8.1.专题一电与磁（解析版）

专题一电与磁微专一理解磁性和磁场1.如图所示是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是（▲）A.a点的磁场强度比b点的磁场强B.将该条形磁体水平悬挂起来自由转动，静止时左端指向地理南极C.置于a点的小磁针静止时S极指向左端D.磁感线是假想曲线，图中画磁感线处有磁场，在磁感线间的空白处没有磁场【答案】B【解析】【分析】【详解】A.磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故a处磁场比b处弱，故A错误；B.磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，构成闭合曲线，由图该条形磁体的右端为N极，左端为S极，将该条形磁体水平悬挂起来自由转动，静止时左端指向地理南极，故B正确；C.小磁针静止时北极所指的方向与该点的磁感线方向一致，所以a处的小磁针静止时南极应指向右侧，故C错误；D.磁感线的疏密表示磁场的强弱，在磁场中画出磁感线处存在磁场，在磁感线间的空白处也存在磁场，故D错误。故选B。2.如图所示，在一竖立圆环形导线的中央悬挂一个轻质小磁针（悬挂装置图中未画出），通入如图所示的电流时，下列说法中正确的是（▲）A.小磁针的N极转向纸内B.小磁针的N极转向纸外C.小磁针保持不动D.小磁针的N极在纸面内沿顺时间方向转动【答案】A【解析】解决该题需用以下知识点：一个通电线圈也有N极和S极，也按照安培定则判断，纸里是线圈的N极，纸外是线圈的S极；线圈外部的磁场是从线圈的N极出来回到S极，线圈内部的磁场是从线圈的S极出来回到N极；磁场中该点的磁体N极受到磁力方向和该点的磁场方向相同。【分析】通电线圈内部的磁场方向和通电线圈外部的磁场方向不同，通电线圈内部的磁场从S极出来回到N极，通电线圈外部的磁场从N极出来回到S极。【详解】根据安培定则知，纸里是通电螺线管的N极，纸外是通电螺线管的S极；通电螺线管内部的磁场是从S极出来回到N极，小磁针在通电螺线管的内部，小磁针N极受到的磁力和磁场方向相同，故小磁针垂直指向纸里。故选：A。3.1852年，法拉第经过深入的思考和大量的尝试，建立了“力线”的概念。他认为在磁极周围充满了“力线”，依靠“力线”将磁极间的作用联系起来。他还利用细铁屑把这种所谓的“力线”形象地呈现出来。小科进行了如下实验：①在玻璃板上均匀地撒上一层薄薄的细铁屑；②把玻璃板放在条形磁铁上，观察细铁屑的分布情况；③轻敲玻璃板，再观察细铁屑的分布情况。请回答下列问题：（1）如图所示为实验步骤③得到的细铁屑分布情况。请你在图中对应的位置上画出经过A点的磁感线。（2）实验步骤②中未敲玻璃板，“力线”未能通过细铁屑呈现出来；而步骤③中轻敲玻璃板，“力线”能通过细铁屑呈现出来。上述原因分别是什么？▲。【答案】（1）如图：（2）②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，是由于磁力较小，由于铁屑受到摩擦力的作用，其运动状态没有发生变化；步骤③中轻敲玻璃板“力线”，此时摩擦力减小，磁力大于摩擦力，则磁感线能通过细铁屑呈现出来。【解析】（1）在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出来，回到磁体的S极的。（2）根据铁屑受到摩擦力的作用分析。【分析】本题考查了考查了磁感线的方向、摩擦力的作用，属于基础知识，要掌握。【详解】（1）根据磁感线的特点可知，在磁体的外部，磁感线是从磁体的N极出来，回到磁体的S极的，所以A点的磁感线是向左的，如图：（2）实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，是由于磁力较小，由于铁屑受到摩擦力的作用，其运动状态没有发生变化；步骤③中轻敲玻璃板“力线”，此时摩擦力减小，磁力大于摩擦力，则磁感线能通过细铁屑呈现出来。故答案为：（1）如图：（2）②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，是由于磁力较小，由于铁屑受到摩擦力的作用，其运动状态没有发生变化；步骤③中轻敲玻璃板“力线”，此时摩擦力减小，磁力大于摩擦力，则磁感线能通过细铁屑呈现出来。微专二电磁铁及其应用如图所示是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，下列说法正确的是（▲）A.电铃应接在A和C之间B.当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱C.用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最低浓度比设定值高D.为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2的滑片向下移【答案】C【解析】（1）（2）图中气敏电阻R1阻值随CO浓度的增大而减小，由欧姆定律得出控制电路的电流变化，根据影响电磁铁磁性强弱的因素可知磁性的变化，结合电路分析；（3）用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，据此分析；（4）在CO浓度越低电阻越大，因控制电路衔铁被吸下的最小电流不变，由欧姆定律和电阻的串联分析。【分析】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用和影响电磁铁磁性强弱的因素，难度不大。【详解】AB、当CO浓度升高，气敏电阻R1阻值减小，控制电路总电阻减小，电源电压不变，则控制电流电流增大，电磁铁磁性增强；当CO浓度高于某一设定值时，衔铁被吸下，电铃发声报警，故电铃应接在B、D之间，故AB错误；C、用久后，电源电压U1会减小，由欧姆定律，只有当R1阻值变小时，控制电路才能达到衔铁被吸下的最小电流，即报警时CO最小浓度比设定值高，故C正确；D、在CO浓度越低，气敏电阻R1阻值越大，因控制电路衔铁被吸下的最小电流不变，由欧姆定律和电阻的串联可知，I=，即减小变阻器的电阻，故将R2的滑片向上移，故D错误。故选：C。5.在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环，其简化示意图如图所示。线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，则下列说法正确的是（▲）A.在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向左的作用力B.要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为直流电源C.要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源为交流或直流电源均可D.要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电源【答案】D【解析】（1）由图知：当“人工心脏泵”工作时，血液从阀门S2进，从阀门S1送出；故使得阀门S2打开，S1关闭，则血液进入血管，处于送血状态，根据磁极间的相互作用结合安培定则可判断电流的流向。（2）根据人的心脏分为四个腔，其血液循环包括体循环和肺循环两条途径分析。【分析】本题为物理知识在生产生活中的应用题，题目中给出了必要的信息，应注意提取有用信息并结合相关物理知识求解。【详解】（1）由图知：若要使血液流入该“血泵”，血液从阀门S2抽进，从阀门S1送出；故应使活塞左移，使得阀门S2打开，S1关闭，螺线管左端应为S极，此时异名磁极相互吸引，则血液进入血管，处于送血状态。由右手螺旋定则可知，右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向电流的方向，则电流应从电磁铁线圈的b端流入；故A错误；（2）人的心脏是推动血液循环流动的泵，左心室与右心室同时收缩，左心室射出的血液经主动脉、各级动脉流往全身各处，最后经上、下腔静脉流回右心房，这条血液循环路线就是体循环；右心室射出的血液，经肺动脉流向肺，再经肺静脉流回左心房，这条血液循环路线就是肺循环。因此要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为交流电，故BC错误，D正确。故选：D。6.如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁右端固定并保持水平，且与条形磁铁在同一平面和相同高度。当电路中开关S´由断开到闭合时，条形磁铁一直保持静止，下列说法正确的是（▲）A.开关S´闭合后，电磁铁左端是S极B.开关S´闭合后，条形磁铁受到摩擦力的方向向左C.滑片P向右移动时，条形磁铁受到的摩擦力逐渐减小D.开关S´断开时，条形磁铁与电磁铁之间没有力的作用【答案】C【解析】（1）根据安培定则判断电磁铁磁极；（2）由滑片的移动可知接入电阻的变化及电流的变化，则可知磁性强弱的变化；（3）二力平衡的条件是：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在同一个物体上。【分析】本题涉及到安培定则、影响电磁铁磁性强弱的因素、欧姆定律等多个知识点，能够将各知识点灵活应用并注意各内容间的相互联系。【详解】A、S´闭合时，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向电磁铁左端，即电磁铁左端为N极，右端为S极，故A错误；B、磁体的右端为N极，电磁铁左端为N极，同名磁极相互排斥，故条形磁铁受到摩擦力方向是向右的，故B错误；C、滑片P向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，条形磁铁静止在水平桌面上，竖直方向上的重力与支持力是一对平衡力，而条形磁铁在水平方向有受到平衡力的作用，所以条形磁铁受到两对平衡力的作用，由于排斥力减小，故摩擦力也减小，故C正确；D、S´断开时，左边是磁铁，当电磁铁断电后，磁铁和铁芯之间仍然有吸引力存在，故D错误。故选：C。7.出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻。当超载时，电铃会报警，已知控制电路的电源电压U=6V,R1=100Ω,压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值均忽略不计。（1）请简要说明超载时，引起电铃报警的工作过程。（2）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，若某次该电梯厢内有总质量为800kg的乘客和物品，试通过计算说明电梯是否超载（g取10N/kg）。【答案】（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作；（2）电梯不超载【解析】（1）超载自动报警系统实质就是电磁继电器的应用，电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃工作电路接通；（2）根据乘客质量求出乘客重力，也就是对电梯的压力，找出图像中压力对应的R2电阻值，根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流，将这个电流和20mA比较得出结论。【分析】（1）超载自动报警系统的控制电路受压敏电阻控制，受到的压力越大，电阻越小，电路中电流越大，电磁铁磁性越强；（2）本题最后一问有多种解法，也可以根据电磁铁线圈工作电流结合欧姆定律的内容和图乙，推算出承受的最大压力和乘客的总重力进行比较判断是否超载。【详解】（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作。（2）电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N，由图乙，当压力F=8000N,对应的压敏电阻阻值R2=300Ω。所以控制电路中的电流为I==0.015A=15mA，因为15mA＜20mA。所以此时电梯不超载。故答案为：（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作；（2）电梯不超载。微专三了解磁场对通电导体的作用8.如图所示为直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（▲）A.在这两个时刻，导线ab中的电流方向不同，受到的磁场力方向也不同B.甲、乙两图中的线圈再转动90°角，都能到达平衡位置C.由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向D.若电动机持续转动，则电动机内外电路中的电流方向是不变的【答案】D【解析】【分析】【详解】由题图可知，导线ab在这两个时刻电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以这两个时刻导线ab的受力方向不同，故A正确；平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，题图磁感线均从右向左，故甲、乙两图中的线圈再转动90°,都能到达平衡位置，故B正确；电源的左侧为正极，从上往下看，线圈中电流都是顺时针方向，故C正确；电动机之所以能持续转动，是因为每当转过平衡位置时，换向器就会改变线圈中电流的方向，即电动机线圈外通过的是方向不变的电流，线圈内因为换向器的作用，电流方向在改变，故D错误。故选：D。9.小科利用如图所示的实验装置，探究磁场对通电导体的作用时，闭合开关后，他左右移动滑动变阻器的滑片，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态。经检查，全部实验器材均无故障且连接无误。请你猜想通电导体ab在磁场中处于静止的原因是▲（写出三点）。请写出检验这些猜想的方法：▲。【答案】（1）1.蹄形磁体磁性太弱；2.电源电压较低导致通过导体ab的电流太小；3.导体ab质量太大；（2）用磁性更强的蹄形磁体替换原来的磁体，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，观察导轨上的导体是否运动。（或将电源电压调高，或更换成轻质的导体）。【解析】

影响磁场力大小的因素是：电流的大小，磁体磁性的强弱。在探究磁场对通电导体的作用时，导轨上的导体ab始终处于静止状态，可能是由于蹄形磁体磁性太弱或电源电压较低导致通过导体ab的电流太小或导体ab质量太大。【分析】本题利用开放的情景，考查了学生的课堂实验探究过程，考查学生在探究过程中的动手、动脑能力。【详解】（1）影响磁场力大小的因素是：电流的大小，磁体磁性的强弱；在探究磁场对通电导体的作用时，闭合开关后，发现导轨上的导体ab始终处于静止状态，可能是蹄形磁体磁性太弱，也可能是电源电压较低、电流太小，导致磁场力过小；还可能是导体ab质量太大，压力大，导致摩擦力过大使导体ab始终处于静止状态；由此可以猜想通电导体ab在磁场中处于静止的原因是：1.蹄形磁体磁性太弱；2.电源电压较低导致通过导体ab的电流太小；3.导体ab质量太大。（2）检验猜想的方法是：用磁性更强的蹄形磁体替换原来的磁体，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，观察导轨上的导体是否运动。（或将电源电压调高，或更换成轻质的导体）。

故答案为：（1）1.蹄形磁体磁性太弱；2.电源电压较低导致通过导体ab的电流太小；3.导体ab质量太大；（2）用磁性更强的蹄形磁体替换原来的磁体，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，观察导轨上的导体是否运动。（或将电源电压调高，或更换成轻质的导体）。微专四理解电磁感应现象10.如图所示为交流发电机工作原理图，线圈在磁场中按图示方向持续转动，则（▲）A.两磁极间的磁场方向向左B.线圈在磁场中切割磁感线C.通过灯泡的电流方向不变D.线圈一定不受磁场力作用【答案】B【解析】【分析】【详解】A.在磁体的外部磁感线都是从N极出发回到S极，故图中两磁极间的磁场方向向右，故A错误；BC.发电机是根据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产生感应电流的原理制成的，感应电流的方向和磁场方向、导体切割磁感线的方向有关，由于导体切割磁感线的方向在改变，所产生的电流也会变化，故B正确，C错误；D.根据通电导线在磁场中受力的作用的原理可知，此时线圈一定会受到力的作用，故D错误。故选B。11.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”的实验装置，闭合开关后，导体棒、灵敏电流计、开关、导线组成闭合电路。实验观察到的现象如表所示。实验序号磁场方向导体棒ab运动方向灵敏电流计指针偏转情况1向下向上不偏转2向下不偏转3向左向右偏4向右向左偏5向上向上不偏转6向下不偏转7向左向左偏8向右向右偏