3.1 拓展-电与磁作图（解析版）

常见题型一：磁体、磁场【方法归纳】磁体的磁极：①若一个条形磁体断裂成两段，后来的两段都有两个磁极。②若两个条形磁体按图乙方式合在一起，组合成一个新磁体，这时中间则不再是磁极。磁感线的特点：①磁感线并不真实存在，而是人们为了表示空间磁场的分布而想象出来的。②在磁体周围，磁感线从N极出发回到S极；在磁体内部，磁感线从S极出发回到N极。③磁感线是封闭曲线，它不会相交。④磁感线有疏密，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。⑤磁感线上任何一点的切线方向都与置于该点的小磁针静止时N极所指的方向一致。常见题型二：电流的磁场【方法归纳】通电螺线管的磁场的特点：①与条形磁体的磁场分布相类似；②有无可以控制：由电流的有无(或说电路的通断)来控制；③磁性强弱可以改变：由电流的大小和线圈的匝数来决定；④磁极可变：磁极与电流的方向和绕线的方向有关。常见题型三：电磁继电器连线【方法归纳】（1）电磁继电器的实质是由电磁铁控制的开关。（2）电磁继电器是利用低电压，弱电流电路的通断来间接控制高电压，强电流电路的装置。（3）分析电磁继电器的工作原理可按如下步骤进行：控制电路工作情况→电磁铁磁性变化→衔铁移动方向→触点接触状况→工作电路工作情况。【总结】【考查知识】电磁作图常考知识有：利用磁极间的相互作用规律判断磁体的磁极，根据磁感线的分布规律判断磁体的磁极或根据磁体的磁极标磁感线方向，利用安培定则判断通电螺线管的磁极或电流方向或电源正、负极，连接电磁继电器电路。电磁作图时的“四向同一”：磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针N极指向、小磁针N极受力方向是同一个方向。1、如图所示为两个磁极间的磁感线分布图，小磁针静止在A点。请在图中标出磁极的名称以及小磁针的N极。【答案】如下图。【解析】小磁针静止时N极的指向为A点磁场的方向，所以小磁针右端是小磁针的N极；根据磁极间的相互作用规律可知，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以图中左侧为N极，右侧为S极，如图所示：2、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。【答案】如下图。【解析】由图可知，条形磁体被螺线管吸引，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。根据安培定则可知，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：3、图中小磁针静止在地球赤道正上方，请标出此时小磁针的N、S极。【答案】如下图。【解析】上端为地理的北极，因为地磁的南极在地理的北极附近，而地磁的北极在地理的南极附近，根据异名磁极相互吸引，所以小磁针指向北方（即地磁的南极）的为N极，指向南方（即地磁的北极）的是小磁针的S极，如图所示。4、请根据图中小磁针静止时N极的指向，标出两个磁极的极性和磁感线方向。【答案】见下图。【解析】小磁针静止时N极朝右，所以磁感线方向朝右，在磁体外部，磁感线从磁体的N极出来，回到S极。所以左端应为N极，右端为S极，如图所示：5、通电螺线管左侧放一条形磁体，闭合开关后，小磁针静止在如图所示的位置。请标出：（1）电源右侧的极性（用“+”或“-”表示）；（2）a点磁感线方向；（3）小磁针静止时右端的磁极（用“N”或“S”表示）。【答案】见下图。【解析】根据通电螺线管和条形磁体之间的磁感线可判断，通电螺线管的左端与条形磁体的右端是同名磁极，都是S极，根据安培定则可判断，电源的左侧为正极、右侧为负极；磁体周围的磁感线是从磁体N极出来，回到磁体的S极，所以a点的磁感线方向指向条形磁体的S极；根据异名磁极相互吸引的规律可知，小磁针静止时左端为S极，右端为N极。如图所示6、在如图所示的电路中，请用笔画线代替导线将电路补全。要求：将滑动变阻器和螺线管组成串联电路，闭合开关后，螺线管左端为N极，且滑动变阻器的滑片向左移动时，螺线管的磁性增强。【答案】见下图。【解析】滑动变阻器的滑片向左移动时，螺线管的磁性增强，说明此过程通过螺线管的电流增大，此过程变阻器接入电路的阻值变小，所以变阻器下边的接线柱接在左边。螺线管左端为N极，据安培定则知，螺线管中的电流是向上的，即电流是由螺线管右端流入左端流出的，那么螺线管的右端与变阻器的下接线柱相连，左端与电源的负极相连，作图如下：7、小明自制了一个带有电磁铁的木船模型，将它放入水中漂浮，闭合开关后，船头最终指向北方，如图所示。请在图上标出电磁铁的N、S极并画出螺线管绕线方法。【答案】见下图。【解析】闭合开关后，船头最终指向北方，所以电磁铁的右端为N极，根据右手螺旋定则可知，电流从电源正极出发，在电磁铁右端，从电磁铁的前方流入，在电磁铁左端，从电磁铁的后方流出，螺线管绕线方法如图所示：8、车辆超载是造成高速公路路面损坏严重的一个重要因素。小明想用压力传感器(当压力达到设定值时，它就接通电路)，为某大桥设计一个车辆超重的报警装置。当车辆超重时，信号灯就发光。请你在图中为他连接好电路。【答案】见下图。【解析】当车辆超重时，电磁铁吸引衔铁，接通右侧的指示灯电路，如图。9、请你按要求改进如图所示的“测定油箱内油量的装置”：(1)器材：电磁继电器，若干导线，若干电源，若干触点，红、绿灯泡各1只。(2)要求：①通常情况下，绿灯亮、红灯灭；②储油过少时，绿灯灭、红灯亮。(3)将电路设计画在原图上(电路元件用电路符号表示，其余元件用示意图表示)。【答案】见下图。【解析】由图可知左侧图中是一个设置于油箱内的浮子，通过带动一个滑线可变电阻，当水位下降时浮标下降带动触点上移，则接入电路的电阻发生变化，电流表发生变化能显示油量的变化；要能保证在通常情况下，绿灯亮、红灯灭，油量少时，绿灯灭，红灯亮，则应在右侧重新引入一电路，当油量正常时电源接通绿灯，油量过低时电键与红灯相连与绿灯断开；此种功能可由电磁继电器实现，故共使用三个电路：油量控制电路、电磁继电器电路，及指示灯电路。设计电路如图：当油量正常时浮标上移，右侧触点下移与上方触点断开，此时右侧电路中电磁继电器不工作，其触点与绿灯相连，绿灯亮；当油量下降时，触点上移，接通电路此时继电器工作，将右侧触点向下吸引，则电路与红灯相连，故红灯亮，绿灯灭。10、如图是直流电铃的原理图，衔铁B与弹性片A相连，自然情况下弹性片是和螺钉接触的接通电源后电磁铁吸引衔铁，敲击铃碗发声，但同时弹性片与螺钉分离导致断电，电磁铁失去磁性后弹性片又和螺钉接触而通电，如此往复，弄懂原理后，请你在右图所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫做蜂鸣器。【答案】见下图。【解析】闭合开关，电磁铁中有电流，吸引衔铁，弹簧向下振动，螺钉与弹簧片断开，电磁铁中没有磁性，弹簧片恢复原状，使电路再次接通，弹簧不断的振动，这便是蜂鸣器。11、在如图所示的继电器上把电源连在电路里，使它成为一个电铃。这样的电铃没有铃碗，通常叫蜂鸣器。【答案】见下图。【解析】闭合开关，电磁铁中有电流，吸引衔铁，弹簧向下振动，螺钉与弹簧片断开，电磁铁中没有电流，没有磁性，弹簧恢复原状，使电路再次接通，弹簧不断的振动，这便是蜂鸣器。12、如图所示，根据小磁针的指向，在图中标出磁感线的方向、通电螺线管端和永磁体