章末复习
易错点一 混淆磁场和磁感线
例1 梳理“磁场和磁感线”相关知识,整理归纳如图图下,其中错误的是 ( )
①磁场看不见、摸不着,但是可以借助小磁针感知它的存在
②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
③磁感线是由铁屑组成的
④地磁场的磁感线从地球南极附近出发,回到地球北极附近
⑤磁感线有疏密之分,可以表示磁场的强弱且可以相交
A.①③ B.①④ C.②④ D.②③⑤
[易错总结] (1)永磁体和通电导线周围都存在磁场。(2)磁场是传递磁体间相互作用的一种物质,是客观存在的,而磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线,是不存在的。(3)地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近。
易错点二 对“奥斯特实验”的要点模糊
例2 某物理兴趣小组模拟奥斯特实验来研究电和磁的关系。他们在小磁针的上方拉一根水平方向放置的直导线,电源选用两节1.5 V的新干电池。当直导线通电时,该组同学未观察到小磁针偏转的现象。造成上述现象的原因可能是 ( )
A.导线未沿南北方向放置
B.导线未放置在小磁针的一侧
C.电源电压偏小
D.选用的直导线太粗
[易错总结] 小磁针不偏转的原因:(1)小磁针离通电导线距离过大,受到的磁场力过小;(2)导线没有沿南北方向放置;(3)直导线没有与小磁针平行放置。
易错点三 疏忽磁体间的相互作用
例3 一条形磁铁放在水平桌面上,处于静止状态,电磁铁置于条形磁铁附近并与其正对(如图所示)。下列叙述中正确的是 ( )
A.闭合开关前,电磁铁与条形磁铁间没有力的作用
B.闭合开关后,条形磁铁静止时受到桌面向右的摩擦力
C.闭合开关后,滑片P向a端移动时电磁铁与条形磁铁间的作用力减小
D.闭合开关后,滑片P向b端移动过程中,若条形磁铁始终处于静止状态,则它受到桌面的摩擦力变大
[易错总结] (1)电磁铁的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关,移动滑动变阻器的滑片改变电路中的电流,会导致电磁铁的磁性强弱发生改变;
(2)判断电磁铁的磁极时依据的是右手螺旋定则;
(3)根据电磁铁的磁性强弱判断物体受力大小的变化。
易错点四 对通电螺线管的磁场认识有误区
例4 如图所示,闭合开关后,小磁针静止在通电螺线管内图示位置,则 ( )
A.电源A端为负极,线圈右端为S极
B.电源A端为负极,线圈右端为N极
C.电源A端为正极,线圈右端为S极
D.电源A端为正极,线圈右端为N极
[易错总结] (1)通电螺线管的内部和外部都有磁场,磁感线是闭合的曲线;(2)通电螺线管内部的磁感线方向由S极指向N极,与外部的磁感线方向相反。
易错点五 不清楚电动机与发电机的本质
例5 小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来,并连接了如图所示的电路,开关S闭合后,灯泡发光,下列说法正确的是 ( )
A.甲电机相当于电动机,其工作原理和动圈式话筒相同
B.甲电机相当于发电机,其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动
C.乙电机相当于电动机,其工作原理是通电线圈在磁场中受力转动
D.甲、乙电机都相当于发电机,其工作原理和扬声器相同
[易错总结] (1)电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的,发电机是利用电磁感应的原理制成的。(2)电动机把电能转化为机械能,先通电后转动;发电机把机械能转化为电能,先运动后有电。
易错点六 对电磁现象的综合应用理解不清楚
例6 [2020·朝阳] 如图所示是实验室用的手摇发电机,使线圈在磁场中转动,可以看到发光二极管发光。中与其工作原理相似的是 ( )
[易错总结] 利用电流的磁效应工作是电生磁的过程,电动机工作过程中是把电能转化成机械能,发电机工作过程中是把机械能转化成电能。
实验一:“探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关”
例7 在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的,所使用的物理研究方法是 。
(2)当将滑动变阻器的滑片P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”),说明线圈匝数相同时,电流越 ,电磁铁磁性越强。
(3)将甲、乙电磁铁串联的目的是 。根据图示情景可以得到的结论是
。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
在完成了“探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关”的实验后,同学们想继续探究“电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小是否有关”。
(1)他们利用上述器材,设计实验,实验时应该保持 不变,换用大小不同的铁芯,观察电磁铁吸引大头针的多少。
(2)若两次实验吸引大头针的数量明显不同,说明 。
(3)小丽发现被电磁铁吸引的大头针下端都是分散的,其原因是 。
实验二:“探究磁场对电流的作用”
例8 (1)如图所示,将一根导体棒ab置于蹄形磁铁的两极之间,闭合开关S前,导体 ,闭合开关S后,导体 ,说明磁场对 导体有力的作用。
(2)断开开关S,将图中磁体的N、S极对调,再闭合开关S,会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
(3)断开开关S,将图中电源的正、负极对调,再闭合开关S,会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向 ,说明通电导体在磁场中的受力方向与 有关。
(4)如图图果同时改变磁场方向和电流方向, (选填“能”或“不能”)确定通电导体受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
小明自制了一个电动机,将线圈漆包线两端的漆全部刮去后,用导电支架托住,放入磁场中(如图所示)。闭合开关S,发现线圈不能持续转动,只能在平衡位置附近摆动。线圈处于平衡位置时,线圈平面与磁感线 (选填“平行”或“垂直”);为了使线圈能持续转动,正确的刮漆方法应该是 。
实验三:“探究电磁感应现象”
例9 在“探究产生感应电流的条件”的实验中,小明做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)如图图图甲所示,导体棒ab向右运动,灵敏电流计的指针不发生偏转,这是因为 。
(2)如图图图乙所示,导体棒ab在蹄形磁铁中竖直向下运动,灵敏电流计的指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。
(3)如图图图丙所示,导体棒ab水平向左运动,灵敏电流计指针发生偏转,说明电路中有
产生。
(4)由大量实验现象可知,导体在磁场中运动产生感应电流的条件是:导体必须是 电路的一部分,且一定要做切割磁感线运动。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
如图图图所示为“探究感应电流产生的条件”的实验装置,蹄形磁铁放在水平桌面上,闭合开关后:
(1)做切割磁感线运动的导体棒AB,在电路中的作用相当于 。
(2)若要改变灵敏电流计指针偏转的方向,你的做法是 (写出一种方法即可)。
(3)小明同学又对感应电流大小进行了探究,他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱、导体切割磁感线的长度和速度有关”的猜想。
①写出验证“与导体切割磁感线的速度有关”猜想的重要步骤: 。
②写出实验可能观察到的现象和对应的结论: 。
答案
[思维导图建构]
1.(1)最强 (2)排斥 吸引 (3)物质 N
(4)闭合 N S
2.(1)通电 电流 (2)电流 N (3)线圈 铁芯
(4)电流的大小 线圈的匝数
(5)通断电 电流的大小 线圈的匝数 电流的方向
(6)电磁铁 控制开关 用电器 (7)电磁铁
3.(1)通电 (2)电流 磁场 (3)定子 转子
(4)绝缘 平衡 电流 (5)通电 电流 (6)电 机械
4.(1)闭合 切割 (2)磁场 导体切割 (3)定子 转子 (4)电磁感应 (5)机械 电
[易错考点专训]
例1 D 解: ①磁场看不见、摸不着,但是它会对放入其中的小磁针产生力的作用,因此可以借助小磁针感知它的存在,①正确,不合题意;②磁感线本身并不存在,是为了形象地描述磁场而人为引入的假想曲线,②错误,符合题意;③磁感线是一条条闭合的假想曲线,不是由铁屑组成的,③错误,符合题意;④地磁场的磁感线是从地磁北极出发,回到地磁南极,即磁感线是从地理南极附近出发,回到地理的北极附近,④正确,不合题意;⑤磁感线有疏密之分,可以表示磁场的强弱但不可以相交,⑤错误,符合题意。所以错误的是②③⑤。
例2 A 解: 由于地磁场的影响,小磁针静止时,指示南北,所以实验时应将导线沿南北方向放置,A正确;导线未放置在小磁针的一侧不会对小磁针偏转产生影响,控制通电导线和小磁针的距离适当均可进行实验,B错误;新干电池接入电路,则导线中的电流较大,电流的磁效应较强,C错误;导线越粗,电阻越小,电流会越大,电流的磁效应越强,D错误。
例3 B 解: 闭合开关前,虽然电磁铁没有磁性,但是条形磁铁对电磁铁(铁芯)也有吸引力,A错误;闭合开关后,电磁铁有磁性,根据图中的电流方向结合右手螺旋定则可知,电磁铁的左端是N极、右端是S极,因异名磁极相互吸引,则电磁铁对条形磁铁有向左的吸引力作用,条形磁铁有向左的运动趋势,所以条形磁铁受到向右的静摩擦力作用,B错误。闭合开关后,滑片P向a端移动时,变阻器接入电路的阻值变小,通过电磁铁的电流增大,其磁性增强,对条形磁铁的吸引力增大,C错误。闭合开关后,滑片P向b端移动过程中,变阻器接入电路的阻值变大,通过电磁铁的电流减小,其磁性减弱,对条形磁铁的吸引力变小,若条形磁铁始终处于静止状态,受到向左的吸引力和向右的静摩擦力是平衡力,吸引力减小,则摩擦力也减小,D错误。
例4 D 解: 小磁针的N极水平指向右,可知螺线管内部的磁场方向向右,通电螺线管的左端是S极,右端是N极,再根据右手螺旋定则知,A端为电源的正极,B端为电源的负极,故D正确。
例5 C 解: 据图可知,右边的电路中有电源,当右边的电路闭合后,乙会转动,说明乙相当于电动机,电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的;乙转动同时会带动甲转动,由于电机内部是由磁场和线圈组成的,所以甲在乙的带动下,线圈会做切割磁感线运动,故甲相当于一个发电机,发电机是根据电磁感应现象制成的,故C正确。
例6 D 解: 手摇发电机是利用电磁感应原理工作的。电磁继电器和电磁起重机是利用电流的磁效应工作的,故A、B不符合题意;电风扇的主要元件是电动机,电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的,故C不符合题意;动圈式话筒是利用电磁感应的原理工作的,故D符合题意。
[重点实验突破]
例7 (1)转换法 (2)增加 大
(3)使通过甲、乙的电流相同 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
【变式延伸】
(1)电磁铁线圈的匝数和通过的电流大小
(2)电磁铁的磁性强弱与线圈内的铁芯大小有关
(3)大头针下端被磁化为同名磁极,同名磁极相互排斥
例8 (1)静止不动 运动 通电 (2)相反 磁场方向
(3)相反 电流方向 (4)不能
【变式延伸】
垂直 将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉,另一端只刮半周
例9 (1)开关没有闭合 (2)不偏转
(3)感应电流 (4)闭合
【变式延伸】
(1)电源 (2)保持磁场方向不变,改变导体棒AB在磁场中的运动方向(合理即可)
(3)①让闭合电路一部分导体快速切割磁感线,观察灵敏电流计指针偏转的角度;在其他条件相同时,让闭合电路的一部分导体缓慢切割磁感线,观察此时灵敏电流计指针偏转的角度
②若灵敏电流计指针两次偏转角度相同,则说明感应电流大小与导体切割磁感线的速度无关;若灵敏电流计指针两次偏转角度不相同,则说明感应电流大小与导体切割磁感线的速度有关