第十五讲：电和磁学案

这是一份第十五讲：电和磁学案，共9页。学案主要包含了磁体的定义等内容，欢迎下载使用。

1．磁性：磁铁具有吸引_铁__、_钴__、_镍__等物质的性质。
2．磁体：具有_磁性__的物质。永磁体分为天然磁体和人造磁体。
3．磁极：磁体上_磁性最强__的部分叫磁极(磁体两端磁性最强，中间最弱)。种类：水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极(S)，指北的磁极叫北极(N)。
4．磁化：使原来没有磁性的物体_变成有磁性__的过程。
【注意】钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁性材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。
5．作用规律：同名磁极_相互排斥__，异名磁极_相互吸引__。注意不能叫同性相斥，异性相吸，因为不论是N极还是S极都是有磁性的，或者说性质相同。
6．磁场
(1)磁场定义：磁体周围存在着的物质，它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
【注意】磁场看不见、摸不着，我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。
(2)磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁体产生__力的作用__。磁极间的相互作用是通过_磁场__而发生的。
(3)磁场方向规定：在磁场中的某一点，小磁针北极静止时所指的方向(小磁针北极所受磁力的方向)就是该点磁场的方向。
7．地磁场
3．磁感线
磁感线定义：在磁场中画一些有_方向__的曲线，任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。方向：磁体周围的磁感线都是从磁体的_北极__出来，回到磁体的_南极__。
例题1 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法，正确的是( )
A. 图甲：撞击锤柄，锤柄停止运动，锤头由于受到惯性作用继续向下运动便紧套在柄上
B. 图乙：近视眼原来成像在视网膜之后，配戴凹透镜后得到了矫正
C. 图丙：若闭合开关，通电螺线管的左端为N极，右端为S极
D. 图丁：每个滑轮重2 N，物体重6 N，不计绳重与摩擦，静止时拉力F为4 N
【答案】 D
例题2 下列关于电与磁的说法，正确的是（ ）
地磁场北极在地理北极附近
B. 扬声器与电动机工作原理相同
C. 当水位到达A时，绿灯亮、红灯不亮
D. 实验研究的是通电导体在磁场中受力
【答案】 B
【考点】地磁场，电磁继电器的组成、原理和特点，电磁感应
例题3 如图所示为发电机工作原理，下列有关说法正确的是( )
A. 当发电机工作时，电流始终从电刷A流向电刷B B. 当磁极不动，线圈反转时，线圈中的电流方向也跟着反向
C. 当线圈不动，磁极转动时，不会有感应电流产生 D. 发电机线圈每转过一圈，电流的方向改变一次
【答案】 B
【考点】发电机的构造和原理
直线电流的磁场
奥斯特实验：通电导线的周围存在_磁场__，称为电流的_磁效应__。该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且磁场与_电流__的方向有关。
对于直线电流的磁场要注意：
(1)直线电流的磁场没有N、S极。
(2)直线电流的磁感线跟导线不在一个平面内，磁感线所在的平面与导线垂直。
(3)用右手螺旋定则(也叫安培定则)判定直线电流磁场时，右手握住导线，大拇指的指向跟电流方向一致，则弯曲的四指的指向就是磁感线的环绕方向。
通电螺线管的磁场
通电螺线管的磁场：通电螺线管的磁场和_条形__磁铁的磁场一样。其两端的极性跟_电流__方向有关，电流方向与磁极间的关系可由_安培定则__来判断。
对于通电螺线管的磁场，同样要注意到：
(1)通电螺线管的磁场跟条形磁铁的磁场相似，也有两个磁极。
(2)通电螺线管磁场的磁感线是一些封闭的曲线。在螺线管的外部，它们由N极出发到S极；在螺线管的内部，它们则由S极出发到N极。
(3)用安培定则判定通电螺线管的磁极时，右手握住螺线管，弯曲的四指指向跟电流的环绕方向一致，则大拇指所指的指向即为螺线管的N极。正确识别螺线管上电流的环绕方向是作出正确判定的关键。
【活学活用】
1．根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。
电磁铁
1．电磁铁定义：内部_插入铁心__的通电螺线管。
2．电磁铁工作原理：电流的_磁效应__，通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。
3．电磁铁优点：磁性有无由_通断电__来控制，磁极由_电流方向__
来控制，磁性强弱由_ __、_ __、有无铁芯来控制。
4．电磁铁应用：电磁继电器、电话等。
例题4 下列四幅图片都来自于课本，对它们的描述符合实际的是（ ）
A. 甲图实验中随着瓶内空气被抽出，听到的声音越来越弱
B. 乙图可以表示四冲程汽油机中的压缩冲程
C. 丙图实验在研究电磁感应现象中感应电流产生条件
D. 丁图可以表示至今所建造的核电站里核反应堆的工作原理
【答案】 A
【考点】声音的传播，直流电动机的构造原理与工作过程，热机，核电站及其工作原理
例题5 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图的说法，正确的是( )
A. 图甲：撞击锤柄，锤柄停止运动，锤头由于受到惯性作用继续向下运动便紧套在柄上
B. 图乙：近视眼原来成像在视网膜之后，配戴凹透镜后得到了矫正
C. 图丙：若闭合开关，通电螺线管的左端为N极，右端为S极
D. 图丁：每个滑轮重2 N，物体重6 N，不计绳重与摩擦，静止时拉力F为4 N
【答案】 D
【考点】近视眼的成因与矫正办法，惯性，通电螺线管的极性和电流方向的判断，滑轮组绳子拉力的计算
例题6 如图是探究通电直导线周围磁场分布的实验。实验时先在有机玻璃板上均匀地撒上铁屑，然后给直导线通电，为了更好地通过铁屑客观描述出磁场的分布情况，接下去的操作是________，该操作的主要目的是减小铁屑与玻璃之间的摩擦，使铁屑在磁场作用下动起来，说明力能________。为了进一步探究通电直导线周围磁场的方向，可用________代替铁屑进行实验。
【答案】 轻敲有机玻璃板；改变物体的运动状态；小磁针
【考点】通电直导线周围的磁场
变式训练 我们试着做一个游戏：将磁钢M固定在铁块C上，用手将一元硬币B1、B2叠在一起竖立在磁钢上端。如将手指稍稍松开一小段距离，将观察到的现象是两个硬币的上端将________。这是因为硬币被________，且两个硬币的上端________名。
【答案】 分开；磁化；同
【考点】磁体、磁极、磁化，磁极间的相互作用
例题7 如图是火警自动报警器原理图，发生火灾时将会发生下列变化：

A.温度升高使双金属片弯曲；
B.接通触点使工作电路有电流通过；
C.电磁铁有了磁性；
D.衔铁被吸下；
E.接通触点使控制电路有电流通过；
F.红灯亮、电铃响、发出警报。
（1）请你将这些变化的正确顺序填写在横线上：________。
（2）双金属片的作用是 (填字母)。
A.既有感温元件的作用，又有控制电路的开关作用
B.只有感温元件的作用
C.只有控制电路的开关作用
D.只有工作电路的开关作用
【答案】 （1）AECDBF
（2）A
【考点】电磁铁的其他应用
浙江新中考 超市的电动扶梯，有人乘时运行较快，无人乘时运行较慢。某同学想利用电磁继电器设计这样的电路。
（1）力敏电阻R0的阻值与所受压力的关系如图甲所示，则由图甲可得出的结论是：________
（2）根据要求请将图乙的工作电路连接完整。
（3）控制电路电源电压为24伏，当电流达到20mA时电磁铁将衔铁吸下。现在要求一个质量为40千克的小朋友站在电梯上，就能使电梯较快运行，则滑动变阻器R1接入电路的阻值为多大？
（4）如果要求质量更小的人站上电梯就能使其较快运行，应该如何改动控制电路？（写出两种方法）
【答案】 （1）力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减少
（2）
（3）解：由题可知：F=G=mg=40kg×10N/Kg=400N
查图可知：R=600Ω
R总=U/I=24V/0.02A=1200Ω
R1=R总-R=1200Ω-600Ω=600Ω
答：R1接入电路的阻值为600Ω
（4）将R1变小；电源电压变大；电磁铁线圈匝数增加；换一根强度较弱的弹簧
【考点】欧姆定律及其应用，电磁铁的其他应用
例题8 .图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
（1）如图乙，电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③。经测试发现：①、②之间是绝缘的，②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。则与水壶金属外壳相连的装置是________。
（2）图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖，C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O 自由转动。请在图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂l。
（3）已知：小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°。要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。(配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计， 取1.4)
【答案】 （1）铜环①
（2）解：如答图所示。
（3）解：当配重柄水平时，可求配重B最小质量：
OD＝ ×OC＝ ×1.4cm＝1cm，
根据F1l1＝F2l2得：
G1l1＝G2l2
m1g×OD＝m2g×OB
m2＝ ＝ ＝4g，
当小壶盖水平时，可求配重B最大质量：
OE＝ ×OB＝ ×1cm≈0.71cm，
根据F1l1＝F2l2得：
G1l1′＝G2′l2′
m1g×OC＝m2′g×OE
m2′＝ ＝ ≈7.89g；
则配重B的质量取值范围为4～7.89g。(最小值3.92g、3.96g、3.98g等，最大值7.8g、7.84g、7.9g、8g等均可)
【考点】家庭电路的组成与连接，杠杆的平衡条件，力臂的画法
例题9 最近我市出现了许多共享电动汽车，这种新型低碳的交通工具，深受市民的喜爱。某品牌电动汽车的部分参数如表所示。请回答：
（1）如图1所示，租车时，租赁者只要将租车的磁卡靠近电动汽车上的感应器，感应器类似于发电机产生电流将车解锁。刷磁卡所用的原理是________。
（2）某次启动后，汽车显示屏上出现了如图2所示的输出电压与电流，求此时电动汽车的输出功率为多少瓦？
（3）根据表中的数据，将已经耗完电能的电池充满，理论上需要多少时间？充满电后，该车在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米，则行驶时该车受到的阻力为多少牛？
【答案】 （1）电磁感应
（2）P=UI=339伏×1安=339瓦
答：电动汽车的输出功率为339瓦
（3）①电动汽车的充电功率为： P'=U'I'=220V×16A=3520W=3.52kW；理论上充电需要：;②电能转化成的机械能： W机=W电×70%=22kW•h×3.6×106J/kW•h×70%=5.544×107J；行驶时受到的阻力为：。
答：已经耗完电能的电池充满，理论上需要6.25小时。该车在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力为396牛。
【考点】电磁感应，电功计算公式的应用，电功率计算公式的应用
例题10 为保护展品，博物馆不能有直射阳光进入展示空间。某博物馆采用了一种新的天窗形式——光导天窗(如图甲)。当外界较强的阳光射到天窗时，电动卷帘能随时调整光线的角度和进光量，使适量的光斜射到井壁的平面镜上，把光导入到光井底部的漫射器上；当外界光照太弱时，光井内有人工照明给予补充。图乙为馆内亮度自动调节电路原理图，R0为保护电阻；R为光敏电阻，其阻值随光照的强弱而变化，可以近似认为，光照较强时电阻几乎为0，光照较弱时电阻接近于无穷大；M为自动卷帘电动机。
（1）光敏电阻R相当于控制电路中的________ (填“开关”或“用电器”)。

（2）电磁线圈自身电阻为10欧，允许通过的电流不超过0.12安，当通过电流达到0.06安时能吸合衔铁。求保护电阻R0的阻值范围。
【答案】 （1）开关
（2）解:由欧姆定律可知，R0max＝R－R线圈＝－10欧＝190欧，
R0min＝R－R线圈＝－10欧＝90欧，
则保护电阻范围为90～190欧。
【考点】影响电磁铁磁性强弱的因素，电磁继电器的组成、原理和特点
电池容量（kW·h）
22
车载充电器输入电压（V）
220
车载充电器输入电流（A）
16
电能转化为机械能的效率
70%