思维特训五　电与磁拓展2

1、思维特训(五)电与磁拓展(2)|典|例|分|析| 磁场对电流的作用例1科学家发现两根平行导线通电后有如图5TX1所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。图5TX1(1)由图可知两平行通电导线之间有力的作用。当通入的电流方向相同时，导线相互_；当通入的电流方向相反时，导线相互_。(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流的方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向(如图5TX2所示)。根据这个方法，请你判断图甲中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面_(选填“向里”或“向外”)。图5TX2(3)图5TX1所示现象的产生原因：通电导线a周围产生

2、的磁场对通电导线b有力的作用，当导线a中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线b受力方向随之改变。由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过_来实现的。解析 (1)由图可知，当通入的电流方向相同时，导线靠拢，说明两导线相互吸引；当通入的电流方向相反时，导线远离，说明两导线相互排斥。(2)用右手握导线，大拇指指向电流方向(向上)，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向，a的左侧磁场方向垂直于纸面向外，b处(a的右侧)磁场方向垂直于纸面向里。(3)通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有力的作用，与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过磁场来实现的。答案

3、 (1)吸引排斥(2)向里(3)磁场 电磁感应例2如图5TX3所示，虚线区域内的“×”表示垂直于纸面向里的磁感线，磁场均匀，当矩形线框从位置A向右匀速移动到位置B时，关于矩形线框内感应电流的有无情况，下列说法正确的是()图5TX3A. 没有感应电流 B. 无有无C. 有无有 D. 一直有感应电流解析 本题主要考查对产生感应电流条件“一部分导体在磁场中做切割磁感线运动”的理解。矩形线框向右运动时，上下两边没有切割磁感线，左右两边切割磁感线。线框未完全进入磁场时，右边的导线做切割磁感线运动，左边的导线处于磁场外，满足产生感应电流的条件，会有感应电流产生；当线框全部进入磁场向右运动时，不符

4、合产生感应电流的条件，这时没有感应电流产生；当线框右边导线离开磁场时，线框左边导线做切割磁感线运动，满足产生感应电流的条件，会有感应电流产生。故选C。答案 C|思|维|集|训|12019·山西模拟国产003型航母将采用自行研制的电磁弹射器。如图5TX4所示，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力。下列与电磁弹射器工作原理一致的实验是()图5TX4图5TX52如图5TX6所示是某小组的同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向)，下列说法中正确的是()图5TX6A比较图(a)和图(b)可知，感应电

5、流的方向与磁场方向有关B比较图(b)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向无关C比较图(a)和图(c)可知，感应电流的方向与磁场方向无关D由图(d)可以得出感应电流的方向跟导体是否运动无关3如图5TX7甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根与螺线管连接的导体棒ab，当ab棒水平向右运动时，小磁针N极转至右边。可使图示位置的小磁针N极转至左边的操作是图乙中的()图5TX74如图5TX8所示的四幅图，用箭头方向表示闭合电路的一部分导体在磁场中运动的方向，符号“”表示电流的方向垂直于纸面向里，符号“”表示电流的方向垂直于纸面向外，图中所表示的电磁感应现象，有一幅是错误的，则错误的是()图

6、5TX85如图5TX9所示，同一条形磁体，从静止开始由同一高度下落，分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁，则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小(所有线圈均有电阻，不计空气阻力)()图5TX9A线圈甲 B线圈乙C线圈丙 D线圈丁6如图5TX10所示，两根水平放置的光滑导轨MN和MN放置在均匀的磁场内，磁场方向垂直纸面向里，AB、CD是可在导轨上滑动的金属棒，当金属棒AB在外力作用下向右运动时，AB棒中的电流方向由B到A，则CD受到的磁场力方向是()图5TX10A. 向左 B. 向右C. 向上 D. 向下7某同学为了同时验证老师课堂上讲过的“电磁感应现象”“

7、通电导线周围存在磁场”，以及“通电导线在磁场中受力运动”几个实验，于是动手制作了如图5TX11所示的闭合线路，当他使图中金属杆AB的一部分在磁场中水平向左运动时，电路中会相应地发生哪些物理现象：(写出3个现象)图5TX11(1)_。(2)_。(3)_。82019年，日本发生9级大地震，导致福岛第一核电站发生核泄漏事故，引发了严重的核危机，此次核事故被日本原子能安全保安评估为“7级”。核辐射也称电离辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。身体受到一定量的核辐射会致白细胞下降、致癌、致畸形，甚至导致死亡。核辐射主要有、三种射线，这三种射线射入磁场或电场时，、射线会发生偏转，射线的方向不发生改变。这表明_射

8、线是带电的粒子流，_射线是不带电的粒子流。图5TX129如图5TX12所示，用两橡皮筋竖直悬挂重2 N的金属棒AB，AB处于磁场中，金属棒两端连接着导线(导线对金属棒的作用力忽略不计)，当棒中通以由A流向B的电流时，金属棒静止，橡皮筋刚好处于松弛状态；现让电流由B流向A，金属棒仍静止，此时金属棒受到磁场力的方向是_，大小为_N，每根橡皮筋受到的力为_N。10在“观察磁场对通电直导线的作用”活动中，小敏按照图5TX13所示组装实验器材。图5TX13(1)为完成该观察活动且实验效果明显，放在蹄形磁体磁场中的直导线EF应选择下列哪种金属棒(金属棒为实心且形状、体积相同，铜铁钢铝 )()A铁棒 B钢棒

9、C铜棒 D铝棒(2)选择恰当直导线后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置。闭合开关，看到直导线EF向右运动。说明磁场对通电导体有力的作用，_(选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”)就是根据该原理制成的。(3)将滑动变阻器的滑片向_(选填“左”或“右”)端移动，发现直导线EF向右运动并且摆起的幅度更大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与有关。(4)若要使直导线EF向左运动，可采取的方法为(写出1种)：_。(5)若想用上述器材研究电磁感应现象，闭合开关前，应将电路中的电源换成 _。11经过进一步探究，科学家安培发现：两根平行导线通电后有如图5TX14甲所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情

10、况)。图5TX14(1) 由图甲可知，平行通电导线之间有力的作用。而且，当通入的电流方向相同时，导线相互_。(2)平行通电导线之间相互作用力的大小可以用安培定律F来描述。其中，I1、I2分别为两根导线中通入的电流，l为导线的长度，r为导线之间的距离，k为比例系数。某次实验数据如下表所示：实验次数l/mI1/AI2/Ar/mF/N110.20.20.10.8×1072_0.20.20.10.4×10731.50.4_0.21.8×107请将表格填写完整。比例系数k_N/A2。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，两根导线中的电流大小关系可以用图乙

11、中的图线_来表示。12法拉第电磁感应现象是指：“闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。”小明和芳芳根据课本中的描述进行了进一步探究。(1)小明同学提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想。除此以外，你的猜想是：_。写出验证你的猜想的主要步骤：你认为两次灵敏电流计指针偏转程度()A(a)较大 B(b)较大C一样大 D无法确定图5TX15(3)实验过程中小明与芳芳又用线圈和条形磁体来做实验(如图5TX15所示)，发现灵敏电流计指针发生偏转。你认为在此实验中产生的感应电流大小跟什么因素有关？请你进行总结。(写出两条即可)_；_。(4)在(2)(3)两个实验

12、中，如何改变感应电流的方向？请各写出一种方法。_；_。13小明在做“探究什么情况下磁可以生电”的实验时，设计了如图5TX16所示的实验装置，PQ、MN为两平行金属导轨，水平放置，相距L，两导轨右侧连接定值电阻R，金属棒ab垂直放在两导轨上，与导轨接触良好，接触点分别为a、b。现把该装置放入一大小、方向均不变的磁场区域内，用力F拉动金属棒沿导轨匀速运动时，在闭合回路中可产生感应电流，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为ab，忽略所有摩擦阻力和除R外其他电阻，则：图5TX16(1)当向左拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为_。(2)当向右拉动金属棒时，金属棒相当于电源给电阻R供电，则此时金属

13、棒的_(选填“a”或“b”)端相当于电源的正极。(3)小明在做实验时，发现F的大小与PQ和MN间距离L、电阻R大小、金属棒运动速度和磁场大小等有关，在保持其他条件不变的情况下，分别改变L、R得到如下表所示的实验数据，请根据以下实验数据及你已有的数学、物理知识，写出F与L、R的关系式：F_。F/N0.10.40.9L/m0.20.40.6F/N0.80.40.2R/0.10.20.414.用12 V的电源为微型电动机供电的电路如图5TX17甲所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上闭合时，电动机开始转动，电流I随时间t 变化的图象如图乙所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适

14、用，忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。图5TX17(1)当单刀双掷开关S1、S2_闭合时可实现电动机的反转。(2)当电动机正常工作时，电动机的电功率为_W。(3)求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。15阅读短文，回答后面的问题。如图5TX18所示是电磁炉的原理示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，感应电流又会在锅底产生热效应，这些热量便能起到加热食物的作用。图5TX18电磁炉的特点：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%；炉面无明火，

15、无烟，无废气；电磁炉火力强劲，安全可靠。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅(壶)、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅(壶)、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅(壶)、铜锅(壶)等。(1)电磁炉上的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是什么？(2)在锅和电磁炉中间放一张报纸，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？详解详析1B解析 由题意可知，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。所以B符合题意。2A解析 图(a)和图(b)中，

16、导体运动方向不变，磁场方向改变，感应电流的方向改变，说明感应电流的方向和磁场的方向有关，A符合题意。图(b)和图(c)中，磁场方向和导体运动的方向同时改变，感应电流的方向不变，没有控制变量，B不符合题意。图(a)和图(c)中，磁场方向不变，导体运动方向改变，感应电流的方向改变，说明感应电流的方向跟导体运动的方向有关，C不符合题意。图(d)中电路未闭合，没有感应电流产生，D不符合题意。3A解析 A选项，ab棒水平向左运动切割磁感线，蹄形磁体的磁场方向不变，导体棒运动方向相反，产生的感应电流方向反向，螺线管产生的磁场方向反向，小磁针N极转至左边，故A正确。B选项，ab棒竖直向下运动，不切割磁感线，

17、不产生感应电流，小磁针不偏转，故B错误。C选项，ab棒竖直向上运动，不切割磁感线，不产生感应电流，小磁针不偏转，故C错误。D选项，蹄形磁体的磁场方向反向，导体棒ab的运动方向反向，导体棒切割磁感线产生的电流方向不变，小磁针的偏转方向不变，小磁针N极仍然转至右边，故D错误。4C解析 从A、B两图中可以看出，磁场方向不同，导体的运动方向相反，电流方向相同，故A、B两图可能都正确；从A、C两图中可以看出，磁场方向相同，导体的运动方向相同，则电流方向应相同，故A、C两图必有一个错误；从B、D两图中可以看出，磁场方向相同，导体的运动方向相反，电流方向相反，故B、D两图可能都正确。综上所述，错误的只能是C

18、。5C解析 条形磁体在下落过程中穿过闭合线圈时，线圈会切割磁感线，线圈中会产生感应电流，该过程是电磁感应现象。注意：线圈要为金属线圈，且是闭合的。如果不闭合，则只会在两端产生感应电动势。6B解析 当金属棒AB在外力作用下向右运动时，棒中电流方向由B到A，可得金属棒CD中的电流方向为由C到D。由左手定则可知金属棒CD的受力方向向右。7(1)铁块受吸引向下移动(2)线圈abcd在磁场中转动(3)小磁针发生偏转解析 本图包含了四个重要的电磁实验：电磁感应、电磁铁、奥斯特实验、电动机原理实验。金属杆AB的一部分在磁场中水平向左运动时，会产生感应电流，电流的磁效应使电磁铁吸引铁块，导线EF下方的小磁针因

19、通电导线产生的磁场而偏转，通电线圈abcd在磁场中受力转动。8、解析 、三种射线射入磁场或电场时，、射线会发生偏转，说明、射线是带电的粒子流，与磁场或电场发生吸引或排斥作用；射线的方向不发生改变，即与磁场或电场不发生作用，说明射线是不带电的粒子流。9竖直向下22解析 当棒中通以由A流向B的电流时，金属棒静止，橡皮筋刚好处于松弛状态，说明金属棒AB受到了一个竖直向上的磁场力，由于金属棒静止，故金属棒受到的向上的磁场力等于重力，即F磁2 N。当棒中通以由B流向A的电流时，根据影响磁场力方向和大小的因素可知，磁场力的大小不变，方向发生改变，即此时磁场力的方向为竖直向下。此时金属棒AB受到了四个力的作

20、用：向下的重力、向下的磁场力和两根橡皮筋向上的拉力；根据力的平衡条件可知，金属棒受到竖直向上的拉力等于竖直向下的重力与磁场力之和，故每根橡皮筋受到的力：F×(2 N2 N)2 N。10(1)D(2)电动机(3)右电流的大小(4)改变电流方向(把蹄形磁体的磁极对调)(5)灵敏电流计解析 (1)为了使实验效果明显，选择的金属棒应该是非铁磁性物质，并且密度较小，则应选择铝棒，故选D。(2)闭合开关，看到直导线EF向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，电动机就是根据该原理制成的。(3)将滑动变阻器的滑片向右端移动，变阻器连入电路的电阻变小，通过导体的电流变大，直导线EF向右运动摆起的幅度更

21、大，这说明磁场对通电导体作用力的大小与电流大小有关。(4)要使直导线EF向左运动，可以改变磁场方向，也可以改变导体中电流的方向。(5)研究电磁感应现象时，利用灵敏电流计显示是否有电流产生，因此应将电路中的电源换成灵敏电流计。11(1)吸引(2)0.50.32×107b解析 (1)由图甲可知：左边的平行通电导线在通入方向相同的电流时，它们之间的距离变小，表明它们相互吸引。(2)由安培定律F可得：k；由表格中第1次实验的数据代入可得：k2×107 N/A2。第2次实验中，l20.5 m。第3次实验中，I20.3 A。对于位置固定、长度一定的两根平行导线，如果保持F大小不变，则I

22、1I2为定值，所以两根导线中的电流大小关系是成反比的，图象中的图线b符合题意。12(1)感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的快慢有关主要步骤：A.如图所示，让导体ab以较小的速度在磁场中向右运动，观察灵敏电流计的指针偏转角度。B.让导体ab在同一磁场中以较大的速度在磁场中向右运动，观察灵敏电流计的指针偏转角度。C.比较两次灵敏电流计指针偏转角度的大小，即可知道感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关。(2)A(3)磁体磁性强弱磁体运动的快慢(4)改变切割方向(或改变磁场方向)对调磁极(或改变磁体的运动方向)解析 (1)感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的，在已经对磁场方面作出猜想的

23、前提下，就要从运动这方面作出猜想：感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的快慢有关。(2)因为多匝线圈在磁场中运动时，相当于多根导线同时切割磁感线，即相当于多个电源串联，则电路中电流较大，故选A。(3)我们知道，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动可以产生感应电流，即导体和磁场发生了相对运动；本题中磁场运动，可以认为导线相对于磁场发生了运动，故也可以产生感应电流；感应电流的大小与磁场的强弱、磁体运动的变慢以及线圈的匝数等有关。(4)感应电流的方向与切割磁感线的运动方向及磁场方向有关，故二者都可以通过改变磁场方向或运动方向来改变电流方向。13(1)ba(2)b(3)解析 (1)由题意知，当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为ab；则当向左拉动金属棒时，金属棒运动的方向改变，通过金属棒的电流方向改变，为ba。(2)当向右拉动金属棒时，通过金属棒的电流方向为ab，在金属棒的外部，电流的方向是ba