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專題29 電與磁
一、磁現象 磁性物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質，物體就具有磁性。具有磁性的物體叫磁體磁極磁體上吸引能力最強的兩個部位叫做磁極。能夠自由轉動的磁體，靜止時指南的磁極叫做南極或N極，指北的磁極叫做北極或S極磁極間相互作用的規律同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引磁化一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性，這種現象叫磁化
二、磁場、磁感線、地磁場 磁場概念磁體周圍存在一種看不見、摸不著的特殊物質，能使磁針偏轉，我們把它叫做磁場磁場基本性質對放入其中的磁體能夠產生力的作用，即磁極間、磁極與通電導線間通過磁場發生相互作用磁場方向物理學中，把小磁針在磁場中靜止時北極所指的方向規定為該點的磁場方向磁感線（1）定義：描述磁場分布的假想的曲線．磁感線與光線一樣，實際并不存在． （2）方向：磁體外部是從磁體的北（N）極出發，回到南（S）極；磁體內部是從南（S）極指向北（N）極． （3）特點： ①磁感線并不真實存在，而是人們為了表示空間磁場的分布而想象出來的； ②在磁體周圍，磁感線從N極出發回到S極;在磁體內部磁感線從S極出發回到 N 極； ③磁感線是封閉曲線，它不會相交； ④磁感線有疏密，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱； ⑤磁感線上任何一點的切線方向都與放置于該點的小磁針靜止時 N極所指的方向一致。 地磁場a．地球周圍存在著地磁場．地磁場的形狀與條形磁鐵的磁場很相似 b．地磁場兩極與地理兩極不重合；地磁場的北極在地理南極附近，地磁場的南極在地理北極附近 c．世界上最早記述地磁偏角的人是我國宋代學者沈括
三、通電螺線管、電磁鐵和電磁繼電器 通電螺線管（1）磁場：通電螺線管外部磁場與條形磁體的磁場一樣 （2）磁極的影響因素：電流方向 （3）磁場方向：利用安培定則判斷電磁鐵（1）定義：內部插有鐵芯的螺線管 （2）影響電磁鐵磁性強弱的因素：電流的大小、線圈匝數的多少 （3）應用：電磁起重機、電鈴、電磁繼電器、高速磁浮列車電磁繼電器（1）構造：主要由電磁鐵、銜鐵、觸點和彈簧構成 （2）實質：利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關 （3）作用：利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路的通斷 （4）工作原理：如圖所示為一種溫度自動報警裝置，當溫度升高到某一溫度時，電路中的電阻變小，電流變大，電磁鐵磁性增強，從而吸引銜鐵向靠近電磁鐵的方向運動，從而帶動動觸點與靜觸點1斷開，燈泡所在電路斷開，燈泡熄滅，動觸點與靜觸點2接觸，電鈴所在電路接通，發出報警信號
四、電生磁和磁生電 磁場對通電導線的作用（1）通電導體在磁場里受到力的作用，力的方向跟磁感線的方向垂直，跟電流的方向垂直； （2）通電導體在磁場里受力的方向，跟電流的方向和磁感線的方向有關。電動機（1）原理：通電線圈在磁場中受到力的作用 （2）應用：揚聲器、電流表、電壓表等 （3）能量轉化：電能轉化為機械能發電機（1）如圖所示，交流發電機是把機械能能轉化為電能的裝置 （2）原理：電磁感應現象 （3）區分電動機和發電機的關鍵點是看外部電路中是否有電源；若有，則說明是電動機；若沒有，則說明發動機
1．若兩個物體互相吸引，則有兩種可能： （1）一個物體有磁性，另一個物體無磁性，但含有鐵、鈷、鎳等物質； （2）兩個物體都有磁性，且異名磁極相對。 2．用到的物理方法——轉換法 （1）用小磁針的指向確定磁場方向。 （2）用鐵屑顯示磁體周圍的磁場分布。 （3）通過磁體吸引大頭針的多少判斷磁體的磁性強弱。 3．涉及磁現象的古語 （1）《論衡》：“司南之杓，投之于地，其柢指南．”——地磁場的作用． （2）《夢溪筆談》：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”——地磁偏角的存在． 4．安培定則：如圖所示，用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極． 5．電磁鐵的特點： （1）磁性的有無由電流的有無控制； （2）磁性的強弱由電流的大小、線圈匝數的多少控制； （3）磁極的極性由通電螺線管中電流的方向控制。
模型1 磁性材料及磁化
（2023 東營）下列物體：①玻璃棒；②銅片；③鐵釘；④塑料尺；⑤鉛筆芯；⑥食鹽水，其中屬于絕緣體的有　 　，能被磁化的有　 　（兩空均選填序號）。
【答案】①④；③。
【分析】（1）容易導電的物體是導體，不容易導電的物體是絕緣體；
（2）物體能夠吸引鐵鈷鎳等物質的性質叫磁性，具有磁性的物體叫磁體。
【解答】解：在①玻璃棒；②銅片；③鐵釘；④塑料尺；⑤鉛筆芯；⑥食鹽水中，①玻璃棒、④塑料尺都不容易導電，屬于絕緣體；③鐵釘能被磁化，獲得磁性。
名師點撥：本題考查了導體和絕緣體的判斷、磁化的定義，了解導體和絕緣體的定義，平時要做到正確區分，科學選擇使用。
【變式練1】（2023 福建）在我國古代的四大發明中，主要應用了磁性材料特性的是（　　）
A．指南針 B．火藥 C．印刷術 D．造紙術
【答案】A
【分析】地球的周圍存在磁場，地磁場的N極在地理南極附近，地磁場的S極在地理北極附近，由于異名磁極相互吸引，故指南針靜止時指向南方的是它的S極，指向北方的是它的N極。
【解答】解：指南針利用了磁性材料的特性；同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引；而火藥、造紙術和印刷術都沒有用到磁性材料，故BCD錯誤，A正確。
【點評】本題考查磁體的磁性以及磁極間的相互作用規律，是一道基礎題。
【變式練2】（2023 大連）《論衡》中有關于用布摩擦過的琥珀吸引輕小的干草和天然磁石吸引鐵針的記載。這是因為用布摩擦過的琥珀帶了　 　，天然的磁石具有 　 　。
【答案】電荷；磁性。
【分析】不同物質在相互摩擦的過程中，束縛電子本領強的得電子帶負電，束縛電子本領弱的失電子帶正電，這就是摩擦起電的過程；帶電體具有吸引輕小物質的性質。磁體具有吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質，叫磁性。
【解答】解：用布摩擦過的琥珀可以吸引輕小物質，是因為琥珀帶了電荷；
天然的磁石能夠吸引鐵針，這是因為磁石具有磁性。
【點評】本題主要考查了對摩擦起電的了解，對磁性的認識等，屬基礎題，難度不大。
【變式練3】（2022 柳州）從小石塊和鐵屑的混合物中快速分離出鐵屑，最合適的工具是（　　）
A．磁鐵 B．鑷子 C．筷子 D．放大鏡
【答案】A
【分析】根據小石塊和鐵屑的不同物理屬性進行分離。
【解答】解：小石塊不是磁性材料，鐵屑是磁性材料，所以用磁鐵的吸鐵性可以快速分離出鐵屑，故A正確，BCD錯誤。
【點評】本題考查了物質的物理屬性，屬于基礎題。
模型2 磁場、磁感線、地磁場
（2023 山西）在班級組織的“自制指南針”活動中，小偉同學用條形磁體將縫衣針磁化后，將其放在水中漂浮的一片樹葉上。多次將樹葉輕輕旋轉，待樹葉靜止后，觀察到樹葉的尖端總是指向南方，如圖所示。下列說法中正確的是（　　）
A．樹葉尖端指向地磁南極
B．指南針的“N”應標注在樹葉尖端
C．樹葉周圍存在磁場和磁感線
D．若用磁體的N極靠近樹葉尖端，會相互吸引
【答案】D
【分析】（1）指南針在水平位置靜止指南的是S極，指北的是N極。
（2）磁體周圍存在磁場，但是磁感線不是真實存在的。
（3）同名磁極互相排斥、異名磁極相互吸引。
【解答】解：A、樹葉尖端指向地理南極，故A錯誤；
B、指南針的“S”應標注在樹葉尖端，故B錯誤；
C、樹葉周圍存在磁場，不存在磁感線，故C錯誤；
D、若用磁體的N極靠近樹葉尖端（S極），是異名磁極，會相互吸引，故D正確。
名師點撥：本題主要考查了指南針、地磁場和磁場的基本概念，屬于基礎性題目。
【變式練1】（2023 泰州）關于地磁場，下列說法中正確的是（　　）
A．磁感線是磁場中真實存在的曲線
B．地球周圍的地磁場的磁感線是從地磁S極出發回到地磁N極
C．教室里水平放置、能自由轉動的小磁針靜止時N極指向地理南極
D．指南針是我國古代四大發明之一，它能指南北是因為受到地磁場的作用
【答案】D
【分析】（1）磁場是真實存在的，磁感線不存在。
（2）地磁場的磁感線是從地磁N極出發回到地磁S極。
（3）教室里水平放置、能自由轉動的小磁針靜止時N極指向地理北極。
（4）指南針指示南北是因為受地磁場的作用。
【解答】解：A、磁感線不是磁場中真實存在的曲線，故A錯誤；
B、地球周圍的地磁場的磁感線是從地磁N極出發回到地磁S極，故B錯誤；
C、教室里水平放置、能自由轉動的小磁針靜止時N極指向地理北極，故C錯誤；
D、指南針是我國古代四大發明之一，它能指南北是因為受到地磁場的作用，故D正確。
【點評】本題考查的是地磁場和磁感線；關鍵是知道磁場是客觀存在的，而磁感線是為了研究磁場而假想出來的幾何曲線。
【變式練2】（2022 婁底）磁體與磁體之間會有力的作用，是因為磁體周圍存在　 　；綠海龜是著名的航海能手，它是利用　 　進行導航的。
【答案】磁場；地磁場。
【分析】（1）磁體周圍存在著磁場，為了形象地描述磁場引入了磁感線，但并非真實存在；
（2）地球是個巨大的磁體，地磁北極在地理的南極附近，地磁南極在地理的北極附近。
【解答】解：磁體周圍存在著磁場，所以磁體與磁體之間通過磁場會產生力的作用；地球本身是一個大磁體，存在著地磁場，綠海龜就是利用地磁場進行導航的。
【點評】本題考查了磁場和地磁場的存在，屬于基礎知識的考查。
【變式練3】（2023 貴州）北宋時期沈括在《夢溪筆談》中記載：“以磁石磨針鋒，則能指南”。這一現象可說明（　　）
A．地球存在磁場 B．針尖受到重力
C．針尖受到浮力 D．空氣吸引針尖
【答案】A
【分析】地球本身是一個巨大的磁體，地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理的北極附近。
【解答】解：地球本身是一個巨大的磁體，地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理的北極附近，指南針能指示南北方向，是因為地球周圍存在地磁場。故選：A。
【點評】此題考查了地磁場這一知識點，比較簡單，屬基礎題。
模型3 電流的磁效應
（2023 恩施州）如圖所示，學習奧斯特，探究通電導體周圍的磁場。
（1）當閉合開關的瞬間，會觀察到小磁針　 　；通過改變電池　 　的連接，可以改變電路中的電流方向；
（2）此現象說明，電流方向會影響電流所產生磁場的 　 　。
【答案】（1）發生偏轉；正負極；（2）方向。
【分析】電流周圍存在著磁場，磁場的方向跟電流的方向有關。
【解答】解：（1）當閉合開關的瞬間，電路中有電流通過，會觀察到小磁針發生偏轉；通過改變電池正負極的連接，可以改變電路中的電流方向，會觀察到小磁針發生偏轉的方向改變；（2）此現象說明，電流方向會影響電流所產生磁場的方向。
名師點撥：此題考查了奧斯特實驗，說明電流周圍存在著磁場，比較簡單，屬基礎題。
【變式練1】（2022 徐州）如圖所示，先將小磁針放在水平桌面上，靜止時小磁針N極指向 　 　方。再將一根直導線平行架在小磁針上方，給導線通電后，小磁針將 　 　，說明通電導線周圍存在 　 　。
【答案】北；發生偏轉；磁場
【分析】地球的周圍存在磁場，小磁針能指示南北方向是由于受到地磁場的作用，且小磁針靜止時其N極指向北方，其S極指向南方；通電導線的周圍存在磁場。
【解答】解：地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，靜止時的小磁針受到地磁場的作用，小磁針的N極應指向地理北方；將一根直導線平行架在小磁針上方，給導線通電后，通電導線的周圍產生了磁場，則導線下方的小磁針在磁場的作用下會發生偏轉。
【點評】本題考查了對地磁場、通電導線周圍磁場的了解，屬于基礎題。
【變式練2】（2023 陜西）如圖所示，將一根直導線架在靜止小磁針的上方，并使直導線與小磁針平行，接通電路，發現小磁針偏轉。關于該實驗說法正確的是（　　）
A．該實驗說明電流周圍存在磁場
B．最早發現該實驗現象的科學家是法拉第
C．利用該實驗原理可以制成發電機
D．改變電流方向，小磁針偏轉方向不變
【答案】A
【分析】（1）通電導體的周圍存在磁場；磁場的方向與電流的方向有關；最早發現電流磁效應的科學家是奧斯特。
（2）利用電流的磁效應可以制作電磁鐵。
【解答】解：A、該實驗說明電流周圍存在磁場，故A正確；
B、最早發現該實驗現象的科學家是奧斯特，故B錯誤；
C、利用該實驗原理可以制成電磁鐵，故C錯誤；
D、改變電流方向，小磁針偏轉方向不變，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查的是電流的磁效應；知道電流的磁效應的應用。
【變式練3】（2022 青海）如圖所示，磁懸浮盆景的底端有磁鐵，底座內部有一個金屬線圈。線圈通電后，周圍產生　　 （選填“磁場”或“磁感線”），這是電流的　　 效應。盆景能懸浮在空中，其原理是　 　 。
【答案】磁場；磁；同名磁極相互排斥。
【分析】（1）通電導體周圍存在磁場；
（2）電磁鐵是利用電流的電磁效應工作的；
（3）同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引。
【解答】解：通電導體周圍存在磁場，但不存在磁感線，磁感線是人們為了形象方便的描述磁場而假想的曲線；底座內部有一個金屬線圈，通電有磁性，斷電無磁性，說明磁懸浮盆景是利用電流的磁效應工作的；根據同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引可知，盆景能懸浮在空中是同名磁極相互排斥的原因。
【點評】此題考查的知識點較多，要從題目中尋找有用的信息，利用有關知識點解題。
模型4 探究通電螺線管的磁場方向
（2023 云南）某實驗小組探究“通電螺線管外部磁場的特點”。
（1）將螺線管安裝在一塊有機玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖甲所示。鐵屑的分布情況與　 　磁體周圍鐵屑的分布情況相似，鐵屑的作用是顯示　 　 。
（2）把小磁針放在通電螺線管四周不同的位置，小磁針靜止時N極所指方向如圖乙所示，則通電螺線管的右端為 　 　極。對調電源正負極，閉合開關，小磁針靜止時N極所指方向如圖丙所示，說明通電螺線管的極性與　 　的方向有關。
【答案】（1）條形；磁場的分布情況；（2）N；電流
【分析】（1）通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場相似；鐵屑的作用是顯示磁感線的分布情況。
（2）根據磁極間的相互作用規律來判斷通電螺線管的磁極；通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
【解答】解：（1）將螺線管安裝在一塊有機玻璃板上，連入電路中。在板面上均勻地灑滿鐵屑，閉合開關并輕敲玻璃板面，觀察到鐵屑分布情況如圖甲所示。鐵屑的分布情況與條形磁體周圍鐵屑的分布情況相似，鐵屑的作用是顯示磁場的分布情況。
（2）把小磁針放在通電螺線管四周不同的位置，小磁針靜止時N極所指方向如圖乙所示，根據磁極間的相互作用規律，則通電螺線管的右端為N極。對調電源正負極，閉合開關，小磁針靜止時N極所指方向如圖丙所示，說明通電螺線管的極性與電流的方向有關。
名師點撥：本題主要考查的是通電螺線管的磁場；會根據安培定則判斷通電螺線管的磁極；知道通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。　
【變式練1】（2022 長春）在“探究通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中：
（1）開關閉合前，小磁針均指南北，說明地球周圍存在 　 　。
（2）開關閉合后，小磁針的指向如圖所示，可知：通電螺線管的左端為 　 　極，電源的左端為 　 　極。
（3）將連接電源正、負極的導線對調，小磁針的指向也改變了，說明通電螺線管的磁場方向與 　 　方向有關。
（4）為了使通電螺線管的磁場增強，可采取的有效措施是 　 　。（寫出一條即可）
【答案】（1）磁場；（2）N；負；（3）電流；（4）增加線圈的匝數
【分析】（1）地球周圍存在著磁場，地理的南極在地磁的北極附近，地理的北極在地磁的南極附近；
（2）根據磁極間的相互作用規律判定螺線管的極性，根據安培定則分析電源的正、負極；
（3）通電螺線管周圍的磁場的方向與電流的方向有關；
（4）通電螺線管磁性強弱與線圈匝數的多少、電流的大小有關。
【解答】解：（1）地球的周圍存在磁場，小磁針靜止且能指向南北，這是因為小磁針受到地磁場的作用；
（2）最左側小磁針的左端為N極，右端為S極，根據異名磁極相互吸引可知，螺線管的左端為N極，右端為S極，根據安培定則可知，電流從螺線管的右端流入，所以電源的左端為負極，右端為正極；
（3）將連接電源正、負極的導線對調，螺線管中電流的方向發生了變化，小磁針的指向也改變了，這說明磁場的方向發生了變化，所以通電螺線管的磁場方向與電流方向有關；
（4）要使通電螺線管的磁場增強，可采取的有效措施是：增加線圈的匝數、增大電流。
【點評】本題考查了地磁場、安培定則的應用、影響通電螺線管磁性強弱的因素等知識，難度不大。
【變式練2】（2023 成都）如圖是小聰和小明同學探究“通電螺線管的磁場方向”實驗示意圖。實驗時，在小圓位置放置小磁針，閉合開關，畫出不同位置小磁針靜止時N極的指向；對調電源正負極，重復上述操作。下列說法不正確的是（　　）
A．小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向
B．閉合開關，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向相同
C．對調電源正負極，閉合開關，通電螺線管的磁場方向改變
D．通過實驗可總結出通電螺線管的磁極性和電流方向的關系
【答案】B
【分析】（1）小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向。
（2）通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場分布相似。
（3）通電螺線管的磁極方向與電流的方向有關。
【解答】解：A、小磁針的作用是指示通電螺線管周圍的磁場方向，故A正確；B、閉合開關，放置在a、b處的小磁針靜止時N極指向是不同的，因為a點小磁針N指向左下；b點小磁針N指向左上，磁場方向不同，故B錯誤；C、對調電源正負極，閉合開關，通電螺線管的磁場方向改變，故C正確；D、通過實驗可總結出通電螺線管的磁極性和電流方向的關系，故D正確。故選：B。
【點評】本題主要考查了通電螺線管的磁場分布；關鍵是知道通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。　　
【變式練3】（2022 淮安）如圖所示，探究通電螺線管外部磁場的方向。
（1）玻璃板上均勻撒上鐵屑，放上小磁針。閉合開關后，　 　玻璃板，鐵屑分布情況表明，螺線管的外部磁場與　 　磁體周圍的磁場相似。
（2）接通電路，小磁針靜止時　 　極的指向是該點的磁場方向。
（3）調換電源的正負極，閉合開關，小磁針反方向偏轉，說明通電螺線管外部的磁場方向與　 　有關。
【答案】（1）輕敲；條形；（2）N；（3）電流方向。
【分析】（1）據課本可知，通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似；
（2）小磁針放入磁場，小磁針靜止時N極指向和該點磁場方向相同；
（3）當電流方向改變時，產生的磁場方向也改變，所以小磁針的偏轉方向也改變。
【解答】解：（1）閉合開關，輕敲玻璃板，鐵屑的分布情況通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似，都有兩個磁極。
（2）因為小磁針放入磁場，小磁針靜止時N極指向和該點磁場方向相同，所以實驗中使用小磁針是為了指示磁場方向，從而判斷該點的磁場方向；
（3）調換電源正負極，即改變螺線管中的電流方向，發現小磁針偏轉方向改變，說明磁場方向與電流方向有關。
【點評】本題探究通電螺線管外部磁場的實驗，考查了磁極間的相互作用及安培定則的應用，通電螺線管的磁場特點等。要求能熟練應用安培定則，由電流方向判斷磁極方向，或由磁極方向判斷電流方向。
模型5 電磁鐵的磁性強弱及其應用
（2023 西藏）如圖所示，閉合開關S后，螺線管右側為 　 　極，滑動變阻器的滑片P向左移動時，螺線管的磁性變　 　。
【答案】S；強。
【分析】（1）根據電源的極性可知電流從通電螺線管的右端流入，根據安培定可判斷通電螺線管的N、S極；
（2）根據當滑動變阻器的滑片P向左移動時，變阻器連入電路的電阻變小，電路的電流變大，據此確定通電螺線管的磁性變化。
【解答】解：（1）由圖可知，電流從螺線管的右端流入，用右手握住螺線管，四指彎曲與螺線管中的電流方向相同，則大拇指指向左端，所以左端是N極，右側為S極。
（2）滑動變阻器的滑片P向左移動時，連入電路的電阻變小，電流變大，在螺線管的匝數一定時，電流變大，電磁鐵的磁性變強。
名師點撥：此題主要考查了安培定則的應用以及電流大小對電磁鐵磁性的影響。要掌握影響電磁鐵磁性的因素，在此題中關鍵是判斷出線圈匝數不變，電路中的電流變大。
【變式練1】（2023 河北）如圖所示，用甲裝置探究通電螺線管外部的磁場分布，用乙裝置探究電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關。下列說法正確的是（　　）
A．通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似
B．改變通電螺線管中電流方向，小磁針N極指向不變
C．匝數一定時，通入的電流越小，電磁鐵的磁性越強
D．電流一定時，減少鐵釘上線圈的匝數，電磁鐵的磁性強弱不變
【答案】A
【分析】（1）通電螺線管的磁場分布情況與條形磁體相似，磁性來源于導體中有電流，由電流的磁效應得到磁場，磁場的方向與電流的方向有關；
（2）電磁鐵的磁性強弱與電流的大小和線圈的匝數有關。
【解答】解：AB．通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似，磁場的方向與電流的方向有關，改變通電螺線管中電流方向，小磁針N極指向會發生改變，故A正確、B錯誤；
CD．匝數一定時，通入的電流越小，電磁鐵的磁性越弱，電流一定時，減少鐵釘上線圈的匝數，電磁鐵的磁性變弱，故CD錯誤。
【點評】本題考查了通電螺線管的磁場和影響電磁鐵磁性強弱的因素，屬于基礎題。
【變式練2】（2022 賀州）下列選項中，能減弱通電螺線管磁性的措施是（　　）
A．改變線圈中的電流方向 B．增加線圈的匝數
C．減小線圈的電流 D．在線圈中插入鐵芯
【答案】C
【分析】通電螺線管磁性強弱的影響因素：電流的大小、線圈的匝數、是否有鐵芯插入；電流越大，線圈匝數越多，有鐵芯插入，螺線管的磁性越強。
【解答】解：A、改變線圈中的電流方向，只能改變通電螺線管的磁極，不能改變通電螺線管的磁性強弱，故A不符合題意；B、其它條件相同時，增加線圈的匝數，螺線管的磁性增強，故B不符合題意；C、其它條件相同時，減小線圈的電流，螺線管的磁性減弱，故C符合題意；D、其它條件相同時，在線圈中插入鐵芯，螺線管的磁性增強，故D不符合題意。
【點評】理解通電螺線管的磁性強弱由哪些因素決定是解答此題的關鍵。
【變式練3】（2023 宜昌）如圖是一個磁懸浮地球儀，球體內部有一個永磁體，底座通電時地球儀可以懸浮在上方，此時底座相當于一個　 　；如果需要連續調節地球儀的懸浮高度，可以通過在底座電路中接入一個　 　來實現。
【答案】電磁鐵；滑動變阻器。
【分析】磁極間的作用規律：同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引；
滑動變阻器可以起到改變電路中電流大小的作用。
【解答】解：磁懸浮地球儀的原理是同名磁極相互排斥，球體內部有一個永磁體，底座通電以后相當于一個電磁鐵；電磁鐵的磁性強弱與電流的大小有關，滑動變阻器串聯在電路中可以起到改變電路中電流大小的作用，所以如果需要連續調節地球儀的懸浮高度，可以通過在底座電路中接入一個滑動變阻器來實現。
模型6 探究影響電磁鐵磁性強弱的因素
（2022 東營）如圖所示是“探究影響通電螺線管磁性強弱的因素”的實驗裝置。
（1）正確連接好電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于最　　 （選填“左”或“右”）端；
（2）閉合開關，調節滑片位置，電流表的指針如圖所示，則電流表的示數為
　　A，此時通電螺線管的下端是 　　（選填“N”或“S”）極；
（3）下列操作能減弱通電螺線管磁性的是　 　（選填字母）；
A．抽去鐵芯
B．電源兩極對調
C．減少線圈的匝數
（4）電磁鐵的用途很多，如電磁起重機，試再列舉至少2項電磁鐵在實際中的應用：　 　、　 　。
【答案】（1）左；（2）0.5；N；（3）AC；（4）電鈴、電磁繼電器。
【分析】（1）為了保護電路，在閉合開關前滑動變阻器的滑片應該放在阻值最大位置；
（2）由圖可知電流表讀數，量程為0﹣0.6A，分度值為0.02A；根據安培定則可以判斷通電螺線管的下端磁極；
（3）影響通電螺線管磁性的強弱的因素有：①電流的大小，②線圈匝數的多少，③有無鐵芯；
（4）了解電磁鐵在生活中的一些應用，注意聯系生活實際解決問題。
【解答】解：（1）由圖可知，正確連接好電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于阻值最大的一端，即最左端。
（2）由圖可知，電流表選0～0.6A的量程，分度值為0.02A，電流表的示數為0.5A；由圖可知，電流從螺線管的上端流進，下端流出，由安培定則可知，通電螺線管的下端是N極。
（3）影響通電螺線管磁性的強弱的因素有：①電流的大小，②線圈匝數的多少，③有無鐵芯。故要減弱通電螺線管的磁性，可以減小電流的大小、減少線圈的匝數和抽去鐵芯，故AC符合題意，B不符合題意。
故選AC。
（4）電磁鐵在日常生活中的應用有：電磁起重機、電磁繼電器、電鈴、磁懸浮列車、揚聲器等。
名師點撥：本題探究了影響通電螺線管磁性強弱的因素有哪些的實驗，綜合考查了安培定則、電流表讀數、電磁鐵的應用的知識，綜合性較強。
【變式練1】（2023 鞍山）在探究“電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關”的實驗中，小聰連接了如圖所示的電路，電磁鐵A端放有一小磁針，閉合開關，小磁針　　 （選填“順”或“逆”）時針轉動，向右移動滑動變阻器的滑片，電磁鐵磁性　　 （選填“增強”、“減弱”或“不變”）。電磁鐵磁性的強弱還與　 　 有關。
【答案】順；減弱；線圈的匝數
【分析】開關閉合后，根據電流方向利用安培定則可判斷螺線管的磁極，則由磁極間的相互作用可判出小磁針的指向；由滑動變阻器的滑片移動可得出電路中電流的變化，則可得出螺線管中磁場的變化；
電磁鐵的磁性強弱與電流的大小和線圈的匝數有關。
【解答】解：由圖可知螺線管中電流由左側流入，則由右手螺旋定則可知，螺線管A端為N極，B端為S極，因異名磁極相互吸引，同名磁極相互排斥，則可知小磁針順時針轉動；
若滑動變阻器的滑片P向右移動，滑動變阻器接入電路的電阻變大，則由歐姆定律可得線圈中的電流變小，則電磁鐵的磁性減弱；電磁鐵磁性的強弱還與線圈的匝數有關。
【點評】本題考查安培定則及電路的動態分析，需認真分析題意，抓住題目的關鍵則可以較快解決本題。
【變式練2】（2022 海南）某實驗小組用自制電磁鐵探究影響電磁鐵磁性強弱的因素。他們用相同的漆包線和鐵釘繞制成兩個電磁鐵A和B，B鐵釘上繞有更多匝數的線圈，實驗裝置如圖所示。
（1）如圖甲，閉合開關，電磁鐵A的釘尖是　　 極（選填“N”或“S”）；將滑動變阻器的滑片P向右移動，能吸引　　 的大頭針（選填“更多”“不變”或“更少”）。
（2）如圖乙，把電磁鐵A和B串聯，閉合開關，多次移動滑動變阻器的滑片P，發現電磁鐵B總能吸引更多的大頭針，通過比較，得出的結論是　 　 。
（3）電磁鐵在生活中應用廣泛，請舉一例：　 　。
【答案】（1）S；更少；（2）電流相同，線圈的匝數越多，電磁鐵的磁性越強；（3）電鈴。
【分析】（1）由安培定則可確定電磁鐵的磁極；電磁鐵的磁性強弱跟電流大小、線圈匝數多少、有無鐵芯有關。
（2）電磁鐵磁性強弱不能直接看出，而是通過轉換法，根據吸引大頭針的多少來反映電磁鐵磁性強弱。
（3）電磁鐵的應用十分廣泛，有電鈴、電磁繼電器、空氣開關等。
【解答】解：（1）如圖甲，電流從電磁鐵A的上方流入、下方流出，由安培定則可知，電磁鐵A的上端是N極，下端的釘尖是S極；將滑動變阻器的滑片P向右移動，電阻變大，電流變小，電磁鐵的磁性變弱，能吸引更少的大頭針。
（2）圖中電流大小相同，鐵芯相同，線圈的匝數越多，電磁鐵吸引的大頭針越多，電磁鐵的磁性越強。所以可以得出的結論是電流相同，線圈的匝數越多，電磁鐵的磁性越強。
（3）電磁鐵的應用十分廣泛，有電鈴、電磁繼電器、空氣開關等。
【點評】此題主要考查的是學生對電磁鐵磁性強弱影響因素的理解和掌握，注意控制變量法和轉換法的運用。
【變式練3】（2022 湖州）學習了“電生磁”的知識后，小柯在家里進行實驗探究。實驗器材主要有：全新干電池若干節、鐵釘3枚、大頭針若干、長導線1根。
實驗過程：
①用細線把3枚鐵釘捆綁在一起，再用長導線纏繞鐵釘6圈，連接在1節全新干電池兩端（如圖所示），制成簡易的電磁鐵。用電磁鐵尖端去靠近大頭針，觀察吸引大頭針的數目（通電時間不超過10秒鐘，下同）。
②將電磁鐵連接在2節串聯的全新干電池兩端，重復實驗。
③將電磁鐵連接在3節串聯的全新干電池兩端，重復實驗。
④增加電磁鐵的線圈匝數至9匝，連接在1節全新干電池兩端，重復實驗。
⑤增加電磁鐵的線圈匝數至12匝，連接在1節全新干電池兩端，重復實驗。
（1）1節全新干電池的電壓是 　 　伏。
（2）小柯的實驗想要探究的問題是：　 　。
（3）本實驗用電磁鐵吸引大頭針的數目來比較電磁鐵的磁性強弱，此科學方法屬于 　 　（選填“類比法”或“轉換法”）。
（4）請幫助小柯設計用于記錄實驗數據的表格。
【答案】（1）1.5；（2）電磁鐵磁性的強弱與電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數之間的關系；（3）轉換法；（4）如上表所示。
【分析】（1）1節全新干電池的電壓為1.5V；
（2）根據小柯實驗過程中改變的物理量分析實驗想要探究的問題；
（3）通過電磁鐵吸引大頭針的數目可以間接知道電磁鐵磁性的強弱，這是轉換法的思想；
（4）根據小柯實驗過程中改變的物理量分析所需記錄的物理量，進而設計記錄實驗數據的表格。
【解答】解：（1）1節全新干電池的電壓為1.5V；
（2）由實驗過程可知，小柯在實驗中改變了電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數，因此小柯的實驗想要探究的問題是電磁鐵磁性的強弱與電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數之間的關系；
（3）通過電磁鐵吸引大頭針的數目可以間接知道電磁鐵磁性的強弱，此科學方法屬于轉換法；
（4）小柯在實驗中改變了電磁鐵兩端的電壓和線圈的匝數，觀察電磁鐵吸引大頭針的數目，因此需要記錄電磁鐵兩端電壓、線圈的匝數和吸引大頭針的數目，設計表格如下表：
線圈匝數/圈 6 9 12
實驗次數 1 2 3 4 5
電壓U/V 1.5 3.0 4.5 1.5 1.5
吸引大頭針的數目/枚
【點評】本題探究電磁鐵磁性強弱的影響因素，考查電池電壓、探究目的、轉換法和表格的設計，關鍵是根據實驗過程確定所探究的物理量。
模型7電磁繼電器的結構、工作原理及其應用
（2023 大連）（多選）如圖是某道路限載報警器的工作原理圖。電源電壓不變，R1是力敏電阻，其阻值隨壓力的變化而變化。閉合開關S，當車的質量超過限載質量時，電磁鐵吸下銜鐵，電鈴響。根據不同的路面，可以改變滑動變阻器滑片P的位置，來設定不同的限載質量。下列說法正確的是（　　）
A．電磁鐵能吸下銜鐵，是由于通電導體在磁場中受力
B．檢測時，車的質量越大電磁鐵的磁性越強
C．力敏電阻R1的阻值隨壓力的增大而減小
D．若要提高設定的限載質量，應將滑片P向左移動
【答案】BCD
【分析】（1）電磁鐵是利用電流的磁效應來工作的。
（2）車的質量越大，對力敏電阻的壓力越大，力敏電阻的阻值越小，電路中的電流越大，電磁鐵的磁性越強。
（3）根據題意分析可知：力敏電阻的阻值隨壓力的增大而減小。
（4）根據歐姆定律和力敏電阻的特性進行分析。
【解答】解：A、電磁鐵能吸下銜鐵，是由于通電導體的周圍存在磁場，故A錯誤；B、檢測時，車的質量越大，對力敏電阻的壓力越大，力敏電阻的阻值越小，電路中的電流越大，電磁鐵的磁性越強，故B正確；C、力敏電阻R1的阻值隨壓力的增大而減小，故C正確；
D、若要提高設定的限載質量，此時力敏電阻的阻值減小，電磁鐵吸下銜鐵時的電流不變，根據歐姆定律，應該增大滑動變阻器的電阻，應將滑片P向左移動，故D正確。故選：BCD。
名師點撥：本題考查的是電磁繼電器的基本構造和原理；知道影響電磁鐵磁性強弱的因素；會根據歐姆定律進行分析。
【變式練1】（2022 沈陽）如圖所示是電磁繼電器的工作原理圖，閉合開關后，下列說法正確的是（　　）
A．彈簧的彈性勢能減小
B．電磁鐵的上端為S極
C．電動機工作，燈不發光
D．電磁鐵的工作原理是電磁感應
【答案】C
【分析】（1）彈性勢能和物體發生彈性形變的程度有關；
（2）知道電流方向根據安培定則判斷電磁鐵的磁極；
（3）結合電磁繼電器原理分析電動機和燈工作情況；
（4）電磁繼電器的工作原理是電流的磁效應。
【解答】解：A、當閉合開關后，電磁鐵產生磁性吸引銜鐵，右半部分下落，彈簧被拉長，彈性勢能增大，故A錯誤；B、當閉合開關后，線圈相當于通電螺線管，根據右手螺旋定則判斷電磁鐵上端為N極，故B錯誤；C、當閉合開關后，電磁鐵產生磁性吸引銜鐵，右半部分往下落，開關與下面電動機所在的電路結合，電動機所在電路閉合，電動機正常工作，開關與上面燈泡所在的電路分離，燈泡所在電路斷路，燈泡不發光，故C正確；D、電磁繼電器的工作原理是電流的磁效應，與電磁感應無關，故D錯誤。故選：C。
【點評】本題考查了電磁繼電器原理、彈性勢能、安培定則等，是綜合題，難度不大。
【變式練2】（2023 東營）小區內路燈能根據光線亮暗情況實現自動控制，其電路原理如圖所示，R1是定值電阻，R2是光敏電阻，其阻值大小隨光照強度的增大而減小。當開關S1閉合，光線變暗時，下列判斷正確的是（　　）
A．電流表示數減小，電磁鐵的磁性減弱，開關S2閉合
B．電流表示數減小，電磁鐵的磁性增強，開關S2斷開
C．電流表示數增大，電磁鐵的磁性增強，開關S2閉合
D．電流表示數增大，電磁鐵的磁性減弱，開關S2斷開
【答案】A
【分析】根據光敏電阻的特點和電磁繼電器的原理進行分析。
【解答】解：當開關S1閉合，光線變暗時，光敏電阻的電阻變大，控制電路中的總電阻變大，電路中的電流變小，電流表的示數變小，電磁鐵的磁性減弱，對銜鐵的吸引力減小，在右邊彈簧的拉力作用下，動觸點向下運動，開關S2閉合，故A正確，BCD錯誤。
【點評】會根據歐姆定律和電磁繼電器的原理分析光敏控制電路。
【變式練3】（2023 自貢）如圖所示，R0是一個光敏電阻，光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小。R是電阻箱（已調至合適阻值），它們和繼電器組成自動控制電路來控制路燈，白天路燈熄滅，夜晚路燈亮起。下列說法正確的是（　　）
A．電路工作時，電磁鐵上端為N極
B．給路燈供電的電源應接在b、c兩端
C．路燈發光時把電能全部轉化為光能
D．控制電路電源電壓減小后，傍晚時路燈比原來早一些亮
【答案】D
【分析】（1）根據安培定則判定電磁鐵上端的磁性；
（2）分析電磁鐵的電路，判定利用照明電源為路燈供電的接入點；
（3）路燈工作時電能轉化為光能、內能；
（4）根據影響電磁鐵磁性大小的因素分析電磁鐵磁性的變化，從而得到亮燈時間的變化。
【解答】解：A、根據圖示可知，電流從電磁鐵的上端流入，根據安培定則可知，電磁鐵的上端為S極，故A錯誤；B、晚上時的光線暗，光敏電阻的電阻值大，電路中的電流值小，所以靜觸點與a接通，所以要達到晚上燈亮，白天燈滅，則路燈供電的電源應接在a、b之間，故B錯誤；C、路燈工作時電能轉化為光能、內能，不是全部轉化為光能，故C錯誤；D、電源電壓減小后，在其它條件不變時，根據歐姆定律可知，電路中的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，傍晚時路燈比原來早一些亮，故D正確。故選：D。
【點評】解決本題的關鍵電磁繼電器的工作原理、光敏電阻的特點，能夠根據它們的特點解釋它們在實際運用過程中的原理。
【變式練4】（2023 宿遷）在科技晚會上，小明給大家展示了一個“聽話”的小瓶子，通過調節滑片，就可以讓小瓶子上浮、下沉或懸停在水中，它的原理如圖所示（磁鐵固定在活塞上），閉合開關S后，移動滑片P，使小瓶子懸停在圖示位置。對此，以下分析正確的是（　　）
A．電磁鐵的右端為S極
B．若將滑片P向右移，小瓶子將會上浮
C．小瓶子下沉時，小瓶子中的氣體密度變小
D．小瓶子上浮時，小瓶子的瓶口處受到水的壓強保持不變
【答案】B
【分析】（1）根據安培定則判斷電磁鐵的N、S極；（2）根據滑動變阻器滑片的移動判斷電路中的電流變化、電磁鐵磁性強弱的變化，再結合物體的浮沉條件判斷小瓶子的浮沉情況；
（3）根據分析氣體密度的變化情況；（4）根據p＝ρgh判斷液體壓強的變化。
【解答】解：A．由圖可知，該電路為串聯電路，電流從螺線管的右側流入，根據安培定則可知，電磁鐵的右端是N極，故A錯誤；B．若將滑動變阻器滑片P向右移，滑動變阻器接入電路的阻值變大，電路的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，電磁鐵與磁鐵排斥作用變小，活塞向左運動，大瓶內空氣氣壓變小，小瓶子的水會擠出來，小瓶子重力變小，重力小于浮力，小瓶子將上浮，故B正確；C．小瓶子進水重力大于浮力下沉時，故小瓶子上面的空氣的體積會變小，質量不變，由可知，密度變大，故C錯誤；D．小瓶子上浮時，根據p＝ρ水gh可知小瓶子的瓶口處受到水的壓強變小，故D錯誤。故選：B。
【點評】本題涉及到安培定則、電路的動態分析、氣體的壓強、物體的浮沉條件和液體壓強等知識，綜合性較強。
模型8 磁場對通電導線的作用、電動機
（2023 蘭州）如圖甲所示是我國自主設計建造的首艘彈射型航空母艦——福建艦，配備了全球領先的電磁彈射裝置。如圖乙所示，電磁彈射裝置的彈射車與戰斗機前輪連接，并處于強磁場中。當彈射車內的導體通以強大電流時，戰斗機就會受到強大的推力而向前彈射飛出。電磁彈射裝置的工作原理是　 　 （選填“電磁感應”或“磁場對通電導體的作用力”）。
【答案】磁場對通電導體的作用力。
【分析】通電導體在磁場中受到磁場力的作用。
【解答】解：由題意可知，電磁彈射裝置的彈射車與戰斗機前輪連接，并處于強磁場中。當彈射車內的導體通以強大電流時，戰斗機就會受到強大的推力而向前彈射飛出。由此可知電磁彈射裝置的工作原理是通電導體在磁場中受力運動。
名師點撥：此題考查了磁場對通電導體的作用，難度不大，屬基礎題。
【變式練1】（2023 婁底）我國航母飛速發展，電磁彈射勢在必行，電磁彈射器的彈射車與艦載機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車的導體有強電流通過時，就可以受到磁場強大的作用力，使艦載機迅速獲得起飛速度。圖中與電磁彈射器原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】根據通電導體在磁場中受到磁場力的作用分析解答。
【解答】解：由題意可知，電磁彈射器的彈射車與艦載機的前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車內的導體通以強電流時，即可受到強大的推力，由此可知其原理是通電導體在磁場中受力而運動。A、圖中有電源，屬于電動機原理，是利用通電導體在磁場中受力而運動的原理工作的，故A正確；B、該裝置為奧斯特實驗，說明電流的周圍存在磁場，故B錯誤；C、電磁鐵通電后具有磁性，使小磁針發生偏轉，這是電流的磁效應，故C錯誤；D、該裝置中無電源，閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動就會產生感應電流，是探究電磁感應現象的裝置，故D錯誤。
【點評】對于電磁學中的電流磁效應、磁場對通電導體有力的作用、電磁感應實驗等，區分時要注意條件。　　
【變式練2】（2023 宿遷）圖中是小明制作的簡單電動機模型，其線圈由漆包線繞成，將線圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在線圈的下面放置了一塊磁體。將其接入電路中，閉合開關后，線圈轉動起來了。關于此電動機模型下列說法正確的是（　　）
A．利用電磁感應原理工作
B．線圈在轉動時，始終受到磁場作用力
C．將電能轉化為機械能
D．增大線圈中的電流可改變轉動方向
【答案】C
【分析】（1）直流電動機的工作原理是：通電線圈在磁場中受力轉動；
（2）該線圈之所以能轉動，是據通電導線在磁場中受力的作用的原理來工作的，但是該線圈在轉過平衡位置時，若不改變電流的方向，此時所受到的磁場力會阻礙線圈的轉動，故為了使線圈持續轉動，將線圈兩端引線的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，這樣在一個半周內受到磁場的力的作用，另一個半周利用慣性轉動。
【解答】解：A．電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉動，故A錯誤；B．由于線圈中有一端的漆只刮掉半周，會出現電路中無電流狀態，當線圈轉到該位置處，由于線圈中無電流，所以不會受到磁場力的作用，故B錯誤；C．電動機消耗電能而轉動起來，能量轉化為電能轉化為機械能，故C正確；D．線圈轉動的方向與電流的方向有關，增大線圈中的電流，只會改變線圈受到磁場力的大小，而不會改變受力的方向，故D錯誤。故選：C。
【點評】本題考查了對磁場對電流的作用的掌握情況，需要掌握相應實驗的原理和規律。
【變式練3】（2023 廣元）電流表是電學實驗中的重要儀器，如圖所示是電流表的內部結構簡圖，將線圈置于兩磁極之間，線圈上固定有一指針，有電流通過線圈時，線圈會帶動指針一起偏轉，線圈中電流越大，指針偏轉角度越大。則電流表的工作原理與下列說法相符的是（　　）
A．通電線圈在磁場中受到了力的作用
B．同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引
C．與發電機工作原理相同
D．電流表工作過程中，機械能轉化為電能
【答案】A
【分析】首先利用圖示的裝置分析出其制成原理，即通電線圈在磁場中受力轉動，線圈的轉動可以帶動指針的偏轉。
【解答】解：通過電流表的內部構造顯示電流表的制成原理：通電線圈在磁場中受力而轉動，電流表工作過程中，電能轉化為機械能，與發電機工作原理不相同，發電機的工作原理是電磁感應。故選：A。
【點評】在學過的測量工具或設備中，每個工具或設備都有自己的制成原理；對不同測量工具的制成原理，是一個熱點題型，需要重點掌握。
模型9 電磁感應現象及發電機
（2023 襄陽）小明利用如圖所示的裝置進行多次實驗探究得出結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做　 　 磁感線運動時，電路中就產生感應電流。若將裝置中的電流表換成電源，閉合開關后會發現，導體棒擺動，則說明通電導體在磁場受到　　 的作用。
【答案】切割；力
【分析】閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生感應電流。通電導體在磁場中受力運動。
【解答】解：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就產生感應電流，這是電磁感應現象。若將裝置中的電流表換成電源，閉合開關后會發現，通過導體棒有電流，導體棒擺動，則說明通電導體在磁場受到力的作用。
【變式練1】（2023 威海）下列實驗操作不能使靈敏電流計指針偏轉的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】閉合電路一部分導體做切割磁感線運動時，產生感應電流的現象叫做電磁感應。
【解答】解：A、線圈向右運動，運動方向與磁感線的方向平行，不能切割磁感線，故A符合題意；B、線圈向上運動，能切割磁感線，產生感應電流，故B不符合題意；CD、線圈不動，磁鐵向上或向下運動時，根據運動的相對性，線圈切割了磁感線，產生感應電流，故CD不符合題意。故選：A。
【點評】本題考查電磁感應產生電流的條件，屬于基礎題。
【變式練2】（2023 呼和浩特）1820年奧斯特發現電流磁效應。1831年法拉第發現磁可以生電，其原理如圖，當導體棒切割磁感線時，可以看到電流計指針發生偏轉，利用這一原理，可以制成（　　）
A．電熱器 B．電磁起重機 C．發電機 D．電動機
【答案】C
【分析】閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產生電流，這種現象叫電磁感應現象；據此制成了發電機。
【解答】解：1831年法拉第發現磁可以生電，其原理如圖，當導體棒切割磁感線時，可以看到電流計指針發生偏轉，利用這一原理，可以制成發電機，故C正確，ABD錯誤。
【點評】本題考查電磁感應的應用，屬于基礎題。
【變式練3】（2023 哈爾濱）如圖所示，有關磁與電的實驗和應用，能體現發電機工作原理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】（1）通電導體周圍存在磁場，是奧斯特實驗的原理圖；
（2）閉合電路的部分導體做切割磁力線運動，電路中會產生感應電流；
（3）通電螺線管中有電流流過時，會產生磁性；
（4）通電導線在磁場中會受到力的作用，是電動機原理。
【解答】解：發電機的工作原理是電磁感應現象。
A．通電導線靠近小磁針后，小磁針會發生偏轉，是電流的磁效應，故A不符合題意；
B．導體做切割磁感線運動時，電路中會產生感應電流，是電磁感應現象，故B符合題意；
C．通電螺線管中有電流流過時，會產生磁性，從而吸引銜鐵，與電磁感應原理無關，故C不符合題意；
D．實驗演示的是通電導線在磁場中受力運動的情景，人們利用該實驗原理制成了電動機，故D不符合題意。
【點評】我們要注意發電機與電動機的工作原理圖的區別。
模型10 探究什么情況下磁可以生電
（2023 長春）在“探究什么情況下磁可以生電”實驗中，實驗裝置如圖所示：
（1）根據圖中磁感線方向判斷蹄形磁體的上端是　　極。
（2）讓導線AB在磁場中做　　 運動，觀察到電流表指針發生偏轉，說明回路中有電流產生，這一過程將機械能轉化為 　 　能，根據這個現象制成了　 。
【答案】N；切割磁感線；電；發電機。
【分析】（1）磁體外部磁感線的方向從N極指向S極；
（2）閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，產生感應電流的現象叫電磁感應，電磁感應產生的電流叫做感應電流，發電機是根據此原理制成的。
【解答】解：（1）由圖可知，磁感線方向由上到下，所以進而判斷蹄形磁體的上端是N極，下端是S極。
（2）閉合開關后，使導線AB在磁場中左右運動，即導線做切割磁感線運動，因此會有感應電流產生，此時電流表指針能發生偏轉；這種現象就是電磁感應現象；電磁感應現象實驗中機械能轉化為電能。
名師點撥：此題考查了電磁感應現象的實驗、磁感線及其特點，尤其要注意導體如何運動才能切割磁感線，難度不大。
【變式練1】（2023 成都）小明利用如圖所示裝置探究“導體在磁場中產生電流的條件”，他通過觀察靈敏電流表的　 　來判斷是否產生了感應電流。經過多次嘗試，他發現，當閉合電路的一部分導體在磁場中做 　 　運動時，導體中就會產生感應電流。
【答案】指針是否偏轉；切割磁感線。
【分析】（1）電路中有電流時，靈敏電流表的指針轉動，據此分析如何判斷是否產生了感應電流；（2）根據感應電流產生的條件分析閉合電路的一部分導體在磁場中的運動情況。
【解答】解：（1）電路中有電流時，靈敏電流表的指針轉動，因此可以通過觀察靈敏電流表的指針是否偏轉來判斷是否產生了感應電流；
（2）根據感應電流產生的條件可知，當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就會產生感應電流。
【點評】本題考查電路中電流的檢驗方法和感應電流產生的條件，難度不大。
【變式練2】（2023 阜新）如圖所示是“探究什么情況下磁可以生電”的實驗裝置。實驗時將開關、電流表與導線AB串聯起來組成 　 　回路。若磁體保持靜止，導線AB做　 　運動時，電流表指針偏轉。若將圖中電流表換成　 　 ，還可以探究電動機原理。
【答案】閉合；切割磁感線；電源。
【分析】（1）產生感應電流的條件有兩個：電路是閉合的；導體在磁場中做切割磁感線運動；兩者缺一不可；（2）電動機是根據通電導體在磁場中受力運動原理工作的。
【解答】解：如圖所示是“探究什么情況下磁可以生電”的實驗裝置。實驗時將開關、電流表與導線AB串聯起來組成閉合回路。若磁體保持靜止，導線AB做切割磁感線運動時，電流表指針偏轉。當電流表換成電源時，導體AB就成了通電導體，在磁場中會受到力的作用，可以探究電動機的工作原理。
【點評】此題利用電磁感應的實驗裝置圖，對感應電流產生的條件和決定感應電流的方向兩個知識點通過具體的實驗過程進行了探究，控制變量法在此實驗中得到了充分的應用。
【變式練3】（2023 鄂州）物理小組的同學們利用如圖所示的實驗裝置，探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。
（1）磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿　 　（選填“上下”、“左右”或“前后”）方向運動時，靈敏電流計指針會發生偏轉；
（2）斷開開關，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，靈敏電流計指針都不發生偏轉。由此得出結論：　 　電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就產生感應電流；
（3）該實驗在探究過程中，是將 　 　能轉化成電能，生活中的 　 　（填“電動機”或“發電機”）是根據這一原理制成的。
【答案】（1）左右；（2）閉合；（3）機械；發電機。
【分析】（1）閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中會產生感應電流，這種現象叫電磁感應現象；（2）產生感應電流的條件是：電路是閉合的；部分導體在磁場中做切割磁感線運動；（3）發電機的原理是電磁感應現象。
【解答】解：（1）磁鐵不動，閉合開關，導體棒沿左右方向切割磁感線運動時，靈敏電流計指針會發生偏轉；
（2）斷開開關，無論磁鐵如何放置、導體棒怎樣運動，靈敏電流計指針都不會發生偏轉，因為電路是斷開的。由此得出結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就會產生感應電流，這種現象叫做電磁感應；
（3）產生感應電流的過程中，消耗了機械能，轉化為電能，人們利用電磁感應現象制成了發電機。
【點評】本題利用電磁感應的實驗裝置圖，對感應電流產生的條件進行了探究，難度不大。

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