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中考物理高分复习19电与磁完美课件PPT
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这是一份中考物理高分复习19电与磁完美课件PPT，共44页。PPT课件主要包含了考点二电流的磁场，电流环绕，低电压，强电流，受到力，力的作用，受力转动，转向器，不偏转，磁场的方向等内容，欢迎下载使用。
考点一 磁场与磁极间的相互作用
考点三 磁场对电流的作用
1.洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力,其受力方向可用左手定则进行判断,即伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。2.安培力:通电导体在磁场中受到的力。安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。其受力方向可用左手定则进行判断(如图19-1),伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。 图19-1
考点五 初高衔接知识点
3.电流的磁场:电流通过导体时在导体周围产生一定范围大小的磁场,这种由电流产生的磁场叫电流的磁场。其磁场方向的判断方法为(如图19-2):用右手握住导线(或导体)使大拇指的指向为电流的流向(电流从正极到负极,大拇指指向负极),此时四指环绕的方向就是磁场的方向。 甲 直线电流 乙 磁感线分布 周围磁场的判断 图19-2
例1 [2018·淮南潘集区模拟] 关于电磁现象,下列说法中正确的是 ( )A.磁场是由磁感线组成的B.磁场对放入其中的小磁针不一定有力的作用C.导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场D.利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向
探究一 磁场与磁体间的相互作用
[答案]C[解析]磁场是存在于磁体周围的一种物质,磁感线是一种理想化的物理模型,实际上并不存在,磁场不是由磁感线组成的,A错误。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用,B错误。导体中的负电荷在做定向移动时形成电流,电流会在其周围产生磁场,C正确。利用铁屑可以检验磁体周围磁场分布情况,因看不出N、S极,故不能判断磁场的方向,D错误。
【变式】如图19-3所示是用来描绘某磁体周围磁场的部分磁感线,由磁感线的分布特点可知,b点的磁场比a点的磁场 (选填“强”或“弱”);若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止时,其S极指向 (选填“P”或“Q”)处。 图19-3
[解析]从题图中可以看出,a点的磁感线比b点的磁感线稀疏,故b点的磁场比a点的磁场强。小磁针静止在b点时,其N极指向与该点磁感线的方向一致,故N极指向Q处,S极和N极的指向相反,所以S极指向P处。
例2 [2018·濉溪县三模] 小明在课下通过查阅资料知道:通电线圈相当于一匝的通电螺线管,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则,把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定细杆MN上,且平行靠近放置。当线圈通入如图19-4所示方向相同的电流时,线圈A和B将 (选填“靠近”“距离不变”或“远离”)。 图19-4
[解析]从图可知两个线圈A和B中电流的方向向上,用右手握住线圈A、B,让四指指向线圈中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极,则线圈A的左端为N极,右端为S极;线圈B的左端为N极,右端为S极,根据磁极间的相互作用规律可知,线圈A和B将相互靠近。
【变式1】 [2018·安庆一模] 当开关闭合后,电磁铁和永磁体A产生的磁场如图19-5所示,则下列说法正确的是( )A.电磁铁的左端为S极B.永磁体A的左端为S极C.电源的右端为正极D.当滑片P向右端移动时,螺线管中的电流减小 图19-5
[答案]A[解析] (1)由图中磁感线可知,电磁铁和永磁体相互靠近的一端极性相同,且为N极,由右手螺旋定则可判定电流由螺线管的左端流向右端,则电源左端为正极,右端为负极,如图所示,故A正确,B、C错误。(2)当滑片P向右端移动时,变阻器连入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,螺线管中的电流增大,D错误。
【变式2】 法国科学家阿贝尔·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现了巨磁电阻效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖,巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象,大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度,图19-6是其示意图,图中GMR是巨磁电阻,如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,指示灯L1的实际功率 ,GMR两端的电压 。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 图19-5
[解析] (如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,左侧电路中的电阻减小,根据欧姆定律可知,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。巨磁电阻(GMR)的阻值与周围的磁场强度有关,且巨磁电阻的阻值随磁场强度的增强而明显减小,由于巨磁电阻(GMR)与L1串联,巨磁电阻的阻值减小,则这一支路中的总电阻减小,L1支路电流增大,由P=I2R可知,指示灯L1的实际功率变大;L1支路电流增大,L1两端电压增大,由串联分压可知,巨磁电阻两端的电压变小。
例3 如图19-7所示是实验室常用的电流表内部结构图,处在磁场中的线圈中有电流通过时,线圈会带动指针一起偏转。线圈中的电流越大,指针偏转角度越大。关于该现象,下列说法中正确的是( )A.线圈中的电流越大,其所受磁场力越大B.线圈中有电流通过时,把电能全部转化为内能C.改变线圈中的电流方向,其转动方向不会改变 图19-4D.将磁体的N、S极对调,其转动方向不会改变
探究三 磁场对电流的作用 电动机
[答案]A[解析]线圈中有电流通过时,线圈带动指针一起偏转,把电能转化为机械能,故B错误;改变线圈中的电流方向,其转动方向会改变,故C错误;将磁体的N、S极对调,其转动方向会改变,故D错误。
【变式1】 [2018·芜湖二模] 1879年10月,经过对1600多种材料进行几千次试验后,爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝灯泡(灯丝由竹丝炭化后制成)。如图19-8甲所示,当磁体的磁极靠近正常工作的碳丝灯泡时,灯丝上端被磁体吸引,这是因为 ;要从图甲现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象,可以改变 方向。 图19-8
通电导线在磁场中受力的作用
【变式2】 [2018·蜀山区一模] 如图19-9所示,地磁场被称为地球生命的“保护伞”,从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流,在接近地球时,地磁场会改变其运动方向,使其偏离地球,对地球起到保护作用,其原理是 。 图19-9
磁场对通电导体有力的作用
例4 [2018·蜀山区二模] 如图19-10所示是一款新产品LED磁浮小夜灯,它是由底座和LED灯组成,它的神奇之处在于底座通电后,灯能凭空悬浮发光。某同学经过研究分析得知:通电时,因灯的底部和底座间都有磁性,所以灯悬浮在空中的原因是 ;由于发生 现象使悬浮部分底部的线圈中产生电流,小夜灯能发光。 图19-10
探究四 电磁感应 发电机
[解析]由图可知,底座接通电源后,灯的底部和底座间都有磁性,利用了同名磁极相互排斥使灯泡悬浮。
【变式】 [2018·全椒县一模] 如图19-11所示是“探究导体在磁场中运动时感应电流产生条件”的实验装置。闭后开关,当导体棒水平向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,为使灵敏电流计指针向右偏转,下列方法可行的是( )A.使铜棒竖直向下运动B.使铜棒竖直向上运动C.保持铜棒静止不动,使磁体水平向左运动D.将磁体的N、S极对调,仍使铜棒水平向右运动 图19-11
例5 [2018·庐阳区二模] 通电导线在磁场中受到的磁场力方向可以用左手定则来判断:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向,如图19-12甲所示。在图乙中,一根垂直于纸面的导线P放置在一水平放置的条形磁铁的正上方,若导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下,则导线中电流的方向是垂直于纸面 (选填“向外”或“向内”)。 图19-12
探究五 与电磁相关的初高衔接
[解析]在磁体外部,磁感线由N极发出、回到S极,所以图中导线P处磁感线的方向是从左向右的;由题知,导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下;根据左手定则,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,且大拇指指向磁场力的方向(即竖直向下),则四指垂直于纸面指向内,即此时电流的方向是垂直于纸面向内的。
例6 [2018·芜湖二模] 如图19-13所示,同一条形磁铁,从静止开始由同一高度下落,分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁,则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小(所有线圈均有电阻,不计空气阻力)( ) A.线圈甲 B.线圈乙 C.线圈丙 D.线圈丁 图19-13
[答案]C[解析]条形磁铁在下落过程中穿过闭合金属线圈,线圈中产生电流,该过程是电磁感应现象,将机械能转化为电能。
【变式1】 荷兰物理学家洛伦兹首先提出,磁场对运动电荷有力的作用。为了纪念他,人们称这种力为洛伦兹力,该力的方向可以用左手定则来判断。如图19-14所示,一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间。此时,该电荷所受洛伦兹力的方向是( )A.向左B.向右C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外 图19-14
[答案]D[解析]左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。
【变式2】 [2018·安庆二模] 磁场强弱处处相同的磁场叫作匀强磁场,磁场强度的单位是特斯拉,简称特,符号是T。实验表明在匀强磁场中,当通电导体与磁场方向垂直时,电流所受的安培力F等于磁场强度B、电流I、导线长度L三者的乘积,即F=BIL。在磁场强度为0.5 T的匀强磁场中,有一条与磁场方向垂直的通电导线,通过它的电流为5 A,导线上长为40 cm的一段所受的安培力F= N;将此导线从磁场中拿走,磁场强度 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
[解析]根据题意可得,导线所受的安培力:F=BIL=0.5 T×5 A×0.4 m=1 N;在匀强磁场中,将此导线从磁场中拿走,磁场强度不变。
突破 探究什么情况下磁能生电【考点归纳】①转换法:通过灵敏电流计指针的偏转情况判断感应电流的有无和方向。②控制变量法:a.探究感应电流的方向与导体运动方向的关系(控制磁场方向不变,改变导体的运动方向);b.探究感应电流的方向与磁场方向的关系(控制导体运动方向不变,改变磁场方向)。③灵敏电流计指针不偏转的原因:a.不是闭合回路;b.导体没有做切割磁感线运动;c.产生的感应电流太小。④改变感应电流大小的措施:换用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且尽量快速、改用导线制成的多匝矩形线圈代替单根导线。⑤能量转化:机械能转化为电能。⑥电磁感应现象的实际应用:发电机、动圈式话筒。
例 如图19-15所示是“探究产生感应电流条件”的装置,导体ab、开关、灵敏电流计用导线连接,组成电路。(1)实验中,我们通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生;通过指针偏转的方向判断 。 (2)闭合开关,让导体ab在磁场中上下运动,发现灵敏电流计的指针 ;让导体ab静止,磁体水平向右运动,则灵敏电流计的指针 图19-15 。(均选填“偏转”或“不偏转”) (3)如果想进一步探究“感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关”,则应闭合开关,保持其他条件不变,只改变 ,观察 得出结论。
灵敏电流计指针是否偏转
灵敏电流计指针偏转的幅度
【实验拓展】(4)这次探究实验中用到的研究方法有 法和转换法。 (5)下列电器中,应用电磁感应原理制成的是 。 A.电铃B.电风扇C.动圈式话筒D.动圈式扬声器(6)要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:方法一: ; 方法二: 。 (7)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是 能转化为电能的过程。 (8)如果把装置中的灵敏电流计换成 则可探究磁场对通电导体的作用。
调换蹄形磁体N、S极的位置
[2015·安徽15题3分] 一个能绕中心转动的小磁针在图19-16所示位置保持静止。某时刻开始,小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,磁感线如图所示,则小磁针在磁场出现后( )A.两极所受的力是平衡力,所以不会发生转动B.两极所受的力方向相反, 图19-16所以会持续转动C.只有N极受力,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右D.两极所受的力方向相反,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右
[答案]D[解析] 某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,小磁针将会受到磁场力的作用,且N极受力方向与磁场方向相同,水平向右;S极受力方向与磁场方向相反,水平向左。所以小磁针会发生转动,最终小磁针在磁场中静止,N极指向水平向右。
1. [2014·安徽7题2分] 如图19-17所示,把小磁针放在桌面上,将一根直导线平行架在静止的小磁针上方,当导线中有电流通过时,小磁针就会发生偏转。请运用磁场的观点解释小磁针发生偏转的原因: 。 图19-17
通电导体周围存在磁场,处在磁场中的小磁针受到力的作用
2. [2015·安徽4题2分] 通电螺线管的N、S极如图19-18所示,由此可判断电流是从 (选填“a”或“b”)端流入螺线管的。 图19-16
[解析]由于通电螺线管的左端为S极、右端为N极,由右手螺旋定则可知,用右手握住通电螺线管,让大拇指指向右侧,此时四指所指的方向即为电流的方向,电流从左侧即a端流入。
3. [2018·安徽7题2分] 实验发现,两条平行放置的直导线,当通以相同的电流时相互吸引(如图19-19所示),这是因为电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力,对于a导线:通电导线b产生的磁场对它具有向右的作用力;对于b导线: 。 图19-19
通电导线a产生的磁场对它具有向左的作用力
4. [2012·安徽9(1)题2分] 如图19-20所示,某同学用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁极,请你在图中标出导线中的电流方向和螺线管的N、S极。图19-20
5. [2017·安徽15题3分] 如图19-21所示的装置中,当开关S闭合后,下列判断正确的是( )A.通电螺线管外A点的磁场方向向左B.通电螺线管的左端为N极C.向左移动滑片P,通电螺线管的磁性减弱D.小磁针静止后,其N极的指向水平向右 图19-21
1. [2017·安徽2题2分] 如图19-22所示,在蹄形磁铁的磁场中放置一根导体棒ab,它的两端跟灵敏电流计连接,使导体棒快速向右运动,观察到灵敏电流计的指针发生偏转。从能量转化的角度来分析,该实验过程中是 能转化成了电能。 图19-22
考点三 电动机与发电机原理
2. [2015·安徽5题2分] 如图19-23所示为动圈式话筒的构造示意图。对着话筒说话时,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中振动,把线圈两端的导线接入扩音机,就能通过扬声器听到说话的声音。这种话筒应用的原理是 。 图19-23
[解析]线圈在磁场中的振动,实际上是线圈在做切割磁感线运动,从而产生感应电流,我们就能通过扬声器听到说话的声音,这种话筒应用的原理是电磁感应。
3. [2013·安徽6题2分] 如图19-24所示,能说明发电机工作原理的是图 (选填“甲”或“乙”)。 图19-24
4. [2016·安徽15题3分] 如图19-25所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”的实验装置示意图。关于这个实验,下列说法正确的是( )A.当导体棒沿竖直方向上下运动时,灵敏电流计的指针发生偏转B.当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,灵敏电流计的指针不发生偏转C.当导体棒沿水平方向左右运动时, 图19-25灵敏电流计的指针发生偏转D.当导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针都向同一方向偏转
[答案]C[解析] 由题图可知,当导体棒沿竖直方向上下运动时,没有做切割磁感线运动,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不发生偏转,故A错误;当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故B错误;当导体棒沿水平方向左右运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故C正确;感应电流的方向与磁场的方向和导体切割磁感线的运动方向有关,所以磁场方向不变的情况下,导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针偏转方向不同,故D错误。
5. [2014·安徽12题3分] 如图19-26所示为直流电动机的工作原理图。以下相关分析正确的是( )A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为内能B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能C.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流D.电动机工作过程中,线圈中的感应电流方向保持不变 图19-26
考点一 磁场与磁极间的相互作用
考点三 磁场对电流的作用
1.洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力,其受力方向可用左手定则进行判断,即伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。2.安培力:通电导体在磁场中受到的力。安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。其受力方向可用左手定则进行判断(如图19-1),伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。 图19-1
考点五 初高衔接知识点
3.电流的磁场:电流通过导体时在导体周围产生一定范围大小的磁场,这种由电流产生的磁场叫电流的磁场。其磁场方向的判断方法为(如图19-2):用右手握住导线(或导体)使大拇指的指向为电流的流向(电流从正极到负极,大拇指指向负极),此时四指环绕的方向就是磁场的方向。 甲 直线电流 乙 磁感线分布 周围磁场的判断 图19-2
例1 [2018·淮南潘集区模拟] 关于电磁现象,下列说法中正确的是 ( )A.磁场是由磁感线组成的B.磁场对放入其中的小磁针不一定有力的作用C.导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场D.利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向
探究一 磁场与磁体间的相互作用
[答案]C[解析]磁场是存在于磁体周围的一种物质,磁感线是一种理想化的物理模型,实际上并不存在,磁场不是由磁感线组成的,A错误。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用,B错误。导体中的负电荷在做定向移动时形成电流,电流会在其周围产生磁场,C正确。利用铁屑可以检验磁体周围磁场分布情况,因看不出N、S极,故不能判断磁场的方向,D错误。
【变式】如图19-3所示是用来描绘某磁体周围磁场的部分磁感线,由磁感线的分布特点可知,b点的磁场比a点的磁场 (选填“强”或“弱”);若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止时,其S极指向 (选填“P”或“Q”)处。 图19-3
[解析]从题图中可以看出,a点的磁感线比b点的磁感线稀疏,故b点的磁场比a点的磁场强。小磁针静止在b点时,其N极指向与该点磁感线的方向一致,故N极指向Q处,S极和N极的指向相反,所以S极指向P处。
例2 [2018·濉溪县三模] 小明在课下通过查阅资料知道:通电线圈相当于一匝的通电螺线管,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则,把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定细杆MN上,且平行靠近放置。当线圈通入如图19-4所示方向相同的电流时,线圈A和B将 (选填“靠近”“距离不变”或“远离”)。 图19-4
[解析]从图可知两个线圈A和B中电流的方向向上,用右手握住线圈A、B,让四指指向线圈中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极,则线圈A的左端为N极,右端为S极;线圈B的左端为N极,右端为S极,根据磁极间的相互作用规律可知,线圈A和B将相互靠近。
【变式1】 [2018·安庆一模] 当开关闭合后,电磁铁和永磁体A产生的磁场如图19-5所示,则下列说法正确的是( )A.电磁铁的左端为S极B.永磁体A的左端为S极C.电源的右端为正极D.当滑片P向右端移动时,螺线管中的电流减小 图19-5
[答案]A[解析] (1)由图中磁感线可知,电磁铁和永磁体相互靠近的一端极性相同,且为N极,由右手螺旋定则可判定电流由螺线管的左端流向右端,则电源左端为正极,右端为负极,如图所示,故A正确,B、C错误。(2)当滑片P向右端移动时,变阻器连入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,螺线管中的电流增大,D错误。
【变式2】 法国科学家阿贝尔·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现了巨磁电阻效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖,巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象,大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度,图19-6是其示意图,图中GMR是巨磁电阻,如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,指示灯L1的实际功率 ,GMR两端的电压 。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 图19-5
[解析] (如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,左侧电路中的电阻减小,根据欧姆定律可知,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。巨磁电阻(GMR)的阻值与周围的磁场强度有关,且巨磁电阻的阻值随磁场强度的增强而明显减小,由于巨磁电阻(GMR)与L1串联,巨磁电阻的阻值减小,则这一支路中的总电阻减小,L1支路电流增大,由P=I2R可知,指示灯L1的实际功率变大;L1支路电流增大,L1两端电压增大,由串联分压可知,巨磁电阻两端的电压变小。
例3 如图19-7所示是实验室常用的电流表内部结构图,处在磁场中的线圈中有电流通过时,线圈会带动指针一起偏转。线圈中的电流越大,指针偏转角度越大。关于该现象,下列说法中正确的是( )A.线圈中的电流越大,其所受磁场力越大B.线圈中有电流通过时,把电能全部转化为内能C.改变线圈中的电流方向,其转动方向不会改变 图19-4D.将磁体的N、S极对调,其转动方向不会改变
探究三 磁场对电流的作用 电动机
[答案]A[解析]线圈中有电流通过时,线圈带动指针一起偏转,把电能转化为机械能,故B错误;改变线圈中的电流方向,其转动方向会改变,故C错误;将磁体的N、S极对调,其转动方向会改变,故D错误。
【变式1】 [2018·芜湖二模] 1879年10月,经过对1600多种材料进行几千次试验后,爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝灯泡(灯丝由竹丝炭化后制成)。如图19-8甲所示,当磁体的磁极靠近正常工作的碳丝灯泡时,灯丝上端被磁体吸引,这是因为 ;要从图甲现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象,可以改变 方向。 图19-8
通电导线在磁场中受力的作用
【变式2】 [2018·蜀山区一模] 如图19-9所示,地磁场被称为地球生命的“保护伞”,从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流,在接近地球时,地磁场会改变其运动方向,使其偏离地球,对地球起到保护作用,其原理是 。 图19-9
磁场对通电导体有力的作用
例4 [2018·蜀山区二模] 如图19-10所示是一款新产品LED磁浮小夜灯,它是由底座和LED灯组成,它的神奇之处在于底座通电后,灯能凭空悬浮发光。某同学经过研究分析得知:通电时,因灯的底部和底座间都有磁性,所以灯悬浮在空中的原因是 ;由于发生 现象使悬浮部分底部的线圈中产生电流,小夜灯能发光。 图19-10
探究四 电磁感应 发电机
[解析]由图可知,底座接通电源后,灯的底部和底座间都有磁性,利用了同名磁极相互排斥使灯泡悬浮。
【变式】 [2018·全椒县一模] 如图19-11所示是“探究导体在磁场中运动时感应电流产生条件”的实验装置。闭后开关,当导体棒水平向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,为使灵敏电流计指针向右偏转,下列方法可行的是( )A.使铜棒竖直向下运动B.使铜棒竖直向上运动C.保持铜棒静止不动,使磁体水平向左运动D.将磁体的N、S极对调,仍使铜棒水平向右运动 图19-11
例5 [2018·庐阳区二模] 通电导线在磁场中受到的磁场力方向可以用左手定则来判断:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向,如图19-12甲所示。在图乙中,一根垂直于纸面的导线P放置在一水平放置的条形磁铁的正上方,若导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下,则导线中电流的方向是垂直于纸面 (选填“向外”或“向内”)。 图19-12
探究五 与电磁相关的初高衔接
[解析]在磁体外部,磁感线由N极发出、回到S极,所以图中导线P处磁感线的方向是从左向右的;由题知,导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下;根据左手定则,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,且大拇指指向磁场力的方向(即竖直向下),则四指垂直于纸面指向内,即此时电流的方向是垂直于纸面向内的。
例6 [2018·芜湖二模] 如图19-13所示,同一条形磁铁,从静止开始由同一高度下落,分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁,则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小(所有线圈均有电阻,不计空气阻力)( ) A.线圈甲 B.线圈乙 C.线圈丙 D.线圈丁 图19-13
[答案]C[解析]条形磁铁在下落过程中穿过闭合金属线圈,线圈中产生电流,该过程是电磁感应现象,将机械能转化为电能。
【变式1】 荷兰物理学家洛伦兹首先提出,磁场对运动电荷有力的作用。为了纪念他,人们称这种力为洛伦兹力,该力的方向可以用左手定则来判断。如图19-14所示,一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间。此时,该电荷所受洛伦兹力的方向是( )A.向左B.向右C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外 图19-14
[答案]D[解析]左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。
【变式2】 [2018·安庆二模] 磁场强弱处处相同的磁场叫作匀强磁场,磁场强度的单位是特斯拉,简称特,符号是T。实验表明在匀强磁场中,当通电导体与磁场方向垂直时,电流所受的安培力F等于磁场强度B、电流I、导线长度L三者的乘积,即F=BIL。在磁场强度为0.5 T的匀强磁场中,有一条与磁场方向垂直的通电导线,通过它的电流为5 A,导线上长为40 cm的一段所受的安培力F= N;将此导线从磁场中拿走,磁场强度 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
[解析]根据题意可得,导线所受的安培力:F=BIL=0.5 T×5 A×0.4 m=1 N;在匀强磁场中,将此导线从磁场中拿走,磁场强度不变。
突破 探究什么情况下磁能生电【考点归纳】①转换法:通过灵敏电流计指针的偏转情况判断感应电流的有无和方向。②控制变量法:a.探究感应电流的方向与导体运动方向的关系(控制磁场方向不变,改变导体的运动方向);b.探究感应电流的方向与磁场方向的关系(控制导体运动方向不变,改变磁场方向)。③灵敏电流计指针不偏转的原因:a.不是闭合回路;b.导体没有做切割磁感线运动;c.产生的感应电流太小。④改变感应电流大小的措施:换用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且尽量快速、改用导线制成的多匝矩形线圈代替单根导线。⑤能量转化:机械能转化为电能。⑥电磁感应现象的实际应用:发电机、动圈式话筒。
例 如图19-15所示是“探究产生感应电流条件”的装置,导体ab、开关、灵敏电流计用导线连接,组成电路。(1)实验中,我们通过观察 来判断电路中是否有感应电流产生;通过指针偏转的方向判断 。 (2)闭合开关,让导体ab在磁场中上下运动,发现灵敏电流计的指针 ;让导体ab静止,磁体水平向右运动,则灵敏电流计的指针 图19-15 。(均选填“偏转”或“不偏转”) (3)如果想进一步探究“感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关”,则应闭合开关,保持其他条件不变,只改变 ,观察 得出结论。
灵敏电流计指针是否偏转
灵敏电流计指针偏转的幅度
【实验拓展】(4)这次探究实验中用到的研究方法有 法和转换法。 (5)下列电器中,应用电磁感应原理制成的是 。 A.电铃B.电风扇C.动圈式话筒D.动圈式扬声器(6)要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:方法一: ; 方法二: 。 (7)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是 能转化为电能的过程。 (8)如果把装置中的灵敏电流计换成 则可探究磁场对通电导体的作用。
调换蹄形磁体N、S极的位置
[2015·安徽15题3分] 一个能绕中心转动的小磁针在图19-16所示位置保持静止。某时刻开始,小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,磁感线如图所示,则小磁针在磁场出现后( )A.两极所受的力是平衡力,所以不会发生转动B.两极所受的力方向相反, 图19-16所以会持续转动C.只有N极受力,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右D.两极所受的力方向相反,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右
[答案]D[解析] 某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,小磁针将会受到磁场力的作用,且N极受力方向与磁场方向相同,水平向右;S极受力方向与磁场方向相反,水平向左。所以小磁针会发生转动,最终小磁针在磁场中静止,N极指向水平向右。
1. [2014·安徽7题2分] 如图19-17所示,把小磁针放在桌面上,将一根直导线平行架在静止的小磁针上方,当导线中有电流通过时,小磁针就会发生偏转。请运用磁场的观点解释小磁针发生偏转的原因: 。 图19-17
通电导体周围存在磁场,处在磁场中的小磁针受到力的作用
2. [2015·安徽4题2分] 通电螺线管的N、S极如图19-18所示,由此可判断电流是从 (选填“a”或“b”)端流入螺线管的。 图19-16
[解析]由于通电螺线管的左端为S极、右端为N极,由右手螺旋定则可知,用右手握住通电螺线管,让大拇指指向右侧,此时四指所指的方向即为电流的方向,电流从左侧即a端流入。
3. [2018·安徽7题2分] 实验发现,两条平行放置的直导线,当通以相同的电流时相互吸引(如图19-19所示),这是因为电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力,对于a导线:通电导线b产生的磁场对它具有向右的作用力;对于b导线: 。 图19-19
通电导线a产生的磁场对它具有向左的作用力
4. [2012·安徽9(1)题2分] 如图19-20所示,某同学用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁极,请你在图中标出导线中的电流方向和螺线管的N、S极。图19-20
5. [2017·安徽15题3分] 如图19-21所示的装置中,当开关S闭合后,下列判断正确的是( )A.通电螺线管外A点的磁场方向向左B.通电螺线管的左端为N极C.向左移动滑片P,通电螺线管的磁性减弱D.小磁针静止后,其N极的指向水平向右 图19-21
1. [2017·安徽2题2分] 如图19-22所示,在蹄形磁铁的磁场中放置一根导体棒ab,它的两端跟灵敏电流计连接,使导体棒快速向右运动,观察到灵敏电流计的指针发生偏转。从能量转化的角度来分析,该实验过程中是 能转化成了电能。 图19-22
考点三 电动机与发电机原理
2. [2015·安徽5题2分] 如图19-23所示为动圈式话筒的构造示意图。对着话筒说话时,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中振动,把线圈两端的导线接入扩音机,就能通过扬声器听到说话的声音。这种话筒应用的原理是 。 图19-23
[解析]线圈在磁场中的振动,实际上是线圈在做切割磁感线运动,从而产生感应电流,我们就能通过扬声器听到说话的声音,这种话筒应用的原理是电磁感应。
3. [2013·安徽6题2分] 如图19-24所示,能说明发电机工作原理的是图 (选填“甲”或“乙”)。 图19-24
4. [2016·安徽15题3分] 如图19-25所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”的实验装置示意图。关于这个实验,下列说法正确的是( )A.当导体棒沿竖直方向上下运动时,灵敏电流计的指针发生偏转B.当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,灵敏电流计的指针不发生偏转C.当导体棒沿水平方向左右运动时, 图19-25灵敏电流计的指针发生偏转D.当导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针都向同一方向偏转
[答案]C[解析] 由题图可知,当导体棒沿竖直方向上下运动时,没有做切割磁感线运动,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不发生偏转,故A错误;当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故B错误;当导体棒沿水平方向左右运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故C正确;感应电流的方向与磁场的方向和导体切割磁感线的运动方向有关,所以磁场方向不变的情况下,导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针偏转方向不同,故D错误。
5. [2014·安徽12题3分] 如图19-26所示为直流电动机的工作原理图。以下相关分析正确的是( )A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为内能B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能C.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流D.电动机工作过程中,线圈中的感应电流方向保持不变 图19-26
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