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第十三章 电与磁
课标要求
2.4.2 通过实验，认识磁场。知道地磁场。 2.4.3 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。 2.4.4 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。 2.4.5 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。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1：功和功率 ★★★ 本章内容与现代科技联系较为紧密，也是现在中考热门并且较为简单的题型，中考必考的内容之一。预测在2024年中考考题中出现的概念非常大。
考点2：机械能及其转化 ★★★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点1：磁现象 磁场
磁现象
（1）磁性：能够吸引铁、钴、镍等物质的性质.
（2）磁体
①定义：具有磁性的物体叫做磁体.
②分类：分为永磁体和软磁体，永磁体又分为天然磁体和人造磁体.
③性质：磁体具有吸铁性、指向性
（3） 磁极
①定义：磁体上吸引能力最强的两个部位叫做磁极.能够自由转动的磁体，例如悬吊着的磁针，静止时指南的那个磁极叫做南或S极，指北的那个磁极叫做北极或N极.
②磁极间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.
（4）磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化.
磁场
（1）磁场的定义和性质
①定义：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，我们把它叫做磁场.
②基本性质：对放入其中的磁体有磁力的作用.
③方向：物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向.
（2）磁感线
①定义：我们把小磁针在磁场中的排列情况用一些带箭头的曲线画出来，可以方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线.
②方向：磁感线上任意一点的切线方向是该点的磁场方向.
③分布：如图是用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场，在图上可以看出用磁感线描述磁场时，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的.
（4）强弱：磁感线分布得疏，表示此处磁场弱，磁感线分布得密，表示此处磁场强.
3. 地磁场
（1）定义：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫做地磁场.
（2）方向：地磁的南极在地理北极附近，地磁的北极在地理南极附近.
（3）磁偏角：地理的两极和地磁场的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离.世界上最早记录这一现象的人是我国宋代学者沈括.
知识点2：电生磁
电流的磁效应
（1）电流的磁场：如果导线在小磁针的上方并且两者平行，当导线通电时，磁针发生偏转；切断电流时，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.
（2）电流的磁效应：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应.1820年，丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电与磁之间的联系.
2. 通电螺线管的磁场
（1）螺线管：如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管，也叫线圈.
（2）磁场特点：螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端相当于条形磁铁的两个极.
（3）极性：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关.
3. 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.
知识点3：电磁铁 电磁继电器
电磁铁
（1）定义：如果把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内部插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性.这种磁体在有电流通过时有磁性，没有电流时，就失去磁性，我们把这种磁体叫做电磁铁.
（2）原理：电流的磁效应.
2. 电磁铁的磁性
（1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小、有无铁芯.
①线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强.
②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.
（2）应用：电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等．
3. 电磁继电器
（1）原理：如图所示，通电时，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，将工作电路触电接通，工作电路闭合；断电时，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，工作电路断开.
（2）作用：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置.
（3）实质：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.
（4）构成：由电磁铁、衔铁、弹簧、触电组成.其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成.
知识点4：电动机
磁场对通电导线的作用
（1）作用：通电导线在磁场中要受到力的作用.
（2）力的方向：跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反.
电动机的基本构造
（1）构造：能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成.在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子.电动机工作时，转子在定子中飞快地转动.
（2）工作原理：利用通电线圈在磁场里受力而发生转动的原理工作.
（3）能量转化：电动机把电能转化为机械能.它利用了磁场对通电螺线圈的作用而使线圈转动起来，为使电动机持续转动必须安装换向器.
（4）应用：电动机、电风扇、洗衣机.
知识点5：磁生电
什么情况下磁能生电
电磁感应的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.
电磁感应：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做电磁感应，产生的电流叫做感应电流.
（3）感应电流产生的条件：闭合电路；导体做切割磁感线运动.
2. 发电机
（1）构造：由线圈、磁极、铜环和电刷组成.
（2）工作原理：利用了电磁感应的原理发电.交流发电机线圈两端各接一个铜制圆环，铜滑环随线圈一起转动，将线圈中产生的电流传输给外部电路.
（3）能量转化：机械能转化为电能.
（4）交流电和直流电：大小和方向都不变的电流叫做直流电；大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电.
考点一 磁现象及安培定则
磁体、磁场和磁感线的联系
磁性有无的判断
（1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。
（2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。
（3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。
（4）根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
角度1：安培定则的应用
【典例1】（2023·山东德州·统考中考真题）如图所示，闭合开关后弹簧测力计示数减小，请标出电源右端的极性并在虚线框内的磁感线上画出其方向。
【变式1】（2023·辽宁丹东·统考模拟预测）根据图中通电螺线管的S极，在磁感线上用箭头标出磁感线方向、标出小磁针静止时N极及电源的正、负极。
【变式2】（2023·山东临沂·统考一模）请按要求完成下列作图：如图所示，按照小磁针N极所示方向标出通电螺线管磁感线方向，并在括号中标出电源的“+”或“-”极。
角度2：磁极间的相互作用
【典例2】（2023·四川雅安·中考真题）如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁左端与条形磁铁N极相互吸引，则电源E端为 （选填“正极”或“负极”）。为增强电磁铁磁性，滑动变阻器滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。
【变式1】（2023·安徽滁州·统考一模）如图所示，小磁针在通电螺线管的磁场作用下静止，则电源的左端为电源的 （选填“正”或“负”）极。
【变式2】（2023·云南昆明·统考二模）为寻找清洁能源，科学家在地球上模仿太阳内部的核反应制造出“人造太阳”，核反应过程如图1所示，这一反应属于 （填“核聚变”或“核裂变”）。引发“人造太阳”的核反应，温度高达上亿摄氏度，科学家只能通过强大的磁场让“人造太阳”悬浮于空中，如图2所示，“人造太阳”悬浮在空中是利用了同名磁极 的原理。
角度3：指南针和地磁场
【典例3】（2023·山西·统考中考真题）在班级组织的“自制指南针”活动中，小伟同学用条形磁体将缝衣针磁化后，将其放在水中漂浮的一片树叶上。多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方，如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．树叶尖端指向地磁南极
B．指南针的“N”应标注在树叶尖端
C．树叶周围存在磁场和磁感线
D．若用磁体的N极靠近树叶尖端，会相互吸引
【变式1】（多选）（2023·河南信阳·校考三模）人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，如图所示，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图中是它静止时的指向。下列判断正确的是（ ）
A．鱼形铁能被磁体吸引 B．指南鱼周围存在磁感线
C．指南鱼鱼头应标注“N” D．指南鱼的腹部磁性最强
【变式2】（2023·山西太原·山西实验中学校考三模）战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也”，这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南，有关说法正确的是（ ）
A．司南周围存在磁感线 B．司南周围各点的磁场方向都是相同的
C．司南可以吸引铁屑，利用了同名磁极相互吸引 D．司南可以指示方向是受到地磁场的作用
考点二 三种电磁现象的比较与判断
在学习电流磁效应、发电机和电动机原理时，由于发电机原理和电动机原理图构造相似，因而很容易混淆，而且发电机、电动机也是中考热门的考点，需要同学们加以区分。
项目 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应现象
装置图
电流的形成 由电源提供 由电源提供 因电磁感应产生
因果关系 电流→磁场 磁场、电流→力 磁场、运动→电流
能量转化 — 电能→机械能 机械能→电能
有关规律 安培定则 通电导体受力的方向跟电流方向、磁场方向有关 感应电流方向跟导体切割磁感线方向、磁场方向有关
【典例4】（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）图甲中“福建舰”配备了电磁弹射车。当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的电磁力而向前弹射飞出，如图乙所示。下列实验与电磁弹射车工作原理相同的是（ ）
A．B．C． D．
【变式1】（2023·陕西西安·统考三模）如图是一款儿童滑板车，当车轮转动时，轮子内的LED灯会发光。下列各装置中与儿童滑板车工作原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【变式2】（2023·陕西·统考模拟预测）如图为公交车自动爆玻器，危急时刻，司机只需按下开关，自动爆玻器即可自动完成破窗。自动爆玻器就相当于一个电控安全锤，它是利用电磁线圈在通电的时候产生一个冲击力，带动一个钨钢头击打车窗玻璃边角部位，实现击碎玻璃的目的。图中的实验与自动爆玻器工作原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
考点三 电磁铁及其应用
电磁铁是指内部含有铁芯的螺线管；
影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小和线圈匝数
【提示】
电磁铁的铁芯用铁而不用钢制作的原因：铁磁化后磁性容易消失，可方便地控制电磁铁磁性的有无；钢磁化后磁性不易消失，无法控制电磁铁磁性的有无.
电磁继电器
实质：一个由电磁铁控制的开关；
作用：利用低压弱电流的通断，控制高压强电流
角度1：探究影响电磁铁磁性强弱的因素
【典例5】（2023·内蒙古赤峰·统考中考真题）学习了电磁铁，小明想：“电磁铁两极磁性强弱是否相同呢？”图甲是他探究该猜想的装置图。
（1）通电后，电磁铁A端是 极；
（2）闭合开关后，弹簧测力计的示数太小，要使其示数变大，滑动变阻器滑片P应向 端移动；
（3）将滑动变阻器调节完成后，根据图乙读出弹簧测力计的示数为 N；
（4）在原位置将电磁铁两端对调，使B端向上，保持电流不变，观察到弹簧测力计示数与（3）中相同。初步可得出的结论是：电磁铁两极磁性强弱 。
【变式1】（2023·湖北省直辖县级单位·统考二模）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中，实验室准备的器材有，电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。小明利用上述器材，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了电路，如图所示。
（1）实验中通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同，这种研究问题的方法物理上称之为 法；
（2）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；
（3）根据图中的情境可知， （选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 电磁铁磁性越强；
（4）实验结束，断开开关，大头针全部掉落，说明电磁铁磁性的有无可以通过 来控制。
【变式2】（2023·湖南株洲·校考三模）如图所示，A、B两个相同的铁钉上绕有不同匝数的线圈，把它们接入电路中。
（1）闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为通过线圈中的电流具有 效应。由安培定则可知：A的上端为它的 （填“N”或“S”）极；
（2）B铁钉吸引更多的大头针，是因为电磁铁的磁性强弱与线圈的 有关，而线圈中的电流 （填“大于”、“等于”或“小于”）绕在A铁钉上的线圈中的电流；
（3）不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向 （填“左”或“右”）移。
角度2：电磁铁的应用
【典例6】（多选）（2023·四川攀枝花·统考中考真题）为了应对即将到来的汛期，某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置，其原理如图所示。为安全指示灯，电铃为报警器，为定值电阻，为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒，滑片可以在电阻棒上自由滑动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接，可随着浮子的上下移动而改变电阻棒接入电路的阻值，从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片指向的中点时，水位达到警戒值，电磁铁吸下衔铁报警。则该检测器正常工作时（ ）
A．电磁铁的上端为极 B．水位较低时，电磁铁的磁性较弱
C．若减小的阻值，警戒水位会变高 D．电流表示数越大，表示水位越高
【变式1】（2023·宁夏银川·银川唐徕回民中学校考三模）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自S2动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接。工作电路注水电源装置接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（ ）
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位下降时，R0的电功率变大
C．水位下降时，RN的阻值会变大 D．电磁铁的上端为S极
【变式2】（2023·山东威海·统考二模）一条形磁铁放在水平桌面上，电磁铁固定于条形磁铁附近并正对条形磁铁，如图。开关闭合前后，条形磁铁均处于静止状态。下列叙述中正确的是（ ）
A．闭合开关前，条形磁铁只受到二个力的作用
B．闭合开关后，电磁铁的左端为N极，右端为S极
C．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
D．闭合开关后，滑片由b向a移动过程中，磁铁受到的摩擦力变小
一、选择题
1．（多选）（2023·湖南湘潭·统考中考真题）图是汽车尾气中CO浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，R2是滑动变阻器，开关S闭合，当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的上端是N极
B．电铃应接在A和B之间
C．当CO浓度升高时电磁铁的磁性减弱
D．电源用久后，U1减小，CO的报警浓度会变高
2．（2023·湖南湘潭·统考中考真题）如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”，其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁，管外绕着线圈。运动时，磁铁在管中往复运动，线圈输出不断变化的电流，从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电风扇 D．电水壶
3．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）下列设备中，利用磁场对通电导体的作用而工作的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁继电器 D．电水壶
4．（2023·辽宁抚顺·统考中考真题）如图是我国自主研发的电磁发射器，它是利用磁场对电流的作用把弹丸发射出去，下列设备中与电磁发射器的工作原理相同的是（ ）
A． 发电机
B． 电铃
C． 司南
D． 电动机
5．（2023·内蒙古通辽·统考中考真题）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量，下列四个装置中与此原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
6．（2023·辽宁本溪·统考中考真题）将扬声器、电池和电流表等元件连成如图电路。断开，反复快速闭合、断开开关，扬声器发出咔咔声；断开，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是（ ）
A．扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B．扬声器发声时，将机械能转化为电能
C．扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D．电流表指针左右摆动，是因为磁场方向发生变化
7．（2023·辽宁营口·统考中考真题）下列四幅图中，应用了电磁感应原理的是（ ）
A． B．
C． D．
8．（2023·湖南常德·统考中考真题）下面四幅图中，能反映发电机工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
二、填空题
9．（2023·吉林·统考中考真题）如图所示，使导线与电池触接，电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线周围存在 ，还可以说明力可以改变物体的 。
三、作图题
10．（2023·辽宁营口·统考中考真题）某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极，在水银温度计中封入一段金属丝，当温度低于设定温度时，安全指示灯常亮；当温度达到设定温度时，安全指示灯熄灭，电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性（用“+”或“-”表示）， 并在虚线框内填入电铃（）和指示灯的电路元件符号。
11．（2023·湖北随州·统考中考真题）五一假期小聪和父母到随州大洪山旅游，茂密的森林里丰富的物种深深地吸引着他们，可走着走着迷路了。小聪镇定地找出电池和导线在一根短木棒上密密匝匝地绕制成通电螺线管，又找来一个塑料圆盘用几根细线悬吊起来，然后将螺线管放在这个可以自由水平转动的圆盘上。小聪依靠这个自制装置的引导成功地走出了森林。如图是小聪的自制指南针，图中规定了通电螺线管的N极，请用笔画线代替导线画出绕线（画3匝示意即可）并在螺线管周图画出一条磁感线。
12．（2023·四川泸州·统考中考真题）如图所示，请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向，在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
13．（2023·新疆·统考中考真题）请在图中标出静止的小磁针的N极。
14．（2023·四川宜宾·统考中考真题）如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱）。
四、实验题
15．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）
（1）如图甲所示，将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得 性。此时，小铁钉相当于一个 ，钉尖是 极。如图乙所示，给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性可能与 有关；
（2）用一个磁性很强的磁铁球靠近一块铝板，铝板 （选填“能”或“不能”）被吸引。如图丙所示，把磁铁球做成单摆悬挂起来，使其来回摆动，将铝板放到摆的下方，当磁铁球靠近铝板时，摆动速度明显变小，并且很快停止摆动。磁铁球在铝板上方摆动，相当于铝板在磁场中运动，可能会产生 。
16．（2023·湖北鄂州·统考中考真题）物理小组的同学们利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”、“左右”或“前后”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转；
（2）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不发生偏转。由此得出结论： 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流；
（3）该实验在探究过程中，是将 能转化成电能，生活中的 （填“电动机”或“发电机”）是根据这一原理制成的。
一、选择题
1．（多选）（2023·广西贺州·统考一模）关于电磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．磁场是真实存在的，而磁感线也是真实存在的
B．在磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向
C．发电机是利用电磁感应现象制成的
D．导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流
2．（多选）（2023·山东日照·日照市田家炳实验中学校考一模）如图所示，下列图文对应正确的是（ ）
A．拦河大坝是应用连通器原理工作的 B．太阳能电池是将太阳能转化为电能
C．跑步机的工作原理与此实验的原理相同 D．正在上坡的汽车的受力示意图
3．（2023·安徽合肥·合肥市第四十二中学校考一模）下列关于相关原理的实验，说法正确的是（ ）
A．图甲中，不断抽取玻璃罩内的空气，最后罩内铃声将不能产生
B．图乙中，金属杆在磁场中上下运动，可发现灵敏电流计指针左右摆动
C．图丙中，小磁针上方导线南北方向放置，可以观察到小磁针发生偏转
D．图丁中，闭合开关后，可以看到线圈在磁场中连续转动
4．（2022·江苏连云港·统考二模）课堂上，小明同学给全班同学展示了一个小实验：如图所示，把铁钉和磁铁连起来后竖直地吸在电池的正极上，然后用导线把电池的负极和磁铁连接起来，构成闭合电路，这时铁钉和磁铁一起旋转起来，这表明（ ）
A．磁场对通电导线有力的作用 B．通电导线周围存在磁场
C．利用磁场可以产生电流 D．地球周围存在磁场
5．（2022·四川自贡·统考二模）图所示，条形磁体放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，一通电螺线管与条形磁体放在同一水平面上，并靠近。现闭合开关S，滑片P向下移动，下列说法中正确的是（ ）
A．通电螺线管的右端为S极
B．滑片P向下移动过程中，电路消耗的电功率变大
C．定值电阻在电路中没有作用
D．滑片P向下移动过程中，条形磁体所受的摩擦力一直不变
6．（2022·山东临沂·统考二模）如图所示是一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏就会显示运动的步数。如图所示的四个实验装置中，与其工作原理相同的是（ ）
A．动圈式话筒 B．全自动剃须刀
C．门吸 D．电铃
7．（2022·辽宁·统考模拟预测）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
8．（2021·辽宁大连·统考一模）如图所示的四个实验，其中能说明磁场对通电导线有力的作用的是（ ）
A． B． C． D．
9．（多选）（2021·河南南阳·南阳市第十三中学校校考三模）2021年1月13日，我国自主研发设计的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车下线，设计时速620km，标志着我国高速列车迈向新的高度，如图甲是磁悬浮列车的结构图，图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上（紧靠铁轨上方）电阻非常小的螺线管，B中的电流方向如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极
B．甲图中，该磁悬浮列车是根据电磁感应原理工作的
C．乙图中，通电螺线管B的上方是S极
D．乙图中，要使通电螺线管的磁性减弱，可以减少线圈匝数
10．（2022·山西晋中·统考二模）随着新能源汽车成为国家重要发展战略，纯电动汽车越来越受老百姓的欢迎。电动车的“心脏”是电动机，如图所示的四个装置中，与电动机的工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
11．（2023·江西上饶·统考一模）如图甲所示，A点磁场比B点磁场 （选填“强”或“弱”）。 （选填“扬声器”或“话筒”）工作时利用的是如图乙所示的原理。
12．（2023·辽宁阜新·统考模拟预测）如图所示，闭合开关前，金属棒AB静止不动，闭合开关后，金属棒AB向右运动，这个现象表明，通电导体在磁场中受到 的作用。改变金属棒AB中的电流方向，则金属棒AB将会向 运动。若将图中电源换成 ，还可以探究发电机的原理。
13．（2022·辽宁葫芦岛·统考二模）如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为 （填“N”或“S”）极，若杠杆左端为动力（不计衔铁、杠杆的质量），此杠杆是一个 （填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；若提不起零件，则应将滑动变阻器滑片向 （填“左”或“右”）滑动。
14．（2022·山东临沂·统考二模）如图所示，A为螺线管，B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，当开关S由闭合改为断开时，电流表A的示数将 ，弹簧测力计的示数将 。（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）
15．（2022·江苏无锡·统考二模）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应 （选填“大于”、“等于”或“小于”）密封罩的重力；若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）滑动。
16．（2022·广西梧州·统考二模）我国宋代学者沈括在《梦溪笔谈》中记述，地理的两极和地磁场的两极并不重合，地球的磁北极位于地理 极附近。地球上指南针静止时N极所指的是地理的 方。（均选填“北”或“南”）
17．（2022·山东临沂·统考二模）棉纺厂梳棉车间为防静电需要有一定的湿度。如图衔铁所示是自动加湿装置的简化电路图。开关全闭合后，若车间湿度减小，湿敏电阻R的阻值减小，电路中的电流 （填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”），在衔铁的作用下，开启自动加湿模式。若图中a、b有一个是超声波加湿器，另一个是指示灯，则 是超声波加湿器。若加湿器上标有“220V 8800W”的字样，其内部电阻约为0.2Ω，平均每天正常工作时间5h。则加湿器每天消耗 kW h的电能，其内部电阻的热功率为 W。
18．（2023·云南昭通·统考一模）小明在实验室做电磁实验时，发现实验柜内有一个条形磁体断成了两截，如图所示；于是取出标有N极的那一截进行研究，他猜想该块磁体只有一个磁极；而同实验小组的同学们认为他的说法是错误的，理由是任何磁体有且只有两个不同的磁极；为了验证小明的猜想是否正确，同学们取来一根完整的条形磁体，应进行的操作是 ，如果出现 的现象，可判断小明的猜想是错误的。
19．（2023·广东惠州·惠州一中校联考一模）探究小组为了模拟电磁起重机的工作原理，用表面涂有绝缘漆的导线绕在大铁钉上制成电磁铁，接入电路，如图所示。闭合开关S，电磁铁有了磁性，A端是 极。将滑动变阻器的滑片向 移动一段距离后，硬币才被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性 （选填“越强”、“越弱”或“不变”）。
20．（2023·黑龙江绥化·校考三模）1820年，物理学家 发现了电流的磁效应，利用这个原理人们设计了电磁继电器。如图是水位自动报警器的工作原理图，由于一般水都能导电，当水位升至金属片B处时， 灯亮。
三、实验题
21．（2023·江苏无锡·统考一模）为了探究导体在磁场中怎样运动，才能在电路中产生电流，采用了图中所示的实验装置：
（1）断开开关，让导体ab在蹄形磁体中左右运动，电流计指针 （会/不会，下同）偏转；闭合开关，让导体在蹄形磁场中竖直上下运动，电流计指针 偏转；
（2）闭合开关，将导体ab向左运动，发现电流计指针向左偏转，如果将导体ab向右运动，则电流计指针向 （左/右，下同）偏转，如果将此磁体磁极上下对调，将导体ab向左运动，则电流计指针向 偏转。
22．（2023·河南周口·统考三模）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）小胡在通电螺线管周围摆上小磁针后发现：同一个小磁针在磁场中不同位置指向不同；不同小磁针放在磁场同一位置时指向相同，这表明磁场具有 性；磁场中某点小磁针静止时N极的指向即为该点的 ；由图甲可得：通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似；
（2）接着在图乙所示的实验中，由现象可得出：通电螺线管的磁极极性与 方向有关。
23．（2023·山东临沂·统考一模）某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路。
（1）让导线AB在磁场中静止，观察到电流表指针不偏转；然后再换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针也不偏转；保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针偏转，说明有 产生；
（2）如图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是 （填标号）。
24．（2023·云南德宏·统考模拟预测）电能可以转化为内能，那么内能能否转化为电能呢？某物理兴趣小组利用一根铁丝、两根铜丝、灵敏电流计组成了如图所示的装置进行探究。
（1）他们把铜丝、铁丝的一个接点D放在盛有冰水混合物的烧杯中，另一个接点G用火焰加热时，发现电流计指针向右发生偏转，此现象表明回路中产生了电流，且铁丝中电流的方向是从 （选填“D→G”或“G→D”）。对换烧杯和火焰的位置，重复上述实验，他们发现电流计指针向左发生了偏转，这说明回路中电流的方向与 有关。
（2）上网查询相关资料后，他们惊讶地发现，上述现象居然是可逆的。即把原回路中的电流计更换为直流电源后，两端接点温度 （选填“相同”或“不相同”），两端接点 （选填“会”或“不会”）发生能量转移。实际生活中人们已经将产生这一现象的原理用于为电脑CPU等的降温之中。中小学教育资源及组卷应用平台
第十三章 电与磁
课标要求
2.4.2 通过实验，认识磁场。知道地磁场。 2.4.3 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。 2.4.4 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。 2.4.5 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。
考点分布 考查频率 命题趋势
考点1：功和功率 ★★★ 本章内容与现代科技联系较为紧密，也是现在中考热门并且较为简单的题型，中考必考的内容之一。预测在2024年中考考题中出现的概念非常大。
考点2：机械能及其转化 ★★★
★★★代表必考点，★★代表常考点，★星表示中频考点。
知识点1：磁现象 磁场
磁现象
（1）磁性：能够吸引铁、钴、镍等物质的性质.
（2）磁体
①定义：具有磁性的物体叫做磁体.
②分类：分为永磁体和软磁体，永磁体又分为天然磁体和人造磁体.
③性质：磁体具有吸铁性、指向性
（3） 磁极
①定义：磁体上吸引能力最强的两个部位叫做磁极.能够自由转动的磁体，例如悬吊着的磁针，静止时指南的那个磁极叫做南或S极，指北的那个磁极叫做北极或N极.
②磁极间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.
（4）磁化：一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性，这种现象叫做磁化.
磁场
（1）磁场的定义和性质
①定义：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，我们把它叫做磁场.
②基本性质：对放入其中的磁体有磁力的作用.
③方向：物理学中把小磁针静止时北极所指的方向规定为该点磁场的方向.
（2）磁感线
①定义：我们把小磁针在磁场中的排列情况用一些带箭头的曲线画出来，可以方便、形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线.
②方向：磁感线上任意一点的切线方向是该点的磁场方向.
③分布：如图是用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场，在图上可以看出用磁感线描述磁场时，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的.
（4）强弱：磁感线分布得疏，表示此处磁场弱，磁感线分布得密，表示此处磁场强.
3. 地磁场
（1）定义：地球本身是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫做地磁场.
（2）方向：地磁的南极在地理北极附近，地磁的北极在地理南极附近.
（3）磁偏角：地理的两极和地磁场的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离.世界上最早记录这一现象的人是我国宋代学者沈括.
知识点2：电生磁
电流的磁效应
（1）电流的磁场：如果导线在小磁针的上方并且两者平行，当导线通电时，磁针发生偏转；切断电流时，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.
（2）电流的磁效应：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应.1820年，丹麦物理学家奥斯特第一个发现了电与磁之间的联系.
2. 通电螺线管的磁场
（1）螺线管：如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管，也叫线圈.
（2）磁场特点：螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端相当于条形磁铁的两个极.
（3）极性：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关.
3. 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.
知识点3：电磁铁 电磁继电器
电磁铁
（1）定义：如果把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内部插入铁芯，当有电流通过时，它会有较强的磁性.这种磁体在有电流通过时有磁性，没有电流时，就失去磁性，我们把这种磁体叫做电磁铁.
（2）原理：电流的磁效应.
2. 电磁铁的磁性
（1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小、有无铁芯.
①线圈匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强.
②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.
（2）应用：电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电磁流量计等．
3. 电磁继电器
（1）原理：如图所示，通电时，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，将工作电路触电接通，工作电路闭合；断电时，电磁铁失去磁性，弹簧将衔铁拉起，工作电路断开.
（2）作用：继电器是利用低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置.
（3）实质：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.
（4）构成：由电磁铁、衔铁、弹簧、触电组成.其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成.
知识点4：电动机
磁场对通电导线的作用
（1）作用：通电导线在磁场中要受到力的作用.
（2）力的方向：跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反.
电动机的基本构造
（1）构造：能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成.在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子.电动机工作时，转子在定子中飞快地转动.
（2）工作原理：利用通电线圈在磁场里受力而发生转动的原理工作.
（3）能量转化：电动机把电能转化为机械能.它利用了磁场对通电螺线圈的作用而使线圈转动起来，为使电动机持续转动必须安装换向器.
（4）应用：电动机、电风扇、洗衣机.
知识点5：磁生电
什么情况下磁能生电
电磁感应的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象.
电磁感应：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做电磁感应，产生的电流叫做感应电流.
（3）感应电流产生的条件：闭合电路；导体做切割磁感线运动.
2. 发电机
（1）构造：由线圈、磁极、铜环和电刷组成.
（2）工作原理：利用了电磁感应的原理发电.交流发电机线圈两端各接一个铜制圆环，铜滑环随线圈一起转动，将线圈中产生的电流传输给外部电路.
（3）能量转化：机械能转化为电能.
（4）交流电和直流电：大小和方向都不变的电流叫做直流电；大小和方向作周期性改变的电流叫做交流电.
考点一 磁现象及安培定则
磁体、磁场和磁感线的联系
磁性有无的判断
（1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。
（2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。
（3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。
（4）根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
角度1：安培定则的应用
【典例1】（2023·山东德州·统考中考真题）如图所示，闭合开关后弹簧测力计示数减小，请标出电源右端的极性并在虚线框内的磁感线上画出其方向。
【答案】
【详解】闭合开关后弹簧测力计示数减小，说明弹簧测力计下端挂着的磁铁受到向上的力，由同名磁极相互排斥可知，螺线管的上端为N极，由条形磁铁周围的磁感线可知，磁感线由N极出发回S极，再根据右手螺旋定则可知螺线管前方的电流方向向右，得到电源的右端为正极，如图所示：
【变式1】（2023·辽宁丹东·统考模拟预测）根据图中通电螺线管的S极，在磁感线上用箭头标出磁感线方向、标出小磁针静止时N极及电源的正、负极。
【答案】
【详解】根据安培螺旋定则：右手弯曲的四指与大拇指垂直，四指指向与螺线管电流方向一致，大拇指所指的方向为螺线管的N极。因此螺线管的右端为S极，左端为N极，螺线管中的电流应由右向左流，右端为正极；根据异名磁极相吸可知：小磁针静止时N极指向左边。如图所示：
【变式2】（2023·山东临沂·统考一模）请按要求完成下列作图：如图所示，按照小磁针N极所示方向标出通电螺线管磁感线方向，并在括号中标出电源的“+”或“-”极。
【答案】
【详解】小磁针N极指向左，根据异名磁极相互吸引，则通电螺线管右端为S极，左端为N极，磁场的方向是从N极出发回到S极，所以图中磁感线的方向是向右；再根据安培定则，让右手四指弯曲，跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指指的方向是通电螺线管的N极，可以判断出电源的右端是正极，据此作图如下：
角度2：磁极间的相互作用
【典例2】（2023·四川雅安·中考真题）如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁左端与条形磁铁N极相互吸引，则电源E端为 （选填“正极”或“负极”）。为增强电磁铁磁性，滑动变阻器滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。
【答案】 负极 B
【详解】[1]如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁的左端与条形磁铁N极相互吸引，由磁极间的作用规律可知，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，可判断电磁铁的左端为S极，右端为N极，根据安培定则可判断电流应从F端流出，经过用电器后从E端流入，所以电源的E端为负极，F端为正极。
[2]为了增强电磁铁磁性，在线圈匝数一定时，需要增大电流，故需要将滑动变阻器的滑片P向B移动，减小滑动变阻器连入电路的电阻。
【变式1】（2023·安徽滁州·统考一模）如图所示，小磁针在通电螺线管的磁场作用下静止，则电源的左端为电源的 （选填“正”或“负”）极。
【答案】正
【详解】从图可知，小磁针的右端是S极，左端为N极；由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端是N极，左端是S极；根据安培定则，伸出右手握住螺线管使大拇指指示通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流从左端流入，则电源的左端为正极。
【变式2】（2023·云南昆明·统考二模）为寻找清洁能源，科学家在地球上模仿太阳内部的核反应制造出“人造太阳”，核反应过程如图1所示，这一反应属于 （填“核聚变”或“核裂变”）。引发“人造太阳”的核反应，温度高达上亿摄氏度，科学家只能通过强大的磁场让“人造太阳”悬浮于空中，如图2所示，“人造太阳”悬浮在空中是利用了同名磁极 的原理。
【答案】 核聚变 相互排斥
【详解】[1]由图1知：核聚变是指由质量小的原子，在一定条件下，发生原子核互相聚合作用，生成中子和氦，并产生巨大的能量，故该反应是核聚变反应。
[2]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知，“人造太阳”悬浮在空中是利用了同名磁极相互排斥的原理。
角度3：指南针和地磁场
【典例3】（2023·山西·统考中考真题）在班级组织的“自制指南针”活动中，小伟同学用条形磁体将缝衣针磁化后，将其放在水中漂浮的一片树叶上。多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方，如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．树叶尖端指向地磁南极
B．指南针的“N”应标注在树叶尖端
C．树叶周围存在磁场和磁感线
D．若用磁体的N极靠近树叶尖端，会相互吸引
【答案】D
【详解】A．对地球是一个大的磁体，地球和自制指南针的磁场相互作用，树叶尖端指向地磁北极，地理的南极，故A错误；
B．树叶尖端指向地理的南极，指南针的“S”应标注在树叶尖端，故B错误；
C．树叶上放有自制指南针，因此树叶周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而画出的线，实际并不存在，故C错误；
D．树叶的尖端是指南针的S极，若用磁体的N极靠近树叶尖端，会相互吸引，故D正确。
故选D。
【变式1】（多选）（2023·河南信阳·校考三模）人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，如图所示，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图中是它静止时的指向。下列判断正确的是（ ）
A．鱼形铁能被磁体吸引 B．指南鱼周围存在磁感线
C．指南鱼鱼头应标注“N” D．指南鱼的腹部磁性最强
【答案】AC
【详解】A．磁性是指能够吸引铁、钴、镍等物质的性质，鱼形铁是用铁制成的，能被磁体吸引，故A正确；
B．指南鱼被磁化后，周围存在磁场，而磁感线实际不存在，是为了描述磁场的分布假想的曲线，故B错误；
C．地磁场的南极在地球的北极附近，地磁场的北极在地球的南极附近，如图所示，指南鱼鱼头指向北方，根据异名磁极相互吸引，指南鱼鱼头应标注“N”，故C正确；
D．指南鱼是一个磁体，两个磁极位置的磁性最强，中间位置磁性最弱，所以指南鱼的腹部磁性最弱，故D错误。
故选AC。
【变式2】（2023·山西太原·山西实验中学校考三模）战国中期著名的纵横家鬼谷子曾说：“郑子取玉，必载司南，为其不惑也”，这是磁石及其特性的最早记载。如图是记载中的司南，有关说法正确的是（ ）
A．司南周围存在磁感线 B．司南周围各点的磁场方向都是相同的
C．司南可以吸引铁屑，利用了同名磁极相互吸引 D．司南可以指示方向是受到地磁场的作用
【答案】D
【详解】A．司南周围存在磁场，磁感线不是真实存在的，故A错误；
B．根据磁场分布的知识可知，司南周围各点的磁场方向都是不相同的，故B错误；
C．司南可以吸引铁屑，是因为磁体具有吸引铁、钴、镍的性质，故C错误；
D．地球周围的磁场叫做地磁场，司南可以指示方向是受到地磁场的作用，故D正确。
故选D。
考点二 三种电磁现象的比较与判断
在学习电流磁效应、发电机和电动机原理时，由于发电机原理和电动机原理图构造相似，因而很容易混淆，而且发电机、电动机也是中考热门的考点，需要同学们加以区分。
项目 电流的磁效应 磁场对电流的作用 电磁感应现象
装置图
电流的形成 由电源提供 由电源提供 因电磁感应产生
因果关系 电流→磁场 磁场、电流→力 磁场、运动→电流
能量转化 — 电能→机械能 机械能→电能
有关规律 安培定则 通电导体受力的方向跟电流方向、磁场方向有关 感应电流方向跟导体切割磁感线方向、磁场方向有关
【典例4】（2023·内蒙古兴安盟·统考中考真题）图甲中“福建舰”配备了电磁弹射车。当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的电磁力而向前弹射飞出，如图乙所示。下列实验与电磁弹射车工作原理相同的是（ ）
A．B．C． D．
【答案】B
【详解】由题意可知，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强大电流时，即可受到强大的推力，由此可知，其工作原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A．图中是研究磁体周围存在磁场，与电磁弹射车的工作原理不相同，故A不符合题意；
B．图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射车的工作原理相同，故B符合题意；
C．图中没有电源，是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，为电磁感应原理，与电磁弹射车的工作原理不相同，故C不符合题意；
D．图中两个电磁铁串联，电流相同，线圈匝数不同，吸引大头针的数目不同，说明电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，与电磁弹射车的工作原理不同，故D不符合题意。
故选B。
【变式1】（2023·陕西西安·统考三模）如图是一款儿童滑板车，当车轮转动时，轮子内的LED灯会发光。下列各装置中与儿童滑板车工作原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】当车轮转动时可自行发电，使车轮边缘的LED灯发光，这是电磁感应现象。
A．图中是奥斯特实验，为电流的磁效应，故A不符合题意；
B．该实验探究的是通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故B不符合题意；
C．图中导体水平运动时，闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线运动，产生了感应电流，这是电磁感应现象，故C符合题意；
D．图中为探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关实验，故D不符合题意。
故选C。
【变式2】（2023·陕西·统考模拟预测）如图为公交车自动爆玻器，危急时刻，司机只需按下开关，自动爆玻器即可自动完成破窗。自动爆玻器就相当于一个电控安全锤，它是利用电磁线圈在通电的时候产生一个冲击力，带动一个钨钢头击打车窗玻璃边角部位，实现击碎玻璃的目的。图中的实验与自动爆玻器工作原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】司机按下开关，自动爆破器的线圈在磁场中受到力的作用而运动，产生一个冲击力，带动一个钨钢头击打车窗玻璃边角部位，实现击碎玻璃的目的，原理是通电线圈在磁场中受力的作用，是电能转化为机械能；
A．闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，会产生感应电流，是机械能转化为电能，故A不符合题意；
B．说明磁极间的相互作用，同名磁极互相排斥， 异名磁极相互吸引，故B不符合题意；
C．当导体中通过电流时，通电导线在磁场中受力的作用而运动，是电能转化为机械能，与自动爆玻器工作原理相同，故C符合题意；
D．说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选C。
考点三 电磁铁及其应用
电磁铁是指内部含有铁芯的螺线管；
影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小和线圈匝数
【提示】
电磁铁的铁芯用铁而不用钢制作的原因：铁磁化后磁性容易消失，可方便地控制电磁铁磁性的有无；钢磁化后磁性不易消失，无法控制电磁铁磁性的有无.
电磁继电器
实质：一个由电磁铁控制的开关；
作用：利用低压弱电流的通断，控制高压强电流
角度1：探究影响电磁铁磁性强弱的因素
【典例5】（2023·内蒙古赤峰·统考中考真题）学习了电磁铁，小明想：“电磁铁两极磁性强弱是否相同呢？”图甲是他探究该猜想的装置图。
（1）通电后，电磁铁A端是 极；
（2）闭合开关后，弹簧测力计的示数太小，要使其示数变大，滑动变阻器滑片P应向 端移动；
（3）将滑动变阻器调节完成后，根据图乙读出弹簧测力计的示数为 N；
（4）在原位置将电磁铁两端对调，使B端向上，保持电流不变，观察到弹簧测力计示数与（3）中相同。初步可得出的结论是：电磁铁两极磁性强弱 。
【答案】 S 左 2.2 相同
【详解】（1）[1]由甲图可知，电流从上端流入，根据安培定则可知，电磁铁B端是N极，A端是S极。
（2）[2]电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关，闭合开关后，弹簧测力计的示数太小，说明电磁铁磁性太小，电流太小，要使其示数变大，需增大电流，故滑动变阻器滑片P应向左端移动。
（3）[3]由乙图可知，测力计的分度值为0.2N，故测力计示数为2.2N。
（4）[4]在原位置将电磁铁两端对调，使B端向上，磁极改变，保持电流不变，观察到弹簧测力计示数与（3）中相同，说明电磁铁两极磁性强弱相同。
【变式1】（2023·湖北省直辖县级单位·统考二模）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中，实验室准备的器材有，电源、开关、滑动变阻器、两根完全相同的铁钉、表面绝缘的铜线、大头针若干。小明利用上述器材，制成简易电磁铁甲、乙，并设计了电路，如图所示。
（1）实验中通过观察电磁铁 的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同，这种研究问题的方法物理上称之为 法；
（2）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；
（3）根据图中的情境可知， （选填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时， 电磁铁磁性越强；
（4）实验结束，断开开关，大头针全部掉落，说明电磁铁磁性的有无可以通过 来控制。
【答案】 吸引大头针数量 转换 增加 大 甲 线圈匝数越多 电流通断
【详解】（1）[1][2]电磁铁吸引的大头针数量不同，说明电磁铁的磁性强弱不同。实验中通过观察电磁铁吸引大头针数量的不同，可以判断电磁铁的磁性强弱不同，吸引得多，说明磁性强，这种研究问题的方法物理上称之为转换法。
（2）[3][4]当滑动变阻器滑片向左移动时，接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，在电压一定时，电流变大，电磁铁吸引大头针个数增加，说明电流越大，电磁铁的磁性越强。
（3）[5][6]甲乙串联在电路中，电流相等，甲的线圈匝数多，吸引的大头针数量多，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。
（4）[7]实验结束，断开开关，电路中没有电流，大头针全部掉落，说明电磁铁没有磁性，说明电磁铁的磁性有无可以通过电流的通断来控制。
【变式2】（2023·湖南株洲·校考三模）如图所示，A、B两个相同的铁钉上绕有不同匝数的线圈，把它们接入电路中。
（1）闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为通过线圈中的电流具有 效应。由安培定则可知：A的上端为它的 （填“N”或“S”）极；
（2）B铁钉吸引更多的大头针，是因为电磁铁的磁性强弱与线圈的 有关，而线圈中的电流 （填“大于”、“等于”或“小于”）绕在A铁钉上的线圈中的电流；
（3）不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向 （填“左”或“右”）移。
【答案】 磁 N 匝数 等于 左
【详解】（1）[1]闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为通过线圈中的电流具有磁效应。
[2]由安培定则可知：A的上端为它的N极。
（2）[3][4]AB铁钉所绕导线是串联的，故电流相等，但是B所绕导线匝数更多，磁性更强，故电说明磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关。
（3）[5]不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，增大电路中的电流，电磁铁的磁性增强。
角度2：电磁铁的应用
【典例6】（多选）（2023·四川攀枝花·统考中考真题）为了应对即将到来的汛期，某课外兴趣小组设计了一个检测水库水位的装置，其原理如图所示。为安全指示灯，电铃为报警器，为定值电阻，为竖直放置、粗细均匀且足够长的电阻棒，滑片可以在电阻棒上自由滑动，并与浮子用竖直的绝缘杆连接，可随着浮子的上下移动而改变电阻棒接入电路的阻值，从而可通过电流表的示数来反应水位的高低。当滑片指向的中点时，水位达到警戒值，电磁铁吸下衔铁报警。则该检测器正常工作时（ ）
A．电磁铁的上端为极 B．水位较低时，电磁铁的磁性较弱
C．若减小的阻值，警戒水位会变高 D．电流表示数越大，表示水位越高
【答案】BD
【详解】A．由图可知，电流从电磁铁的下端流入，由安培定则可知电磁铁的下端是N极，上端是S极，故A不符合题意；
B．由图可知，电阻R1和变阻器R2串联，电流表测量电路中的电流，水位较低时，电阻棒接入电路的阻值变大，电路的总电阻变大，由欧姆定律可知电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，故B符合题意；
C．电磁铁刚好吸下衔铁的电流不变，电源电压不变，由欧姆定律可知电路的总电阻不变，若减小的阻值，变阻器R2的阻值会增大，滑片会向下移动，警戒水位会变低，故C不符合题意；
D．电流表示数越大，由可知电路的总电阻越小，的阻值不变，变阻器R2的阻值会越小，滑片会向上移动，水位越高，故D符合题意。
故选BD。
【变式1】（2023·宁夏银川·银川唐徕回民中学校考三模）创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自S2动停止注水，当池中水位下降到一定位置时，触点连接。工作电路注水电源装置接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是（ ）
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱 B．水位下降时，R0的电功率变大
C．水位下降时，RN的阻值会变大 D．电磁铁的上端为S极
【答案】C
【详解】A．由图可知，控制电路中定值电阻R0与压敏电阻RN串联；由“池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水”可知，此时衔铁被吸引，动触点与静触点分离，电磁铁的磁性增强，故A错误；
BC．由“池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水”可知，此时衔铁被释放，动触点与静触点接触，电磁铁的磁性减弱，控制电路中的电流变小，由P＝I2R可知R0的电功率变小，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻变大，由串联电路的电阻特点可知，RN的阻值变大，故B错误，C正确。
D．由安培定则可知电磁铁的上端为N极，故D错误。
故选C。
【变式2】（2023·山东威海·统考二模）一条形磁铁放在水平桌面上，电磁铁固定于条形磁铁附近并正对条形磁铁，如图。开关闭合前后，条形磁铁均处于静止状态。下列叙述中正确的是（ ）
A．闭合开关前，条形磁铁只受到二个力的作用
B．闭合开关后，电磁铁的左端为N极，右端为S极
C．闭合开关后，条形磁铁受到桌面向左的摩擦力
D．闭合开关后，滑片由b向a移动过程中，磁铁受到的摩擦力变小
【答案】C
【详解】A．条形磁铁均处于静止状态，在竖直方向受到重力与支持力为一对平衡力，条形磁铁可以吸引电磁铁的铁芯，因此水平方向条形磁铁受到平衡力的作用，故A错误；
B．根据安培定则可知，用右手握住通电螺线管，四指指向电流方向，则大拇指指的是电磁铁的北极，即电磁铁的右端是N极、左端是S极，故B错误；
C．同名磁极相互排斥，所以对条形磁铁有向右的排斥力，条形磁体有向右运动的趋势，所以会受到桌面向左的摩擦力，故C正确；
D．闭合开关后，滑片P向a移动过程中，接入电路中的电阻变小，电流变大。电磁铁的磁性增强，对条形磁体的排斥力变大，若条形磁铁始终处于静止状态，则摩擦力等于条形磁铁受到的斥力，也变大，故D错误。
故选C。
一、选择题
1．（多选）（2023·湖南湘潭·统考中考真题）图是汽车尾气中CO浓度的检测电路示意图。气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，R2是滑动变阻器，开关S闭合，当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警。下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的上端是N极
B．电铃应接在A和B之间
C．当CO浓度升高时电磁铁的磁性减弱
D．电源用久后，U1减小，CO的报警浓度会变高
【答案】AD
【详解】A．由图可知，电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可判断出，电磁铁的上端为N极，故A正确；
B．气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，开关S闭合，电磁铁通电，当CO浓度高于某一设定值时，气敏电阻R1的阻值较小，通过电磁铁的电流比较大，电磁铁的磁性最大，衔铁被吸下来，CD接入电路，电铃报警。所以电铃应接在C和D之间，故B错误；
C．气敏电阻R1的阻值随CO浓度增大而减小，当CO浓度升高时，气敏电阻R1的阻值减小，通过电流变大，电磁铁的磁性增强，故C错误；
D．当CO浓度高于某一设定值时，电铃报警，此时控制电路的电流一定。电源用久后，U1减小，根据可知，电铃发声报警时，控制电路的总电阻减小，气敏电阻R1的阻值减小，CO浓度增大，所以报警浓度会变高，故D增强。
故选AD。
2．（2023·湖南湘潭·统考中考真题）如图为一种佩戴在手腕上的“计步器”，其基本构造是在一段塑料管中密封一小块磁铁，管外绕着线圈。运动时，磁铁在管中往复运动，线圈输出不断变化的电流，从而实现计步。下列设备与“计步器”产生电流的原理相同的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电风扇 D．电水壶
【答案】A
【详解】读题可知，“计步器”工作原理是电磁感应现象。
A．发电机是利用电磁感应现象工作的，故A符合题意；
B．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，故B不符合题意；
C．电风扇的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，故C不符合题意；
D．电水壶的工作原理是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选A。
3．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）下列设备中，利用磁场对通电导体的作用而工作的是（ ）
A．发电机 B．电动机 C．电磁继电器 D．电水壶
【答案】B
【详解】A．发电机是利用电磁感应现象，使导体做切割磁感线运动，产生感应电流，故A不符合题意；
B．电动机利用通电导体在磁场中受力而运动，即磁场对通电导体的作用，故B符合题意；
C．电磁继电器是利用电流的磁效应，故C不符合题意；
D．电水壶是利用电流的热效应，故D不符合题意。
故选B。
4．（2023·辽宁抚顺·统考中考真题）如图是我国自主研发的电磁发射器，它是利用磁场对电流的作用把弹丸发射出去，下列设备中与电磁发射器的工作原理相同的是（ ）
A． 发电机
B． 电铃
C． 司南
D． 电动机
【答案】D
【详解】A．发电机是根据电磁感应的原理制成的，故A不符合题意；
B．电铃的主要装置是电磁铁，主要利用了电流的磁效应，故B不符合题意；
C．司南静止时指南北是因为受到了地磁场的作用，故C不符合题意；
D．电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动，即磁场对电流的作用，故D符合题意。
故选D。
5．（2023·内蒙古通辽·统考中考真题）现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时，将机械能转化为电能，为汽车提供后续的能量，下列四个装置中与此原理相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】由题意可知，汽车刹车时的能量回收装置是利用电磁感原理工作的，其工作时闭合电路中的线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能。
A．将通电导线靠近小磁针后，小磁针会发生偏转，说明电流周围有磁场，是电流的磁效应，故A不符合题意；
B．电铃的主要部件是电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，故B不符合题意；
C．对着动圈式话筒说话，声波引起膜片振动，会带动线圈做切割磁感线运动，电路中产生感应电流，将机械能转化为电能，其原理是电磁感应现象，故C符合题意；
D．动圈式扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力振动，将电能转化为机械能而发声，故D不符合题意。
故选C。
6．（2023·辽宁本溪·统考中考真题）将扬声器、电池和电流表等元件连成如图电路。断开，反复快速闭合、断开开关，扬声器发出咔咔声；断开，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动。下列有关说法正确的是（ ）
A．扬声器发声的原理与发电机发电的原理相同
B．扬声器发声时，将机械能转化为电能
C．扬声器发电的原理与动圈式话筒工作的原理相同
D．电流表指针左右摆动，是因为磁场方向发生变化
【答案】C
【详解】A．扬声器发声的原理是通电导体在磁场中受力，发电机发电的原理是电磁感应现象，二者原理不相同，故A错误；
B．扬声器发声时，将电能转化为机械能，故B错误；
C．断开，闭合开关，反复轻敲扬声器的纸盆，会看到电流表的指针左右摆动。此时扬声器发电的原理是电磁感应现象，动圈式话筒工作的原理也是电磁感应现象，二者原理相同，故C正确；
D．电流表指针左右摆动，是因为电流方向发生变化，故D错误。
故选C。
7．（2023·辽宁营口·统考中考真题）下列四幅图中，应用了电磁感应原理的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【详解】A．扬声器应用的是通电导体在磁场中受力的作用，故A不符合题意；
B．该图演示了通电导体在磁场中受力的作用，故B不符合题意；
C．话筒是利用闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，故C符合题意；
D．该图是电磁铁，利用了电流的磁效应，故D不符合题意。
故选C。
8．（2023·湖南常德·统考中考真题）下面四幅图中，能反映发电机工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】发电机的工作原理是电磁感应。
A．该装置是探究磁极间相互作用规律的装置，故A不符合题意；
B．该装置是奥斯特实验装置，该实验说明了通电导线周围存在着磁场，故B不符合题意；
C．开关闭合后，在外力作用下使导体左右移动，切割磁感应线，则电流表指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，利用该现象制成了发电机，故C符合题意；
D．开关闭合后，电路中有电流，通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动，这是电动机的制作原理，故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
9．（2023·吉林·统考中考真题）如图所示，使导线与电池触接，电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线周围存在 ，还可以说明力可以改变物体的 。
【答案】 磁场 运动状态
【详解】[1]使导线与电池触接，电路连通的瞬间磁针发生偏转，说明小磁针受到磁力的作用，说明通电导线周围存在磁场作用。
[2]小磁针在磁力的作用下，由静止变为转动，说明力可以改变物体运动状态。
三、作图题
10．（2023·辽宁营口·统考中考真题）某温度自动报警器的原理图如图所示。电磁铁上端为N极，在水银温度计中封入一段金属丝，当温度低于设定温度时，安全指示灯常亮；当温度达到设定温度时，安全指示灯熄灭，电铃发出报警信号。请在括号中标出电源的极性（用“+”或“-”表示）， 并在虚线框内填入电铃（）和指示灯的电路元件符号。
【答案】
【详解】电磁铁上端为N极，由安培定则可知电流从下端流入，电源的右端是负极，左端是正极，当温度低于设定温度时，水银与金属丝断开，电磁铁断电没有磁性，安全指示灯所在电路接通，指示灯亮，上面虚线框是指示灯，当温度达到设定温度时，水银和金属丝连接，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，电铃所在电路接通，电铃发出报警信号，下面虚线框是电铃，如图所示：
11．（2023·湖北随州·统考中考真题）五一假期小聪和父母到随州大洪山旅游，茂密的森林里丰富的物种深深地吸引着他们，可走着走着迷路了。小聪镇定地找出电池和导线在一根短木棒上密密匝匝地绕制成通电螺线管，又找来一个塑料圆盘用几根细线悬吊起来，然后将螺线管放在这个可以自由水平转动的圆盘上。小聪依靠这个自制装置的引导成功地走出了森林。如图是小聪的自制指南针，图中规定了通电螺线管的N极，请用笔画线代替导线画出绕线（画3匝示意即可）并在螺线管周图画出一条磁感线。
【答案】
【详解】自制指南针静止时，右端为N极，下左端为S极，根据右手定则，伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极（右端），则四指曲所指的方向为电流的方向。如图所示：
12．（2023·四川泸州·统考中考真题）如图所示，请根据通电螺线管上方小磁针静止时的指向，在虚线框内用箭头标出相应的电流方向和磁场方向。
【答案】
【详解】小磁针静止时，N极向左，因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，由此可知，螺线管左侧为S极，右侧为N极，根据磁体外部的磁场方向由N极出发进入S极标出磁感线的方向，则由右手螺旋定则可知电流由左侧流入，即虚线框内电流方向应向下，如图所示：
13．（2023·新疆·统考中考真题）请在图中标出静止的小磁针的N极。
【答案】
【详解】由右手螺旋定则可知通电螺线管的左侧为N极，右侧为S极。又因为异名磁极相互吸引，故小磁针的右端为N极。如下图所示：
14．（2023·四川宜宾·统考中考真题）如图所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整，并在括号中标出小磁针静止时右端的磁极名称（要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱）。
【答案】
【详解】因为要求闭合开关，移动滑片P能改变螺线管磁性强弱，所以滑动变阻器接入电路采用一上一下接法，图中上接线柱已有，故只要接一个下接线柱；电路从左侧往上流入螺线管，根据安培定则，螺线管右侧为N极，左侧为S极，所以小磁针右边为N极。如图所示：
四、实验题
15．（2023·黑龙江牡丹江·统考中考真题）
（1）如图甲所示，将小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被吸引获得 性。此时，小铁钉相当于一个 ，钉尖是 极。如图乙所示，给磁铁加热一段时间后，小铁钉会掉落，表明磁铁的磁性可能与 有关；
（2）用一个磁性很强的磁铁球靠近一块铝板，铝板 （选填“能”或“不能”）被吸引。如图丙所示，把磁铁球做成单摆悬挂起来，使其来回摆动，将铝板放到摆的下方，当磁铁球靠近铝板时，摆动速度明显变小，并且很快停止摆动。磁铁球在铝板上方摆动，相当于铝板在磁场中运动，可能会产生 。
【答案】 磁 磁体 S 温度 不能 电流
【详解】（1）[1]小铁钉靠近磁铁N极，小铁钉被磁化，所以小铁钉获得磁性。
[2][3]磁化后的小铁钉相当于一个磁体，小铁钉靠近磁铁N极，所以钉尖是S极。
[4]加热一段时间后，温度升高，小铁钉掉落，磁性减弱，说明磁铁的磁性可能与温度有关。
（2）[5]铝不是磁性材料，所以铝板不能被磁化，所以铝板不能被吸引。
[6]铝是导体，铝板在磁场中运动，根据电磁感应原理可知，会产生感应电流。
16．（2023·湖北鄂州·统考中考真题）物理小组的同学们利用如图所示的实验装置，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
（1）磁铁不动，闭合开关，导体棒沿 （选填“上下”、“左右”或“前后”）方向运动时，灵敏电流计指针会发生偏转；
（2）断开开关，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，灵敏电流计指针都不发生偏转。由此得出结论： 电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流；
（3）该实验在探究过程中，是将 能转化成电能，生活中的 （填“电动机”或“发电机”）是根据这一原理制成的。
【答案】 左右 闭合 机械 发电机
【详解】（1）[1]磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，导体做切割磁感线运动，会产生感应电流，电流表指针会发生偏转。
（2）[2]断开开关，不是闭合电路，无论磁铁如何放置、导体棒怎样运动，都不会产生感应电流，电流表指针都不发生偏转，由此得出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就产生感应电流。
（3）[3][4]产生感应电流的过程中，消耗了机械能，转化为电能，人们利用电磁感应现象制成了发电机。
一、选择题
1．（多选）（2023·广西贺州·统考一模）关于电磁现象，下列说法中正确的是（ ）
A．磁场是真实存在的，而磁感线也是真实存在的
B．在磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向
C．发电机是利用电磁感应现象制成的
D．导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流
【答案】BC
【详解】A．磁场是真实存在的，而磁感线是为了描述磁场而引入的线，并不是实际存在的，故A错误；
B．磁场是有方向的，人们规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向，故B正确；
C．根据发电机的工作原理可知，其是利用电磁感应现象制成的，故C正确；
D．根据产生感应电流的条件可知，闭合电路的导体在磁场中做切割磁感线运动时才会产生电流，故D错误。
故选BC。
2．（多选）（2023·山东日照·日照市田家炳实验中学校考一模）如图所示，下列图文对应正确的是（ ）
A．拦河大坝是应用连通器原理工作的 B．太阳能电池是将太阳能转化为电能
C．跑步机的工作原理与此实验的原理相同 D．正在上坡的汽车的受力示意图
【答案】BC
【详解】A．拦河大坝利用的是液体压强随着深度的增加而增大，不是连通器原理，故A错误；
B．太阳能电池是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，即其可以将太阳能转换为电能，故B正确；
C．电动机是利用通电导体在磁场里受力运动的原理制成的。此装置有电源，通电后，磁场中的金属棒会受力运动，说明通电导体在磁场中受力运动，是电动机的原理，故C正确；
D．正在上坡的汽车受到竖直向下的重力、垂直于斜坡向上的支持力和沿斜坡向下的摩擦力，图中摩擦力和支持力的方向错误，故D错误。
故选BC。
3．（2023·安徽合肥·合肥市第四十二中学校考一模）下列关于相关原理的实验，说法正确的是（ ）
A．图甲中，不断抽取玻璃罩内的空气，最后罩内铃声将不能产生
B．图乙中，金属杆在磁场中上下运动，可发现灵敏电流计指针左右摆动
C．图丙中，小磁针上方导线南北方向放置，可以观察到小磁针发生偏转
D．图丁中，闭合开关后，可以看到线圈在磁场中连续转动
【答案】C
【详解】A．不断抽取玻璃罩内的空气，铃声逐渐减小，最后听不到，说明真空不能传声，而不是铃声不能产生，故A错误；
B．金属杆切割磁感线时，电路中产生感应电流，是电磁感应现象，可以观察到小磁针发生偏转。故B错误；
C．导线通电后，其下方的小磁针受到磁场的作用力而发生偏转，说明电流能产生磁场，是电流的磁效应现象。故C正确；
D．通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，故D错误。
故选C。
4．（2022·江苏连云港·统考二模）课堂上，小明同学给全班同学展示了一个小实验：如图所示，把铁钉和磁铁连起来后竖直地吸在电池的正极上，然后用导线把电池的负极和磁铁连接起来，构成闭合电路，这时铁钉和磁铁一起旋转起来，这表明（ ）
A．磁场对通电导线有力的作用 B．通电导线周围存在磁场
C．利用磁场可以产生电流 D．地球周围存在磁场
【答案】A
【详解】用导线将电池负极和磁铁连接起来，形成闭合电路，则铁钉中有电流通过，有电流通过的铁钉在磁场中受到力的作用，铁钉和磁铁一起旋转起来，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．（2022·四川自贡·统考二模）图所示，条形磁体放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后，一通电螺线管与条形磁体放在同一水平面上，并靠近。现闭合开关S，滑片P向下移动，下列说法中正确的是（ ）
A．通电螺线管的右端为S极
B．滑片P向下移动过程中，电路消耗的电功率变大
C．定值电阻在电路中没有作用
D．滑片P向下移动过程中，条形磁体所受的摩擦力一直不变
【答案】B
【详解】A．由图知，闭合开关S，电流从螺线管右侧流入；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的右端，即为N极，故A错误；
B．当滑片P逐渐向下移动时，变阻器连入电路的电阻逐渐变小，电路的总电阻，由可知线圈中电流逐渐变大，根据知电路消耗电功率变大，故B正确；
C．为防止电路中的电流过大，定值电阻在电路中可以起到保护电路的作用，故C错误；
D．由B知滑片P向下移动过程中，电路中的电流变大，电磁铁的磁性变强，条形磁铁受到的引力变大；当条形磁铁静止时，静摩擦力和吸引力平衡，吸引力增大时，静摩擦力也随着增大；当条形磁铁运动时，因压力大小和接触面的粗糙程度不变，则条形磁铁所受滑动摩擦力的大小不变，所以，条形磁铁所受摩擦力不是一直不变，故D错误。
故选B。
6．（2022·山东临沂·统考二模）如图所示是一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏就会显示运动的步数。如图所示的四个实验装置中，与其工作原理相同的是（ ）
A．动圈式话筒 B．全自动剃须刀
C．门吸 D．电铃
【答案】A
【详解】根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，切割磁感线而产生感应电流，因此，计步器的基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化成了电能。
A．动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，故A符合题意；
B．剃须刀的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故B不符合题意；
C．门吸的工作原理是异名磁极相互吸引，故C不符合题意；
D．电铃的主要部件是电磁铁，利用的是电流的磁效应，故D不符合题意。
故选A。
7．（2022·辽宁·统考模拟预测）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
【答案】C
【详解】A．更换弹性更好的弹簧，则需要更大的电磁铁磁性，才能把衔铁吸下来，故A不符合题意；
B．减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁磁性会减小，故B不符合题意；
C．增加控制电路的电源电压，电路中的电流会变大，可以增大电磁铁的磁性，故C符合题意；
D．增加工作电路的电源电压不影响控制电路，故D不符合题意。
故选C。
8．（2021·辽宁大连·统考一模）如图所示的四个实验，其中能说明磁场对通电导线有力的作用的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】A．实验通电导线放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，它是研究电流的磁效应的，是奥斯特实验，不能说明磁场对通电导线有力的作用，故A不符合题意；
B．实验是电磁铁通电后具有磁性，说明了电流的磁效应，不能说明磁场对通电导线有力的作用，故B不符合题意；
C．实验中通电后，导体棒在磁场中发生运动，是电动机的工作原理，能说明磁场对通电导线有力的作用，故C符合题意；
D．实验中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流，这是电磁感应现象，不能说明磁场对通电导线有力的作用，故D不符合题意。
故选C。
9．（多选）（2021·河南南阳·南阳市第十三中学校校考三模）2021年1月13日，我国自主研发设计的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车下线，设计时速620km，标志着我国高速列车迈向新的高度，如图甲是磁悬浮列车的结构图，图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上（紧靠铁轨上方）电阻非常小的螺线管，B中的电流方向如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极
B．甲图中，该磁悬浮列车是根据电磁感应原理工作的
C．乙图中，通电螺线管B的上方是S极
D．乙图中，要使通电螺线管的磁性减弱，可以减少线圈匝数
【答案】AD
【详解】A．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，甲图中，要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极，故A正确；
B．通电导线周围存在磁场，磁悬浮列车是根据电流的磁效应原理工作的，故B错误；
C．根据安培定则判断出通电螺线管的上端是N极，下端是S极，故C错误；
D．减弱磁性的方法有减小电流、减少线圈匝数、去掉铁芯，乙图中，要使通电螺线管的磁性减弱，可以减少线圈匝数，故D正确。
故选AD。
10．（2022·山西晋中·统考二模）随着新能源汽车成为国家重要发展战略，纯电动汽车越来越受老百姓的欢迎。电动车的“心脏”是电动机，如图所示的四个装置中，与电动机的工作原理相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A．题图A装置为电磁继电器，是利用电流的磁效应工作的，故A不符合题意；
B．题图B装置中有电源，描述的是通电导体在磁场中会受力而运动，是电动机的工作原理，故B符合题意；
C．题图C装置是自制电磁铁，是利用电流的磁效应工作的，故C不符合题意；
D．题图D装置中闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会有感应电流产生，这时电磁感应现象，故D不符合题意。
故选B。
二、填空题
11．（2023·江西上饶·统考一模）如图甲所示，A点磁场比B点磁场 （选填“强”或“弱”）。 （选填“扬声器”或“话筒”）工作时利用的是如图乙所示的原理。
【答案】 强 扬声器
【详解】[1]磁感线的分布疏密可以反映磁场的弱强，越密越强，反之越弱。由图知道，A点的磁感线比B点的磁感线密，故A点的磁场比B点的磁场强。
[2]图乙中有电源，是电动机原理实验。扬声器的工作原理时通电导体在磁场中受力运动；动圈式话筒是声信号转化为电信号的机器，即是利用电磁感应现象的原理制成的。
12．（2023·辽宁阜新·统考模拟预测）如图所示，闭合开关前，金属棒AB静止不动，闭合开关后，金属棒AB向右运动，这个现象表明，通电导体在磁场中受到 的作用。改变金属棒AB中的电流方向，则金属棒AB将会向 运动。若将图中电源换成 ，还可以探究发电机的原理。
【答案】 力 左 电流表
【详解】[1][2]通电导体在磁场中会受力运动，且受力的方向和电流方向有关，这就是电动机的原理，所以改变金属棒AB中的电流方向，则金属棒AB将会向左运动。
[3]发电机的原理是电磁感应现象，探究的是磁如何生电，不需要电源，而是需要在电路中串联一个电流表来判断有无电流产生，故可以将电源换成电流表来探究发电机的原理。
13．（2022·辽宁葫芦岛·统考二模）如图为某工厂为方便搬运笨重零件，设计的杠杆和电磁铁组合器件。该装置通电后，电磁铁上端为 （填“N”或“S”）极，若杠杆左端为动力（不计衔铁、杠杆的质量），此杠杆是一个 （填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；若提不起零件，则应将滑动变阻器滑片向 （填“左”或“右”）滑动。
【答案】 N 费力 左
【详解】[1]由图看出，电流从电磁铁下端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极。
[2]由图可知，杠杆左端为动力不计衔铁、杠杆的质量，此时的动力臂要小于阻力臂，为费力杠杆。
[3]若提不起，则应将滑动变阻器滑片向左移动，接入电路的电阻减小，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，衔铁这端受到的电磁吸力就会变大，从而把零件提起。
14．（2022·山东临沂·统考二模）如图所示，A为螺线管，B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，当开关S由闭合改为断开时，电流表A的示数将 ，弹簧测力计的示数将 。（两空均选填“变大”、“不变”或“变小”）
【答案】 变小 变大
【详解】[1]由图可知，开关S闭合时，该电路为并联电路；开关S断开时，只有接入电路中；当开关S由闭合改为断开关时，根据并联电路的电流关系可知，电路中的电流变小，电流表示数变小。
[2]通过螺线管的电流减小，螺线管的磁性变弱；根据安培定则可知，螺线管的上端为N极，同名磁极相互排斥，所以螺线管与条形磁体之间的排斥力减小，弹簧测力计示数将变大。
15．（2022·江苏无锡·统考二模）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应 （选填“大于”、“等于”或“小于”）密封罩的重力；若提不起，则应将滑动变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）滑动。
【答案】 大于 左
【详解】[1]由图可知，杠杆处于水平状态，衔铁到支点的距离L1和密封罩悬挂点到支点的距离L2，分别为动力臂和阻力臂，且L1＜L2，电磁吸力为F1，密封罩的重力为F2，根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2可得，F1＞F2，所以左侧电磁吸力大于密封罩的重力。
[2]若提不起，则表明电磁吸力较小，应该增大电流或者增大线圈的匝数，所以应将滑动变阻器向左移动，减小电阻，从而增大电流。
16．（2022·广西梧州·统考二模）我国宋代学者沈括在《梦溪笔谈》中记述，地理的两极和地磁场的两极并不重合，地球的磁北极位于地理 极附近。地球上指南针静止时N极所指的是地理的 方。（均选填“北”或“南”）
【答案】 南 北
【详解】[1][2]我国宋代学者沈括最早准确记录了磁针所指南北方向不是地理的正南正北方向的现象，即地理的两极和地磁场的两极并不重合，地球的磁北极位于地理南极附近。地球上指南针静止时N极所指的是地理的北方。
17．（2022·山东临沂·统考二模）棉纺厂梳棉车间为防静电需要有一定的湿度。如图衔铁所示是自动加湿装置的简化电路图。开关全闭合后，若车间湿度减小，湿敏电阻R的阻值减小，电路中的电流 （填“增大”或“减小”），电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”），在衔铁的作用下，开启自动加湿模式。若图中a、b有一个是超声波加湿器，另一个是指示灯，则 是超声波加湿器。若加湿器上标有“220V 8800W”的字样，其内部电阻约为0.2Ω，平均每天正常工作时间5h。则加湿器每天消耗 kW h的电能，其内部电阻的热功率为 W。
【答案】 增大 增强 b 44 320
【详解】[1][2][3]车间湿度减小，湿敏电阻R的阻值减小，由欧姆定律可知电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，吸引衔铁，使动触点和下面的静触点接触，所以下面的b是超声波加湿器，上面的a是指示灯。
[4][5]加湿器每天消耗的电能为
加湿器工作时的电流为
内部电阻的热功率为
18．（2023·云南昭通·统考一模）小明在实验室做电磁实验时，发现实验柜内有一个条形磁体断成了两截，如图所示；于是取出标有N极的那一截进行研究，他猜想该块磁体只有一个磁极；而同实验小组的同学们认为他的说法是错误的，理由是任何磁体有且只有两个不同的磁极；为了验证小明的猜想是否正确，同学们取来一根完整的条形磁体，应进行的操作是 ，如果出现 的现象，可判断小明的猜想是错误的。
【答案】 用条形磁体的S极，分别接触标有N极的那一截条形磁体的两端 和其中一端吸引，和另一端相互排斥
【详解】[1][2]可以用条形磁体的S极，分别接触标有N极的那一截条形磁体的两端，如果出现和其中一端吸引，和另一端相互排斥的现象，说明一个磁体同时存在两个磁极，小明的猜想是错误的。
19．（2023·广东惠州·惠州一中校联考一模）探究小组为了模拟电磁起重机的工作原理，用表面涂有绝缘漆的导线绕在大铁钉上制成电磁铁，接入电路，如图所示。闭合开关S，电磁铁有了磁性，A端是 极。将滑动变阻器的滑片向 移动一段距离后，硬币才被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性 （选填“越强”、“越弱”或“不变”）。
【答案】 N 右 越大
【详解】[1]由图可知，开关闭合后，电流由螺线管的上端流入、下端流出，用右手握住螺线管，四指环绕的方向为电流方向，大拇指所指的方向为电磁铁的N极；即螺线管的A端为N极，B端为S极。
[2][3]滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知，线圈中的电流增大，则电磁铁的磁性增强；由于磁体能够吸引铁、钴、镍等物体，电磁铁磁性增强到一定程度，硬币被吸起。
20．（2023·黑龙江绥化·校考三模）1820年，物理学家 发现了电流的磁效应，利用这个原理人们设计了电磁继电器。如图是水位自动报警器的工作原理图，由于一般水都能导电，当水位升至金属片B处时， 灯亮。
【答案】 奥斯特 红
【详解】[1]丹麦物理学家奥斯特于1820年发现了电流的磁效应，第一个揭示了电和磁之间的联系。
[2]当水位未升至金属片B处时，工作电路中绿灯电路接通；当水位升至金属片B处时，电磁铁所在电路被接通，此时电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，工作电路中红灯电路接通。
三、实验题
21．（2023·江苏无锡·统考一模）为了探究导体在磁场中怎样运动，才能在电路中产生电流，采用了图中所示的实验装置：
（1）断开开关，让导体ab在蹄形磁体中左右运动，电流计指针 （会/不会，下同）偏转；闭合开关，让导体在蹄形磁场中竖直上下运动，电流计指针 偏转；
（2）闭合开关，将导体ab向左运动，发现电流计指针向左偏转，如果将导体ab向右运动，则电流计指针向 （左/右，下同）偏转，如果将此磁体磁极上下对调，将导体ab向左运动，则电流计指针向 偏转。
【答案】 不会 不会 右 右
【详解】（1）[1]图示中，导体ab在蹄形磁体中左右运动时，做切割磁感线运动，但开关断开，导体所在的回路不是闭合回路，电流计指针不会偏转。
[2]导体ab在蹄形磁体中竖直上下运动时，不是做切割磁感线运动，没有感应电流产生，电流计指针不会偏转。
（2）[3]感应电流与导体做切割磁感线运动的方向有关，当磁场方向不变，导体ab向左运动，电流计指针向左偏转，导体ab向右运动，则感应电流的方向与ab向左运动时产生的感应电流方向相反，所以电流计指针向右偏转。
[4]感应电流的方向与磁场方向有关，当ab的运动方向不变，仍是向左，磁极上下对调时，磁场方向刚好反过来，产生感应电流的方向也相反，则电流计指针向右偏转。
22．（2023·河南周口·统考三模）在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：
（1）小胡在通电螺线管周围摆上小磁针后发现：同一个小磁针在磁场中不同位置指向不同；不同小磁针放在磁场同一位置时指向相同，这表明磁场具有 性；磁场中某点小磁针静止时N极的指向即为该点的 ；由图甲可得：通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似；
（2）接着在图乙所示的实验中，由现象可得出：通电螺线管的磁极极性与 方向有关。
【答案】 方向 磁场的方向 条形 电流
【详解】（1）[1]因为磁场是有方向的，在磁场的不同位置，其磁场方向一般不同；不同小磁针放在磁场同一位置时指向相同，这表明磁场具有方向性。
[2][3]物理学规定小磁针在磁场中某点静止时，小磁针N极的指向为该点磁场的方向；由图甲可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似。
（2）[4]如图乙所示，两个通电螺线管的电流方向相反，根据小磁针的指向可知，两个通电螺线管右端的磁极不同；这可以说明如果通电螺线管的电流方向改变，则通电螺线管的磁场方向就会改变，由此现象可得出结论：通电螺线管的磁极极性与电流方向有关。
23．（2023·山东临沂·统考一模）某同学用如图甲所示的装置探究什么情况下磁可以生电。在蹄形磁体的磁场中放置一根导线，导线两端跟电流表连接组成闭合回路。
（1）让导线AB在磁场中静止，观察到电流表指针不偏转；然后再换用磁性更强的蹄形磁体，观察到电流表指针也不偏转；保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，观察到电流表指针偏转，说明有 产生；
（2）如图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，会产生感应电流的是 （填标号）。
【答案】 电流/感应电流 CD
【详解】（1）[1]保持蹄形磁体静止让导线AB从图中所示位置水平向右运动，导线AB做切割磁感线运动，观察到电流表指针偏转，说明电路中产生了感应电流，这就是电磁感应现象。
（2）[2]磁场的方向都是从N极出发回到S极，图乙中的a表示垂直于纸面的一根导线，它在磁场中按箭头方向运动时，只有在CD两图中做切割磁感线运动，会产生感应电流，故AB不符合题意，CD符合题意。
故选CD。
24．（2023·云南德宏·统考模拟预测）电能可以转化为内能，那么内能能否转化为电能呢？某物理兴趣小组利用一根铁丝、两根铜丝、灵敏电流计组成了如图所示的装置进行探究。
（1）他们把铜丝、铁丝的一个接点D放在盛有冰水混合物的烧杯中，另一个接点G用火焰加热时，发现电流计指针向右发生偏转，此现象表明回路中产生了电流，且铁丝中电流的方向是从 （选填“D→G”或“G→D”）。对换烧杯和火焰的位置，重复上述实验，他们发现电流计指针向左发生了偏转，这说明回路中电流的方向与 有关。
（2）上网查询相关资料后，他们惊讶地发现，上述现象居然是可逆的。即把原回路中的电流计更换为直流电源后，两端接点温度 （选填“相同”或“不相同”），两端接点 （选填“会”或“不会”）发生能量转移。实际生活中人们已经将产生这一现象的原理用于为电脑CPU等的降温之中。
【答案】 D→G 两接点的温度的高低 不相同 会
【详解】（1）[1]把一个接点放在盛有冰水混合物的烧杯中，另一个接点用酒精灯加热时，发现电流计的指针向右偏转，这说明电流从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出，故电流的方向是从。
[2]对换烧杯和火焰的位置，连接点的温度发生了变化，他们发现电流计指针向左发生了偏转，这说明电路中电流的方向与两接点的温度的高低有关。
（2）[3][4]实验接点D放在盛有冰水混合物的烧杯中，接点D温度是不变的，把原回路中的电流计更换为直流电源，当增大电流时，两端接点会发生一端温度升高，另一端温度不变，即两端接点温度不相同；由于两个端点存在温度差，两端接点会发生能量转移，该原理用于为电脑CPU等的降温之中。
