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1 磁体与电流磁场
一、磁现象
1.磁性及磁极:能够吸引 铁、钴、镍 等物质的性质(吸铁性)。每个磁体都有且仅有两个磁极。
2.物体是否具有磁性的判断方法:①根据磁体的 吸铁性 判断。②根据磁体的 指向性 判断。③根据磁体 相互作用规律 判断。④根据 磁极的磁性最强 判断。
3. 磁化:
(1)磁体沿着同一个方向在磁性材料上摩擦能使磁性材料被磁化
(2)铁棒被磁化后,其磁性很容易消失,称为软磁体。钢棒被磁化后,其磁性能长期保持,称为硬磁体或永磁体。因为钢棒被磁化后有长期保持磁性的性质,所以永磁体常用钢来制作。
钕铁硼合金是迄今为止最强永磁体
(3)任何磁体靠近没有磁性的铁棒或钢棒总是相互吸引,说明物体被磁化后,靠近磁体某一磁极的那端被磁化为异名磁极,远离磁体磁极的那端被磁化为同名磁极。
(4)并不是所有的物体都能被磁化。例如:磁体不能吸引铜、铝、玻璃等,说明这些物体不能被磁化,不是磁体。
4. 磁感线与磁场
(1)概念:仿照铁屑的排列情况,在磁场中画些带箭头的曲线,使曲线上任何一点的切线方向和放在该点的小磁针的北极所指的方向一致,这样的曲线就称为磁感线。
磁感线是运用了模型法,不是真实存在的,真实存在的是磁场。磁体间相互作用就是通过磁场
(2)方向:磁体外部周围的磁感线总是从磁体的北极出来,回到磁体的南极。(北出南进)磁感线不相交
(3)强弱:磁场的强弱可以用磁感线的密疏来表示,磁感线密的地方磁场强,磁感线疏的地方磁场弱。
(4)几种常见的磁体磁感线分布:(注意:磁感线(磁场)的分布是立体的)
5. 地磁场
(1)概念:地球是一个大磁体,地球产生的磁场叫地磁场。
(2)特点:地磁场与条形磁体的磁场相似,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。
(3)磁偏角:地磁的南北极与地理的南北极并不重合,它们之间的夹角叫磁偏角。我国宋代学者沈括最早发现了这一现象。
二、电生磁
1. 直线电流的磁场分布特点
(1)直线电流周围的磁感线分布规律是以直导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆在与直导线垂直的平面上,越靠近通电直导线,磁场越强,反之越弱。
(2)磁感线的方向与电流的方向有关,可以用右手如图来判断
2. 通电螺线管的周围磁场
3. 影响通电螺线管的磁场强弱的因素
(1)实验结论:
①磁性强弱和导线绕的匝数有关,匝数越多,磁性越强。
②插入铁芯后通电螺线管的磁性增强。
③通电螺线管的磁性强弱和电流大小有关,电流越大,磁性越强。
三、典型例题
(一)考点:磁现象
【例1】(2023绍初单元)如图所示,把钢棒乙向右移动的过程中,如果乙位于甲的一端时二者相互吸引,位于另一端时二者相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A、只有甲是磁体 B、甲和乙一定都是磁体 C、只有乙是磁体 D、无法判断哪一个是磁体
【例2】 (2023元培单元)在研究“磁极间的相互作用规律”时,实验小组的同学分别设计了如下四个方案,其中最合理的是( )
A. 两人各拿一块条形磁铁, 并将各自的一个磁极相互靠近
B.用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间
C. 将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近
D.用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极
【例3】(2023元培单元)如图所示,一根条形磁铁,左端为S极, 右端为N极,下列图象表示沿磁铁表面从0 点经 a点移动到b点的过程中磁性强弱变化情况, 其中正确的是( )
【例4】(2023建功单元)固定房门的“门吸”是金属材料。该金属能被磁铁吸引,其制作材料可能含有( )
A、铜 B、铝 C.铁 D、锌
【例5】(2023绍初单元)在科学中,磁感线能形象、直观地描述磁场。
(1)图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.其中1和2处磁场强度分别表示为H1,H2,其大小关系是H1_________H2.
(2)若在图A的1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图B中的_________.
【例6】(2023建功单元)地球是一个巨大的磁体。关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.地磁南极和地理北极是完全重合的
B.某地的地磁场方向就是该处小磁针的N 极所指方向
C.在地球上赤道附近磁性是最强的
D.地磁场和磁感线都是真实存在,可以看见的
【例7】(2023建功单元)在一个圆纸盒里藏着一条形磁体,在盒子周圆放置一些小磁针(箭头方向为N极), 这些小磁针静止时的指向如图所示, 则能正确反映盒中条形磁体放置情况的是( )
【例8】(2023建功单元)磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。小蕊和小品同学想探究磁体为大小与放入它们之间物体的哪些因素有关。请你参与探究并解决一些问题:
(1)如图1. 保持磁体和纸片间的距离一定,在纸片上放入不同的物体时,通过比较纸片下面____________表示磁体对回形针吸引力的大小。
(2)回形针的放置有图2中的甲、乙两种方法,依据____________原理,回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力、应选择图2中____________的方法。
(3)选择正确的方法后,他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同, 材料不同的铁板、铝板等,观察能吸引的回形针个数,多次实验后将数据记录在下表中。
验体与纸片之间放入的物体 不放物体 铁板 镍板 铝板 陶瓷板 玻璃板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3 3 3
①分析数据,可以得出,在其它条件相同时, 放入铁板或镍板,吸引回形针的数量较____________说明铁板和镍板对吸引力的影响____________即对磁性屏蔽效果明显。
②铁、镍、铝都是导体,而铝对磁性屏蔽效果不明显,可能的不同之处是____________
(4)他们在纸片上分别放入形状和____________相同、面积不同的铁板。目的是要探究“磁体的吸引力与____________关系”。
(二)考点:电生磁
【例1】(2023绍初单元)有一环形电流,相当于一匝线圈。当电流从A 端流入,B 端流出时,原本如图所示位置静止的小磁针会( )
A.水平转动至N 极指向纸内 B.水平转动至S极指向纸内
C.顺时针转动90°至竖直位置 D.逆时针转动90°至竖直位置
【例2】(2023绍初单元)如图所示,小磁针在纸面内能自由转动,则开关闭合后,下列判断正确的是( )
A.通电螺线管下端为N极
B.小磁针将沿顺时针方向转动
C.在通电螺线管中插入铜棒后磁性增强
D.当滑动变阻器的滑片向b移动时,小磁针的转动方向改变
【例3】(2023绍初单元)把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图,当开关S接通后,将看到的现象是( )
A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动
【例4】(2023绍初单元)如图所示为条形磁铁和电磁铁,虚线表示磁感线,则甲、乙、丙、丁的极性依次是( )
A.S,N,S,S B.N,N,S,N C.S,S,N,N D.N,S,N,N
【例5】(2023元培单元)一个可以自由转动的小磁针放在螺线管内部。当开关闭S合后,它静止不动,如图所示,当滑动变阻器的滑片向左移动时, 小磁针将( )
A. 顺时针转 180° B. 顺时针针90° C. 逆时针转90° D. 仍然静止不动
【例6】(2023元培单元)把能导电的超强磁铁分别吸附在下电池的正负极两端,制成电磁动力“小车”, 并将它放入铜质螺线管中。下列四种放法中动力“小车”会向左运动的是( )
【例7】(2023绍初单元)如图所示,条形磁铁放在水平木桌上,电磁铁右端固定并与条形磁铁在同一水平面上,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时,条形磁铁仍保持静止,此时电磁铁的左端为_______________极,条形磁铁受到的摩擦力_________(选填“变大”、“变小”或“不变”),方向水平_________(选填“向左”或“向右”)
【例8】(2023绍初单元)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱,这种方法就是物理学研究中常用的_________选填(“控制变量法”、“类比法”、“转换法”)。当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁铁吸引大头针的个数增多,说明电流越_________.电磁铁磁性越强。
(2)根据图示的情景可知、电磁铁_________(填“甲”或“乙”)的磁性较强,说明电流一定时,线圈匝数_________电磁铁磁性越强;实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的,其原因是大头针被磁化,_________
四、学力训练
A组 夯实基础
1.(2023建功单元)科学家观测到一种水生杆状细菌, 它具有沿地球磁场游动的向磁性。在电子显微镜下发现.该细菌细胞中沿长条轴线排列着大约 20颗细黑粒。下列说法不正确的是( )
A 在强磁场附近该细菌的运动方向可能会改变 B. 细黑粒中一定含有铁元素
C 地磁场的S极在地球的北极附近 D. 细黑粒可能存在磁性
2.(2023绍初单元)如图甲所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有间隙,就制成了一种磁控元件——干簧管,以实现自动控制。某同学自制了一个线圈,将它套在干簧管上,制成一个干簧继电器用来控制灯泡的亮灭,如图乙所示。干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括( )
A、电流的磁效应 B、磁场对电流的作用 C、磁极间的相互作用 D、磁化
3.(2023元培单元) 如图所示, 通电螺线管周围小磁针静止时, 小磁针N极指向正确的是( )
A. a、b、c B. a、b、d C. a、c、d D. b、c、d
4.(2023建功单元)磁感线可以形象地描述磁体周围磁场的分布,下列图中的磁感线, 其中错误的是( )
5.(2023元培单元)如甲图,根据小磁针的指向判断电源的左端为__________极(填“正”或“负”): 如乙图若将小磁针如图所示置于通电螺线管附近,开关闭合瞬间, 小磁针会__________时针旋转(填“顺”或“逆”)。
B组 强化提高
1.(2023建功单元)如图,两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起。下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是( )
2.(2023建功单元)小明标出了如图所示四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为 N极),其中正确的是( )
3.(2023建功单元)巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象, 且磁场越强电阻越小。图中 GMR 是巨磁电阻, 如果闭合S 、S . 滑片P向右移动时,电表的变化情况是( )
A. A表和V 表示数均变小
B. A 表和V表示数均变大
C. A 表示数变小, V表示数变大
D. A 表示数变大, V 表示数变小
4.(2023建功单元)如图所示,将条形磁铁固定在静止的小车上,电路连接完整后,闭合开关S时,小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某一位置时,小车开始向左运动。则下列变阻器接入电路的方式正确的是( )
A. a接e、d接f B. a接c、b接f
C.c接e、d 接f D. c接e、b接f
5.(2021浙江专题)小岩同学学习了通电螺线管的知识后,想到弹簧的形状和螺线管上导线的形状很类似,就将一个弹簧的两端接入电路,如图所示。闭合开关后,下列选项中正确的是( )
A.通电后,弹簧的长度可能不变
B.通电后,弹簧的长度一定变长
C.在图中所示位置放小磁针,通电后小磁针N极朝右
D.在图中所示位置放小磁针,通电后小磁针N极垂直于纸面向外
6.(2022丽水中考)按如图电路进行实验,每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是( )
A.电流大小 B.线圈匝数 C.电流方向 D.电磁铁极性
7.(2023绍初单元)(1)小磁针放置在桌面上静止时,将直导线AB沿_________选填“东西”、“南北”或“任意”)方向放置在小磁针正上方,实验时效果更明显。
(2)当开关闭合时,导线下方的小磁针会发生偏转,说明_________。此时若移去小磁针、上述结论是否成立 ._________(选填“是”或“否”)。实验中小磁针的作用是_________
8. (2023元培单元)某同学受奥斯特实验的启发,产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣,探究过程如下:
A. 让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板,以导线为中心在纸板上任意做直线。在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针, 发现小磁针静止时N极指向都与直线垂直;
B. 直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反:
C. 改变电流大小时, 小磁针指向不变;
D. 通过查阅资料得知, 通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比,与这一点到直导线的距离成反比。
(1)做实验时, 纸板的俯视图如下, 其中“ ⊙”表示电流方向垂直纸面向外, 小磁针涂黑部分为N极。请在右边探究过程纸板的俯视图上画出通电长直导线周围的磁感线分布图。(分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向)。
(2)若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论,应控制__________不变。
(3)同一通电长直导线周围,离通电导线距离为r和2r的两点, 磁场强调的比值为__________.
9. (2023元培单元)1988年科学家发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中, 微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化, 这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现, 并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”, 进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R 表示未加磁场时的电阻, R 表示加入磁场后的电阻, 科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R 之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如图所示。根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”, 将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
(1) 以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是__________;
A. 铜、银 B. 铁、铜 C. 铜、铝 D. 铁、镍
(2) 对铁、铬组成的复合膜,当膜层的厚度是1.7nm时,这种复合膜的电阻__________(选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”;
(3)“新型读出磁头”可将微弱的__________信息转化为电信息:
(4)铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R 比未加磁场时的电阻R __________(选填“大”或“小”)得多。
10.(2023浙江期中)如图所示是奥斯特实验的示意图,其中ab、cd为金属棒,支架其余部分为绝缘材料。a、b接上导线并通电,观察小磁针的偏转情况。此实验成功的条件之一是金属棒呈 (填“东西”或“南北”)方向放置。
C组 瞄准中考
1.(2021浙江专题)将两个完全相同的条形磁铁按图所示一个挨一个连接起来,最后出现的磁极个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
2.(2021浙江专题)条形磁铁的一端吸引着两根大头针,则两根大头针的状态应该如( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.乙或丙
3.(2022浙江一模)某同学连接如图所示电路研究电磁铁的磁性,为了让铁钉吸引大头针的数目增多,以下措施中可行的是( )
A.对调电源的正负极 B.将滑片向右端滑动
C.减少铁钉上所绕线圈的匝数 D.去掉一节干电池
4.(2020湖州期末)已知磁铁距离铁块越近,磁铁对铁块的吸引力就越大。当磁铁慢慢靠近铁块到某一位置时,铁块被磁铁吸引过去。下图甲、乙、丙分别表示铁块被吸引离开桌面瞬间、在空中和被吸住在磁铁下方三个情景。铁块的重力为G,三种情景时磁铁对铁块的吸引力分别为F甲、F乙、F丙。则关于力的大小的分析,正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙=G B.F甲=F丙=G,F乙>G
C.F甲=F乙=G,F丙>G D.F丙>F乙>F甲>G
5.(2023建功单元)如图所示实验装置,弹簧测力计下面挂着条形磁铁,螺线管中插有铁芯,线圈匝数的变化会引起电路中电阻大小的变化。
(1)若要探究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系, 本实验方案中,电磁铁磁性的强弱是通过____________来体现
(2)某同学想探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系, 进行了如下操作: 先将开关S 拨在触点①位置, 记下电流表示数为I ,再将开关S拨在触点②位置,记下电流表示数为I ,然后比较电磁铁磁性的强弱,你认为该同学操作是否合理: ___________理由是: _______________________
(3)若要使弹簧测力计数值变小,下列操作可行的是____________
A.将铁芯从螺线管中取出 B 、增大电源电压
C. 将螺线管往上移动 D. 将弹簧测力计下的磁铁换成铁块
参考答案
三、典型例题
(一)考点:磁现象
【例1】(2023绍初单元)如图所示,把钢棒乙向右移动的过程中,如果乙位于甲的一端时二者相互吸引,位于另一端时二者相互排斥,则下列说法中正确的是( )
A、只有甲是磁体 B、甲和乙一定都是磁体 C、只有乙是磁体 D、无法判断哪一个是磁体
【答案】:B
【例2】 (2023元培单元)在研究“磁极间的相互作用规律”时,实验小组的同学分别设计了如下四个方案,其中最合理的是( )
A. 两人各拿一块条形磁铁, 并将各自的一个磁极相互靠近
B.用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间
C. 将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近
D.用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极
【答案】:D
【例3】(2023元培单元)如图所示,一根条形磁铁,左端为S极, 右端为N极,下列图象表示沿磁铁表面从0 点经 a点移动到b点的过程中磁性强弱变化情况, 其中正确的是( )
【答案】:A
【例4】(2023建功单元)固定房门的“门吸”是金属材料。该金属能被磁铁吸引,其制作材料可能含有( )
A、铜 B、铝 C.铁 D、锌
【答案】:C
【例5】(2023绍初单元)在科学中,磁感线能形象、直观地描述磁场。
(1)图A为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图.其中1和2处磁场强度分别表示为H1,H2,其大小关系是H1_________H2.
(2)若在图A的1处放置一个小磁针,当小磁针静止时,其指向应是图B中的_________.
【答案】:大于 甲
【例6】(2023建功单元)地球是一个巨大的磁体。关于地磁场,下列说法正确的是( )
A.地磁南极和地理北极是完全重合的
B.某地的地磁场方向就是该处小磁针的N 极所指方向
C.在地球上赤道附近磁性是最强的
D. 地磁场和磁感线都是真实存在,可以看见的
【答案】:B
【例7】(2023建功单元)在一个圆纸盒里藏着一条形磁体,在盒子周圆放置一些小磁针(箭头方向为N极), 这些小磁针静止时的指向如图所示, 则能正确反映盒中条形磁体放置情况的是( )
【答案】:D
【例8】(2023建功单元)磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。小蕊和小品同学想探究磁体为大小与放入它们之间物体的哪些因素有关。请你参与探究并解决一些问题:
(1)如图1. 保持磁体和纸片间的距离一定,在纸片上放入不同的物体时,通过比较纸片下面____________表示磁体对回形针吸引力的大小。
(2)回形针的放置有图2中的甲、乙两种方法,依据____________原理,回形针在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力、应选择图2中____________的方法。
(3)选择正确的方法后,他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同, 材料不同的铁板、铝板等,观察能吸引的回形针个数,多次实验后将数据记录在下表中。
验体与纸片之间放入的物体 不放物体 铁板 镍板 铝板 陶瓷板 玻璃板 塑料板
吸引回形针数量/个 4 1 1 3 3 3 3
①分析数据,可以得出,在其它条件相同时, 放入铁板或镍板,吸引回形针的数量较____________说明铁板和镍板对吸引力的影响____________即对磁性屏蔽效果明显。
②铁、镍、铝都是导体,而铝对磁性屏蔽效果不明显,可能的不同之处是____________
(4)他们在纸片上分别放入形状和____________相同、面积不同的铁板。目的是要探究“磁体的吸引力与____________关系”。
【答案】:(1)吸引回形针多少 (2)二力平衡;乙; (3)①少;较大;②铝不能被磁化; (4)厚度,放入它们之间物体的面积的
(二)考点:电生磁
【例1】(2023绍初单元)有一环形电流,相当于一匝线圈。当电流从A 端流入,B 端流出时,原本如图所示位置静止的小磁针会( )
A.水平转动至N 极指向纸内 B.水平转动至S极指向纸内
C.顺时针转动90°至竖直位置 D.逆时针转动90°至竖直位置
【答案】:A
【例2】(2023绍初单元)如图所示,小磁针在纸面内能自由转动,则开关闭合后,下列判断正确的是( )
A.通电螺线管下端为N极
B.小磁针将沿顺时针方向转动
C.在通电螺线管中插入铜棒后磁性增强
D.当滑动变阻器的滑片向b移动时,小磁针的转动方向改变
【答案】:B
【例3】(2023绍初单元)把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图,当开关S接通后,将看到的现象是( )
A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下跳动D.弹簧仍静止不动
【答案】:C
【例4】(2023绍初单元)如图所示为条形磁铁和电磁铁,虚线表示磁感线,则甲、乙、丙、丁的极性依次是( )
A.S,N,S,S B.N,N,S,N C.S,S,N,N D.N,S,N,N
【答案】:D
【例5】(2023元培单元)一个可以自由转动的小磁针放在螺线管内部。当开关闭S合后,它静止不动,如图所示,当滑动变阻器的滑片向左移动时, 小磁针将( )
A. 顺时针转 180° B. 顺时针针90° C. 逆时针转90° D. 仍然静止不动
【答案】:D
【例6】(2023元培单元)把能导电的超强磁铁分别吸附在下电池的正负极两端,制成电磁动力“小车”, 并将它放入铜质螺线管中。下列四种放法中动力“小车”会向左运动的是( )
【答案】:B
【例7】(2023绍初单元)如图所示,条形磁铁放在水平木桌上,电磁铁右端固定并与条形磁铁在同一水平面上,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时,条形磁铁仍保持静止,此时电磁铁的左端为_______________极,条形磁铁受到的摩擦力_________(选填“变大”、“变小”或“不变”),方向水平_________(选填“向左”或“向右”)
【答案】:N 变大 向右
【例8】(2023绍初单元)在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中,小明用铁钉制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图所示的电路。
(1)实验中是通过吸引大头针的数量来显示电磁铁磁性的强弱,这种方法就是物理学研究中常用的_________选填(“控制变量法”、“类比法”、“转换法”)。当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁铁吸引大头针的个数增多,说明电流越_________.电磁铁磁性越强。
(2)根据图示的情景可知、电磁铁_________(填“甲”或“乙”)的磁性较强,说明电流一定时,线圈匝数_________电磁铁磁性越强;实验发现被电磁铁吸引的大头针下端是分散的,其原因是大头针被磁化,_________
【答案】:转换法 大 乙 越多 下端都为同名磁极,互相排斥
四、学力训练
A组 夯实基础
1.(2023建功单元)科学家观测到一种水生杆状细菌, 它具有沿地球磁场游动的向磁性。在电子显微镜下发现.该细菌细胞中沿长条轴线排列着大约 20颗细黑粒。下列说法不正确的是( )
A 在强磁场附近该细菌的运动方向可能会改变 B. 细黑粒中一定含有铁元素
C 地磁场的S极在地球的北极附近 D. 细黑粒可能存在磁性
【答案】B
2.(2023绍初单元)如图甲所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有间隙,就制成了一种磁控元件——干簧管,以实现自动控制。某同学自制了一个线圈,将它套在干簧管上,制成一个干簧继电器用来控制灯泡的亮灭,如图乙所示。干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括( )
A、电流的磁效应 B、磁场对电流的作用 C、磁极间的相互作用 D、磁化
【答案】B
3.(2023元培单元) 如图所示, 通电螺线管周围小磁针静止时, 小磁针N极指向正确的是( )
A. a、b、c B. a、b、d C. a、c、d D. b、c、d
【答案】A
4.(2023建功单元)磁感线可以形象地描述磁体周围磁场的分布,下列图中的磁感线, 其中错误的是( )
【答案】C
5.(2023元培单元)如甲图,根据小磁针的指向判断电源的左端为__________极(填“正”或“负”): 如乙图若将小磁针如图所示置于通电螺线管附近,开关闭合瞬间, 小磁针会__________时针旋转(填“顺”或“逆”)。
【答案】正 顺
B组 强化提高
1.(2023建功单元)如图,两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起。下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是( )
【答案】C
2.(2023建功单元)小明标出了如图所示四种情况下磁体的磁极(小磁针的黑端为 N极),其中正确的是( )
【答案】C
3.(2023建功单元)巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象, 且磁场越强电阻越小。图中 GMR 是巨磁电阻, 如果闭合S 、S . 滑片P向右移动时,电表的变化情况是( )
A. A表和V 表示数均变小
B. A 表和V表示数均变大
C. A 表示数变小, V表示数变大
D. A 表示数变大, V 表示数变小
【答案】C
4.(2023建功单元)如图所示,将条形磁铁固定在静止的小车上,电路连接完整后,闭合开关S时,小车不动。变阻器的滑片P向左移动到某一位置时,小车开始向左运动。则下列变阻器接入电路的方式正确的是( )
A. a接e、d接f B. a接c、b接f
C.c接e、d 接f D. c接e、b接f
【答案】A
5.(2021浙江专题)小岩同学学习了通电螺线管的知识后,想到弹簧的形状和螺线管上导线的形状很类似,就将一个弹簧的两端接入电路,如图所示。闭合开关后,下列选项中正确的是( )
A.通电后,弹簧的长度可能不变
B.通电后,弹簧的长度一定变长
C.在图中所示位置放小磁针,通电后小磁针N极朝右
D.在图中所示位置放小磁针,通电后小磁针N极垂直于纸面向外
【答案】C
6.(2022丽水中考)按如图电路进行实验,每次总观察到电磁铁A吸引大头针的数目比电磁铁B多。此现象说明影响电磁铁磁性强弱的一个因素是( )
A.电流大小 B.线圈匝数 C.电流方向 D.电磁铁极性
【答案】B
7.(2023绍初单元)(1)小磁针放置在桌面上静止时,将直导线AB沿_________选填“东西”、“南北”或“任意”)方向放置在小磁针正上方,实验时效果更明显。
(2)当开关闭合时,导线下方的小磁针会发生偏转,说明_________。此时若移去小磁针、上述结论是否成立 ._________(选填“是”或“否”)。实验中小磁针的作用是_________
【答案】南北 通电直导线周围存在磁场 是 检测磁场的存在
8. (2023元培单元)某同学受奥斯特实验的启发,产生了探究通电长直导线周围磁场的兴趣,探究过程如下:
A. 让竖直的通电长直导线垂直穿过一张硬纸板,以导线为中心在纸板上任意做直线。在直线上不同位置放上能够自由转动的小磁针, 发现小磁针静止时N极指向都与直线垂直;
B. 直线上任意关于导线对称两点处的小磁针N极指向相反:
C. 改变电流大小时, 小磁针指向不变;
D. 通过查阅资料得知, 通电长直导线外某点的磁场强弱与电流大小成正比,与这一点到直导线的距离成反比。
(1)做实验时, 纸板的俯视图如下, 其中“ ⊙”表示电流方向垂直纸面向外, 小磁针涂黑部分为N极。请在右边探究过程纸板的俯视图上画出通电长直导线周围的磁感线分布图。(分布图要能够反映不同位置处磁场的强弱和方向)。
(2)若要验证某点磁场强弱与其到通电长直导线距离成反比的结论,应控制__________不变。
(3)同一通电长直导线周围,离通电导线距离为r和2r的两点, 磁场强调的比值为__________.
【答案】图略 电流大小 2:1
9. (2023元培单元)1988年科学家发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中, 微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化, 这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。更多的实验发现, 并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”, 进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用R 表示未加磁场时的电阻, R 表示加入磁场后的电阻, 科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R 之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如图所示。根据“巨磁电阻效应”原理,研制出“新型读出磁头”, 将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。
(1) 以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是__________;
A. 铜、银 B. 铁、铜 C. 铜、铝 D. 铁、镍
(2) 对铁、铬组成的复合膜,当膜层的厚度是1.7nm时,这种复合膜的电阻__________(选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”;
(3)“新型读出磁头”可将微弱的__________信息转化为电信息:
(4)铁、铬组成的复合膜,发生“巨磁电阻效应”时,其电阻R 比未加磁场时的电阻R __________(选填“大”或“小”)得多。
【答案】B 具有 磁 小
10.(2023浙江期中)如图所示是奥斯特实验的示意图,其中ab、cd为金属棒,支架其余部分为绝缘材料。a、b接上导线并通电,观察小磁针的偏转情况。此实验成功的条件之一是金属棒呈 (填“东西”或“南北”)方向放置。
【答案】南北
C组 瞄准中考
1.(2021浙江专题)将两个完全相同的条形磁铁按图所示一个挨一个连接起来,最后出现的磁极个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
2.(2021浙江专题)条形磁铁的一端吸引着两根大头针,则两根大头针的状态应该如( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.乙或丙
【答案】B
3.(2022浙江一模)某同学连接如图所示电路研究电磁铁的磁性,为了让铁钉吸引大头针的数目增多,以下措施中可行的是( )
A.对调电源的正负极 B.将滑片向右端滑动
C.减少铁钉上所绕线圈的匝数 D.去掉一节干电池
【答案】B
4.(2020湖州期末)已知磁铁距离铁块越近,磁铁对铁块的吸引力就越大。当磁铁慢慢靠近铁块到某一位置时,铁块被磁铁吸引过去。下图甲、乙、丙分别表示铁块被吸引离开桌面瞬间、在空中和被吸住在磁铁下方三个情景。铁块的重力为G,三种情景时磁铁对铁块的吸引力分别为F甲、F乙、F丙。则关于力的大小的分析,正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙=G B.F甲=F丙=G,F乙>G
C.F甲=F乙=G,F丙>G D.F丙>F乙>F甲>G
【答案】D
5.(2023建功单元)如图所示实验装置,弹簧测力计下面挂着条形磁铁,螺线管中插有铁芯,线圈匝数的变化会引起电路中电阻大小的变化。
(1)若要探究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系, 本实验方案中,电磁铁磁性的强弱是通过____________来体现
(2)某同学想探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系, 进行了如下操作: 先将开关S 拨在触点①位置, 记下电流表示数为I ,再将开关S拨在触点②位置,记下电流表示数为I ,然后比较电磁铁磁性的强弱,你认为该同学操作是否合理: ___________理由是: _______________________
(3)若要使弹簧测力计数值变小,下列操作可行的是____________
A.将铁芯从螺线管中取出 B 、增大电源电压
C. 将螺线管往上移动 D. 将弹簧测力计下的磁铁换成铁块
【答案】弹簧测力计读数大小来体现 不合理 没有控制电流一样 BC
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