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》知识点总结含习题引言从古代中国人发明的司南（指南针的雏形），到如今风驰电掣的磁悬浮列车，磁现象一直伴随着人类文明的进步，并在现代科技中扮演着不可或缺的角色。本章我们将一同探索磁的世界，从最基本的磁体性质到复杂的电磁应用，揭开磁现象的神秘面纱，理解其背后的物理原理，并感受它如何深刻地改变了我们的生活。一、磁现象与磁场1.1磁体与磁极1.磁体：能够吸引铁、钴、镍等物质的物体叫做磁体。磁体具有磁性。*天然磁体：如磁铁矿（主要成分是四氧化三铁）。*人造磁体：如条形磁体、蹄形磁体、磁针等，通常由钢或某些合金制成。2.磁极：磁体上磁性最强的部分叫做磁极。任何磁体都有两个磁极：*南极（S极）：磁体静止时，指南的那个磁极。*北极（N极）：磁体静止时，指北的那个磁极。*特点：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。这是磁极间相互作用的基本规律，也是判断物体是否具有磁性、判断磁极名称的重要依据。3.磁化与去磁：*磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。例如，用磁铁摩擦铁钉，可使铁钉磁化。*去磁：使原来有磁性的物体失去磁性的过程。常用方法有敲击、加热等。1.2磁场与磁感线1.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。*基本性质：磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。*方向规定：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。2.磁感线：为了形象、直观地描述磁场的分布情况，物理学家引入了磁感线的概念。*定义：磁感线是用来描述磁场的带箭头的假想曲线。*特点：*磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致。*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；反之越弱。*在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极；在磁体内部，磁感线从S极指向N极，形成闭合曲线。*磁感线永不相交。3.地磁场：地球本身是一个巨大的磁体，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。*地理的南北极与地磁的南北极并不完全重合，它们之间存在一个夹角，叫做磁偏角，这是我国宋代学者沈括最早发现的。二、电生磁与磁生电2.1电流的磁效应（电生磁）1.奥斯特实验：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。这一现象称为电流的磁效应。2.通电螺线管的磁场：*通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。*其两端的磁极性质与电流方向有关，可以用安培定则（右手螺旋定则）来判断：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：*构成：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。2.2磁场对电流的作用与电动机1.磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场中会受到力的作用，这个力叫做安培力。*力的方向：与电流的方向和磁场的方向有关。（可用左手定则判断，初中阶段不作要求，了解即可）*力的大小：与电流大小、磁场强弱、导线长度以及导线与磁场方向的夹角有关。2.电动机的原理：*基本原理：利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成。*能量转化：电能转化为机械能。*构造：主要由定子（固定部分，提供磁场）、转子（转动部分，线圈）、换向器和电刷等组成。*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。2.3电磁感应与发电机1.电磁感应现象：英国物理学家法拉第发现，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现象，产生的电流叫做感应电流。*产生感应电流的条件：*电路必须闭合。*部分导体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。（可用右手定则判断，初中阶段不作要求，了解即可）2.发电机的原理：*基本原理：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（固定部分，提供磁场或线圈）、转子（转动部分，线圈或磁场）、滑环和电刷等组成。*交流电：周期性改变方向的电流叫做交变电流，简称交流电。我国电网提供的交流电频率为50Hz，周期为0.02s。2.4从指南针到磁悬浮列车——磁的应用*指南针（司南）：利用地磁场对磁体的作用来指示方向。*电磁起重机：利用电磁铁来搬运钢铁等磁性材料。*电话、扬声器、麦克风：都利用了电磁转换原理。*磁记录：磁带、磁盘、硬盘等利用磁性材料记录信息。*磁悬浮列车：*基本原理：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。*优点：速度快、噪音低、平稳舒适、能耗低、污染小等。三、巩固习题（一）选择题1.下列关于磁体、磁场和磁感线的说法中，正确的是（）A.铁和铝都能够被磁体吸引B.磁感线是磁场中真实存在的曲线C.磁体之间的相互作用是通过磁场发生的D.磁体外部的磁感线从磁体的S极出发，回到N极2.用一根钢棒去靠近小磁针的N极，发现小磁针的N极被排斥，由此可以判断（）A.钢棒一定有磁性，且靠近小磁针的一端是N极B.钢棒一定有磁性，且靠近小磁针的一端是S极C.钢棒可能有磁性，也可能没有磁性D.无法判断钢棒是否有磁性3.关于电和磁，下列说法正确的是（）A.电动机是利用电磁感应原理制成的B.奥斯特实验说明了电流周围存在磁场C.导体在磁场中运动就一定会产生感应电流D.电磁铁的磁性强弱只与线圈中的电流大小有关4.下列设备中，利用“通电导体在磁场中受力运动”原理工作的是（）A.电铃B.发电机C.电动机D.电磁起重机（二）填空题1.磁体上磁性最强的部分叫做_________。一个磁体有_________个磁极，分别是_________极和_________极。2.磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互_________，异名磁极相互_________。3.磁感线上某点的_________方向表示该点的磁场方向。磁体外部的磁感线总是从磁体的_________极出发，回到_________极。4.地球是一个巨大的磁体，地磁场的北极在地理的_________极附近，地磁场的南极在地理的_________极附近。5.电磁铁的磁性有无可以由_________来控制，磁性强弱可以由_________和_________来控制。（三）作图题1.在图中，根据小磁针静止时的指向，标出磁体的N极和S极，并画出经过A点的一条磁感线及其方向。（假设有一个条形磁体，左侧有一个小磁针，小磁针左端为S极，右端为N极，静止在磁体右侧。A点在磁体和小磁针之间。）2.根据图中通电螺线管的电流方向，标出螺线管的N极和S极。（假设有一个通电螺线管，电流从左端背面流入，右端正面流出。）（四）简答题1.为什么指南针能够指南北？2.简述发电机和电动机在能量转化和工作原理上的主要区别。四、参考答案与解析（一）选择题1.C解析：铝不能被磁体吸引，A错误；磁感线是假想的曲线，并非真实存在，B错误；磁体外部磁感线从N极出发回到S极，D错误。2.A解析：同名磁极相互排斥，排斥现象可以确定钢棒一定有磁性，且靠近端为N极。3.B解析：电动机利用通电导体在磁场中受力运动原理，A错误；只有闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时才会产生感应电流，C错误；电磁铁磁性强弱还与线圈匝数、有无铁芯有关，D错误。4.C解析：电铃和电磁起重机利用电流的磁效应，发电机利用电磁感应原理。（二）填空题1.磁极；两；南（S）；北（N）2.排斥；吸引3.切线；N；S4.南；北5.电流的通断；电流大小；线圈匝数（有无铁芯也可）（三）作图题（文字描述）1.小磁针右端为N极，说明该点磁场方向向右。因此，条形磁体的右端为S极，左端为N极。经过A点的磁感线方向向右，从磁体N极出发指向S极。2.根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流方向（左端背面流入，即从左向右看，电流是顺时针方向环绕螺线管），大拇指指向螺线管的右端，为N极，左端为S极。（四）简答题1.答：因为地球是一个巨大的磁体，周围存在着地磁场。指南针（小磁针）受到地磁场的作用，静止时其N极会指向地磁场的S极（地理北极附近），S极会指向地磁场的N极（地理南极附近），所以指南针能够指南北。2.答：发电机和电动机的主要区别如下：*工作原理：发电机是利用电磁感应现象（磁生电）工作的；电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理（电生磁进而受力）工作的。*能量转化：发电机将机械能转化为电能；电动机将电能转化为机械能。小结本章我们系统学习了从简单的磁现象到