁性 乙棒有磁性 B 甲棒有磁性 乙棒没有磁性 C 甲 乙两棒都有磁性 D 甲 乙两棒都没有磁性 3 下面情况中 能断定钢棒原来就有磁性的是 A 将钢棒的一端靠近磁铁的一端 两者互相吸引 B 将钢棒的一端靠近磁铁的一端 两者互相排斥 C 将钢棒放在磁铁附近 钢棒会被磁化 D 将钢棒靠近铝物质 两者既不吸引又不排斥 4 磁体周围磁感应线的分布情况是 A 在一个平面上 B 在磁体周围的空间 C 磁感应线的分布都是均匀的 D 以上没有正确的 5 把下列物体放在磁场中 不会受到磁力作用的是 A 镍棒 B 铜棒 C 铁片 D 小磁针 6 关于地磁场 下列说法中正确的是 A 地磁两极跟地理两极完全重合 B 世界上第一个论述磁偏角的科学家是我国的张衡 C 地磁场的磁感应线是从地理南极出发 回到地理北极 D 以上没有正确的 用心 爱心 专心 7 根据磁感应线方向的规定可以知道 小磁针北极在某点所受的磁力方向与该点的磁感 应线方向 A 平行 B 垂直 C 相同 D 相反 8 奥斯特实验证明了 A 磁极之间的相互作用规律 B 地球是一个巨大的磁体 C 电流周围存在着磁场 D 电流周围存在着磁感应线 9 如图所示是通电螺线管两端磁极情况的示意图 其中正确的是图 A B C D 10 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 11 如图所示 甲 乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃棒上 可以自由移动 当电键 S 闭 合时 两个线圈将会 A 向左右分开一些 B 向中间靠近一些 C 甲不动 乙向甲靠近 D 乙不动 甲向乙靠近 12 下面几个装置中 没有应用电磁铁来工作的是 A 电报机 B 电磁继电器 C 电热器 D 电铃 13 电磁继电器衔铁的材料应该是 A 铁 B 铜 C 钢 D 铝 14 一个正 负极标志失落的蓄电池 可以用下述方法来确定的是 A 将两极接在螺线管的两端 用小磁针判断它的磁极 再用右手螺旋定则判断电流方 向 B 方法同上 应用左手定则判断电流方向 C 方法同上 应用右手定则判断电流方向 D 以上做法都不正确 用心 爱心 专心 15 图中 蹄形电磁铁上导线绕法正确的是图 A B C D 16 在图中 当滑动变阻器的滑片 P 向 a 点滑动时 电磁铁的磁性将 A 增强 B 减弱 C 不变 D 无法确定 17 如图所示 弹簧下挂一铁块 并处于静止状态 以下说法中正确