【专项提高-电生磁】八下第1章 电与磁 尖子生培优

专项提高-电生磁
思维导图：知识点回顾


考点目录：

考点一、电生磁实验及模拟实验现象


考点二、磁场、电流方向判断（右手定则）


考点三、判断通电螺线管电流及磁场方向及强弱、力与运动等（难）


考点四、实验探究题：磁场强弱的影响因素


考点五、电和磁在实际生活的应用（难）


考点一、电生磁实验及模拟实验现象
1．电磁铁通常弯成U形，这样做的目的是(　C　)
A．使用方便 B．形状美观 C．加强磁性 D．便于操作
2．丹麦物理学家奥斯特首先通过实验发现电流周围存在磁场。如图所示，我们实验时要在通电直导线下方放一个(C)

A. 螺线管 　B. 蹄形磁铁 C. 小磁针　 D. 电流表
3．奥斯特实验论证了(　B　)
A．电流越小，磁性越强 B．电流的周围存在磁场
C．同名磁极相排斥，异名磁极相吸引 D．任何磁体均有N、S两个磁极
4．一根长直铜导线在靠近一个原来静止的小磁针的过程中(C)
A. 小磁针不动，导线中一定没有电流通过
B. 小磁针不动，导线中一定有电流通过
C. 小磁针发生转动，导线中一定有电流通过
D. 小磁针发生转动，导线中一定没有电流通过
5．课堂上教师做了如图所示的演示实验，同学们根据实验现象得到如下结论，其中不正确的是(　B　)
A．甲、乙两次实验表明通电导线周围存在磁场
B．甲、丙两次实验表明磁场对电流有力的作用
C．甲、丙两次实验表明通电导线周围的磁场方向与电流方向有关
D．甲、乙、丙三次实验现象共同表明电能生磁，且其磁场方向与电流方向有关

6．将一支可自由转动的小磁针放在水平桌面上，等它静止后，在靠近小磁针的正上方放一根垂直于磁针指向的水平直导线，并在导线中通以如图所示的电流I，从上往下看(　D　)
A．小磁针将逆时针方向转动 B．小磁针将顺时针方向转动
C．小磁针将不停地摆动 D．小磁针将不动
7、如图是探究通电直导线周围磁场分布的实验。实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场的分布情况，接下去的操作是轻敲有机玻璃板，该操作的主要目的是减小铁屑与玻璃之间的摩擦，使铁屑在磁场作用下动起来，说明力能改变物体的运动状态。为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用小磁针代替铁屑进行实验。

【答案】　当给直导线通电后，由于磁场的作用，铁屑将重新排列，但由于铁屑与玻璃板之间有摩擦，阻碍了铁屑排列，因此通过轻敲可以减小铁屑与玻璃板之间的摩擦。铁屑由静止变为运动说明力能改变物体的运动状态。小磁针N极指向表示该处磁场的方向，因此可用小磁针代替铁屑。

考点二、磁场、电流方向判断（右手定则）
1．在如图中，对电流和磁极方向之间关系判断正确的是(　D　)

2．如图所示，通电螺线管中电流的方向标注正确的是(A)

3．如图所示，有通电螺线管和条形磁体，虚线表示磁感线，磁极A、B、C、D的极性依次是(　C　)
A．S、S、N、N B．S、N、S、S C．N、S、N、N D．S、N、S、S
4．如图所示，两个线圈A、B套在同一根光滑直棒上，各自能在直棒上自由滑动，开关S闭合时，这两个线圈将会(　D　)
A．一起向左运动 B．一起向右运动
C．两线圈相互吸引，向中间靠拢 D．两线圈相互排斥，向两边运动


5．下列各图中磁极、磁感线、小磁针的指向都正确的是(C)

4．如图为双并绕的螺线管，a、b、c、d为螺线管的四个接线头，如用同一电源供电，下列连接方式中磁性最强的接法是(　C　)
A．bc相连，a、d分别接在电源两极 B．cd相连，a、b分别接在电源两极
C．ab相连，cd相连后分别接在电源两极 D．ad相连，bc相连后分别接在电源两极



考点三、判断通电螺线管电流及磁场方向及强弱等
1．通电螺线管插入铁芯后，磁性大大增强，其原因是(D)
A. 铁芯本身有磁性
B. 插入铁芯后相当于增加了线圈的匝数
C. 插入铁芯后使电流增大
D. 螺线管的磁性与被磁化的铁芯的磁性共同作用
2．为了研究通电螺线管磁性强弱与哪些因素有关，进行了这样的实验：改变螺线管的接线，使线圈的匝数增多，同时调节变阻器的滑片，使电流保持不变，观察电磁铁磁性的强弱有什么变化。这一步实验是为了研究通电螺线管的磁性(D)
A．跟电流通断的关系 B．跟电流大小的关系
C．跟电流方向的关系 D．跟线圈匝数的关系

3．如图所示为条形磁铁和电磁铁，实线表示磁感线，则甲、乙、丙、丁的极性依次是(A)
A. S、N、S、S B. N、N、S、N
C. S、S、N、S D. N、S、N、N
【解析】　由图可知， 根据右手螺旋定则，可判定通电螺线管左端(乙)为N极，右端(丙)为S极，根据磁感线形状，可知甲、乙为异名磁极，丙、丁为同名磁极，因此甲为S极，丁为S极。

4．如图所示，螺线管周围有4个可以自由转动的小磁针a、b、c、d，当S合上后，小磁针静止的位置如图所示，其中极性标错的是(　D　)
A．a B．b C．c D．d

5．如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力(A)
A．逐渐增大，方向向右 B．逐渐减小，方向向右
C．逐渐增大，方向向左 D．逐渐减小，方向向左

6．如图所示闭合开关，将滑动变阻器滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数变小。则下列分析正确的是(C)
A. 电磁铁的上端为S极
B. 电源左端为正极　　
C. 抽去铁芯，弹簧测力计示数增大
D. 断开开关，弹簧测力计示数为零
【解析】　当P向右移动时，电流增大，弹簧测力计示数减小，说明电磁铁上端为N极，电源右端为正极。

7．如图所示在一圆环形导线的中央放置一个小磁针，通入如图所示电流时，下列说法中正确的是(　A　)
A．小磁针的N极转向纸内 B．小磁针的N极转向纸外
C．小磁针保持不动 D．小磁针的N极在纸面内沿顺时间方向转动

8．如图所示，盛水的烧杯放在电磁铁上方，当电磁铁的开关断开时，空心小铁球自由地浮在水面上，小磁针指向如图所示，以下说法正确的是(　C　)
A．开关闭合时，小磁针N极向上偏转，S极向下偏转
B．开关闭合、滑动变阻器的滑片向下移动时，电磁铁磁性减弱
C．当电路中电流减小时，空心小铁球所受的浮力减小
D．无论开关断开还是闭合，浮在水面上的空心小铁球所受的浮力不变

9．如图所示的是扬声器构造的示意图，关于图中纸盆的运动方向，下面的说法中正确的是(　A　)
A．向右运动 B．向左运动 C．向上运动 D．向下运动

10．如图所示，条形磁体置于水平桌面上，电磁铁的右端固定，当电路中滑动变阻器的滑片向左移动时，条形磁体仍保持静止，在此过程中条形磁体受到的摩擦力是(　B　)
A．方向向左，逐渐增大 B．方向向右，逐渐增大
C．方向向左，逐渐减小 D．方向向右，逐渐减小

11．如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P向右移动时，弹簧测力计的示数会变小。则下列分析正确的是(　C　)
A．电磁铁的下端为N极
B．电源右端为“－”极
C．抽去铁芯，弹簧测力计示数增大
D．断开开关，弹簧测力计示数为零

12．如图所示，M是一个用细导线绕成的螺线管，当闭合开关K后，M的长度将(　B　)
A．伸长 B．缩短 C．不变 D．先伸长，后缩短

13．如图所示是演示巨磁电阻(GMR)特性的原理示意图。开关S1、S2闭合时，向左稍微移动滑动变阻器的滑片P，指示灯明显变亮。

(1)变阻器的滑片P向左移动时，电磁铁周围的磁场增强(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(2)指示灯明显变亮，表明电路中GMR的阻值显著减小(填“增大”或“减小”)。

14．如图所示，闭合开关后，通电螺线管的A端是N极，若滑动变阻器的滑片向b端滑动，通电螺线管的磁性将减小。将电源的正、负极对调后，再闭合开关，发现小磁针偏转方向发生变化，由此可知电流的磁场方向与电流方向有关。插入铁芯后通电螺线管的磁性将增加。

15．科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。

(1)由图可知两平行通电导线之间有力的作用。当通入的电流方向相同时，导线相互吸引；当通入的电流方向相反时，导线相互排斥。
(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向。根据这个方法，可判断图甲中导线a在导线b处产生的磁场方向为垂直于纸面向里(填“向里”或“向外”)。
(3)产生上述现象的原因是：通电导线a周围产生的磁场对通电导线b有力的作用。当导线a中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线b受力方向随之改变。
(4)由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是能通过磁场来实现的。

考点四、实验探究题：磁场强弱的影响因素
1．小刚同学在“制作、研究电磁铁”的过程中，使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．若将两电磁铁上部靠近，会相互排斥
B．要使电磁铁磁性增强，应将滑片P向右移动
C．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
D．甲线圈的匝数多，通过乙线圈的电流小于通过甲线圈的电流

2．在“研究电磁铁的磁性强弱与什么因素有关”的探究实验中，给你的器材是：一个线圈匝数可以改变的电磁铁、电池组、开关、滑动变阻器、大头针、铜芯线。请填写如下实验表格：
步骤 控制不变因素 调整变化因素 观察实验现象 探究结论
1 同一电磁铁电流相同 通电 (1)吸引大头针 通电有磁性
断电 (2)不能吸引大头针 断电无磁性
2 线圈匝数相同 (3)增大电流 吸引大头针数增加 电流越大磁性越强
(4)减小电流 吸引大头针数减少
3 线圈形状电流相同 匝数多 吸引大头针多 (5)线圈匝数越多，磁性越强
匝数少 吸引大头针少


3．在学习了电和磁的知识后，小勇在家里饶有兴趣地做起了小实验。他找来一枚缝衣针，在条形磁铁上擦了几下，然后用一根细软的棉线将缝衣针悬挂起来并保持水平，结果发现静止后它的针尖总是指向南方，这说明缝衣针已经被磁化成了一枚小磁针。为验证奥斯特实验，小勇把通电台灯的导线(导线内电流约为0.3安)移到缝衣针的正下方10厘米处，并靠近缝衣针平行放置。结果发现缝衣针并未发生偏转。带着疑问，小勇在科学课堂上与大家展开讨论，结果出现了两种不同观点。这时，老师让小勇用两节干电池(3伏)和一段电阻丝(15欧)重新做这个实验。在静止指向南北方向的缝衣针正上方10厘米处平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的缝衣针转动了。某同学看了实验后想到：缝衣针转动肯定是因为受到力的作用。这个力是谁施加给它的呢？他认为有这几种可能：可能是风吹；可能是缝衣针旁磁铁的吸引；可能是铁质物体接近缝衣针；还可能是直导线中有电流通过时产生了磁场。
(1)题中小勇用条形磁铁将缝衣针磁化后，这枚缝衣针的针尖是S(填“S”或“N”)极。
(2)在课堂实验中，电阻丝内通过的电流大小为0.2安。
(3)铁质物体接近小磁针，小磁针会转动，这是因为磁体具有吸铁性，小磁针和铁质物体互相吸引，改变了运动状态。
(4)在奥斯特实验中，为了验证是“直导线中通过的电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是断开开关，观察小磁针是否会回到南北指向。
(5)老师在其他实验条件不变的情况下，把题中缝衣针从直导线正下方移到了直导线正上方，闭合开关后，缝衣针将向相反方向转动(或“改变转动方向”)。
(6)下面是同学们在课堂讨论中形成的两种观点，通过课堂实验可以否定的是B(填“A”或“B”)。
A．台灯线内有两根导线，且电流方向相反，产生的磁力大小相等、方向相反
B．台灯线内电流太小，产生的磁场太弱，不足以让缝衣针偏转
【解析】　台灯导线中的电流为0.3安，电阻线中的电流为0.2安，电阻线中的电流小于台灯导线中的电流，所以台灯线不能使缝衣针偏转不是由于电流太小引起的，其真正的原因是：台灯导线内是交流电，并行的导线中瞬间的电流方向是相反的，因此产生的磁场方向相反，缝衣针所受磁力相互平衡，因而不会使缝衣针发生偏转，说法B可以否定。

4．为了探究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：
猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性。
猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强。
猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确，小丽所在的实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案：用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁，如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。

根据小丽的猜想和实验，请回答：
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同，来判断磁性强弱；要改变通电螺线管线圈中的电流大小，可以通过移动变阻器滑片来实现。
(2)通过比较a、b或a、c两种情况，可以验证猜想A是正确的。
(3)通过比较b、c两种情况，可以验证猜想B是正确的。
(4)通过比较d中甲、乙两个电磁铁，发现猜想C不全面，应补充电流大小相同这一条件。

5．小明和同学利用身边的器材进行实验探究。他们先在铁钉上套薄塑料吸管，然后在薄塑料吸管上缠绕铁丝做成螺线管，将这个装置固定在支架上，如图所示。

(1)在下列物理现象中，可以利用图示的实验装置进行探究的是__C__(填序号)。
A. 通电直导线的磁场分布
B. 磁极间的相互作用规律
C. 电生磁
(2)如图所示的实验装置，可以探究插有铁芯的通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系。
(3)实验中当小明将开关闭合后，他们将变阻器滑片P从a端滑向b端，吸引大头针的数量增加(填“增加”“减少”或“不变”)。
【解析】　(1)当铁丝中通过电流，产生磁场，可以吸引大头针，从而可探究电流产生磁场。
(2)改变滑动变阻器上P的位置，可以改变电流大小，从而探究通电螺线管磁性强弱与电流大小的关系。
(3)当变阻器滑片从a端滑向b端，电流增加，电磁铁磁性增强，吸引大头针数量增加。

6.如图是小明研究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的装置图，它由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A，当导线a与接线柱2相连，闭合开关后，指针B发生偏转。

(1)用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(2)指针下方的物体A应由B(填字母)制成。
A. 铜　 B. 铁 C. 铝　 D. 塑料
(3)当开关闭合后，电磁铁左端应为N(北)极。
(4)①当滑动变阻器的滑片P向右(左)(填“左”或“右”)滑动时，指针B偏转的角度将会变小(变大)(填“变大”或“变小”)。
②保持滑片P位置不变，当导线a由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度会变大(填“变大”或“变小”)。
(5)经过对电磁铁的研究，可得出结论：当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性越强；当通过电磁铁的电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多(少)，磁性越强(弱)。
【解析】　(2)四种材料中只有铁是磁性材料，能被磁化。
(3)电磁铁的磁极与电流方向有关，先标出通电螺线管中的电流方向，再用右手螺旋定则判断。
(4)①与滑动变阻器的接线有关，图中所示是电阻丝的左段接入，滑片P右移(左移)→电阻增大(减小)→电流减小(增大)→电磁铁磁性减弱(增强)→指针B偏转角度变小(变大)。②接入电路的线圈匝数增加，电磁铁磁性增强。

考点五、电和磁在实际生活的应用（难）
1．根据通电螺线管周围存在磁场的实验事实(如图所示)，小科同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的。下图中符合小科假说的模型是(A)

2．玩具小船装有电池和螺线管(有铁芯)组成的闭合电路，如图1－2－20把小船按图示的方向静止在水面上，放开小船，闭合开关，船头最后的指向是(　B　)
A．向东 B．向南 C．向西 D．向北


3．目前许多国家都在研制磁悬浮列车，如图1－2－23所示。我国拥有全部自主知识产权的第一条磁悬浮列车试验线已建成，且实现了2 000 km无故障运行。一种磁悬浮列车的车厢和铁轨上分别安放着磁体，车厢用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。下列说法中，正确的组合是(　A　)
①磁悬浮列车利用了同名磁极互相排斥 ②磁悬浮列车利用了异名磁极互相排斥
③磁悬浮列车消除了车体与轨道之间的摩擦 ④磁悬浮列车增大了车体与轨道之间的摩擦
A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④


4．如图所示，电路中有一个电磁铁，A是弹簧片，B是软铁，C是小锤，D是小铃。当闭合开关后(　B　)
A．铃将持续不断地响下去 B．只敲一下玲
C．小锤不敲铃 D．电磁铁的左端是N极，右端是S极

5．为验证奥斯特实验，小明从实验室借了一枚小磁针。

(1)回家后，他把小磁针放在桌上，发现小磁针静止时总是指向南北方向，这是因为小磁针受到地磁场的作用，小磁针指南的一端是S极(选填“S”或“N”)。
(2)接着他把通电的台灯(220 V　60 W)上的导线移到小磁针的正上方，沿南北方向靠近小磁针放置(如图甲所示)，结果发现小磁针并未发生偏转。
带着疑问，小明与同学讨论小磁针不偏转的原因，共有两种猜想。
猜想一：可能是台灯有两根导线，其中的电流方向相反，产生的磁场相互抵消。
猜想二：可能是台灯导线中的电流小，产生的磁场太弱，不足以使小磁针偏转。
接着，它们又设计了如下实验进行探究，如图乙所示，用两节干电池(3 V)和一段电阻丝(12 Ω)串联，闭合开关后发现小磁针发生了偏转。
①电阻丝中的电流小于(选填“大于”“等于”或“小于”)台灯中电流，据此可以断定猜想二是错误的。
②该实验中用小磁针的偏转来说明通电导线周围存在磁场，这是采用了哪种物理思想方法？转换法。
③为了能够做出与①中同样的判断，除了用图乙的探究方法外，我们还可以采用怎样的实验方法？请简述你的做法。
把台灯换成电功率大的电炉进行实验，观察小磁针是否发生偏转。

6．阅读短文，回答问题：
磁悬浮列车
磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具，是高新技术的产物。上海磁悬浮列车于2003年1月4日正式开始商业运营。正线全长约30 km，设计最高运行速度为430 km/h，单向运行时间7 min 20 s。
(1)上海磁悬浮列车的结构如图甲所示。要使列车悬浮起来，车身线圈的上端是S极。

(2)如果列车在单向运行过程中，只停靠一站，那么，停靠时间约为140s(设磁悬浮列车全程均以360 km/h的速度行驶)。
(3)图乙是另一种磁悬浮列车的设计原理图，A是磁性稳定的电磁铁，安装在铁轨上，B是安装在车身上(紧靠铁轨上方)的电阻非常小的螺线管。螺线管B与电磁铁A之间相互排斥(选填“排斥”或“吸引”)，从而使列车悬浮在铁轨上方。

7.阅读短文，回答问题
双触点干簧管
双触点干簧管是一种磁控开关，结构如图甲所示，其外壳是一只密封的玻璃管，管内充有某种惰性气体，并装有A、B和C三块簧片，其中日和C是用铁或镍等材料制成，A是用铜或铝等非磁性材料制成。A的端点与C的端点是固定端点，B的端点是自由端点，正常时B的端点在自身弹力作用下与A的端点接触。当绕在干簧管上的线圈通电时，如图乙所示，B的端点与C的端点分别被磁化而相互吸引，当吸引力大于B的弹力时，B与A的端点分开，并与C的端点接触。而当B与C的吸引力减小到一定程度时，B在弹力的作用下与C的端点分开，重新恢复与A的端点接触。

请回答下列问题：
(1)在图乙中，若要使螺线管的左端为N极，则电源左端是_______极。
(2)簧片A、B和C所对应的材料可能是___________。（填写序号）
①铁、铁、铜 ②铜、铝、铁 ③铜、铁、铁 ④镍、铁、铝
(3)当B的端点与C的端点接触时，簧片B具有_______势能。
(4)如图1-2-33所示，请将电路连接完整。要求闭合开关后，红灯先通电，然后绿灯与红灯能交替通电。

【答案】 (1)正（或“+”） (2)③ (3)弹性 (4)如图所示

解析 (1)用右手螺旋定则确定电源左端为正极。
(2)根据文中内容“A是用铜或铝等非磁性材料制成”，“B的端点与C的端点分别被磁化”可判断③正确。
(3)文中提到B在弹力的作用下与C的端点分开，说明B与C的端点接触时，有弹性势能。