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第二节 电流的磁场
目标要求 核心素养提升
1.了解奥斯特实验,知道通电导体周围存在着磁场。 2.知道通电螺线管周围的磁场跟条形磁体的磁场相似,会判断通电螺线管两端的极性。 3.理解电磁铁的原理及应用。 4.知道影响电磁铁磁性强弱的因素。 5.了解电磁继电器。 1.能理解通过小磁针的受力反映通电导体周围的磁场,增强学生的科学推理能力。
2.通过模拟右手螺旋定则,提高学生的空间想象能力。
3.通过自制电磁铁,提高学生的动手能力。
4.通过分析电磁继电器的工作过程,锻炼学生的科学思维能力。
一、奥斯特实验
1.意义:最早证明 与 是有联系的。
2.奥斯特实验表明,通电导体周围存在着 ,通电导体周围磁场的方向与 有关。
二、通电螺线管的磁场
1.分布:通电螺线管周围存在着 ,且其磁场与 的磁场相似。
2.极性:通电螺线管的极性与 的方向有关。
3.磁场强弱的影响因素: 和 。
4.特点
(1)磁场有无可以通过 来控制。
(2)磁场强弱可以通过改变 和 来改变。
(3)极性可以通过改变 来改变。
电
磁
磁场
电流方向
磁场
条形磁体
电流
电流大小
线圈匝数
通断电
电流大小
线圈匝数
电流方向
5.通电螺线管磁极判定方法:用右手螺旋定则(又叫做安培定则)。
如图所示,用右手握住螺线管,让四指弯曲的方向跟螺线管中的 一致,则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 。
三、电磁铁
1.定义:指内部插入 的通电螺线管。
2.特点
(1)电磁铁 时有磁性, 时磁性消失。
(2)当电磁铁的线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越 。
(3)当电流大小一定时,电磁铁的线圈匝数越多,磁性越 。
3.应用:电磁继电器、电铃、电话、电磁起重机、磁浮列车等。
电流方向
N极
铁芯
通电
断电
强
强
四、电磁继电器
1.作用:实现 控制和 控制。
2.构造:一般由 、 、 、 、弹簧片等组成;其工作电路包括 电路和 电路。
远距离
自动化
电磁铁
衔铁
动触点
静触点
低压控制
高压工作
知识点一 奥斯特实验
1.如图所示,在奥斯特实验中:
(甲) 通电 (乙) 断电 (丙) 改变电流方向
(1)实验中小磁针的作用是 。
(2)从(甲)、(乙)可知:通电导体周围存在 。
(3)从(甲)、(丙)可知: 。
(4)这一实验的重大意义在于首次发现了 之间的联系。
检验磁场是否存在及磁场的方向
磁场
磁场方向与电流方向有关
电和磁
知识点二 通电螺线管的磁场
2.如图所示,通电螺线管周围存在磁场,M是某一磁感线上的一点,小磁针静止在磁场中,则M点的磁场方向及小磁针的左端极性分别是( )
A.向左 N极 B.向右 N极
C.向左 S极 D.向右 S极
3.用如图所示的装置可以探究通电螺线管外部磁场的方向。
(1)选用小磁针是为了 。
(2)实验过程中,把电池的正负极位置对调,这样操作是为了研究通电螺线管外部磁场的方向和 是否有关。
(3)实验中 (选填“能”或“不能”)用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
B
显示磁场方向
电流方向
不能
4.(2023昆明一模)如图所示,根据小磁针静止时的指向,在图中虚线框中用符号标出螺线管和电源的极性。
通电螺线管的极性和电流方向的判定
(1)已知电流方向或电源正负极判断螺线管的磁极
(2)已知磁感线方向或通电螺线管的N,S极,判定螺线管中电流的方向或电源正负极
(3)根据通电螺线管的N,S极以及电源的正负极,判断螺线管的绕线方式
知识点三 电磁铁
5.(2023贺州)下列选项中,能减弱通电螺线管磁性的措施是( )
A.改变线圈中的电流方向
B.增加线圈的匝数
C.减小线圈的电流
D.在线圈中插入铁芯
6.如图所示是研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器滑片位置固定时,增加线圈匝数可以减弱该电磁铁的磁性
B.电磁铁能吸引大头针是电流的磁效应
C.将铁钉换成铜棒会使磁性增强
D.滑片P向左移动,电磁铁吸引大头针的数目会增多
C
B
知识点四 电磁继电器
7.(2023常德)如图所示是一种水位自动报警器的原理图,当水位达到金属块A时(日常生活用水是导电的),电路中( )
A.绿灯亮
B.红灯亮
C.红灯、绿灯都亮
D.红灯、绿灯都不亮
B
知识目标 题号 目标达成 (题号) 不足
之处
奥斯特实验 1,7
通电螺线 管的磁场 2,3,4, 6,8,11
电磁铁 7,10
电磁继电器 5,9,12
1.如图所示,是“探究通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分,置于水平桌面的小磁针上方有一根与之平行的直导线。关于这个实验,下列说法正确的是( )
A.首次通过本实验揭开电与磁关系的科学家是法拉第
B.当直导线通电时,小磁针会离开支架悬浮起来
C.小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
D.改变直导线中电流方向,小磁针N极的指向不变
2.(2023昭通二模)如图所示,条形磁体放在粗糙程度相同的水平桌面上静止后,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.通电螺线管左端为N极
B.滑片P向下移动的过程中,通电螺线管的磁性变弱
C.滑片P向上移动的过程中,条形磁体可能向右运动
D.只改变电源的正负极,条形磁体受到的摩擦力变大
C
A
3.(2023天津)如图所示,通电螺线管的a端相当于条形磁体的 极;若螺线管中的电流增大,它的磁性会 。
N
增强
4.攀枝花市某学校研学小组在探究通电螺线管磁场的实验中,小磁针和螺线管放置于同一水平面内,螺线管为东西朝向,小磁针可在水平面内自由转动。开关S闭合后,小磁针的指向如图所示,则电源A端为 (选填“正”或“负”)极。当开关S断开时,小磁针N极将 (选填“不”“向北”或“向南”)偏转。
负
向北
5.(2023成都)为实现节能和智能控制,空调内部用到了传感器和电磁继电器,如图是启动或停止空调压缩机的电路示意图。电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的 (选填“用电器”“电源”或“开关”)。夏天,空调制冷,房间温度降低,热敏元件的电阻增大,控制电路的电流减小,电磁铁的磁性 ,低于设定温度时,工作电路就断开,停止制冷。
开关
减弱
6.(2023鞍山)如图所示,在螺线管旁悬挂一条形磁体。闭合开关后,条形磁体向左偏。请在括号内标出:
(1)通电螺线管的“N”或“S”极。
(2)电源的“+”或“-”极。
7.1820年,丹麦物理学家奥斯特通过实验首次证实电和磁之间的联系。小舟用图(甲)所示的装置来模仿该实验。
(1)实验中得到通电直导线周围存在磁场的结论,那么他观察到的现象是 。
(2)早先电话听筒的结构如图(乙)所示,当变化的电流通过线圈时,电磁铁的 强弱发生变化,对薄铁片产生变化的吸引力,从而使薄铁片振动不同而发出不同的声音,这样就可以听到对方的讲话了。
小磁针会发生偏转
磁性
8.(2023昆明)为了探究磁场,小华做了如下实验。
(1)探究磁体周围的磁场
①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后 玻璃板,观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来,如图(甲)所示。
②再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时的情况如图(乙)所示,黑色一端表示磁体的N极,某点小磁针 极所指的方向就是该点的 方向。
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场,物理学中把这样的曲线叫做 。
轻敲
磁化
N
磁场
磁感线
(2)探究通电螺线管周围的磁场
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后发现小磁针的指向如图(丙)所示,说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似,图中 (选填“左”或“右”)端是螺线管的N极。
②对调电源的正负极重复上述实验,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟
有关,断开开关后,小磁针静止时 极指向南方。
条形
右
电流方向
S
9.(2024红河一模)如图所示,R0是一个光敏电阻,阻值随光照强度的增大而减小,R是电阻箱(已调至合适阻值),与电磁继电器组成自动控制电路来控制路灯,白天灯熄,夜晚灯亮。以下分析正确的是( )
A.夜晚光敏电阻的阻值变大,控制电路中电流增大
B.给路灯供电的电源应接在b,c两端
C.白天通电螺线管吸住衔铁,使触点A与触点C连接,路灯熄灭
D.如果将电阻箱R的阻值调大一些,路灯将会亮得更晚一些
C
10.如图是研究巨磁电阻(GMR电阻在磁场中急剧减小)特性的原理示意图,闭合开关S1,S2后,电磁铁右端为 极,滑片P向左滑动过程中,指示灯明显变 (选填“亮”或“暗”)。
S
亮
11.(2023达州)如图所示,开关S闭合,根据通电螺线管周围的磁感线分布判断直流电源的左端为 (选填“正极”或“负极”);弹簧测力计吊着铜块在通电螺线管的上方从右端水平匀速运动到左端的过程中,弹簧测力计的示数 (选填“先变小后变大”“一直不变”或“先变大后变小”)。
负极
一直不变
12.(2024昆明一模)小聪利用光敏电阻为社区设计了一种自动草坪灯,其工作原理如图所示。工作电路中有两盏规格均为“220 V 44 W”的灯泡L,天暗时灯自动发光,天亮时灯自动熄灭。控制电路中电源电压U恒为6 V,定值电阻R0为 200 Ω。在一定范围内,光敏电阻R的阻值与光照强度E(光照强度E的单位为lx,光越强光照强度越大)之间存在一定关系,部分数据如下表所示。电磁铁的线圈电阻忽略不计,当天色渐暗,通过线圈的电流为0.02 A时,恰好启动工作电路的照明系统。试问:
光照强度E/ lx 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
光敏电阻R/ Ω 120 60 40 30 24
(1)随着光照强度的减小,光敏电阻R的阻值 (选填“增大”或“减小”),电磁铁的磁性 (选填“增强”或“减弱”),当光照强度减小到一定值时,衔铁会被 (选填“吸下”或“释放”),照明系统启动。
答案:(1)增大 减弱 释放
(2)两盏灯均正常发光时,工作电路中的总电流是多少
(3)照明系统恰好启动时,光敏电阻R的阻值为多少 此时光照强度为多少
答案:(2)0.4 A (3)100 Ω 1.2 lx
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第三节 科学探究:电动机为什么会转动
目标要求 核心素养提升
1.知道通电导体在磁场中受到力的作用,知道力的方向和电流方向、磁场方向的关系。 2.知道电动机的构造和工作原理。 1.通过实验分析得出,通电导体在磁场中受到力的作用,且受力情况跟电流方向和磁场方向都有关系。
2.知道电动机的工作原理,提升学生解决实际问题的能力,为今后独立思考,解决问题打好基础。
一、磁场对通电导体的作用
1.磁场对通电导体具有 的作用,其作用的方向与 、 有关,力的大小与 和 等有关,当电流方向与磁场方向 时,导体不受力。
[注意]磁场方向和电流的方向任改其一,都可以改变磁场对通电导体的作用力方向;磁场方向和电流的方向同时改变,磁场对通电导体的作用力方向反而不变。
2.能量转化: 能转化为 能。
3.应用:制成了 机。
二、直流电动机
1.结构:直流电动机主要由 、磁极、 、电刷等组成。
2.原理: 。在转动过程中,电能转化为 能。当线圈平面与磁感线 时,也会受到磁场力的作用,但 ,这一位置叫做 。
力
磁场的方向
电流的方向
电流大小
磁场强弱
平行
电
机械
电动
线圈
换向器
通电导体在磁场中受力转动
机械
垂直
不会转动
平衡位置
3.电动机工作时的能量转化: 能转化为 能。
4.换向器:是两个互相 的金属 ,其作用是每当线圈刚转过 位置时,换向器就自动改变线圈中 的方向,使线圈持续转动下去。
5.直流电动机的转速可由 、 和 来控制,转动方向可由
和 来控制。
电
机械
绝缘
半环
平衡
电流
电流大小
磁场强弱
线圈匝数
电流方向
磁场方向
知识点一 磁场对通电导体的作用
1.如图所示的是通电导体放置在磁场中的情况,其中不受磁场作用力的是( )
2.江涛用如图所示的实验装置,探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关S,原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。要使AB水平向左运动,下列措施中可行的是( )
A.将A,B两端对调
B.将蹄形磁体的N,S极对调
C.换用磁性更强的蹄形磁体
D.将滑动变阻器的滑片P向右移动
B
B
3.(2023连云港)如图所示,闭合开关,导体ab就会运动起来,在此过程中, 能转化为
能。利用这一原理可以制作 。
电
机械
电动机
4.(2023牡丹江)如图(甲)是小雪自制的小风扇,使用时发现小风扇转动,但风却向后吹。小雪设计了如图(乙)所示的实验,探究其原因。
力
(1)闭合开关,给铜棒ab通电,发现铜棒ab向右运动,这表明铜棒ab在磁场中受到 的作用。
(2)保持磁场方向不变,将电源正负极对调后接入电路,闭合开关,发现铜棒ab向左运动,这表明 。
(3)保持电流方向不变,将磁体的两极对调,闭合开关,发现铜棒ab向右运动,这表明
。
(4)根据实验,要改变小风扇转动方向,小雪应该 。
(5)请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器: 。
通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关
通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关
改变电流方向
电吹风
知识点二 电动机
5.(2023江西)如图所示,是某同学在科技节上展示的作品结构图。该作品的工作原理是通电线圈在 中受力转动,它就是一个自制的 机模型图。
磁场
电动
知识目标 题号 目标达成 (题号) 不足
之处
磁场对通电 导体的作用 5,8,9,11
电动机 1,2,3,4,6,7,10
1.下列用电器使用了电动机的是( )
A.电风扇 B.电水壶
C.台灯 D.手电筒
2.如图所示,线圈abcd位于磁场中,K与1接通时,ab段导线受磁场力F的方向向上;当K改为与2接通时,ab段导线受磁场力( )
A.方向向下
B.方向向上
C.为零,因为电源反接
D.为零,因为电路一定是开路
A
A
3.如图所示是某同学自制的玩具电动机,一块钕铁椭圆形磁铁吸在干电池底部,将一段裸露的铜线折成矩形线框,上边与电池正极接触,下边搭接在磁铁上,观察到线框顺时针转动,则
( )
A.该过程中机械能转化为电能
B.线框左右两边所受磁场力方向相同
C.若仅调换电池两极,线框将逆时针转动
D.若仅调换磁铁两极,线框仍顺时针转动
4.(2022宜昌)如图,在扬声器的线圈两端连接干电池,扬声器 持续发声,线圈 持续受到磁场的作用力。(均选填“会”或“不会”)
C
不会
会
5.如图所示,通电导线中电流的方向和磁场对通电导线作用力的方向如图A所示。改变实验条件,在图B中画出磁场对通电导线作用力的示意图。
6.组装直流电动机后,接通电源,若出现下表左边的现象,请分析原因,然后将右边的故障现象填在横线上(填写选项)。
(1)转动较慢,显得很吃力 A.摩擦阻力太大
B.换向器与电刷接触不良
C.启动前线圈刚好处于平衡位置
(2)刚接通电源时,电动机不转,但用手轻轻拨动一下线圈,电动机就能顺利转动起来
(3)电动机不转,将电刷与换向器之间的压力调大些,电动机才能转动起来
A
C
B
7.小明学习了电磁学的知识后,对扬声器的内部构造很感兴趣。
(1)观察如图(甲)所示扬声器的构造,它的发声原理是 ,将干电池接在线圈两端,观察到纸盆向前运动,将电池正、负极对调,观察到纸盆 (选填“向前”或“向后”)运动。
(2)拆下电磁铁如图(乙)所示,与条形磁体置于同一水平面上,右端固定并保持水平,当开关闭合后,电磁铁的左端是 极,电路中滑动变阻器滑片P逐渐向左移动时,条形磁体仍保持静止,在此过程中条形磁体受到的摩擦力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
磁场对通电导体有力的作用
向后
N
变大
8.矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示,ab,bc,ed和fe段都受到该磁场的作用力,下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同( )
A.ab段与bc段 B.ab段与ed段
C.ab段与fe段 D.fe段与ed段
B
9.如图所示是研究电与磁关系的示意图,ab为一根电阻不可忽略且能自由移动的导体棒,其中单刀双掷开关S的c,d两点为触点,则下列说法正确的是( )
A.当单刀双掷开关S的触片P置于c点时,机械能转化为电能
B.当单刀双掷开关S的触片P置于d点,该装置相当于电动机的工作原理
C.撤走蹄形磁体,在Q点放置一小磁针,同时将单刀双掷开关S的触片置于c点,该装置可验证奥斯特实验
D.撤走蹄形磁体,在Q点放置一小磁针,同时将单刀双掷开关S的触片置于d点,该装置可验证奥斯特实验
C
10.(2024昆明一模)小娟为了弄清电动机的工作原理,做了如下实验。
(1)她利用如上图所示的装置探究磁场对通电导体的作用,为了使实验顺利进行,导体棒ab应选用 (选填“铁棒”或“铜棒”)。
(2)闭合开关时,发现导体棒ab向右运动,若只对调磁体两极,再次闭合开关,观察到导体棒ab将向左运动,说明磁场对通电导体的作用力的方向与 方向有关,这一过程中电能主要转化为 能。
铜棒
磁场
机械
(3)将导体棒换成线圈放入磁场中,如图(甲)所示,闭合开关,线圈中的电流方向是从a至b,此时ab边受到磁场对它竖直向上的力,使线圈顺时针转动,当线圈转至如图(乙)所示的位置时,
ab边中电流方向 (选填“会”或“不会”)发生改变,此时ab边所受磁场对它作用力的方向不变,力会阻碍线圈继续转动。
(4)为使电动机的线圈能持续转动,在如图(甲)所示结构的基础上加上两个半铜环,用电刷与铜环接触,如图(丙)所示。当线圈转至图(丙)所示的位置时,电流方向从a至b,ab边所受磁场对它作用力方向竖直向上,线圈转至图(丁)所示的位置时,ab边中电流方向从 ,ab边所受磁场对它作用力的方向 ,从而使得线圈能够持续转动,所加的这个结构称为
。
不会
b到a
竖直向下
换向器
11.(2023广州)某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图1所示。
(1)该LED在两次实验中发光情况如图2所示,两次实验线圈均在转动,线圈1顺时针转动,由此可知线圈2 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
(2)如图3所示,导体棒a与该LED相连;在某磁场中,使a垂直于纸面左右往复运动(虚线为运动轨迹),LED交替发出红、黄光,则该过程中,a中的电流方向 (选填“不变”或“变化”),该磁场可能的分布包括图4中哪些选项 。
顺时针
变化
①③④
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第十七章 从指南针到磁浮列车
第一节 磁是什么
目标要求 核心素养提升
1.了解简单的磁现象。 2.认识磁极间的相互作用,认识磁场,知道磁感线可以用来形象地描述磁场。 3.知道地磁场。 1.通过实验知道磁性、磁体、磁极、磁极间相互作用规律及磁化现象,并知道一些磁化的危害。
2.利用铁屑撒在磁铁周围,体验敲击后铁屑所模拟出的磁场,锻炼学生的空间想象能力。
3.查阅有关地磁场的知识,让学生养成查阅资料、主动思考的习惯。
一、磁现象
1.磁性:指能够吸引 、 、 等物质的性质。
2.磁体:指具有 的物体。
3.磁极:指磁体上 的部分。任何磁体都有 个磁极,它们分别叫做磁北极(N极)和 。
4.磁极间的相互作用规律:同名磁极相互 ,异名磁极相互 。
5.磁化:把原来不显磁性的物质通过靠近或接触磁体等方式使其显出 的过程叫磁化,能被磁化的物质叫 物质,如铁、钴、镍等。
二、磁场
1.定义:指 的周围客观存在的看不见、摸不着的 。
2.基本性质:对放入其中的磁体产生 的作用。
3.方向:小磁针静止在该点 极所指的方向就是该点的磁场方向。
铁
钴
镍
磁性
磁性最强
两
磁南极(S极)
排斥
吸引
磁性
铁磁性
磁体
特殊物质
力
北(N)
三、磁感线
1.定义:为形象直观地描述磁场的某些 和 ,而引入的带 的 线。(不真实存在)
2.性质
(1)在磁体外部,磁感线总是从磁体的 发出,最后回到 。磁体内部,磁感线从磁体的 发出,回到 ,形成闭合曲线。
(2)磁感线上的箭头方向是由 极指向 极,磁感线上任何一点的 方向,也是放在该点小磁针的 极指向,就是该点的 方向。
(3)磁感线分布越密的地方,其磁场越 ;磁感线分布越疏的地方,其磁场越 。
四、地磁场
1.定义:地球本身就是一个大磁体,指 周围存在的磁场。
2.地磁N极在 附近,地磁S极在 附近。
性质
特征
箭头
曲
N极
S极
S极
N极
N
S
N
切线
磁场
强
弱
地球
地理南极
地理北极
知识点一 磁现象
1.如图(甲)所示,一个条形磁体摔成两段,取右边的一段靠近小磁针,小磁针静止时的指向如图(乙)所示,则右边这段裂纹处的磁极是 极。如果把这两段磁体沿裂纹吻合放在一起[如图(甲)所示],这两段会相互 (选填“吸引”或“排斥”)。
N
吸引
知识点二 磁场与磁感线
2.关于磁场和磁现象,下列说法正确的是( )
A.磁感线是磁体周围真实存在的曲线
B.磁场一定会对放入其中的物体有力的作用
C.磁感线密集的地方磁场强,磁感线可以相交
D.磁场中某点磁场方向为磁感线上该点的切线方向
D
3.(2023云南)如图所示,请根据两条形磁体磁感线分布情况,在括号中标出磁体的N极和S极。
常见磁体周围磁感线的分布
(甲)条形磁体 (乙)蹄形磁体 (丙)异名磁极间的磁场
(丁)同名磁极(N极)间的磁场 (戊)同名磁极(S极)间的磁场
知识点三 地磁场
4.如图是我国早期的指南针(司南)。东汉学者王充在《论衡》中记载:“司南之杓,投之于
地,其柢指南。”说的是把天然磁石磨成勺子的形状,放在水平光滑的“底盘”上,静止时它的长柄(柢)指向南方。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.司南长柄指向地磁南极
B.司南长柄一端是磁石的S极
C.司南与底盘接触的位置磁性最强
D.地理的两极和地磁的两极完全重合
B
5.(2023昆明中考)请在图中将小磁针的北极涂黑,并以“N”表示。
知识目标 题号 目标达成 (题号) 不足
之处
磁现象 3,7,9
磁场和磁感线 1,2,6
地磁场 4,5,8
1.(2024牡丹江改编)下列用磁感线描述的磁场方向不正确的是( )
D
2.(多选题)小红梳理反思了“磁场和磁感线”相关知识,她归纳整理如下,其中正确的有
( )
A.磁场看不见摸不着,但是可以借助小磁针感知它的存在
B.磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线
C.磁感线是由铁屑组成的
D.地磁场的磁感线是从地球南极附近出发回到北极附近
AD
3.(2024温州)如图是某同学发明的“铁皮自动分开装置”。将强磁铁靠近一叠铁皮,被磁化后的铁皮会自动分开。铁皮分开的原因是( )
A.同名磁极相互吸引
B.异名磁极相互吸引
C.同名磁极相互排斥
D.异名磁极相互排斥
4.“臣心一片磁针石,不指南方不肯休”,表达了文天祥强烈的爱国精神,地磁场的 极在地球的南极附近,诗句中指向南方的应是磁针石的 极。
5.如图所示,是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针,若静止时针尖指向地理位置的北方,则针尖是简易指南针的 极。此时,将指南针底座逆时针旋转90°,针尖静止时将指向地理位置的 方。
C
N
S
N
北
6.如图是条形磁体周围铁屑的分布情况及小磁针的指向。图中各点小磁针有固定指向,说明磁体周围的磁场具有 ;铁屑在磁场中被磁化成 ,从而在磁场中有序排列。
方向
磁体
7.小明在探究“磁体间相互作用规律”时发现:磁体间的距离不同,作用力大小也不同。他想:磁体间作用力的大小与磁极间的距离有什么关系呢
第一次 第二次 第三次
(1)你的猜想是 。
(2)小明用如图所示的实验进行探究。由于磁体间作用力的大小不便测量,他通过观察细线与竖直方向的夹角θ的变化,来判断磁体间力的变化,用到的科学方法是 法。
(3)小明分析三次实验现象,得出结论:磁极间距离越近,相互作用力越大。小月认为:这个结论还需进一步实验论证,联想到磁体间的相互作用规律,还须研究甲、乙两块磁体相互
时,磁体间作用力与距离的关系。
磁体间的距离越近,作用力越大
转换
排斥
8.请在图中标出小磁针的N极和地理南极。
9.如图(甲)所示,在水平地面上的磁体上方,有挂在弹簧测力计上的小磁体。小辉提着弹簧测力计向右缓慢移动,挂在弹簧测力计上的小磁体下端沿图示水平路线从A缓慢移到B。则图(乙)中能反映弹簧测力计示数F随位置变化的是( )
C
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第十七章 从指南针到磁浮列车章末知识复习
实验一 科学探究:影响电磁铁的磁性强弱的因素
1.实验方法:转换法、 法
2.实验装置图
控制变量
3.实验设计
(1)探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系,控制电磁铁的 相同,移动滑动变阻器滑片,改变电路中的电流大小,观察电磁铁吸引大头针的数量。
(2)探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系,控制 大小不变,观察不同线圈匝数的电磁铁吸引大头针的数量。
线圈匝数
电流
4.实验结论
(1)其他条件相同时,电流越大,电磁铁的磁性越 。
(2)其他条件相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越 。
强
强
实验二 磁场对通电导体的作用
1.实验方法:控制变量法、转换法
2.实验装置图
3.实验器材:蹄形磁体、电源、开关、轻质金属杆、金属轨道,导线若干。
4.实验设计
(1)探究通电导体受力方向与电流方向的关系,控制磁体 不变,改变电路中的电流方向。通过调换电源正负极改变电流方向。
(2)探究通电导体受力方向与磁场方向的关系,控制 不变,改变磁体的磁场方向。通过对调N,S极改变磁体的磁场方向。
5.实验结论
磁场对通电导体具有力的作用,其作用力的方向与电流方向和磁场方向有关。
磁场方向
电流方向
题组一 磁现象
1.关于磁场,下列说法正确的是( )
A.在磁体的外部,磁感线从磁体N极发出,回到磁体S极
B.磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的
C.磁感线是磁场中真实存在的一些曲线
D.地磁场的N极在地理北极附近,S极在地理南极附近,与地球两极并不完全重合
2.小致用图(甲)所示的天然磁石制作司南,该磁石的B端是 (选填“N”或“S”)极。他将该磁石的D端磨成勺柄,打磨成勺状指南针(即“司南”)。再用细线将其悬挂,如图(乙)所示,司南静止时,勺柄指向地理 (选填“北”或“南”)极。
A
N
南
3.如图所示,将两个蹄形磁体分别固定在两辆水平放置的小车上,其中乙车上的磁体的N,S极已经标出。将两辆小车相互靠近后释放,发现两辆小车间的距离逐渐变大,则可判断出甲车上的磁体的A端为 (选填“N”或“S”)极,你的判断依据是 .
。
N
两辆小车间的距离变大,说明
两磁体间有排斥力作用,而同名磁极相互排斥
题组二 电流的磁场
4.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后轻敲玻璃板,铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中P,Q两点相比,P点处的磁场较强
B.若只改变螺线管中的电流方向,P,Q两点处的磁场会减弱
C.若只改变螺线管中的电流方向,P,Q两点处的磁场方向会改变
D.若只增大螺线管中的电流,P,Q两点处的磁场方向会改变
5.如图所示,在电磁铁上方用弹簧悬挂一根条形磁体,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从右向左滑动的过程中,弹簧将( )
A.先伸长后缩短 B.逐渐伸长
C.静止不动 D.逐渐缩短
C
D
6.(2024山西)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.水位上升时,通过R0电流变小
C.水位下降时,R0的电功率变大
D.水位下降时,RN的阻值会变大
D
7.(2023文山期末)1820年,丹麦物理学家 通过实验,首先发现了通电直导线周围存在 。
8.现在很多大型商场都安装了聪明的电梯,无人乘梯和有人乘梯时电梯运行的速度会发生变化;这种电梯的简易控制电路如图所示,R是一个压敏电阻,其阻值随压力的增大而减小,当人走上电梯后,电磁继电器控制电路中的电流 (选填“增大”或“减小”),从而动触点和触点2接通,电动机的转速变快,使电梯的运行速度加快;当人和电梯匀速向上运行时,人的机械能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
奥斯特
磁场
增大
增大
题组三 电磁作图
9.(2023郴州)通电螺线管通入如图所示的电流I,请标出其右端的磁极(选填“N”或“S”)。
10.(2023无锡)根据图中小磁针静止时的指向,标出通电螺线管磁感线的方向和电源左端的极性(“+”或“-”)。
题组四 磁场对通电导体的作用
11.如图所示,是研究磁场对通电导线作用的实验装置,当闭合开关,电流由a至b通过导线ab
时,导线ab向左运动。下列说法正确的是( )
A.只改变电流方向时,导线ab向右运动,机械能转化为电能
B.只改变磁场方向时,导线ab向左运动,电能转化为机械能
C.电流方向和磁场方向同时改变时,导线ab向左运动,电能转化为机械能
D.电流方向和磁场方向同时改变时,导线ab向右运动,机械能转化为电能
12.线圈abcd转动过程中经过下图中的(甲)、(乙)位置时,导线ab所受磁场力的方向( )
A.相反,是由于磁场方向相反了
B.相反,是由于流过ab的电流方向相反了
C.相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了
D.相同,是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变
C
B
13.直流电动机工作时,将 能转化为 能。能使直流电动机线圈刚转过平衡位置就自动改变线圈中电流方向的装置是 。
14.白炽灯是一种电流通过灯丝,灯丝发热发光的照明电器,将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝,如图所示,可以观察到灯丝 ,说明 ,由此原理可以制成 。
电
机械
换向器
晃动
通电导体在磁场中受到力的作用
电动机
题组五 重点实验
15.为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关,小明同学用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕若干圈,制成简单的电磁铁,下图中(甲)、(乙)、(丙)、(丁)为实验中观察到的四种情况。
(1)实验中判断电磁铁磁性强弱的方法是 。这一方法体现了“转换法”的思想。
(2)比较图(乙)和图 可知:线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强。
(3)根据实验情况,你还能得出什么实验结论 .
;该实验结论可由图 验证。
(4)如图(乙)所示,闭合开关,通过滑动变阻器改变同一线圈中的电流大小,当滑片P向 移动,会发现电磁铁吸引大头针的数目变少。
比较电磁铁吸引大头针的数目
(丙)
电磁铁通电时有磁性,不通电时没有磁性(或
电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关)
(甲)、(乙)[或(丁)]
右
(5)将图(戊)中滑动变阻器滑片移至中点,电磁铁吸引大头针;然后将铁钉抽离,用通电螺线管吸引大头针,发现吸引大头针数目 ,这就说明了铁芯具有 的作用。
减少
增强电磁铁磁性
16.磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质,磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的,这对我们认知和学习磁现象有很大的帮助。在研究两个靠近的异名磁极周围磁感线的分布时,几位同学提出了以下两种猜想:
(1)利用所学知识,断定猜想2是错误的。你判断的依据是磁体外部的磁感线都是 _
。
(2)请设计一个简单实验,验证另一个猜想是否正确。
实验器材: 。
实验步骤: 。
判定方法: 。
从N极出发
回到S极的
小磁针
将小磁针置于异名磁极周围不同处
观察小磁针静止时N极的指向
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