2022年通用物理中考微专题-19 电与磁（含答案）

这是一份2022年通用物理中考微专题-19 电与磁（含答案），共26页。学案主要包含了磁现象，磁场，电流的磁场，电动机，磁生电，电磁感应现象，电动机和发电机等内容，欢迎下载使用。

一、磁现象
1、磁性：磁铁能够吸引铁、钴、镍等物质的特性叫磁性。
2、磁体：具有磁性的物体叫磁体，常见的磁体有条形磁体、蹄形磁体(也叫U形磁体)、小磁针等。
3、磁极：磁体上磁性最强的部分叫磁极。每个磁体都有两个磁极，一个是南极(也叫S极)，一个是北极(也叫N极)。磁极间的相互作用规律是：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
4、磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。铁或钢制的物体都能被磁化。铁棒被磁化后，磁性很容易消失，称为软磁体；钢棒被磁化后，磁性能够长期保持，称为硬磁体或永磁体。
5、磁体的指向性：将可自由转动的永磁体悬挂起来，静止时，总有一端指南、另一端指北，指南的一端是磁体的南极，指北的一端是磁体的北极。
二、磁场
1、磁场：磁场是磁体周围存在的一种物质。磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁场是有方向的，在磁场中的某一点，小磁针静止时北极指的方向就是该点的磁场方向。
2、磁感线：磁场中实际并不存在一条条的线——磁感线，它是人们为了形象地描述磁场而假想的线(就像光线一样)；
3、磁感线的特征：
（1）磁感线充满整个空间，是永远也不会相交的闭合曲线；
（2）磁场中任何一点的磁感线的切线方向跟放在该点的磁体北极的受力方向一致；
（3）磁体外部空间的磁感线总是从北极出来，回到南极；而磁体内部的磁感线则从南极到北极；
（4）磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，某点磁感线的切线方向表示该点的磁场方向。
4、地磁场：地球是一个天然大磁体，地球周围存在着磁场，称为地磁场。地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近。
三、电流的磁场
1、电流的磁效应
通电导体和磁体一样，周围存在着磁场，能使小磁针发生偏转，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验表明，通电导体周围存在磁场，并且该磁场的方向与电流的方向有关。
2、通电螺线管的磁场
通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，其两端相当于条形磁体的两个磁极，其极性与电流的方向有关，可用安培定则来判定。
3、安培定则
用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
4、电磁铁及其应用
(1)构造：内部带铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。
(2)电磁铁的特点：通电时有磁性，断电时没有磁性；磁场的方向由线圈的绕向和电流的方向控制；磁性的强弱可以由电流的大小控制，电流一定时，外形相同的螺线管，线圈匝数越多，磁性越强。
(3)电磁继电器是利用电磁铁制成的，利用电磁继电器可以实现各种自动控制。
四、电动机
1、通电导体在磁场中要受到力的作用（力的方向判断依据左手定则，高中学习内容）。从能的转化观点来看，这是将电能(通电)转化为机械能(导体受力而运动)，这正是制造电动机的基础。
2、通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向和磁感线的方向有关，导体受力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直。
3、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
①如图所示是直流电动机的工作原理图。

②电动机的构造：电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子。
③换向器的作用：当线圈到达平衡位置时能自动地改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。
五、磁生电（发电机）
(1)电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象称为电磁感应；由电磁感应产生的电流叫做感应电流（感应电流的方向依据右手定则，高中学习）。
(2)感应电流的方向与导体的运动方向和磁感线的方向有关。
(3)在电磁感应现象里，通电导体在磁场中运动，将机械能(导体运动)转化为电能(产生电流)；
(4)发电机：①发电机是根据电磁感应原理制成的；
②交流发电机发出的是大小和方向都发生周期性变化的电流，称交变电流；
③交变电流每秒内周期性变化的次数叫做频率，单位是赫兹，简称赫，符号是Hz，我国电网交变电流供电频率为50Hz。
典例·解读
类型一、磁场与磁感线的理解
例1、下列说法中错误的是( )。
A、磁场是由无数条磁感线组成的
B、磁感线在磁体的外部从磁体N极出发，最后回到S极
C、将条形磁铁分成若干段，每段磁体均有N、S极
D、大头针被磁铁吸引的同时也被磁化成小磁体
【答案】 A.
【解析】磁感线是为了形象描述磁场的空间分布而引入的假想的曲线，故A选项错误；B选项符合磁感线的特点，所以B选项正确；将条形磁铁分成若干段后，每段都是一个磁体，每个磁体有且只有两个磁极，故C选项正确；磁铁具有吸铁性，实际上吸铁的同时把物体磁化成一个磁体，它们的靠近端为异名磁极，故D选项正确。
类型二、安培定则的应用——判断螺线管的极性
例2、在原子内部，核外电子绕原子核运动会形成一种环形电流，该环形电流产生的磁场使物质微粒（原子）的两侧相当于两个磁极。若图中箭头表示的是电子绕原子核运动的方向，则环形电流的左侧应为________（选填“N”或“S”）极。
【答案】 S.
【解析】本题考查的是右手螺旋定则。由于是核外电子绕核运动， 电子运动的方向与电流的方向相反，再让四指与电流的方向一致，大拇指的指向就是N极。所以环形电流的右侧为N极，左侧为S极。
已知电源的极性，判断螺线管两端的极性的方法：（1）标上螺线管上的电流方向；（2）用右手握住螺线管，四指弯向电流方向；（3）大拇指所指的一端就是螺线管的N极。
类型三、影响电磁铁磁性强弱的因素
例3、关于电磁铁，下列说法中正确的是（ ）
A、电磁铁的磁性强弱跟通过它的电流大小无关
B、电磁铁中电流方向改变，其磁性强弱也改变
C、在相同通电螺线管中，加铜芯比加铁芯磁性弱
D、电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数无关
【答案】 C.
【解析】带有铁芯的螺线管称为电磁铁，它的磁性强弱与电流大小和线圈匝数的多少有关。电磁铁的磁性强弱与通过它的电流有关，匝数一定时，电流越大，磁性越强，选项A错；电磁铁中电流方向改变时，其磁极也会发生改变，但它的磁性强弱不会改变，选项B错；通电螺线管中加入铁芯后磁性增强，主要是因为铁芯被磁化后也具有了磁性，如果在螺线管中加入铜芯，铜芯不会被磁化，因而螺线管中的磁性不会增强，选项C正确；电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，在电流一定的情况下，匝数越多，磁性越强，选项D错。
例4、小平同学利用如图所示装置研究电磁铁磁场的强弱与哪些因素有关。图中A是悬挂在弹簧下的铁块，B是电磁铁的铁芯，S是转换开关(S接1时连入电路的线圈匝数多，S接2时连入电路的线圈匝数少)。
(1)实验过程中弹簧的伸长量越大，表示电磁铁的磁场越________；
(2)保持滑片P位置不变，先后让开关S接1和2，可以研究电磁铁磁场的强弱与线圈________的多少是否有关；
(3)请提出一个还可以用该装置验证的猜想并设计验证方案。
猜想：电磁铁磁场的强弱还与________________有关；
验证方案：______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
【答案】(1)强；(2)匝数；(3)通过线圈的电流大小；保持开关接在1或2处不变，移动滑片P，观察弹簧伸长的情况.
【解析】磁铁具有吸铁性，从图示装置可知，电磁铁磁性越强，对铁块的吸引力越大，则弹簧的伸长量越长；滑片位置不变，即控制电流不变，让开关先后置于1和2是改变了线圈的匝数，所以是研究电磁铁磁场的强弱与线圈匝数的关系；电路中的滑动变阻器可以改变电路中的电流，将开关置于1或2不动，移动滑动变阻器滑片，改变通过电磁铁线圈的电流大小，观察弹簧的伸长情况。这样可以验证电磁铁磁场的强弱是否与通过线圈的电流的大小有关。
类型四、电磁继电器
例5、如图是直流电铃的原理图。下列关于电铃工作时的说法中错误的是( )。
A、电流通过电磁铁时，电磁铁有磁性且A端为S极
B、电磁铁吸引衔铁，弹性片发生形变具有弹性势能
C、小锤击打铃碗发出声音，是由于铃碗发生了振动
D、小锤击打铃碗时，电磁铁失去磁性
【答案】 A.
【解析】电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，当电流通过电磁铁时，由安培定则可知A端为N极，选项A错；电磁铁吸引衔铁使弹性片发生形变而具有弹性势能，选项B正确；声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗使铃碗振动发出声音，选项C正确；小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁失去磁性，选项D正确。
例6、电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示．已知控制电路的电源电压U=6V，保护电阻R1=100Ω，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。
（1）当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强．电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点_____接触，电铃发出警报声。
（2）若电梯在20s内将一位重600N的乘客匀速提升20m，求电梯对乘客做功的功率。
（3）当电磁铁线圈电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住．若该电梯厢内站立总质量为800kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载。（g取10Ｎ/kg）
【答案】 （1）B；（2）600W；（3）否.
【解析】（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作．故答案为：B；
（2）∵电梯克服乘客的重力做功，在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升20米，
∴做功的功率为p=Wt=Ght=600N×20M20S=600w；
（3）方法一、电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N
由图乙，当压力F=8000N，对应的压敏电阻阻值R2=300Ω
∴控制电路中的电流为I=UR1+R2=6V100Ω+300Ω=15mA
∵20mA＞15mA；
∴此时电梯不超载．
方法二、电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N
R1两端的电压U1=IR1=0.02A×100Ω=2V；
电阻R2=U-U1I=6V-2V0.02A=200Ω；
查图乙可知，F=9000N＞8000N，所以不超载．
类型五、磁场对电流的作用
例7、如图所示，线圈abcd位于磁场中.K与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力( )
A、方向向下
B、方向向上
C、为零，因为电源反接
D、为零，因为电路一定是断路
【答案】 A.
【解析】如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改为与2接通时，磁场方向不变，导体中电流方向相反了，则ab段导线受磁场力相反，方向向下．故选A．
类型六、电磁感应现象
例8、为了解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中，正确表示安培假设中环形电流方向的是 （ ）
A、 B、 C、 D、
【答案】 B.
【解析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向．地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．
例9、如图所示，将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，就制成了一种磁控元件——干簧管，以实现自动控制。干簧管置于下列哪种通电导线的磁场中时，可以使舌簧端面吸合（ ）

【答案】 B.
【解析】根据电流产生磁场，用安培定则可判断直线电流在周围所产生磁场的方向。磁性材料制成的弹性舌簧在磁场中磁化产生磁性吸合使电流导通，选项B正确。干簧管是一种把磁信号转化为电信号的传感器，要使磁性材料制成的弹性舌簧端面吸合，必须把干簧管的舌簧所在的直线与磁场的磁感线方向在一直线上。
类型七、电动机和发电机
例10、如图所示为电动机和发电机模型，其中图______(选填“甲”或“乙”)为电动机模型，其工作原理是______________________________；电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 实现的。
【答案】 甲； 通电导体在磁场中受力运动； 换向器.
【解析】本题考查发电机、电动机的识别及电动机的原理。图甲中有电源，通电线圈在磁场中受力转
动，是电动机模型；图乙中没有电源，闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中就会产生电流，利用了电磁感应现象，是发电机模型。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去。
例11、微型电扇通电工作时，它是电动机，如图所示，在微型电扇的插头处连接小灯泡，用手快速拨动风扇叶片时小灯泡发光，此时微型电扇变成了发电机，关于电动机和发电机的工作原理，下列说法中正确的是( )
A、电动机的工作原理是电磁感应
B、电动机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C、发电机的工作原理是电流的磁效应
D、发电机的工作原理是通电导线在磁场中受到力的作用
【答案】 B.
【解析】本题考查电动机和发电机的原理。电扇里面小型电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力转动；电扇的内部有磁铁和线圈，当微型电扇的插头处接一只小灯泡，线圈转动时，做切割磁感线的运动，故能产生电流，此时微型电扇是一台发电机，其原理是电磁感应，故选B。
电动机与发电机的比较
判断是电动机原理图还是发电机原理图，方法是看电路中有电源还是有电流表或灯泡等用电器。如果有电源说明是先有电而后动，所以是电动机原理图；若有电流表或小灯泡说明是动起来后才有了电流，所以是发电机原理图。
例12、在一次物理探究活动中，小明把一个正在发光的白炽灯放到U形磁铁中间，如图所示，他惊讶地发现灯丝在晃动，关于这种现象，下列说法正确的是( )
A、灯丝晃动是一种电磁感应现象
B、灯丝晃动是内能转化成了机械能
C、灯丝晃动是灯丝受到磁铁的吸引作用
D、灯丝晃动是由于磁场对通电灯丝产生力的作用
【答案】 D.
【解析】本题考查磁场对电流的作用。有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用；在这个过程中，电能转化为机械能。
类型七、相关实验
例13、探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。

甲 AB棒垂直磁感线左右运动 乙 AB棒沿着磁感线上下运动 丙 AB棒垂直磁感线左右运动
(1)本实验中，我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流？_______________。
(2)通过比较图________与图________可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图________与图________可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路________感应电流。(选择“有”或“无”)
【答案】(1)电流表指针的偏转 (2)甲； 丙； 甲； 乙 (3)有.
【解析】本题考查实验探究产生电磁感应的条件。通过观察电流表指针的偏转来判断电路是否有感应电流；通过比较图甲与图丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图甲与图乙可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动；若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，导体同样会切割磁感线，电路中会产生感应电流。
解答此类问题时一定要注意：(1)闭合电路；(2)一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。这两个条件缺一不可。
培优·训练
一、选择题
1、图所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将电键S闭合，则该星形回路将 （ ）
A、不会变形
B、会变形，所围面积增大
C、会变形，所围面积减小
D、会变形，所围总面积不变
2、在地球赤道上空某处有一小磁针处于水平静止状态，突然发现该小磁针的N极向东偏转，可能是 （ ）
A、小磁针正西方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针
B、小磁针正北方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针
C、小磁针正上方有电子流自东向西水平通过
D、小磁针正上方有电子流自南向北水平通过
3、如图所示，L是电磁铁，在乙正上方用弹簧悬挂一条形磁铁，设电源电压不变，闭合电键S待电磁铁稳定后，当滑动变阻器R的滑片p由上向下缓缓地滑动过程中，弹簧的长度将 ( )．
A、变长 B、变短
C、先变长后变短 D、先变短后变长
4、如图所示，在水平地面上的磁体上方，有挂在弹簧测力计上的小磁体(下部N极)。小辉提着弹簧测力计向右缓慢移动，挂在弹簧测力计上的小磁体下端沿图示水平路线从A缓慢移到B。则下图中能反映弹簧测力计示数F随位置变化的是( )

5、如图所示是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是 ( )
A、该条形磁体的左端为N极，右端为S极
B、a处的磁场强弱与b处的磁场强弱相同
C、置于a点的小磁针，静止时南极指向左侧
D、磁感线是为了研究方便引入的假想曲线
6、法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于巨磁电阻(GMR)效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，在闭合开关S1、S2且滑片P向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，这说明( )
A、电磁铁的左端为N极
B、流过灯泡的电流增大
C、巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小
D、巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系
7、如下图所示，闭合开关后，四个小磁针指向(黑色为N极)都正确的是（ ）
A B C D
8、回顾所用的科学方法，下列说法不正确的是（ ）
A、将固体分子看成是一些用弹簧连接的小球，这是模型法
B、发现导线太长而采取缠绕的方式从而制成滑动变阻器，这是利用了缺点列举法
C、为观察玻璃瓶的形变，采取观察瓶塞上玻璃管中液面的变化，这是用了放大法
D、由电生磁想到磁能否生电，这是一种控制变量法
9、如图所示，在“山”字型铁芯的B端绕有一通电线圈，则它的磁极位置 ( )
A．A端为N极，C端为S极
B．A端为极C端为N极
C．A、C两端均为N极，B端为S极
D．A、C端均为S极，B端为N极．
10、如图甲、乙中，MD导体运动，请分析下述各种情况下导体中有感应电流产生的是 （ ）
A．在图甲中，MD导体沿纸面向左或向右运动
B．在图乙中，MD导体沿纸面向左或向右运动
C．在图甲中，MD导体垂直纸面向里或向外运动
D．在图乙中，MD导体垂直纸面向里或向外运动
11、如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁的面端固定，当电磁铁电路中滑动变阻器滑片向右移动时，条形磁铁仍保持静止，在此过程中，条形磁铁受到的摩擦力的方向和大小是（ ）
A．方向向左，逐渐增大
B．方向向右，逐渐增大
C．方向向左，逐渐减小
D．方向向右，逐渐减小

12、如图所示，在光滑的水平面上固定一螺丝管，将开关闭合后，有一轻质小车，车上放一条形磁铁，以初速度v0朝螺线管运动，在小车靠近螺线管的过程中（ ）
A、电流表中无电流通过，小车匀速运动
B、电流表中有电流通过，小车减速运动
C、电流表中无电流通过，小车减速运动
D、电流表中有电流通过，小车加速运动
13、在地球赤道表面附近，一束电子流自东向西水平射出，在不计重力的情况下，该电子流将往哪个方向偏转？（ ）
A、上 B、下 C、左 D、右
14、图中的a表示垂直于纸面的一根导线，它是闭合电路的一部分，它在磁场中按箭头方向运动时，下列哪种情况不会产生感应电流( )
15、如图所示为发电机的工作原理图，下列说法中正确的是 ( )
A、发电机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用
B、发电机的基本原理是电磁感应
C、线圈在转动过程中，感应电流的大小不变
D、线圈在转动过程中，感应电流的方向不变
16、如图所示是某科技小组设计的一种温度自动控制报警装置电路图，关于它的说法正确的是( )
A、当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
B、当温度低于90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
C、当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时红灯亮
D、当温度达到90℃时，报警装置就会响铃，同时绿灯亮
17、借助如图所示的实验装置，晓明探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是( )
A、将A、B两端对调
B、将滑动变阻器的滑片向右移动
C、换用磁性更强的蹄形磁体
D、将蹄形磁体的N、S极对调
二、填空题
1、北京地区地磁场的磁感线方向大体上是由南向北且向北下方倾斜。一架可以竖直起降的飞机，机头朝南停在机场上，它的起飞过程是：先竖直升空，再向南水平飞行。在这两段过程中，由于机翼都切割地磁场的磁感线而成为电源。那么，在竖直升空过程中，机翼的东端上相当于电源的________极；在水平向南飞行的过程中，机翼的东端相当于电源的_______极。
2、学习了奥斯特实验后，小军和小民认为：通电的螺线管周围也存在磁场。可是，通电螺线管周围的磁场是什么样的呢？为此，他们找来器材并连成了图甲所示的实验电路，运用研究磁场的方法来探究通电螺线管外部的磁场。
(1)小军使用小磁针来进行探究。他先在木板上螺线管一端标有黑点的九个位置(图甲)各放置了一个小磁针，通电后发现这九个小磁针的指向如图乙所示；改变通电电流的方向后，重新实验发现这九个小磁针的指向如图丙所示。根据小军的实验，可以得出的结论是：
①通电螺线管外部，中心轴线上各点的磁场方向是相同的；除中心轴线外，通电螺线管外部其他各点的磁场方向是_______的；
②通电螺线管外部各点的磁场方向还与_______方向有关。
(2)小民的实验方法是先在一张白纸中间按照螺线管的大小挖一个孔，然后把孔对准螺线管，将白纸铺在木板上，再把细铁屑均匀地撒在白纸上。通电后轻轻敲击木板，发现细铁屑的排列情况如图丁所示；改变通电电流的方向后，重新实验发现细铁屑的排列情况基本没有变化。
根据小民的实验现象，可以得出结论：通电螺线管外部的磁场与我们学过的_______磁体的磁场相似。
(3)小军和小民对他们的实验结论进行讨论后发现：如果把通电螺线管看作一个磁体，则它的N极和S极的位置是由通电电流的方向决定的。怎样描述通电螺线管中电流的方向与N极位置之间的关系呢？
小军经过反复思考发现：从通电螺线管的一侧看去，通电螺线管中电流的方向和N极位置的关系与拧电流表上的螺帽时螺帽旋转的方向和螺帽前进方向的关系挺相似的。
小军根据他的上述发现对“通电螺线管中电流的方向与N极位置的关系”的描述是：__________________
______________________________________________________________________。
3、如图所示是灵敏电流计内部结构示意图，它的工作原理是利用通电导体在________中会受到力的作用，使指针发生偏转。此时如果改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向________ (选填“会”或“不会”)发生改变。
4、如图所示，AB和CD是两根固定且平行是水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面向里的磁场的磁感线。现将铜棒EF和GH垂直放在滑轨上，当拉动GH使其向左移动时，发现EF也向左移动，请你说明此过程中所包含的一条物理知识：________________________。若拉动EF使其向右移动时，GH应向________（选填“左”或“右”）移动。
5、将一个电磁铁和白炽灯并联后接入电路，如图（a）所示。当闭合电键时，灯L1即刻点亮，随后熄灭；当断开电键时，灯闪亮后熄灭。
（1）此现象说明当闭合电键时，流过电磁铁的电流变化是 ；当断开电键时，流过电磁铁的电流变化是 。
（2）在图（b）中，当电磁铁中无电流时，铁质弹簧片的可动端与右侧接线柱接通；当电磁铁中有电流时，在电磁铁的吸引下，铁质弹簧片的可动端与左侧接线柱接通。试用笔线代替导线，完成电路连线，使电路中的电键闭合后，灯L1、L2会交替发光。
三、计算题
1、某同学利用热敏电阻为家中的灯暖型浴霸(一种取暖用的电器)设计了一个温度可自动控制的装置，如图甲所示。“控制电路”中热敏电阻R1的阻值随温度变化的曲线如图乙所示，电磁铁线圈可看作阻值为30Ω的纯电阻R0，电源U1电压恒定，浴霸共安装有2只标有“220V、550W”的灯泡，当电磁铁线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，浴霸电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁被释放，浴霸电路闭合。求：
(1)工作电路闭合时，通过电路的总电流。
(2)若浴室内的温度最高不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1最小值为多大?
(3)若电源U1电压恒定为12V，则将此装置安放在浴室内，浴室内温度可控制在什么范围?
2、小明利用实验室的电磁继电器、热敏电阻R1、可变电阻器R2等器件设计了一个恒温箱控制电路，如图1所示。其中“交流电源”是恒温箱加热器的电源（加热器在恒温箱内，图中未画出）；R1处于恒温箱内，图2是小明通过实验测得的R1的阻值随温度变化的关系曲线；电磁继电器的电源两端电压U = 6 V，电磁继电器线圈的电阻可不计，通过实验测得当电流为30mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。
(1)、请简述此恒温箱的工作过程。
(2)、为什么恒温箱的加热器应该接在A、B端，而不能接在C、D端？
(3)、如果要使恒温箱内预设的温度可调节范围是90℃~150℃，可供选择的可变电阻器R2的电阻值有如下的几种：
A、0-100Ω B、0-200Ω
C、0-1000Ω D、0-1500Ω
请问应选择哪一个可变电阻器？为什么？
(4)．小明设计的这个控制电路，使用起来有何不足之处？请你提出一种解决的方案。
微专题19 电与磁
例1、【答案】 A.
【解析】磁感线是为了形象描述磁场的空间分布而引入的假想的曲线，故A选项错误；B选项符合磁感线的特点，所以B选项正确；将条形磁铁分成若干段后，每段都是一个磁体，每个磁体有且只有两个磁极，故C选项正确；磁铁具有吸铁性，实际上吸铁的同时把物体磁化成一个磁体，它们的靠近端为异名磁极，故D选项正确。
例2、【答案】 S.
【解析】本题考查的是右手螺旋定则。由于是核外电子绕核运动， 电子运动的方向与电流的方向相反，再让四指与电流的方向一致，大拇指的指向就是N极。所以环形电流的右侧为N极，左侧为S极。
已知电源的极性，判断螺线管两端的极性的方法：（1）标上螺线管上的电流方向；（2）用右手握住螺线管，四指弯向电流方向；（3）大拇指所指的一端就是螺线管的N极。
例3、【答案】 C.
【解析】带有铁芯的螺线管称为电磁铁，它的磁性强弱与电流大小和线圈匝数的多少有关。电磁铁的磁性强弱与通过它的电流有关，匝数一定时，电流越大，磁性越强，选项A错；电磁铁中电流方向改变时，其磁极也会发生改变，但它的磁性强弱不会改变，选项B错；通电螺线管中加入铁芯后磁性增强，主要是因为铁芯被磁化后也具有了磁性，如果在螺线管中加入铜芯，铜芯不会被磁化，因而螺线管中的磁性不会增强，选项C正确；电磁铁的磁性强弱与线圈的匝数有关，在电流一定的情况下，匝数越多，磁性越强，选项D错。
例4、【答案】(1)强；(2)匝数；(3)通过线圈的电流大小；保持开关接在1或2处不变，移动滑片P，观察弹簧伸长的情况.
【解析】磁铁具有吸铁性，从图示装置可知，电磁铁磁性越强，对铁块的吸引力越大，则弹簧的伸长量越长；滑片位置不变，即控制电流不变，让开关先后置于1和2是改变了线圈的匝数，所以是研究电磁铁磁场的强弱与线圈匝数的关系；电路中的滑动变阻器可以改变电路中的电流，将开关置于1或2不动，移动滑动变阻器滑片，改变通过电磁铁线圈的电流大小，观察弹簧的伸长情况。这样可以验证电磁铁磁场的强弱是否与通过线圈的电流的大小有关。
例5、【答案】 A.
【解析】电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性，当电流通过电磁铁时，由安培定则可知A端为N极，选项A错；电磁铁吸引衔铁使弹性片发生形变而具有弹性势能，选项B正确；声音是由物体的振动产生的，小锤击打铃碗使铃碗振动发出声音，选项C正确；小锤击打铃碗时，电路断开，电磁铁失去磁性，选项D正确。
例6、【答案】 （1）B；（2）600W；（3）否.
【解析】（1）电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作．故答案为：B；
（2）∵电梯克服乘客的重力做功，在20秒内将一位重600牛的乘客匀速提升20米，
∴做功的功率为p=Wt=Ght=600N×20M20S=600w；
（3）方法一、电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N
由图乙，当压力F=8000N，对应的压敏电阻阻值R2=300Ω
∴控制电路中的电流为I=UR1+R2=6V100Ω+300Ω=15mA
∵20mA＞15mA；
∴此时电梯不超载．
方法二、电梯厢内站立总质量为800千克的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即
F=G=mg=800kg×10N/kg=8000N
R1两端的电压U1=IR1=0.02A×100Ω=2V；
电阻R2=U-U1I=6V-2V0.02A=200Ω；
查图乙可知，F=9000N＞8000N，所以不超载．
例7、【答案】 A.
【解析】如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改为与2接通时，磁场方向不变，导体中电流方向相反了，则ab段导线受磁场力相反，方向向下．故选A．
例8、【答案】 B.
【解析】要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况：地磁的南极在地理北极的附近，故右手的拇指必需指向南方，然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判定环形电流的方向．地磁的南极在地理北极的附近，故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的拇指必需指向南方；而根据安培定则：拇指与四指垂直，而四指弯曲的方向就是电流流动的方向，故四指的方向应该向西．故B正确．
例9、【答案】 B.
【解析】根据电流产生磁场，用安培定则可判断直线电流在周围所产生磁场的方向。磁性材料制成的弹性舌簧在磁场中磁化产生磁性吸合使电流导通，选项B正确。干簧管是一种把磁信号转化为电信号的传感器，要使磁性材料制成的弹性舌簧端面吸合，必须把干簧管的舌簧所在的直线与磁场的磁感线方向在一直线上。
例10、【答案】 甲； 通电导体在磁场中受力运动； 换向器.
【解析】本题考查发电机、电动机的识别及电动机的原理。图甲中有电源，通电线圈在磁场中受力转
动，是电动机模型；图乙中没有电源，闭合电路的线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中就会产生电流，利用了电磁感应现象，是发电机模型。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去。
例11、【答案】 B.
【解析】本题考查电动机和发电机的原理。电扇里面小型电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力转动；电扇的内部有磁铁和线圈，当微型电扇的插头处接一只小灯泡，线圈转动时，做切割磁感线的运动，故能产生电流，此时微型电扇是一台发电机，其原理是电磁感应，故选B。
例12、【答案】 D.
【解析】本题考查磁场对电流的作用。有电流通过的灯丝置于磁场中晃动，体现了通电导体在磁场中受到力的作用；在这个过程中，电能转化为机械能。
例13、【答案】(1)电流表指针的偏转 (2)甲； 丙； 甲； 乙 (3)有.
【解析】本题考查实验探究产生电磁感应的条件。通过观察电流表指针的偏转来判断电路是否有感应电流；通过比较图甲与图丙可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较图甲与图乙可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动；若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，导体同样会切割磁感线，电路中会产生感应电流。
解答此类问题时一定要注意：(1)闭合电路；(2)一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。这两个条件缺一不可。
培优·训练
一、选择题
1、B
【解析】：根据两根平行直导线，通有同向电流时互相吸引，通有反向电流时互相排斥，将电键S闭合，则该星形回路会变形，所围面积增大，选项B正确。
【名师点评】可把星形回路分割成无数段，相对的两段可看作通有反向电流的平行直导线，它们互相排斥，使其所围面积达到最大，最后为一圆。
2、D
【解析】：在地磁场的作用下，在地球赤道上空某处处于水平的小磁针，静止时N极指向北，若突然发现该小磁针的N极向东偏转，说明一定有磁感线指向东的外磁场。可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过，选项D正确。
3、C
【解析】：当滑动变阻器R的滑片p由上向下缓缓地滑动过程中，电磁铁L中电流先减小后增大，电磁铁磁性先减小后增大。由安培定则可判断出电磁铁L上端为N极，所以弹簧的长度将先变长后变短，选项C正确。
4、C
【解析】本题考查磁极间的相互作用。条形磁体两极磁性最强而中间磁性最弱，且同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，当挂着的磁体向右移动时，相互吸引力逐渐减小，而过了大磁体中点后，相互排斥力逐渐增大，故可以得出弹簧测力计的示数从A端到B端是逐渐变小的，故选C。
5、D
【解析】本题考查磁感线的特点。磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，所以条形磁体的右端为N极，左端为S极，A错；磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故a处磁场比b处弱，B错；小磁针静止时北极所指的方向与该点的磁感线方向一致，所以a处的小磁针静止时南极应指向右侧，C错；磁感线不是真实存在的，而是为了研究方便假想的线，D正确。
6、A
【解析】本题考查右手螺旋定则的应用、影响电磁铁磁性强弱的因素。根据右手螺旋定则可以判断电磁铁左端为N极；根据灯泡变暗可以得出其电流在减小；在控制电路中滑片向右滑动，滑动变阻器接入电路的电阻在增大，通过电磁铁的电流在减小，磁性在减弱；而灯泡在变暗，说明巨磁电阻的阻值在增大。综上所述得磁性减弱，巨磁电阻的阻值在增大，即巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大。
7、D
【解析】根据通电螺线管产生磁场的安培定则可判断出四个小磁针指向都正确的是D。
8、D
分析：①通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法．模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原形的性质和规律． ②“缺点列举法“就是将事物的缺点具体地一一列举出来，然后针对发现的缺点，有的放矢地进行改革，从而获得创造发明的成果．
③放大法：物理实验中常遇到一些微小物理量的测量．为提高测量精度，常需要采用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量．
④物理学中对于多因素的问题，常常采用控制因素的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
解答：解：
A、将固体分子看成是一些用弹簧连接的小球，有助于形象地说明分子的引力和斥力，采用的是模型法．此选项正确，不符合题意；
B、将导线缠绕即节省了空间，又制成了滑动变阻器，利用了缺点列举法．此选项正确，不符合题意；
C、玻璃瓶受力形变不易直接观察，但液柱变化比较明显．用液柱的变化显示瓶子的形变，采用的是放大法．此选项正确，不符合题意；
D、由电生磁联想到磁生电，属于逆向推理，不是控制变量法．此选项错误，符合题意．
故选．
9、D
10、C
11、D
12、B
13、A
本题主要考察的是地球的磁场方向和左手定则的运用.地球的磁场和电子的运动情况如下图所示：磁场方向由地磁N极指向S极,地磁的N极在地理南极附近,地磁的S极在地理北极附近,所以地磁场方向由地理南极指向地理北极．电子流自东向西射出,则电流的方向指向东,为四指方向,磁感线穿过掌心,则大拇指（洛伦兹力）指向上,即电子向上偏转。故选A
14、D
【解析】本题考查电磁感应现象。闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中才会产生感应电流。由图可知，A项导线垂直切割磁感线，B和C两项中导线斜着切割磁感线，都会产生感应电流。D项中，导线运动方向与磁场方向相同，不切割磁感线，因而不产生感应电流。
15、B
【解析】本题考查发电机、电动机原理的理解。发电机是利用电磁感应现象制成的，在发电机工作时，电流的大小和方向是时刻变化的；电动机的基本原理是通电导体在磁场中受力的作用，故A错误；发电机的基本原理是电磁感应，故B正确；线圈在转动过程中，感应电流的大小是变化的，故C错误；线圈在转动过程中，感应电流的方向是变化的，故D错误。
16、C
【解析】本题考查电磁继电器的工作原理。温度计内的水银是导体，当温度达到90℃时，水银柱将控制电路接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，报警电路接通，电铃响，红灯亮，起到报警作用，故C对、D错；当温度低于90℃时，控制电路断开，弹簧将衔铁拉起，接通绿灯所在的电路，只有绿灯亮，故A、B均错。
17、D
【解析】本题考查通电导体在磁场中受力运动的知识。通电导体在磁场中受力运动的方向跟磁场方向和电流方向有关，要改变通电导体在磁场中受力运动的方向，要么只改变磁场的方向，要么只改变导体中电流的方向，故选D。
二、填空题
1、正极,负极
【解析】假定飞机是电源,电源内部电流从负极到正极
假设法：（1）飞机向上飞时 假设东端是正极,
则电流从西到东,磁场从南到北,由左手定则可知,飞机将向上运动,
与实际相符假设成立.东端是正极.
（2）飞机向南飞时 假设东端是正极
则电流从西到东,磁场从上到下,由左手定则可知,飞机将向北运动,
与实际相反,假设不成立,所以东端是负极
2、答案：(1)①不同 ②电流 (2)条形
(3)从通电螺线管的一侧看去，若电流是顺时针旋转的，则这一侧为通电螺线管的S极，若电流是逆时针旋转的，则这一侧为通电螺线管的N极
【解析】本题考查探究通电螺线管周围的磁场。(1)由图乙、图丙不难发现通电螺线管外部，中心轴线上各点的磁场方向是相同的；除中心轴线外，通电螺线管外部其他各点的磁场方向是不同的；图乙、图丙对照仅仅改变了电流方向而磁场方向截然相反，则说明通电螺线管外部各点的磁场方向还与电流方向有关。(2)条形磁体的两端是它的两个磁极，由图丁可知，通电螺线管也有两端，它的两端也是两个磁极；通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相同。(3)据题目描述“拧电流表上的螺帽时螺帽旋转的方向和螺帽前进方向”，可以想象出顺时针或逆时针旋转，而电流则在螺线管中顺时针或逆时针流动，且两种流动方式导致磁场方向不同，故可以得出结论“从通电螺线管的一侧看去，若电流是顺时针旋转的，则这一侧为通电螺线管的S极，若电流是逆时针旋转的，则这一侧为通电螺线管的N极”。
3、答案：磁场 会
【解析】本题考查磁场对电流的作用。通电导体在磁场中受到力的作用，灵敏电流计就是利用这一原理工作的。当电流通过线圈时，受到磁场力的作用，电流计指针发生偏转；通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系，如果保持磁场方向不变，改变电流方向，线圈受力方向发生变化，指针的偏转方向也会改变。
4、铜棒GH切割磁感线产生感应电流（或铜棒EF受到磁场力的作用） 右
5、（1）逐渐增大 逐渐减小 （2）如图所示。
【解析】：当闭合电键时，由于电磁铁线圈的自感作用，流过电磁铁的电流变化是逐渐增大；当断开电键时，由于电磁铁线圈的自感作用，流过电磁铁的电流变化是逐渐减小。
三、计算题
1．解：（1）电路的总电流：I=P/U=1100W/220V=5A。
40℃时R1的电阻为170Ω，继电器电路断开的电流为I=50mA，控制电路的电源电压U1最小值为：U1=IR=0.05A×200Ω=10V。
（3）继电器电路中的电流小于等于I1=40mA时，处于加热状态：R=U/I1==300Ω。
此时R1= R- R0=300Ω-30Ω=270Ω。
查图得：R1的电阻为270Ω时对应的温度为23℃。
继电器电路中的电流等于I2=50mA时，工作电路断开，温度最高：
R’=U/I2==240Ω。此时R1= R’- R0=240Ω-30Ω=210Ω。
查图得：R1的电阻为210Ω时对应的温度为32℃。
浴室内温度的控制范围是23℃~32℃。
2、2．解：（1）．恒温箱温控系统是由交流电加热电路和直流控制电路组成，适当调节变阻器R2的阻值，利用热敏电阻R1的性能和阻值等使该系统能保证恒温箱的温度保持在预设的温度范围内。工作过程如下：
当恒温箱内的温度达到或者超过预设之最高温度时，热敏电阻R1的阻值下降，直流控制电路中电流增大，电磁继电器吸合衔铁，切断交流加热电路，恒温箱开始降温。当恒温箱内的温度低于预设之最低温度时，热敏电阻R1的阻值增大，直流控制电路中电流减小，电磁继电器释放衔铁，交流加热电路接通，恒温箱又开始升温。如此反复接通和断开交流加热电路，使恒温箱的温度保持在预设温度范围内。
（2）．恒温箱的加热器应接在A、B端。这样温度高于预设最高温度时，电磁继电器的衔铁吸合，停止加热；而温度低于预设温度时，电磁继电器的衔铁断开，进行加热。这样才能实现温度控制。如果加热器在C、D两端，当温度高于预设温度时，R1的阻值减小，电磁继电器的衔铁吸合，加热器继续工作，温度将更高，这样就无法实现恒温控制.。
（3）．电磁继电器吸合时的电流为30mA，则控制电路的总电阻为R总=R1+R2=200Ω，
控制90℃时，由曲线图可知，R1=50Ω，可变电阻值应为 R2=200Ω-50Ω=150Ω。
控制150℃时，由曲线图可知，R1=30Ω，可变电阻值应为 R2=200Ω-30Ω=170Ω
所以，要选一个能提供150Ω～170Ω阻值的可变电阻器，选择B即可满足上述阻值要求，又能便于调节，故选用B即可。
（4）．小明设计的这个电路，从理论上讲控制的只是一个固定的温度值，这样使用时，就会出现恒温箱内温度在某一固定值附近时，电磁继电器频繁通断的现象，这对电磁继电器和加热器电路的使用寿命是十分不利的。为了解决这个问题，可以设想制造一种继电器，当已经达到了预设的温度时，继电器达到吸合电流值（如此题中的30mA），这种继电器可以延长一段时间或限时到规定时间才吸合，从而断开被控制电路。当低于预设的温度时，通过继电器的电流小于吸合电流值，这种继电器同样可以延长一段时间或限时到规定时间才释放衔铁。从而实现继电器和加热电路有一个较长的稳定工作状态，达到既能实现恒温控制又能延长使用寿命的目的。（说明：只要提出的设计合理，即可得分）
电动机
发电机
结构
工作原理
通电线圈在磁场中受力转动(磁场对通电导线的作用)
电磁感应
能量转化
电能转化成机械能
机械能转化成电能
在电路中的作用
用电器
电源