第十六章 电 与 磁
第 1 讲 磁现象 电流的磁场
立足教材·夯实基础
1. 物理观念·一题多选 关于磁场和磁感线,下 列说法正确的是 ( )
A. 磁感线是真实存在的曲线,可以通过 实验直接观察到
B. 磁场越强的地方,磁感线分布越密集
C. 磁体内部没有磁感线
D. 在磁体周围放入小磁针,磁体产生磁 场,取走小磁针,磁体周围的磁场就 消失了
E. 由电磁铁能使小磁针发生偏转可推 测出电磁铁周围存在磁感线
F. 静止在磁场中的小磁针南极所指的 方向为该点的磁场方向
G. 地磁场的磁场分布与条形磁体的磁 场分布相似
2. [教材人九 P151,T4 变式] 根据小磁针的 指向,判断图中磁感线的方向、磁极名 称标注均正确的是 ( )
3. [教材人九 P156,T5 改编] 如图所示,小磁 针静止在螺线管附近,闭合开关后,下列判断正确的是 ( )
A. 通电螺线管的左端为 N 极
B. 通电螺线管外 A 点 磁场的方向向左
C. 小磁针顺时针转动
D. 小磁针 N 极指向左
4. [教材人九 P160,T2 变式] 如图是一种水 位自动报警器原理图。 关于它的工作原 理,下列说法正确的是 ( )
A. 水位升高到金属块 A 时,绿灯亮
B. 水位升高到金属块 A 时,电磁铁通电
C. 水位没有到达金属块 A 时,电磁铁上 端为 N 极
D. 为使报警器在更低的水位能报警,可 以下降 B 的高度
5. [教材人九 P147 原图] 在 研究地磁场方向时,发 现司南的长柄静止时总 是指向南方, 如图 所 示,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. 一题串练 小明实验组用铁屑和小磁针来 探究“通电螺线管外部磁场的方向”。
(1)他将螺线管连入电路,在玻璃板上 均匀地撒满铁屑。 闭合开关,为了更好 地显示通电螺线管磁场分布,小明接下 来的操作是 ___________, 观察到铁屑 分布情况如图甲所示,在实验中 ____________ (选填“可以”或“不可以”)用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
(2)实验时发现通电螺线管的磁场较弱, 铁屑规则排列的效果不明显,为增强螺 线管的磁场,可行的措施:________________________(写出一种方法即可)。
(3)把小磁针放在通电螺线管四周不同 的位置,小磁针静止时 N 极所指方向如 图乙所示。断开开关,对调电源正、负极, 闭合开关,小磁针静止时 N 极所指方向 如图丙所示。 比较这两次实验,可知通 电螺线管的磁场方向与 _______ 有关。
拓展进阶·提高能力
7. 物理学与社会发展 如今, 说我们的生活是由磁体 支撑着并不为过。 史上 最强有力的钕磁体广泛 用于手机、电脑、冰箱等。 如图所示,是小明同学用钕磁体和曲别针进行的实 验。 通过实验情景,可以判定下列说法 正确的是 ( )
A. 钕磁体对放入其磁场中的曲别针有 力的作用
B. 钕磁体周围存在磁感线,不存在磁场
C. 钕磁体周围各点的磁场方向都是竖 直向下的
D. 钕磁体周围的磁场分布是均匀的
8. [25·廊坊模拟] 关于下列四幅图的描述 正确的是 ( )
A. 图甲中让钢棒靠近条形磁体,若它们 相互吸引,则钢棒具有磁性
B. 图乙中地球磁场的 N 极在地理的北 极附近
C. 图丙中两个条形磁体相互靠拢合并 时铁钉将吸得更牢
D. 图丁中 a 端磁极是 N 极,b 端磁极是 S 极
9. [25·成都] 如图是探究“通电螺线管的 磁场方向”的实验示意图。 对该实验的操 作和分析,下列说法正确的是 ( )
A. 闭合开关前,小磁针的 S 极指向地理 的北极
B. 闭合开关小磁针静止时,S 极的指向 为该点的磁场方向
C. 改变图中螺线管电流方向,小磁针 N 极所指方向水平向右
D. 若没有小磁针,通电螺线管周围就没 有磁场
10. [25·沧州模拟] 据《武经总要》记载,古 人将具有磁性的空心铁鱼放入水中漂 浮制成指南鱼,如图甲,多次将指南鱼 轻轻旋转,待静止后,观察到鱼尾总是 指向南方,则鱼尾为该磁体的 ________ 极,再将该指南鱼靠近如图乙所示的电 磁铁左端, 发现鱼头始终朝向电磁铁, 说明电源左端为 _____ 极,为了让鱼尾 朝向电磁铁,可以进行的操作是 ______ _________________________________。
11. 全自动洗衣机的进水阀门是由电磁铁 控制的,其构造如图所示。 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。
12. 如图所示是某种“闯红灯违规证据采 集器”的工作原理图。 光控开关接收到 红光时会自动闭合,压敏电阻受到车辆的压力时其电阻将变小,电磁铁的磁性 将 ______(选填“增强”或“减弱”),于是 ____________________(选填“指示灯”或“电控照相机”)开始工作。
13. [25·石家庄模拟] 电与磁之间存在着相 互联系,彰显物理现象的对称、统一之美。
(1)如图甲所示,小雨利用干电池、导线 和小磁针进行实验。 通电后小磁针发生 偏转,断电后小磁针复位。 实验表明 _____________________________ ________________________。
(2)小雨又将直导线绕成螺线管形状,在螺线管的两端各放一个小磁针,并在 硬纸板上均匀地撒满铁屑。 通电后观察 小磁针的指向及铁屑的排列情况,如图 乙所示。 实验结果表明:通电螺线管外 部的磁场与 __________ 的磁场一样。
(3)如图丙所示是“探究影响电磁铁磁 性强弱的因素”的实验,闭合开关,电磁 铁 A 的上端是 _____(选填“N”或“S”) 极,此时电磁铁 _____(选填“A”或“B”) 的磁性更强。 本实验运用了 __________ 法和 ________ 法。
第十六章 电 与 磁
第 1 讲 磁现象 电流的磁场
立足教材·夯实基础
1. BG 提示:磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线,并不是客观存在于磁场中的真实曲线,不能通过实验直接观察到,故A项错误;磁感线是闭合曲线,在磁体外部是从N极出发,回到S极,在磁体内部是从S极到N极,故C项错误;磁体周围存在磁场,磁场虽然是看不见、摸不着的,但它会对放入的磁体产生力的作用,取走小磁针,磁体周围的磁场不会消失,故D项错误;小磁针放到电磁铁周围,小磁针会发生偏转,可推测出电磁铁周围存在磁场,而并非存在磁感线,故E项错误;静止在磁场中的小磁针北极所指的方向为该点的磁场方向,故F项错误。
2. B 提示:在磁体外部,磁感线的方 向从 N 极到 S 极,小磁针静止时,N 极 所指方向就是磁感线方向,故 B 项 正确。
3. B 提示:闭合开关后,电流由螺线管 的左侧流入、右侧流出,根据安培定 则可知, 通电螺线管的右端为 N 极、 左端为 S 极,故 A 项错误;通电螺线 管的右端是 N 极,根据异名磁极相互 吸引可知,小磁针的 S 极应靠近螺线 管的右端, 即小磁针的 S 极指向左, 小磁针逆时针转动,故 C、D 项错误。
4. B 提示:由题图示电路图可知,当水位达到金属块 A 时, 控制电路接 通,电磁铁中有电流,有磁性,电磁 铁会吸引衔铁下移,红灯接入电路, 红灯亮,绿灯断路,绿灯不亮,实现 报警,故 A 项错误,B 项正确;水位 没有到达金属块 A 时,控制电路没有 接通,电磁铁中没有电流,没有磁 性,故 C 项错误;为了使得警报器在 更低的水位就能报警, 可以下降A 的 高度,故 D 项错误。
5. S 不重合 提示:地球本身是一个 大磁体,司南静止时其长柄指向地理 南方,而地磁的北极在地理的南极附 近,故长柄所指的方向是地球磁场的 北极, 所以长柄相当于指南针的 S 极;我国宋代学者沈括最早发现地磁 场的磁极与地理两极并不重合。
6.(1)轻敲玻璃板 不可以
(2)增大电源电压(合理即可)
(3)电流方向
拓展进阶·提高能力
7. A 提示:钕磁体周围存在磁场,不存在磁感线,磁感线是人们为了形象方便地描述磁场而假想的线,故 B 项错误;钕磁体周围各点的磁场方向是不同的,故 C 项错误;在磁体的周围磁感线分布不均匀,越靠近磁体的地方磁场越强,故 D 项错误。
8. D 提示:用钢棒靠近磁体的 N 极时,钢棒没有磁性或者靠近磁体的 是钢棒的 S 极,二者都会相互吸引,故 A 项错误;地球磁场的 N 极在地 理的南极附近,故 B 项错误;同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,当 另一根同样的条形磁体的 N 极与原来磁体的 S 极靠近合并在一起,成为一个新的条形磁体时,铁钉所在位置成为“新条形磁体”的中间位置,磁性很弱,铁钉将落下,故 C 项错误。
9. C 提示:地理的北极在地磁的 S 极附近,因此闭合开关前,小磁针 S 极所指的方向在地磁场的 N 极,即地理的南极附近,故 A 项错误;磁场中小磁针静止时 N 极的指向与磁场方向一致,闭合开关小磁针静止时,N 极的指向为该点的磁场方向,故 B 项错误;小磁针是用来显示磁场的,若没有小磁针,通电螺线管周围仍存在磁场,故 D 项错误。
10. S 负 改变电源的正、负极(答案不唯一)
提示:磁体静止时指南的是南极,鱼尾为该磁体的南极,即 S 极。将该指南鱼靠近如图乙所示的电磁铁左端,发现鱼头始终朝向电磁铁,异名磁极相互吸引,螺线管左 端为 S 极,由安培定则可知,电流由 螺线管的右侧流入、左侧流出,电源 的左端为负极。 为了让鱼尾朝向电 磁铁,可以改变电磁铁磁极的方向,即改变电源的正、负极或改变线圈 的绕向,还可以将指南鱼放在电磁 铁的右端。
11. S 向上 提示:当线圈通电后产生磁场,由安培定则知,线圈上端为 S 极,线圈对衔铁施加向上的力,使衔铁移动,阀孔打开,水流进洗衣机。
12. 增强 电控照相机 提示:只有在红灯亮的期间,光控开关才闭合,若此时车辆违规闯红灯行驶时,会压上压敏电阻,从而使压敏电阻的电阻减小,在电源电压一定的情况下,电阻越小,电流就越大。电磁铁的磁性与电流有关,并且电流越大磁性越强,所以电磁铁的磁性会增强。当电流增大到一定程度时,电磁铁会将衔铁吸下,使其与触点2接触,导致电控照相机所在的电路接通,照相机会对违规车辆进行拍照。
13.(1)电流周围存在磁场
(2)条形磁体
(3)S B 控制变量 转换