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專題08 電與磁的應用與突破
【課程標準】
1、磁場
①知道磁性概念； ②描述磁體周圍存在著磁場； ③能根據磁感線識別磁體的極性
④繪制條形磁鐵、蹄性磁鐵周圍磁感線； ⑤繪制通電直導線、通電螺線管周圍的磁感線
⑥描述通電直導線周圍存在磁場及磁場的分布規律
⑦描述通電螺線管周圍存在磁場及磁場的分布規律
⑧知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
⑨概述電磁鐵的特點及作用
2、電磁感應現象
①描述電磁感應現象； ②說明產生感應電流的條件
③知道感應電流方向跟磁場方向和導體運動方向有關
3、電磁知識在技術中的應用
①舉例說出電磁知識在技術中的應用； ②列舉電磁學在發展中的典型事例
③認識電磁感應現象的發現對社會發展的作用；④列舉在自然界或生命活動中的電現象
⑤根據具體要求繪制簡單的電磁控制電路
【學業要求】
①繪制條形磁鐵、蹄性磁鐵，通電直導線、通電螺線管周圍磁感線，
②知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
③知道感應電流方向跟磁場方向和導體運動方向有關
④根據具體要求繪制簡單的電磁控制電路
【命題重點】知道磁場與極性，通電直導線、通電螺線管周圍的磁感線與分布規律；發電機與電動機原理，以及電磁鐵的計算。題型較分散:選擇、填空、作圖、實驗都會出現。
【方法要點】用右手定則區分四指環繞與大拇指代表什么，觀察電路中是否有電源區別電動機與發電機。
考點1：判斷物體是否具有磁性
考點解讀：任何磁體都有兩個磁極，如果磁體被分割成兩段或幾段后，每一段磁體上仍然有N極和S極。磁極間相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。如果兩物體相互吸引，則可能只有一個物體有磁性；如果兩物體相互排斥，則兩物體都具有磁性。
例1：（2023·衢州）如圖為某款玻璃清潔器，由兩塊各含磁鐵的清潔片構成。使用時，兩塊清潔片總是隔著玻璃合在一起移動，這是因為（　?。?br/>A．異名磁極相互排斥 B．異名磁極相互吸引
C．同名磁極相互排斥 D．同名磁極相互吸引
【答案】B
【解析】磁體中有兩個磁極，兩個磁體的同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
【解答】 兩塊清潔片總是隔著玻璃合在一起移動 ，故為相互吸引的異名磁極。
考點2：磁化
考點解讀：使原來不具有磁性的物質獲得磁性的過程。一些物體在磁體或電流的作用下會顯現磁性，這種現象叫做磁化。磁化的方法是：拿一個磁鐵朝一個方向多次摩擦鋼針，這樣鋼針就能被磁化。注意：磁鐵的磁極離開鋼針的那一端與磁鐵的磁極相反。
例2：（2023·江山模擬）在項目化學習中：小科用條形磁體、大號縫衣針、硬卡紙、橡皮、大頭針制作簡易指南針，指南針制作過程如下：
步驟Ⅰ：取2枚大號鋼質縫衣針，分別將條形磁體沿同一方向摩擦縫衣針10余次(如圖甲)，使縫衣針磁化。
步驟Ⅱ：將1張硬殼卡紙折成直角，將2枚被磁化的縫衣針對稱地穿在卡紙兩側，如圖乙所示，用1塊橡皮和1枚大頭針做成支座，將插有縫衣針的卡紙水平支起。
步驟Ⅲ：用當地的地圖確定簡易指南針所指的方向。
步驟Ⅳ：在老師的指導下，針對制作指南針的科學性設計了評價表(如圖丙)
“自制指南針”評價量表（節選）
評價指標 優秀 合格 待改進
指標一 指針磁性強，且能自由轉動 指針磁性強，不能自由轉動 指針磁性弱，不能自由轉動
指標二 能準確指示南北方向，能保持水平平衡 能較準確指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）將條形磁鐵的S極靠近圖乙中縫衣針的針尖，縫衣針被排斥，則縫衣針針尖位置應標為　 極。
（2）在不添加器材情況下，若要確定簡易指南針是否能夠指示南北，應如何操作 　。
（3）根據評價量表進行測試評價，小科制作的指南針“指標一”被評為“優秀”，“指標二”被評為“合格”。為使該指南針的“指標二”達到優秀水平，請你對該指南針提出合理的改進建議：　 　。
【答案】（1）S （2）多次撥動自制的指南針，靜止時總是指示南北方向
（3）硬殼卡紙折成直角時要對折，大頭針做成支座時要找準卡紙的重心位置
【解析】（1）同名磁極互相排斥，異名磁極相互吸引；
（2）指南針指示南北是因為受到地磁場的作用；
（3）指南針的重心剛好在支架上時可以保持平衡。
【解答】（1）將條形磁鐵的S極靠近圖乙中縫衣針的針尖，縫衣針被排斥，則縫衣針針尖位置應標為S極；
（2）在不添加器材情況下，若要確定簡易指南針是否能夠指示南北，可以多次撥動自制的指南針，靜止時總是指示南北方向；
（3）根據評價量表進行測試評價，小科制作的指南針“指標一”被評為“優秀”，“指標二”被評為“合格”；為使該指南針的“指標二”達到優秀水平，硬殼卡紙折成直角時要對折，大頭針做成支座時要找準卡紙的重心位置。
故答案為：（1）S；（2）多次撥動自制的指南針，靜止時總是指示南北方向；（3）硬殼卡紙折成直角時要對折，大頭針做成支座時要找準卡紙的重心位置。
考點3：磁場的基本性質
考點解讀：磁體周圍存在磁場，磁場是一種看不見，而又摸不著的特殊物質。它對放入其中的磁體產生磁力的作用。磁體間的相互作用就是通過磁場發生的。磁場具有方向性。將一個小磁針放入磁場中任何一點，小磁針北極所指的方向就是該點磁場的方向。
例3：（2020·衢州）方方按右圖電路進行實驗。閉合開關后，小磁針發生偏轉。當小磁針靜止時N極指向 　 　(選填“上方”或“下方”)。向左移動滑動變阻器的滑片至某一位置時，硬幣突然被吸起，此現象說明通電螺線管周圍的磁場強弱與　 　有關。
【答案】下方；電流大小
【解析】（1）根據安培定則判斷電磁鐵的磁極方向，然后根據磁極之間的相互作用判斷小磁針的N極指向；
（2）硬幣突然被吸起來，說明電磁鐵的磁場變強了，分析影響電磁鐵磁場強弱的哪個因素發生改變即可。
【解答】（1）根據圖片可知，電磁鐵線圈上電流方向向右，用右手握住螺線管，彎曲的四指指尖向右，此時大拇指指向上端，因此電磁鐵的上面為N極，下面為S極。根據“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”可知，小磁針的N極指向下方；
（2）向左移動滑動變阻器的滑片至某一位置時，變阻器的電阻變小，通過電磁鐵的電流變大，此時硬幣被吸起來，說明通電螺線管周圍的磁場強弱與電流大小有關。
考點4：直線電流的磁場
考點解讀：通電導線的周圍和磁體周圍一樣也存在磁場，這是電流的磁現象。電流產生的磁場與電流方向有關，改變電流方向，磁場的方向也隨之改變。直線電流的磁場分布規律：以導線為中心的同心圓，離導線越近，磁場越強。如圖所示，用右手握住導線，讓大拇指所指的方向跟電流方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是直線電流產生的磁場方向。
例4：（2023·衢州）科學發現往往閃耀著科學家們智慧的光芒。
（1）1820年奧斯特發現通電導線能使其周圍小磁針發生偏轉。如圖在小磁針的上方拉一根與小磁針平行的直導線，閉合開關時，小磁針N極向紙外偏轉，則電源　 　端為正極。
（2）法拉第深入思考了奧斯特實驗，認為：通電導線能使磁針轉動，說明磁針受到力的作用，那么反過來，磁針也能使通電導線轉動。他這樣推測的依據是　 　。
【答案】（1）B （2）物理間力的作用是相互的
【解析】（1）首先根據小磁針的指向確定導線周圍磁場方向，再根據安培定則判斷導線中的電流方向，進而確定電源的正負極方向；
（2）當甲對乙施加力的作用時，乙也同時對甲施加反作用力，這就是力的作用的相互性，據此分析解答。
【解答】（1）閉合開關后，小磁針N極向紙外偏轉，則說明在導線下方磁場方向向外。用右手握住導線，彎曲的四指指尖向外，此時大拇指指向左端，則電流從右到左，因此電源的B端為正極，A端為負極。
（2）法拉第深入思考了奧斯特實驗，認為：通電導線能使磁針轉動，說明磁針受到力的作用，那么反過來，磁針也能使通電導線轉動。他這樣推測的依據是：物理間力作用是相互的。
考點5：通電螺線管的磁場
考點解讀：通電螺線管周圍的磁場分布與條形磁體的磁場很相似。通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩極，改變電流方向，螺線管的磁極也發生變化。如圖所示，用右手握住螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的北極(N極)。
例5：（2021·杭州）如圖所示，閉合電磁鐵開關S，條形磁鐵靜止在水平桌面上，下列判斷正確的是（　?。?br/>A．條形磁鐵受到電磁鐵對其向左的作用力
B．條形磁鐵受到桌面對其向左的摩擦力
C．將滑動變阻器的滑片向右移動，條形磁鐵受到的摩擦力不變
D．若只改變電源的正負極，條形磁鐵受到的摩擦力變大
【答案】A
【解析】（1）首先根據安培定則確定電磁鐵的極性，再根據磁極之間的相互作用確定條形磁鐵受到的作用力方向；
（2）根據二力平衡的折射判斷條形磁鐵受到摩擦力的方向；
（3）根據滑片移動方向確定阻值變化，進而確定電流變化，從而確定電磁鐵的磁力變化，最后根據二力平衡確定條形磁鐵受到摩擦力的大小變化；
（4）根據影響電磁鐵磁場強弱的因素分析判斷。
【解答】根據圖片可知，線圈上電流方向像下；右手握住螺線管，彎曲的四指指尖向下，此時大拇指指向右端，則右端為電磁鐵的N極，左端為S極。根據“同名磁極相互排斥”可知，條形磁鐵受到向左的排斥力，故A正確；
條形磁鐵處于靜止狀態，它受到的摩擦力與排斥力相互平衡，即二者方向相反。因為排斥力向左，所以摩擦力向右，故B錯誤；
將滑動變阻器的滑片向右移動，變阻器的阻值變大，通過電磁鐵的電流變小，電磁鐵的磁場變弱，條形磁鐵受到的排斥力減小。根據二力平衡的知識可知，它受到的摩擦力減小，故C錯誤；
若只改變電源的正負極，那么通過電磁鐵的電流方向改變，但是電流大小不變，則條形磁鐵受到的排斥力的大小不變，最終它受到的摩擦力大小不變，故D錯誤。
考點6：影響電磁鐵磁性強弱的因素
考點解讀：帶鐵芯的通電螺線管的磁性比不帶鐵芯的通電螺線管的磁性要強得多，原因是鐵芯在磁場中被磁化后相當于一根磁體。通電螺線管產生的磁場與被磁化的鐵芯磁場的疊加，就產生了更強的磁場。電磁鐵的磁性除了與是否帶鐵芯有關之外，還與以下因素有關：①通過線圈的電流大小：線圈匝數相同的情況下，電流越大，電磁鐵的磁性越強，電流越小，電磁鐵的磁性越弱。②線圈的匝數：電流大小相同的情況下，匝數越多，電磁鐵的磁性越強，匝數越少，電磁鐵的磁性越弱。
例6：（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（如右圖所示），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　 ?。ㄟx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）電磁鐵的磁性強弱是否與線圈匝數、電流大小有關 （3）轉換法
實驗次數 線圈匝數 電池節數 吸引大頭針數量
1 　 　 　
2 　 　 　
3 　 　 　
4 　 　 　
5 　 　 　
（4）
【解析】（1）根據干電池的電壓知識解答；
（2）根據題目描述，分析哪些因素在發生改變，從而確定想要探究的問題；
（3）物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。
（4）根據題目的描述，確定要記錄的物理量和現象，從而確定表格的列數，再根據實驗次數確定表格的行數即可。
【解答】（1）1節全新干電池的電壓是1.5伏。
（2）根據“2節”、“3節”可知，電源電壓改變，則通過電磁鐵的電流大小發生改變。根據“6匝”、“9匝”和“12匝”可知，電磁鐵的線圈匝數發生改變，因此小柯想要探究的問題是：電磁鐵的磁性強弱是否與線圈匝數、電流大小有關。
（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，此科學方法屬于轉換法。
（4）在實驗中，要記錄線圈匝數、電池節數和吸引大頭針的數量，以及實驗次數，因此表格有4列。實驗要進行5次，連同項目行共6行
考點7：磁場對通電線圈的作用
考點解讀：通電線圈在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向有關。當通電線圈所在平面與磁感線垂直時，線圈ab邊和cd邊受到的力大小相等、方向相反，即線圈受力平衡，這是線圈的平衡位置。當通電線圈所在平面與磁感線方向一致時，線圈受到不平衡力的作用，沿順時針方向轉動，線圈轉過平衡位置后，受到阻礙它繼續轉動的力的作用，使它返回平衡位置。通電線圈轉速大小與電流大小和磁場強弱有關，電流越大，磁場越強，轉速越快。
例7：（2021·杭州）電動機在現代生產、生活中有廣泛的應用，
（1）如圖所示是電動機原理圖， 將通電線圈abcd置于磁場中，線圈的ab、cd邊受到　 　，使線圈轉動起來。
（2）某電動車是利用電動機來驅動車輪轉動的，遇到障礙時，只要按下倒車開關就能改變線圈中　 　來實現倒車。
【答案】（1）力的作用（2）電流的方向
【解析】（1）力是改變物體運動狀態的原因；
（2）前進和倒車，其實就是電動機轉動的方向改變，而電動機線圈的轉動方向與磁場方向和電流方向有關，據此分析解答。
【解答】（1）如圖所示是電動機原理圖， 將通電線圈abcd置于磁場中，線圈的ab、cd邊受到力的作用，使線圈轉動起來。
（2）某電動車是利用電動機來驅動車輪轉動的，遇到障礙時，只要按下倒車開關就能改變線圈中電流的方向來實現倒車。
考點8：探究產生感應電流的條件
考點解讀：要產生感應電流的條件是：(1)導體是閉合電路中一部分；(2)導體在磁場中做切割磁感線運動；(3)作切割磁感線運動的材料是導體；當只具備條件(2)時，導體兩端有感應電壓，導體中沒有感應。電磁感應現象的本質是機械能轉化為電能。感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向有關。
例8：（2022·紹興）如圖是手機無線充電的原理簡化圖。當充電器線圈接通電源之后，該線圈就會產生一個磁場，當手機放在充電器上的時候，手機中的線圈就會產生感應電流，實現無線充電。
（1）手機線圈中產生電流是利用　 　現象。
（2）當充電器線圈中某一時刻的電流方向如圖所示，則圖中B點的磁場方向是　 ?。ㄟx填“向上”或“向下”）。
（3）與傳統方式相比，請你對這種充電方式進行評價：　 　。
【答案】（1）電磁感應 （2）向上
（3）優點：使用方便，兼容性強，可以一對多充電，解決了接口不匹配問題等，缺點：充電效率較低，電磁輻射較大，價格高等。
【解析】（1）閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，會產生感應電流，這就是電磁感應現象，為發電機的工作原理；
（2）判斷電流方向，然后利用右手螺旋定則去判斷磁極；
（3）與傳統有線充電比較，從而發現無線充電的優點。
【解答】（1）手機線圈中產生電流是利用電磁感應現象。
（2）電流從上往下看是逆時針轉動，利用右手螺旋定則判斷B點磁場方向是向上；
（3）與傳統方式相比，對這種充電方式進行評價：優點：使用方便，兼容性強，可以一對多充電，解決了接口不匹配問題等，缺點：充電效率較低，電磁輻射較大，價格高等。
一、選擇題
1.如圖所示，一根條形磁體，左端為S極，右端為N極。另用彈簧測力計下懸掛一鐵球，將彈簧測力計自左向右沿水平方向移動時，彈簧測力計的示數變化規律是(　　)
　　　 A　　　　 B　　 　 　C　　 　 　D
【答案】D
【解析】本身不帶磁性的鐵球能被磁體吸引。條形磁體兩端磁性最強，中間磁性最弱。
2．（2023·臺州）哈爾濱、杭州等地將打造低真空超高速磁浮飛行巴士，時速可達1000公里以上。磁浮飛行巴士采用能量回收制動方式，巴士到站前停止動力供應。繼續向前運行，內部線圈切割磁感線產生電流，部分機械能轉化為電能進行回收。下列四幅圖中能反映能量回收原理的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】 電磁感應現象是指閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中會產生感應電流。
【解答】 內部線圈切割磁感線產生電流，部分機械能轉化為電能進行回收 ，該句話描述的是電磁感應現象故選B。其中AC均為電流的磁效應，D為通電導體在磁場中受到力的作用。
3.（2022·金華）司南是我國早期的指南針。小科將條形磁體置于塑料勺內，在勺下墊泡沫，一起置于裝水的紙盤中，漂浮在水面上，能自由轉動，從而得到一個仿制“司南”（如圖所示）。下列說法正確的是（　?。?br/>A．“司南”靜止時勺柄指南，標為N極
B．“司南”能指南北是受地磁場的作用
C．“司南”的紙盤換成鐵盤后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向與勺內磁體的磁極方向無關
【答案】B
【解析】根據對磁場、磁極和地磁場的認識分析判斷。
【解答】A.“司南”靜止時勺柄指南，標為S極，故A錯誤；
B.“司南”能指南北是受地磁場的作用，故B正確；
C.鐵板能夠被磁化，而紙板不能被磁化，因此“司南”的紙盤換成鐵盤后就會對司南的指向發生影響，因此不能正常使用，故C錯誤；
D.“司南”會受到地磁場的磁力作用，因此勺柄的指向與地磁場的方向有關，與本身內部的磁極方向也有關，故D錯誤。
4．（2023·衢州）按如圖所示電路進行實驗，將滑動變阻器的滑片從右向左移動，電磁鐵吸引的大頭針枚數增多。此實驗說明影響電磁鐵磁性強弱的一個因素是（　?。?br/>A．電流的大小 B．電流的方向 C．線圈的匝數 D．鐵芯的粗細
【答案】A
【解析】根據描述分析影響電磁鐵磁場強弱的因素發生改變即可。
【解答】根據圖片可知，當變阻器的滑片從右向左移動時，變阻器的阻值減小，而通過電磁鐵的電流增大，此時電磁鐵吸引大頭針的數量增多則說明磁場增大，那么得到影響電磁鐵磁場強弱的因素是電流大小，故A正確，而B、C、D錯誤。
5.（2024·杭州模擬）如圖所示， 甲、乙兩個裝置的線圈abcd、a'b'c'd'分別與電刷A、B、 緊密接觸，兩組電刷分別用導線按圖示連接。用手撥動甲的線圈，使之沿順時針方向轉動，此時乙的線圈也會沿順時針方向轉動。下列說法正確的是
A．該過程甲裝置相當于電動機
B．該過程乙裝置相當于發電機
C．若將甲裝置中的兩磁極對調，則乙裝置線圈的轉動方向會改變
D．若改成用導線將A與B'，B與A'連接，則乙裝置線圈的轉動方向不變
【答案】C
【解析】A.電動機的工作原理：通電導體在磁場中受力轉動。
B.電磁感應現象：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，會產生電流，這種電流叫感應電流，這一現象叫電磁感應現象。
CD.感應電流的方向與導體運動和磁極的方向有關，磁場對電流作用力的方向與電流方向有關。
【解答】A.該過程中導體ab先運動，然后產生感應電流，甲裝置相當于發電機，故A錯誤；
B.該過程中導體a'b'在磁場中受力轉動，故乙裝置的工作原理為通電導體在磁場中受力運動，相當于電動機，故B錯誤；
C.若將甲裝置中的兩磁極對調，則產生感應電流的方向發生改變，因此乙裝置線圈的轉動方向會改變，故C正確；
D.若改成用導線將A與B'，B與A'連接，則通過乙裝置線圈的電流方向發生改變，因此乙裝置線圈的轉動方向改變，故D錯誤。
故選C。
6．（2024·路橋模擬）如圖給電磁鐵通電，條形磁鐵被上方彈簧懸掛在圖中位置靜止，當滑動變阻器的滑片向a端滑動時，關于電流表示數和彈簧長度變化，下列判斷正確的是（　　）
A．電流表的示數增大，彈簧的長度增加
B．電流表的示數增大，彈簧的長度減小
C．電流表的示數減小，彈簧的長度增加
D．電流表的示數減小，彈簧的長度減小
【答案】C
【解析】根據安培定則判斷電磁鐵的磁極方向，確定條形磁鐵受到磁力的方向。當變阻器的滑片向a端移動時，根據變阻器的阻值變化確定電流大小變化，弄清電磁鐵的磁場強弱變化，確定條形磁鐵受到磁力的變化，最后根據彈簧受到的拉力變化確定長度變化即可。
【解答】①根據圖片可知，線圈上電流方向向右。根據安培定則可知，電磁鐵的上端為N極。根據“同名磁極相互排斥”可知，條形磁鐵受到向上的排斥力，即G=F排斥+F拉。
②當變阻器的滑片向a端移動時，變阻器的阻值變大而電流變小，即電流表的示數變小。此時電磁鐵的磁場變弱，則條形磁鐵受到的排斥力減小。根據G=F排斥+F拉可知，此時彈簧受到的拉力變大，即彈簧的長度增加。
故C正確，而A、B、D錯誤。故選C。
二、填空
7.（2023·臺州）電吉他的發音是通過拾音器連接揚聲器來實現的。拾音器的基本結構如圖所示，其工作原理是：金屬弦在磁體的磁場中被磁化，當其被撥動而產生振動時，在線圈中會產生感應電流，將聲音信號轉變為電信號。
（1）要保證金屬弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金屬是　 　(填一種即可) 。（2）當金屬弦振動時，與線圈間產生了相對運動，相當于線圈切割金屬弦磁場的　 　，從而產生感應電流。線圈中感應電流的方向是　 　 (選填“變化”或“不變")的。
【答案】（1）鐵或鈷或鎳（2）磁感線；變化
【解析】（1）能夠被磁化的材料為鐵磁性材料，包括鐵、鈷、鎳等。
（2）閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁感線運動時會產生感應電流，這就是電磁感應現象。感應電流的方向與磁場方向和導體的運動方向有關。
【解答】（1）要保證金屬弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金屬是：鐵或鈷或鎳。
（2）當金屬弦振動時，與線圈間產生了相對運動，相當于線圈切割金屬弦磁場的磁感線，從而產生感應電流。由于金屬弦的運動方向不斷改變，則線圈中感應電流的方向是變化的。
8.（2023·寧波）如圖所示是小寧設計的水位自動控制電路，其中工作電路由指示燈L、電動機M等元件組成，由家庭電路供電；控制電路中，金屬板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是導體。
（1）我國家庭電路電壓為　 　V。
（2）當水箱內水面處于金屬板A以下時，工作電路中的　 　處于工作狀態。
（3）測試時，小寧發現由于電磁鐵磁性太弱，電磁繼電器無法正常工作。適當　 ?。ㄌ睢霸黾印被颉皽p少”）電磁鐵的線圈匝數，可以解決上述問題。
【答案】（1）220
（2）電動機M
（3）增加
【解析】（1）根據有關電壓的常識解答；
（2）根據圖片確定銜鐵的位置，弄清被接通的電路，從而確定工作電路的狀態；
（3）電磁鐵磁場強弱的影響因素：①電流大??；②有無鐵芯；③線圈匝數。
【解答】（1）我國家庭電路電壓為220V。
（2）當水箱內水面處于金屬板A以下時，此時控制電路沒有接通，電磁鐵沒有磁場，銜鐵不能被吸下來，那么此時接通電動機所在的電路，即電動機M處于工作狀態。
（3）測試時，小寧發現由于電磁鐵磁性太弱，電磁繼電器無法正常工作。適當電磁鐵的線圈匝數，可以解決上述問題。
9．（2023·臺州）福建艦是我國完全自主設計制造的第三艘航母，其配置的電磁彈射是當今世界少數國家掌握的先進技術。電磁彈射的結構示意如圖甲，其科學原理如圖乙。
（1）航母上的發射軌道相當于圖乙中兩根金屬導軌，彈射車相當于金屬棒ab，通電后磁場對彈射車產生　 　，從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有　 　而保持原來的運 動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。
（2）電磁彈射原理雖簡單，但是建造所需的技術難度極高。如電磁彈射需要強大的電力儲能系統，能在3秒內提供1.2×108焦的電能，將幾十噸的飛機加速到幾百米/秒，該系統的功率至少達　 瓦。
【答案】（1）力的作用；慣性（2）4×107
【解析】電動機的原理是通電線圈在磁場中受力轉動，原理是將電能轉化為機械能；慣性的概念：物體保持靜止或者勻速直線運動狀態的性質叫做慣性；功率是指單位時間內所做的功，表示物體做功的快慢；
【解答】（1） 該裝置將電能轉化為機械能，原理是通電導體在磁場中受力運動；慣性的概念是物體保持靜止或者勻速直線運動狀態的性質叫做慣性；所以該模型中通電后磁場對彈射車產生力的作用， 從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有慣性；而保持原來的運動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。 ，
（2）P=W/t= 1.2×108焦 /3s=4×107w；故答案為：（1）力的作用，慣性（2） 4×107
10．（2023·衢州）新能源汽車因綠色低碳逐漸取代燃油汽車，電動汽車是常見的一種新能源汽車。
（1）內燃機為燃油車提供動力，其一個工作循環一般包括吸氣、 壓縮、做功、排氣四個沖程，其中　 　沖程使汽車獲得動力。
（2）電動機為電動汽車提供動力。下列實驗可以演示電動機工作原理的是　 　。(填選項)
【答案】（1）做功（2）乙
【解析】（1）內燃機的做功沖程，將燃料的內能轉化為活塞的機械能，其余三個沖程全靠飛輪的慣性完成；
（2）根據電動機的工作原理分析解答。
【解答】（1）內燃機為燃油車提供動力，其一個工作循環一般包括吸氣、 壓縮、做功、排氣四個沖程，其中做功沖程使汽車獲得動力。
（2）甲：閉合開關后，導體在磁場中做切割磁感線運動時，電流計的指針擺動，產生了感應電流，為發電機的工作原理；
乙：閉合開關后，通過電流的導體在磁場中受力運動，為電動機的工作原理； 故選乙。
11．（2022·南湖模擬）霧天開車需開啟霧燈，避免發生危險。右圖是小科設計的霧燈模擬電路，銜鐵、線圈電阻不計。
（1）要實現閉合開關S后警示燈能持續亮滅閃爍，則應將警示燈連接在如圖電路中的　 　(選填“A”或“B”)位置。
（2）已知該電路的電源電壓為6V，定值電阻R的阻值為12Ω，警示燈的規格為“6V3W”，若燈絲電阻固定不變，閉合開關后，當警示燈亮時，其實際功率為　 　。
【答案】（1）A （2）0.75
【解析】（1）根據圖片分析這個裝置的工作過程，從而確定燈泡的位置；
（2）根據計算出燈泡的電阻，再根據R總=RL+R計算出此時的總電阻，根據計算出此時的總電流，最后根據PL=IL2RL計算燈泡的實際功率。
【解答】（1）如圖所示，電阻R與線圈串聯，當將警示燈連接在如圖電路中的B點時，閉合開關，無論銜鐵吸合還是斷開，B點始終有電流經過，警示燈常亮，不符合題意；
當將警示燈連接在如圖電路中的A點時，閉合開關，線圈通電產生磁性，吸引銜鐵觸電吸合，此時電流經過B點回到電壓負極，A點的警示燈和線圈被短路，警示燈熄滅，熄滅后線圈失電，失去磁性使銜鐵斷開，A點處的警示燈又得電亮起，如此循環往復，使警示燈閃爍。
故應將警示燈連接在如圖電路中的A位置；
（3）警示燈的阻值，
閉合開關后，定值電阻與燈泡串聯，
電路總電阻R總=RL+R=12Ω+12Ω=24Ω，
故電路中的電流，
此時燈泡的實際功率為：PL=IL2RL=（0.25A）2×12Ω=0.75W。
12．（2023·臺州）夏天的紫外線較強，人們在戶外活動時間過長，會造成皮膚灼傷，甚至誘發皮膚癌。小寧利用紫外光敏電阻對紫外線較靈敏的性質，設計了如圖所示電路。當戶外紫外線增強到設定值時，S2閉合，電動機轉動，遮陽棚防紫外線的遮陽布展開。
（1）調試時發現，當戶外紫外線增強到設定值時，S2仍未閉合。為了達到設計要求，需要把滑動變阻器R1的滑片P向　 　(填“左”或“右”)移動。
（2）從安全用電的角度分析，進戶線a應該是　 　線。
【答案】（1）右（2）相(火)
【解析】（1）電動機通過電磁鐵控制，此時S2沒有閉合，說明電磁鐵的磁場太弱，根據影響電磁鐵磁場強弱的因素分析電流的變化，推測電阻的變化，最終確定變阻器的滑片移動方向。
（2）根據家庭電路安全用電的接線方法判斷即可。
【解答】（1）電動機通過電磁鐵控制，此時S2沒有閉合，說明電磁鐵的磁場太弱，即通過電磁鐵的電流太小。為了增大磁場，就必須增大電流而減小電阻，因此變阻器的滑片應該向右移動。
（2）在家庭電路中，開關必須接在火線上，因此進戶線a應該接火線。
13．（2023·衢州）人員密集的室內場所，容易造成二氧化碳含量偏高，對人體產生不利的影響。研究小組設計了如圖所示的電路。R2為氣敏電阻，其阻值隨CO2氣體濃度的增大而減小，當室內CO2氣體含量升高到一定濃度時，工作電路中的排風扇開始工作，把室內氣體排出。回答下列問題：
（1）在設計電路時要實現自動換氣功能，排風扇應連接在工作電路中的　 　位置；
（2）要使排風扇在二氧化碳濃度更低時就能開始工作，以下幾種改進方法正確的是 。
A．增加電磁鐵線圈匝數
B．控制電路中再串聯一個電阻
C．把滑動變阻器R1的滑片向上移
【答案】（1）AB或AD （2）A；C
【解析】（1）根據圖片分析CO2的濃度達到一定程度時銜鐵的位置和排風扇的工作狀態，進而確定排風扇的位置。
（2）電磁鐵吸合時需要的電磁力是不變的，可從影響電磁鐵磁場強度的角度分析改進方法。
【解答】（1）根據圖片可知，當CO2的濃度大到一定程度時，控制電路的電路達到一定程度時，電磁鐵將銜鐵吸下來，接通AB所在的電路，此時排風扇開始工作，因此排風扇應該接在AB或AD位置。
（2）電磁鐵吸合時需要的電磁力是不變的。當CO2的濃度降低時，氣敏電阻的阻值增大，那么總電阻增大，而通過電磁鐵的電流減小，導致電磁力減小。為了增大電磁力，此時可以增加電磁鐵的線圈匝數，故A正確；
根據上面的分析可知，此時通過電磁鐵的電流減小，要恢復原來的電流就要減小電阻，而串聯肯定不行，故B錯誤；
要恢復電磁鐵的磁力，此時可以增大電流，即減小總電阻。根據R總=R1+R2可知，此時變阻器的阻值應該減小，即滑片向上移動，故C正確。 故選AC。
三、解答
14．（2024·東陽模擬）研習小組設計了新的實驗方案，對電流的磁現象進行了再探究．
（1）實驗一：如圖甲，小磁針靜止后，使導線與小磁針互相垂直放置，閉合開關，并向左移動滑動變阻器的劃片．預測小磁針的偏轉情況　 ?。ㄌ睢捌D”或“不偏轉”）．
（2）實驗二：如圖乙，小磁針靜止后，使導線與小磁針互相平行放置，閉合開關，并向左移動滑動變阻器的劃片，實驗中觀察發現小磁針偏轉的角度始終較?。疄榱耸箤嶒灛F象更明顯，你的建議是　 　．
（3）實驗三：如圖丙，通電直導線正下方的小磁針的S極向紙外偏轉．現用“電子槍”發射大量電子，沿著水平方向由左到右平行飛過小磁針正上方，如圖?。畡t小磁針的S極將向紙　 ?。ㄟx填“外”或“內”）偏轉．
【答案】（1）不偏轉
（2）增大電源電壓或者時小磁針更靠近導線。
（3）內
【解析】電流磁效應是指任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象。 電流磁場方向與電流方向有關。
【解答】（1） 如圖甲，小磁針靜止后，使導線與小磁針互相垂直放置 ，小磁針指向和電流磁場方向一致，所以 并向左移動滑動變阻器的劃片。只是改變小磁針受力大小，受力方向依然不變，預測小磁針的偏轉情況不偏轉；
（2） 實驗中觀察發現小磁針偏轉的角度始終較小 ，說明小磁針受力較小，所以可以增大電源電壓或者時小磁針更靠近導線。
（3）電流流向與電子運動方向相反，小磁針受力方向也會相反，所以小磁針的S極將向紙內偏轉。
15．（2024九下·浙江模擬）人們對自我保護越來越關注。上表為某品牌足浴盆的相關參數，其內部電路可分為工作電路和控制電路兩個部分（如圖甲所示）。電磁繼電器所在控制電路的電源電壓U＝6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，加熱至40℃時，自動進入保溫模式，此時電磁繼電器線圈的電流達到30mA，熱敏電阻Rx的阻值隨溫度變化的曲線如圖乙所示。
（1）如圖甲，工作電路處于加熱狀態時，繼電器銜鐵的觸點應該與　 　（填“A”或“B”）相連。
（2）根據足浴盆的相關參數，求R2的阻值。
（3）為使溫度加熱至40℃時，自動進入保溫模式，求此時滑動變阻器接入電路的阻值。
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，請提出改進的措施。
【答案】（1）B
（2）根據足浴盆的相關參數，可知的功率：，利用可得的阻值：
（3）當溫度加熱至時，此時電磁繼電器線圈的電流達到，可以求得控制電路的總電阻：，由圖乙可知，此時，可得此時滑動變阻器的電阻阻值：；
（4）減小滑動變阻器的阻值
【解析】（1）如圖甲所示，足浴盆加熱至40℃時，溫度升高了，熱敏電阻Rx阻值變大，控制電路中電流減小，電磁鐵磁性較弱，銜鐵被釋放，電磁繼電器銜鐵的觸點與A點相連，電路中只有R1，自動進入保溫模式；當足浴盆溫度低于40℃時，熱敏電阻Rx阻值變小，控制電路中電流增大，電磁鐵磁性較強，銜鐵被吸下，電磁繼電器銜鐵的觸點與B點相連，電路中R1、R2串聯，自動進入加熱模式；
（2）根據足浴盆的相關參數，可知R2的功率，可得R2的阻值；
（3）當溫度加熱至40℃時，此時電磁繼電器線圈的電流達到I=30mA=0.03A，可以求得控制電路的總電阻，由圖乙可知，此時Rx=40Ω，可得此時滑動變阻器的電阻阻值；
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，控制電路工作電流不變，控制電路的總電阻不變，由圖乙可知Rx變大，所以需減小滑動變阻器的阻值。
【解答】（1）如圖甲所示，足浴盆加熱至40℃時，溫度升高了，熱敏電阻Rx阻值變大，控制電路中電流減小，電磁鐵磁性較弱，銜鐵被釋放，電磁繼電器銜鐵的觸點與A點相連，電路中只有R1，自動進入保溫模式；當足浴盆溫度低于40℃時，熱敏電阻Rx阻值變小，控制電路中電流增大，電磁鐵磁性較強，銜鐵被吸下，電磁繼電器銜鐵的觸點與B點相連，電路中R1、R2串聯，自動進入加熱模式；
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，控制電路工作電流不變，控制電路的總電阻不變，由圖乙可知Rx變大，所以需減小滑動變阻器的阻值。
16.（2023·臺州）我省實施“清涼工程”，為每個教室安裝了空調。
（1）安裝一臺額定電壓為220伏，最大功率為5500瓦的空調，需要給教室單獨鋪設輸電線。通過計算說明，應選擇允許通過最大電流至少為多少的導線？
（2）某臺空調制冷時消耗的功率為2340瓦，若連續制冷0.5小時，消耗多少電能？
（3）為落實節能降耗，某同學設計并安裝如圖甲的自動控制模擬電路，實現當氣溫升至30℃時，銜鐵才能被電磁鐵吸下，接通空調線路。熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化情況如圖乙。
實際使用中發現：當氣溫在30℃上下波動時，空調線路會頻繁接通和斷開，影響空調的正常使用。因此該同學在圖甲的基礎上增加了一個定值電阻R0（如圖丙），實現了空調線路接通后，氣溫降低至26℃以下時才自動切斷，回升至30℃后才重新接通。請計算R0的阻值，并說出“氣溫從30℃降低至26℃時，空調線路不斷開”的工作原理。（電路改進前后，銜鐵剛被吸下時，電磁鐵線圈中的電流大小不變；線圈電阻忽略不計）
【答案】（1）解：
答：應選擇允許通過最大電流至少為25安的導線
（2）解：
答：消耗電能1.17千瓦時。
（3）解：根據圖乙可知，當溫度為30℃時，Rt=20歐。根據圖甲可知銜鐵剛被吸下時線
圈的電流
當溫度降為26℃時，Rt′=30歐
此時流過Rt的電流
工作原理：氣溫升至30℃時，銜鐵被吸下，Rt和R0并聯工作。氣溫從30℃下降到26℃，由于R0的作用，線圈的電流一直大于等于0.15安，銜鐵一直被吸引，空調線路不斷開。
【解析】（1）電功率最大時電流為最大值；
（2）電能=電功率x時間；
（3）自動控制模擬電路原理為：當氣溫升高時，電阻R1的阻值變小，控制電路中的電流增大，磁性增強，上方的銜鐵被吸合，空調線路接通，空調工作；當空調工作，溫度降低時，電阻R1升高，電流變小，銜鐵向上運動，空調斷路。
17．（2023·衢州）項目學習小組實驗發現，裝在簡內的電動機帶動風葉轉動時，電動機轉動方向改變，氣流方向也改變，如圖甲所示。于是想利用帶風葉的電動機制作一款“書桌神器”：既能收集書桌上的小紙屑，又能吹風納涼。
他們制定的產品評價表如下。
評價 指標 評價等級
優秀 合格 待改進
指標一 能吸紙屑、吹風且風速可調 能吸紙屑、吹風，風速不可調 只能吸紙屑或只能吹風
指標二 吸紙屑后，吹風時無紙屑吹出 吸紙屑后，吹風時有部分紙屑吹出 吸紙屑后，吹風時全部紙屑吹出
小組同學設計如圖乙電路，利用帶風葉的電動機、電池、旋鈕式電阻等材料制作模型，其工作原理示意圖如圖丙。
（1）圖乙中，通過切換開關S，可以改變電動機轉向的原因是　 　。
（2）將開關S與“1”連接，旋鈕OP繞O點沿箭頭方向轉動時，電動機轉速如何變化？　 　。
（3）對模型測試時，其“指標一”為優秀。結合評價表，判斷該模型的“指標二”評價等級為　 　。
【答案】（1）改變通過電動機中的電流方向
（2）變小
（3）合格
【解析】（1）電動機的轉動方向與線圈在磁場中的受力方向有關，而通電導體在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向有關；
（2）根據滑片的移動方向確定變阻器的阻值變化，進而確定通過電動機的電流大小變化，最終確定電動機的轉速變化；
（3）根據丙圖分析吹風時是否有紙屑部分被吹出即可。
【解答】（1）根據乙圖可知，開關接1時，電流從上面流入電動機；開關接2時，電流從下面流入電動機，那么改變電動機轉向的原因是：改變通過電動機的電流方向。
（2）將開關S與“1”連接，旋鈕OP繞O點沿箭頭方向轉動時，變阻器接入的阻值增大，那么通過電動機的電流減小，因此電動機轉速變小。
（3）根據丙圖可知，當向外吹風時，紙屑收集盒內氣壓減小，于是在外界大氣壓強的作用下紙屑被吸出來進而部分被吹出，因此“指標二”評價等級為合格。
18．（2024·杭州模擬）如圖，一質量為40g，體積為50cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一個已經接入電路的螺線管，電源電壓恒定為6V，滑動變阻器最大阻值為48Ω，阻值變化均勻，滑片能移動的最大距離為20cm，小燈泡標有“6V3W”字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對鐵制小球的作用力F的關系如表，假設燈絲電阻保持不變，不考慮小球與螺線管距離的遠近對力F的影響。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）閉合開關后，通電螺線管A端的磁極是　 　極。
（2）閉合開關前，小球受到水的浮力為　 　牛。
（3）閉合開關后，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，當鐵制小球靜止時，小球對容器底的壓力多大？
（4）請在答題卷虛線框中，用直角坐標描繪出滑動變阻器滑片從最左端移動到最右端過程中，小球所受浮力F與滑動變阻器滑片移動距離L的關系圖像。
【答案】（1）N
（2）0.4
（3）0.15N
（4）
【解析】（1）根據安培定則判斷通電螺線管的磁極。
（2）閉合開關前，小球在水面漂浮，根據漂浮條件計算小球受到的浮力；
（3）先算出小燈泡正常發光時的電流，從表中找出此時通電螺線管對小球的吸引力，然后對小球進行受力分析，算出容器對小球的支持力即可算出小球對容器底的壓力。
（4）根據表格數據確定變阻器的滑片在最左端時，即滑片移動距離為0時電流表的示數和對應的吸引力大小，根據平衡力的知識計算出此時小球受到的浮力；
當小球懸浮在水中時，根據平衡力的知識計算出它受到的吸引力，根據表格確定此時的電流，根據歐姆定律計算出總電阻，根據串聯電路的電阻規律計算出變阻器接入的阻值，最后根據“電阻與長度成正比”計算滑片移動的距離即可。
【解答】（1）如圖所示，電流從左端流入，伸出右手，四指彎曲指示電流的方向，大拇指所指的方向即螺線管的A端為通電螺線管的N極，所以上端即A端為N極；
（2）小球受到的重力G=mg=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
S閉合前，小球在水面漂浮，則它受到的浮力等于重力，即F浮=0.4N；
（3）閉合開關后，小球懸浮，此時小球所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103×10×50×10-6N=0.5N；
當小燈泡正常發光時，通過燈泡的電流；
查表可知此時通電螺線管對小球的吸引力F=0.25N；
當小球沉底靜止時，由受力分析可知：F+G=F浮+N；
0.25N+0.4N=0.5N+N；
解得：N=0.15N；
即容器對小球的支持力N=0.15N，
故小球對容器底的壓力F壓=0.15N。
（4）根據表格可知，當變阻器接入的阻值最大時，通過電路的最小電流為0.1A，此時螺線管對小球的吸引力為0.05N；
此時小球向下的合力為：0.4N+0.05N=0.45N<0.5N；
因此此時小球仍然漂浮，那么此時多大的浮力等于向下的力的和，即滑片移動距離為0時小球浮力為0.45N；
當小球完全浸沒時，它受到的浮力最大，此時為0.5N；
此時螺線管對小球的吸引力為F吸=F浮-G=0.5N-0.4N=0.1N；
根據表格可知，此時電流為0.2A，那么此時總電阻為：；
燈泡的電阻為：；
此時變阻器接入的阻值為：R變=R總-RL=30Ω-12Ω=18Ω；
導體的電阻與長度成正比，即此時滑片移動的距離：，
如下圖所示：
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專題08 電與磁的應用與突破
【課程標準】
1、磁場
①知道磁性概念； ②描述磁體周圍存在著磁場； ③能根據磁感線識別磁體的極性
④繪制條形磁鐵、蹄性磁鐵周圍磁感線； ⑤繪制通電直導線、通電螺線管周圍的磁感線
⑥描述通電直導線周圍存在磁場及磁場的分布規律
⑦描述通電螺線管周圍存在磁場及磁場的分布規律
⑧知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
⑨概述電磁鐵的特點及作用
2、電磁感應現象
①描述電磁感應現象； ②說明產生感應電流的條件
③知道感應電流方向跟磁場方向和導體運動方向有關
3、電磁知識在技術中的應用
①舉例說出電磁知識在技術中的應用； ②列舉電磁學在發展中的典型事例
③認識電磁感應現象的發現對社會發展的作用；④列舉在自然界或生命活動中的電現象
⑤根據具體要求繪制簡單的電磁控制電路
【學業要求】
①繪制條形磁鐵、蹄性磁鐵，通電直導線、通電螺線管周圍磁感線，
②知道通電導體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關
③知道感應電流方向跟磁場方向和導體運動方向有關
④根據具體要求繪制簡單的電磁控制電路
【命題重點】知道磁場與極性，通電直導線、通電螺線管周圍的磁感線與分布規律；發電機與電動機原理，以及電磁鐵的計算。題型較分散:選擇、填空、作圖、實驗都會出現。
【方法要點】用右手定則區分四指環繞與大拇指代表什么，觀察電路中是否有電源區別電動機與發電機。
考點1：判斷物體是否具有磁性
考點解讀：任何磁體都有兩個磁極，如果磁體被分割成兩段或幾段后，每一段磁體上仍然有N極和S極。磁極間相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。如果兩物體相互吸引，則可能只有一個物體有磁性；如果兩物體相互排斥，則兩物體都具有磁性。
例1：（2023·衢州）如圖為某款玻璃清潔器，由兩塊各含磁鐵的清潔片構成。使用時，兩塊清潔片總是隔著玻璃合在一起移動，這是因為（　　）
A．異名磁極相互排斥 B．異名磁極相互吸引
C．同名磁極相互排斥 D．同名磁極相互吸引
考點2：磁化
考點解讀：使原來不具有磁性的物質獲得磁性的過程。一些物體在磁體或電流的作用下會顯現磁性，這種現象叫做磁化。磁化的方法是：拿一個磁鐵朝一個方向多次摩擦鋼針，這樣鋼針就能被磁化。注意：磁鐵的磁極離開鋼針的那一端與磁鐵的磁極相反。
例2：（2023·江山模擬）在項目化學習中：小科用條形磁體、大號縫衣針、硬卡紙、橡皮、大頭針制作簡易指南針，指南針制作過程如下：
步驟Ⅰ：取2枚大號鋼質縫衣針，分別將條形磁體沿同一方向摩擦縫衣針10余次(如圖甲)，使縫衣針磁化。
步驟Ⅱ：將1張硬殼卡紙折成直角，將2枚被磁化的縫衣針對稱地穿在卡紙兩側，如圖乙所示，用1塊橡皮和1枚大頭針做成支座，將插有縫衣針的卡紙水平支起。
步驟Ⅲ：用當地的地圖確定簡易指南針所指的方向。
步驟Ⅳ：在老師的指導下，針對制作指南針的科學性設計了評價表(如圖丙)
“自制指南針”評價量表（節選）
評價指標 優秀 合格 待改進
指標一 指針磁性強，且能自由轉動 指針磁性強，不能自由轉動 指針磁性弱，不能自由轉動
指標二 能準確指示南北方向，能保持水平平衡 能較準確指示南北方向，不能保持水平平衡 不能指示南北方向，不能保持平衡
（1）將條形磁鐵的S極靠近圖乙中縫衣針的針尖，縫衣針被排斥，則縫衣針針尖位置應標為　 極。
（2）在不添加器材情況下，若要確定簡易指南針是否能夠指示南北，應如何操作 　。
（3）根據評價量表進行測試評價，小科制作的指南針“指標一”被評為“優秀”，“指標二”被評為“合格”。為使該指南針的“指標二”達到優秀水平，請你對該指南針提出合理的改進建議：　 　。
考點3：磁場的基本性質
考點解讀：磁體周圍存在磁場，磁場是一種看不見，而又摸不著的特殊物質。它對放入其中的磁體產生磁力的作用。磁體間的相互作用就是通過磁場發生的。磁場具有方向性。將一個小磁針放入磁場中任何一點，小磁針北極所指的方向就是該點磁場的方向。
例3：（2020·衢州）方方按右圖電路進行實驗。閉合開關后，小磁針發生偏轉。當小磁針靜止時N極指向 　 　(選填“上方”或“下方”)。向左移動滑動變阻器的滑片至某一位置時，硬幣突然被吸起，此現象說明通電螺線管周圍的磁場強弱與　 　有關。
考點4：直線電流的磁場
考點解讀：通電導線的周圍和磁體周圍一樣也存在磁場，這是電流的磁現象。電流產生的磁場與電流方向有關，改變電流方向，磁場的方向也隨之改變。直線電流的磁場分布規律：以導線為中心的同心圓，離導線越近，磁場越強。如圖所示，用右手握住導線，讓大拇指所指的方向跟電流方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是直線電流產生的磁場方向。
例4：（2023·衢州）科學發現往往閃耀著科學家們智慧的光芒。
（1）1820年奧斯特發現通電導線能使其周圍小磁針發生偏轉。如圖在小磁針的上方拉一根與小磁針平行的直導線，閉合開關時，小磁針N極向紙外偏轉，則電源　 　端為正極。
（2）法拉第深入思考了奧斯特實驗，認為：通電導線能使磁針轉動，說明磁針受到力的作用，那么反過來，磁針也能使通電導線轉動。他這樣推測的依據是　 　。
考點5：通電螺線管的磁場
考點解讀：通電螺線管周圍的磁場分布與條形磁體的磁場很相似。通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩極，改變電流方向，螺線管的磁極也發生變化。如圖所示，用右手握住螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的北極(N極)。
例5：（2021·杭州）如圖所示，閉合電磁鐵開關S，條形磁鐵靜止在水平桌面上，下列判斷正確的是（　　）
A．條形磁鐵受到電磁鐵對其向左的作用力
B．條形磁鐵受到桌面對其向左的摩擦力
C．將滑動變阻器的滑片向右移動，條形磁鐵受到的摩擦力不變
D．若只改變電源的正負極，條形磁鐵受到的摩擦力變大
考點6：影響電磁鐵磁性強弱的因素
考點解讀：帶鐵芯的通電螺線管的磁性比不帶鐵芯的通電螺線管的磁性要強得多，原因是鐵芯在磁場中被磁化后相當于一根磁體。通電螺線管產生的磁場與被磁化的鐵芯磁場的疊加，就產生了更強的磁場。電磁鐵的磁性除了與是否帶鐵芯有關之外，還與以下因素有關：①通過線圈的電流大小：線圈匝數相同的情況下，電流越大，電磁鐵的磁性越強，電流越小，電磁鐵的磁性越弱。②線圈的匝數：電流大小相同的情況下，匝數越多，電磁鐵的磁性越強，匝數越少，電磁鐵的磁性越弱。
例6：（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（如右圖所示），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　 ?。ㄟx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。
考點7：磁場對通電線圈的作用
考點解讀：通電線圈在磁場中的受力方向與磁場方向和電流方向有關。當通電線圈所在平面與磁感線垂直時，線圈ab邊和cd邊受到的力大小相等、方向相反，即線圈受力平衡，這是線圈的平衡位置。當通電線圈所在平面與磁感線方向一致時，線圈受到不平衡力的作用，沿順時針方向轉動，線圈轉過平衡位置后，受到阻礙它繼續轉動的力的作用，使它返回平衡位置。通電線圈轉速大小與電流大小和磁場強弱有關，電流越大，磁場越強，轉速越快。
例7：（2021·杭州）電動機在現代生產、生活中有廣泛的應用，
（1）如圖所示是電動機原理圖， 將通電線圈abcd置于磁場中，線圈的ab、cd邊受到　 　，使線圈轉動起來。
（2）某電動車是利用電動機來驅動車輪轉動的，遇到障礙時，只要按下倒車開關就能改變線圈中　 　來實現倒車。
考點8：探究產生感應電流的條件
考點解讀：要產生感應電流的條件是：(1)導體是閉合電路中一部分；(2)導體在磁場中做切割磁感線運動；(3)作切割磁感線運動的材料是導體；當只具備條件(2)時，導體兩端有感應電壓，導體中沒有感應。電磁感應現象的本質是機械能轉化為電能。感應電流的方向與磁場方向和導體運動方向有關。
例8：（2022·紹興）如圖是手機無線充電的原理簡化圖。當充電器線圈接通電源之后，該線圈就會產生一個磁場，當手機放在充電器上的時候，手機中的線圈就會產生感應電流，實現無線充電。
（1）手機線圈中產生電流是利用　 　現象。
（2）當充電器線圈中某一時刻的電流方向如圖所示，則圖中B點的磁場方向是　 ?。ㄟx填“向上”或“向下”）。
（3）與傳統方式相比，請你對這種充電方式進行評價：　 　。
一、選擇題
1.如圖所示，一根條形磁體，左端為S極，右端為N極。另用彈簧測力計下懸掛一鐵球，將彈簧測力計自左向右沿水平方向移動時，彈簧測力計的示數變化規律是(　　)
　　　 A　　　　 B　　 　 　C　　 　 　D
2．（2023·臺州）哈爾濱、杭州等地將打造低真空超高速磁浮飛行巴士，時速可達1000公里以上。磁浮飛行巴士采用能量回收制動方式，巴士到站前停止動力供應。繼續向前運行，內部線圈切割磁感線產生電流，部分機械能轉化為電能進行回收。下列四幅圖中能反映能量回收原理的是（　?。?br/>A． B． C． D．
3.（2022·金華）司南是我國早期的指南針。小科將條形磁體置于塑料勺內，在勺下墊泡沫，一起置于裝水的紙盤中，漂浮在水面上，能自由轉動，從而得到一個仿制“司南”（如圖所示）。下列說法正確的是（　?。?br/>A．“司南”靜止時勺柄指南，標為N極
B．“司南”能指南北是受地磁場的作用
C．“司南”的紙盤換成鐵盤后也能正常使用
D．“司南”勺柄的指向與勺內磁體的磁極方向無關
4．（2023·衢州）按如圖所示電路進行實驗，將滑動變阻器的滑片從右向左移動，電磁鐵吸引的大頭針枚數增多。此實驗說明影響電磁鐵磁性強弱的一個因素是（　?。?br/>A．電流的大小 B．電流的方向 C．線圈的匝數 D．鐵芯的粗細
5.（2024·杭州模擬）如圖所示， 甲、乙兩個裝置的線圈abcd、a'b'c'd'分別與電刷A、B、 緊密接觸，兩組電刷分別用導線按圖示連接。用手撥動甲的線圈，使之沿順時針方向轉動，此時乙的線圈也會沿順時針方向轉動。下列說法正確的是
A．該過程甲裝置相當于電動機
B．該過程乙裝置相當于發電機
C．若將甲裝置中的兩磁極對調，則乙裝置線圈的轉動方向會改變
D．若改成用導線將A與B'，B與A'連接，則乙裝置線圈的轉動方向不變
6．（2024·路橋模擬）如圖給電磁鐵通電，條形磁鐵被上方彈簧懸掛在圖中位置靜止，當滑動變阻器的滑片向a端滑動時，關于電流表示數和彈簧長度變化，下列判斷正確的是（　　）
A．電流表的示數增大，彈簧的長度增加
B．電流表的示數增大，彈簧的長度減小
C．電流表的示數減小，彈簧的長度增加
D．電流表的示數減小，彈簧的長度減小
二、填空
7.（2023·臺州）電吉他的發音是通過拾音器連接揚聲器來實現的。拾音器的基本結構如圖所示，其工作原理是：金屬弦在磁體的磁場中被磁化，當其被撥動而產生振動時，在線圈中會產生感應電流，將聲音信號轉變為電信號。
（1）要保證金屬弦的磁化效果，其制作材料中可能含有的金屬是　 　(填一種即可) 。（2）當金屬弦振動時，與線圈間產生了相對運動，相當于線圈切割金屬弦磁場的　 　，從而產生感應電流。線圈中感應電流的方向是　 　 (選填“變化”或“不變")的。
8.（2023·寧波）如圖所示是小寧設計的水位自動控制電路，其中工作電路由指示燈L、電動機M等元件組成，由家庭電路供電；控制電路中，金屬板A、B置于水箱中不同位置，水箱中的天然水是導體。
（1）我國家庭電路電壓為　 　V。
（2）當水箱內水面處于金屬板A以下時，工作電路中的　 　處于工作狀態。
（3）測試時，小寧發現由于電磁鐵磁性太弱，電磁繼電器無法正常工作。適當　 　（填“增加”或“減少”）電磁鐵的線圈匝數，可以解決上述問題。
9．（2023·臺州）福建艦是我國完全自主設計制造的第三艘航母，其配置的電磁彈射是當今世界少數國家掌握的先進技術。電磁彈射的結構示意如圖甲，其科學原理如圖乙。
（1）航母上的發射軌道相當于圖乙中兩根金屬導軌，彈射車相當于金屬棒ab，通電后磁場對彈射車產生　 　，從而使彈射車牽引飛機快速運動，當彈射車運動到軌道末端停下來時，由于飛機具有　 　而保持原來的運 動狀態，并在發動機動力的作用下加速飛離甲板。
（2）電磁彈射原理雖簡單，但是建造所需的技術難度極高。如電磁彈射需要強大的電力儲能系統，能在3秒內提供1.2×108焦的電能，將幾十噸的飛機加速到幾百米/秒，該系統的功率至少達　 瓦。
10．（2023·衢州）新能源汽車因綠色低碳逐漸取代燃油汽車，電動汽車是常見的一種新能源汽車。
（1）內燃機為燃油車提供動力，其一個工作循環一般包括吸氣、 壓縮、做功、排氣四個沖程，其中　 　沖程使汽車獲得動力。
（2）電動機為電動汽車提供動力。下列實驗可以演示電動機工作原理的是　 　。(填選項)
11．（2022·南湖模擬）霧天開車需開啟霧燈，避免發生危險。右圖是小科設計的霧燈模擬電路，銜鐵、線圈電阻不計。
（1）要實現閉合開關S后警示燈能持續亮滅閃爍，則應將警示燈連接在如圖電路中的　 　(選填“A”或“B”)位置。
（2）已知該電路的電源電壓為6V，定值電阻R的阻值為12Ω，警示燈的規格為“6V3W”，若燈絲電阻固定不變，閉合開關后，當警示燈亮時，其實際功率為　 　。
12．（2023·臺州）夏天的紫外線較強，人們在戶外活動時間過長，會造成皮膚灼傷，甚至誘發皮膚癌。小寧利用紫外光敏電阻對紫外線較靈敏的性質，設計了如圖所示電路。當戶外紫外線增強到設定值時，S2閉合，電動機轉動，遮陽棚防紫外線的遮陽布展開。
（1）調試時發現，當戶外紫外線增強到設定值時，S2仍未閉合。為了達到設計要求，需要把滑動變阻器R1的滑片P向　 　(填“左”或“右”)移動。
（2）從安全用電的角度分析，進戶線a應該是　 　線。
13．（2023·衢州）人員密集的室內場所，容易造成二氧化碳含量偏高，對人體產生不利的影響。研究小組設計了如圖所示的電路。R2為氣敏電阻，其阻值隨CO2氣體濃度的增大而減小，當室內CO2氣體含量升高到一定濃度時，工作電路中的排風扇開始工作，把室內氣體排出。回答下列問題：
（1）在設計電路時要實現自動換氣功能，排風扇應連接在工作電路中的　 　位置；
（2）要使排風扇在二氧化碳濃度更低時就能開始工作，以下幾種改進方法正確的是 。
A．增加電磁鐵線圈匝數
B．控制電路中再串聯一個電阻
C．把滑動變阻器R1的滑片向上移
三、解答
14．（2024·東陽模擬）研習小組設計了新的實驗方案，對電流的磁現象進行了再探究．
（1）實驗一：如圖甲，小磁針靜止后，使導線與小磁針互相垂直放置，閉合開關，并向左移動滑動變阻器的劃片．預測小磁針的偏轉情況　 ?。ㄌ睢捌D”或“不偏轉”）．
（2）實驗二：如圖乙，小磁針靜止后，使導線與小磁針互相平行放置，閉合開關，并向左移動滑動變阻器的劃片，實驗中觀察發現小磁針偏轉的角度始終較?。疄榱耸箤嶒灛F象更明顯，你的建議是　 　．
（3）實驗三：如圖丙，通電直導線正下方的小磁針的S極向紙外偏轉．現用“電子槍”發射大量電子，沿著水平方向由左到右平行飛過小磁針正上方，如圖?。畡t小磁針的S極將向紙　 　（選填“外”或“內”）偏轉．
15．（2024九下·浙江模擬）人們對自我保護越來越關注。上表為某品牌足浴盆的相關參數，其內部電路可分為工作電路和控制電路兩個部分（如圖甲所示）。電磁繼電器所在控制電路的電源電壓U＝6V，電磁繼電器線圈的電阻可不計，加熱至40℃時，自動進入保溫模式，此時電磁繼電器線圈的電流達到30mA，熱敏電阻Rx的阻值隨溫度變化的曲線如圖乙所示。
（1）如圖甲，工作電路處于加熱狀態時，繼電器銜鐵的觸點應該與　 ?。ㄌ睢癆”或“B”）相連。
（2）根據足浴盆的相關參數，求R2的阻值。
（3）為使溫度加熱至40℃時，自動進入保溫模式，求此時滑動變阻器接入電路的阻值。
（4）天氣寒冷想要升高足浴盆保溫溫度，請提出改進的措施。
16.（2023·臺州）我省實施“清涼工程”，為每個教室安裝了空調。
（1）安裝一臺額定電壓為220伏，最大功率為5500瓦的空調，需要給教室單獨鋪設輸電線。通過計算說明，應選擇允許通過最大電流至少為多少的導線？
（2）某臺空調制冷時消耗的功率為2340瓦，若連續制冷0.5小時，消耗多少電能？
（3）為落實節能降耗，某同學設計并安裝如圖甲的自動控制模擬電路，實現當氣溫升至30℃時，銜鐵才能被電磁鐵吸下，接通空調線路。熱敏電阻R1的阻值隨溫度變化情況如圖乙。
實際使用中發現：當氣溫在30℃上下波動時，空調線路會頻繁接通和斷開，影響空調的正常使用。因此該同學在圖甲的基礎上增加了一個定值電阻R0（如圖丙），實現了空調線路接通后，氣溫降低至26℃以下時才自動切斷，回升至30℃后才重新接通。請計算R0的阻值，并說出“氣溫從30℃降低至26℃時，空調線路不斷開”的工作原理。（電路改進前后，銜鐵剛被吸下時，電磁鐵線圈中的電流大小不變；線圈電阻忽略不計）
17．（2023·衢州）項目學習小組實驗發現，裝在簡內的電動機帶動風葉轉動時，電動機轉動方向改變，氣流方向也改變，如圖甲所示。于是想利用帶風葉的電動機制作一款“書桌神器”：既能收集書桌上的小紙屑，又能吹風納涼。
他們制定的產品評價表如下。
評價 指標 評價等級
優秀 合格 待改進
指標一 能吸紙屑、吹風且風速可調 能吸紙屑、吹風，風速不可調 只能吸紙屑或只能吹風
指標二 吸紙屑后，吹風時無紙屑吹出 吸紙屑后，吹風時有部分紙屑吹出 吸紙屑后，吹風時全部紙屑吹出
小組同學設計如圖乙電路，利用帶風葉的電動機、電池、旋鈕式電阻等材料制作模型，其工作原理示意圖如圖丙。
（1）圖乙中，通過切換開關S，可以改變電動機轉向的原因是　 　。
（2）將開關S與“1”連接，旋鈕OP繞O點沿箭頭方向轉動時，電動機轉速如何變化？　 　。
（3）對模型測試時，其“指標一”為優秀。結合評價表，判斷該模型的“指標二”評價等級為　 　。
18．（2024·杭州模擬）如圖，一質量為40g，體積為50cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一個已經接入電路的螺線管，電源電壓恒定為6V，滑動變阻器最大阻值為48Ω，阻值變化均勻，滑片能移動的最大距離為20cm，小燈泡標有“6V3W”字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對鐵制小球的作用力F的關系如表，假設燈絲電阻保持不變，不考慮小球與螺線管距離的遠近對力F的影響。
I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F/N 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
（1）閉合開關后，通電螺線管A端的磁極是　 　極。
（2）閉合開關前，小球受到水的浮力為　 　牛。
（3）閉合開關后，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，當鐵制小球靜止時，小球對容器底的壓力多大？
（4）請在答題卷虛線框中，用直角坐標描繪出滑動變阻器滑片從最左端移動到最右端過程中，小球所受浮力F與滑動變阻器滑片移動距離L的關系圖像。
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