資源簡介

第15章 從指南針到磁浮列車 電能從哪里來
【知識清單】
考點1磁現(xiàn)象
1.磁性:能夠吸引　　　　等物體的性質(zhì)。
2.磁極:磁體上磁性　　　　的兩個位置;能夠自由轉(zhuǎn)動的磁體,靜止時指南的那個磁極叫作　　
　　(S)極,指北的那個磁極叫作　　　　(N)極。
3.磁極間相互作用:同名磁極相互　　　　,異名磁極相互　　　　。
4.磁化:原來沒有磁性的物體在磁體或電流的作用下獲得　　　　的現(xiàn)象。
【提示】　(1)一個磁體有且只有兩個磁極。(2)物體與磁體相互排斥,該物體一定具有磁性;物體與磁體相互吸引,該物體不一定具有磁性。
考點2磁場
1.定義:磁體周圍存在著一種物質(zhì),能使磁針　　　　,這種物質(zhì)看不見、摸不著,叫作磁場。
2.基本性質(zhì):對放入其中的磁體產(chǎn)生　　　　的作用,磁極間的相互作用是通過　　　　發(fā)生的。
3.方向規(guī)定:在磁場中某點的小磁針靜止時　　　　所指的方向規(guī)定為該點的磁場方向。
4.磁感線:用來描述磁場的分布情況,實際并不存在;在磁體周圍,磁感線從　　　　極出發(fā)回到　　　　極,在磁體內(nèi)部,磁感線從　　　　極出發(fā)回到　　　　極。
5.幾種磁體的磁感線分布圖。
6.地磁場:地球周圍存在的磁場,地磁南極在地理　　　　極附近,地磁北極在地理　　　　極附近。地理的兩極和地磁場的兩極并不重合,最早由我國宋代學者　　　　記述。
【提示】　磁感線有疏密,磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。
考點3電生磁
1.電流的磁效應:通電導線周圍存在與　　　　有關的磁場。丹麥物理學家　　　　最早發(fā)現(xiàn)了電與磁的聯(lián)系。
2.通電螺線管的磁場:通電螺線管周圍的磁場跟　　　　的磁場相似,它的兩端相當于條形磁體的兩個磁極。
3.安培定則:用　　　　握螺線管,讓四指指向螺線管中　　　　的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的　　　　極。
4.電磁鐵及其應用
(1)結構:內(nèi)部插有鐵芯的通電螺線管。磁性有無可以通過　　　　的有無來控制。
(2)電磁鐵磁性強弱的影響因素:匝數(shù)一定時,通過的　　　　越大,磁性越強;電流一定時,　　
　　越多,磁性越強。探究方法為　　　　法和　　　　法(電磁鐵的強弱可通過吸引鐵釘?shù)亩嗌賮砼袛?。
(3)極性:磁極方向可以由　　　　方向來控制。
5.電磁繼電器
(1)定義:利用低電壓、弱電流控制　　　　、　　　　的工作電路。實質(zhì)是利用電磁鐵來控制工作電路的一種　　　　。
(2)工作原理圖:
6.磁場對通電導線的作用:通電導線在磁場中要受到　　　　的作用,力的方向與　　　　的方向和　　　　的方向有關。
考點4電磁感應
1.電磁感應現(xiàn)象:　　　　電路中的　　　　導體在磁場中做　　　　運動時,導體中產(chǎn)生　　　　的現(xiàn)象叫作電磁感應,產(chǎn)生的電流叫作感應電流。
2.感應電流產(chǎn)生條件:(1)　　　　電路;(2)導體做　　　　運動。
3.影響感應電流方向的因素:(1)　　　　的方向;(2)　　　　的方向。
4.發(fā)電機和電動機
發(fā)電機 電動機
原理 ①　　　　 ②　　　　
示意圖
能的轉(zhuǎn)化 ③　　　　能轉(zhuǎn)化為④　　　　能 ⑤　　　　能轉(zhuǎn)化為⑥　　　　能
實質(zhì) 電源 用電器
區(qū)分關鍵 電路中無電源 電路中有電源
應用 動圈式話筒 揚聲器
【核心突破】
安培定則
(判斷螺線管極性)請在圖中標出小磁針的N極和磁感線的方向。
由安培定則判斷通電螺線管的磁場方向,從而判斷磁感線的方向及小磁針的N、S極。
(判斷電源正負極)如圖所示,開關閉合后,位于螺線管左側的小磁針順時針旋轉(zhuǎn)90°,請在圖中括號內(nèi)分別標出螺線管的N、S極和電源的“+”和“-”極。
真題精粹——福建8年真題精選及拓展
考向1磁場　(8年3考)
1.(2019·福建)最早發(fā)現(xiàn)通電導體周圍存在磁場的物理學家是 (　　)
A.焦耳　 B.歐姆　 C.安培　 D.奧斯特
2.(2022·福建)電流的磁效應被發(fā)現(xiàn)后,科學家篤信自然力的統(tǒng)一,以逆向的思想,開始在磁生電的研究中進行艱辛的探索。下列科學家與其重要發(fā)現(xiàn)對應正確的是 (　　)
A.法拉第——電磁感應現(xiàn)象
B.奧斯特——電流的熱效應
C.安培——通電導體周圍存在磁場
D.焦耳——磁場對通電導體的作用
3.(2020·福建)《論衡》中記載:“司南之杓,投之于地,其柢指南”。如圖所示,“柢”即握柄,是磁體的　　　　(選填“N”或“S”)極,靜止時指向地磁場的　　　　(選填“南”或“北”)極。
考向2電動機和發(fā)電機的工作原理　(8年2考)
4.(2024·福建)福建艦是我國首艘采用電磁彈射系統(tǒng)的航空母艦。電磁彈射系統(tǒng)采用飛輪儲能技術,即利用電能驅(qū)動大質(zhì)量的飛輪高速旋轉(zhuǎn),把電能轉(zhuǎn)化為飛輪的　　　　能,這種能量轉(zhuǎn)化方式與我們學過的　　　　(選填“電動機”或“發(fā)電機”)相似。
5.(2019·福建)如圖所示的四個實驗中,反映電動機工作原理的是 (　　)
A　　　　　B　　　 　C　 　　D
考向3電磁感應　(8年3考)
6.(2023·福建)經(jīng)過十年的不懈探索,法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。如圖所示,圖中可以探究產(chǎn)生感應電流條件的裝置是 (　　)
A.　　B.
C.　　D.
7.(2021·福建)跳繩也可以“發(fā)電”。用一根帶有絕緣皮的長銅導線做跳繩,將它的兩端與固定在地面上的靈敏電流計相連,搖動跳繩時,發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針左右擺動。則 (　　)
A.向任意方向搖繩均可產(chǎn)生電流
B.電流方向與繩子運動方向無關
C.此過程中機械能轉(zhuǎn)化為電能
D.跳繩發(fā)電屬于電流的磁效應
8.(2018·福建)右圖為“探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件”的實驗裝置。閉合開關后,導體棒、靈敏電流計、開關、導線組成閉合電路。實驗觀察到的現(xiàn)象如下表。
實驗 序號 磁場方向 導體棒ab 運動方向 靈敏電流計 指針偏轉(zhuǎn)情況
1 向下 向上 不偏轉(zhuǎn)
2 向下 不偏轉(zhuǎn)
3 向左 向右偏
4 向右 向左偏
5 向上 向上 不偏轉(zhuǎn)
6 向下 不偏轉(zhuǎn)
7 向左 向左偏
8 向右 向右偏
(1)實驗時通過觀察　　　　來判斷電路中是否產(chǎn)生感應電流。
(2)由實驗可知,閉合電路中的部分導體在磁場中做　　　　運動時,電路中產(chǎn)生感應電流。
(3)比較第4次和第　　　　次實驗可知,導體棒運動方向相同時,感應電流的方向與磁場的方向有關。
(4)比較第7次和第8次實驗可知　　　　。
考向4電流的磁效應　(8年2考)
9.(2021·福建)如圖所示,當閉合開關S后,用細線懸掛的條形磁體與通電螺線管相互吸引,請在圖中虛線上標出磁感線的方向,并在括號內(nèi)標出條形磁體左端的極性。
10.(2020·福建)通電螺線管的N、S極以及外部的一條磁感線如圖所示。在圖中標出磁感線的方向,并在括號中標出電源的正、負極。
【熱點預測】
1.電流的磁效應現(xiàn)象是物理學史上的重大發(fā)現(xiàn)之一,最早發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的物理學家是 (　　)
A.焦耳　 B.安培　 C.奧斯特　 D.法拉第
2.下圖是懸浮式無線藍牙音響,音響內(nèi)的揚聲器工作原理與　　　　(選填“電動機”或“發(fā)電機”)相同。該產(chǎn)品底座里有一個電磁鐵,可使箱體懸在空中,這是根據(jù)同名磁極相互　　　　的原理實現(xiàn)的。
3.如圖所示,這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(fā)光
D.電磁鐵的工作原理是電磁感應
【考向分析】 本題將電磁繼電器的工作過程與機械能建立聯(lián)系,體現(xiàn)中考考察趨向的變動,值得花注意力在類似的題型上。
實驗探究——學科核心素養(yǎng)提升
【實驗導航】
實驗:探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件
實驗裝置
實驗步驟 (1)在蹄形磁體的磁場中放置一根導線,導線的兩端跟電流表連接 (2)讓導線靜止不動,觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況 (3)使導線在磁場中沿不同方向運動,觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)情況 (4)斷開A處的連接,重復上述步驟,觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況
實驗結論 閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就會產(chǎn)生感應電流
【實驗母題】
“探究感應電流產(chǎn)生的條件”實驗裝置如圖所示。
設計實驗與制訂計劃
(1)實驗中,AB棒的材料可能是　　　　(選填“塑料”或“鋁”)。
(2)我們可以通過靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)來判斷電路中是否有感應電流產(chǎn)生;還可以通過指針偏轉(zhuǎn)的方向判斷　　　　。
(3)閉合開關,實驗探究過程記錄如表所示:
次數(shù) AB棒在磁場中的運動情況 是否有感應電流
1 靜止 無
2 沿磁場方向運動 (不切割磁感線運動) 無
3 切割磁感線運動 有
進行實驗與收集證據(jù)
(4)根據(jù)實驗現(xiàn)象,初步得出電路中產(chǎn)生感應電流的條件是:閉合電路的一部分導體在磁場中做　　　　運動,在該運動過程中,主要將機械能轉(zhuǎn)化為　　　　能。
評估
(5)保持AB棒運動方向不變,僅將磁體N、S極對調(diào),重復上述實驗,是為了探究感應電流方向與　　　　的關系。
(6)若將此裝置中靈敏電流計換成　　　　,可進一步探究電動機的工作原理。
【參考答案】
知 識 講 堂
知識清單
考點1:
1.鐵、鈷、鎳
2.最強　南　北
3.排斥　吸引
4.磁性
考點2:
1.偏轉(zhuǎn)
2.力　磁場
3.北極
4.N　S　S　N
6.北　南　沈括
考點3:
1.電流方向　奧斯特
2.條形磁體
3.右手　電流　N
4.(1)電流　(2)電流　線圈匝數(shù)　控制變量　轉(zhuǎn)換
(3)電流
5.(1)高電壓　強電流　開關
6.力　電流　磁場
考點4:
1.閉合　一部分　切割磁感線　電流
2.(1)閉合　(2)切割磁感線
3.(1)磁場　(2)導體運動
4.①電磁感應現(xiàn)象　②磁場對通電導線有力的作用　③機械　④電　⑤電　⑥機械
核心突破
例題　如圖所示。
變式訓練
如圖所示。
解析:小磁針S極向左轉(zhuǎn)動,說明小磁針S極與通電螺線管左端相互排斥,則通電螺線管左端為S極。根據(jù)安培定則可以判定出,通電螺線管正面導線的電流方向是向下的,則電源左端為負極。
真 題 精 粹
1.D　解析:由物理學史可知,焦耳發(fā)現(xiàn)了焦耳定律,歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,安培發(fā)現(xiàn)了安培定則等,1820年奧斯特在一次實驗中發(fā)現(xiàn)了通電導體周圍存在磁場,故D符合題意。
2.A　解析:在奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁現(xiàn)象的基礎上,法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電——電磁感應現(xiàn)象,故A正確;奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,故B錯誤;安培做了大量實驗,研究了磁場方向與電流方向之間的關系,并總結出安培定則,也叫作右手螺旋定則,故C錯誤;焦耳主要研究的是電流的熱效應,提出了焦耳定律,故D錯誤。
3.S　北
解析:司南放在地上,它的握柄靜止時指向地理南極,地磁場的南北極與地理南北極相反,所以握柄靜止時指向地磁場的北極。
4.機械　電動機
5.C　解析:電動機是利用通電導體在磁場中受力運動來工作的。A圖是電流磁效應的實驗,說明了通電導體周圍存在磁場,故 A不符合題意;B圖是研究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)關系的實驗裝置,故B不符合題意;C圖電路中有電源,是通電導體在磁場中受力運動,是電動機的工作原理,故C符合題意;D圖的電路中沒有電源,是探究電磁感應現(xiàn)象的實驗裝置,是發(fā)電機的工作原理,故D不符合題意。
6.C
7.C　解析:搖動“跳繩”時,導體在地磁場中做切割磁感線運動,電路中會產(chǎn)生感應電流,這是電磁感應現(xiàn)象,根據(jù)此原理可制成發(fā)電機,在工作過程中將機械能轉(zhuǎn)化為電能,只有閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動,導體中才會產(chǎn)生感應電流,故A、D錯誤,C正確;感應電流方向與繩子運動方向、磁場的方向有關,故B錯誤。
8.(1)靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)　(2)切割磁感線　(3)8　(4)感應電流的方向和導體運動的方向有關　解析:(1)通過觀察靈敏電流計的指針是否偏轉(zhuǎn)來判斷電路中是否有電流。
(2)當開關斷開時,不會有電流產(chǎn)生;由表格中數(shù)據(jù)知,當導體向上運動或向下運動不切割磁感線時,電路中也沒有電流,可得產(chǎn)生感應電流的條件:閉合電路的部分導體,在磁場中做切割磁感線運動。
(3)由表格中數(shù)據(jù)可知,實驗4和8的導體運動方向相同,磁場方向不同,電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向也不同,說明感應電流的方向與磁場的方向有關。
(4)比較第7次和第8次實驗可知,磁場方向相同,導體的運動方向不同,電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向不同,說明感應電流的方向與導體運動的方向有關。
9.如圖所示。
10.如圖所示。
解析:磁體外部的磁感線從N極出發(fā)回到S極,由安培定則可知電流從螺線管的下端流入,電源的下端是正極。
熱點預測
1.C
2.電動機　排斥
3.C
實 驗 探 究
實驗母題
母題　(1)鋁　(2)電流方向　(4)切割磁感線　電　(5)磁場方向　(6)電源

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