2021浙教版科学八年级下册“冲刺重高”培优讲义（一）：磁场、磁化、电生磁【word，含答案】

一、磁现象
1. 磁体和磁极
(1)磁性：具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
(2)磁体：具有磁性的物体。
(3)磁极：磁体上磁性最强的部位叫做磁极，分别是南极(S)和北极(N)。
(4)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。
(5)磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。
2. 磁场
(1)定义：磁体周围存在着一种物质，能使小磁针偏转，我们把它叫做磁场。
(2)磁场的方向：科学上把小磁针静止时北极所指的方向规定为其所处位置的磁场方向。
(3)性质：对放入其中的磁体产生力的作用。
3. 磁感线
（1）概念：为了形象地描述磁场，在物理学中，用一些有方向的曲线把磁场的分布情况描述下来，这些曲线就是磁感线。
（2）方向：为了让磁感线能反映磁场的方向，我们把磁感线上都标有方向，并且磁感线的方向就是磁场方向。
（3）特点：①磁体外部的磁感线从N极出发回到S极。（北出南入）
②磁感线是有方向的，磁感线上任何一点的切线方向与该点的磁场方向一致。
③磁感线的分布疏密可以反映磁场磁性的强弱，越密越强，反之越弱。
④磁感线是空间立体分布，是一些闭合曲线，在空间不能断裂，任意两条磁感线不能相交。
4. 磁化
（1）概念：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
（2）方法：用一个磁体在磁性物体上沿同一方向摩擦，就可使这个物体变成磁体。
5. 地磁场
（1）概念：地球周围存在着磁场叫做地磁场。
（2）地磁场的N极在地理的南极附近，磁场的S极在地理的北极附近。
（3）应用：鸽子、绿海龟（利用的磁场导航）
（4）磁偏角：由我国宋代的沈括发现的。
二.电生磁
1.电流的磁效应（奥斯特实验）
（1）1820年，丹麦的科学家奥斯特第一个发现电与磁之间的联系。
（2）由甲、乙可知：通电导体周围存在磁场。
（3）由甲、丙可知：通电导体的磁场方向跟电流方向有关。
2. 直线电流的磁场
直线电流的磁场的分布规律：
以导线上各点为圆心的一个个同心圆，离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。
3. 通电螺线管
（1）磁场跟条形磁体的磁场是相似的。
（2）通电螺线管的磁极方向跟电流方向有关。
（3）电磁线圈的匝数越多，通过线圈的电流越大，线圈的磁性越强；插入铁芯，线圈的磁性大大增强。
4. 右手螺旋定则（安培定则）
（1）通电直导线：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是_?????????_的环绕方向。
（2）通电螺线管：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

三. 电磁铁
（1）定义：电磁铁是一个内部插有铁芯的螺线管。
（2）结构：（如右图）
（3）判断电磁铁磁性的强弱（转换法）：根据电磁铁吸引大头针的数目的多少来判断电磁铁磁性的强弱。
（4）影响电磁铁磁性强弱的因素（控制变量法）：①电流大小；②有无铁芯；③线圈匝数的多少
结论①：在电磁铁线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁的磁性越强。
结论②：电磁铁的磁性强弱跟有无铁芯有关，有铁芯的磁性越强。
结论③：当通过电磁铁的电流相同时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强。
（5）电磁铁的优点
①电磁铁磁性有无，可由电流的有无来控制。
②电磁铁磁性强弱，可由电流大小和线圈匝数的多少来控制。
③电磁铁的磁性可由电流方向来改变。
（6）电磁铁的应用：电磁起重机、磁悬浮列车、电磁选矿机、电铃、电磁自动门等。
电铃工作原理：电路闭合，电磁铁具有磁性，吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁失去磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。上述过程不断重复，电铃发出了持续的铃声。
电磁选矿机工作原理：磁铁矿被吸引，其余杂质不被吸引，分开落入不同的收集装置；
磁悬浮列车：利用同名磁极相排斥托起列车，利用磁极间相互作用，使列车前进。
四、 电磁继电器
（1）概念及作用：电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流，还可以实现远距离操纵和自动控制。
（2）工作原理：电磁继电器的结构如图所示，它由电磁铁 A.衔铁 B.弹簧 C 和触点 D 组成。当低压电源开关闭合时，控制电路中有电流通过，电磁铁 A产生磁性，吸引衔铁 B，使动触点与红灯触点分离，而与绿灯触点接通，故红灯熄灭，绿灯亮起，电动机开始工作。当低压电源开关断开时，电磁铁失去了磁性，衔铁 B 在弹簧 C 的作用下拉起，使动触点与绿灯触点分离，而与红灯触点接通，故红灯亮起，绿灯熄灭，电动机停止工作。
（3）应用
①水位自动报警装置：工作原理——水位没有到达金属块A时，电磁铁不通电无磁性，绿灯亮，显示水位正常；当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔铁吸下来，红灯亮，表示水位不正常。

②温度自动报警装置：工作原理——温度升高时，水银面上升，当水银面上升到与金属丝接触时，电磁铁线圈中有电流通过，产生磁性吸引衔铁，工作电路就形成了一个回路，电铃就响起来了。
例1. 一根条形磁铁断裂成三段(如图所示)，以下现象与相关的说法，正确的是(　　)
例2.如图是某种拍摄机动车闯红灯装置的工作原理示意图。当红灯亮时，控制电路中的自动开关才接通，此时当汽车(相当于一个大铁块)通过停止线附近区域的埋地感应线圈时，感应线圈磁场就发生很大变化，使埋地感应电源产生足够大的感应电压。摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。
(1)电磁继电器工作时，它把电能转化成热能和 。
(2)当绿灯亮时，摄像系统能否工作？ ；理由是：
。
(3)埋地感应电源正负极变化是否影响摄像系统工作？ 。
例3.如图所示，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．要求：
①小磁针的指向满足如图所示方向；
②滑动变阻器的滑片向右端移动后，通电螺线管的磁性减弱；
③原有导线不得更改．
例4.如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢?
猜想一:可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起。
猜想二:可能是通电后导线周围产生了磁场引起。
(1)小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是 。
(2)为了验证猜想一，下面方案可行的是 (填序号，可能不止一个正确选项)。
①将整个装置放在玻璃箱中进行实验;②将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验;③改变导线中的电流方向。
(3)如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议 。
(1)力是改变物体运动状态的原因 (2)②③
(3)增大导线中的电流(或增加干电池的节数、用多根直导线等)
例5.在物理学中，磁场的强弱用磁感应强度(用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T)来表示，磁感线越密的地方，磁场越强，磁感应强度B越大。


(1)在图中，甲为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图，由图可知，该磁极为 极，若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图乙中的 。
(2)磁敏电阻阻值的大小随磁场强弱的变化而变化图丁是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象，根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。图线没有过坐标原点，说明了 。
(3)王强设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路如图丙所示(其中磁敏电阻所处的磁场未画出)。将该磁敏电阻R放置在磁场中的位置某处，测出电阻后，利用R-B特性曲线可以读出相应的磁感应强度。
①在图甲磁场中1处测得的数据如图中所示，则该磁敏电阻的测量值为 ?。
实验次数 1 2 3
U/V 1.50 3.00 4.50
I/mA 3.00 6.00 9.00
②根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。
③在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，则磁感应强度 ，其他条件不变，那么电流表的示数 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
④依据上述方法获得的磁感应强度B的测量值与该点实际值存在不小的误差，为尽可能准确地反映空间某点磁场的强弱，你认为在选择磁敏电阻时应注意什么问题？
例6. 小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示．该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等．压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示．当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品．已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值为10欧姆．请你解答下列问题：
（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将 。
（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整．
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增强，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下．若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为多少？
1.如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制。某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图7所示。干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括（ ）

A．电流的磁效应 B．磁场对电流的作用 C．磁极间的相互作用 D．磁化
2.心肺机的功能之－是用“电动泵”替代心脏，推动血液循环。如图所示，将线图ab缠绕并固定在 活塞一端，利用与固定磁铁之间的相对运动，带动电动泵中的活塞，抽送血液。图中阀门K1只能向外自由开启，反向则封闭管路；阀门K2只能向内自由开启，反向则封闭管路。以下对电动泵的工作过程说法正确的是（?? ）
A.?当电流从a到b流动时，螺线管左端为N极，此时同名磁极相对，故活塞向右移
? B.?当电流从b流向a时，螺线管左端为S极，带动电动泵中的活寨，处于送血状态
? C.?因为阀门K1、K2只能单向自由开启，K1、K2都是同时关闭，同时打开
? D.?固定磁铁如果换成普通铁块，由于磁化的存在，该“电动泵”还是自如运作
3.小金利用“热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小”的性质，设计了判断水温变化的装置。其工作原理如图甲所示，电源、热敏电阻、电磁铁、定值电阻R0由导线连接成一个串联电路，在线圈的上方固定一个弹簧测力计，其下端挂一铁块。实验时把热敏电阻放入盛水的烧杯中，水温的变化会引起弹簧测力计示数发生变化；如图乙所示为某次实验中弹簧测力计读数随时间变化的图像。下列说法正确的是（?? ）
? A.?电磁铁的上端是S极
B.?t1到t2时间内水温升高
? C.?t2到t3时间内电压表示数最小
? D.?t3到t4时间内电路中电流变大
4.如图所示，小金将数枚一元硬币放在两根平行的条形磁铁上，搭成了一座漂亮的“硬币桥”。下列分析正确的是（? ）
? A.?“硬币桥”上左右两端的硬币没有磁性
? B.?“硬币桥”中间的磁性最强
? C.?两枚硬币相邻的部分是同名磁极
D.?“硬币桥”的搭建利用到了磁化的原理
5.右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( )
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、ad相连，bc相连后分别接在电源两极
D、ab相连，cd相连后分别接在电源两极
6.如图所示，一个轻质弹簧下端悬挂一个小铁片，当开关S断开时，
铁片刚好与水银槽中水银接触．当开关S闭合后，铁片会（ ）
A.不动 B.陷入水银面以下
C．向上运动停止在空中 D．上下不停的振动
7.1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验发现通电导体周围存在着磁场。在图甲中电路通电时，小磁针的指向如图所示，则小磁针a的右端为 (填“N”或“S”)极。在原子内部，核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流该环形电流产生的磁场使特质微粒(原子)的两侧相当于两个磁极。若图乙中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的左侧应为 (填“N”或“S”)极。
如图所示为俯视图，粗糙的水平桌面上，在同一直线上相距较远地放置两个条形磁铁A、B。现在A上施加水平力F使其沿直线向磁铁B运动，假设当A运动一段时间后，两磁铁间才出现吸引力，直至它们吸在一起后共同向右运动一段时间。若整个过程保持A做匀速直线运动。请你画出在上述过程中，作用于磁铁A上的力F的大小随时间t变化关系的大致图象。(只需画出一种可能的情况)
9. 如图所示，M是电磁铁，在M正上方用弹簧悬挂一个条形磁铁，电源两端电压保持不变，闭合开关S待电磁铁稳定后，电磁铁M的上端为 极（选填：“N”或“S”），在滑动变阻器R的滑片P由上向下缓慢滑动过程中，弹簧的长度将 。
A.变长 B.变短 C.先变长后变短 D.先变短后变长
10.如图所示，小磁针放在两通电螺线管之间，静止时小磁针的N、S极处于如图所示的状态，请完成螺线管的绕线，并标出电源的正、负极。
11.根据古文《论衡·是应篇》中的记载：“司南之杓（用途），投之于地，其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。
(1)如图甲所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的______（选填“S”或“N”）极。
(2)1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南，如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的_____（选填“B”“C”“D”或“E”）处打磨成磁勺的A端。
(3)为达到理想的指向效果，制作人员将磁勺靠近一电磁铁，如图丙所示。闭合开关S，磁勺和电磁铁相互吸引，由此增加磁勺的磁性。H为电源的__________极。
12.出于安全考虑，电梯设置有超载自动报警系统，其工作原理如图所示，R1为保护电阻，R2为压敏电阻，当超载时，电铃会报警．己知控制电路的电源电压 U=6伏，R1=100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）请简要说明超载时，引起电铃报警的工作过程。
（2）当电磁铁线圈电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10牛/千克）
1.如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制。干簧管置于下列哪种通电导线的磁场中时，可能使舌簧端面吸合（ ）
2.如图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形回路将（ ）
A.不会变形 B.会变形，所围面积增大
C.会变形，所围面积减小 D.会变形，所围总面积不变
3.根据通电螺线管周围存在磁场(如图甲)的实验事实，某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，图中符合他假说的模型是（ ）

4.如图是条形磁体的磁场分布图。下列说法正确的是（?? ）
? A.?该条形磁体的左端为N极，右端为S极
? B.?a处的磁场强弱与b处的磁场强弱相同
? C.?置于a点的小磁针静止时南极指向左侧
D.?磁感线是为了研究方便而引入的一种模型
5.如图所示，将条形磁铁固定在静止的小车上，滑动变阻器的接口以不同方式连入电路。闭合开关S时，小车不动，将变阻器的滑片P向左移动到某位置时，小车开始运动，滑动变阻器的连入方式和小车运动方向相对应的正确选项是（?? ）
A.?a接e、d接f，小车向左运动 B.?a接e、b接f，小车向右运动
? C.?c接e、d接f．小车向左运动 D.?c接e、b接f，小车向右运动
6.如图所示，R0是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，R是电阻箱（已调至合适阻值），它们和继电器组成自动控制电路来控制路灯，达到白天灯熄，夜晚灯亮的目的。给路灯供电的电源应接在__________两端（选填“a、b”或“b、c”）；如果要让路灯比原来亮得早一些，可以将电阻箱R的阻值调__________一些（选填“大”或“小”）。?
7.如图所示，根据小磁针静止时的指向标出磁体的NS极和A点的磁场方向(用箭头表示)。

8.为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明用电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材，进行如图所示的简易实验。
(1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过_________来显示电磁铁磁性的强弱，下面的实验也运用这种科学方法的是___________
A．认识电压时，我们可以用水压来类比
B．用光线来描述光通过的路径
C．把敲响的音叉接触水面，看有没有溅起水花，来判断音又有没有振动
D．通过比较小车在水平面上运动的距离，来判定阻力对物体运动影响大小
(2)连接好电路，闭合开关，观察到如图所示的情景，为了探究电流大小对磁性强弱的影响，小明下一步应该进行的具体操作是______________________________。
9．阅读短文，回答问题：巨磁电阻效应
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现，在铁、铬相间的三层复合膜电阻中，微弱的磁场可以导致电阻大小的急剧变化，这种现象被命名为“巨磁电阻效应”。
更多的实验发现，并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”。组成三层膜的两种金属中，有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种，另一种是不易被磁化的其他金属，才可能产生“巨磁电阻效应”。
进一步研究表明，“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时。用Ro表示未加磁场时的电阻，R表示加入磁场后的电阻，科学家测得铁、铬组成的复合膜R与Ro之比与膜层厚度d（三层膜厚度均相同）的关系如乙图所示。
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理，研制出“新型读出磁头”，将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息。

(1) 以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是_ ___。
A．铜、银 B．铁、铜 C．铜、铝 D．铁、镍
(2) 对铁、铬组成的复合膜，当膜层厚度是1.7nm时，这种复合膜电阻_ ___（填“具有”或“不具有”）“巨磁电阻效应”。
(3) “新型读出磁头”可将微弱的_ ___ 信息转化为电信息。
(4) 铁、铬组成的复合膜，发生“巨磁电阻效应”时，其电阻R比未加磁场时的电阻Ro
（填“大”或“小”）得多。
(5) 丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况，其中1表示有磁区域，0表示无磁区域。将“新型读出磁头”组成如图所示电路，当磁头从左向右匀速经过该区域过程中，电流表读数变化情况应是丁图中的____。
10.小明设计了一只“火灾报警器”。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁(线圈阻值Ro=15Ω)、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成。小明的设计思想：当光敏电阻接收到的光照减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的一组实验数据如下表所示：? （“光强”表示光强弱的程度，数值越大，光的强度越大，符号为E，单位为cd。）
(1)分析上表数据，表格中的“？”处的数值为___________；
(2)按小明的设计，当室内烟雾增大时，光照减弱，衔铁与___________（选填“上方”或“下方”）的M、N接触，电铃工作报警。
(3)闭合开关S，如果当线圈中的电流大于或等于0.25A时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上？
参考答案
例1. A
例2.（1）机械能 （2）否（不能），因为绿灯亮时，自动开关不会闭合，电磁继电器不通电，导致摄像系统不工作（3）否（不会）
例3.
例4.(1)力是改变物体运动状态的原因 (2)②③
(3)增大导线中的电流(或增加干电池的节数、用多根直导线等)
例5.(1)N 甲 (2)增大 放入磁场前磁敏电阻的阻值不为零
(3) ①500 ②1.0 ③减小 增大 ④选择尺寸较小的磁敏电阻
例6.（1）减小（2）
（3） 110欧姆
B 2.A 3.B 4.D 5.D 6.D
7.S S
8.
9. N C
10.如图
11.（1）S极或南极 （2）D （3）正
12.（1）当超载时，由图表可知R2变小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁磁性增强，电磁铁将上方衔铁吸下，动触点与下方静触点接触，电源与电铃构成通路后电铃响。（2）当电梯厢内站人时，对电梯的压力等于重力F=G=mg=800千克×10牛/千克=8000牛? 查图表可得此时R2=300欧，此时控制电路中R1和R2串联，电路中的电流为I=U/(R1+R2)=6伏/（100欧+300欧）=0.015安=15毫安<20毫安? 所以电梯没有超载。
1.B 2.B 3.A 4.D 5.A
6.a、b；大
7.如图
8.（1）吸引大头针的数目，CD。（2）断开开关，移动滑动变阻器的滑片。
9．(1) B (2) 具有 (3) 磁 (4) 小 (5) B
10.解：（1）分析表中的5组数据，发现每一组的光强与电阻的乘积是一定的，都是36Ω?cd，所以，当光强E=4.0cd时，光敏电阻的阻值为：R=36Ω?cdE=36Ω?cd4.0cd=9Ω
（2）读图可知，当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，控制电路的电流减小，电磁铁磁性减弱，所以衔铁会在弹簧的作用上弹向上方，与上方的M、N接触，电铃工作报警。
（3）由欧姆定律I=U/R得电路中的总电阻：R总=U/I=6V/0.25A=24Ω.根据串联电阻的特点可知，光敏电阻的阻值：R=R总-R0=24Ω-15Ω=9Ω查表得，当电阻 R=9Ω时，光强 E=4.0cd