初中物理《从指南针到磁悬浮列车》知识点总结含习题

初中物理《从指南针到磁悬浮列车》知识点总结含习题同学们，我们生活在一个充满奇妙现象的世界里。从古代航海者依赖的指南针，到现代都市中飞驰的磁悬浮列车，磁现象一直伴随着人类文明的进步，并且在现代科技中扮演着至关重要的角色。这一章，我们将一同探索磁的奥秘，从最基本的磁体性质，到电与磁的相互联系，最终理解那些改变我们生活的磁技术应用。一、磁现象与磁场1.磁体与磁极我们首先从身边最常见的磁体说起。能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极：一个叫南极（S极），一个叫北极（N极）。重要规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。这是判断磁极和研究磁体间相互作用的基本依据。2.磁化使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。例如，用磁铁摩擦钢针，钢针就能被磁化，成为小磁针。一些物体在磁化后磁性不易消失，称为永磁体（如钢）；而有些物体磁化后磁性容易消失，称为软磁体（如铁）。3.磁场磁体周围存在着一种看不见、摸不着的特殊物质，叫做磁场。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。磁场的基本性质是：对放入其中的磁体产生磁力的作用。为了形象地描述磁场，我们引入了磁感线。磁感线是一些假想的曲线，它的方向规定为：在磁体外部，从N极出发，回到S极；在磁体内部，则是从S极指向N极。磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方，磁场越强。注意：磁感线是为了研究磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。4.地磁场地球是一个巨大的天然磁体，地球周围存在的磁场叫做地磁场。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。正是由于地磁场的存在，水平放置的磁针静止时，其N极总是大致指向地理北方，S极指向地理南方，这就是指南针（罗盘）的工作原理。拓展思考：为什么地磁两极与地理两极并不完全重合？（这一现象最早由我国宋代学者沈括发现，称为磁偏角。）二、电生磁1.电流的磁效应（奥斯特实验）19世纪初，丹麦物理学家奥斯特首先发现：通电导线周围存在磁场，磁场的方向与电流的方向有关。这一发现揭示了电现象和磁现象之间的联系，开创了电磁学研究的新纪元。2.通电螺线管的磁场将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。其两端的磁极性质与电流方向有关，可以用右手螺旋定则（安培定则）来判断：右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。3.电磁铁定义：内部插入铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。原理：利用电流的磁效应和铁芯被磁化后磁性大大增强的原理工作。特点：*磁性的有无可以由电流的通断来控制。*磁性的强弱可以由电流的大小和线圈的匝数来控制。（电流越大、匝数越多，磁性越强；插入铁芯比不插入铁芯磁性强得多。）*磁极的极性可以由电流的方向来控制。应用：电磁起重机、电铃、电磁继电器、自动控制装置等。三、磁场对电流的作用电动机1.磁场对通电导体的作用通电导体在磁场中会受到力的作用，这个力叫做安培力。力的方向与电流方向和磁场方向有关。当电流方向或磁场方向改变时，导体受力的方向也会改变。2.电动机的原理原理：利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成。能量转化：电能转化为机械能。构造：主要由定子（磁体）、转子（线圈）、换向器和电刷组成。换向器的作用：当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够持续地转动下去。生活中的电动机：电风扇、洗衣机、电动车、电脑硬盘等设备中都有电动机。四、磁生电发电机1.电磁感应现象（法拉第实验）定义：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。发现者：英国物理学家法拉第。产生感应电流的条件：*电路必须是闭合的。*部分导体要在磁场中做切割磁感线运动。感应电流的方向：与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。2.发电机原理：利用电磁感应现象制成。能量转化：机械能转化为电能。构造：主要由定子（磁体）、转子（线圈）、滑环和电刷组成。交流电：周期性改变方向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，单位是赫兹（Hz）。我国电网提供的交流电频率是50Hz。生活中的发电机：火力发电、水力发电、风力发电、核能发电等都是通过发电机将其他形式的能转化为电能。五、磁的应用与展望从古代的司南（指南针），到近代的电磁铁、电动机、发电机，再到现代的磁悬浮列车、核磁共振成像（MRI）、磁存储（硬盘、信用卡磁条）等，磁现象的应用极大地推动了人类社会的发展。磁悬浮列车：主要利用同名磁极相互排斥或异名磁极相互吸引的原理，使列车悬浮在轨道上方，大大减小了摩擦力，从而实现高速行驶。配套习题一、选择题1.下列物体中，通常情况下属于磁体的是（）A.铜棒B.钢尺C.塑料尺D.磁铁矿2.关于磁感线，下列说法正确的是（）A.磁感线是磁场中真实存在的曲线B.磁体周围的磁感线都是从磁体的S极出发，回到N极C.磁感线的疏密程度可以表示磁场的强弱D.小磁针在磁场中静止时，S极所指的方向就是该点的磁感线方向3.如图所示的通电螺线管，其右端磁极的极性是（）（假设有一螺线管，电源左端为正极，右端为负极，导线从螺线管左端背面绕入，右端正面绕出）A.N极B.S极C.无法确定D.既是N极也是S极4.下列设备中，利用电磁感应原理工作的是（）A.电动机B.电磁铁C.发电机D.电磁继电器5.要改变通电导体在磁场中的受力方向，下列方法可行的是（）A.只改变导体中的电流大小B.只改变磁场的强弱C.同时改变电流方向和磁场方向D.只改变电流方向或只改变磁场方向二、填空题6.指南针是我国古代四大发明之一，它是利用地球周围存在的______来工作的，静止时，其N极指向地理的______方。7.通电螺线管磁性的强弱与______、______以及是否插入铁芯有关。8.电动机工作时，将______能转化为______能；发电机工作时，将______能转化为______能。9.闭合电路的一部分导体在磁场中做______运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫做______。三、简答题与实验题10.简述右手螺旋定则（安培定则）的内容，并说明它有什么用途。11.如图所示是研究“什么情况下磁可以生电”的实验装置。（1）实验中，通过观察______来判断电路中是否产生了感应电流。（2）要使电路中产生感应电流，导体ab应在磁场中做______运动。（3）若保持导体ab不动，要产生感应电流，还可以采取的方法是______。（4）此实验揭示的原理可用来制造______（选填“电动机”或“发电机”）。参考答案及解析（部分）一、选择题1.D（解析：磁铁矿是天然磁体；钢尺在某些情况下可能被磁化，但通常情况下不是磁体。）2.C（解析：磁感线是假想的，A错；外部磁感线从N极出发回到S极，B错；小磁针N极指向为磁感线方向，D错。）3.A（解析：根据右手螺旋定则判断。）4.C（解析：发电机利用电磁感应原理。电动机是磁场对电流的作用，电磁铁和电磁继电器是电流的磁效应。）5.D（解析：同时改变电流和磁场方向，受力方向不变。）二、填空题6.地磁场，北7.电流大小，线圈匝数（或匝数）8.电，机械；机械，电9.切割磁感线，电磁感应三、简答题与实验题10.右手螺旋定则内容：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是螺