第二节 电流的磁场
知能·提升训练
知能提升
1.世界上第一个发现电和磁之间联系的科学家是( )
A.奥斯特
B.法拉第
C.焦耳
D.安培
2.如图所示,把螺线管沿东西方向水平悬挂起来,然后给导线通电。请你想一想会发生的现象是( )
A.通电螺线管仍保持静止不动
B.通电螺线管能在任意位置静止
C.通电螺线管转动,直至A端指向地磁的南极
D.通电螺线管转动,直至B端指向地磁的南极
3.如图所示,开关闭合后,以下操作可使通电螺线管磁性增强的是( )
A.减少电池个数
B.增加通电时间
C.滑动变阻器滑片P向右移
D.滑动变阻器滑片P向左移
4.(2022·湖南益阳中考)如图所示的螺线管,当闭合开关后,下列判断正确的是( )
A.螺线管的左端为S极
B.右边小磁针的N极向左偏转
C.当滑片P右移时,螺线管的磁性会减弱
D.改变电流方向,通电螺线管的外部磁场方向不会改变
5.如图所示,闭合开关,条形磁铁静止后,将滑动变阻器滑片P从左往右滑动的过程中,弹簧将( )
A.缩短
B.伸长
C.静止不动
D.先伸长后缩短
6.开关S闭合后,小磁针静止时的指向如图所示,由此可知( )
A.a端是通电螺线管的N极,c端是电源正极
B.b端是通电螺线管的N极,d端是电源负极
C.b端是通电螺线管的N极,d端是电源正极
D.a端是通电螺线管的N极,c端是电源负极
7.下图是“水位自动报警器”电路图,容器中装有盐水,L1和L2分别是“2.5 V 0.3 A”和“2.5 V 0.5 A”的灯泡,下列说法不正确的是( )
A.液面上升到与金属块B接触时,电磁铁工作,说明盐水是导体
B.液面上升,金属块A受到的液体压强变大
C.L1工作1 min电流做功45 J
D.若在电路中M点接入电铃,电铃响表示水位到达警戒线
8.小磁针静止时的指向如图所示,由此可以判定螺线管的A端是 (选填“N”或“S”)极,接线柱a连接的是电源 (选填“正”或“负”)极。
9.通电螺线管的附近放置了一枚小磁针,小磁针静止时的位置如图所示。图中小磁针的a端为 极。
10.根据图中通电螺线管的N极,标出磁感线方向、小磁针的N极,并在括号内标出电源的正、负极。
11.如图所示,请根据小磁针静止后的指向及所标电流的方向,画出螺线管导线的绕法。
探究创新
12.在学习了电和磁的知识后,小杰在家里饶有兴趣地做起了小实验。他找了一枚缝衣针,在“吸铁石”上擦了几下,然后用一根细软的棉线将缝衣针悬挂起来并保持水平,结果发现静止后针尖总是指向南方,这说明缝衣针已经被磁化成了一枚小磁针。为验证奥斯特实验,小杰把通电的台灯(60 W)导线移到缝衣针的下方,并靠近缝衣针平行放置,结果发现缝衣针并未发生偏转。带着疑问,小杰在科学课堂上与大家展开讨论,结果出现了两种不同观点。这时,老师让小杰用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(15 Ω)重新做这个实验,结果缝衣针发生了偏转。
(1)磁化后,这枚缝衣针的针尖是 (选填“S”或“N”)极。
(2)通过电阻丝的电流为 A。
(3)下面是同学们在课堂讨论中形成的两种观点,通过小杰的课堂实验可以否定的是 。
A.台灯线内有两根导线,且电流方向相反,产生的磁性相互抵消
B.台灯线内电流太小,产生的磁场太弱,不足以让小磁针偏转
第二节 电流的磁场
知能·提升训练
知能提升
1.A 本题考查电和磁的知识。世界上第一个发现电和磁之间有联系的科学家是奥斯特,法拉第发现了电磁感应现象,焦耳发现了焦耳定律,安培发现了右手螺旋定则。
2.C 通电螺线管相当于条形磁铁,悬挂起来后,由于受到地磁场的作用,其S极指南,N极指北。
3.D 要使通电螺线管的磁性增强,可以增大螺线管的电流,增多线圈的匝数。减少电池个数会减小电流,减弱线圈的磁性;增加通电时间与磁性的增强无关;滑片向右移动时,电阻变大,电流变小,磁性减弱。只有D是正确的。
4.B 闭合开关后,电流由螺线管的左侧流入、右侧流出,根据右手螺旋定则,用右手握住螺线管,四指弯曲的方向与电流方向一致,则大拇指指向左端,即通电螺线管的右端为S极、左端为N极,故A错误;通电螺线管的右端是S极,根据异名磁极相互吸引可知,小磁针的N极应靠近螺线管的右端,即小磁针的N极向左偏转,故B正确;滑片P右移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,螺线管磁性增强,故C错误;改变电流方向,通电螺线管的外部磁场方向会改变,故D错误。
5.B 滑片从左往右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以电路中的电流变大,通电螺线管的磁性增强;由题图知,电流从螺线管的下方流入,根据右手螺旋定则可知,螺线管的上端为N极,下端为S极,则螺线管和条形磁铁相对的磁极为异名磁极,异名磁极相互吸引,所以螺线管对磁铁的吸引力增大,弹簧的长度变长。
6.B 本题考查通电螺线管极性和右手螺旋定则的运用。通电螺线管两端相当于条形磁体的两个磁极,由小磁针的指向可知通电螺线管a端为S极,b端为N极,然后根据右手螺旋定则可判断出通电螺线管中电流方向,进一步可知c是电源正极,d是电源负极,故B选项正确。
7.D 容器中装有盐水,液面上升到与金属块B接触时,电磁铁工作,说明有电流通过电磁铁,盐水相当于闭合的开关,所以是导体,故A正确;盐水密度不变,由公式p=ρgh知,当液面上升,盐水深度增加时,金属块A受到的液体压强变大,故B正确;L1工作1 min 电流做功W=UIt=2.5 V×0.3 A×60 s=45 J,故C正确;由题图知,如果将电铃接在M点,电铃与两只灯泡都是串联,所以无论水位是否达到警戒线,电铃都能响,故D错误。
8.解析 因为同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以螺线管A端为S极、B端为N极;由右手螺旋定则可知螺线管中电流由左侧流入、右侧流出,所以a为电源的正极、b为负极。
答案 S 正
9.解析 根据右手螺旋定则可判断通电螺线管的右端为N极,左端为S极,则小磁针静止时由磁感线的指向和磁极间相互作用知,小磁针a端为S极。
答案 S(或南)
10.解析 磁感线总是从磁体的N极出来,回到S极,所以两条磁感线方向容易画出,通电螺线管的右端为S极,根据磁极之间的相互作用规律可以判断小磁针的左端为N极;根据右手螺旋定则,用右手握住通电螺线管,大拇指指向N极,则四指弯曲所指方向为电流的方向,判断电流从通电螺线管的右端流入,左端流出,所以电源的右端为正极,左端为负极。
答案 如图所示
11.解析 小磁针的左端为S极、右端为N极,根据异名磁极相互吸引,同名磁极相互排斥,所以通电螺线管左端为N极、右端为S极;而电流从左端流入、从右端流出,则由右手螺旋定则可知螺线管的绕向。
答案 如图所示
探究创新
12.解析 缝衣针悬挂起来并保持水平,结果发现静止后针尖总是指向南方,说明针尖是磁针的S极;电阻中通过的电流根据欧姆定律可以求出I==0.2 A;当电阻线内的电流为0.2 A时,磁针都可以发生偏转,台灯内的电流为I==0.27 A,不能够使磁针发生偏转,所以可以否定选项B。
答案 (1)S
(2)0.2
(3)B第三节 科学探究:电动机为什么会转动
知能·提升训练
知能提升
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,甲图表示直导体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,乙图所示的四种情况中,通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是( )
2.(2022·湖北襄阳中考)设计如图所示的实验,主要是为了探究下列哪个物理原理( )
A.发电机
B.电动机
C.通电螺线管
D.电磁继电器
3.如图所示,小明同学探究磁场对通电导体的作用的实验装置,ab是一根金属棒,通过金属导轨连接到电路中,闭合开关后,金属棒没有运动(仪器、电路都完好),要想使金属棒运动起来,下列措施不可行的是( )
A.将蹄形磁体的N、S极对调
B.换用磁性强一些的蹄形磁体
C.换用能提供较大电流的直流电源
D.使用轻质金属棒,减小金属棒与导轨之间的摩擦力
4.如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈,现在给它们通电,则下列说法正确的是( )
A.甲中线圈转动,乙中线圈不转动
B.乙中线圈转动,甲中线圈不转动
C.甲、乙中的线圈都会转动
D.甲、乙中的线圈都不会转动
5.如图所示,当开关闭合时,线圈ABCD运动情况是( )
A.线圈能够连续转动
B.线圈不会转动
C.在平衡位置摆动多次后,最后停在平衡位置
D.以上三种情况都有可能
6.在制作简易电动机的过程中,若要改变电动机的转动方向,可以( )
A.将电源的正负极对调
B.改变通电电流的大小
C.换用磁性更强的磁铁
D.增加电动机的线圈匝数
7.要增强电磁铁的磁性,下列措施可行的是( )
A.改变电流的方向
B.增大通入的电流
C.减小通入的电流
D.减少电磁铁线圈匝数
8.如图所示,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变小
B.电磁铁的磁性增强
C.电路总电阻变大
D.弹簧测力计示数变小
9.一矩形线圈放在蹄形磁铁的两极之间,刚通电时在磁场作用下扭转方向如图甲所示。现将该线圈放在图乙所示的蹄形螺线管间,a、b为螺线管与电源的接口。某同学进行了如下四次操作:
①a接正极b接负极,线圈中通与图甲电流方向相同的电流
②b接正极a接负极,线圈中通与图甲电流方向相同的电流
③a接正极b接负极,线圈中通与图甲电流方向相反的电流
④b接正极a接负极,线圈中通与图甲电流方向相反的电流
线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同的是( )
A.①和③
B.②和④
C.①和④
D.②和③
10.当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时,线圈向左运动,那么当电流方向改变时,线圈将向 运动;如此反复,线圈带动纸盆 而发声。与扬声器原理相似的是 (选填“电动机”或“发电机”)。
11.如图所示,这是 原理图,若将图中的磁体的S极和N极交换位置,其他保持不变,则线圈ab边所受力的方向 (选填“改变”“不改变”或“可能变也可能不变”)。
12.如图所示,导体AB棒放在处于蹄形磁体磁场中的水平金属轨道上。
(1)接通电源,这时会看到导体AB运动起来,这表明 有力的作用。
(2)保持磁场方向不变,改变导体AB中的电流方向,导体AB的运动方向 (选填“不变”或“改变”)。
(3)通电后在导体AB运动的过程中,是把 能转化为 能的过程。
探究创新
13.小兰按如图所示的装置进行探究电动机为什么会转动实验。她把导体ab放在磁场里,闭合开关后,看到导体ab向右运动,把电源的正、负极对调后再闭合开关,发现导体ab向左运动,这表明通电导体在磁场中受力的方向跟 有关;然后,她又保持导体中的电流方向不变,把蹄形磁铁上、下磁极调换,发现导体ab的运动方向也发生了变化,这表明通电导体在磁场中受力的方向跟 有关。
第三节 科学探究:电动机为什么会转动
知能·提升训练
知能提升
1.C A图相当于甲图逆时针旋转90度,导体b受到的磁场力的方向应竖直向下;B图相对甲图只改变了磁场方向,导体b受到的磁场力的方向应与A图中相反,即水平向右;C图相对甲图既改变了磁场方向又改变了电流方向,导体b受到的磁场力的方向应与A图中相同,即水平向左;D图相对甲图只改变了电流方向,导体b受到的磁场力的方向应与A图中相反,即水平向右。
2.B 观察题图可知,该实验中有电源,是通电导体在磁场中受到力的作用,是电动机原理图。故B正确。
3.A A选项中将N、S极对调后,磁场力的方向发生变化但磁场力的大小不变,故导体受力仍平衡,故对调磁极不能使导体棒运动;B选项中换用强磁场后,磁场力变大,当磁场力大于摩擦力时,金属棒即会产生运动;C选项中更换电源后,金属棒中电流变大,故磁场力变强,磁场力大于摩擦力时,金属棒即会产生运动;D选项中使用轻质金属棒,金属棒对导轨的压力变小,故摩擦力减小,摩擦力小于磁场力时,金属棒即会运动。
4.A 甲线圈的ab边和cd边中电流方向相反,通电后受力方向也相反,故能够转动起来;乙线圈刚好处于平衡位置,通电后ab边和cd边受到的力方向相反,但刚好平衡,故乙线圈会静止不动。
5.C 题图中没有换向器,当线圈ABCD转到平衡位置时,由于受力方向为“上边的向上,下边的向下。”所以线圈ABCD会在平衡位置摆动多次后,最后停在平衡位置。
6.A 电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关。电源的正负极对调,则线圈中电流方向改变,电动机的转动方向改变,A正确;电流方向影响线圈转动方向,电流大小影响的是转动速度。改变通电电流的大小,线圈转动速度改变,但转动方向不变,B不正确;磁场方向影响线圈转动方向,磁性强弱影响的是转动速度,C不正确;增加电动机的线圈匝数,不改变转动方向,D不正确。
7.B A选项中改变电磁铁中电流的方向,可以改变电磁铁的磁极,但不能改变电磁铁磁性的强弱;B选项中增大通过电磁铁线圈的电流,可以增强电磁铁的磁性;C选项中减小通过电磁铁线圈的电流,可以减弱电磁铁的磁性;D选项中减少电磁铁线圈的匝数,能够减弱电磁铁的磁性,而不是增强电磁铁的磁性。
8.B 由题图可知,定值电阻和滑动变阻器与电磁铁串联,电流表测电路中的电流,将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,故C不正确;由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,故A不正确;因电磁铁的磁性与通过的电流有关,所以,电磁铁的磁性增强,故B正确;此时铁球受到的磁场力变大,弹簧测力计受到的拉力增大,示数变大,故D不正确。
9.D ①若乙图中a接正极b接负极,根据右手螺旋定则知蹄形螺线管左端为S极,与甲图的磁场方向相反,线圈中通与图甲电流方向相同的电流,故线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相反;②若乙图中b接正极a接负极,根据右手螺旋定则知蹄形螺线管左端为N极,与甲图的磁场方向相同,线圈中通与图甲电流方向相同的电流,故线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同;③若乙图中a接正极b接负极,根据右手螺旋定则知蹄形螺线管左端为S极,与甲图的磁场方向相反,线圈中通与图甲电流方向相反的电流,故线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同;④若乙图中b接正极a接负极,根据右手螺旋定则知蹄形螺线管左端为N极,与甲图的磁场方向相同,线圈中通与图甲电流方向相反的电流,故线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相反;综合分析②③,故D正确。
10.解析 扬声器的原理是通电导线在磁场中受力运动。电流方向改变时,导体受力方向也改变,由于电流方向在不断改变,线圈受力方向也不断改变,这样线圈就带动纸盆振动而发声。
答案 右 振动 电动机
11.解析 题图中有电源,是电动机,是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的;通电导体在磁场受力而转动,转动方向与电流的方向和磁场的方向有关,故若将图中的磁体的S极和N极交换位置,改变磁场方向,其他保持不变,则线圈ab边所受力的方向改变。
答案 电动机 改变
12.解析 (1)接通电源,这时会看到导体AB运动起来,说明磁场对通电导体有力的作用;(2)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,只要有一个因素改变,导体的受力方向就会改变;所以保持磁场方向不变,改变导体AB中的电流方向,导体AB的运动方向改变;(3)通电后在导体AB运动的过程中,消耗了电能,得到了导体运动的机械能,即把电能转化为机械能。
答案 (1)磁场对通电导体 (2)改变 (3)电 机械
探究创新
13.解析 由题意可知,对调电源的正负极是改变电流的方向,而导体的运动方向也发生了改变,说明通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向有关;同样的可以得出通电导体在磁场中受力的方向还跟磁场方向有关。
答案 电流方向 磁场方向第一节 磁是什么
知能·提升训练
知能提升
1.甲、乙两个磁极之间有一个小磁针,小磁针静止时的指向如图所示。那么( )
A.甲、乙都是N极
B.甲、乙都是S极
C.甲是S极,乙是N极
D.甲是N极,乙是S极
2.关于磁体、磁场和磁感线,以下说法正确的是( )
A.铜、铁和铝都能够被磁体所吸引
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都是通过磁场发生的
D.物理学中,把小磁针静止时S极所指的方向规定为该点磁场的方向
3.(2022·辽宁大连中考)物理学是美的,许多物理现象都具有对称美、平衡美和曲线美。下列优美的曲线中,用磁感线描述磁体外部磁场正确的是( )
4.关于如图所示的磁场,下列说法正确的是( )
A.左端为磁铁的N极
B.A点所放小磁针静止时北极指向右
C.A处的磁场比B处的磁场弱
D.如果将此磁体在教室中悬吊起来,静止时图示的右端指南
5.如图所示,甲、乙两小磁针在一根磁铁附近,下列判断正确的是( )
A.甲小磁针左端是S极,乙小磁针左端是N极
B.甲小磁针左端是N极,乙小磁针左端也是N极
C.甲小磁针左端是S极,乙小磁针左端也是S极
D.甲小磁针左端是N极,乙小磁针左端是S极
6.地球是一个巨大的球体,下图中有关地磁场的示意图正确的是( )
7.如图所示,磁悬浮地球仪应用了 (选填“同”或“异”)名磁极相互排斥的规律。磁悬浮地球仪悬浮静止时,底座对球体的斥力与球体受到的重力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力。
8.如图所示,重力为G的小铁块在水平方向力F的作用下,沿条形磁铁的表面从N极滑到S极,在此过程中小铁块对磁铁的压力大小变化情况是 。
9.某科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的,每个轮的边缘装有12个侧放的柱形磁体,如图所示。当推动A轮转动时,其他3个轮会随之转动。若A轮磁体外侧是N极,则C轮磁体外侧是 极。如果A轮顺时针转动,C轮将 时针转动,D轮将 时针转动。(后两空均选填“顺”或“逆”)
10.根据小磁针静止时的位置,在图中标出条形磁体的N、S极。
探究创新
11.【探究名称】探究水对磁的影响。
【提出问题】声波可以穿过空气,也可以穿过水,并且声波在水中要比在空气中传播得快。那么磁呢 水对磁有影响吗
【进行猜想】宪宪认为水对磁没有影响。
【设计并进行实验】宪宪设计了如图所示的实验:
(1)在烧杯底放一枚小铁钉,放松绳子把绑着的磁铁缓慢下放,让磁铁逐渐靠近小铁钉,在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放,且在绳子末端所对应的支架处用小胶带做好标记(图中A点)。
(2)拉动绳子提起磁铁,把小铁钉从磁铁上取下,准确地放回杯底原位置。
(3)往杯内倒入适量水后,缓慢下放磁铁浸入水中,当 时停止下放。
(4)如果这两次绳子末端所到达的位置不变,则说明 。
【交流与评估】本次探究活动中应用了控制变量法,其中控制不变的因素主要有:
① ;
② ;
③ 。
第一节 磁是什么
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知能提升
1.C 同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。据此判断甲为S极,乙为N极。
2.C 本题考查的是磁现象的有关概念,磁体能吸引铁、钴、镍等物质;磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线;物理学中,把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向,故A、B、D错误。
3.A 根据课本知识可知,磁体外部的磁感线是从N极出来回到S极的,故A正确。
4.C 此题考查了磁场的知识。磁体外部的磁感线是从N极出发,回到S极的,磁体内部的磁感线是从S极出发,回到磁体N极的,故A错误;A点所放小磁针静止时北极指向左,故B错误;磁感线越密集,该处磁场越强,越稀疏,该处磁场越弱,故C正确;地磁场的北极在地理南极附近,地磁场南极在地理北极附近,如果将此磁体在教室中悬吊起来,静止时图示的右端指向北,故D错误。
5.B 本题考查磁极间的相互作用规律。根据左右两只小磁针的指向和磁极间的相互作用规律可知,条形磁铁的a端是S极,b端是N极,根据小磁针N极指向与该点磁感线方向相同,故可判定出甲、乙两小磁针的左端都是N极,右端都是S极,故选B。
6.C 本题考查地磁场的相关知识。地磁南北极和地理南北极并不是完全重合,地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,所以选项A、B错误;C项地理南极附近是地磁北极,地磁场的磁感线从地磁北极指向地磁南极,C项正确;D项上方应为地磁南极,不是地磁北极,D项错误。
7.解析 因为球体与底座是相互分离的,所以球体与底座之间是相互排斥的,即该磁悬浮地球仪是利用的同名磁极相互排斥的原理制成的;因为球体静止在空中时受两个力的作用,一个是竖直向下的重力,一个是竖直向上的底座对它的斥力。在这两个力的作用下球体保持静止,所以这两个力是一对平衡力。
答案 同 是
8.解析 本题考查磁体的性质,磁体具有吸铁性,且两端的磁性最强,则磁体在N、S极受到的吸引力最大,对磁体的压力最大,而在中间受到的吸引力最小,则在中间对磁体的压力最小。
答案 先减小,再增大
9.解析
答案 S 逆 顺
10.解析 根据磁极间的相互作用规律可知,小磁针的S极靠近条形磁体的N极。
答案 如图所示
探究创新
11.解析 要验证水对磁有没有影响,必须保证其他的因素相同,即在实验过程中,要保证用同一铁钉,同一磁铁,小铁钉位置相同,放下磁铁时对铁钉的吸引力相等,在没有加水时,让磁铁在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放,则在加入水后,也要使磁铁在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放,此时比较两次绳子末端到达的位置,如果位置不变,说明水对磁的强弱没有影响;如果位置改变了,说明水对磁的强弱有影响。
答案 【设计并进行实验】(3)小铁钉刚能被吸起
(4)水对磁的强弱没有影响
【交流与评估】①小铁钉的位置 ②同一磁铁 ③同一小铁钉等(其他答案合理即可)
