第八讲 电与磁
考点1磁现象、磁场、磁感线
微警示(1)不是所有的金属都能被磁体吸引。
(2)将条形磁体从中间截成两段,则每一段都有N、S极,不存在磁单极。
(3)磁场是客观存在的,而磁感线是为了描述磁场分布而假想的一些曲线,不是客观存在的。
考点2电生磁
微点拨(1)通电导体周围的磁场方向跟电流方向有关。
(2)电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。
(3)电磁铁的铁芯不能用铜棒或铝棒代替,因为铜或铝不是磁性材料,不能被磁化。
考点3电动机和发电机
【教材素材 基础题】
命题点1 磁现象、磁场、磁感线
1.(九全P150T2改编)如图所示,一根条形磁体,左端为S极,右端为N极。另外用弹簧测力计下悬挂一铁球,将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时,弹簧测力计的示数变化规律是( )
2.(九全P151T4改编)图中画出了两个磁极间的磁感线,这两个磁极都是 (选填“N”或“S”)极,图中B点的小磁针静止时北极所指的方向向 (选填“上”或“下”)。
命题点2 电生磁
3.(九全P152图20.2-1改编)如图所示,在奥斯特实验中,导线通电时,导线附近的小磁针发生了 ,证实了电流周围存在 。
4.(九全P153实验原创)在探究通电螺线管外部磁场的方向时,玻璃板上均匀地撒铁屑,闭合开关,轻敲玻璃板,铁屑的分布情况如图所示。铁屑在玻璃板上的分布与 的磁场分布非常相似。若把连接电源正、负极的接线对调,再闭合开关,轻敲玻璃板,此时铁屑的分布情况 (选填“改变”或“不变”),小磁针N、S极的指向 (选填“改变”或“不变”)。
5.(九全P160T2改编)如图所示是一种水位自动报警器的原理图,容器中装有盐水,水位到达A时, (选填“红”或“绿”)灯亮,说明盐水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。在工作电路中,电磁继电器是一种 (选填“用电器”或“开关”)。
命题点3 电动机和发电机
6.(九全P162图20.4-3甲原创)如图,这是 (选填“发电机”或“电动机”)原理图,若将图中磁体的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”)。
7.(九全P171T1改编)图中a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。当导线a在磁场中按箭头方向运动时,不能产生感应电流的是( )
考点1通电螺线管的磁场(重点)
例题1 根据图中通电螺线管的磁感线方向回答下列问题:
(1)通电螺线管的右端为 极。
(2)小磁针静止时,其左端为 极。
(3)电源的正极在 侧。
(4)若通电螺线管右侧的小磁针指向如图所示,请画出螺线管的绕线。
技法点拨安培定则的应用
(1)已知电流方向判断螺线管的磁极:
(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:
(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:
【训练1】(2024·内江中考)如图,小磁针静止在通电螺线管右侧,请根据图中磁感线的方向,在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性(“ N”或“S”),在电源左边的括号内标出极性(“+”或“-”)。
考点2电磁现象的辨析及应用(重点)
例题2 根据图片回答问题:
角度1 辨析装置及现象
(1)图甲是 实验装置图,证明了电流周围存在 。
(2)图乙是“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验装置图,将两电磁铁线圈串联起来是为了控制 相等;在此条件下可得出的结论是:线圈的匝数 ,电磁铁的磁性越强。
(3)探究电磁感应的实验装置是图 ,探究磁场对电流的作用的装置是图 。
角度2 辨析应用
(4)能说明电动机工作原理的是图 ,能说明发电机工作原理的是图 ,能说明电磁铁工作原理的是图 。
(5)银行、超市用的刷卡机的工作原理是图 。
(6)图丙中的能量转化是 ,图丁中的能量转化是 。
技法点拨电磁三现象的辨析及应用
项目 电流磁效应 (电生磁) 电磁感应 (磁生电) 磁场对电流 的作用
发现者 丹麦奥斯特 英国法拉第 法国安培
实验 装置 图
因果 关系 电流→磁场 磁场、运动→电流 磁场、电流 →运动
能量 转化 — 机械能→电能 电能→机 械能
主要 应用 电磁铁、电磁继电器、电话的听筒 发电机、动圈式话筒 电动机、扬声器
【训练2】(2025·山东中考)在青岛港的全自动智能化码头,自动导引车经过布置在地上的磁钉时,会产生感应电流,进而实现精准定位。以下实验能揭示此原理的是( )
实验1探究通电螺线管外部磁场的方向
【图·过实验】
图示过程
操作关键 1.把小磁针放到螺线管四周不同的位置,记录小磁针N极指向,即该点磁场的方向。 2.改变螺线管中电流的方向,重新记录螺线管周围磁场的方向
实验结论 1.通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。 2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关
评估 1.小磁针的作用:判断磁场的方向。 2.使通电螺线管磁性增强的方法: (1)在螺线管中插入一根铁棒; (2)增大电流
【全·通考点】
典题1 小明用螺线管、小磁针、开关和电源来探究通电螺线管外部磁场的方向。
基础点
(1)小明先把小磁针放在螺线管四周不同的位置,给螺线管通电前,小磁针静止时,N极指向地理的 (选填“南极”或“北极”)。
(2)给螺线管通电后,小磁针的指向如图甲所示(黑色部分为N极),说明通电螺线管外部磁场与 磁体的磁场相似,通电
螺线管的N极在 (选填“左”或“右”)端。
(3)在通电螺线管周围放入小磁针的作用是 。
(4)实验中将电源的正负接线对调再做实验,这是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系。
能力点
(5)若想增强通电螺线管的外部磁场,使实验效果更明显,可采取的方法是 。
(写出一条即可)
(6)在图甲实验中,闭合开关后小明发现螺线管中间部位两侧的小磁针没有发生偏转,而其他位置的小磁针均发生了偏转,这两处小磁针不偏转的可能原因: 。
(7)(建立模型)法国科学家安培认为,磁体是由许许多多小磁针定向排列构成,其宏观体现就是N极和S极,我们规定:磁场中小磁针静止时N极的指向为磁场方向,则甲图中,通电螺线管内部的磁场方向应该是 (选填“自左向右”或“自右向左”)。
①螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成,通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成,因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图乙所示,则其B端是 极。
②地球周围存在磁场,有学者认为,地磁场是由地球带电自转形成圆形电流引起的,地球自转的方向为自西向东,则形成圆形电流方向与地球自转方向 (选填“相同”或“相反”),物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向,那么地球带 (选填“正”或“负”)电。
实验2探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【图·过实验】
图示过程 开关:控制电路的通断
蹄形磁体:产生磁场
导体棒AB:相当于电源,能形成电流
实验方法 转换法 (1)根据电流表指针是否偏转判断电路中是否产生感应电流 (2)根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向 (3)根据电流表指针的偏转角度判断感应电流的大小
控制变量法 (1)探究感应电流方向与磁场方向的关系:控制导体运动方向不变,改变磁场方向,观察电流表指针的偏转方向 (2)探究感应电流方向与导体运动方向的关系:控制磁场方向不变,改变导体运动方向,观察电流表指针的偏转方向
实验结论 (1)产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动 (2)感应电流的方向与磁场方向、导体运动的方向有关
续表
评估 (1)实验中电流表指针偏转不明显的原因及改进措施: ①原因:感应电流太小; ②改进措施:加快导体切割磁感线的速度、换磁性更强的蹄形磁铁、用多匝数线圈替代单根导体棒等 (2)实验过程中的能量转化:机械能转化为电能 (3)实验中将电流表换成电源:可以探究通电导线在磁场中受到力的作用
【全·通考点】
典题2 如图甲是“探究什么情况下磁可以生电”的装置,用棉线将一段导体AB悬挂起来,放置于蹄形磁铁的磁场中,再用导线把导体AB和电流表连接起来,组成了闭合电路。
基础点
(1)该实验中,电流表的作用是 、 。
(2)确认电流表能正常工作后,某同学发现,无论导体AB在磁场中怎样运动,电流表的指针均不发生偏转,其主要原因可能是 、 。
(3)在老师的指导下,兴趣小组对实验进行完善后,观察到的现象如表所示,由此可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中会产生感应电流。
序号 磁体(磁极)放置方式 导体AB运动情况 电流表指针偏转情况
1 上N下S 静止 不偏转
2 竖直向上运动 不偏转
3 竖直向下运动 不偏转
4 上N下S 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
6 上S下N 向左运动 向左偏转
7 向右运动 向右偏转
(4)比较第4、5(或6、7)次实验可以得出: 。
(5)在此实验过程中,能量转化情况是 。利用这一原理,人们在生产生活中制成了 。
(6)若在整理器材时未断开电路,先水平向左迅速撤去蹄形磁铁(导体AB不动),则电流表的指针 (选填“会”或“不会”)偏转。
能力点
(7)针对这个实验,小勇进行了进一步的探究,他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想,于是他设计了如下的实验方案:
①保持磁场强弱不变,让导体AB以 (选填“相同”或“不同”)的速度沿相同方向做切割磁感线运动,观察电流表指针偏转幅度。
②如果电流表指针偏转幅度不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度 (选填“有关”或“无关”)。
(8)若将此装置中电流表换成 ,可进一步探究电动机的工作原理。
(9)小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小,于是他设计了如图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验,此时需要在电路中再接入的元件是 。
(10)小夕用如图丙的装置进行实验,发现将条形磁铁向下插入线圈时,电流表的指针 ;保持条形磁铁在线圈中不动,向上提起线圈时,电流表的指针 。
题组一:磁场、磁感线
1.(2024·成都中考)如图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关,小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是( )
A.根据小磁针指向可以判定通电螺线管的右端为S极
B.小磁针静止时N极所指方向就是该点的磁场方向
C.将小磁针移到其他位置,N极所指方向一定不变
D.本实验可以得出:通电螺线管的磁极与电流方向无关
2.(2025·宜宾中考)明朝郑和下西洋时,航行中使用罗盘和星象来辨别方向,其中罗盘小磁针的北极指向地磁场的 极,地磁场的北极在地理的 极附近。
3.(2025·福建中考)为了提高学生户外生存技能,学校开展自制指南针实践活动。将回形针掰直,磁化后放在树叶上,漂浮于水面,如图,回形针在地球 的作用下,静止后指向南北。参照冬季午间小草的影子偏向北方,进一步推测A端是回形针磁体的 极。
4.(2025·安徽中考)在“探究磁体周围的磁场分布”实验中,小丁同学正确描绘出某蹄形磁体磁极附近的磁感线分布如图所示,则该蹄形磁体下端的磁极是 极。
5.(2024·扬州中考)如图,请标出电源正负极和磁感线的方向。
题组二:电磁铁和电磁继电器
6.(2024·自贡中考)如图所示是自贡某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,关于它的说法正确的是( )
A.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮
B.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮
C.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮
D.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮
7.(2023·济宁中考)现在医学上使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏,推动血液循环。如图所示,当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为 极,此时活塞将向 运动,促使血液流动。
8.(2023·赤峰中考)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 。
题组三:电磁现象及其应用
9.(2025·湖南中考)动圈式话筒可将声信号转换成电信号。下列四幅实验装置图能反映其工作原理的是( )
10.(2025·成都中考)将两个玩具电动机M1、M2的转轴用塑料管连接起来,如图。闭合开关,小灯泡发光,原因是M1带动M2,让M2的线圈切割 ,产生感应电流。若只将电池的正负极对调,闭合开关后,M1的转动方向会 。
题组四:探究通电螺线管外部磁场的方向
11.(2025·江西中考) 【实验名称】探究通电螺线管外部磁场的方向
某组同学通过探究,已了解通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极,它们的极性可以用小磁针的指向来判定后,接着探究通电螺线管两端的极性由什么因素决定。
【猜想】
A.可能由螺线管的绕向决定
B.可能由电源正负极的接法决定
C.可能由螺线管中电流的方向决定
(注解:螺线管两接线柱和电源正负极的接法简称电源正负极的接法)
【证据】用 将如图所示的器材连接成电路,把小磁针放在螺线管两端,闭合开关,观察并记录小磁针静止时N极的指向、螺线管的绕向、电源正负极的接法、螺线管中电流的方向。如图所示是本组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。
【解释】
(1)观察分析甲、乙两图,螺线管的绕向相同,通电螺线管的同一端磁极 ;
(2)观察分析甲、丙两图,电源正负极的接法相同,通电螺线管的同一端磁极 ;
(3)观察分析 两图,螺线管中电流的方向相同,通电螺线管的同一端磁极相同;
(4)分析以上证据可知,通电螺线管的极性由螺线管中 决定,而不取决于 ,也不取决于 。
题组五:探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
12.(2025·南充中考)在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中,某小组利用电流表、开关、U形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
(1)探究小组将观察到的现象记录在表中。
分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动;
(2)探究小组观察到磁体不动时,导体棒向右运动,指针向右偏转,向左运动,指针向左偏转;若导体棒静止不动,磁体向右运动时,观察到电流表指针向 偏转;
(3)探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小,你有什么方法使指针偏转角度变大
答: 。 (写出一种即可) 第八讲 电与磁
考点1磁现象、磁场、磁感线
微警示(1)不是所有的金属都能被磁体吸引。
(2)将条形磁体从中间截成两段,则每一段都有N、S极,不存在磁单极。
(3)磁场是客观存在的,而磁感线是为了描述磁场分布而假想的一些曲线,不是客观存在的。
考点2电生磁
微点拨(1)通电导体周围的磁场方向跟电流方向有关。
(2)电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。
(3)电磁铁的铁芯不能用铜棒或铝棒代替,因为铜或铝不是磁性材料,不能被磁化。
考点3电动机和发电机
【教材素材 基础题】
命题点1 磁现象、磁场、磁感线
1.(九全P150T2改编)如图所示,一根条形磁体,左端为S极,右端为N极。另外用弹簧测力计下悬挂一铁球,将弹簧测力计自左向右沿水平方向移动时,弹簧测力计的示数变化规律是(D)
2.(九全P151T4改编)图中画出了两个磁极间的磁感线,这两个磁极都是 N (选填“N”或“S”)极,图中B点的小磁针静止时北极所指的方向向 下 (选填“上”或“下”)。
命题点2 电生磁
3.(九全P152图20.2-1改编)如图所示,在奥斯特实验中,导线通电时,导线附近的小磁针发生了 偏转 ,证实了电流周围存在 磁场 。
4.(九全P153实验原创)在探究通电螺线管外部磁场的方向时,玻璃板上均匀地撒铁屑,闭合开关,轻敲玻璃板,铁屑的分布情况如图所示。铁屑在玻璃板上的分布与 条形磁铁 的磁场分布非常相似。若把连接电源正、负极的接线对调,再闭合开关,轻敲玻璃板,此时铁屑的分布情况 不变 (选填“改变”或“不变”),小磁针N、S极的指向 改变 (选填“改变”或“不变”)。
5.(九全P160T2改编)如图所示是一种水位自动报警器的原理图,容器中装有盐水,水位到达A时, 红 (选填“红”或“绿”)灯亮,说明盐水是 导体 (选填“导体”或“绝缘体”)。在工作电路中,电磁继电器是一种 开关 (选填“用电器”或“开关”)。
命题点3 电动机和发电机
6.(九全P162图20.4-3甲原创)如图,这是 电动机 (选填“发电机”或“电动机”)原理图,若将图中磁体的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 改变 (选填“改变”“不改变”或“可能变也可能不变”)。
7.(九全P171T1改编)图中a表示垂直于纸面的一根导线,它是闭合电路的一部分。当导线a在磁场中按箭头方向运动时,不能产生感应电流的是(B)
考点1通电螺线管的磁场(重点)
例题1 根据图中通电螺线管的磁感线方向回答下列问题:
(1)通电螺线管的右端为 N 极。
(2)小磁针静止时,其左端为 S 极。
(3)电源的正极在 左 侧。
(4)若通电螺线管右侧的小磁针指向如图所示,请画出螺线管的绕线。
答:
技法点拨安培定则的应用
(1)已知电流方向判断螺线管的磁极:
(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:
(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:
【训练1】(2024·内江中考)如图,小磁针静止在通电螺线管右侧,请根据图中磁感线的方向,在螺线管左端和小磁针右端的括号内标出极性(“ N”或“S”),在电源左边的括号内标出极性(“+”或“-”)。
答:
考点2电磁现象的辨析及应用(重点)
例题2 根据图片回答问题:
角度1 辨析装置及现象
(1)图甲是 奥斯特 实验装置图,证明了电流周围存在 磁场 。
(2)图乙是“探究影响电磁铁磁性强弱因素”的实验装置图,将两电磁铁线圈串联起来是为了控制 电流 相等;在此条件下可得出的结论是:线圈的匝数 越多 ,电磁铁的磁性越强。
(3)探究电磁感应的实验装置是图 丁 ,探究磁场对电流的作用的装置是图 丙 。
角度2 辨析应用
(4)能说明电动机工作原理的是图 丙 ,能说明发电机工作原理的是图 丁 ,能说明电磁铁工作原理的是图 甲 。
(5)银行、超市用的刷卡机的工作原理是图 丁 。
(6)图丙中的能量转化是 电能转化为机械能 ,图丁中的能量转化是 机械能转化为电能 。
技法点拨电磁三现象的辨析及应用
项目 电流磁效应 (电生磁) 电磁感应 (磁生电) 磁场对电流 的作用
发现者 丹麦奥斯特 英国法拉第 法国安培
实验 装置 图
因果 关系 电流→磁场 磁场、运动→电流 磁场、电流 →运动
能量 转化 — 机械能→电能 电能→机 械能
主要 应用 电磁铁、电磁继电器、电话的听筒 发电机、动圈式话筒 电动机、扬声器
【训练2】(2025·山东中考)在青岛港的全自动智能化码头,自动导引车经过布置在地上的磁钉时,会产生感应电流,进而实现精准定位。以下实验能揭示此原理的是(D)
实验1探究通电螺线管外部磁场的方向
【图·过实验】
图示过程
操作关键 1.把小磁针放到螺线管四周不同的位置,记录小磁针N极指向,即该点磁场的方向。 2.改变螺线管中电流的方向,重新记录螺线管周围磁场的方向
实验结论 1.通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。 2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关
评估 1.小磁针的作用:判断磁场的方向。 2.使通电螺线管磁性增强的方法: (1)在螺线管中插入一根铁棒; (2)增大电流
【全·通考点】
典题1 小明用螺线管、小磁针、开关和电源来探究通电螺线管外部磁场的方向。
基础点
(1)小明先把小磁针放在螺线管四周不同的位置,给螺线管通电前,小磁针静止时,N极指向地理的 北极 (选填“南极”或“北极”)。
(2)给螺线管通电后,小磁针的指向如图甲所示(黑色部分为N极),说明通电螺线管外部磁场与 条形 磁体的磁场相似,通电
螺线管的N极在 右 (选填“左”或“右”)端。
(3)在通电螺线管周围放入小磁针的作用是 判断磁场的方向 。
(4)实验中将电源的正负接线对调再做实验,这是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 电流 方向的关系。
能力点
(5)若想增强通电螺线管的外部磁场,使实验效果更明显,可采取的方法是 增大电流(或增加线圈匝数、在螺线管中插入铁芯) 。
(写出一条即可)
(6)在图甲实验中,闭合开关后小明发现螺线管中间部位两侧的小磁针没有发生偏转,而其他位置的小磁针均发生了偏转,这两处小磁针不偏转的可能原因: 该点电流的磁场方向与地磁场方向相同 。
(7)(建立模型)法国科学家安培认为,磁体是由许许多多小磁针定向排列构成,其宏观体现就是N极和S极,我们规定:磁场中小磁针静止时N极的指向为磁场方向,则甲图中,通电螺线管内部的磁场方向应该是 自左向右 (选填“自左向右”或“自右向左”)。
①螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成,通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成,因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图乙所示,则其B端是 N 极。
②地球周围存在磁场,有学者认为,地磁场是由地球带电自转形成圆形电流引起的,地球自转的方向为自西向东,则形成圆形电流方向与地球自转方向 相反 (选填“相同”或“相反”),物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向,那么地球带 负 (选填“正”或“负”)电。
实验2探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
【图·过实验】
图示过程 开关:控制电路的通断
蹄形磁体:产生磁场
导体棒AB:相当于电源,能形成电流
实验方法 转换法 (1)根据电流表指针是否偏转判断电路中是否产生感应电流 (2)根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向 (3)根据电流表指针的偏转角度判断感应电流的大小
控制变量法 (1)探究感应电流方向与磁场方向的关系:控制导体运动方向不变,改变磁场方向,观察电流表指针的偏转方向 (2)探究感应电流方向与导体运动方向的关系:控制磁场方向不变,改变导体运动方向,观察电流表指针的偏转方向
实验结论 (1)产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动 (2)感应电流的方向与磁场方向、导体运动的方向有关
续表
评估 (1)实验中电流表指针偏转不明显的原因及改进措施: ①原因:感应电流太小; ②改进措施:加快导体切割磁感线的速度、换磁性更强的蹄形磁铁、用多匝数线圈替代单根导体棒等 (2)实验过程中的能量转化:机械能转化为电能 (3)实验中将电流表换成电源:可以探究通电导线在磁场中受到力的作用
【全·通考点】
典题2 如图甲是“探究什么情况下磁可以生电”的装置,用棉线将一段导体AB悬挂起来,放置于蹄形磁铁的磁场中,再用导线把导体AB和电流表连接起来,组成了闭合电路。
基础点
(1)该实验中,电流表的作用是 判断是否产生感应电流 、 判断感应电流的方向 。
(2)确认电流表能正常工作后,某同学发现,无论导体AB在磁场中怎样运动,电流表的指针均不发生偏转,其主要原因可能是 产生的感应电流太弱 、 断路(接触不良) 。
(3)在老师的指导下,兴趣小组对实验进行完善后,观察到的现象如表所示,由此可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动时,电路中会产生感应电流。
序号 磁体(磁极)放置方式 导体AB运动情况 电流表指针偏转情况
1 上N下S 静止 不偏转
2 竖直向上运动 不偏转
3 竖直向下运动 不偏转
4 上N下S 向左运动 向右偏转
5 向右运动 向左偏转
6 上S下N 向左运动 向左偏转
7 向右运动 向右偏转
(4)比较第4、5(或6、7)次实验可以得出: 感应电流的方向与导体运动方向有关 。
(5)在此实验过程中,能量转化情况是 机械能转化为电能 。利用这一原理,人们在生产生活中制成了 发电机 。
(6)若在整理器材时未断开电路,先水平向左迅速撤去蹄形磁铁(导体AB不动),则电流表的指针 会 (选填“会”或“不会”)偏转。
能力点
(7)针对这个实验,小勇进行了进一步的探究,他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线的运动速度有关”的猜想,于是他设计了如下的实验方案:
①保持磁场强弱不变,让导体AB以 不同 (选填“相同”或“不同”)的速度沿相同方向做切割磁感线运动,观察电流表指针偏转幅度。
②如果电流表指针偏转幅度不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度 有关 (选填“有关”或“无关”)。
(8)若将此装置中电流表换成 电源 ,可进一步探究电动机的工作原理。
(9)小明猜想磁场强弱会影响感应电流大小,于是他设计了如图乙所示的电磁铁代替原有磁体再次实验,此时需要在电路中再接入的元件是 滑动变阻器 。
(10)小夕用如图丙的装置进行实验,发现将条形磁铁向下插入线圈时,电流表的指针 偏转 ;保持条形磁铁在线圈中不动,向上提起线圈时,电流表的指针 偏转 。
题组一:磁场、磁感线
1.(2024·成都中考)如图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关,小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是(B)
A.根据小磁针指向可以判定通电螺线管的右端为S极
B.小磁针静止时N极所指方向就是该点的磁场方向
C.将小磁针移到其他位置,N极所指方向一定不变
D.本实验可以得出:通电螺线管的磁极与电流方向无关
2.(2025·宜宾中考)明朝郑和下西洋时,航行中使用罗盘和星象来辨别方向,其中罗盘小磁针的北极指向地磁场的 南 极,地磁场的北极在地理的 南 极附近。
3.(2025·福建中考)为了提高学生户外生存技能,学校开展自制指南针实践活动。将回形针掰直,磁化后放在树叶上,漂浮于水面,如图,回形针在地球 磁场 的作用下,静止后指向南北。参照冬季午间小草的影子偏向北方,进一步推测A端是回形针磁体的 S 极。
4.(2025·安徽中考)在“探究磁体周围的磁场分布”实验中,小丁同学正确描绘出某蹄形磁体磁极附近的磁感线分布如图所示,则该蹄形磁体下端的磁极是 S(南) 极。
5.(2024·扬州中考)如图,请标出电源正负极和磁感线的方向。
答:
题组二:电磁铁和电磁继电器
6.(2024·自贡中考)如图所示是自贡某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图,关于它的说法正确的是(A)
A.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮
B.当温度达到90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮
C.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时绿灯亮
D.当温度低于90 ℃时,报警装置就会响铃,同时红灯亮
7.(2023·济宁中考)现在医学上使用的心肺机的功能之一是用“电动泵”替代心脏,推动血液循环。如图所示,当线圈中的电流从a流向b时,线圈的左端为 S 极,此时活塞将向 左 运动,促使血液流动。
8.(2023·赤峰中考)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 S 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 左 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 2.2 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 相同 。
题组三:电磁现象及其应用
9.(2025·湖南中考)动圈式话筒可将声信号转换成电信号。下列四幅实验装置图能反映其工作原理的是(D)
10.(2025·成都中考)将两个玩具电动机M1、M2的转轴用塑料管连接起来,如图。闭合开关,小灯泡发光,原因是M1带动M2,让M2的线圈切割 磁感线 ,产生感应电流。若只将电池的正负极对调,闭合开关后,M1的转动方向会 改变 。
题组四:探究通电螺线管外部磁场的方向
11.(2025·江西中考) 【实验名称】探究通电螺线管外部磁场的方向
某组同学通过探究,已了解通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极,它们的极性可以用小磁针的指向来判定后,接着探究通电螺线管两端的极性由什么因素决定。
【猜想】
A.可能由螺线管的绕向决定
B.可能由电源正负极的接法决定
C.可能由螺线管中电流的方向决定
(注解:螺线管两接线柱和电源正负极的接法简称电源正负极的接法)
【证据】用 导线 将如图所示的器材连接成电路,把小磁针放在螺线管两端,闭合开关,观察并记录小磁针静止时N极的指向、螺线管的绕向、电源正负极的接法、螺线管中电流的方向。如图所示是本组同学用画图的方法呈现出的四次实验现象。
【解释】
(1)观察分析甲、乙两图,螺线管的绕向相同,通电螺线管的同一端磁极 不同 ;
(2)观察分析甲、丙两图,电源正负极的接法相同,通电螺线管的同一端磁极 不同 ;
(3)观察分析 甲、丁(或乙、丙) 两图,螺线管中电流的方向相同,通电螺线管的同一端磁极相同;
(4)分析以上证据可知,通电螺线管的极性由螺线管中 电流的方向 决定,而不取决于 螺线管的绕向 ,也不取决于 电源正负极的接法 。
题组五:探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
12.(2025·南充中考)在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”实验中,某小组利用电流表、开关、U形磁铁、导线、导体棒组成了如图甲所示电路。
(1)探究小组将观察到的现象记录在表中。
分析表中信息可知导体在磁场中运动产生感应电流的条件:闭合电路的一部分导体在磁场中做 切割磁感线 运动;
(2)探究小组观察到磁体不动时,导体棒向右运动,指针向右偏转,向左运动,指针向左偏转;若导体棒静止不动,磁体向右运动时,观察到电流表指针向 左 偏转;
(3)探究小组发现实验中电流表的指针偏转角度较小,你有什么方法使指针偏转角度变大
答: 增大导体棒的切割速度(或换用磁性更强的U形磁铁) 。 (写出一种即可)
跟踪诊断,请使用“梯级进阶训练”
