模块三 电学
第18讲 电与磁【讲义】（2-4分）（解析版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 磁现象 磁场 4
考点二 电生磁 7
考点三 电磁铁 电磁继电器 10
考点四 电动机 14
考点五 磁生电 17
题型归纳，技巧点拨 21
01 磁现象 21
02 磁极与磁极间相互作用 22
03 地磁场 23
04 奥斯特实验 24
05 通电螺线管的磁场 26
06 安培定则 27
07 电磁铁及其工作原理 28
08 电磁继电器 30
09 磁场对通电导体的作用 32
10 电动机 33
11 电磁感应现象与感应电流 34
12 发电机 36
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。
考查内容 一、磁现象 磁场； 二、电生磁； 三、电磁铁 电磁继电器； 四、电动机； 五、磁生电
考点分布 考查频率 命题趋势
01 磁现象 ☆☆ 《电与磁》是学生首次接触到“磁现象”，因为磁现象大都需要通过实验来感知“磁场”的存在，所以本单元的实验内容就显得尤为重要，考题内容涉及到实验考题肯定会很多。 本单元在中考试卷中属于必考内容。试题一般为一到两个题，所占分值在2分-4分之间。 本单元考点主要集中在磁场与磁感线、地磁场、奥斯特实验、通电螺线管的磁场及作图、影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁继电器的应用、磁场对通电导体的作用、电动机的工作原理、电磁感应现象、产生感应电流的条件、发电机和电磁转换类型的判断等
02 磁极与磁极间相互作用 ☆☆
03 地磁场 ☆☆☆
04 奥斯特实验 ☆☆☆
05 通电螺线管的磁场 ☆☆☆
06 安培定则 ☆☆
07 电磁铁及其工作原理 ☆☆
08 电磁继电器 ☆☆
09 电动机 ☆☆☆
10 电磁感应现象与感应电流 ☆☆☆
12 发动机 ☆☆☆
考点一 磁现象 磁场
一、磁现象
磁性 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）
磁体 具有磁性的物体叫做磁体。 特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块
磁极 条形磁体的两端磁性最强，中间部位磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极（S极），指北的那个磁极叫北极（N极）
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
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
磁化的三种方式：（1）将能够被磁化的物体放入强磁体周围；（2）将能够被磁化的物体放入强电流周围；（3）用磁体的南极或北极，沿能被磁化的物体向一个方向摩擦几次
消磁 通过撞击、煅烧或使用消磁器使磁体失去磁性的过程
二、磁场
磁场 磁体周围存在着某种物质，这种物质叫做磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场（特殊物质）发生的
磁场的基本性质 对放入其中的磁体产生力的作用
磁场的方向 物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向，就是改点磁场的方向。 在磁场中某一点，磁场方向是一定的，在磁场中的不同地方，磁场的方向一般不同，即磁场具有方向性
磁感线 在磁场中画一些有方向的曲线，使曲线上任一点的切线方向都跟该点磁场方向一致，就可以形象地描述磁场了，这样的曲线叫做磁感线
磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象的描述磁场的方向和分布情况而引入带有方向的曲线，它并不是真实存在的。正如探究光时，引入光线的概念一样。这在物理学上称为模型法
磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体的两极处磁感线最密，表示磁体两极处的磁场最强
磁感线是有方向的，磁体周围任意一点的磁场方向都是沿着磁感线从N极指向S极的
在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线从磁体的S极出发回到N极，形成一条条闭合曲线
在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。但实际上磁体周围的磁感线的分布是立体的，在磁体周围空间都分布有磁场
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
三、地磁场
地磁场 地球本身相当于一个大磁体，地球周围存在着磁场，叫做地磁场
小磁针的N极总是指向北方，说明地磁场的磁场方向在地表是由南指向北的，所以地磁场的北极应在应在地理的南极附近，地磁场的南极应在地理的北极附近
磁偏角 地磁场的两极与地理两极并不重合，所以小磁针所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有点偏离。地磁南、北极的连线和地理南、北极的连线之间有一个夹角，称为磁偏角
【例1】（23-24八年级下·江苏南京·期末）厨房中的抽油烟机能将油烟“吸走”。下列现象中，“吸”的物理原理与其相同的是（ ）。
A．与头发摩擦过的气球能“吸”起纸屑 B．磁铁能“吸”铁钉
C．削平的铅柱挤压后会“吸”在一起 D．客车行驶时窗帘被“吸”出窗外
【答案】D。
【解析】抽油烟机在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。厨房内的抽油烟机工作时是利用流速越大、压强越小的方法将油烟“吸”走的。
A．与头发摩擦过的气球能“吸”起纸屑，是因为气球在摩擦过程中带了电，而带电体能吸引轻小物体，故A不符合题意；
B．磁铁能“吸”铁钉，是因为磁铁能吸引磁性，故B不符合题意；
C．削平的铅柱压紧后能“吸”在一起，因为分子间有引力，故C不符合题意；
D．行驶的汽车，因为车外的空气流速快，压强小，车内的空气流速小、压强大，压强差就把窗帘压向窗外，故D符合题意。故选D。
【变式1-1】（23-24九年级上·山东淄博·期末）大约在北宋初年，我国又创制了一种指南工具——指南鱼：用一块薄薄的铁片做成，形状很像一条鱼。将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。下列说法正确的是（ ）。
A．“指南鱼”也可以用铜片做成
B．“指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的N极附近
C．“指南鱼”腹部磁性最强
D．“指南鱼”周围存在磁感线
【答案】B。
【解析】A．铜片不是磁性材料，不能被磁化，“指南鱼”不可以用铜片做成，故A错误；
B．“指南鱼”将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。地球是一个磁体，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，根据异名磁极相互吸引，“指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的N极附近，故B正确；
C．磁体的两端磁性最强，“指南鱼”腹部磁性最弱，故C错误，
D．磁感线是为了形象、方便描述磁场引入的，“指南鱼”周围并不存在磁感线，故D错误。
故选B。
【变式1-2】（23-24九年级上·河北邯郸·期末）某同学用图乙所示的天然磁石仿制图甲所示的司南，他以该磁石的D端为勺柄打磨成司南，再用细线将其悬挂，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）。
A．天然磁石周围的磁感线是真实存在的
B．天然磁石的B端是N极
C．天然磁石B、D两端磁性最弱
D．图丙司南静止时，勺柄指向地理的北方
【答案】B。
【解析】A．天然磁石周围的磁场是真实存在的，但是为了描述磁场，磁感线是人们假想的，故A错误；
B．磁体周围的磁感线，总是从磁体的N极出发，最后回到S极；由图乙可知，磁感线从B端出发，回到D端，所以天然磁石的B端是N极，故B正确；
C．磁体的磁极部分磁性最强，天然磁石B、D两端磁性最强，故C错误；
D．地球是一个大磁场，地磁南极在地理北极附近，图丙中，勺柄是S极，根据磁极间相互作用规律，司南静止时，勺柄指向地磁的北极即地球的南方，故D错误。故选B。
【变式1-3】（23-24九年级上·山东济南·期末）小伟用磁体将缝衣针磁化后，将其放在水中漂浮的一片树叶上，成为一个“自制指南针”。他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。下列说法正确的是（ ）。
A．树叶尖端应标注“S”极 B．树叶尖端指向的是地磁南极
C．树叶周围存在磁场和磁感线 D．树叶尖端会排斥磁体的N极
【答案】A。
【解析】ABD．自由转动的磁针静止时，指示南方的是磁针的S极，它与其他磁体的N极相互吸引。它指示的是地理的南极，地磁的北极。故A正确，BD错误；
C．磁感线是人们假想出来的形象地表示磁场的曲线，不是真实存在的。故C错误。
故选A。
考点二 电生磁
一、电流的磁效应
奥斯特实验 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。
电流的磁效应 通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场
通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）
通电螺线管的极性 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关
通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关
三、安培定则
安培定则 用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极（N极）
安培定则的应用 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。
已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。
【例2】（23-24九年级上·陕西延安·期末）据物理学史记载，最先发现通电导线周围存在磁场的科学家是（ ）。
A．安培 B．欧姆 C．奥斯特 D．瓦特
【答案】C。
【解析】A．安培总结了安培定则，故A不符合题意；
B．欧姆发现了欧姆定律 ，故B不符合题意；
C．奥斯特首先发现通电导线周围存在磁场 ，故C符合题意；
D．瓦特改良了蒸汽机 ，故D不符合题意。故选C。
【变式2-1】（23-24九年级上·河南安阳·期末）如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（ ）。
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
【答案】A。
【解析】A．因通电直导线周围的磁场方向与导线垂直，所以若导线与小磁针垂直放置，小磁针有可能不转动，平行放置时，小磁针N极的指向为该点的磁场方向，这时实验现象最明显，故A正确；
B．根据奥斯特实验，人们发现改变导线中电流方向，小磁针偏转方向改变，说明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关，故B错误；
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，因磁场方向改变，所以小磁针偏转方向改变，它将转动，故C错误；
D．通电导线周围有磁场是因为通电导线中存在电流，通电导线中的电流是通电导线周围磁场形成的原因，与小磁针无关，小磁针只是为了证明有磁场产生，故D错误。故选A。
【变式2-2】（23-24九年级上·山东东营·期末）某物理兴趣小组的同学对“电与磁”非常感兴趣，他们共同完成了以下实验：探究通电螺线管外部磁场的分布
（1）如图所示,闭合开关后，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；
（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（3）观察图甲发现，通电螺线管外部的磁场分布与 形磁体的磁场分布十分相似；
【答案】磁场；N或北；条。
【解析】（1）[1]磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用，闭合开关，观察到螺线管周围的小磁针由于受到磁场的作用而发生偏转，说明了通电螺线管周围存在磁场。
（2）[2]物理学中规定，自由小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后，小磁针N极所指的方向就是该点的磁场方向。
（3）[3]观察图甲发现，小磁针的N极，指向通电螺线管的左端，即为S极，右端即为N极，再观察小磁针的分布情况发现，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁的磁场十分相似。
【变式2-3】（22-23九年级上·北京海淀·期末）图中所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳
B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C．只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图中所示相同
D．只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图中所示相反
【答案】B。
【解析】A．该实验中，当导线中通电后，导线周围的小磁针发生偏转，这是科学家奥斯特的实验，所以首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是奥斯特，故A错误；
B．小磁针在磁场中会受到力的作用，该实验中小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场，故B正确；
C．小磁针受力方向与磁场方向有关，只改变直导线中的电流方向，则直导线周围磁场方向发生变化，则小磁针的受力方向也发生变化，小磁针偏转方向与图中所示相反，故C错误；
D．直导线周围磁场的强弱与电流大小有关，磁场方向与电流大小无关，所以只改变直导线中的电流大小，直导线周围磁场方向不改变，小磁针偏转方向与图中所示相同，故D错误。故选B。
考点三 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁
电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系
影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强
线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
电磁铁的特点及应用 特点：①磁性的有无可通过通断电流来控制；②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制
应用：（1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；（2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等
二、电磁继电器
1.定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。
2.构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。
控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。
3.电磁继电器的应用
远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。
远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。
实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。
【例3】（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示，电源、滑动变阻器与螺线管相连，闭合开关，在通电螺线管的右端放置一个小磁针，小磁针静止时N极指向水平向右。则下列说法正确的是（ ）。
A．电源左端为负极
B．通电螺线管的左端为N极
C．将滑动变阻器的滑片P向左移动，通电螺线管的磁性增强
D．若对调电源的正负极位置，闭合开关，则小磁针静止时其N极指向将改变
【答案】D。
【解析】AB．由题意可知，小磁针静止时左端为S极，右端为N极，根据同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，再根据安培定则可知，电源左端为正极，故AB错误；
C．观察该电路图，将滑动变阻器的滑片P向左移动，变阻器接入电路的阻值在增大，电路的电流在减小，流过通电螺线管的电流在减小，通电螺线管的磁性在减弱，故C错误；
D．已知电源左端为正极，右端为负极，若对调电源的正负极位置，则电源右端为正极，闭合开关，电流从通电螺线管的右端流入，根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，根据同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，可知，小磁针静止时其左端为N极，N极指向将改变，故D正确。
故选D。
【变式3-1】（23-24九年级上·山东泰安·期末）如图GMR是一个巨磁电阻，其阻值随周围磁场强度的增强而减小。如图所示，当闭合开关S1和S2时，下列说法正确的是（ ）。
①小磁针在开关闭合时向顺时针方向旋转
②当滑片P向左移时，电流表示数变大
③当滑片P向左移时，灯泡变亮
④当滑片P向右移时，电磁铁的磁性增强，GMR阻值变小
A．②③④ B．①②④ C．①和② D．①和④
【答案】C。
【解析】①在开关闭合时，电流从螺线管的左端流入，根据安培定则可知，电磁铁的右端为N极，左端为S极，由磁极间的相互作用规律可知，小磁针将会顺时针旋转，故①正确；
②③闭合开关S1和S2，当滑片P向左移时，变阻器接入电路的电阻变小，由可知左侧电路中电流变大，电磁铁的磁性增强，巨磁电阻的阻值变小，右侧灯泡和巨磁电阻并联，电流表测量干路中的电流，由可知通过巨磁电阻的电流变大，由并联电路的特点可知通过灯泡的电流不变，灯泡的亮度不变，由并联电路电流的规律可知通过干路中的电流变大，即电流表的示数变大，故②正确，③错误；
④当滑片P向右移时，变阻器接入电路的电阻变大，由可知左侧电路中电流变小，电磁铁的磁性减弱，巨磁电阻GMR的阻值增大，故④错误。故选C。
【变式3-2】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图是汽车启动原理图，汽车启动时需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当于闭合开关），根据电路图，下列说法正确的是（ ）。
A．电磁铁是根据电磁感应原理制成的
B．工作时，电磁铁的上端为S极
C．电动机的工作电压比电磁铁的工作电压低
D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，触点A、B接触，汽车启动
【答案】D。
【解析】A．电磁铁通电后具有磁性，其原理是电流的磁效应，故A错误；
B．根据图示可知，电流从电磁铁的上方流入，根据安培定则可知，电磁铁上端为N极、下端为S极，故B错误；
C．由图可知，电磁铁的工作电压只是电动机的工作电压的一部分，电磁铁的工作电压比电动机的工作电压低，故C错误；
D．当钥匙插入钥匙孔并转动时，电路接通，电磁铁中有电流通过，电磁铁具有磁性，将上边的触点A吸下，使BC触点接通，电动机工作，进而汽车启动，故D正确。故选D。
【变式3-3】（23-24九年级上·陕西西安·期末）小明设计了一个电梯自动报警模拟装置，如图-1所示。在控制电路中，电源电压为12V，R1为滑动变阻器，R2为压敏电阻，R2的阻值大小随压力F的变化关系如图-2。所示。闭合开关S1和S2，当压敏电阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.1A，此时衔铁被吸下，动触点K与触点A断开，同时与触点B接触，电动机停止工作，报警铃声开始响起。电磁铁线圈的电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）。
A．S1闭合时，电磁铁的上端为N极
B．当电梯自动报警铃声未响起时，控制电路的总功率大于18W
C．当电梯自动报警铃声开始响起时，R1的功率为0.4W
D．若控制电路电源电压降低，要保证电梯最大载重不变，应将R1的滑片P向左移
【答案】D。
【解析】A．由图1知，闭合开关S1，电流由电磁铁的下端流入，上端流出，据安培定则知，电磁铁的上端为S极，下端为N极，故A错误；
BC．衔铁被吸下时，动触点K与触点B接触，报警铃声响起，此时电磁铁线圈中的电流为0.1A，由图1知，控制电路中，两个电阻及电磁铁串联，控制电路的总功率P=UI=12V×0.1A=1.2W
此时压敏电阻所受压力为4000N，它接入电路的阻值由图2知，为40Ω，控制电路的总阻值
R1的阻值
R1=R-R2=120Ω-40Ω=80ΩR1功率
警报铃未响起，即衔铁未被吸下，则控制电路中的电流小于0.1A，控制电路的总功率小于1.2W，故BC错误；
D．控制电路的电源电压降低，要保证电梯最大载重不变，即压敏电阻接入电路的最小阻值不变，控制电路的电流不变仍为0.1A时，衔铁被吸下，则变阻器接入电路的阻值变小，滑片向左移动，故D正确。
故选D。
考点四 电动机
一、磁场对通电导体的作用
磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）
磁力的方向和电流方向、磁场方向有关
磁场对通电线圈的作用 通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动
如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去
二、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机的优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
扬声器 扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声
【例4】（23-24九年级上·山东济南·期末）小明所在的课外实践小组做了一个实验，在电池负极下面吸附一块圆柱形的强磁铁，把铜丝折成如图甲所示的形状，然后把铜丝放在电池上进行通电，如图乙所示，调整铜丝与磁铁的接触点至合适的位置，铜丝会以电池为轴心而不停地转动，相当于一个小型电动机，此装置的工作原理是（ ）。
A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用
C．电磁感应现象 D．磁极间的相互作用
【答案】B。
【解析】电动机原理是通电导体在磁场中受到力的作用，将电能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
【变式4-1】（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（ ）。
A．电动机工作时把机械能转化为电能
B．两个时刻图中磁场方向都是由左向右
C．在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同
D．两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同
【答案】D。
【解析】A．电动机在工作的过程中，电能转化为机械能，故A错误；
B．磁体外部磁场方向是从N极指向S极，所以两个时刻图中磁场方向都是由右向左，故B错误；
CD．由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变时，只改变电流方向，磁场对通电导体的作用力方向发生改变。在甲乙时刻，ab和cd导线所处的磁场方向相同，电流方向不同，所以受力方向均不同，故C错误，D正确。故选D。
【变式4-2】（23-24九年级上·四川成都·期末）在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（ ）。
A．ab处应该接入电源
B．根据该原理可以制成电动机
C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
【答案】C。
【解析】A．探究让通电导线在磁场中动起来，应给磁场中的导体通电，所以ab处应该接入电源，故A正确，不符合题意；
B．利用通电导体在磁场中受力的原理，制成了电动机，故B正确，不符合题意；
CD．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向才会改变，若同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。
【变式4-3】（23-24九年级上·河北唐山·期末）下列家用电器中，主要利用电动机工作的是（ ）。
A．日光灯 B．洗衣机 C．电饭锅 D．电热水器
【答案】B。
【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理来工作的，工作时将电能转化为机械能；
A．日光灯工作时，电能转化为光能，与电动机的原理不同，故A不符合题意；
B．洗衣机的主要部件是电动机，是利用通电导体在磁场中受力的原理来工作的，工作时将电能转化为机械能，故B符合题意；
C．电饭锅是利用电流的热效应来工作的，与电动机的原理不同，故C不符合题意；
D．电热水器工作时，利用电流的热效应来工作的，主要是将电能转为内能，与电动机的原理不同，故D不符合题意。故选B。
考点五 磁生电
一、电磁感应现象
电磁感应现象 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的电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
感应电流的方向 感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关
产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流
感应电流的大小 导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大
磁场越强，感应电流越大
线圈匝数越多，感应电流越大
二、发电机
交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流； （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz
发电机 构造：磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成
工作原理：电磁感应
能量转化：机械能转化为电能
直流发电机：交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电
动圈式话筒：当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流
【例5】（23-24九年级上·广西贺州·期末）如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
（1）如果让磁体不动，用以下方法移动导线ab：
A．让ab上下平行移动 B．让ab水平前后移动
C．让ab水平左右移动 D．让ab在竖直面内转动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是 （填字母序号）
（2）如果让导线不动，用以下方法改变磁体：
A．改变磁体的磁极 B．换用磁性强度不同的磁体
C．让磁体上下移动 D．让磁体左右移动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是 （填字母序号）
（3）实验现象中使电流表指针发生摆动的共同点是： 电路的一部分导体在磁场中做 运动。
（4）电流表指针发生了摆动，说明电路中产生了电流，这种电流叫 电流，这个过程将 能转化为电能。
【答案】C；D；闭合；切割磁感线；感应；机械。
【解析】（1）[1]磁体不动，让导体棒ab在水平面左右移动，此时导体ab也切割磁感线运动，电流表指针会摆动，能产生感应电流，电流表指针会摆动；故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
（2） [2]导线不动，让磁体左右移动，导体ab切割磁感线，电流表指针会摆动，能产生感应电流；故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（3）[3][4]使电流表指针发生摆动，即产生感应电流的共同点是：闭合电路中部分导体做切割磁感线运动时，就会有感应电流产生。
（4）[5][6]实验通过电流表指针的摆动来说明电路中产生了感应电流，闭合电路中部分导体做切割磁感线运动时，把机械能转化为电能。
【变式5-1】（23-24九年级上·新疆乌鲁木齐·期末）对于如图中情境，下列说法正确的是（ ）。
A．图①是探究磁生电的实验
B．图②是话筒的工作原理
C．图③是电磁继电器的原理
D．图④是探究磁生电的实验
【答案】A。
【解析】A．图①是探究电磁感应的实验，也是探究磁生电的实验，金属导体ab切割磁感线产生感应电流，故A正确；
B．图②是电动机的工作原理图，给导线通电，通电导体在磁场中受力的作用而运动，而话筒的工作原理是电磁感应。故B错误；
C．图③是探究电磁铁磁性强弱的实验，通过电磁铁的电流相同时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强，电磁继电器的原理是电流具有磁效应。故C错误；
D．图④是探究磁铁磁极间相互作用力的实验，故D错误。故选A。
【变式5-2】（23-24九年级上·江西赣州·期末）如图所示是灵敏电流计的内部结构图，下列与其工作原理相同的是（ ）。
A． B．
C． D．
【答案】D。
【解析】灵敏电流计的工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大；因此可以利用电流表指针的转动幅度来反映电路中电流的大小。
A．图中装置主要用到了电磁铁，电磁铁是利用电流的磁效应工作的，与灵敏电流计的工作原理无关，故A不符合题意；
B．图中是奥斯特实验，说明通电导体的周围存在磁场，与灵敏电流计的工作原理无关，故B不符合题意；
C．图中闭合电路中部分导体切割磁感线运动，会产生感应电流，是电磁感应现象，故C不符合题意；
D．图中闭合开关，通电导体在磁场中会运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用，与灵敏电流计的工作原理相同，故D符合题意。故选D。
【变式5-3】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴逆时针转动时，下列说法错误的是：（ ）。
A．当线圈转到图甲位置时，线圈中不能产生感应电流
B．当线圈转到图乙位置时，线圈不会受到磁场力的作用
C．当线圈转到图丁位置时，线圈中的感应电流方向与图乙相反
D．加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大
【答案】B。
【解析】A．当线圈转到图甲位置时，线圈没有做切割磁感线运动，线圈中不能产生感应电流，故A正确，不符合题意；
B．当线圈转到图乙位置时，线圈做切割磁感线运动，线圈中感应电流，会受到磁场力的作用，故B错误，符合题意；
C．当线圈转到图丁位置时，与图乙相比，线圈切割磁感线的运动方向相反，所以图丁线圈中的感应电流方向与图乙相反，故C正确，不符合题意；
D．感应电流大小与线圈切割磁感线的速度有关，速度越快，感应电流越大，加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大，故D正确，不符合题意。故选B。
01 磁现象
【点拨】 （1）判断物体是否具有磁性的四个方法：1）根据磁体可以吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质；2）根据磁体的指向性；3）根据磁极间的相互作用规律，注意“斥定吸不定”；4）根据磁体不同部位磁性强弱不同且磁极的磁性最强的性质； （2）判断磁极：解答此类题目的关键是明确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。
1． （2024·内蒙古赤峰）模型法是人们通过一定的科学方法，建立一个适当模型揭示客观事物形态、特征和本质的研究方法。下列是一些使用模型法的实例，其中描述正确的是（ ）。
A. 甲图一束光从空气斜射入水中，折射光线远离法线
B. 乙图条形磁体外部的磁感线从磁体的N极出发，回到S极
C. 丙图斜面上的小球所受重力的方向沿斜面向下
D. 丁图是Be原子的结构模型，其原子核由质子和中子构成，中子带正电
【答案】B。
【解析】A．一束光从空气斜射入水中，折射光线靠近法线，故A错误；
B．磁感线是为了描述磁场而引入的，它并不真实存在，但可以描述磁场的性质，条形磁体外部的磁感线从磁体的N极出发，回到S极，故B正确；
C．重力的方向是竖直向下的，斜面上的小球所受重力的方向也是竖直向下的，故C错误；
D．原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，故D错误。故选B。
2. 【中考新考法】小明学习了“电与磁”后，绘制了部分知识的思维导图，如图所示。请写出其中的空缺内容：①________；②________。
【答案】 ①. 磁；②. 发电机。
【解析】[1]电流通过导体时，会在导体周围产生磁场，这种现象被称为电流的磁效应。这种磁效应的一个典型应用就是电磁铁。
[2]闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，发电机就是根据这个原理制成的。
02 磁极与磁极间相互作用
【点拨】 （1）磁场与磁感线的区别 磁场磁感线客观真实存在不存在一种物质一种物理模型存在于磁体周围及内部任一点画出代表性的几条，方便分析、研究即可
（2）“三向归一”法判断磁场方向和小磁针指向：1）“三向归一”是指磁场方向、磁感线方向和小磁针方向静止时N极所指方向一致；2）若已知小磁针的N极指向，可按相同方向画出磁感线方向，然后根据磁体外部的磁感线由N极到S极，确定磁体的N、S极；3）若题目中已知磁体N、S极，可先画出磁感线的方向，然后根据小磁针在某点静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，画出小磁针的指向。
3．下列关于磁场和磁感线的说法中错误的有（ ）。
①地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到南极附近的；
②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线；
③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针N极决定的；
④磁场看不见摸不着，但是可以借助小磁针感知它的存在
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
【答案】C。
【解析】①地球是一个巨大的磁体，地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，所以地磁场的磁感线是从地球南极附近发出回到北极附近，故①错误；
②磁感线是不存在的，是为了研究方便而假象的一些有方向的曲线，故②错误；
③磁场中某点的磁场方向是一定的，并不是由放在该点的小磁针N极决定的，故③错误；
④磁场看不见摸不着，但磁场对放入其中的磁体有力的作用，所以可以借助小磁针感知它的存在，这是典型的转换法，故④正确。
故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
4.如图所示的磁体两极间磁感线的画法正确的是（ ）。
A．B．C．D．
【答案】A。
【解析】A B．异名磁体的磁感线从N极出发，回到S极，故A正确；B错误；
C．同名磁极间都是从N极出发，而不是回到N极，故C错误；
D．蹄形磁铁的磁感线从N极出发，回到S极，故D错误。故选A。
03 地磁场
5．（2024·广西）在研究地磁场方向时，如图所示，发现司南的长柄静止时总是指向南方，则长柄相当于指南针的________极。我国宋代学者沈括最早记述了地理的两极和地磁场的两极________（选填“重合”或“不重合”）的现象。
【答案】①. 南##S；②. 不重合。
【解析】[1]司南能够自由转动，静止后司南的长柄静止时总是指向南方，地理的南极是地磁的N极，由异名磁极相互吸引可知，长柄相当于指南针的南极。
[2]我国宋代学者沈括最早记述了地理的两极和地磁场的两极不重合的现象，即存在磁偏角。
6．（23-24九年级上·山东菏泽·期末）我国是最早用文字记载磁现象的国家之一，下列说法正确的是（ ）。
A．罗盘周围的磁感线真实存在且可见
B．司南静止时指南北是因为受到了地磁场的作用
C．“慈（磁）石召铁，或引之也”，说明磁石没有磁性
D．鱼形铁被磁化后制成的指南鱼只有一个磁极
【答案】B。
【解析】A．罗盘周围的磁感线不存在，也不可见，故A错误；
B．因为受到了地磁场的作用，司南静止时指南北，故B正确；
C．磁石能吸引磁铁，有磁性，故C错误；
D．鱼形铁被磁化后制成的指南鱼有2个磁极，故D错误。故选B。
04 奥斯特实验
7.（2024·广东广州）在学习“电与磁”后，某小组做了如下实验研究。
（1）如图甲，将指南针水平放置在木板上，指南针静止时a端指向北方，则a端是指南针的__________（选填“N极”“S极”），这是因为地球周围存在__________；
（2）为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，请完成下列实验内容：
①如图乙，漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁，将它平行指南针放置在木板上；
②请用笔画线表示接线，按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路（有部分导线已连接）。要求如下：____
Ⅰ.合上开关K，指南针在电磁铁的作用下，静止时a端仍然指向北方；
Ⅱ.滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，电流表的示数减小；
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时，电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，请设计记录实验数据的表格；____
④某次实验，电流表示数如图丙，此时电流为__________A。
【答案】①. N极；②. 磁场；③.如图； ④. 见解析；⑤. 0.6。
【解析】（1）[1][2]由于地球周围存在磁场，地理的北极是地磁的南极，地理的南极是地磁的北极，将指南针水平放置在木板上，指南针静止时a端指向北方，即a端指向地磁南极，根据磁极间的相互作用可知，a端是指南针的N极。
（2）②[3]合上开关K，指南针在电磁铁的作用下，静止时a端仍然指向北方，由于a端是指南针的N极，根据磁极间的相互作用可知，吸引大头针的那一端为电磁铁的N极，根据安培定则可知，电流是从吸引大头针的那一端流入，从另一端流出；滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，电流表的示数减小，根据欧姆定律可知，电路总电阻变大，滑动变阻器连入电路的电阻变大，根据“一上一下”的接法，变阻器的A接线柱连入电路中；由图丙可知，电流表选择大量程接入电路中，图乙实物图连接如图所示
③[4]为研究线圈匝数一定时，电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，控制线圈匝数一定，改变电路电流进行多次实验，记录实验数据的表格如下表格所示（线圈匝数一定）
次数 电流大小I/A 吸引大头针数目
1
2
3
④[5]某次实验，电流表示数如图丙，电流表的分度值为0.1A，示数为0.6A。
8.请完成下列问题
做奥斯特实验时（如图），若将小磁针替换成一根与导线ab部分平行的直导线cd并通电 请根据已学知识推测，通电导线ab与cd之间 （选填“有”或“没有”）相互作用力，依据是
【答案】有；磁场对电流有力的作用。
【解析】通电导体周围存在磁场，通电导线ab部分周围和通电直导线cd 周围都会产生磁场，根据磁场对电流有力的作用，通电导线ab与cd之间有相互作用力。
05 通电螺线管的磁场
【点拨】 （1）转换法的应用 磁场实际上是看不到的，所以我们在研究磁场的时候，主要通过研究磁场对小磁针的的作用来间接研究磁场，即通过小磁针是否受力偏转说明是否存在磁场，并通过不同位置小磁针的指向研究磁场的方向。 （2）“三步法”判断电源正负极（电源正负极或电流方向的判断） 先指：让拇指指向螺线管中的N极； 再标：根据四指指向标出螺线管中电流的方向； 后确定：根据电流方向确定电源正负极。 （3）螺线管上导线的绕法 →→。
9． （2024·甘肃临夏）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需 ___________纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与 ___________磁体的磁场相似。
【答案】①. 轻敲；②. 条形。
【解析】[1][2]在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，不能自己运动，因此实验中可以轻敲纸板减小铁屑与纸板的摩擦，使铁屑在磁场的作用力下有规律地排列；由图中铁屑排列形状可知，通电螺线管外部磁场与条形磁体相似。
10. （2024·广西）如图所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为______ 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更______ （选填“多”或“少”）。
【答案】①. N；②. 多。
【解析】
[1] 电流由上方流入螺线管，则由安培定则可知螺线管上端N极。
[2] 将滑动变阻器的滑片向左移，变阻器阻值变小，电流变大，则螺线管磁性增强，吸起大头针的数量更多。
06 安培定则
【点拨】 （1）安培定则：安培定则是判断通电螺线管磁场分布的方法。利用安培定则不仅可以判断通电螺线管的磁场分布，换可以判断电流方向和螺线管的线圈绕向。 （2）“等效法”分析线圈间的作用力 将通电螺线管的每一圈都等效一个小的条形磁体，则这些条形磁体N、S极相互连接，所以只要一通电各个线圈就会相互吸引而使弹簧收缩。
11. （2024·江苏无锡）请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。
【解析】由图得，电流从螺线管右端流入，由右手螺旋定则得，螺线管左端为N极，右端为S极；磁体外部磁场方向从N极到S极，则P点的磁感线方向从左端到右端，如图所示
12.通电螺线管左侧放一条形磁体，闭合开关后，小磁针静止在如图所示的位置。请标出：（1）电源右侧的极性（用“+”或“-”表示）；（2）a点磁感线方向；（3）小磁针静止时右端的磁极（用“N”或“S”表示）。
【解析】根据通电螺线管和条形磁体之间的磁感线可判断，通电螺线管的左端与条形磁体的右端是同名磁极，都是S极，根据安培定则可判断，电源的左侧为正极、右侧为负极；磁体周围的磁感线是从磁体N极出来，回到磁体的S极，所以a点的磁感线方向指向条形磁体的S极；根据异名磁极相互吸引的规律可知，小磁针静止时左端为S极，右端为N极。如图所示
07 电磁铁及其工作原理
【点拨】 电磁铁的构造及工作原理：1）电磁铁内部插入的铁芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软磁体；2）电磁铁，有电流时由磁性，无电流时无磁性；3）电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数的多少有关。 （2）按要求连接电磁铁：1）根据滑动变阻器对电磁铁强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的N极；3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；4）把标出电流流入端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。
13. 【结合生活实际】（2024·湖北）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如下。当线圈通电后产生磁场，线圈上端为_________极，对衔铁施加_________（填方向）的力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。
【答案】①. S##南；②. 向上。
【解析】[1]当线圈通电后产生磁场，由线圈所接电源正、负极可知，在线圈中电流方向是水平向左，根据安培定则判断可知，线圈下端为N（北）极，线圈上端为S（南）极。
[2]磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质性质，所以当线圈通电后产生磁场，该电磁铁对衔铁施加向上的吸引力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。
14. （2024·甘肃武威）如图甲所示为磁悬浮地球仪，悬浮时球体只能沿着“地轴”转动，它的“南”“北”指向与地球实际方位一致；地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内有一电磁铁，其电路原理如图乙所示。地球仪工作时，球体悬浮于空气中，则图甲中球体上方是“地磁场”的___________极（选填“N”或“S”），图乙中A端应连接电源的___________极（选填“正”或“负”）。
【答案】①. S；②. 负。
【解析】[1]因为地球仪的南、北指向与地球实际方位一致，所以地球仪的北极在上方，即图甲中球体上方是`“地磁场”的S极。
[2]因为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以电磁铁的N极在上方，即电磁铁的上端为N极，下端为S极；由安培定则可知，电流从B端流出A端流入，即A端是电源的负极。
08 电磁继电器
【点拨】 电磁继电器的电路连接： （1）区分控制电路和工作电路； （2）分析外部条件的变化引起控制电路中电阻和电流的变化； （3）分析控制电路中电流的变化引起电磁继电器衔铁的动作； （4）分析衔铁动作对工作电路的影响，根据设计要求连接电路。
15.（2024·湖北武汉） 如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。
（1）闭合开关S后，当温度达到______℃时，发热电阻就停止加热；
（2）当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的______端为正极；
（3）为增强电磁铁的磁性，下列措施一定可行的是______（填序号）。
①增大“电源1”的电压 ②减小“电源2”的电压
③减少电磁铁线圈匝数 ④改变电磁铁中电流方向
【答案】①. 90；②. 右；③. ①。
【解析】（1）[1]水银是导体，当温度达到90℃，水银柱接触到温度计上端的金属丝使电磁铁电路接通，此时电磁铁线圈中有电流通过，线圈中就会产生磁性，吸引衔铁，右端的电路断开，发热电阻停止加热。
（2）[2]当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，根据安培定则可知，此时线圈中的电流方向在外部是向上的，则“电源1”的右端为正极。
（3）[3]电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关；为增强电磁铁的磁性，可通过增大电流、增加线圈匝数实现，故①符合题意，②③④不符合题意。故选填①。
16. （2024·广东）我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜，潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路（未连接完整）如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度时，绿灯正常发光；当时，红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）“奋斗者”号下潜过程中，受到海水的压强变___________；
（2）电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为___________能；
（3）图甲中的A灯为___________（选填“红”或“绿”）灯；
（4）闭合开关S，当时，通过电磁铁线圈的电流为___________A；
（5）请根据文中信息，用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整，要求导线不能相交（为接线柱）。___________
【答案】①. 大；②. 化学；③. 绿；④. 0.1；⑤.如图。
【解析】（1）[1]根据可知，“奋斗者”号下潜过程中，深度变大，受到海水的压强变大。
（2）[2]电解水制备氧气的过程中，消耗电能，产生化学能，电能主要转化为化学能。
（3）[3]如图乙所示，可知，当氧气的浓度升高时，气敏电阻的阻值变大，电磁铁线圈的电阻忽略不计，控制电路的电源电压不变，故电路中的电流变小，磁性变弱，衔铁弹上去，则A灯接通，此时绿灯发光，故A灯为绿灯。
（4）[4]分析图乙可知，气敏电阻的阻值与氧气的浓度的比值是一个定值，该定值为
闭合开关S，当时，浓度变化为
则电阻的变化量为
气敏电阻的阻值为
已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计，则通过电磁铁线圈的电流为
（5）[5]电磁继电器需要两个电路，一个是控制电路，一个工作电路，根据题意可知，两个电路共用一个电源，控制电路的重要组成部件为电源、电磁铁、气敏电阻，据此可以画出控制电路，工作电路需要分为两个简单电路，衔铁弹上去时，绿灯亮，衔铁吸下来时，红灯亮，故如图所示：
09 磁场对通电导体的作用
17. （2024·湖北）下列设备利用了通电导线在磁场中受力工作的是（ ）。
A. 司南 B. 电饭煲
C. 手持电风扇 D. 风力发电机
【答案】C。
【解析】A．司南能够指示南北是受到地磁场的影响，是利用磁极间的相互作用规律工作的，故A不符合题意；
B．电饭煲是利用电流的热效应工作的，故B不符合题意；
C．电风扇的电动机是利用通电线圈在磁场里受力转动的原理工作的，故C符合题意；
D．风力发电机是利用电磁感应的原理工作的，故D不符合题意。故选C。
18. （2024·广东）将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈___________（选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向___________。
【答案】①. 导体；②. 有；③. 相反。
【解析】
[1]支架A是铜或者铁这些金属制成的，容易导电，是导体。
[2]闭合开关，线圈开始转动，说明磁场对线圈有力的作用，使线圈运动状态发生改变。
[3]当仅仅调换磁体的磁极时，磁场方向改变，使线圈受力方向改变，所以线圈转动方向与原转动方向相反。
10 电动机
【点拨】 （1）顾名思义就是通电后“能动”的设备，也是将电能转化为机械能的设备，如电流表、扬声器等，都是利用磁场对通电导体有力的作用这一原理来工作的； （2）电动机的转向的调节：若改变电动机（或线圈）的转向，只改变电动机（或线圈）中电流方向或磁场方向即可；若同时改变电流方向或磁场方向，则线圈受力方向不变，即电动机（或线圈）的转向不变； （3）换向器的作用：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，为使线圈能够持续地转动下去，每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈两条边的受力方向，保证线圈能不停地转动下去。
19. （2024·吉林）有关电和磁的知识，下列说法正确的是（ ）。
A. 发电机的工作原理是电磁感应现象
B. 验电器的原理是同种电荷相互吸引
C. 电风扇工作时将机械能转化为电能
D. 电流的磁场方向跟电流的方向无关
【答案】A。
【解析】A．发电机是利用电磁感应现象的原理来制成的，故A正确；
B．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故B错误；
C．电风扇工作时将电能转化为机械能，故C错误；
D．电流产生的磁场方向跟电流方向有关，当通电导体中电流方向发生改变时，所产生的磁场方向也发生改变，故D错误。故选A。
20. （2024·广西）（多选）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（ ）。
A 电动机主要由磁体和线圈组成
B. 电动机主要把动能转化为电能
C. 对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向
D. 电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关
【答案】AC。
【解析】AB．电动机的工作原理是，通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机主要由磁体和线圈组成，工作时主要把电能转化为机械能，故A正确，B错误；
C．通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，磁场方向不变，对调电源正、负极，可改变线圈中的电流方向，所以能改变电动机的转动方向，故C正确；
D．根据焦耳定律可知，电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻有关，故D错误。故选AC。
11 电磁感应现象与感应电流
【点拨】 （1）产生感应电流的条件：产生感应电流的条件是部分导体切割磁感线，所谓“切割磁感线”，垂直切割或斜着切割都可以，这个过程可以是导体运动切割磁感线，也可以是磁场运动让导体切割磁感线。 （2）感应电流的大小和方向：感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向就会发生变化。若两者同时反向，则感应电流的方向不变。
21. （2024·内蒙古赤峰）将扬声器、开关和电流表连成如图电路，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，下列选项与其原理相同的是（ ）。
A. 电动机 B. 发电机 C. 电磁铁 D. 电铃
【答案】B。
【解析】电流表指针左右摆动，是因为导体切割磁感线的运动方向不断变化，感应电流方向发生变化的结果。
A．电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，故A不符合题意；
B．发电机是利用电磁感应现象制成的，故B符合题意；
C．电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故C不符合题意；
D．电铃的主要元件是电磁铁，其原理是利用电流的磁效应制成的，故D不符合题意；故选B。
22. （2024·黑龙江齐齐哈尔）如图所示，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。这种现象叫做电磁感应。则下列装置中，利用此原理工作的是（ ）。
A. 电磁起重机 B. 动圈式话筒
C. 电磁继电器 D. 扬声器
【答案】B。
【解析】A．电磁起重机是利用电磁铁的吸力来吊起重物的，故A不符合题意；
B．动圈式话筒工作过程是：声波振动→引起膜片振动→带动线圈振动→线圈切割永久磁体的磁场产生感应电流→经放大传给扬声器，故B符合题意；
C．电磁继电器的工作原理主要是电流的磁效应。当有电流流过时，电磁继电器中的线圈会产生磁性，吸引衔铁，从而接通或断开工作电路，故C不符合题意；
D．扬声器的工作原理是扬声器音圈(线圈)中通入音频放大器放大后的变化的音频电流，通电线圈在磁场中受到变化的磁场力的作用而振动，带动振膜，发出声音，故D不符合题意。故选B
12 发电机
23. （2024·黑龙江绥化）随着新能源技术的日渐成熟，风力发电机已经在我市投入使用，下图与发电机原理相同的是（ ）。
A. B.
C. D.
【答案】B。
【解析】风力发电机是风力推动发电机工作，发电机利用电磁感应现象发电。
A．图A时奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，与发电机的原理不同，故A不符合题意；
B．图B中，闭合电路的部分导体在做切割磁感线运动时，产生感应电流，与发电机的原理相同，故B符合题意；
C．图C中，通过变阻器接入电路阻值的变化，调节电磁铁的磁性强弱，与发电机的原理不同，故C不符合题意；
D．图D中，通电导体在磁场中受到力的作用而运动，是电动机的工作原理，不是发电机的工作原理，故D不符合题意。故选B。
24. （2024·甘肃武威）兰州马拉松已成为兰州的一张名片。比赛计时采用感应芯片，运动员佩戴感应芯片通过起点和终点磁场地带时，芯片里的线圈就会产生电流，激发芯片发送编码信息，系统自动获取信息并计时。下列器件中与此工作原理相同的是（ ）。
A. 发电机 B. 电磁继电器 C. 电风扇 D. 电铃
【答案】A。
【解析】由题意可知，当运动员佩戴感应芯片通过起点、终点磁场地带时，芯片里的线圈切割磁感线运动，线圈中就会产生感应电流，所以是电磁感应原理，是发电机的工作原理；电风扇是电动机的工作原理，电磁继电器和电铃是利用电流的磁效应工作的，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)模块三 电学
第18讲 电与磁【讲义】（2-4分）（原卷版）
目 录
课标透析，考向预测 2
思维导图，知识领航 3
考点精研，易错明晰 4
考点一 磁现象 磁场 4
考点二 电生磁 6
考点三 电磁铁 电磁继电器 8
考点四 电动机 11
考点五 磁生电 13
题型归纳，技巧点拨 16
01 磁现象 16
02 磁极与磁极间相互作用 17
03 地磁场 18
04 奥斯特实验 18
05 通电螺线管的磁场 19
06 安培定则 20
07 电磁铁及其工作原理 21
08 电磁继电器 22
09 磁场对通电导体的作用 23
10 电动机 24
11 电磁感应现象与感应电流 25
12 发电机 26
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。
考查内容 一、磁现象 磁场； 二、电生磁； 三、电磁铁 电磁继电器； 四、电动机； 五、磁生电
考点分布 考查频率 命题趋势
01 磁现象 ☆☆ 《电与磁》是学生首次接触到“磁现象”，因为磁现象大都需要通过实验来感知“磁场”的存在，所以本单元的实验内容就显得尤为重要，考题内容涉及到实验考题肯定会很多。 本单元在中考试卷中属于必考内容。试题一般为一到两个题，所占分值在2分-4分之间。 本单元考点主要集中在磁场与磁感线、地磁场、奥斯特实验、通电螺线管的磁场及作图、影响电磁铁磁性强弱的因素、电磁继电器的应用、磁场对通电导体的作用、电动机的工作原理、电磁感应现象、产生感应电流的条件、发电机和电磁转换类型的判断等
02 磁极与磁极间相互作用 ☆☆
03 地磁场 ☆☆☆
04 奥斯特实验 ☆☆☆
05 通电螺线管的磁场 ☆☆☆
06 安培定则 ☆☆
07 电磁铁及其工作原理 ☆☆
08 电磁继电器 ☆☆
09 电动机 ☆☆☆
10 电磁感应现象与感应电流 ☆☆☆
12 发动机 ☆☆☆
考点一 磁现象 磁场
一、磁现象
磁性 我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。铁、钴、镍等物质称为铁磁性物质（磁性材料）
磁体 具有磁性的物体叫做磁体。 特点：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料时，不必与这些物体直接接触，如隔着薄木板，磁体也能吸引铁块
磁极 条形磁体的两端磁性最强，中间部位磁性最弱。磁体吸引能力最强的两个部位叫磁极。 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极（S极），指北的那个磁极叫北极（N极）
同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引
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
磁化的三种方式：（1）将能够被磁化的物体放入强磁体周围；（2）将能够被磁化的物体放入强电流周围；（3）用磁体的南极或北极，沿能被磁化的物体向一个方向摩擦几次
消磁 通过撞击、煅烧或使用消磁器使磁体失去磁性的过程
二、磁场
磁场 磁体周围存在着某种物质，这种物质叫做磁场，磁极间的相互作用就是通过磁场（特殊物质）发生的
磁场的基本性质 对放入其中的磁体产生力的作用
磁场的方向 物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时北极所指的方向，就是改点磁场的方向。 在磁场中某一点，磁场方向是一定的，在磁场中的不同地方，磁场的方向一般不同，即磁场具有方向性
磁感线 在磁场中画一些有方向的曲线，使曲线上任一点的切线方向都跟该点磁场方向一致，就可以形象地描述磁场了，这样的曲线叫做磁感线
磁场是真实存在于磁体周围的一种特殊物质，而磁感线是人们为了直观、形象的描述磁场的方向和分布情况而引入带有方向的曲线，它并不是真实存在的。正如探究光时，引入光线的概念一样。这在物理学上称为模型法
磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体的两极处磁感线最密，表示磁体两极处的磁场最强
磁感线是有方向的，磁体周围任意一点的磁场方向都是沿着磁感线从N极指向S极的
在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极；在磁体内部，磁感线从磁体的S极出发回到N极，形成一条条闭合曲线
在画图时，因受纸面的限制，只画了一个平面内的磁感线的分布情况。但实际上磁体周围的磁感线的分布是立体的，在磁体周围空间都分布有磁场
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
磁体周围不管磁感线如何曲折都不会相交，因为磁场中任何一点的磁场只有一个确定的方向，如果某一点有两条磁感线相交，则该点的磁场就有两个方向，这是不可能的
三、地磁场
地磁场 地球本身相当于一个大磁体，地球周围存在着磁场，叫做地磁场
小磁针的N极总是指向北方，说明地磁场的磁场方向在地表是由南指向北的，所以地磁场的北极应在应在地理的南极附近，地磁场的南极应在地理的北极附近
磁偏角 地磁场的两极与地理两极并不重合，所以小磁针所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有点偏离。地磁南、北极的连线和地理南、北极的连线之间有一个夹角，称为磁偏角
【例1】（23-24八年级下·江苏南京·期末）厨房中的抽油烟机能将油烟“吸走”。下列现象中，“吸”的物理原理与其相同的是（ ）。
A．与头发摩擦过的气球能“吸”起纸屑 B．磁铁能“吸”铁钉
C．削平的铅柱挤压后会“吸”在一起 D．客车行驶时窗帘被“吸”出窗外
【变式1-1】（23-24九年级上·山东淄博·期末）大约在北宋初年，我国又创制了一种指南工具——指南鱼：用一块薄薄的铁片做成，形状很像一条鱼。将其磁化后，浮在水面上，其静止时鱼头指向南方。下列说法正确的是（ ）。
A．“指南鱼”也可以用铜片做成
B．“指南鱼”静止时鱼头指向的是地磁场的N极附近
C．“指南鱼”腹部磁性最强
D．“指南鱼”周围存在磁感线
【变式1-2】（23-24九年级上·河北邯郸·期末）某同学用图乙所示的天然磁石仿制图甲所示的司南，他以该磁石的D端为勺柄打磨成司南，再用细线将其悬挂，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）。
A．天然磁石周围的磁感线是真实存在的
B．天然磁石的B端是N极
C．天然磁石B、D两端磁性最弱
D．图丙司南静止时，勺柄指向地理的北方
【变式1-3】（23-24九年级上·山东济南·期末）小伟用磁体将缝衣针磁化后，将其放在水中漂浮的一片树叶上，成为一个“自制指南针”。他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。下列说法正确的是（ ）。
A．树叶尖端应标注“S”极 B．树叶尖端指向的是地磁南极
C．树叶周围存在磁场和磁感线 D．树叶尖端会排斥磁体的N极
考点二 电生磁
一、电流的磁效应
奥斯特实验 在静止的小磁针上方放一根与小磁针平行的直导线，依次进行如图甲、乙、丙所示的操作。 （1）通电导线周围存在着磁场； （2）电流的磁场方向与电流方向有关。
电流的磁效应 通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应
二、通电螺线管的磁场
通电螺线管 （1）把导线缠绕在圆筒上，就做成了一个螺线管，也叫线圈。接通电源的螺线管叫通电螺线管。 （2）给螺线管通电后，各线圈产生的磁场叠加在一起，通电螺线管周围就产生了较强的磁场
通电螺线管外部的磁场 （1）通电螺线管外部的磁场方向与电流方向有关； （2）通电螺线管外部磁场跟条形磁体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极； （3）通电螺线管的内部也存在磁场，其磁场方向与外部相反（内外磁场方向大致走向相反）
通电螺线管的极性 通电螺线管两端的极性与通电螺线管中电流方向有关
通电螺线管两端的极性与通电螺线管中线圈的绕向有关
三、安培定则
安培定则 用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极（N极）
安培定则的应用 已知通电螺线管中电流的方向，判断通电螺线管两端的极性。 具体方法： ①标出通电螺线管中电流的方向； ②用右手握住螺线管，让弯曲的四指指向螺线管中电流方向； ③大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，如图所示。
已知通电螺线管两端磁极，判断通电螺线管中电流的方向。 具体方法： ①先用右手握住通电螺线管，大拇指指向N极； ②弯曲的四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； ③按照四指弯曲的方向在螺线管中标出电流方向。
【例2】（23-24九年级上·陕西延安·期末）据物理学史记载，最先发现通电导线周围存在磁场的科学家是（ ）。
A．安培 B．欧姆 C．奥斯特 D．瓦特
【变式2-1】（23-24九年级上·河南安阳·期末）如图是小明做奥斯特实验时的装置图，下列说法正确的是（ ）。
A．实验时，导线平行架到小磁针上方，更易看到小磁针转动的现象
B．通电导线周围的磁场方向与电流方向无关
C．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动；若把小磁针放置到导线上方，它将不动
D．实验装置准备好后，迅速闭合开关，小磁针转动：若将小磁针移去，通电导线周围将不存在磁场
【变式2-2】（23-24九年级上·山东东营·期末）某物理兴趣小组的同学对“电与磁”非常感兴趣，他们共同完成了以下实验：探究通电螺线管外部磁场的分布
（1）如图所示,闭合开关后，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在 ；
（2）把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；
（3）观察图甲发现，通电螺线管外部的磁场分布与 形磁体的磁场分布十分相似；
【变式2-3】（22-23九年级上·北京海淀·期末）图中所示是探究“通电直导线周围是否存在磁场”实验装置的一部分，置于水平桌面上静止的小磁针上方有一根与之平行的直导线。当直导线中通过如图所示的电流时，小磁针发生偏转。下列说法正确的是（ ）
A．首次通过本实验发现电、磁间有联系的科学家是焦耳
B．小磁针用于检验通电直导线周围是否存在磁场
C．只改变直导线中的电流方向，小磁针偏转方向与图中所示相同
D．只改变直导线中的电流大小，小磁针偏转方向与图中所示相反
考点三 电磁铁 电磁继电器
一、电磁铁
电磁铁 用一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过时由磁性，没有电流时就失去磁性。我们把这种磁体叫做电磁铁
电磁铁极性的判断 插入铁芯只是为了增强螺线管的磁性，不会影响通电螺线管的磁极磁性，仍然可以用安培定则来表述电流方向和磁极之间的关系
影响电磁铁磁性强弱的因素 电磁铁的匝数一定时，线圈中通过的电流越大，电磁铁的磁性越强
线圈中通过的电流大小一定时，外形相同的线圈，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
电磁铁的特点及应用 特点：①磁性的有无可通过通断电流来控制；②磁极的极性可通过改变电流的方向来实现；③磁性的强弱可通过改变电流大小、线圈的匝数来控制
应用：（1）对磁性材料有力的作用。主要应用在电铃、电磁起重机、电磁刹车装置和许多自动控制装置上；（2）产生强磁场。现代技术上很多地方需要的强磁场都是由电磁铁提供的，如磁浮列车、磁疗设备、测量仪器以及研究微观粒子的加速器等
二、电磁继电器
1.定义：电磁继电器是利用低电压、弱电流的通断，来间接控制高电压、强电流电路的通断的装置，其实质就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。含电磁铁的电路称为低压控制电路，被控制的电路称为高压工作电路。
2.构造及工作原理：电磁继电器的电路包括低压控制电路、高压工作电路两部分，如图所示。
控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸下衔铁，动、静触点接触，接通工作电路；控制电路断开时，电磁铁失去磁性，在弹簧作用下释放衔铁，动、静触点分离，工作电路断开。从而通过控制电路的通断来控制工作电路的通断。
3.电磁继电器的应用
远离高电压 利用电磁继电器可以通过控制低压电路通断间接控制高压电路的通断，使人避免高压触电的危险，如大型变电站的高压开关等。
远离有害环境 利用电磁继电器可以使人远离高温、有毒等有害环境，实现远距离控制。如核电站中的开关等。
实现自动控制 在电磁继电器控制电路中接入对温度、压力或光照敏感的元件，利用这些元件操纵控制电路的通断，还可以实现对温度、压力、或光照的自动控制。如水位自动报警器、温度自动报警器等。
【例3】（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示，电源、滑动变阻器与螺线管相连，闭合开关，在通电螺线管的右端放置一个小磁针，小磁针静止时N极指向水平向右。则下列说法正确的是（ ）。
A．电源左端为负极
B．通电螺线管的左端为N极
C．将滑动变阻器的滑片P向左移动，通电螺线管的磁性增强
D．若对调电源的正负极位置，闭合开关，则小磁针静止时其N极指向将改变
【变式3-1】（23-24九年级上·山东泰安·期末）如图GMR是一个巨磁电阻，其阻值随周围磁场强度的增强而减小。如图所示，当闭合开关S1和S2时，下列说法正确的是（ ）。
①小磁针在开关闭合时向顺时针方向旋转
②当滑片P向左移时，电流表示数变大
③当滑片P向左移时，灯泡变亮
④当滑片P向右移时，电磁铁的磁性增强，GMR阻值变小
A．②③④ B．①②④ C．①和② D．①和④
【变式3-2】（23-24九年级上·江苏宿迁·期末）如图是汽车启动原理图，汽车启动时需将钥匙插入钥匙孔并旋转（相当于闭合开关），根据电路图，下列说法正确的是（ ）。
A．电磁铁是根据电磁感应原理制成的
B．工作时，电磁铁的上端为S极
C．电动机的工作电压比电磁铁的工作电压低
D．电磁铁通电时，吸引上方的衔铁，触点A、B接触，汽车启动
【变式3-3】（23-24九年级上·陕西西安·期末）小明设计了一个电梯自动报警模拟装置，如图-1所示。在控制电路中，电源电压为12V，R1为滑动变阻器，R2为压敏电阻，R2的阻值大小随压力F的变化关系如图-2。所示。闭合开关S1和S2，当压敏电阻受到的压力达到4000N时，电磁铁线圈中的电流为0.1A，此时衔铁被吸下，动触点K与触点A断开，同时与触点B接触，电动机停止工作，报警铃声开始响起。电磁铁线圈的电阻忽略不计。下列说法正确的是（ ）。
A．S1闭合时，电磁铁的上端为N极
B．当电梯自动报警铃声未响起时，控制电路的总功率大于18W
C．当电梯自动报警铃声开始响起时，R1的功率为0.4W
D．若控制电路电源电压降低，要保证电梯最大载重不变，应将R1的滑片P向左移
考点四 电动机
一、磁场对通电导体的作用
磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中会受到力的作用（通电导线在磁场中受到磁力的作用，发生运动）
磁力的方向和电流方向、磁场方向有关
磁场对通电线圈的作用 通电线圈在磁场中受力会发生转动，但不能持续转动
如果不能使通过线圈的电流发生改变，通电线圈则不能持续的转动下去
二、电动机
电动机构造 转子—转动的线圈；定子—固定不动的磁体
工作原理 根据通电线圈在磁场中受力的作用而发生转动的原理制成的
线圈在磁场中的转动 通电后的线圈会转动，转过平衡位置后，受到的力要阻碍它的转动，故线圈又会减速至零，向反方向转动，这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
使线圈连续转动的方法 方法一：当线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，让线圈靠惯性转过后半周。但因为后半周线圈不受力的作用，故这种方法线圈的转动不稳定，动力弱。 方法二：在线圈转动的后半周，设法改变电流方向，使线圈在后半周也获得同转动方向相同的动力，这样线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机就是采用该方法使线圈连续转动的，实现该目的的装置叫换向器
换向器 当线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，从而使线圈获得同转动方向相同的力，能持续转动下去
电动机中的能量转化 电动机在使用过程中，主要将电能转化为机械能对外做功
电动机的优点 结构简单、体积小、效率高、制造方便、污染较小，种类繁多，能满足各种不同的需求
扬声器 扬声器俗称“喇叭”，是十分常见的把电信号转换成声信号的装置，在发声的电子设备中都能见到它。扬声器主要由磁铁、线圈、锥形纸盆等构成。当通入大小和方向不断变化的电流时，线圈会受到大小和方向不断变化的磁场的作用力从而发生振动，并带动相连的纸盆振动发声
【例4】（23-24九年级上·山东济南·期末）小明所在的课外实践小组做了一个实验，在电池负极下面吸附一块圆柱形的强磁铁，把铜丝折成如图甲所示的形状，然后把铜丝放在电池上进行通电，如图乙所示，调整铜丝与磁铁的接触点至合适的位置，铜丝会以电池为轴心而不停地转动，相当于一个小型电动机，此装置的工作原理是（ ）。
A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用
C．电磁感应现象 D．磁极间的相互作用
【变式4-1】（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（ ）。
A．电动机工作时把机械能转化为电能
B．两个时刻图中磁场方向都是由左向右
C．在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同
D．两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同
【变式4-2】（23-24九年级上·四川成都·期末）在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（ ）。
A．ab处应该接入电源
B．根据该原理可以制成电动机
C．同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D．导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
【变式4-3】（23-24九年级上·河北唐山·期末）下列家用电器中，主要利用电动机工作的是（ ）。
A．日光灯 B．洗衣机 C．电饭锅 D．电热水器
考点五 磁生电
一、电磁感应现象
电磁感应现象 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的电流的现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流
感应电流的方向 感应电流的方向跟导线在磁场中做切割磁感线运动的方向和磁场的方向有关
产生感应电流的条件 （1）导体为闭合电路的一部分。如果电路不闭合，导体切割磁感线时不会产生感应电流。 （2）导体做切割磁感线运动。1）如果把磁场比作一块麦田，把磁感线比作生长的小麦，把导体比作镰刀，要切割小麦，必须让手指的镰刀与竖直的小麦成某一角度，垂直或斜着都可以切割到小麦，但如果镰刀在平行小麦的方向运动时，则无法切割；2）由运动的相对性可知，如果导体静止，让磁场运动，也能产生切割磁感线的效果，也能产生感应电流
感应电流的大小 导体做切割磁感线运动的速度越快，感应电流越大
磁场越强，感应电流越大
线圈匝数越多，感应电流越大
二、发电机
交变电流及其频率 （1）交变电流：大小和方向做周期性变化的电流叫交变电流，简称交流； （2）频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。我国家庭电网以交流供电，频率为50Hz
发电机 构造：磁体、线圈、铜环和电刷四个基本部分组成
工作原理：电磁感应
能量转化：机械能转化为电能
直流发电机：交流发电机线圈内产生的是交变电流，向外输出的也是交变电流；直流发电机线圈内产生的也是交变电流，但在对外输出时把两个铜环换成了换向器，通过换向器的作用使输出电流变成直流电
动圈式话筒：当声波使膜片振动时，连在膜片上的线圈（也叫音圈）随着膜片一起振动，因为线圈处于永磁体的磁场中，所以线圈会切割磁感线而产生随声音的变化而变化的感应电流
【例5】（23-24九年级上·广西贺州·期末）如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
（1）如果让磁体不动，用以下方法移动导线ab：
A．让ab上下平行移动 B．让ab水平前后移动
C．让ab水平左右移动 D．让ab在竖直面内转动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是 （填字母序号）
（2）如果让导线不动，用以下方法改变磁体：
A．改变磁体的磁极 B．换用磁性强度不同的磁体
C．让磁体上下移动 D．让磁体左右移动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是 （填字母序号）
（3）实验现象中使电流表指针发生摆动的共同点是： 电路的一部分导体在磁场中做 运动。
（4）电流表指针发生了摆动，说明电路中产生了电流，这种电流叫 电流，这个过程将 能转化为电能。
【变式5-1】（23-24九年级上·新疆乌鲁木齐·期末）对于如图中情境，下列说法正确的是（ ）。
A．图①是探究磁生电的实验
B．图②是话筒的工作原理
C．图③是电磁继电器的原理
D．图④是探究磁生电的实验
【变式5-2】（23-24九年级上·江西赣州·期末）如图所示是灵敏电流计的内部结构图，下列与其工作原理相同的是（ ）。
A． B．
C． D．
【变式5-3】（23-24九年级上·安徽安庆·期末）如图所示为交流发电机的工作原理图。当发电机的线圈ABCD绕转轴逆时针转动时，下列说法错误的是：（ ）。
A．当线圈转到图甲位置时，线圈中不能产生感应电流
B．当线圈转到图乙位置时，线圈不会受到磁场力的作用
C．当线圈转到图丁位置时，线圈中的感应电流方向与图乙相反
D．加快线圈的转动速度，产生的感应电流会增大
01 磁现象
【点拨】 （1）判断物体是否具有磁性的四个方法：1）根据磁体可以吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质；2）根据磁体的指向性；3）根据磁极间的相互作用规律，注意“斥定吸不定”；4）根据磁体不同部位磁性强弱不同且磁极的磁性最强的性质； （2）判断磁极：解答此类题目的关键是明确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。
1． （2024·内蒙古赤峰）模型法是人们通过一定的科学方法，建立一个适当模型揭示客观事物形态、特征和本质的研究方法。下列是一些使用模型法的实例，其中描述正确的是（ ）。
A. 甲图一束光从空气斜射入水中，折射光线远离法线
B. 乙图条形磁体外部的磁感线从磁体的N极出发，回到S极
C. 丙图斜面上的小球所受重力的方向沿斜面向下
D. 丁图是Be原子的结构模型，其原子核由质子和中子构成，中子带正电
2. 【中考新考法】小明学习了“电与磁”后，绘制了部分知识的思维导图，如图所示。请写出其中的空缺内容：①________；②________。
02 磁极与磁极间相互作用
【点拨】 （1）磁场与磁感线的区别 磁场磁感线客观真实存在不存在一种物质一种物理模型存在于磁体周围及内部任一点画出代表性的几条，方便分析、研究即可
（2）“三向归一”法判断磁场方向和小磁针指向：1）“三向归一”是指磁场方向、磁感线方向和小磁针方向静止时N极所指方向一致；2）若已知小磁针的N极指向，可按相同方向画出磁感线方向，然后根据磁体外部的磁感线由N极到S极，确定磁体的N、S极；3）若题目中已知磁体N、S极，可先画出磁感线的方向，然后根据小磁针在某点静止时N极的指向与该点磁感线方向相同，画出小磁针的指向。
3．下列关于磁场和磁感线的说法中错误的有（ ）。
①地磁场的磁感线是从地球北极附近发出回到南极附近的；
②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线；
③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针N极决定的；
④磁场看不见摸不着，但是可以借助小磁针感知它的存在
A．① B．①② C．①②③ D．①②③④
4.如图所示的磁体两极间磁感线的画法正确的是（ ）。
A．B．C．D．
03 地磁场
5．（2024·广西）在研究地磁场方向时，如图所示，发现司南的长柄静止时总是指向南方，则长柄相当于指南针的________极。我国宋代学者沈括最早记述了地理的两极和地磁场的两极________（选填“重合”或“不重合”）的现象。
6．（23-24九年级上·山东菏泽·期末）我国是最早用文字记载磁现象的国家之一，下列说法正确的是（ ）。
A．罗盘周围的磁感线真实存在且可见
B．司南静止时指南北是因为受到了地磁场的作用
C．“慈（磁）石召铁，或引之也”，说明磁石没有磁性
D．鱼形铁被磁化后制成的指南鱼只有一个磁极
04 奥斯特实验
7.（2024·广东广州）在学习“电与磁”后，某小组做了如下实验研究。
（1）如图甲，将指南针水平放置在木板上，指南针静止时a端指向北方，则a端是指南针的__________（选填“N极”“S极”），这是因为地球周围存在__________；
（2）为研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，请完成下列实验内容：
①如图乙，漆包线绕在铁钉上构成一个电磁铁，将它平行指南针放置在木板上；
②请用笔画线表示接线，按要求将图乙中的电源、开关、电流表、滑动变阻器和电磁铁连成串联电路（有部分导线已连接）。要求如下：____
Ⅰ.合上开关K，指南针在电磁铁的作用下，静止时a端仍然指向北方；
Ⅱ.滑动变阻器滑片P由C端向D端移动时，电流表的示数减小；
③电磁铁磁性强弱可以通过电磁铁吸引大头针的数目来判断。为研究线圈匝数一定时，电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，请设计记录实验数据的表格；____
④某次实验，电流表示数如图丙，此时电流为__________A。
8.请完成下列问题
做奥斯特实验时（如图），若将小磁针替换成一根与导线ab部分平行的直导线cd并通电 请根据已学知识推测，通电导线ab与cd之间 （选填“有”或“没有”）相互作用力，依据是
05 通电螺线管的磁场
【点拨】 （1）转换法的应用 磁场实际上是看不到的，所以我们在研究磁场的时候，主要通过研究磁场对小磁针的的作用来间接研究磁场，即通过小磁针是否受力偏转说明是否存在磁场，并通过不同位置小磁针的指向研究磁场的方向。 （2）“三步法”判断电源正负极（电源正负极或电流方向的判断） 先指：让拇指指向螺线管中的N极； 再标：根据四指指向标出螺线管中电流的方向； 后确定：根据电流方向确定电源正负极。 （3）螺线管上导线的绕法 →→。
9． （2024·甘肃临夏）在探究通电螺线管外部磁场方向的实验中，在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑分布无明显变化，这时需 ___________纸板，观察到铁屑排列成如图所示的形状。可见，通电螺线管外部磁场与 ___________磁体的磁场相似。
10. （2024·广西）如图所示，在探究通电螺线管外部磁场分布的实验中，闭合开关后，通电螺线管的上端为______ 极，将滑动变阻器的滑片向左移，铁钉吸起大头针的数量更______ （选填“多”或“少”）。
06 安培定则
【点拨】 （1）安培定则：安培定则是判断通电螺线管磁场分布的方法。利用安培定则不仅可以判断通电螺线管的磁场分布，换可以判断电流方向和螺线管的线圈绕向。 （2）“等效法”分析线圈间的作用力 将通电螺线管的每一圈都等效一个小的条形磁体，则这些条形磁体N、S极相互连接，所以只要一通电各个线圈就会相互吸引而使弹簧收缩。
11. （2024·江苏无锡）请在图的括号内标出通电螺线管左端的磁极，并在P点标出磁感线的方向。
12.通电螺线管左侧放一条形磁体，闭合开关后，小磁针静止在如图所示的位置。请标出：（1）电源右侧的极性（用“+”或“-”表示）；（2）a点磁感线方向；（3）小磁针静止时右端的磁极（用“N”或“S”表示）。
07 电磁铁及其工作原理
【点拨】 电磁铁的构造及工作原理：1）电磁铁内部插入的铁芯是能够被磁化，且磁性在断电时就消失的软磁体；2）电磁铁，有电流时由磁性，无电流时无磁性；3）电磁铁磁性的强弱与电流大小和线圈的匝数的多少有关。 （2）按要求连接电磁铁：1）根据滑动变阻器对电磁铁强弱的影响正确选择滑动变阻器的接线柱；2）由小磁针静止时的指向和磁极间的相互作用规律标出电磁铁的N极；3）根据安培定则标出电磁铁上线圈中电流方向，找出电磁铁上电流的流入端和流出端；4）把标出电流流入端的电磁铁当作一个已知正、负接线柱的用电器，依次连接各元件即可。
13. 【结合生活实际】（2024·湖北）全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁控制的，其构造示意图如下。当线圈通电后产生磁场，线圈上端为_________极，对衔铁施加_________（填方向）的力，使衔铁移动，阀孔打开，水流进洗衣机。
14. （2024·甘肃武威）如图甲所示为磁悬浮地球仪，悬浮时球体只能沿着“地轴”转动，它的“南”“北”指向与地球实际方位一致；地球仪中有一个磁铁，它的磁场与地磁场分布特点一致；环形底座内有一电磁铁，其电路原理如图乙所示。地球仪工作时，球体悬浮于空气中，则图甲中球体上方是“地磁场”的___________极（选填“N”或“S”），图乙中A端应连接电源的___________极（选填“正”或“负”）。
08 电磁继电器
【点拨】 电磁继电器的电路连接： （1）区分控制电路和工作电路； （2）分析外部条件的变化引起控制电路中电阻和电流的变化； （3）分析控制电路中电流的变化引起电磁继电器衔铁的动作； （4）分析衔铁动作对工作电路的影响，根据设计要求连接电路。
15.（2024·湖北武汉） 如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与水银和金属丝相连。
（1）闭合开关S后，当温度达到______℃时，发热电阻就停止加热；
（2）当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为N极，则“电源1”的______端为正极；
（3）为增强电磁铁的磁性，下列措施一定可行的是______（填序号）。
①增大“电源1”的电压 ②减小“电源2”的电压
③减少电磁铁线圈匝数 ④改变电磁铁中电流方向
16. （2024·广东）我国载人潜水器“奋斗者”号突破万米深潜，潜水器内氧气浓度过低会影响内部人员的生命安全。氧气可通过电解水的方式来制备。某科创小组设计了氧气浓度报警装置，其简化电路（未连接完整）如图甲所示。气敏箱可等效为一个电阻，其阻值R与氧气浓度c的关系如图乙所示。闭合开关，当氧气浓度时，绿灯正常发光；当时，红灯正常发光。已知电源电压及两灯的额定电压均为4.8V，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）“奋斗者”号下潜过程中，受到海水的压强变___________；
（2）电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为___________能；
（3）图甲中的A灯为___________（选填“红”或“绿”）灯；
（4）闭合开关S，当时，通过电磁铁线圈的电流为___________A；
（5）请根据文中信息，用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整，要求导线不能相交（为接线柱）。___________
09 磁场对通电导体的作用
17. （2024·湖北）下列设备利用了通电导线在磁场中受力工作的是（ ）。
A. 司南 B. 电饭煲
C. 手持电风扇 D. 风力发电机
18. （2024·广东）将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架A是___________（选填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈___________（选填“有”或“无”）作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动方向与原转动方向___________。
10 电动机
【点拨】 （1）顾名思义就是通电后“能动”的设备，也是将电能转化为机械能的设备，如电流表、扬声器等，都是利用磁场对通电导体有力的作用这一原理来工作的； （2）电动机的转向的调节：若改变电动机（或线圈）的转向，只改变电动机（或线圈）中电流方向或磁场方向即可；若同时改变电流方向或磁场方向，则线圈受力方向不变，即电动机（或线圈）的转向不变； （3）换向器的作用：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，为使线圈能够持续地转动下去，每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈两条边的受力方向，保证线圈能不停地转动下去。
19. （2024·吉林）有关电和磁的知识，下列说法正确的是（ ）。
A. 发电机的工作原理是电磁感应现象
B. 验电器的原理是同种电荷相互吸引
C. 电风扇工作时将机械能转化为电能
D. 电流的磁场方向跟电流的方向无关
20. （2024·广西）（多选）如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（ ）。
A. 电动机主要由磁体和线圈组成
B. 电动机主要把动能转化为电能
C. 对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向
D. 电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关
11 电磁感应现象与感应电流
【点拨】 （1）产生感应电流的条件：产生感应电流的条件是部分导体切割磁感线，所谓“切割磁感线”，垂直切割或斜着切割都可以，这个过程可以是导体运动切割磁感线，也可以是磁场运动让导体切割磁感线。 （2）感应电流的大小和方向：感应电流的方向与磁场方向、导体切割磁感线方向有关，当其中一个因素发生变化时，感应电流的方向就会发生变化。若两者同时反向，则感应电流的方向不变。
21. （2024·内蒙古赤峰）将扬声器、开关和电流表连成如图电路，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，下列选项与其原理相同的是（ ）。
A. 电动机 B. 发电机 C. 电磁铁 D. 电铃
22. （2024·黑龙江齐齐哈尔）如图所示，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。这种现象叫做电磁感应。则下列装置中，利用此原理工作的是（ ）。
A. 电磁起重机 B. 动圈式话筒
C. 电磁继电器 D. 扬声器
12 发电机
23. （2024·黑龙江绥化）随着新能源技术的日渐成熟，风力发电机已经在我市投入使用，下图与发电机原理相同的是（ ）。
A. B.
C. D.
24. （2024·甘肃武威）兰州马拉松已成为兰州的一张名片。比赛计时采用感应芯片，运动员佩戴感应芯片通过起点和终点磁场地带时，芯片里的线圈就会产生电流，激发芯片发送编码信息，系统自动获取信息并计时。下列器件中与此工作原理相同的是（ ）。
A. 发电机 B. 电磁继电器 C. 电风扇 D. 电铃
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