第24讲 电与磁
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考点通关 直击考什么
考点1 磁现象
1.磁体(能吸引铁、钴、镍等物质)
(1)磁极:将磁体悬挂起来,静止时,指南的磁极叫南极,指北的磁极叫北极。
(2)磁极间相互作用的规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
(3)磁化:一些物体在磁体或电流的作用下获得磁性的现象。
2.磁场
(1)定义:磁体的周围存在着看不见摸不着,能使磁针偏转的物质,叫作磁场,磁体间通过磁场相互作用。
(2)性质:对放入其中的磁体有力的作用。
(3) 方向:规定磁场中某点的磁场方向为小磁针静止时①_ _ _ _ 极所指的方向。
(4) 地磁场(地磁场的两极与地理两极不重合):地磁场的北极在地理②_ _ _ _ 极附近,地磁场的南极在地理③_ _ _ _ 极附近。
3.磁感线
(1)为了方便、形象地描述磁场分布情况而建立的带箭头的假想曲线(磁感线的建立运用了理想模型法),并不是客观存在的。磁体外部的磁感线都是从磁体的④_ _ _ _ 极出发,回到⑤_ _ _ _ _ _ 极。磁场越强的地方,磁感线分布越密;磁场越弱的地方,磁感线分布越稀疏。
(2)常见磁体的磁感线分布
考点2 电流的磁场
1.电流的磁效应:奥斯特实验表明,通电导线周围存在磁场,且磁场方向与电流方向有关。
2.通电螺线管的磁场
(1)外部磁场和条形磁体的磁场相似,磁场方向和电流方向有关。
(2)安培定则(用来判断通电螺线管磁极的极性):用右手握住通电螺线管,四指和电流环绕的方向相同,拇指所指的方向为螺线管的⑥_ _ _ _ _ _ 极。
3.电磁铁
(1)结构:内部插入铁芯的通电螺线圈。
(2)原理:电流的磁效应。
(3)影响因素:线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁磁性越⑦_ _ _ _ 。电流一定时,线圈匝数越多,电磁铁磁性越 ⑧_ _ _ _ 。
(4)应用:电磁继电器。
.利用电磁铁控制的一种开关。
.工作原理及过程:通电时吸下衔铁,动触点与下面的静触点接触;断电时失去磁性,在弹簧作用下,动触点与上面的静触点接触。
考点3 磁场对通电导线的作用
1.通电导体在磁场中会受到力的作用。力的方向与电流方向、磁场方向有关。
2.应用:扬声器、磁电式仪表、电动机等。
考点4 电磁感应
1.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(产生感应电流的条件)时,导体中产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫作感应电流。
2.感应电流的方向:与磁场方向和导体运动方向有关。
3.感应电流的大小:与磁场强弱和切割磁感线的速度大小有关。
4.应用:动圈式话筒、发电机等。
考点5 电动机和发电机
电动机 发电机
示意图
原理 通电导体在磁场中受到力的作用 电磁感应现象
能量转化 电能转化为机械能 机械能转化为电能
判断依据 外电路有电源 外电路无电源(有电表或用电器)
夯基综合练
1.判断下列说法的正误。
(1) 金属导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场。( )
(2) 磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的。( )
(3) 导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中一定产生感应电流。( )
(4) 改变导体运动方向和磁场方向,产生感应电流的方向改变。( )
(5) 磁感线是真实存在的带箭头曲线。( )
2.北宋时期沈括在《梦溪笔谈》中记载:“以磁石磨针锋,则能指南。”这一现象可说明( )
A.地球周围存在磁场 B.针尖受到重力
C.针尖受到浮力 D.空气吸引针尖
3.[人教九年级P152图片改编] 如图所示,使导线与电池触接,电路连通的瞬间磁针发生偏转。这一现象不仅能说明通电导线周围存在_ _ _ _ ,还可以说明力可以改变物体的_ _ _ _ _ _ _ _ 。
4.[人教九年级P160图片改编] 如图所示是一种水位自动报警器的原理图。水位没有到达金属块A时,电磁铁_ _ _ _ (选填“具有”或“没有”)磁性,此时_ _ _ _ 灯发光;水位到达金属块A时,_ _ _ _ 灯发光。如果控制电路中的电源左端是正极,则通电时,电磁铁的上端为_ _ _ _ (选填“”或“”)极。
5.[人教九年级P164、P171图片改编] 图1中扬声器的工作原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,与_ _ _ _ _ _ (选填“电动机”或“发电机”)原理相似。图2中动圈式话筒的工作原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,与_ _ _ _ _ _ (选填“电动机”或“发电机”)原理相似。
图1 图2
重点实验 多维透析
实验25 探究通电螺线管外部磁场的方向 新课标 探究类必做实验
实验思路:首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种永磁体相似,然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。
实验器材:螺线管、小磁针、铁屑、电源、导线等。
实验步骤
1.连接电路,在螺线管周围放置小磁针,(小磁针用来显示磁场方向,所以实验中不能用大头针代替小磁针)并在玻璃板上均匀撒上小铁屑。
2.闭合开关,给螺线管通电,观察并记录小磁针静止时①_ _ _ _ 极的指向,然后轻敲玻璃板,观察铁屑的排列情况。
3.改变螺线管中的电流方向,观察并记录小磁针静止后的指向,轻敲纸板观察铁屑的排列情况。
实验结论
1.放置在通电螺线管外部不同位置的小磁针极指向都不相同,说明通电螺线管外部不同位置的磁场方向一般不同。
2.观察铁屑的分布排列情况,越靠近螺线管左右两端,铁屑分布越②_ _ _ _ ,说明通电螺线管外部磁场分布与条形磁体相似。
3.改变导线中电流方向后,放在通电螺线管外部的所有小磁针的指向全部③_ _ _ _ 向,说明通电螺线管外部的磁场方向和螺线管中的电流方向有关。
实验一题练透
问题
通过以下实验来探究通电螺线管外部的磁场分布情况。
基础设问
证据
1.[对比分析]在硬纸板上放置一个螺线管,周围均匀地撒满铁屑,给螺线管通电后,轻敲纸板,铁屑有规律排布,原因是铁屑被_ _ _ _ 。铁屑的排列情况如图甲所示,图乙和图丙分别是蹄形磁体和条形磁体周围铁屑的分布情况,对比分析可知通电螺线管外部的磁场分布与_ _ _ _ 磁体的相似。
2.[实验方法]实验中,通过观察磁体周围铁屑的疏密程度可以判断磁场的强弱,用到的实验方法是_ _ _ _ 法。
解释
3.[实验细节]第1问实验中,轻敲纸板的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
4.判断通电螺线管外部的磁场方向,需借助_ _ _ _ _ _ 。
能力设问
5.[实验评估]实验中如果仅将纸板上的铁屑去掉,通电螺线管周围的磁场_ _ _ _ _ _ (选填“仍存在”或“消失”)。
交流
6.[实验改进]图甲所示实验中,若电源和通电螺线管的绕线方式不能改变,为了增强螺线管的磁场,使铁屑的规律排列更明显,可以采取的措施是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
7.[实验拓展]根据以上实验结果,把通电螺线管看成一个磁体,它的简图如图丁所示,为了进一步探究通电螺线管的极性与螺线管中的电流方向之间的关系,下一步要做的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,观察_ _ _ _ _ _ _ _ 。
8.[结论应用]图丁中,若改变电流方向,此时该通电螺线管的左端为_ _ _ _ (选填“”或“”)极。
实验26 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 新课标 探究类必做实验
实验器材:蹄形磁体、灵敏电流计、导体棒、导线
实验方法
1.转换法
(1)通过观察灵敏电流计指针①_ _ _ _ _ _ _ _ ,判断电路中有无感应电流。
(2)通过观察灵敏电流计指针②_ _ _ _ _ _ _ _ ,判断电路中感应电流方向。
2.控制变量法
(1)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);
(2)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)。
实验结论
闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中有感应电流产生,感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关。
交流与反思
1.不产生感应电流的原因:(1)③_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;(2)④_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
2.感应电流太小时可以采取的措施:改用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且尽量快速、改用导线制成的矩形多匝线圈代替单根导线。
实验一题练透
问题
小勇同学用如图所示的装置探究导体在磁场中运动产生感应电流的条件。
基础设问
证据
1.[实验器材]实验中,棒的材料应该是_ _ _ _ (选填“塑料”或“铝”)。
2.[实验现象]如图甲所示,保持蹄形磁体竖直放置,使棒从图示位置向上运动,电路中_ _ _ _ (选填“无”或“有”)感应电流。
3.[实验现象]如图乙所示,保持线圈不动,使蹄形磁体快速向左运动,灵敏电流计指针_ _ _ _ (选填“不会”或“会”)偏转。
解释
4.[归纳结论]图甲实验1:
【实验步骤】 ①保持蹄形磁体不动,使棒在磁场中静止、向左或向右运动,灵敏电流计的指针_ _ _ _ _ _ _ _ ;
②让棒竖直向上或向下运动,灵敏电流计的指针发生偏转;
③保持棒不动,让蹄形磁体竖直向上或向下运动,灵敏电流计的指针_ _ _ _ _ _ _ _ (前两空均选填“发生偏转”或“不发生偏转”)。
【实验结论】 闭合电路的一部分导体在磁场中做_ _ _ _ _ _ _ _ 运动时,导体中就会产生感应电流。
5.[感应电流方向]图甲实验2:
【实验步骤】 ①保持磁场方向不变,棒向上运动时,灵敏电流计指针向右偏转,棒向下运动时,灵敏电流计指针向_ _ _ _ 偏转;
②对调磁体的两极,使磁场方向发生改变,棒向下运动时,灵敏电流计指针向_ _ _ _ 偏转,棒向上运动时,灵敏电流计指针向_ _ _ _ 偏转。(前三空均选填“左”或“右”)
【实验结论】 感应电流的方向与_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 有关。
6.[能量转化]图甲实验过程中的能量转化情况是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
能力设问
交流
7.[实验创新]将图甲中蹄形磁体水平放置,如图乙所示,将其中灵敏电流计换成_ _ _ _ 进行实验,可以探究_ _ _ _ _ _ 的工作原理。
8.[实验拓展]小勇在实验时发现,每次灵敏电流计指针的偏转角度不相同,于是他提出了“感应电流的大小可能与导体切割磁感线运动的速度有关”的猜想,为了验证猜想他设计了如下的实验方案:
【实验步骤】 保持磁场强弱不变,让棒以_ _ _ _ 的速度沿_ _ _ _ 方向做切割磁感线运动,观察灵敏电流计指针偏转角度大小。(前两空均选填“相同”或“不同”)
【分析结论】 如果灵敏电流计指针偏转角度不同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线的运动速度_ _ _ _ (选填“有关”或“无关”)。
9.[实际应用]在生活中,应用电磁感应原理制成的有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (写出一个即可)。
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 磁现象 磁场★☆☆5年1考
考法命题点1
磁场、电流方向的综合判断
1.“三向归一”:磁场的方向、磁感线的方向以及小磁针在某点静止时 极所指的方向一致。
2.运用安培定则作出相应解答。
1.[2021河北节选]指南针是我国古代四大发明之一,指南针能够指南北,是因为指南针受到了_ _ _ _ _ _ 的作用。
2.[2025福建]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,进一步推测端是回形针磁体的_ _ _ _ _ _ _ _ 极。
命题点2 电流的磁效应 电磁铁★★☆5年2考
考向命题点2
电磁现象常见仪器及对应原理
1.电磁铁:电流的磁效应原理。如电铃、电磁起重机、电磁继电器等。
2.电动机:通电导体在磁场中受力的作用原理。如电风扇、洗衣机、扬声器等。
3.发电机:电磁感应原理。如动圈式话筒。
要点命题点2
电磁继电器的实质是一个由电磁铁控制的开关;通过低压弱电流电路的通断,控制高压强电流电路的通断。因此电磁铁是实现自动控制的关键元件。
概念命题点2
1.通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似。
2.电磁铁磁性强弱的变化:电流越大,匝数越多,磁性越强。
3.[2025河北]如图所示,下列操作或物理知识与结果对应正确的是( )
A.甲:电磁感应 扬声器发声
B.乙:闭合开关 电铃发声
C.丙:同名磁极相斥 小车相互靠近
D.丁:导线触接电池负极 小磁针静止不动
4.[2024河北改编]对如图所示的实验或装置,分析错误的是( )
A.甲:动圈式话筒的工作原理是“磁生电”
B.乙:只有铁屑分布较多的地方才有磁场
C.丙:接通电源,导体会受到磁场的作用力
D.丁:根据电流方向,可判定螺线管的上端为极
5.[2023河北]如图所示,用甲装置探究通电螺线管外部的磁场分布,用乙装置探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关。下列说法正确的是( )
A.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似
B.改变通电螺线管中电流方向,小磁针极指向不变
C.匝数一定时,通入的电流越小,电磁铁的磁性越强
D.电流一定时,减少铁钉上线圈的匝数,电磁铁的磁性强弱不变
6.[2020河北改编]关于电与磁,下列说法正确的是( )
A.奥斯特实验表明通电导体周围存在磁场
B.磁场看不见、摸不着,它是不存在的
C.改变通过电磁铁的电流方向可以改变电磁铁磁性的强弱
D.闭合电路的部分导体在磁场中运动时,电路中就会产生感应电流
命题点3 电动机和发电机★★★5年2考
妙招命题点3
电动机与发电机
1.有电源的,即通电后线圈运动、转动、振动的,其原理与电动机一致(先电后动)。
2.无电源的,即线圈或导体做切割磁感线运动后,产生感应电流的,其原理与发电机一致(先动后电)。
易错命题点3
1.产生感应电流的条件: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。
7.[2021河北]如图所示是探究电磁感应的实验装置。关于电磁感应现象,下列说法正确的是( )
A.奥斯特发现了电磁感应现象
B.利用电磁感应现象制作了电动机
C.导线在磁场中沿不同方向运动,导线中都会有感应电流产生
D.如果磁感线和切割磁感线方向都变得相反,导线中感应电流的方向不发生改变
8.[2022河北]图甲是小明做“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
甲
(1) 实验时,小明通过观察_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 来判断电路中是否产生感应电流。
(2) 小明进行了如图乙所示的5次操作,其中能产生感应电流的是_ _ _ _ (选填所有符合要求的操作序号)。
(3) 完成实验后,小明认为实验现象不太明显,请你提出一条改进措施:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(4) 利用“磁生电”工作的装置有_ _ _ _ _ _ _ _ (选填“电铃”“扬声器”“动圈式话筒”或“电磁起重机”)。
第24讲 电与磁
考点通关 直击考什么
考点1 磁现象
2.(3)
(4) 南; 北
3.;
考点2 电流的磁场
2.
3.强; 强
考点5 电动机和发电机
夯基综合练
1.(1) √
(2) ×
(3) ×
(4) ×
(5) ×
2.A
3.磁场; 运动状态
4.没有; 绿; 红;
5.通电线圈在磁场中受到力的作用; 电动机; 电磁感应现象; 发电机
重点实验 多维透析
实验25 探究通电螺线管外部磁场的方向 新课标 探究类必做实验
密; 反
实验一题练透
1.磁化; 条形
2.转换
3.减小铁屑与纸板间摩擦,使铁屑在磁场的作用下有规律地排列
4.小磁针
5.仍存在
6.在螺线管内插入一根铁芯
7.改变电流方向; 小磁针指向
8.
实验26 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 新课标 探究类必做实验
是否偏转; 偏转方向
不是闭合回路; 导体没有做切割磁感线运动
实验一题练透
1.铝
2.有
3.会
4.【实验步骤】 不发生偏转; 发生偏转
【实验结论】 切割磁感线
5.【实验步骤】 左; 右; 左
【实验结论】 导体切割磁感线的运动方向及磁场方向
6.机械能转化为电能
7.电源; 电动机
8.【实验步骤】 不同; 相同
【分析结论】 有关
9.动圈式话筒(发电机)
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 磁现象 磁场★☆☆5年1考
1.地磁场
2.磁场(地磁场); (南)
命题点2 电流的磁效应 电磁铁★★☆5年2考
3.B
4.B
[解析]动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象,它通过声波引起膜片的振动,膜片带动线圈切割磁感线从而产生感应电流,是“磁生电”的过程,正确;磁体周围都存在磁场,铁屑多的地方磁场较强,错误;导体位于蹄形磁体的磁场中,接通电源,根据电流的磁效应,导体会受到磁场的作用力,正确;根据安培定则,通电螺线管的上端为极,正确。
5.A
6.A
命题点3 电动机和发电机★★★5年2考
7.D
8.(1) 灵敏电流计指针是否发生偏转
(2) ①③④
[解析]产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。由图乙可知,导体处的磁感线方向是竖直向下的,当导体相对磁体水平向右运动或斜向上运动时,导体切割磁感线,故选①③④。
(3) 换用磁性更强的蹄形磁体(或加快导体和磁体的相对运动速度)
[解析]磁场的磁性越强或导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流越大,灵敏电流计指针偏转角度越大,实验现象越明显。故可采取的措施为换用磁性更强的蹄形磁体或加快导体和磁体的相对运动速度。
(4) 动圈式话筒
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