18、电与磁（瓦店）

十八 电和磁 第一课时 一 知识整理 一 知识整理 磁性 吸铁性 磁极 相互间的作用规律 N 极 S 极的规定 指向性 磁化 去磁 磁场的基本性质 磁场方向的规定 磁感应线的方向 常见一些磁感应线的画法 地磁场 地磁南极在 地磁北极在 奥斯特实验 结论 通电螺旋管 磁场分布与 相似 右手螺旋定则 原理 构造 电磁铁 特点 磁性强弱的影响因素 应用 电磁继电器 电话 由 连接而成 通电导体在磁场中受 的作用 磁场对电 工作原理 流的作用 应用 电动机 持续转动的原因 能的转化 电动机的转速与 有关 感应电流产生的条件 应用 发电机 工作原理 电磁感应现象 能的转化 交流电与直流电 我国交流电的周期是 频率是 表示 磁场电流的磁场 磁体 二 知识网络二 知识网络 三 中考热点三 中考热点 随着中考命题考查能力要求的提高 对本讲知识应用的考查也大幅提高 课改 区中考试题的特点是 结合生产 生活实际或具有时代性的高科技知识创设问题情 景 引导同学们将所学知识应用于新的物理情景 如水位报警器 各种指示仪都不 同程度地出现在中考试卷中 考试热点有 1 磁现象 磁化 磁场及磁场的方向的确定 磁场和磁感线的 关系 2 地磁场及磁偏角 3 通电导体周围的磁场 通电螺线管磁场的特点 电 磁铁的特性和工作原理 4 电磁继电器和扬声器的结构 工作原理以及在生产生活 中的应用 5 磁场对通电子线的作用 电动机的结构和工作原理 6 电磁感应现 象 发电机的工作原理 交流电 另外考查 磁极性质与磁感线方向 磁体周围小 磁针的 N S 受力方向之间的关系 通电螺线管的磁场与电流方向的关系 电磁继电器工作原理 等方面的作图仍是中考作图题的主要内容 2009 年中考预测 磁体与磁体的性质特别是磁极间的相互作用 是电磁学的 基础 考查是必不可少的 预计会穿插到电流的磁场中进行考查 电流的磁场是电 磁学的重中之重 根据电流方向画出螺线管的磁极 根据通电螺线管的磁极确定电 流方向 电源的正负极 或画绕线估计是考查的主要形式 探究影响电磁铁磁性强弱 的因素是一个明显的趋势 分析电磁继电器的工作原理是另一重点内容 估计会出 现一些设计电路问题 本讲包括很多探究实验 以这些实验为背景 通过改变实验 条件或对实验中某些环节设置障碍 提出一些探究 开放性问题 考查这些实验的 探究过程 实验思想以及这些探究实验中所体现的科学方法也是中考命题的趋势 十八 电和磁 第二课时 一 一 典型引领典型引领 例例 1 1 磁体周围一条磁感线的方向如图 1 所示 试确定磁体的 N S 极和 A 点处小 磁针的指向 答案 见图 2 所示 图 2 透视 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 做出一条通过小磁针所在处的磁感线 小磁针 N 极指向即可得出 类似问题的分析 步骤一般为 已知磁感线 磁极性质 某点的磁感线 该点小磁针指向 例例 2 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 答案 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可以在水平面内自由转动 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 透视 判断物体是否是磁体 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 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的 由于另一磁铁具有吸铁性 因此两者互相吸引不能证明双 方都一定具有磁性 例例 3 3 如图 3 所示 当电键 S 闭合后 小磁针的 N S 极按箭头方向转动到与螺线 管轴线方向一致时静止不动 试判断电源的正 负极 答案 电源右端为正极 左端为负极 透视 本题要综合运用到磁体间的作用规律 安培定则 电流的基本知识分析 螺 线管通电后两端出现 N S 极 根据同名磁极相斥 异名磁极相吸这一特点 可以 判定螺线管的左端一定为 N 极 由安培定则画出螺线管中的电流方向 再由电流总 是由电源正极流出 通过螺线管回到电源负极 便可确定电源正 负极 例例 4 4 如图 4 所示 闭合开关后 若闭合开关 则电磁铁的磁性将 图 4 A 增强 B 减弱 C 不变 D 无法判断 答案 选 A 透视 把电路和电磁铁综合在一起考察 是近几年中考题中常见的题型 解类似问 题 要有扎实的电学知识 电磁铁的磁性强弱与电流的大小 线圈的匝数有关 因 而分析方法是 首先要观察电路变化 一般是电流变化 会引起电磁铁的何种变化 再确定电磁铁的磁性变化 闭合开关电路中的总电阻将减小 通过电磁铁线 圈中的电流增大 电磁铁的磁性增强 例例 5 5 如图 5 所示 在光滑支架上套有两个线圈 闭合开关 S 后 两个螺 线管的情况是 图 5 A 静止不动 B 互相排斥 C 互相吸引 D 不能确定 答案 B 透视 两螺线管间怎样相互作用 取决于相邻的磁极性质 首先标出线圈 中电流的方向 再根据安培定则判定出的右端为 N 极 的左端也为 N 极 故相互排斥 例例 6 6 要使图 6 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 图 6 答案 见图 7 两种画法都正确 图 7 透视 根据需要画出螺线管的绕向 是同学们学习时的难点 可分三步进行 1 由磁极间的相互作用规律判定 绕成的通电螺线管的左端的极性 本题应为 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 螺线管的上方流进纸面 从螺线管的下方流出纸面 3 画出绕线 例例 7 7 图 9 是研究感应电流的方向与哪些因素有关的实验示意图 比较甲 乙两图 可以得出感应电流方向与 有关的结论 比较甲 丙两图可以得出感 应电流方向与 有关的结论 图 9 答案 导线切割磁感线的运动方向 磁感线方向 透视 用控制变量研究问题要求实验的各个变量 与被研究的问题有关的因素 只 有一个不同 因此解这类试题首先要观察所给图中有哪些相同和不同的地方 特别 是找出不同点是解题的关键 本题中甲 乙两幅图中有不同之处 甲 乙两图中导线切割磁感线的运动方向相反 电表指针摆动方向也不同 其余相同 说明感应电流的方向与导线切割磁感线的运 动方向有关 甲 丙两图中磁极放置的方位不同 即磁感线方向不同 指针摆动方 向相反 其余相同 说明感应电流的方向还与磁感线方向有关 例例 8 8 安装一台直流电动机模型 接入实验电路后能正常转动 如果分别作下述调 整 哪一种做法不能改变直流电动机转动方向 A 对调直流电动机磁铁的两极 B 改变线圈中电流的方向 C 调节滑动变阻器 改变电流的大小 D 对调电源的正 负极 答案 C 透视 通电导体或通电线圈在磁场中的受力方向与导体 线圈 中的电流方向 磁 场方向有关 改变电流方向或磁场方向都可改变导体受力方向 例例 9 9 有一台直流电动机在 220V 的电压下工作时 电流为 35A 用它来提升 1400kg 的货物 在 2s 内提升了 1m 设电动机输出的能量全部用来提升货物 问 1 2s 内电动机对货物做了多少功 2 这期间电动机的效率是多少 3 电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量 答案 1 2 3 电动机消耗的电能的 91 转化为机械能 其余的电能转化为内能 透视 电动机做功问题近年来不断出现在各地中考试卷中 而且往往把电动机做功 与机械效率联系起来进行考查 解此类问题的关键是能正确认识总功 有用功 电 动机对货物做的功是有用功其值为 电流对电动机做的功是总功其值 为 电动机的效率等于有用功与总功的比值 例例 1010 为做好高考期间的 非典 防治工作 肇庆市考试中心决定在端州区的所 有高考考场门口安装红外线测温仪 红外线测温仪的基本功能是对通过它的考生能 自动测量体温 现有如下器材 220V 15W 的红灯 一盏 220V 15W 的绿 灯 一盏 220V 100W 的电铃 一个 导线若干 根据以上器材 设计一 个电路 要求当正常体温的人通过或无人通过红外线测温仪时 安装在校门口传达 室里的绿灯亮 当有体温超过 38 的人通过红外线测温仪时 安装在校门口传达 室时的绿灯熄灭同时红灯亮 电铃响 在电路中红外线测温仪相当于一个自动开关 请你按图 11 中完成该电路 使其满足上述要求 电路图连线不得交叉 在你 完成的电路中 电磁继电器的上端相当于条形磁体的 极 选填 N 或 S 图 11 答案 如图 12 N 图 12 透视 此题的新颖之处在于 用物理知识解决现实生活中迫切问题 这为考生提供 了一个运用物理知识解决现实问题的机会 更能认识到科学知识的重要性 电磁继 电器本质上是一个电磁开关 广泛应用于自动化控制和远距离控制 当正常体温的人通过或无人通过红外线测温仪时 要使安装在校门口传达室里的绿 灯亮 表明无异常情况 从图 11 中可以看出 电磁继电器上防触点为常闭触点 电磁铁无磁性时接通 所以接绿灯 中间触点为电源触点 应接电源的一端 下方 触点为常开触点 当有体温超过 38 的人通过红外线测温仪时 异常情况 电磁 铁有磁性 接通下方触点 红灯和电铃同时工作 所以下方触点应接红灯和电铃 根据安培定则 不难判断出电磁铁的上端为 N 极 连接图见图 12 用温控开关 声控开关或光控开关等替换本题中的红外测温仪 则本电路就是火警 或盗警电路 例例 11 在研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关时 小华和小明从实验室选取了匝 数分别为 50 匝和 100 匝的外形相同的电磁铁 并先后将这两个 电磁铁接入电路中 如图 6 所示 闭合开关 S 后用电磁铁吸引 大头针 并移动滑动变阻器的滑片 P 重复了多次实验 记录如 下 线圈匝数50 100 实验次数123456 电流表示数 A1 01 31 61 01 32 0 吸引大头针的最多数目 枚5810101625 1 实验中他们是通过电磁铁 来判定其磁性 强弱的 2 分析第 1 2 3 次的实验记录 可得出结论 3 分析第 1 4 次和 2 5 次的实验记录 可得出结论 答案 1 吸引大头针数目的多少 2 在匝数相同时 电流越大 电磁铁磁性越强 3 在电流相同时 匝数越多 电磁铁磁性越强 透视 本题用到了两种典型的物理学方法 控制变量法和转换法 二 常见失误分析二 常见失误分析 例 1 将一根条形磁铁分为三段 则中间的一段 A 一定没有磁性 B 一定有磁性 但只有 N 极 C 一定有磁性 但只有 S 极 D 有磁性且有 N S 极 错解 A 答案 D 分析 易错选 A 原因是误认为条形磁铁两端有磁性 中间部分没有磁性 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 自然 界中的磁体总有 N 和 S 两个磁极 如图 1 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 图 1 例 2 用小铁棒的一端去靠近小磁针 若小磁针被吸引过来 则 A 小铁棒一定有磁性 B 小铁棒一定没有磁性 C 小铁棒可能有磁性 D 以上说法都不对 错解 A 答案 C 分析 易错选 A 原因是误认为只有磁体之间才能相互吸引 小铁棒如果有磁性 当然吸引磁针 如果小铁棒没有磁性 但是靠近带磁性的小磁针也能被磁针吸引 例 3 图 2 中对 a b 两点的磁性描述正确的是 图 2 A b 点有磁场 a 没有磁场 B a 点有磁场 b 没有磁场 C a b 两点都有磁场 D a b 两点都没有磁场 错解 A 答案 C 分析 有很多同学误选 A 认为只有磁感线上的各点才有磁场 磁感线间的区域没 有磁场 这是由于没有正确理解磁场和磁感线的缘故 磁场是磁体周围的一种物质 磁体周围任何一点都存在这种物质 但是在不同的点上 磁场的分布不均匀且方向 不同 为了形象地描述磁场的这种特点而画出有方向的曲线 使曲线上的各点的方 向与该点的磁场方向相同 即磁感线 这正如地形图上的等高线之间的区域也有一 定高度一样 磁感线之间的区域也存在磁场 例 4 关于磁感线说法不正确的是 A 磁场由无数条磁感线组成 B 磁感线是在磁场中画的一些有方向的曲线 任一点的曲线方向都跟放在该点的 小磁针北极所指方向一致 C 磁铁周围的磁感线都是从磁铁北极出来回到磁铁的南极 D 磁感线是磁场中实际存在的曲线 错解 A 答案 B 分析 磁感线是为了形象地描述磁场的分布和方向而画出有方向的曲线 使曲线上 的各点的方向与该点的磁场方向相同 因而磁场中原本不存在磁感线 磁体周围的 磁感线都是从北极出来回到的南极 但是磁体内部的磁感线却是从南极到北极 例 5 如图 4 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 图 4 错解 变大 变长 答案 变小