第二十章电与磁(原卷版+解析)

第二十章电与磁（原卷版）知识导航知识点回顾知识点1：\o"20.1磁现象磁场"磁现象磁场1、磁现象：磁性、磁体、磁极、磁化、磁场、磁感线等。（1）磁性：物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。（2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。它有指向性：指南北。（3）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。a、任何磁体都有两个磁极：北极(N极)和南极(S极)；b、同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（4）磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。a、铁、镍、钴等物质能被磁化，称为磁性材料；b、磁性材料能被磁化，非磁性材料不能被磁化；c、铁磁化后磁性容易消失，叫软磁性材料，钢磁化后磁性不容易消失，叫硬磁性材料。2、磁场：在磁体周围存在的一种物质，能使小磁针偏转，这种物质看不见，摸不到，我们把它叫做磁场。磁体周围存在着磁场。（1）磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；（2）磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生磁力的作用；（3）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就是该点的磁场方向。※注意：在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。3、磁感线：描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。（1）磁体外部的磁感线从N极出发回到S极，在磁体内部从S极出发回到N极；（2）磁体周围的磁感线是立体分布的，磁感线的疏密程度表示磁性强弱；（3）磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相交；（4）磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同；（5）磁场存在于磁体周围，是真实存在的，而磁感线是为了形象描述磁场虚构的。4、地磁场：地磁的北极在地理位置的南极附近；而地磁的南极则在地理位置的北极附近。（1）指南针属于磁体，静止时，总是指南北方向，是因为受到了地磁场的作用。（2）地磁的南北极与地理的南北极并不重合，它们的交角称磁偏角，这一现象是我国宋代学者沈括最早记述的。知识点2：\o"20.2电生磁"电生磁1、电流的磁效应：通电导线周围存在磁场（电能生磁），是由丹麦物理学家奥斯特发现的。（1）实验：奥斯特实验；（2）内容：通电导线周围存在磁场；磁场的方向与电流方向有关。2、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，两端的极性与螺线管中的电流方向有关。3、安培定则：（1）内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。（如下图）（2）口诀：入线见，手正握；入线不见，手反握。大拇指指的一端是北极(N极)。4、通电螺线管的性质：（1）通过电流越大，磁性越强；（2）线圈匝数越多，磁性越强；（3）插入软铁芯，磁性大大增强；（4）通电螺线管的极性可用电流方向来改变。知识点3：\o"20.3电磁铁电磁继电器"电磁铁电磁继电器1、电磁铁：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。（1）电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小或线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变。（2）影响电磁铁磁性强弱的因素：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。a.在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强；b.电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强；c.当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。（3）电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。2、电磁继电器：实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。（1）结构（如图所示）：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。（2）工作原理：当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。（3）作用：a.实现远距离操作；b.利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流；c.实现自动控制。知识点4：\o"20.4电动机"电动机1、磁场对电流的作用：通电导体在磁场中受磁力的作用。（1）能的转化：电能转化为机械能。（2）受力方向（利用左手定则判定）：跟电流方向和磁感线方向有关。※左手定则：左手平展，手心对准N极，大拇指与并在一起的四指垂直，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为受力方向。（3）应用：电动机。2、电动机（如图所示）（1）基本结构：转子（线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器。电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。（2）工作原理：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。（3）通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大），磁场的强弱（磁性越强，受力越大）和线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。（4）应用：直接电动机：（电动玩具、录音机、小型电器等）；交流电动机：（电风扇、洗衣机、家用电器等）。知识点5：\o"20.5磁生电"磁生电1、电磁感应：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，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流（磁生电），是由英国物理学家法拉第发现的。（1）产生感应电流的条件：a、电路必须闭合；b、只是电路的一部分导体切割磁感线运动。（2）感应电流的方向：跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。（3）能的转化：机械能转化为电能。（4）应用：发电机2、发电机（1）工作原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，交流发电机主要由定子和转子组成。（2）交流电：电流方向作周期性改变的电流。（3）直流电：电流方向不改变的电流。（4）产生的感应电流大小跟磁场强度、切割磁感线速度、线圈匝数（导体的长度）有关。（5）周期（T）、频率（f）：我国交流电周期是0.02s，频率为50Hz（每秒内产生的周期性变化的次数是50次），每秒电流方向改变100次。（6）发电机和电动机的区别※动圈式话筒的原理是电磁感应。典例分析考点1\o"20.1磁现象磁场"磁现象磁场【典例1】（2022•牡丹江）下列用磁感线描述的磁场方向不正确的是（）A． B． C． D．【典例2】（2021•陕西）我国古代很多著作对物理现象都有所描述．如西晋张华撰写的《博物志》记载到：“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。”意思是说，人在梳头、脱衣时通过摩擦使物体带了．宋代沈括所著的《梦溪笔谈》中描写到：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”意思是说小磁针在作用下一端指南略微偏东，文中指南的磁极为小磁针的极．【典例3】（2022•朝阳）闭合开关S后，在通电螺线管和条形磁铁的共同作用下，小磁针静止在图示位置。请在图中标出小磁针的N极和A点的磁感线方向。考点2\o"20.2电生磁"电生磁【典例4】（2022•宁波）如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针（黑色端为N极）静止时，下列图中磁针指向正确的是（）A． B． C． D．【典例5】（2022•广西）如图所示，通电螺线管周围存在磁场，M是某一磁感线上的一点，小磁针静止在磁场中，则M点的磁场方向及小磁针的左端极性分别是（）A．向左N极 B．向右N极 C．向左S极 D．向右S极【典例6】（2022•达州）如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为（选填“正极”或“负极”）；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数（选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。【典例7】（2022•鞍山）如图所示，在螺线管旁悬挂一条形磁体。闭合开关后，条形磁体向左偏。请在括号内标出：（1）通电螺线管的“N”或“S”极；（2）电源的“+”或“﹣”极。【典例8】（2022•东营）如图所示是“探究影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验装置。（1）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最（选填“左”或“右”）端；（2）闭合开关，调节滑片位置，电流表的指针如图所示，则电流表的示数为A，此时通电螺线管的下端是（选填“N”或“S”）极；（3）下列操作能减弱通电螺线管磁性的是（选填字母）；A．抽去铁芯B．电源两极对调C．减少线圈的匝数（4）电磁铁的用途很多，如电磁起重机，试再列举至少2项电磁铁在实际中的应用：、。考点3\o"20.3电磁铁电磁继电器"电磁铁电磁继电器【典例9】（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【典例10】（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处（选填“A”或“B”）时，（选填“绿”或“红”）灯发光报警，此时电磁铁的上端是极（选填“N”或“S”）。【典例11】（2022•陕西）如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变）。【典例12】（2022•海南）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。（1）如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是极（选填“N”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）。（2）如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是。（3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：。考点4\o"20.4电动机"电动机【典例13】（2022•徐州）如图所示，线圈通电后，受磁场力作用将开始顺时针旋转。如果线圈是固定的，磁体可以绕线圈旋转，则线圈通电后，磁体将（）A．开始顺时针旋转 B．开始逆时针旋转 C．保持静止 D．以上三种情况都有可能【典例14】（2022•贵港）目前，贵港市正在打造“中国—东盟新能源电动车”生产基地，主动融入“一带一路”建设，取得了较好成效。电动车主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受的作用；在给电动车充电过程中，是将能转化为化学能。考点5\o"20.5磁生电"磁生电【典例15】（2022•丹东）如图所示，风车可以带动发电机发电。下列四幅图中能揭示发电机工作原理的是（）A． B．C．D．【典例16】（2022•黔西南州）如图是一款运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环步行时，磁铁随手臂的摆动在管内往复运动，线圈中便会产生电流，这是利用了原理。手环中记录的运动数据还可通过无线传送到手机上，与好友分享。【典例17】（2022•桂林）在如图所示的装置中，闭合开关后，导体AB在磁场中沿（选填“左右”或“上下”）方向运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现象。人们根据此现象发明了机。【典例18】（2022•日照）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与有关。②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了的作用。③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图所示方向的偏转，原因是。（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。实验次数导体棒移动情况电流表指针偏转情况1竖直向上不偏转2竖直向下不偏转3水平向左向右偏转4水平向右向左偏转根据表中记录的实验信息，完成下列问题：④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中（填“会”或“不会”）产生感应电流。⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向偏转。⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应。⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是。⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向（填“由a到b”或“由b到a”）。巩固训练一、选择题。1．（2022•广州）放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示，三个小磁针的N极和一个小磁针的S极被涂黑，则S极被涂黑的小磁针是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁2．（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3．（2022•开福区校级一模）如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是（）A．甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线 B．乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较疏 C．丙图中，小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相反 D．丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理南极附近4．（2022•广安）物理学是认识世界、改变世界、服务人类的应用型科学，如图与磁悬浮列车的磁悬浮原理相同的是（）A． B． C． D．5．（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6．（2022•烟台）目前，新能源电动汽车被越来越多的家庭所喜欢，其核心部件是电动机。如图所示能说明电动机工作原理的是（）A． B． C． D．7．（2022•宿迁）新能源汽车越来越普及，如图所示为新能源汽车专用号牌，号牌中的字母“D”表示纯电动汽车，这类汽车的动力装置为电动机，下列选项所示实验与其工作原理相同的是（）A． B． C． D．8．（2022•菏泽）下列用电器的工作原理与发电机相同的是（）A．家用电水壶 B．无线充电器 C．小型电风扇 D．舞台扬声器9．（2022•湘潭）我国高铁采用了能量回收制动方式：列车到站前停止动力供电，继续向前运行，内部线圈随车轮转动，切割磁感线产生感应电流，把机械能转化为电能进行回收。以下与其工作原理相同的是（）A． B． C． D．二、填空题。10．（2022•枣庄）公元1世纪初，东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。如图，“柢”即握柄，是磁体的极，司南之所以能指向南北方向，是由于受到的作用。11．（2021•宁波）科学方法是开启大自然奥秘之门的钥匙。（1）如图所示，用鼓锤分别重敲和轻敲鼓面，铜鼓发出的声音的响度不同，同时可以通过乒乓球反弹的高度，来显示出鼓面振动的情况。通过实验可知：鼓面振动的越大，响度越大。（2）为了便于描述光的传播路径和方向，科学上引入了光线的概念，实际上光线并不存在。为了形象地表示磁体周围磁场分布的强弱和方向，科学上引入了的概念，实际上它也并不存在。12．（2021•甘孜州）如图所示，探究“通电螺线管周围磁场强弱”的实验中，闭合开关S后，其A端为（选填“N”或“S”）极；当滑动变阻器的滑片向右移动时，螺线管的磁性将（选填“增强”或“减弱”）。13．（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（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，低于设定温度时，工作电路就断开，停止制冷。14．（2022•宜昌）如图在扬声器的线圈两端连接干电池，扬声器持续发声，线圈持续受到磁场的作用力。（均选填“会”或“不会”）第二十章电与磁（解析版）知识导航知识点回顾知识点1：\o"20.1磁现象磁场"磁现象磁场1、磁现象：磁性、磁体、磁极、磁化、磁场、磁感线等。（1）磁性：物体能够吸引铁、镍、钴等物质的性质。（2）磁体：具有磁性的物体叫磁体。它有指向性：指南北。（3）磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。a、任何磁体都有两个磁极：北极(N极)和南极(S极)；b、同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（4）磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。a、铁、镍、钴等物质能被磁化，称为磁性材料；b、磁性材料能被磁化，非磁性材料不能被磁化；c、铁磁化后磁性容易消失，叫软磁性材料，钢磁化后磁性不容易消失，叫硬磁性材料。2、磁场：在磁体周围存在的一种物质，能使小磁针偏转，这种物质看不见，摸不到，我们把它叫做磁场。磁体周围存在着磁场。（1）磁极间的相互作用就是通过磁场发生的；（2）磁场的基本性质：对放入其中的磁体产生磁力的作用；（3）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就是该点的磁场方向。※注意：在磁场中的任意一个位置的磁场方向只有一个。3、磁感线：描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。（1）磁体外部的磁感线从N极出发回到S极，在磁体内部从S极出发回到N极；（2）磁体周围的磁感线是立体分布的，磁感线的疏密程度表示磁性强弱；（3）磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相交；（4）磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同；（5）磁场存在于磁体周围，是真实存在的，而磁感线是为了形象描述磁场虚构的。4、地磁场：地磁的北极在地理位置的南极附近；而地磁的南极则在地理位置的北极附近。（1）指南针属于磁体，静止时，总是指南北方向，是因为受到了地磁场的作用。（2）地磁的南北极与地理的南北极并不重合，它们的交角称磁偏角，这一现象是我国宋代学者沈括最早记述的。知识点2：\o"20.2电生磁"电生磁1、电流的磁效应：通电导线周围存在磁场（电能生磁），是由丹麦物理学家奥斯特发现的。（1）实验：奥斯特实验；（2）内容：通电导线周围存在磁场；磁场的方向与电流方向有关。2、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，两端的极性与螺线管中的电流方向有关。3、安培定则：（1）内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。（如下图）（2）口诀：入线见，手正握；入线不见，手反握。大拇指指的一端是北极(N极)。4、通电螺线管的性质：（1）通过电流越大，磁性越强；（2）线圈匝数越多，磁性越强；（3）插入软铁芯，磁性大大增强；（4）通电螺线管的极性可用电流方向来改变。知识点3：\o"20.3电磁铁电磁继电器"电磁铁电磁继电器1、电磁铁：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。（1）电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小或线圈的匝数来调节；③磁极可由电流方向来改变。（2）影响电磁铁磁性强弱的因素：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少。a.在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强；b.电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强；c.当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。（3）电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。2、电磁继电器：实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。（1）结构（如图所示）：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成。（2）工作原理：当较低的电压加在接线柱D、E两端，较小的电流流过线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使B、C两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过B、C带动机器工作。（3）作用：a.实现远距离操作；b.利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流；c.实现自动控制。知识点4：\o"20.4电动机"电动机1、磁场对电流的作用：通电导体在磁场中受磁力的作用。（1）能的转化：电能转化为机械能。（2）受力方向（利用左手定则判定）：跟电流方向和磁感线方向有关。※左手定则：左手平展，手心对准N极，大拇指与并在一起的四指垂直，四指指向电流方向，大拇指所指的方向为受力方向。（3）应用：电动机。2、电动机（如图所示）（1）基本结构：转子（线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器。电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。（2）工作原理：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。（3）通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大），磁场的强弱（磁性越强，受力越大）和线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。（4）应用：直接电动机：（电动玩具、录音机、小型电器等）；交流电动机：（电风扇、洗衣机、家用电器等）。知识点5：\o"20.5磁生电"磁生电1、电磁感应：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，这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流（磁生电），是由英国物理学家法拉第发现的。（1）产生感应电流的条件：a、电路必须闭合；b、只是电路的一部分导体切割磁感线运动。（2）感应电流的方向：跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。（3）能的转化：机械能转化为电能。（4）应用：发电机2、发电机（1）工作原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，交流发电机主要由定子和转子组成。（2）交流电：电流方向作周期性改变的电流。（3）直流电：电流方向不改变的电流。（4）产生的感应电流大小跟磁场强度、切割磁感线速度、线圈匝数（导体的长度）有关。（5）周期（T）、频率（f）：我国交流电周期是0.02s，频率为50Hz（每秒内产生的周期性变化的次数是50次），每秒电流方向改变100次。（6）发电机和电动机的区别※动圈式话筒的原理是电磁感应。典例分析考点1\o"20.1磁现象磁场"磁现象磁场【典例1】（2022•牡丹江）下列用磁感线描述的磁场方向不正确的是（）A． B． C． D．【答案】D。【解答】解：ABC、对于磁体来说，磁感线从N极指向S极，故ABC正确；D、根据安培定则，电流从螺线管的左端流入，伸出右手使大拇指指示螺线管的右端N极，故D错误。故选：D。【典例2】（2021•陕西）我国古代很多著作对物理现象都有所描述．如西晋张华撰写的《博物志》记载到：“今人梳头、脱着衣时，有随梳、解结有光者，亦有咤声。”意思是说，人在梳头、脱衣时通过摩擦使物体带了电．宋代沈括所著的《梦溪笔谈》中描写到：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”意思是说小磁针在地磁场作用下一端指南略微偏东，文中指南的磁极为小磁针的S极．【答案】电；地磁场；S。【解答】解：人们梳头、穿衣时，梳子与头发，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，电荷放电，看到小火星和听到微弱响声，所以属于摩擦起电。地球周围存在地磁场，地磁场的N极在地球的地理南极附近，地磁场的S极在地球的地理北极附近，根据磁场方向的规定可知，磁场中某点，小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向。小磁针在地磁场作用下一端指南略微偏东，文中指南的磁极为小磁针的S极．故答案为：电；地磁场；S。【典例3】（2022•朝阳）闭合开关S后，在通电螺线管和条形磁铁的共同作用下，小磁针静止在图示位置。请在图中标出小磁针的N极和A点的磁感线方向。【解答】解：在电源外部，电流是从电源的正极流出，经过外电路回到电源负极。根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端即为螺线管的N极，由磁极间的相互作用可知，小磁针左端为S极，右端为N极，由磁极间的相互作用可知，条形磁铁左端为S极，右端为N极，在磁体外部，磁感线的方向是从N极指向S极。则条形磁铁磁感线的方向向左；如图所示：考点2\o"20.2电生磁"电生磁【典例4】（2022•宁波）如图所示为课本中的一个实验：“把一段通电导线弯成圆环，形成环形电流，让圆环导线穿过一块与圆环平面垂直的平板。利用铁粉观察它周围的磁场分布。”如果导线内电流方向如箭头所示，当置于平板上A点的磁针（黑色端为N极）静止时，下列图中磁针指向正确的是（）A． B． C． D．【答案】A。【解答】解：伸出右手，大拇指指向电流的方向，四指的环绕方向为磁场的方向，故导体正下方为N极，上方为S极；在磁体的内部，磁感线是从S极到N极，小磁针N极的指向与磁感线方向相同，所以小磁针的下端为N极，上端为S极，故A正确。故选：A。【典例5】（2022•广西）如图所示，通电螺线管周围存在磁场，M是某一磁感线上的一点，小磁针静止在磁场中，则M点的磁场方向及小磁针的左端极性分别是（）A．向左N极 B．向右N极 C．向左S极 D．向右S极【答案】B。【解答】解：在磁体外部，磁感线从N极出发，回到S极，所以通电螺线管外M点的磁场方向向右；通电螺线管的右端是S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极。故选：B。【典例6】（2022•达州）如图所示，开关S闭合，根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为负极（选填“正极”或“负极”）；弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数一直不变（选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”）。【答案】负极；一直不变。【解答】解：（1）根据安培定则，伸出右手，使右手大拇指指示通电螺线管的N极（左端），则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的，左端流出，所以电源的左端为负极，右端为正极；（2）磁性材料是指铁、钴、镍等物质，铜不是磁性材料，不能与通电螺线管周围的磁场发生力的作用，故弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中，弹簧测力计示数一直不变。故答案为：负极；一直不变。【典例7】（2022•鞍山）如图所示，在螺线管旁悬挂一条形磁体。闭合开关后，条形磁体向左偏。请在括号内标出：（1）通电螺线管的“N”或“S”极；（2）电源的“+”或“﹣”极。【解答】解：由图可知，条形磁铁被螺线管吸引，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的右端为S极，左端为N极；跟安培定则可知，电流从螺线管的右侧流入，左侧流出，所以电源的左端为负极，如图所示：【典例8】（2022•东营）如图所示是“探究影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验装置。（1）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左（选填“左”或“右”）端；（2）闭合开关，调节滑片位置，电流表的指针如图所示，则电流表的示数为0.5A，此时通电螺线管的下端是N（选填“N”或“S”）极；（3）下列操作能减弱通电螺线管磁性的是AC（选填字母）；A．抽去铁芯B．电源两极对调C．减少线圈的匝数（4）电磁铁的用途很多，如电磁起重机，试再列举至少2项电磁铁在实际中的应用：电铃、电磁继电器。【答案】（1）左；（2）0.5；N；（3）AC；（4）电铃、电磁继电器。【解答】解：（1）由图可知，正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的一端，即最左端。（2）由图可知，电流表选0～0.6A的量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.5A；由图可知，电流从螺线管的上端流进，下端流出，由安培定则可知，通电螺线管的下端是N极。（3）影响通电螺线管磁性的强弱的因素有：①电流的大小，②线圈匝数的多少，③有无铁芯。故要减弱通电螺线管的磁性，可以减小电流的大小、减少线圈的匝数和抽去铁芯，故AC符合题意，B不符合题意。故选AC。（4）电磁铁在日常生活中的应用有：电磁起重机、电磁继电器、电铃、磁悬浮列车、扬声器等。故答案为：（1）左；（2）0.5；N；（3）AC；（4）电铃、电磁继电器。考点3\o"20.3电磁铁电磁继电器"电磁铁电磁继电器【典例9】（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【答案】D。【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。【典例10】（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”）。【答案】B；红；N。【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。【典例11】（2022•陕西）如图所示，用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求：闭合开关，移动滑片P时，螺线管磁性强弱改变）。【解答】解：滑动变阻器接入电路采用一上一下接法，图中下接线柱已有，故只要接一个上接线柱；电路从右侧往上流入螺线管，根据安培定则，螺线管左侧为N极，所以小磁针左边为N极，右边为S极。故如图所示。【典例12】（2022•海南）某实验小组用自制电磁铁探究影响电磁铁磁性强弱的因素。他们用相同的漆包线和铁钉绕制成两个电磁铁A和B，B铁钉上绕有更多匝数的线圈，实验装置如图所示。（1）如图甲，闭合开关，电磁铁A的钉尖是S极（选填“N”或“S”）；将滑动变阻器的滑片P向右移动，能吸引更少的大头针（选填“更多”“不变”或“更少”）。（2）如图乙，把电磁铁A和B串联，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片P，发现电磁铁B总能吸引更多的大头针，通过比较，得出的结论是电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。（3）电磁铁在生活中应用广泛，请举一例：电铃。【答案】（1）S；更少；（2）电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；（3）电铃。【解答】解：（1）由安培定则可知，电磁铁B的上端是N极，下端钉尖是S极；将滑动变阻器的滑片P向右移动，电阻变大，电流变小，电磁铁的磁性变弱，能吸引更少的大头针。（2）图中电流大小相同，铁芯相同，线圈的匝数越多，电磁铁吸引的大头针越多，电磁铁的磁性越强。所以可以得出的结论是电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。（3）电磁铁的应用十分广泛，有电铃、电磁继电器、空气开关等。故答案为：（1）S；更少；（2）电流相同，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强；（3）电铃。考点4\o"20.4电动机"电动机【典例13】（2022•徐州）如图所示，线圈通电后，受磁场力作用将开始顺时针旋转。如果线圈是固定的，磁体可以绕线圈旋转，则线圈通电后，磁体将（）A．开始顺时针旋转 B．开始逆时针旋转 C．保持静止 D．以上三种情况都有可能【答案】B。【解答】解：线圈通电后，受磁场力作用，线圈开始顺时针旋转；如果线圈是固定的，根据静止和运动的相对性可知，则线圈通电后，磁体开始逆时针旋转，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。【典例14】（2022•贵港）目前，贵港市正在打造“中国—东盟新能源电动车”生产基地，主动融入“一带一路”建设，取得了较好成效。电动车主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受力的作用；在给电动车充电过程中，是将电能转化为化学能。【答案】力；电。【解答】解：电动机是利用了通电导体在磁场中会受到力的作用而运动工作的；蓄电池是化学电池，充电过程中将电能转化为化学能储存在蓄电池中。故答案为：力；电。考点5\o"20.5磁生电"磁生电【典例15】（2022•丹东）如图所示，风车可以带动发电机发电。下列四幅图中能揭示发电机工作原理的是（）A． B．C．D．【答案】D。【解答】解：A、图为奥斯特实验，该实验表明通电直导线周围存在磁场，故A错误；B、图为通电螺线管周围会产生磁场，故B错误；C、图为研究磁场对通电导线的作用的实验装置，该实验说明通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场方向都有关，故C错误；D、图为电磁感应现象的实验装置，当导体棒ab做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，将机械能转化为电能。发电机就是根据这一实验原理制成的，故D正确。故选：D。【典例16】（2022•黔西南州）如图是一款运动手环，手环内置一空心密闭的塑料管，管内有一小块可移动的磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环步行时，磁铁随手臂的摆动在管内往复运动，线圈中便会产生电流，这是利用了电磁感应原理。手环中记录的运动数据还可通过电磁波无线传送到手机上，与好友分享。【答案】电磁感应；电磁波。【解答】解：根据运动手环的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反向运动，线圈切割磁感线而产生电流。因此，运动手环的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化为电能。手环中记录的运动数据通过蓝牙技术传送到手机上，蓝牙是通过电磁波传递信息。故答案为：电磁感应；电磁波。【典例17】（2022•桂林）在如图所示的装置中，闭合开关后，导体AB在磁场中沿左右（选填“左右”或“上下”）方向运动时，会产生感应电流，这就是电磁感应现象。人们根据此现象发明了发电机。【答案】左右；发电。【解答】解：产生感应电流的两个必要条件：（1）闭合电路；（2）电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。图中马蹄形磁铁在导体AB附近的磁感线是竖直的，如果导体AB上下方向运动，不能切割磁感线；导体AB左右方向运动，能切割磁感线；上述产生感应电流的现象，是电磁感应现象，它是发电机原理。故答案为：左右；发电。【典例18】（2022•日照）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与电流方向有关。②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了地磁场的作用。③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图乙所示方向的偏转，原因是电子带负电。（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。实验次数导体棒移动情况电流表指针偏转情况1竖直向上不偏转2竖直向下不偏转3水平向左向右偏转4水平向右向左偏转根据表中记录的实验信息，完成下列问题：④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中不会（填“会”或“不会”）产生感应电流。⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与导体运动的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向右偏转。⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应调换磁体的方向。⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是产生的感应电流太小。⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向由a到b（填“由a到b”或“由b到a”）。【答案】①电流方向；②地磁场；③乙；电子带负电；④不会；⑤导体运动；右；⑥调换磁体的方向；⑦产生的感应电流太小；⑧由a到b。【解答】解：（1）①根据甲乙丙三图可知：通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与电流方向有关；②断开电源后，小磁针静止，N极指向北，是因为受地磁场作用；③电子在小磁针上方飞过，因为电子束带负电，所以当电子束从左向右运动时，电流的方向应从右向左，与图乙相同。（2）④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动时，电流表指针不偏转，说明没有感应电流。⑤由第3、4两次实验可知，磁场方向不变，导体运动方向改变时，感应电流的方向也发生改变，这说明导体棒AB中感应电流的方向与导体运动的方向有关；如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，此时相当于导体棒AB水平向左运动，由表格中的信息可知，电流表的指针将向右偏转。⑥电流方向不仅与导体运动方向有关，也与磁场方向有关。⑦小明将电流表换成完好的小灯泡做实验，电路是通路，灯泡不亮，可能原因是电流太小。⑧根据己图可知，电流方向是由a到b。故答案是：①电流方向；②地磁场；③乙；电子带负电；④不会；⑤导体运动；右；⑥调换磁体的方向；⑦产生的感应电流太小；⑧由a到b。巩固训练一、选择题。1．（2022•广州）放在条形磁体周围的小磁针静止时如图所示，三个小磁针的N极和一个小磁针的S极被涂黑，则S极被涂黑的小磁针是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁【答案】A。【解答】解：根据异名磁极相互吸引可知，乙、丙、丁的N极都被条形磁体的左端吸引，这说明条形磁体的左端为S极，右端为N极，甲被条形磁体的右端吸引，这说明甲的左端为S极，故A正确。故选：A。2．（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【答案】C。【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。3．（2022•开福区校级一模）如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是（）A．甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线 B．乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布得比较疏 C．丙图中，小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相反 D．丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理南极附近【答案】C。【解答】解：A、甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是铁屑的排列方向，故A错误；B、乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布的比较密，故B错误；C、丙图中，小磁针N极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相同，所以S极的受力方向与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相反，故C正确；D、丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理北极附近，故D错误。故选：C。4．（2022•广安）物理学是认识世界、改变世界、服务人类的应用型科学，如图与磁悬浮列车的磁悬浮原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】D。【解答】解：磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的原理工作的；A是电磁感应现象，B是通电导体在磁场中受力运动，C是地磁场，D是探究磁极间相互作用规律的实验，故D正确。故选：D。5．（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【答案】B。【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。6．（2022•烟台）目前，新能源电动汽车被越来越多的家庭所喜欢，其核心部件是电动机。如图所示能说明电动机工作原理的是（）A． B． C． D．【答案】C。【解答】解：A、图中导体水平运动切割磁感线，导体中产生感应电流，这是电磁感应现象，它是发电机的原理，不是电动机的原理，故A不合题意；B、图中通电后小磁针偏转，说明电流周围存在着磁场，是电流的磁效应，不是电动机的原理，故B不合题意；C、图中通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，故C符合题意；D、图中电磁铁利用了电流的磁效应，不是电动机的原理，故D不合题意。故选：C。7．（2022•宿迁）新能源汽车越来越普及，如图所示为新能源汽车专用号牌，号牌中的字母“D”表示纯电动汽车，这类汽车的动力装置为电动机，下列选项所示实验与其工作原理相同的是（）A． B． C． D．【答案】C。【解答】解：A、是奥斯特实验图，小磁针发生偏转说明通电导体周