专题20 电和磁（解析版）

专题20电和磁【思维导图】【知识点回顾】知识点一、磁现象磁场磁现象：磁性：物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质（吸铁性）的性质叫磁性。磁体：具有磁性的物体，叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。磁体的分类：①形状：条形磁体、蹄形磁体、针形磁体；②来源：天然磁体（磁铁矿石）、人造磁体；③保持磁性的时间长短：硬磁体（永磁体）、软磁体。磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁极在磁体的两端。磁体两端的磁性最强，中间的磁性最弱。磁体的指向性：可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南（叫南极，用S表示），另一个磁极指北（叫北极，用N表示）。无论磁体被摔碎成几块，每一块都有两个磁极。磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（若两个物体互相吸引，则有两种可能：①一个物体有磁性，另一个物体无磁性，但含有钢铁、钴、镍一类物质；②两个物体都有磁性，且异名磁极相对。）磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化。钢和软铁都能被磁化：软铁被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁性材料；钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以钢是制造永磁体的好材料。2、磁场：磁场：磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的。磁场的方向：把小磁针静止时北极所指的方向定为那点磁场的方向。磁场中的不同位置，一般说磁场方向不同。磁感线：在磁场中画一些有方向的曲线，任何一点的曲线方向都跟放在该店的磁针北极所指的方向一致。这样的曲线叫做磁感线。对磁感线的认识：①磁感线是在磁场中的一些假想曲线，本身并不存在，作图时用虚线表示；②在磁体外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。在磁体内部正好相反。③磁感线的疏密可以反应磁场的强弱，磁性越强的地方，磁感线越密，磁性越弱的地方，磁感线越稀；④磁感线在空间内不可能相交。典型的磁感线：3、地磁场：地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，在地球周围的空间存在着磁场，叫做地磁场。地磁场的北极在地理南极附近；地磁场的南极在地理北极附近。小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。地理的两极和地磁的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离（地磁偏角），世界上最早记述这一现象的人是我国宋代的学者沈括。（《梦溪笔谈》）知识点二、电生磁1、奥斯特实验：最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。奥斯特实验：

对比甲图、乙图，可以说明：通电导线的周围有磁场；

对比甲图、丙图，可以说明：磁场的方向跟电流的方向有关。通电螺线管的磁场：通电螺线管外部的磁场方向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，通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。3、安培定则：用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。知识点三、电磁铁电磁继电器电磁铁：定义：插有铁芯的通电螺线管。特点：①电磁铁的磁性有无可由通断电控制，通电有磁性，断电无磁性；②电磁铁磁极极性可由电流方向控制；③影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数、：电磁铁的电流越大，它的磁性越强；电流一定时，外形相同的电磁铁，线圈匝数越多，它的磁性越强。电磁继电器：电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路的装置。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。电磁继电器的结构：电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。扬声器：扬声器是将电信号转化成声信号的装置，它由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。扬声器的工作原理：线圈通过如图下所示电流时，受到磁体吸引而向左运动；当线圈通过方向相反的电流时，受到磁体排斥而向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。知识点四、电动机磁场对通电导线的作用：通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直；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。（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导线没有力的作用。电动机：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。电动机是由转子和定子两部分组成的。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。提高电动机转速的方法：增加线圈匝数、增加磁体磁性、增大电流。知识点五、磁生电电磁感应现象：英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。内容：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。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。（当导体运动方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，感应电流的方向也随之改变；当导体运动方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）

2、发电机：发电机是根据电磁感应现象制成的，是将机械能转化为电能的装置。发电机是由定子和转子两部分组成的。从电池得到的电流的方向不变，通常叫做直流电。（DC）电流方向周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。（AC）在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率，频率的单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国供生产和生活用的交流电，电压是220V，频率是50Hz，周期是0.02s，即1s内有50个周期，交流电的方向每周期改变2次，所以50Hz的交流电电流方向1s内改变100次。【例题精析】（2022•广元）小张学习了“电与磁”知识后，设计了如图所示的装置：用导线将磁场中的金属杆ab、cd和光滑金属导轨连接成闭合回路。以下说法正确的是（）A．当左右移动cd时，ab不会运动 B．当左右移动ab时，cd会运动 C．当上下移动右侧磁体时，ab会运动 D．当左右移动cd时，右侧装置工作原理与电动机原理相同【解答】解：A、当左右移动cd时，导体cd在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，此时导体ab有电流通过，则导体ab在磁场中会受到力的作用而运动，故A错误；B、当左右移动ab时，导体ab在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，此时导体cd有电流通过，则导体cd在磁场中会受到力的作用而运动，故B正确；C、当上下移动右侧磁体时，导体cd没有切割磁感线，不能产生感应电流，故ab没有电流通过，不会运动，故C错误；D、当左右移动cd时，导体cd在磁场中做切割磁感线运动，电路中会产生感应电流，这就是叫电磁感应现象，右侧装置工作原理与发电机原理相同，故D错误。故选：B。（2022•永州）在螺线管附近放一小磁针，静止时小磁针位置如图所示。闭合开关S时，小磁针发生旋转，关于通电螺线管的N极及小磁针旋转方向描述正确的是（）A．通电螺线管的左侧是N极，小磁针顺时针旋转 B．通电螺线管的左侧是N极，小磁针逆时针旋转 C．通电螺线管的右侧是N极，小磁针顺时针旋转 D．通电螺线管的右侧是N极，小磁针逆时针旋转【解答】解：闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，即通电螺线管的右端为N极、左端为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的N极应向右旋转，即小磁针逆时针旋转，故D正确。故选：D。（2022•百色）如图所示，闭合开关，下列判断正确的是（）A．小磁针偏转，说明通电导体周围存在磁场 B．只对调电源正负极，小磁针偏转方向不变 C．通电螺线管的右端为N极 D．在螺线管内插入铁芯，螺线管的磁性强弱不变【解答】解：A、闭合开关，小磁针受到磁场力的作用发生偏转，说明通电导体周围存在磁场，故A正确；B、通电导体周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，当调换电源的正负极时，电流方向磁场的方向改变，小磁针的受力的方向改变，转动的方向改变，故B错误；C、电流从电源的正极流出，根据安培定则可知，通电螺线管的左端是N极，右端为S极，故C错误；D、在通电螺线管内插入铁芯，铁芯被螺线管的磁场磁化，被磁化的铁芯的磁场和螺线管的磁场共同作用，磁场大大增强，故D错误。故选：A。（2022•晋中）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（）A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位上升时，通过R0电流变小 C．水位下降时，R0的电功率变大 D．水位下降时，RN的阻值会变大【解答】解：由图可知，控制电路中定值电阻R0与压敏电阻RN串联；AB、由“池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水”可知，此时衔铁被吸引，动触点与静触点分离，电磁铁的磁性增强，控制电路中的电流变大，由串联电路的电流特点可知，通过R0的电流变大，故AB错误；CD、由“池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水”可知，此时衔铁被释放，动触点与静触点接触，电磁铁的磁性减弱，控制电路中的电流变小，由P＝UI＝I2R可知R0的电功率变小，故C错误；由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻变大，由串联电路的电阻特点可知，RN的阻值变大，故D正确。故选：D。（2022•晋中）人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，如图所示，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图中是它静止时的指向。下列判断正确的是（）A．鱼形铁不能被磁体吸引 B．指南鱼周围存在磁感线 C．指南鱼鱼头应标注“N” D．指南鱼的腹部磁性最强【解答】解：A、磁性是指能够吸引铁、钴、镍等物质的性质；鱼形铁是用铁制成的，能被磁体吸引，故A错误；B、指南鱼被磁化后，周围存在磁场，而磁感线实际不存在，是为了描述磁场的分布假想的曲线，故B错误；C、地磁场的南极在地球的北极附近，地磁场的北极在地球的南极附近，如图所示，指南鱼鱼头指向北方，根据异名磁极相互吸引，指南鱼鱼头应标注“N”，故C正确；D、指南鱼是一个磁体，两个磁极位置的磁性最强，中间最弱，故D错误。故选：C。（2022•常德）如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位达到金属块A时（日常生活用水是导电的），电路中（）A．绿灯亮 B．红灯亮 C．红灯、绿灯都亮 D．红灯、绿灯都不亮【解答】解：图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。故选：B。（2022•江西）如图所示，是某同学自制的简易电磁锁原理图。闭合开关S，滑片P向左移动，使静止在水平桌面的条形磁体滑动，打开门锁。下列说法正确的是（）A．通电后电磁铁a端为S极 B．滑片向左移动的过程中电磁铁的磁性增强 C．条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力 D．条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小【解答】解：A、电流从螺线管右端流入，左端流出，故据安培定则可知，此时电磁铁的a端是N极，故A错误；B、滑动变阻器的滑片P向左端移动，电阻变小，电流变大，故电磁铁的磁性变强，故B正确；C、电磁铁的右端为S极，根据异名磁极相互吸引的特点可知，条形磁体受到向左的吸引力，条形磁体向左滑动，条形磁体受到水平桌面的向右的摩擦力，故C错误；D、压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力不变，故D错误；故选：B。（2022•温州）如图是某同学发明的“铁皮自动分开装置”。将强磁铁靠近一叠铁皮，被磁化后的铁皮会自动分开。铁皮分开的原因是（）A．同名磁极相互吸引 B．异名磁极相互吸引 C．同名磁极相互排斥 D．异名磁极相互排斥【解答】解：被磁化后的铁皮会自动分开，说明磁化后的铁皮相互排斥，根据磁极间的相互作用规律可知，此时两铁皮分开的原因是同名磁极相互排斥，故C正确。故选：C。（2022•十堰）某小区因暴雨引起车库积水，部分车辆被淹，小明看到新闻后，设计了如图所示的车库积水自动报警器，如图是该报警器原理图，金属块A和B分别固定在车库地面附近适当高处，若车库积水水面到达B处（选填“A”或“B”）时，红（选填“绿”或“红”）灯发光报警，此时电磁铁的上端是N极（选填“N”或“S”）。【解答】解：（1）当水位没有达到B时，电磁铁没有磁性，只有绿灯亮；当水位到达B时电路接通，电磁铁有磁性，衔铁就会在电磁力吸引的作用下与红灯接通，红灯亮。因此，红灯亮就表示水位过高报警。（2）工作时，电流从电磁铁的下面导线流入，上面导线流出，利用安培定则可以判断电磁铁的下端为S极，上端为N极。故答案为：B；红；N。（2022•湖北）有些小朋友玩的旱冰鞋，其内部虽然没有电池，但旱冰鞋的轮子滚动时，嵌在轮子中的LED灯会发光。这是因为轮子在滚动的过程中，发生了电磁感应现象，产生了感应电流，LED灯相当于用电器（选填“电源”或“用电器”）。发电机（选填“发电机”或“电动机”）就是根据电磁感应的原理制成的。【解答】解：小朋友玩的旱冰鞋，其内部虽然没有电池，但旱冰鞋的轮子滚动时，嵌在轮子中的LED灯会发光。这是因为轮子在滚动的过程中，发生了电磁感应现象，产生了感应电流，LED灯相当于用电器。发电机是根据电磁感应的原理制成的。故答案为：感应电流；用电器；发电机。（2022•绍兴）如图是手机无线充电的原理简化图。当充电器线圈接通电源之后，该线圈就会产生一个磁场，当手机放在充电器上的时候，手机中的线圈就会产生感应电流，实现无线充电。（1）手机线圈中产生电流是利用电磁感应现象。（2）当充电器线圈中某一时刻的电流方向如图所示，则图中B点的磁场方向是向上（选填“向上”或“向下”）。（3）与传统方式相比，请你对这种充电方式进行评价：优点：使用方便、兼容性强、可以一对多进行充电；缺点：充电效率较低、电磁辐射较大。【解答】解：（1）电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生电流。所以手机线圈中产生电流是利用电磁感应现象。（2）电流从上往下看是逆时针转动，利用右手螺旋定则判断B点磁场方向是向上；（3）和传统充电相比，无线充电不需要数据线，避免了多种充电接口，所以充电方便、可以兼容多种充电接口的手机充电、可以一对多进行充电；缺点：电磁辐射较大、充电效率低。故答案为：（1）电磁感应；（2）向上；（3）优点：无线充电不需要数据线，避免了多种充电接口，所以充电方便、可以兼容多种充电接口的手机充电、可以一对多进行充电；缺点：充电效率较低、电磁辐射较大。（2022•成都）为实现节能和智能控制，空调内部用到了传感器和电磁继电器，如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关（选填“用电器”、“电源”或“开关”）。夏天，空调制冷，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，控制电路的电流减小，电磁铁的磁性减弱，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。【解答】解：（1）电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关；（2）根据题意可知，房间温度降低，热敏元件的电阻增大，电路中总电阻增大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，电磁铁磁性减弱，当温度低到一定值时，衔铁在弹簧的作用下抬起，压缩机停止工作。故答案为：开关；减弱。（2022•随州）如图所示，一个通电螺线管，绕线未画出，电源“+、﹣”极未标出，为了防止短路，绕线具有一定的电阻。已知一个可自由转动的小磁针放在螺线管的一端最终静止时状态如图，图中的“N”是小磁针的极性。要求：（1）画出绕线（三匝即可），使它和电源形成闭合回路。（2）标出电源“+、﹣”极。若有多种情况满足“（1）、（2）”的要求，考生只画一种情况。（3）画一条螺线管周围的磁感线。【解答】解：小磁针N极向上，由磁极间的相互作用规律可知，通电螺线管的上端为N极；磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极；假设电源的上端为“+”极，根据安培定则，大拇指指向螺线管的N极，弯曲的四指指向电流方向，因此电流从上端流入，螺线管的绕线方向如下图所示：。或假设电源的下端为“+”极，根据安培定则，大拇指指向螺线管的N极，弯曲的四指指向电流方向，因此电流从下端流入，螺线管的绕线方向如下图所示：。【习题巩固】一．选择题（共8小题）1．（2022•广陵区二模）如图是一种手摇式手电筒，透过透明的壳体可以看到里面有线圈，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这种现象是（）A．电流磁效应 B．静电现象 C．磁化现象 D．电磁感应现象【解答】解：由题意可知，该手电筒有线圈，使用时将它来回摇晃，线圈在磁场中就做切割磁感线运动，此时线圈中有感应电流产生，所以此手电筒发电的原理是电磁感应现象。故选：D。2．（2022•临清市三模）下列有关电与磁的说法正确的是（）A．铁和铝都能够被磁体吸引 B．磁感线是用来形象描述磁场而真实存在的线 C．电流的周围存在着磁场 D．电磁感应是将电能转化为机械能【解答】解：A、磁体能够吸引铁、钴、镍等物质，铜和铝都不是磁性材料，磁体都不能吸引，故A错误；B、磁感线是为了描述磁场人们想象出来的曲线，磁感线是不存在的，故B错误；C、奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，故C正确；D、闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中有感应电流产生，这是电磁感应原理，根据这个原理可制成发电机，是机械能转化为电能，故D错误。故选：C。3．（2022•牡丹江一模）关于电与磁，下列说法正确的是（）A．同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥 B．法拉第最早发现电流的磁效应 C．改变通过电磁铁的电流大小可以改变其磁性的强弱 D．只要闭合电路的部分导体在磁场中运动，电路中就会产生电流【解答】解：A、同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故A错误；B、奥斯特实验表明通电导体周围存在磁场，奥斯特最早发现电流的磁效应，故B错误；C、电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，改变通过电磁铁的电流大小可以改变电磁铁磁性的强弱，故C正确；D、闭合电路的部分导体只有在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会产生感应电流，故D错误。故选：C。4．（2022•顺城区模拟）如图所示的自发电门铃省去了更换电池的麻烦。在呼叫器内置发电装置，按压按钮产生电流使门铃指示灯发光，同时启动门铃室内机响铃。下列说法正确的是（）A．门铃的塑料按钮属于导体 B．自发电的原理是电磁感应 C．自发电的过程是将电能转化为机械能 D．门铃指示灯与室内机一定是并联【解答】解：A、门铃的塑料按钮不容易导电，是绝缘体，故A错误；BC、按压门铃按钮时，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，这是电磁感应现象；该过程中，机械能转化为电能，故B正确，C错误；D、门铃指示灯与室内机工作时相互影响，一定是串联在电路中的，故D错误。故选：B。5．（2022•鼓楼区校级模拟）如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（）A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线 B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光 C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大 D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1【解答】解：A、开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确；B、如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故B错误；C、当光照强度增大时，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，根据串联电路的电阻关系可知，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，根据P＝UI可知，控制电路的功率变大，故C正确；D、由题知，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图可知此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，根据I=UR可知控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小；电磁铁的吸合电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，衔铁被吸下时电路的总电阻不变，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，此时光敏电阻的阻值较大，则应换用阻值较小的R1，故故选：B。6．（2022•宝应县三模）某组同学在做“探究通电直导线周围的磁场”的实验中，按照要求将直导线与小磁针平行放置（如图甲）完成实验后，又将直导线与小磁针垂直放置（如图乙）闭合开关，发现小磁针没动（电路完好），同学们对此原因进行分析讨论，你认为下面4句话正确的是（）①导线周围有磁场②导线周围没有磁场③磁针没有受到磁力的作用④磁针受到了磁力的作用A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【解答】解：将直导线与小磁针垂直放置，闭合开关，导线中有电流通过，则导线的周围存在磁场，故①正确，②错误；小磁针的N极的指向与磁场的方向相同，即小磁针的受力方向与磁场方向相同，所以小磁针不会偏转，故③错误，④正确；故选：B。7．（2022•苏州二模）如图甲是直流电动机模型，图乙是小明制作的一台简易电动机（线圈左侧轴的漆皮被刮去一半，线圈右侧轴的漆皮被全部刮掉）。下列说法中正确的是（）A．电动机是利用电磁感应原理工作的装置 B．图乙中刮去一半漆皮的轴与图甲中换向器的作用相同，都是为了改变线圈中的电流方向 C．将图甲中电源的正负极对调，线圈的转动方向不变 D．将图乙中金属支架的高度降低，线圈的转速会加快【解答】解：A、电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故A错误；B、将图乙中线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，线圈在转动的过程中，电流的方向不变，只有半周有电流，线圈由于具有惯性能持续的转动下去，与图甲的换向器的作用不同，故B错误；C、将图甲中电源的正负极对调，线图中电流的方向改变，线圈的转动方向改变，故C错误；D、将图乙中金属支架的高度降低，磁性增强，线圈的转速会加快，故D正确。故选：D。8．（2022•重庆模拟）如图所示是燃油汽车启动装置的电路简图。汽车启动时，需将钥匙插入仪表板上的钥匙孔并旋转，则下列分析正确的是（）A．电动机工作时将机械能转化为电能 B．电磁铁是利用电流的磁效应来工作的 C．电磁铁通电后电磁铁的上端为S极 D．汽车正常行驶时钥匙开关必须闭合【解答】解：A．电动机工作时消耗电能，将电能转化为机械能，故A错误；B．电流周围存在磁场，电磁铁是利用电流的磁效应来工作的，故B正确；C．根据安培定则，电磁铁通电后电磁铁的上端为N极，故C错误；D．汽车正常行驶时，启动电机不需持续工作，钥匙开关也不需闭合，故D错误。故选B。二．实验探究题（共5小题）9．（2022•镇平县模拟）为了探究磁场，小华做了如下实验。（1）探究磁体周围的磁场：①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁针，从而在磁场中有序地排列起来，如图甲所示；②再在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时的情况如图乙所示，黑色一端表示磁体的N极；某点小磁针北极所指的方向就是该点的磁场方向；（2）探究通电螺线管周围的磁场：把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图丙所示，说明通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似，图中右（选填“左”或“右”）端是螺线管的N极。【解答】解：（1）①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑，再将玻璃板放在条形磁体上方，然后轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明铁屑被磁化了；②在玻璃板上放一些小磁针，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向；（2）由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；根据小磁针可知，螺线管的右端是N极。故答案为：（1）①轻敲；②磁场；（2）条形；右。10．（2022•鼓楼区校级一模）磁感应强度B用来描述磁场的强弱，国际单位是特斯拉，符号是T。为了探究电磁铁外轴线上磁感应强度的大小与哪些因素有关，小聪设计了如图1所示的电路，图甲中电源电压为6V，R为磁感应电阻，其阻值随磁感应强度变化的关系图线如图2所示。（1）当只闭合S2时，通电螺线管的左端为N极；（2）当闭合S1和S2，图1乙中滑动变阻器的滑片P向右移动时，小超发现图1甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁敏电阻R的阻值变大，电磁铁的磁感应强度变大；（3）闭合开关S1和S2，保持滑片P不动，沿电磁铁轴线向左移动磁感应电阻R，测出R离电磁铁左端的距离s与对应的电流表示数I，算出R处磁感应强度B的数值如表，请计算s＝5cm时，B＝0.40T；s/cm123456I/mA101215203046B/T0.680.650.60.510.20（4）通过表格数据可以得出：磁感应电阻与电磁铁距离越远，磁感应强度越小。【解答】解：（1）根据右手螺旋定则可判断，通电螺线管的左端为N极；（2）闭合S1和S2，图乙中滑动变阻器的滑片P向右移动，变阻器接入电路的电阻变小，通过电路的电流变大，电磁铁的磁感应强度变大，图甲中电流表的示数逐渐减小，说明磁感应电阻R的电阻变大；（3）s＝5cm时，由表格数据可知此时电流表示数是30mA，由欧姆定律可得，此时磁感应电阻的阻值：R=UI=6V30×10-3A=（4）综合以上实验数据，分析（3）中的表格数据可以得出：电磁铁外轴线上磁感应强度随电磁铁电流的增大而增大，离电磁铁越远，磁感应强度越小。故答案为：（1）N；（2）大；大；（3）0.40；（3）小。11．（2022•宝应县三模）如图所示是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件的实验，用一根绝缘的细线将一根铜棒AB悬挂在U形磁体的磁场中，再将铜棒AB，电流计及开关用导线连成一个闭合电路。（1）闭合开关后，要使电路中产生感应电流，铜棒AB应左右（选填“上下”或“左右”）运动。发现这种电磁感应现象的科学家是法拉第。（2）产生感应电流时，导体AB相当于电源。（3）要使电路中产生感应电流的方向改变，除了改变AB棒的运动方向外，还可以采用的方法是对调磁极。【解答】解：（1）闭合开关后，铜棒AB左右运动时，铜棒做切割磁感线运动，电路中会有感应电流产生，电磁感应现象是英国科学家法拉第发现的。（2）产生感应电流时，做切割磁感线运动的导体AB相当于电源；（3）要使感应电流的方向发生变化，可以采取改变导体的运动方向或对调磁极。故答案为：（1）左右；法拉第；（2）导体AB；（3）对调磁极。12．（2022•开福区模拟）为探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小明做了如下的实验。步骤1：在水平桌面上放置一小车，小车上固定一块条形磁铁，连接好如图所示的电路，并将滑动变阻器调至最左端。步骤2：闭合开关后，小明发现小车会沿水平方向向右运动，则螺线管的右端为N极。步骤3：断开开关，把小车重新放在起始位置，依次向右移动变阻器滑片，闭合开关，小明观察到小车在水平桌面上运动的距离一次比一次远，通过本组实验可探究出电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。【解答】解：（1）为了保护电路，连接电路时，将滑动变阻器调至最大阻值处，即最左端；（2）根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，螺线管的右端为N极；（3）依次向右移动变阻器滑片，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，其他因素不变，小车在水平桌面上运动的距离一次比一次运，是因为电磁铁磁性增强，排斥力增大，说明通过本组实验可探究出电磁铁的磁性强弱与电流大小有关。故答案为：（1）左；（2）N；（3）电流大小。13．（2022•东莞市一模）（1）小明利用图甲的装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，实验中，小明同学通过观察电流表的指针是否偏转判断电路中是否产生感应电流。闭合开关，当导体ab水平左右运动时，发现灵敏电流计的指针发生了摆动，表明电路中有电流通过，此时导体ab（灵敏电流计”或“导体ab”）就相当于电路中的电源。（2）小明再利用图乙所示装置做“探究磁场对电流的作用”实验。闭合开关，ab向右运动，说明磁场对通电导体有力的作用，断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体棒ab向左运动，说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。【解答】解：（1）实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流；导体ab在水平方向左右运动，导体ab切割磁感线运动，导体中有感应电流产生，此时导体ab提供了电流，在电路中相当于是电源；（2）将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，电路中没有电流，导体静止不动，闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用；断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，磁场方向改变，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反，向左运动，这说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。故答案为：（1）电流表的指针是否偏转；（2）通电导体；磁场方向。三．计算题（共3小题）14．（2022•兰考县二模）如图所示是空调自动控制装置。已知R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如表1所示。继电器的线圈电阻R0＝10Ω，左边控制电路的电源电压为6V恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。表1温度t/℃0510152025303540电阻R/Ω600550500450120390360330300（1）请通过计算说明空调的启动温度是多少℃？（2）为将空调的启动温度改为30℃请说出一个调节的方法？（3）若空调的铭牌如表2所示，设夏季时空调每天以额定功率工作6h，每月按30天计算，该空调一个月消耗电能是多少？（4）为节约用电，夏季要适当升高空调的启动温度，晓红认为可以适当增大线圈的匝数，请你说说该方法是否可行，并说明理由。表2电源220V50Hz额定功率：制冷2200W制热2800W质量10kg【解答】解：（1）当电流达到15mA时，衔铁被吸合，右侧空调开始工作。由I=URR总=UI=此时热敏电阻的阻值：R热＝R总﹣R0＝400Ω﹣10Ω＝390Ω，对照表格数据可知，此时的启动温度是25℃。（2）因为电路启动时的总电阻为400Ω，由表中数据可知，空调启动温度设定为30℃时，热敏电阻的阻值为360Ω，则电路中还应串联的电阻：R′＝R总﹣R热′﹣R0＝400Ω﹣360Ω﹣10Ω＝30Ω。（3）由名牌可知，空调的额定电压为220V，制冷时，额定功率为2200W，由P＝UI得，空调正常工作时的电流：I=PU空调每月工作时间t＝30×6h＝180h，空调的制冷功率P＝2200W＝2.2kW，则空调一个月消耗的电能：W＝Pt＝2.2kW×180h＝396kW•h＝396度。（4）不可行，因为本装置启动的电流是一定的，通过改变电阻来改变启动温度，增大线圈的匝数对继电器的线圈电阻改变不明显，通常可串联一个定值电阻。答：（1）计算说明该空调的启动温度是25℃；（2）为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联30Ω的电阻；（3）夏季运转时，空调正常工作时的电流为10A；假如夏季每天以额定功率工作6小时，每月按30天计算，一个月耗电396度（4）不可行，增大线圈的匝数对继电器的线圈电阻改变不明显。15．（2022•万安县模拟）基于环保性、能源安全性等原因，大力发展新能源汽车新兴产业是我国的基本国策。如图，电动汽车是以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶。下表是某电动汽车的主要技术指标：最高车速120km/h一次充电连续行驶里程150km蓄电池336V/40A•h高性能磷酸铁锂电池充电时间4﹣6h每百公里耗电12kW•h整车质量