第二十章 电与磁-人教版九年级《物理》复习讲义

PAGE1第二十章电与磁（复习讲义）1.通过实验，认识磁场。知道地磁场。2.通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。了解电磁铁在生产生活中的应用。3.通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。4.探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用。知识点重点归纳注意问题磁现象1.磁体能够吸引铁、钴、镍等物质。2.磁极：磁体上吸引能力最强的两个部位叫作磁极。吊着的悬针，静止时指南的那个磁极叫作南极或S极，指北的那个磁极叫作北极或N极。3.磁体间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。4.磁化：有些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫作磁化。任何磁体都有且只有两个磁极。磁场1.磁场：磁体周围存在着一种物质，能使磁针偏转。这种物质看不见、摸不着，我们把它叫作磁场。2.磁场的性质：磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。3.磁场的方向：放在磁场中的小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向。4.磁感线：用一些带箭头的曲线，方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫作磁感线。5.磁感线的方向：磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的。6.常见磁体的磁感线：1.磁场看不见、摸不着，但客观是存在的。2.磁感线是一种假想的模型，客观并不存在。3.在没有画磁感线的位置也存在磁场。4.某点磁感线的方向与该点磁场方向相同。5.同一图中，磁感线越密集的地方，磁场越强。地磁场1.地球周围存在着与条形磁体磁场相似的磁场——地磁场。2.我国宋代学者沈括最早记述地磁两极与地理两极并不重合，存在磁偏角。3.地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地球北极附近。指南针北极指北（地理），南极指南（地理）。“司南之杓，投之于地，其柢指南”说明“柢相当于指南针的南极。”电流的磁效应1.奥斯特通过实验发现：如果导线在小磁针上方并且两者平行，当导线通电时，小磁针发生偏转;切断电流时，小磁针又回到原位。这说明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。实验还表明，当电路中的电流反向时，小磁针的偏转方向也相反。这说明电流产生的磁场方向跟电流的方向有关。2.通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。1.导线应南北放置。2.不能长时间接通电源。通电螺旋管的磁场、安培定则1.通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似。2.通电螺线管的极性与电流的关系判断方法——安培定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。通电螺线管的极性与电流方向有关，而螺线管的绕线方式会影响电流的方向。电磁铁1.电磁铁：把导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性。我们把这种磁体叫作电磁铁。2.电磁铁的优点：磁性有无、强弱、磁极均可控。3.影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、线圈匝数、有无铁芯。①实验方法：控制变量法；转换法（将电磁铁磁性强弱转换为吸引小铁钉的数量）②实验结论：匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强;电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越多，电磁铁的磁性越强。4.电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车等。电磁铁可用于一些阀门，如全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器的阀门。1.电磁铁是在通电螺线管的基础上插入一根铁芯，所以其原理与通电螺线管相同，都是电流的磁效应。2.有铁芯时，铁芯被磁化，会增强电磁铁的磁性。电磁继电器1.作用：相当于一个开关，可利用低电压、若电流控制高电压、强电流。2.结构：由电磁铁衔铁、弹簧、触点等组成。工作时的电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。3.工作过程：DE间接入低电压，电路中形成电流→电磁铁有磁性→将衔铁吸下→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带动机器工作了。电磁继电器的核心部件为电磁铁，其原理是电流的磁效应。磁场对通电导线的作用实验：通电导体棒在磁场中运动①接通电源，观察导体棒的运动；②对调电源的正负极，改变电流方向，观察导体棒的运动。③对调磁极，改变磁场的方向，观察导体棒的运动。④结论：实验表明，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、磁场的方向都有关系，当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。1.若电流方向和磁场方向同时改变，则通电导线受力方向不变。2.扬声器、磁电式电流表的原理是磁场对通电导线有力的作用。电动机的基本构造1.通电线圈在磁场中转动如图，线圈越过平衡位置前后，ab边和cd边电流方向和磁场方向不变，所以受力方向不变，故不能连续转动。2.为了能够使线圈过了平衡位置受力方向发生改变，可以在平衡位置时改变电流方向，使其持续转动，换向器可以实现这一功能。如图，AB为两个电刷，EF为两个铜半环。3.电动机①结构：电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子。②原理：磁场对通电导线有力的作用。③能量转化：电能转化为机械能。1.如图，将左端导线刮掉下半圈绝缘层，右端导线绝缘层全部刮掉，则线圈其中半圈有动力使其转动，另外半圈靠惯性继续运动。2.如果电动机卡住不动，原因可能有：①线圈所受摩擦力太大。②线圈处于平衡位置。③电压（电流）太小。磁生电1.探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件①让导线在磁场中静止，能产生电流吗?换用不同强度的永磁体，看看电路中是否有电流。②使导线在磁场中沿不同方向运动，看看电路中是否有电流。2.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。这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应，产生的电流叫作感应电流。3.感应电流的方向与导体切割磁感线的方向以及磁场方向有关。1.法拉第发现了电磁感应现象。2.导体切割磁感线的方向、磁场方向其中一个改变，感应电流的方向就改变，两者方向均改变，则感应电流方向不变。发电机1.结构：定子（固定部分）和转子（转动部分）。2.原理：电磁感应。3.能量转化：机械能转化为电能。4.线圈转动过程中，越过平衡位置前后，磁场方向不变，切割磁感线的方向改变，所以电流方向改变，产生的是交流电。线圈每转一圈，电流方向改变两次。1.我国电网以交流供电，频率为50Hz，所以每秒电流方向改变100次。2.动圈式话筒与发电机的原理相同，都是电磁感应。题型一磁现象磁场题型一磁现象磁场【例1】如图所示，是一款磁吸式“猫头鹰”收纳器。其内置一块强磁铁，使用时将钥匙环等小物件往“猫头鹰”底部一“贴”，钥匙等即可被有序收纳。关于磁吸式“猫头鹰”收纳器，下列说法正确的是（）A．“猫头鹰”周围的空间布满了磁场B．“猫头鹰”周围磁场方向均是竖直向上的C．“猫头鹰”收纳钥匙环是利用磁感线作用的D．“猫头鹰”能收纳所有金属材质的小物件【答案】A【详解】A．磁体周围存在磁场，虽然磁场不可见，但确实充满磁体周围的空间，故A正确；B．磁感线在磁体外部从N极指向S极，内部闭合，形成闭合曲线。磁场方向在磁体周围各点并不相同，故B错误；C．磁感线是人为假想的工具，用于描述磁场分布。实际相互作用是通过磁场传递的，而非磁感线，故C错误；D．只有铁磁性物质（如铁、钴、镍）能被磁铁吸引，非铁磁性金属（如铜、铝）不会被吸引，故D错误。故选A。【变式1-1】东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”其中的“南”是南极（选填“地理”或“地磁”），为了形象地描述磁场，人们用磁感线描述磁场强弱，如图点磁场更强。【答案】地理B【详解】[1]柢指南，指地理的南方，其中的“南”是地理南极。[2]磁感线的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁感线越密的地方，磁场越强；磁感线越疏的地方，磁场越弱。在图中，B点处磁感线比A点处磁感线更密集，所以B点的磁场更强。【变式1-2】军事著作《武经总要》中记载的“指南鱼”在静止漂浮时，其鱼头始终指向北方，如图所示。将两条完全相同的“指南鱼”靠近摆放，画出磁感线，其中标注磁场方向正确的是（

）A． B． C． D．【答案】C【详解】已知“指南鱼”静止漂浮时鱼头始终指向北方，根据磁体的性质，磁体静止时指向北方的一端为N极，所以鱼头为N极，鱼尾为S极。在磁体外部，磁感线是从N极出发，回到S极的。A．两条“指南鱼”鱼头（N极）相对，此时磁感线应从N极出发，而图中磁感线方向是指向鱼头，不符合“磁感线从N极出发”的规律，故A错误；B．两条“指南鱼”鱼尾（S极）相对，磁感线应回到S极，图中磁感线方向是指向鱼尾，不符合“磁感线回到S极”的规律，故B错误；C．左侧“指南鱼”鱼尾（S极）与右侧“指南鱼”鱼头（N极）相对，磁感线从N极（右侧鱼头）出发，回到S极（左侧鱼尾），符合“磁体外部磁感线从N极出发，回到S极”的规律，故C正确；D．左侧“指南鱼”鱼头（N极）与右侧“指南鱼”鱼尾（S极）相对，磁感线从N极（左侧鱼头）出发，回到S极（右侧鱼尾），但图中磁感线方向是从S极指向N极，不符合规律，故D错误。故选C。【变式1-3】如图所示，请在图中标出磁体的磁极和磁感线的方向。【答案】【详解】图中是两个异名磁极间的磁场，磁感线从N极发出，回到S极，如图所示：题型二电流的磁效应题型二电流的磁效应【例2】小红用如图所示装置探究磁与电的关系。（1）由图a、图b、图c可知：电流周围存在，且；（2）实验中小磁针的作用是；（3）该实验应用的科学研究方法是；（4）小红推理：若一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，如图d所示，小磁针也会发生偏转。其依据是：；（5）图d中小磁针N极偏转方向和图中小磁针的偏转方向相同，依据是：。【答案】磁场磁场的方向与电流的方向有关检测磁场的存在转换法电荷的定向移动会形成电流（c）/c电子定向移动的方向与电流的方向相反【详解】（1）[1]由图a、图b、图c可知，通电后，小磁针发生了偏转，这说明电流的周围存在磁场。[2]改变电流的方向，小磁针的偏转方向发生了变化，这说明磁场的方向与电流的方向有关。（2）[3]该实验通过小磁针的偏转来探究通电导线周围是否存在磁场，小磁针受到磁场力的作用能够发生偏转，故小磁针可以检测磁场的存在。（3）[4]本实验中采用可观察的小磁针的偏转来演示通过导体周围的磁场，故采用的是转换法。（4）[5]电荷的定向移动会形成电流，电流的周围存在磁场，一束电子沿着水平方向平行地飞过小磁针上方，会形成电流，所以小磁针也会发生偏转。（5）[6][7]电子定向移动的方向与电流的方向相反，电子向右定向移动，则电流的方向是向左的，所以图d中小磁针N极偏转方向和图（c）中小磁针的偏转方向相同。【变式2-1】某同学利用如图甲所示装置进行如下实验：断开开关，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是（）A．由甲、乙两图可得不管是否通电，导线周围都能产生磁场B．由甲、乙两图可得利用磁场可以产生电流C．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关D．由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关【答案】D【详解】AB．甲中开关断开，导线中没有电流，小磁针的指向不发生改变；乙中开关闭合，导线中有电流经过，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，由甲、乙两图可得通电时，导体周围产生磁场，没有通电时，导体周围没有磁场，故AB不符合题意；C．乙、丙两图导体中电流方向不同，电流大小相同，无法得出电流产生的磁场的强弱与电流大小有关的结论，故C不符合题意；D．乙和丙中，其它因素相同，只有导体中的电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，说明电流产生的磁场方向与电流方向有关，故D符合题意。故选D。【变式2-2】如图是探究通电直导线周围磁场的实验装置，小磁针放置在桌面上静止时，将直导线AB沿（选填“东西”、“南北”或“任意”）方向放置在小磁针正上方，实验时效果最明显。当开关闭合时，导线下方的小磁针会发生偏转，说明通电导线周围存在。仅将电源正负极对调，小磁针偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与有关。【答案】南北磁场电流的方向【详解】[1]小磁针受到地磁场的作用而要指南北方向，为了观察到明显的偏转现象，应使电流产生的磁场方向为东西方向，故应使把直导线AB沿南北放置。[2]开关闭合时，小磁针发生偏转，说明通电导体周围存在着磁场。[3]仅将电源正负极对调，小磁针的偏转方向发生改变，这表明通电直导线周围磁场的方向与电流的方向有关。题型三通电螺线管的磁场安培定则题型三通电螺线管的磁场安培定则【例3】如图所示，开关闭合后，下列判断正确的是（）A．可自由转动的小磁针不发生偏转B．通电螺线管右端为N极C．通电螺线管中可以将铜棒磁化D．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场相似【答案】B【详解】AB．从图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管右端是N极，左端是S极；由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁针S极向左转动，故A错误，B正确；C．磁化是指原来没有磁性的物体，获得磁性的过程，铜不是磁性材料，不能被磁化，故C错误；D．螺线管通电后，通电螺线管周围产生磁场，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场一样，而不是和蹄形磁体的磁场相似，故D错误。故选B。【变式3-1】如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（

）A．通电螺线管的端为极，电源端为正极B．通电螺线管的端为极，电源端为负极C．通电螺线管的端为极，电源端为正极D．通电螺线管的端为极，电源端为负极【答案】C【详解】如图所示，因为小磁针N极转向Q端，所以可知Q端为S极，P端为N极，则根据安培定则可知，电流是从a端出发流入通电螺线管的，所以a端为电源正极。故选C。【变式3-2】如图所示，根据小磁针静止时N极的指向，标出电源的正极和磁感线的方向。【答案】【详解】图示中，小磁针静止时，N极在右端，据“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极；根据磁感线由N极出来，回到S极，可标出磁感线的方向。据安培定则知，通电螺线管的电流由右端流入，左端流出，所以电源的右端为正极。作图如下：【变式3-3】条形磁铁的端与通电螺线管的左端相对，二者间的磁感线分布如图所示，小磁针处于静止状态。请在图中条形磁铁的端标上磁极的极性，在电源的c端标上电池的正负极。【答案】【详解】由于在磁体外部磁感线从磁体的极出来，回到极，所以条形磁铁的端为极，端为极；由同名磁极相互排斥可知为通电螺线管的左端极，右端为极，由安培定则可知，大拇指指向通电螺线管的左端极，四指环绕方向为电流方向，电流从通电螺线管的右边流入、左边流出，则电源的端为正极、端为负极，如下图所示：题型四电磁铁题型四电磁铁【例4】为了探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小新用铁钉制成简易磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。(1)此时电压表的示数为3V，滑动变阻器接入电路的阻值是15Ω，闭合开关S后电流表的示数为A。(2)把甲、乙两个电磁铁串联，目的是使通过它们的电流。实验中是观察通过吸引大头针的来比较电磁铁磁性的强弱，这种实验方法是。(3)当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁甲、乙吸引大头针的个数（选填“增加”或“减少”），说明电流越，电磁铁磁性越强。(4)根据图示的情景可知，电磁铁（选填“甲”或“乙”）的磁性较强，说明电流一定时，线圈匝数，电磁铁磁性越强。实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的，其原因是大头针被磁化后。(5)小聪做完实验又提出了一个新的问题：电磁铁的磁性强弱是否与铁芯的有无有关呢？于是他将甲中的铁钉去掉，比较甲、乙吸引大头针的数目。请你对他的方案进行评价：。【答案】(1)0.2(2)相等数量转换法(3)增加大(4)乙越多同名磁极相互排斥(5)见解析【详解】（1）如图所示，电路为滑动变阻器与甲乙装置串联，电压表示数，滑动变阻器接入，且电压表测滑动变阻器两端电压，则电路电流为即电流表的示数为0.2A。（2）[1][2][3]甲乙两个电磁铁串联，目的是使通过它们的电流相等。比较磁性强弱是通过观察吸引大头针的个数来比较，这种方法叫转换法。（3）[1][2]如图可知，滑片左移滑动变阻器接入电阻减小，电路总电阻减小，电流增大，电磁铁磁性增强，吸引大头针个数增加。说明电流越大，电磁铁磁性越强。（4）[1][2][3]如图可知，甲线圈匝数比乙线圈匝数少，串联电流相同，乙吸引大头针更多，乙磁性较强。说明电流一定时，线圈匝数越多，磁性越强。大头针被磁化后，下端磁极相同，同名磁极相互排斥，所以下端分散。（5）“将甲中的铁钉去掉”，甲乙串联，电流相同，但此时甲没有铁芯，乙有铁芯，它们的线圈匝数也不同，此时有两个变量：铁芯有无及线圈匝数不同，无法得出磁性强弱是否只与铁芯有关。应控制线圈匝数相同，只改变铁芯有无。【变式4-1】巨磁电阻（）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场强度的增强而急剧减小的现象。如图所示是研究巨磁电阻特性原理的示意图，闭合开关、，当滑片P向左滑动时，下列说法正确的是（）A．电磁铁的磁性减弱 B．电磁铁的磁极位置会改变C．巨磁电阻两端的电压变大 D．指示灯亮度变亮【答案】D【详解】A．由图可知，闭合开关、后，滑动变阻器的滑片P向左滑动过程中接入电路中电阻变小，由可知，左边电路中的电流变大，此时电磁铁的磁性变强，故A错误；B．电磁铁的磁极与电流的方向有关，与电流的大小无关，电流的方向不变，电磁铁的磁极方向不变，故B错误；C．因巨磁电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，由串联分压可知，巨磁电阻两端的电压变小，故C错误；D．右侧电路中的总电阻变小，由可知电路中的电流变大，指示灯亮度变亮，故D正确。故选D。【变式4-2】如图所示的实例中，不属于电磁铁应用的是（）A．电磁起重机 B．悬浮地球仪C．电铃 D．指南针【答案】D【详解】A．电磁起重机的主要部分是电磁铁，接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方，切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了，属于电磁铁应用，故A不符合题意；B．悬浮地球仪利用同名磁极相互排斥的原理，底座内部有电磁铁，属于电磁铁应用，故B不符合题意；C．电铃通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸过来，使小锤打击电铃发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声音，属于电磁铁应用，故C不符合题意；D．指南针是利用地磁场工作的，不是利用电磁铁，故D符合题意。故选D。题型五电磁继电器题型五电磁继电器【例5】如图是小明设计的检测汽车尾气浓度的电路图，电源电压恒定，为定值电阻，气敏电阻的阻值随尾气浓度的增大而减小，当尾气浓度高于某一设定值时，电铃（图中未画出）报警。下列判断正确的是（）A．电磁铁的上端为S极B．尾气浓度增大时，电磁铁磁性减弱C．该电路利用了电磁感应原理工作D．电铃应该安装在接线柱CD之间【答案】D【详解】A．由安培定则可知电磁铁的上端为N极，故A错误；B．控制电路中，尾气浓度高于某一设定值时，气敏电阻的阻值变小，电磁铁线圈电流变大磁性增强，故B错误；C．图中应用的是电磁铁，电磁铁是根据电流的磁效应原理工作的，电磁感应原理是发电机的原理，故C错误；D．当尾气浓度增大时，衔铁被吸下，电铃响起，电铃应该安装在接线柱CD之间，故D正确。故选D。【变式5-1】如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。以下说法正确的是（）A．闭合开关S后，当温度达到91℃时，发热电阻就停止加热B．当电磁铁中有电流通过时，若“电源1”的右端为正极，则电磁铁的左端为S极C．为增强电磁铁的磁性，可减少电磁铁线圈匝数D．为增强电磁铁的磁性，可增大“电源2”的电压【答案】A【详解】A．温度计就相当于开关，当温度计的液柱与金属丝接触导通时，电磁铁具有磁性，吸引衔铁断开加热电路，此时金属丝对应的刻度是91℃，故A正确；B．当电磁铁中有电流通过时，若“电源1”的右端为正极，根据安培定则可知，电流从右侧流入，则它的左端为N极，故B错误；C．影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小、线圈匝数和有无铁芯。在其他条件相同时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；线圈匝数越少，电磁铁的磁性越弱。所以减少电磁铁线圈匝数会减弱电磁铁的磁性，故C错误；D．“电源2”电压只影响发热电阻电路，不影响电磁铁磁性，故D错误。故选A。【变式5-2】如图是洪水水位自动报警器的原理图，水没有到达报警水位时，绿灯亮，红灯亮。①请在图中画出红灯刚亮时的水位（用横线表示水位）；②报警时，请写出电磁铁下端的磁极；③在工作电路中的括号内填写“绿”或“红”。【答案】【详解】①②③当水位上涨时，液面上升，水与上端金属接触，使控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使动触点与下面的静触点接触，则红灯发光，故下边的灯泡为红灯；根据安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流方向，电流从螺线管的上前端流入，下后端流出，所以上端为S极，作图如下：题型六磁场对通电导线的作用题型六磁场对通电导线的作用【例6】按照如图所示的实验装置探究“磁场对通电直导线的作用”。(1)连接好电路，开关未闭合时无论如何调节滑动变阻器的滑片，导体棒ab不动；闭合开关并将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，看到导体棒ab向右运动，上述实验现象说明；(2)（选填“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右端移动一定距离，发现导体棒ab向右运动的现象缓慢而不明显，这说明此现象中产生力的大小与有关；(4)若要使导体棒ab向左运动，可采取的方法：。【答案】(1)磁场对通电导体有力的作用(2)电动机(3)电流大小(4)改变磁场方向【详解】（1）开关未闭合时，电路中没有电流，导体棒ab不动；闭合开关后，将滑动变阻器的滑片移动到适当位置，电路中有电流，导体棒ab向右运动，这说明磁场对通电导体有力的作用。（2）电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，而电磁铁是利用电流的磁效应制成的。（3）将滑动变阻器的滑片向右端移动一定距离，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，发现导体棒ab向右运动的现象缓慢而不明显，这说明此现象中产生力的大小与电流大小有关。（4）磁场对通电导体的作用力方向与磁场方向和电流方向有关，若要使导体棒ab向左运动，可采取的方法是改变磁场方向（如对调磁极）或改变电流方向（如对调电源正负极）。【变式6-1】在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示，图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，选项的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，当电流方向和磁场方向二者中有一个改变时，受力方向相反，当二者都相反时，受力方向相同，则可以判出：A中力向下，B中力向右，C中力向左，D中力向右，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。【变式6-2】矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相反（）A．ab段与fe段 B．ab段与ed段C．bc段与fe段 D．af段与cd段【答案】A【详解】A．由电路分析可知，ab段与fe段的电流方向相反，所以ab段与fe段受到该磁场的作用力方向相反，故A符合题意；B．由电路分析可知，ab段与ed段的电流方向相同，所以ab段与ed段段受到该磁场的作用力方向相同，故B不符合题意；C．磁场的作用力方向与磁场方向和电流方向有关，由图可知磁场方向不变，由电路分析可知，bc段与fe段的电流方向相同，所以bc段与fe段受到该磁场的作用力方向相同，故C不符合题意；D．由电路分析可知，af段与cd段的电流方向相同，所以af段与cd段受到该磁场的作用力方向相同，故D不符合题意。故选A。题型七电动机的基本构造题型七电动机的基本构造【例7】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．电动机是利用电流磁效应原理工作的装置B．将图乙中金属支架的高度适当降低，线圈的转速会加快C．将图甲中电源的正负极对调，线圈的转动方向不变D．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【答案】B【详解】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．将图乙中金属支架的高度降低，线圈距离磁体较近，磁体磁性较强，线圈受到的作用力增大，线圈的转速会加快，故B正确；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，线圈在没有电流通过时不再受力的作用，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D错误。故选B。【变式7-1】现代生活离不开电。电动机在生产和生活中有着广泛地应用，其原理是通电导体在磁场中受到磁场力的作用而运动。下列四幅图中的用电器工作时能符合电动机工作原理的是（）A． B．C． D．【答案】C【详解】现代生活离不开电。电动机在生产和生活中有着广泛地应用，其原理是通电导体在磁场中受到磁场力的作用而运动。A．煤气灶是利用燃料燃烧获得内能，故A不符合题意；BD．电熨斗和电饭煲都是利用电流的热效应工作的，故BD不符合题意；C．电风扇是利用通电导体在磁场中受到磁场力的作用工作的，故C符合题意。故选C。【变式7-2】小明周末在家发现了如图1所示的材料，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝（选填“被吸引”或“不被吸引”）。小明将几种材料组合成了如图2所示的装置，发现铜线圈快速地转动起来，19世纪的科学家根据这个原理制成了（选填“电动机”或“发电机”）；若调换强磁铁的磁极，铜线圈转动的方向与原来。【答案】不被吸引电动机相反【详解】[1]磁铁可以吸引含有铁、钴、镍的物体，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝不被吸引。[2]小明将几种材料组合成了如图2所示的装置，发现铜线圈快速地转动起来，此时通电的铜线在磁场中受力的作用工作，19世纪的科学家根据这个原理制成了电动机，而发电机的工作原理是闭合电路中的部分导体切割磁感线产生感应电流。[3]若调换强磁铁的磁极，铜线圈受到的磁力方向改变，铜线圈转动的方向与原来相反。题型八磁生电题型八磁生电【例8】发电机是如何发电的呢？同学们用如图所示的装置进行探究。(1)将导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G的指针不偏转，说明电路中（选填“有”或“无”）电流产生；(2)小芳无意间碰到导体ab，导体ab晃动起来，小明发现灵敏电流计G的指针发生了偏转，就说：“让导体在磁场中运动就可产生电流。”但小芳说：“不一定，还要看导体怎样运动。”为判断谁的说法正确，他们继续探究，并把观察到的现象记录在下表中。序号磁体摆放方向ab运动方向电流计指针偏转情况1N极在上竖直上下运动不偏转2水平向左运动向右偏转3水平向右运动向左偏转4N极在下竖直上下运动不偏转5水平向左运动向左偏转6水平向右运动向右偏转分析实验现象后，同学们一致认为小芳的观点是（选填“正确”或“错误”）的。比较第2、3次实验的现象发现，产生的电流的方向跟有关；比较第3、6次实验的现象发现，产生的电流的方向还跟有关；(3)在整理器材时，小明未断开开关，先撤去蹄形磁体，有同学发现电流计的指针又偏转了！他们再重复刚才的操作，发现电流计的指针仍偏转，请教老师后得知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在中做运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理。【答案】(1)无(2)正确导体切割磁感线运动的方向磁场方向(3)磁场切割磁感线【详解】（1）实验中根据灵敏电流计G的指针是否偏转判断有无电流产生。将导体ab静止悬挂起来后，闭合开关，灵敏电流计G的指针不偏转，说明电路中无电流产生。（2）[1]由表可知，导体ab水平左右运动时电流计指针才偏转，竖直上下运动时指针不偏转，说明小芳的观点是正确的。[2]比较第2、3次实验，磁场方向相同，导体ab运动方向相反，电流计指针偏转方向相反，说明产生的电流的方向跟导体切割磁感线运动的方向有关。[3]比较第3、6次实验，导体切割磁感线运动的方向相同，磁场方向相反，电流计指针偏转方向相反，说明产生的电流的方向跟磁场方向有关。（3）[1][2]根据电磁感应原理可知，不论是导体运动还是磁体运动，只要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流，这就是发电机发电的原理。【变式8-1】“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置如图所示。要使感应电流方向发生改变，可采取的具体措施是（）A．使用磁性更强的磁体B．保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向C．上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向D．增大导体水平运动的速度【答案】B【详解】A．使用磁性更强的磁体可以增大感应电流的强度，但不能改变感应电流的方向，故A不符合题意；B．保持磁体静止，只改变导体水平运动的方向，感应电流的方向会发生改变，故B符合题意；C．上下调换磁极，同时改变导体水平运动的方向，感应电流的方向不变，故C不符合题意；D．增大导体水平运动的速度可以增大感应电流的强度，但不能改变感应电流的方向，故D不符合题意。故选B。【变式8-2】小明同学学完电与磁的相关知识后，自己动手制作了如图所示的装置，用手按压小人使小人在平板上往复跳动，小灯泡便会一闪一闪。(1)小人在平板上往复跳动时，固定在地面上的弹簧线圈做运动，电路中产生，小灯泡发光。(2)随着小人的上下往复运动，线圈产生电流的方向（选填“会”或“不会”）发生变化。(3)此过程中的能量转化为能转化为电能。【答案】(1)切割磁感线感应电流(2)会(3)机械【详解】（1）[1][2]小人在平板上往复跳动时，固定在地面上的弹簧线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，此时线圈相当于电源，给小灯泡供电，小灯泡发光。（2）随着小人的上下往复运动，线圈被压缩和伸长时，切割磁感线运动的方向不同，线圈产生电流的方向不同，感应电流的方向会发生变化。（3）此过程中的小人在做机械运动，机械能发生变化，产生电能，能量转化为机械能转化为电能。【变式8-3】如图所示是动圈式话筒的构造示意图，膜片和线圈相连，线圈两端的导线接入扩音机。当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片和线圈一起，而线圈处在永久磁体周围的中，这样线圈就会做切割磁感线运动而产生，这样就能把声音信号转变成电信号。【答案】振动磁场感应电流【详解】[1][2][3]当对着话筒说话或唱歌时，因声音可以传递能量，故会使得膜片和线圈一起振动。由图中可知，线圈周围有永磁体，故会使得线圈处在永久磁体周围的磁场中。因线圈与膜片相连，故膜片的振动会使得与之相连的线圈也发生振动，使得线圈做切割磁感线运动，从而产生感应电流。题型九发电机题型九发电机【例9】在学校的创新比赛中，小红展示了她自制的新型健身发电装置。该装置没有外接电源，只要人在上面踩踏踏板，带动内部的齿轮组转动，与齿轮相连的线圈便会在磁场中运动，旁边连接的小电珠就会发光。该装置的工作原理与下列哪个选项的实验原理相同（

）A． B．C． D．【答案】B【详解】该装置没有外接电源，只要人在上面踩踏踏板，带动内部的齿轮组转动，与齿轮相连的线圈便会在磁场中运动，旁边连接的小电珠就会发光，这是利用电磁感应现象来发电的。A．该图是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；B．该图是电磁感应原理，即闭合回路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生电流的现象，故B符合题意；C．该图是电磁铁，是利用电流的磁效应，故C不符合题意；D．该图是电动机的原理图，即通电导体在磁场中受力运动，故D不符合题意。故选B。【变式9-1】如图为一种防灾应急手摇电筒。中部固定有线圈，沿着筒身方向摇动手电筒，使其内部的小物块来回穿过线圈，灯泡发光。小物块可能是（）A．木块 B．石块 C．铜块 D．磁铁块【答案】D【详解】沿着筒身方向摇动手电筒为了让线圈切割磁感线运动产生感应电流，这是利用了电磁感应原理；由于线圈是固定的，因此那个滑动的物块是磁铁，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。【变式9-2】如图所示为发电机模型线圈转动过程，下列说法正确的是（）A．线圈中产生电流的原理是电流磁效应 B．通过灯泡的电流方向不变C．通过灯泡的电流大小不变 D．其他形式能量转化为电能【答案】D【详解】A．发电机的原理是电磁感应现象，故A错误；B．发电机发出的是交变电流，所以电流方向改变，故B错误；C．发电机发出的是交变电流，所以电流大小改变，故C错误；D．发电机是将其它形式的能量转化为电能的装置，故D正确。故选D。基础巩固通关测基础巩固通关测1．历史上首先发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间联系的科学家是（）A．奥斯特 B．法拉第C．安培 D．麦克斯韦【答案】A【详解】1820年丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，揭示了电和磁之间的联系。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2．关于交流电，下列说法正确的是（

）A．交变电流中，电流在1s内方向改变的次数叫频率B．线圈转动一周，电流方向改变四次，大小改变两次C．线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变D．我国发电厂发出的交变电流频率为50Hz，周期为2s【答案】C【详解】A．交变电流中，电流在1s内周期性变化的次数叫频率，故A错误；BC．线圈转动一周，电流方向改变两次，大小随时间改变，故B错误，C正确；D．我国发电厂发出的交变电流频率为50Hz，周期为0.02s，故D错误。故选C。3．指南针是我国古代四大发明之一，早期的指南针叫司南。司南的长柄静止时总是指向南方，如图所示。关于司南下列说法正确的是（

）A．司南周围存在磁场，不存在磁感线 B．司南只有一个磁极，在其勺柄上C．地球周围各点的磁场方向都相同 D．地球是磁体，它的S极在地球南极【答案】A【详解】A．磁场是真实存在的一种物质，而磁感线是人们为了直观、形象地描述磁场的分布和方向而假想出来的曲线，司南作为一个磁体，其周围确实存在磁场，但磁感线本身并不真实存在，故A正确；B．任何一块完整的磁体都有两个磁极，即北极（N极）和南极（S极），对于司南来说，它的勺柄指向南方，因此勺柄是磁体的S极，那么与勺柄相对的勺子前端就是N极，故B错误；C．地球磁场在不同位置，其方向是不同的，指南针在不同地方指向不同，正是利用了地磁场方向因地点而异的特性，故C错误；D．地球是磁体，地磁的南极在地理北极附近，故D错误。故选A。4．关于地磁场的叙述中，下列说法错误的是（）A．地球本身相当于一个条形磁体B．地磁场的北极在地理的南极附近C．指南针的南极指向地理的北极D．沈括首先发现地理的两极与地磁两极并不完全重合【答案】C【详解】A．地球本身是一个天然的巨大磁体，相当于一个条形磁体，地磁北极（N极）在地理南极附近，地磁南极（S极）在地理北极附近，磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，故A正确，不符合题意；B．地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁场的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，故B正确，不符合题意；C．根据磁极间相互作用规律，异名磁极相互吸引可知，指南针静止时，其N极（北极）指向地理北极附近，其S极（南极）应指向地理南极附近。因此“指南针的南极指向地理的北极”的说法错误，故C错误，符合题意。D．世界上第一个清楚的、准确的论述磁偏角的是沈括，沈括是中国历史上最卓越的科学家之一，他发现了地磁偏角的存在，比欧洲发现地磁偏角早了四百多年，故D正确，不符合题意。故选C。5．下列说法中正确的是（

）A．用磁感线可以描述磁场的强弱B．磁感线是磁场中客观存在的线C．磁体外部的磁感线从磁体的S极出发，回到磁体的N极D．磁体周围不画磁感线的地方一定不存在磁场【答案】A【详解】A．磁感线的疏密可以描述磁场的强弱，故A正确；B．磁感线是为了形象描述磁场而假想的线，不是客观存在的，故B错误；C．磁体外部的磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极，故C错误；D．磁体周围即使不画磁感线，也存在磁场，磁感线只是描述磁场的一种方式，故D错误。故选A。6．如图所示，重为G的小铁块在水平方向拉力F的作用下，沿条形磁铁的表面从N极滑到S极，下列说法正确的是（）A．小铁块对磁铁的压力始终等于G B．小铁块对磁铁的压力始终小于GC．小铁块对磁铁的压力先增大后减小 D．小铁块对磁铁的压力先减小后增大【答案】D【详解】磁铁对铁块有吸引力，且磁铁两极磁性强，中间磁性弱。故铁块在磁铁两处受到的向下的吸引力大，在磁铁中间受到的吸引力小。而铁块对磁铁的压力等于本身重力与受到的吸引力的和，故铁块对磁铁的压力，在磁铁两极大，在磁铁中间小。故它对磁铁的压力选变小后变大。故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。7．如图所示，螺线管内放一枚小磁针，当开关S闭合后，小磁针的北极指向将（）A．不动 B．向外转90° C．向里转90° D．旋转180°【答案】A【详解】根据安培定则可知，当开关S闭合后，通电螺线管左侧是南极，右侧是北极，在通电螺线管的内部，磁感线的方向是从南极到北极，图中小磁针的北极指向与通电螺线管内部的磁感线的方向相同，所以小磁针的北极指向不动，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。8．“小磁针”很神奇，它为探究磁现象立下大功，以下说法错误的是（

）A．如果只受地磁场影响，小磁针静止时总是一端指南一端指北B．如图甲，小磁针发生偏转，是受条形磁体周围磁场的影响C．如图乙，小磁针发生偏转，则证明通电导线周围产生了磁场D．小磁针是磁体，能吸引羽毛、纸屑等轻小物体【答案】D【详解】A．小磁针如果只受地磁场的影响，小磁针的N极总是指着地磁南极，所以小磁针静止时总是一端指南一端指北，故A正确，不符合题意；B．如图甲，由同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，小磁针发生偏转，是受条形磁体周围磁场的影响，故B正确，不符合题意；C．由图乙可知，是奥斯特实验，闭合电路，小磁针将发生偏转，则电流周围存在磁场，证明通电导线周围产生了磁场，故C正确，不符合题意；D．小磁针是磁体，具有一定的磁性，不能吸引羽毛、纸屑等轻小物体，故D错误，符合题意。故选D。9．如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（）A．通电螺线管的右端是S极B．条形磁铁受到电磁铁的斥力C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁所受摩擦力的方向改变D．若只改变电源的正、负极，条形磁铁所受摩擦力的方向不变【答案】B【详解】A．根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的一端为N极。观察可知，电流从螺线管左端流入，右端流出，所以电磁铁的左端为S极，右端为N极，故A错误；B．由前面判断电磁铁左端为S极，与条形磁铁的S极相对，同名磁极相互排斥，条形磁铁受到电磁铁对其向左的斥力，故B正确；C．滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律（电源电压不变），电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱。条形磁铁受到电磁铁向左的排斥力减小，因为条形磁铁静止，处于平衡状态，水平方向受到向左的排斥力和向右的摩擦力，排斥力减小，摩擦力也减小，但方向不变，故C错误；D．若只改变电源的正负极，根据安培定则，电磁铁的磁极会改变，此时电磁铁与条形磁铁由同名磁极相互排斥变为异名磁极相互吸引，条形磁铁所受磁力方向改变，那么条形磁铁受到的摩擦力方向也会改变，故D错误。故选B。10．如图所示，在电磁铁的正上方用弹簧挂着一根条形磁铁，闭合开关S，待条形磁铁静止后，再将滑片P从b端向a端移动的过程中，会出现的现象是（）A．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变长B．电流表示数变大，灯L变亮，弹簧的长度变短C．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变长D．电流表示数变小，灯L变暗，弹簧的长度变短【答案】C【详解】滑动变阻器与灯泡串联，电流表测量电路中的电流，将滑片P从b端向a端移动的过程中，R阻值变大。电源电压一定，根据可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，根据P＝I2R可知，灯泡的实际功率变小，灯L变暗；根据安培定则可知，电磁铁的上端为S极，根据同名磁极相排斥，由于斥力变弱，弹簧的长度变长。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。11．如图是一种水位自动报警器的原理图。关于它的工作原理下列说法正确的是（）A．水位达到金属块A时，绿灯亮 B．水位达到金属块A时，两灯同时亮C．水位达到金属块A时，红灯亮 D．电磁铁中的电流越大，灯泡越亮【答案】C【详解】ABC．由图可知，当水位到达A时电路接通，电磁铁有磁性，衔铁被吸下，红灯亮，绿灯灭，故AB错误，C正确；D．工作电路中的电流大小与控制电路中电流大小无关，所以电磁铁中的电流变大不影响灯的亮度，故D错误。故选C。12．《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。下列原理图与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的（）A． B．C． D．【答案】D【详解】A．新能源电动汽车动力装置的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，而图示为奥斯特实验装置，反映了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意；B．图示为动圈式话筒，是利用电磁感应现象工作的，故B不符合题意；C．图示为研究发电机工作原理的实验装置，发电机的工作原理也是电磁感应，故C不符合题意；D．图示为研究通电导体在磁场中受力运动的实验装置，说明了电动机的工作原理，与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同，故D符合题意。故选D。13．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（）A．该装置工作原理是电磁感应原理B．图中线圈正好处于平衡位置C．该装置工作时，将电能全部转化为机械能D．若改变电源方向，线圈将逆时针转动【答案】D【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，不是电磁感应，故A错误；B．图中线圈与磁感线的方向平行，没有处于平衡位置，故B错误；C．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故C错误；D．若改变电源方向，也就是改变了线圈中的电流方向，线圈受力方向改变将逆时针转动，故D正确。故选D。14．如图所示是探究感应电流产生的条件的实验装置。闭合开关后，将金属杆拉至A点后释放，金属杆向左摆动至B点，此过程中灵敏电流计指针发生了偏转。关于该实验下列说法正确的是（）A．电流计指针偏转，说明电路中产生了电流B．金属杆向下摆动过程中，能够说明金属杆具有惯性C．该过程电能转化成机械能D．若改变AB的摆动方向，电流计指针偏转方向不变【答案】A【详解】A．金属杆在做切割磁感线运动时产生了感应电流，使灵敏电流计指针偏转，故A正确；B．金属杆向左摆动是因为受到了重力的作用，故B错误；C．金属杆在做切割磁感线运动时产生了感应电流，可知该过程中机械能转化为电能，故C错误；D．未改变磁场方向的情况下，金属杆从B点向右摆动，则金属杆切割磁感线的方向发生了改变，感应电流方向也会发生改变，则灵敏电流计指针偏转方向和前一次相反，故D错误。故选A。15．小金做了一个如甲图所示的装置，闭合开关，用外力使左侧导体棒ab水平向右移动，发现右侧导体棒cd也随之运动起来，在此实验中，左侧装置应用的原理是，右侧部分相当于电路中的（填写“电源”或“开关”或“导线”或“用电器”），乙图是电吉他主要部件的基本结构图，当拨动金属吉他弦产生振动时，吉他能自动转化为电信号，其工作原理与甲图（选填“左侧”或“右侧”）相同。【答案】电磁感应用电器左侧【详解】[1][2]由图甲可知，闭合开关，将导体棒水平向右移动，此时相当于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会有感应电流产生，这是利用电磁感应现象的原理实现的，此时导体棒相当于电源，右侧导体棒cd也随之运动起来，右侧部分消耗左侧产生的电能，相当于电路中的用电器。[3]根据图乙可知，没有电源，通过拨动弦转化为电信号，最后转为声音信号，因此该过程为电磁感应现象，与发电机原理相同，即与甲图左侧的原理相同。16．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后，甲开始转动，小灯泡发光。生活中应用的工作原理与乙的工作原理相同的是（选填“动圈式扬声器”或“动圈式话筒”）。【答案】动圈式话筒【详解】闭合开关S后，电源与甲电动机接通，通电线圈在磁场中受力而转动，将电能转化为机械能。甲电动机带动乙电动机一起转动，乙电动机内部的线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生电流，小灯泡发光，其工作原理是电磁感应现象。“动圈式话筒”的原理是电磁感应现象，“动圈式扬声器”的原理是通电导体在磁场中受力而运动。故生活中应用的工作原理与乙的工作原理相同的是动圈式话筒。17．如图所示的甲、乙两个模型中，图是发电机的模型，它是根据原理制成的；如图丙所示，在电磁铁的正上方用弹簧秤挂着一条形磁铁，闭合开关，当滑片P向右滑动过程中，弹簧的长度会变（选填“长”或“短”）。【答案】乙电磁感应短【解析】【小题1】[1][2]发电机的原理是电磁感应，其模型中没有电源，观察可知，乙图中没有电源，所以乙图是发电机的模型。[3]首先根据安培定则判断电磁铁的极性，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的上端为电磁铁的N极。因为同名磁极相互排斥，所以条形磁铁与电磁铁相互排斥。当滑片P向右滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律，在电源电压不变的情况下，电阻变小，电流变大。电磁铁的磁性强弱与电流大小有关，电流越大，磁性越强，所以电磁铁的磁性增强，对条形磁铁的排斥力增大，弹簧的长度会变短。18．请在图中标出静止的小磁针的N极。【答案】【详解】根据磁极间的相互作用规律“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”可得，靠近磁铁S极为小磁针的N极，作图如下图所示：19．请标出图中通电螺线管的N、S极以及所接电源的正极。【答案】【详解】小磁针的N极向右偏转，根据磁极间的相互作用（同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引），可知通电螺线管的左端为S极，右端为N极。再根据安培定则知，大拇指指向螺线管的N极（右端），则四指弯曲的方向为电流方向，所以电流从螺线管的右端流入，左端流出。因此，电源的右端为正极，左端为负极。如图所示：20．如图所示，请根据磁感线的方向，在螺线管左端的括号内标出极性“N”或“S”，在电源左边的括号内标出极性“＋”或“-”。【答案】【解析】【小题1】由磁场规律可知，在磁体外部，磁感线从北（N）极出发，回到南（S）极，即螺线管左侧为北极，再由右手螺旋定则可知电流从螺线管的左侧流入，右侧流出，在电路中，在电源的外部电流由正极流向负极，即图中电源左侧为正极，如下图所示：21．电生磁实验；(1)如图甲所示为奥斯特实验装置，接通电路后，观察到小磁针偏转，说明，改变直导线中电流方向，小磁针的偏转方向发生改变，说明；(2)用如图乙所示的装置“探究通电螺线管外部磁场的特点”：①闭合开关，将小磁针放在螺线管周围的不同位置，观察小磁针静止时极的指向，可以判断小磁针所在位置的磁场方向；②在固定螺线管的光滑板面上均匀地撒上铁屑，铁屑有序排列成许多条曲线，由此可以看出螺线管周围的磁场和周围的磁场相似；(3)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，同学们用相同的大铁钉制成了简易电磁铁甲、乙，并设计了如图所示的电路。当滑动变阻器向左移动时，电磁铁甲、乙能够吸引大头针的个数将（填“增多”或“减少”），说明电流越，电磁铁磁性越强。根据图示可知，电磁铁（填“甲”或“乙”）的磁性强。【答案】(1)通电导体周围存在磁场通电导体周围的磁场方向与电流方向有关(2)N条形磁体(3)增多大甲【详解】（1）[1]由图可知，该装置是著名的奥斯特实验，开关闭合后，电路为通路，有电流通过，小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁力作用，故说明通电导体周围存在着磁场。[2]改变电流方向，小磁针的偏转方向发生了改变，说明通电导体周围的磁场方向发生了改变，故表明了通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。（2）[1]物理学中规定小磁针静止时N极的指向即为该点的磁场方向，所以实验时通过观察小磁针静止时N极的指向，可以判断小磁针所在位置的磁场方向。[2]铁屑在磁场中会被磁体磁化，从而在磁场中有序地排列起来。由通电螺线管周围的铁屑的排布情况可以确定通电螺线管周围磁感线的形状是纺锤形的，和条形磁体周围的磁场相似。（3）[1][2]当滑动变阻器滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值减小，由可知，电路中电流变大，吸引大头针的个数增多，说明电路中的电流越大，电磁铁的磁性越强。[3]图示可知，甲吸引的大头针更多，说明电磁铁甲的磁性强。能力提升进阶练能力提升进阶练1．如图是实验室电流表的内部结构图，磁场内的线圈中有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。下列选项中与其工作原理相同的是（）A．电磁铁 B．电磁继电器C．电动机 D．发电机【答案】C【详解】通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动。AB．电磁铁、电磁继电器是利用电流的磁效应原理制成的，工作原理不同，故AB不符合题意；C．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动，故C符合题意；D．发电机是利用电磁感应原理制成的，工作原理不同，故D不符合题意。故选C。2．图甲是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部的线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁体转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（）A．该装置是一种电动机B．该装置将电能转化为机械能C．增大车轮转速会使灯泡亮度变大D．该装置和扬声器的工作原理相同【答案】C【详解】ABC．该装置依靠自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，就能使前端的照明灯发光，这说明电路中产生了电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，在该过程中，机械能转化为电能；增大车轮转速，线圈切割磁感线速度变大，感应电流变大，灯泡亮度变大，故C正确，AB错误；D．扬声器主要应用的是电动机，是利用通电导线在磁场中受到力的作用工作的，故D错误。故选C。3．如图所示，AB和CD是两根固定且平行的水平光滑金属轨道，符号“×”代表垂直于金属导轨向下的磁场。现将空心铜棒EF和GH垂直放在金属导轨上静止，当水平拉动铜棒EF向右运动时，会产生感应电流，铜棒和导轨组成了一个闭合电路，此时铜棒GH会向右运动。若同时改变磁场方向和铜棒EF运动方向，则铜棒GH的运动方向是（）A．向右 B．向左 C．先向右再向左 D．先向左再向右【答案】B【详解】图中当水平拉动铜棒EF向右运动时，会产生感应电流，铜棒和导轨组成了一个闭合电路，铜棒EF提供了电能，相当于电源，此时铜棒GH会向右运动，若同时改变磁场方向和铜棒EF运动方向，则铜棒EF产生的感应电流的方向不变，但对于铜棒GH来说，由于磁场方向发生了改变，因此运动方向向左。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。4．物理兴趣小组在老师的指导下设计了如图所示的天然气泄漏报警电路，电源电压恒定不变，为可调电阻，为气敏电阻，其阻值随天然气浓度的增大而减小。天然气无泄漏时指示灯发光；天然气泄漏时，蜂鸣器报警。下列判断正确的是（

）A．当蜂鸣器报警时，灯泡同时发光 B．若控制电路电压降低，报警浓度将减小C．若要调低报警浓度，可调大的阻值 D．天然气浓度增大，电磁铁磁性将增强【答案】D【详解】A．天然气泄漏时，蜂鸣器报警，说明电磁继电器的衔铁被吸下，此时工作电路中蜂鸣器接通，灯泡L所在的支路断开，因此灯泡L不发光。故A错误；B．控制电路电压降低时，若要使电磁铁产生足够磁性吸下衔铁（报警），根据欧姆定律，需要更大的电流才能达到吸合阈值。而气敏电阻的阻值随天然气浓度增大而减小，因此只有当天然气浓度更大时，才能在较低电压下达到所需电流，即报警浓度将增大。故B错误；C．若要调低报警浓度（即天然气浓度较小时就报警），需让气敏电阻R2在阻值较大时，控制电路就能达到吸合电流。根据欧姆定律，可调电阻R1应减小阻值（使总电阻减小，电流易达到阈值），而非调大。故C错误；D．天然气浓度增大时，气敏电阻R2的阻值减小，控制电路的总电阻减小。根据欧姆定律，电源电压恒定，总电阻减小则电流增大。电磁铁的磁性与电流大小有关，电流越大磁性越强，因此电磁铁磁性将增强。故D正确；故选D。5．将一段裸铜导线弯成如图乙所示形状的线框，将它置于一节5号干电池上（线框上端的弯折处A与正极接触良好），一块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极，使铜导线框下面的两端P、Q与磁铁表面保持良好接触，放手后线框就会开始转动，成为一个“简易电动机”，如图丙所示。（电流受力与磁场和电流方向的关系如图甲）关于该“简易电动机”，下列说法中正确的是（）A．线框会转动是由于受到电场力的作用B．电路中的热功率等于线框旋转的机械功率C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，那么从上向下看，线框做逆时针转动D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则线框将上下振动【答案】C【详解】A．通电导体在磁场中会受到力的作用，所以线框会转动是由于受到磁场力的作用，故A错误；B．本题模型为简易电动机，电动机将电能主要转化为机械能，极少部分转化为内能，所以电路中的热功率小于线框旋转的机械功率，故B错误；C．如果磁铁吸附在电池负极的是S极，磁场方向是向上的，根据左手定则，左侧线框因电流流向负极而受力方向向外，右侧线框因电流流向负极而受力方向向内，从上向下看，线框将做逆时针转动，故C正确；D．如果线框下面只有一端导线与磁铁良好接触，则只有半个线圈受力转动且受力方向不变，线圈转动方向也不变，所以线框不会上下振动，故D错误。故选C。6．如图甲所示，磁铁上下摆放形成稳定磁场，取闭合回路的一部分直导体ab沿东西方向放置于两磁铁中间，已知闭合开关时，该磁场对导体ab产生向北的作用力。已知螺线管通电后外部磁场的情况如图乙所示。则下列哪种方式可以使得通电螺线管的磁场对导线中电流的作用力方向与图中ab的受力方向方向相同（）A． B． C． D．【答案】D【详解】由所给电源正负极可知，题干图中电流方向向东，磁场方向是竖直向下的，已知此时导体ab受到磁场力的方向向北。A．由右手螺旋定则知A图中螺线管上端为S极，下端为N极，通电导体所在位置磁场方向是竖直向下，导体中电流方向向西，根据甲图导体运动方向与磁场方向和电流方向的关系知，导体受到磁场力的方向向南，与甲图中ab的受力方向相反，故A不符合题意；B．由右手螺旋定则知B图中螺线管上端为N极，下端为S极，通电导体所在位置磁场方向是竖直向上，导体中电流方向向东，根据甲图导体运动方向与磁场方向和电流方向的关系知导体受到磁场力的方向向南，与甲图中ab的受力方向相反，故B不符合题意；C．由右手螺旋定则知C图中螺线管上端为S极，下端为N极，通电导体所在位置磁场方向是竖直向下，导体中电流方向向西，根据甲图导体运动方向与磁场方向和电流方向的关系知导体