專題20電與磁（講義）目錄考情分析TOC\o"1-3"\h\u 2知識建構 3考點一磁現象磁場 4夯基·必備基礎知識梳理 4提升·必考題型歸納 5考向01磁現象 5考向02磁場與磁極間相互作用 6考向03地磁場 7考點二電生磁 8夯基·必備基礎知識梳理 8提升·必考題型歸納 9考向01奧斯特實驗 9考向02通電螺線管的磁場 10考向03安培定則 12考點三電磁鐵電磁繼電器 14夯基·必備基礎知識梳理 14提升·必考題型歸納 15考向01電磁鐵及其工作原理 15考向02電磁繼電器 16考點四電動機 19夯基·必備基礎知識梳理 19提升·必考題型歸納 19考向01磁場對通電導線的作用 19考向02電動機 21考點五磁生電 22夯基·必備基礎知識梳理 22提升·必考題型歸納 23考向01電磁感應現象與感應電流 23考向02發電機 25考情分析一、課標考點分析考點內容課標要求命題預測磁性與磁場通過實驗，了解物質的磁性；通過實驗認識磁場。知道地磁場《電與磁》是學生首次接觸到“磁現象”，因為磁現象大都需要通過實驗來感知“磁場”的存在，所以本單元的實驗內容就顯得尤為重要，考題內容涉及到實驗考題肯定會很多。本單元在中考試卷中屬于必考內容。試題一般為一到兩個題，所占分值在2分-4分之間。本單元考點主要集中在磁場與磁感線、地磁場、奧斯特實驗、通電螺線管的磁場及作圖、影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁繼電器的應用、磁場對通電導體的作用、電動機的工作原理、電磁感應現象、產生感應電流的條件、發電機和電磁轉換類型的判斷等地磁場電流的磁場與安培定則通過實驗，了解電流周圍存在磁場。探究并了解通電螺線管外部磁場的方向電磁鐵與電磁繼電器磁場對通電導體的作用、電動機通過實驗，了解通電導線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與哪些因素有關電磁感應現象與發電機通過實驗，探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。了解電磁感應在產生、生活中的應用二、考情分析《電與磁》是中考必考內容。其主要考試方向是通過考題，讓考生了解磁現象及其規律、電磁轉換過程中的應用。本單元的考題一般是一到兩道題，分值在2分-4分之間。常考題型有選擇題、填空題、作圖題、實驗探究題和綜合應用題等。從考向出現的概率看主要有：電磁轉化類型的判斷、磁現象及其應用、用作圖的方式判斷磁場方向、電源方向和電流方向、探究影響通電螺線管磁性強弱的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、探究感應電流產生的條件、電磁繼電器的應用、電磁轉換過程中的能量轉化關系等。知識建構考點一磁現象磁場夯基·必備基礎知識梳理一、磁現象磁性我們把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫做磁性。鐵、鈷、鎳等物質稱為鐵磁性物質（磁性材料）磁體具有磁性的物體叫做磁體。特點：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料時，不必與這些物體直接接觸，如隔著薄木板，磁體也能吸引鐵塊磁極條形磁體的兩端磁性最強，中間部位磁性最弱。磁體吸引能力最強的兩個部位叫磁極。能夠自由轉動的磁體，靜止時指南的那個磁極叫南極（S極），指北的那個磁極叫北極（N極）同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引磁化一些物體在磁體（或電流）的作用下會獲得磁性，這種現象叫做磁化磁化的三種方式：（1）將能夠被磁化的物體放入強磁體周圍；（2）將能夠被磁化的物體放入強電流周圍；（3）用磁體的南極或北極，沿能被磁化的物體向一個方向摩擦幾次消磁通過撞擊、煅燒或使用消磁器使磁體失去磁性的過程二、磁場磁場磁體周圍存在著某種物質，這種物質叫做磁場，磁極間的相互作用就是通過磁場（特殊物質）發生的磁場的基本性質對放入其中的磁體產生力的作用磁場的方向物理學中規定，在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向，就是改點磁場的方向。在磁場中某一點，磁場方向是一定的，在磁場中的不同地方，磁場的方向一般不同，即磁場具有方向性磁感線在磁場中畫一些有方向的曲線，使曲線上任一點的切線方向都跟該點磁場方向一致，就可以形象地描述磁場了，這樣的曲線叫做磁感線磁場是真實存在于磁體周圍的一種特殊物質，而磁感線是人們為了直觀、形象的描述磁場的方向和分布情況而引入帶有方向的曲線，它并不是真實存在的。正如探究光時，引入光線的概念一樣。這在物理學上稱為模型法磁感線分布的疏密程度可以表示磁場的強弱。磁體的兩極處磁感線最密，表示磁體兩極處的磁場最強磁感線是有方向的，磁體周圍任意一點的磁場方向都是沿著磁感線從N極指向S極的在磁體外部，磁感線從磁體的N極出發，回到磁體的S極；在磁體內部，磁感線從磁體的S極出發回到N極，形成一條條閉合曲線在畫圖時，因受紙面的限制，只畫了一個平面內的磁感線的分布情況。但實際上磁體周圍的磁感線的分布是立體的，在磁體周圍空間都分布有磁場磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的三、地磁場地磁場地球本身相當于一個大磁體，地球周圍存在著磁場，叫做地磁場小磁針的N極總是指向北方，說明地磁場的磁場方向在地表是由南指向北的，所以地磁場的北極應在應在地理的南極附近，地磁場的南極應在地理的北極附近磁偏角地磁場的兩極與地理兩極并不重合，所以小磁針所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有點偏離。地磁南、北極的連線和地理南、北極的連線之間有一個夾角，稱為磁偏角提升·必考題型歸納考向01磁現象方法技巧（1）判斷物體是否具有磁性的四個方法：1）根據磁體可以吸引鐵、鈷、鎳等磁性材料的性質；2）根據磁體的指向性；3）根據磁極間的相互作用規律，注意“斥定吸不定”；4）根據磁體不同部位磁性強弱不同且磁極的磁性最強的性質；（2）判斷磁極：解答此類題目的關鍵是明確磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引【例1】（多選）在探究蹄形磁體周圍磁場的實驗中，老師將玻璃板平放在磁體上，并均勻地撒上一層鐵屑，輕敲玻璃板，鐵屑就會有序地排列起來，如圖。對實驗的有關分析正確的是（）。A．撒鐵屑的目的是將原來不存在的磁場顯示出來；B．鐵屑在磁場中被磁化成一個個小磁體；C．輕敲玻璃板，目的是使鐵屑可以自由轉動，鐵屑在磁力作用下有序排列；D．把玻璃板換成鐵板，實驗效果會更好【變式1-1】關于磁現象，下列說法中正確的是（）。A．條形磁體中間部位的磁性最強 B．用來描述磁場的磁感線真實存在C．地磁場的北極在地理南極附近 D．磁場對放入其中的物體有力的作用【變式1-2】兩根完全相同的鐵塊A和B，如圖甲所示放置時，B被吸住掉不下來；如圖乙所示放置時，A不能被吸住而掉下來，此現象說明（）。A．A、B都是磁體 B．A、B都不是磁體C．A是磁體，B不是磁體 D．A不是磁體，B是磁體考向02磁場與磁極間相互作用方法技巧（1）磁場與磁感線的區別磁場磁感線客觀真實存在不存在一種物質一種物理模型存在于磁體周圍及內部任一點畫出代表性的幾條，方便分析、研究即可（2）“三向歸一”法判斷磁場方向和小磁針指向：1）“三向歸一”是指磁場方向、磁感線方向和小磁針方向靜止時N極所指方向一致；2）若已知小磁針的N極指向，可按相同方向畫出磁感線方向，然后根據磁體外部的磁感線由N極到S極，確定磁體的N、S極；3）若題目中已知磁體N、S極，可先畫出磁感線的方向，然后根據小磁針在某點靜止時N極的指向與該點磁感線方向相同，畫出小磁針的指向?！纠?】下列關于磁場和磁感線的說法中錯誤的有（）。①地磁場的磁感線是從地球北極附近發出回到南極附近的；②磁感線是磁體周圍空間實際存在的曲線；③磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針N極決定的；④磁場看不見摸不著，但是可以借助小磁針感知它的存在A．① B．①② C．①②③ D．①②③④【變式2-1】請根據圖中小磁針靜止時N極的指向，標出兩個磁極的極性和磁感線方向。【變式2-2】如圖所示的磁體兩極間磁感線的畫法正確的是（）。A． B．C． D．考向03地磁場【例3】如圖所示的懸浮地球儀，球體和底座都是由磁性材料制成的。它利用了同名磁鐵相互__________（選填“吸引”或“排斥”）的原理；指南針能夠指示南北方向，是因為地球周圍存在______________?！咀兪?-1】.我國宋代科學家__________在《夢溪筆談》中明確指出，指南針所指的方向“常微偏東不全南也”；地磁場的__________極在地理的南極附近?！咀兪?-2】宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！眻D中符合上述說法的是（）。A． B．C． D．考點二電生磁夯基·必備基礎知識梳理一、電流的磁效應奧斯特實驗在靜止的小磁針上方放一根與小磁針平行的直導線，依次進行如圖甲、乙、丙所示的操作。（1）通電導線周圍存在著磁場；（2）電流的磁場方向與電流方向有關。電流的磁效應通電導線周圍存在著與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應二、通電螺線管的磁場通電螺線管（1）把導線纏繞在圓筒上，就做成了一個螺線管，也叫線圈。接通電源的螺線管叫通電螺線管。（2）給螺線管通電后，各線圈產生的磁場疊加在一起，通電螺線管周圍就產生了較強的磁場通電螺線管外部的磁場（1）通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關；（2）通電螺線管外部磁場跟條形磁體的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極；（3）通電螺線管的內部也存在磁場，其磁場方向與外部相反（內外磁場方向大致走向相反）通電螺線管的極性通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中電流方向有關通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中線圈的繞向有關三、安培定則安培定則用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）安培定則的應用已知通電螺線管中電流的方向，判斷通電螺線管兩端的極性。具體方法：①標出通電螺線管中電流的方向；②用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向螺線管中電流方向；③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如圖所示。已知通電螺線管兩端磁極，判斷通電螺線管中電流的方向。具體方法：①先用右手握住通電螺線管，大拇指指向N極；②彎曲的四指所指的方向就是螺線管中電流的方向；③按照四指彎曲的方向在螺線管中標出電流方向。提升·必考題型歸納考向01奧斯特實驗【例1】請完成下列問題?做奧斯特實驗時（如圖），若將小磁針替換成一根與導線ab部分平行的直導線cd并通電?請根據已學知識推測，通電導線ab與cd之間（選填“有”或“沒有”）相互作用力，依據是?【變式1-1】世界上第一個發現電與磁之間聯系的物理學家是（）。A.歐姆 B.焦耳 C.奧斯特 D.法拉第【變式1-2】在我們熟悉的各種磁體的磁場中，通電螺線管外部的磁場可能與哪種磁體的相似？小偉用小磁針、條形磁體、通電螺線管來進行探究，實驗操作及現象如圖所示。（1）比較甲、乙兩圖可知，通電螺線管的外部磁場與___________周圍的磁場相似；（2）比較乙、丙兩圖可知，通電螺線管的外部磁場方向與通過它的______方向有關?？枷?2通電螺線管的磁場方法技巧（1）轉換法的應用磁場實際上是看不到的，所以我們在研究磁場的時候，主要通過研究磁場對小磁針的的作用來間接研究磁場，即通過小磁針是否受力偏轉說明是否存在磁場，并通過不同位置小磁針的指向研究磁場的方向。（2）“三步法”判斷電源正負極（電源正負極或電流方向的判斷）先指：讓拇指指向螺線管中的N極；再標：根據四指指向標出螺線管中電流的方向；后確定：根據電流方向確定電源正負極。（3）螺線管上導線的繞法→→【例2】通電螺線管外部的磁場是怎樣分布的，我們通過以下實驗來進行探究：（1）在硬紙板上放置一個螺線管，周圍均勻地撒滿鐵屑，給螺線管通電后，鐵屑被_____。輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況如圖甲所示，圖乙和圖丙分別是蹄形磁體和條形磁體的磁場分布情況，對比分析可知通電螺線管外部的磁場分布與___________磁體的相似；（2）我們要判斷通電螺線管外部的磁場方向，需要借助_____________________；（3）根據前面的實驗結果，把通電螺線管看成一個磁體，它的兩極如圖于所示，為了進一步探究通電螺線管的極性與環繞螺線管的電流方向之間有什么關系我們下一步要做的是____________________________________，觀察____________________________________________________?！咀兪?-1】攀枝花市某學校研學小組在探究通電螺線管磁場的實驗中，小磁針和螺線箮放置于同水平面內，螺線管為東西朝向，小磁針可在水平面內自由轉動。開關S閉合后，小磁針的指向如圖所示，則電源A端為______（選填“正”或“負”）極。當開關S斷開時，小磁針N極將______（選填“不”、“向北”或“向南”）偏轉?！咀兪?-2】如圖所示，用筆畫線代替導線將電路連接完整，并在括號中標出小磁針靜止時右端的磁極名稱（要求：閉合開關，移動滑片P時，螺線管磁性強弱改變）。考向03安培定則方法技巧（1）安培定則：安培定則是判斷通電螺線管磁場分布的方法。利用安培定則不僅可以判斷通電螺線管的磁場分布，換可以判斷電流方向和螺線管的線圈繞向。（2）“等效法”分析線圈間的作用力將通電螺線管的每一圈都等效一個小的條形磁體，則這些條形磁體N、S極相互連接，所以只要一通電各個線圈就會相互吸引而使彈簧收縮?！纠?】通電螺線管左側放一條形磁體，閉合開關后，小磁針靜止在如圖所示的位置。請標出：（1）電源右側的極性（用“+”或“-”表示）；（2）a點磁感線方向；（3）小磁針靜止時右端的磁極（用“N”或“S”表示）。【變式3-1】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【變式3-2】小磁針靜止在通電螺線管內部，小磁針涂黑的一端為N極，如圖所示。則（）。A．電源的a端是正極，通電螺線管的右端是N極B．電源的a端是負極，通電螺線管的右端是S極C．電源的b端是正極，通電螺線管的左端是N極D．電源的b端是負極，通電螺線管的左端是S極考點三電磁鐵電磁繼電器夯基·必備基礎知識梳理一、電磁鐵電磁鐵用一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，當有電流通過時由磁性，沒有電流時就失去磁性。我們把這種磁體叫做電磁鐵電磁鐵極性的判斷插入鐵芯只是為了增強螺線管的磁性，不會影響通電螺線管的磁極磁性，仍然可以用安培定則來表述電流方向和磁極之間的關系影響電磁鐵磁性強弱的因素電磁鐵的匝數一定時，線圈中通過的電流越大，電磁鐵的磁性越強線圈中通過的電流大小一定時，外形相同的線圈，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強電磁鐵的特點及應用特點：①磁性的有無可通過通斷電流來控制；②磁極的極性可通過改變電流的方向來實現；③磁性的強弱可通過改變電流大小、線圈的匝數來控制應用：（1）對磁性材料有力的作用。主要應用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制裝置上；（2）產生強磁場?，F代技術上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁浮列車、磁療設備、測量儀器以及研究微觀粒子的加速器等二、電磁繼電器1.定義：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路的通斷的裝置，其實質就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。含電磁鐵的電路稱為低壓控制電路，被控制的電路稱為高壓工作電路。2.構造及工作原理：電磁繼電器的電路包括低壓控制電路、高壓工作電路兩部分，如圖所示?？刂齐娐方油〞r，電磁鐵產生磁性吸下銜鐵，動、靜觸點接觸，接通工作電路；控制電路斷開時，電磁鐵失去磁性，在彈簧作用下釋放銜鐵，動、靜觸點分離，工作電路斷開。從而通過控制電路的通斷來控制工作電路的通斷。3.電磁繼電器的應用遠離高電壓利用電磁繼電器可以通過控制低壓電路通斷間接控制高壓電路的通斷，使人避免高壓觸電的危險，如大型變電站的高壓開關等。遠離有害環境利用電磁繼電器可以使人遠離高溫、有毒等有害環境，實現遠距離控制。如核電站中的開關等。實現自動控制在電磁繼電器控制電路中接入對溫度、壓力或光照敏感的元件，利用這些元件操縱控制電路的通斷，還可以實現對溫度、壓力、或光照的自動控制。如水位自動報警器、溫度自動報警器等。提升·必考題型歸納考考向01電磁鐵及其工作原理方法技巧（1）電磁鐵的構造及工作原理：1）電磁鐵內部插入的鐵芯是能夠被磁化，且磁性在斷電時就消失的軟磁體；2）電磁鐵，有電流時由磁性，無電流時無磁性；3）電磁鐵磁性的強弱與電流大小和線圈的匝數的多少有關。（2）按要求連接電磁鐵：1）根據滑動變阻器對電磁鐵強弱的影響正確選擇滑動變阻器的接線柱；2）由小磁針靜止時的指向和磁極間的相互作用規律標出電磁鐵的N極；3）根據安培定則標出電磁鐵上線圈中電流方向，找出電磁鐵上電流的流入端和流出端；4）把標出電流流入端的電磁鐵當作一個已知正、負接線柱的用電器，依次連接各元件即可【例1】如圖是研究電磁鐵磁性強弱的實驗裝置，其中E是電磁鐵。只利用此裝置可以研究電磁鐵磁性強弱與______是否有關。閉合開關S后，發現電磁鐵吸引起少量大頭針。為了讓電磁鐵能吸引起更多的大頭針，只利用圖中的器材，可以將滑動變阻器滑片向______移動。（選填“左”或“右”）【變式1-1】為探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”，小南用電池（電壓一定）、滑動變阻器、數量較多的大頭針、鐵釘以及較長導線為主要器材，進行如圖所示的簡易實驗。（1）他將導線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵，并巧妙地通過________________來顯示電磁鐵磁性的強弱；（2）連接好電路，使變阻器連入電路的阻值較大，閉合開關，觀察到如圖甲所示的情景。接著，移動變阻器滑片，使其連入電路的阻值變小，觀察到圖乙所示的情景，比較圖甲和乙，可知______圖中的電流較小，從而發現，通過電磁鐵的電流越______（選填“大”或“小”）磁性越強；（3）實驗中還可以改變________________來改變電磁鐵的磁性強弱?！咀兪?-2】將圖中的電磁鐵連入你設計的電路中（在方框內完成），要求：（1）電路能改變電磁鐵磁性的強弱；（2）使小磁針靜止時如圖?？枷?2電磁繼電器方法技巧電磁繼電器的電路連接：（1）區分控制電路和工作電路；（2）分析外部條件的變化引起控制電路中電阻和電流的變化；（3）分析控制電路中電流的變化引起電磁繼電器銜鐵的動作；（4）分析銜鐵動作對工作電路的影響，根據設計要求連接電路【例2】自動報警器的工作原理如圖所示，在水銀溫度計的上方封入一段金屬絲，當溫度達到金屬絲下端所指示的溫度時，紅色報警燈亮，平時綠燈亮．請根據以上要求，用筆畫線代替導線，完成工作電路部分的連接?！咀兪?-1】創新小組的同學們為學校食堂設計了一個可自動注水的儲水池。如圖是它的簡化裝置圖，電源電壓一定?？刂齐娐分校琑N為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化而變化，R0為定值電阻。閉合開關S1、S2，當池中水位上升到一定高度時，觸點分離，工作電路斷開，注水裝置自動停止注水，當池中水位下降到一定位置時，觸點連接，工作電路接通，注水裝置自動開始注水。下列分析正確的是（）。A水位上升時，電磁鐵磁性變弱 B水位上升時，通過R0電流變小C水位下降時，R0的電功率變大 D水位下降時，RN的阻值會變大【變式2-2】為實現自動控制，小明同學利用電磁繼電器（電磁鐵線圈電阻不計）制作了具有延時加熱、保溫、消毒等功能的恒溫調奶器，其電路圖如圖甲所示?？刂齐娐分?，電壓U1=3V，定值電阻R0=50Ω，熱敏電阻R阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示；工作電路中，電壓U2=220V，R1=836Ω，R2=44Ω。已知恒溫調奶器容量為2kg，水溫達到80℃時銜鐵會跳起。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）]（1）隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值______（選填“增大”或“減小”），電磁鐵的磁性______（選填“增強”或“減弱”），當溫度增大到一定值時，銜鐵會跳起；（2）求銜鐵剛跳起時，通過電磁鐵線圈的電流______；（3）求工作電路在保溫狀態下的電功率____________；（4）當調奶器加滿溫度為25℃的水，加熱元件工作500s后銜鐵跳起，求此過程中水吸收的熱量及恒溫調奶器的加熱效率______。考點四電動機夯基·必備基礎知識梳理一、磁場對通電導體的作用磁場對通電導線的作用通電導線在磁場中會受到力的作用（通電導線在磁場中受到磁力的作用，發生運動）磁力的方向和電流方向、磁場方向有關磁場對通電線圈的作用通電線圈在磁場中受力會發生轉動，但不能持續轉動如果不能使通過線圈的電流發生改變，通電線圈則不能持續的轉動下去二、電動機電動機構造轉子—轉動的線圈；定子—固定不動的磁體工作原理根據通電線圈在磁場中受力的作用而發生轉動的原理制成的線圈在磁場中的轉動通電后的線圈會轉動，轉過平衡位置后，受到的力要阻礙它的轉動，故線圈又會減速至零，向反方向轉動，這樣線圈在平衡位置左右來回擺動，慢慢停下來，最后停在平衡位置使線圈連續轉動的方法方法一：當線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，讓線圈靠慣性轉過后半周。但因為后半周線圈不受力的作用，故這種方法線圈的轉動不穩定，動力弱。方法二：在線圈轉動的后半周，設法改變電流方向，使線圈在后半周也獲得同轉動方向相同的動力，這樣線圈會平穩、有力地轉動下去。實際的電動機就是采用該方法使線圈連續轉動的，實現該目的的裝置叫換向器換向器當線圈轉過平衡位置時，改變線圈中的電流方向，從而使線圈獲得同轉動方向相同的力，能持續轉動下去電動機中的能量轉化電動機在使用過程中，主要將電能轉化為機械能對外做功電動機的優點結構簡單、體積小、效率高、制造方便、污染較小，種類繁多，能滿足各種不同的需求揚聲器揚聲器俗稱“喇叭”，是十分常見的把電信號轉換成聲信號的裝置，在發聲的電子設備中都能見到它。揚聲器主要由磁鐵、線圈、錐形紙盆等構成。當通入大小和方向不斷變化的電流時，線圈會受到大小和方向不斷變化的磁場的作用力從而發生振動，并帶動相連的紙盆振動發聲提升·必考題型歸納考向01磁場對通電導線的作用【例1】如圖所示的實驗中，閉合開關，觀察到鋁棒向左運動，實驗現象說明磁場對_______________的作用，利用這一原理可以制成____________機；斷開開關，對調電源正、負兩極，重新接入電路，再次閉合開關，觀察到鋁棒向____________運動?！咀兪?-1】如圖所示是一種動圈式耳機的內部結構示意圖。當音圈中有大小和方向反復變化的電流通過時，音圈帶動音膜振動發聲，這是由于磁場對__________________有力的作用，此現象中能量的轉化情況是________________________?！咀兪?-2】實驗發現，兩條平行放置的直導線，當通以相同方向的電流時，通電導線產生的磁場對導線具有向右的作用力；通電導線產生的磁場對導線具有向左的作用力，如圖甲所示。如果改變導線中的電流方向，如圖乙所示。此時導線受到導線作用力的方向___________（選填“向左”或“向右”）?！咀兪?-3】如圖所示，將矩形銅線框ACDF上的B、E兩點接入電路并放入磁場中，AB、BC、ED和FE段都受到磁場的作用力，下列哪兩段線框在磁場中受力的方向相同（）。A．AB段與BC段 B．AB段與ED段C．BC段與ED段 D．ED段與FE段考向02電動機方法技巧（1）顧名思義就是通電后“能動”的設備，也是將電能轉化為機械能的設備，如電流表、揚聲器等，都是利用磁場對通電導體有力的作用這一原理來工作的；（2）電動機的轉向的調節：若改變電動機（或線圈）的轉向，只改變電動機（或線圈）中電流方向或磁場方向即可；若同時改變電流方向或磁場方向，則線圈受力方向不變，即電動機（或線圈）的轉向不變；（3）換向器的作用：直流電動機是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的，為使線圈能夠持續地轉動下去，每當線圈剛轉過平衡位置時，換向器就自動改變線圈中的電流方向，從而改變線圈兩條邊的受力方向，保證線圈能不停地轉動下去?！纠?】下列與電動機工作原理相同的是（）。A． B．C． D．【變式2-1】在直流電動機結構中,換向器的作用是()。A.改變磁感線的方向；B.改變線圈的轉動方向；C.改變線圈中的電流方向；D.使線圈中的電流方向和轉動方向同時改變【變式2-2】如圖所示，是某同學在科技節上展示的作品結構圖。該作品的工作原理是通電線圈在______中受力轉動，它就是一個自制的______機模型圖。【變式2-3】如圖所示，研究磁場對通電導線作用的實驗裝置，當閉合開關，電流由a至b通過導線ab時，導線ab向左運動，下列說法正確的是（）。A．只改變電流方向時，導線ab向右運動，機械能轉化為電能；B．只改變磁場方向時，導線ab向左運動，電能轉化為機械能；C．電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab向左運動，電能轉化為機械能；D．電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab向右運動，機械能轉化為電能考點五磁生電夯基·必備基礎知識梳理一、電磁感應現象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，導體中就產生電流。這種由于導體在磁場中運動而產生的電流的現象叫做電磁感應現象，產生的電流叫感應電流感應電流的方向感應電流的方向跟導線在磁場中做切割磁感線運動的方向和磁場的方向有關產生感應電流的條件（1）導體為閉合電路的一部分。如果電路不閉合，導體切割磁感線時不會產生感應電流。（2）導體做切割磁感線運動。1）如果把磁場比作一塊麥田，把磁感線比作生長的小麥，把導體比作鐮刀，要切割小麥，必須讓手指的鐮刀與豎直的小麥成某一角度，垂直或斜著都可以切割到小麥，但如果鐮刀在平行小麥的方向運動時，則無法切割；2）由運動的相對性可知，如果導體靜止，讓磁場運動，也能產生切割磁感線的效果，也能產生感應電流感應電流的大小導體做切割磁感線運動的速度越快，感應電流越大磁場越強，感應電流越大線圈匝數越多，感應電流越大二、發電機交變電流及其頻率（1）交變電流：大小和方向做周期性變化的電流叫交變電流，簡稱交流；（2）頻率：在交變電流中，電流在每秒內周期性變化的次數叫頻率。其單位是赫茲，簡稱赫，符號為Hz。我國家庭電網以交流供電，頻率為50Hz發電機構造：磁體、線圈、銅環和電刷四個基本部分組成工作原理：電磁感應能量轉化：機械能轉化為電能直流發電機：交流發電機線圈內產生的是交變電流，向外輸出的也是交變電流；直流發電機線圈內產生的也是交變電流，但在對外輸出時把兩個銅環換成了換向器，通過換向器的作用使輸出電流變成直流電動圈式話筒：當聲波使膜片振動時，連在膜片上的線圈（也叫音圈）隨著膜片一起振動，因為線圈處于永磁體的磁場中，所以線圈會切割磁感線而產生隨聲音的變化而變化的感應電流提升·必考題型歸納考向01電磁感應現象與感應電流方法技巧（1）產生感應電流的條件：產生感應電流的條件是部分導體切割磁感線，所謂“切割磁感線”，垂直切割或斜著切割都可以，這個過程可以是導體運動切割磁感線，也可以是磁場運動讓導體切割磁感線。（2）感應電流的大小和方向：感應電流的方向與磁場方向、導體切割磁感線方向有關，當其中一個因素發生變化時，感應電流的方向就會發生變化。若兩者同時反向，則感應電流的方向不變。【例1】如圖所示是“探究感應電流產生的條件”實驗裝置。（1）實驗中，AB棒的材料可能是______（填“塑料”或“鋁”）；（2）我們可以通過靈敏電流計指針是否偏轉來判斷電路中是否有感應電流產生；還可以通過指針偏轉的方向判斷______________；（3）閉合開關，實驗探究過程記錄如表所示：次數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切割磁感線運動有根據實驗現象，初步得出電路中產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，主要將機械能轉化為電能；（4）保持AB棒運動方向不變，僅將磁體N、S極對調，重復上述實驗，是為了探究感應電流方向與__________________的關系；（5）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。【變式1-1】如圖所示的三個裝置。圖b可用來演示____________現象，圖a中將電池的正負極對調，將觀察到的現象是________________________，根據圖c的原理，可以制作____________。【變式1-2】無線充電是一種更便捷的充電方式。如圖甲所示是市場上支持無線充電的智能手機和充電器。無線充電的原理是：電流通過送電線圈（充電器內）產生磁場，受電線圈（手機上）靠近磁場時就會產生電流，給智能手機充電，如圖乙所示。送電線圈處的工作原理是______（選填“奧斯特”、“法拉第”）發現的，受電線圈處用到了如下圖______（選填“A”、“B”）所示的實驗原理。A、 B、考向02發電機【例2】圖是一種手壓電筒，按壓手柄，塑料齒輪帶動線圈內磁性飛輪高速旋轉，使燈泡發光。圖中能反映這一過程工作原理的是（）。A． B．C． D．【變式2-1】如圖所示，一種環保型手電筒，筒內有一個能滑動的圓柱形永磁鐵，外圈套著一個線圈。只要將手電簡沿圖中箭頭方向來回搖動，手電筒的小燈就能發光。下列與此手電筒工作原理相同的是（）。A.電動機 B.電熱水壺C.發電機 D.揚聲器【變式2-2】英國物理學家______發現了著名的電磁感應現象，從而實現了機械能向電能的大規模轉化，根據這個發現，后來發明了______（選填“發電機”或“電動機”）使人類大規模用電成為可能，開辟了電氣化的時代。

專題20電與磁（講義）（解析版）目錄考情分析TOC\o"1-3"\h\u 2知識建構 3考點一磁現象磁場 4夯基·必備基礎知識梳理 4提升·必考題型歸納 5考向01磁現象 5考向02磁場與磁極間相互作用 6考向03地磁場 7考點二電生磁 8夯基·必備基礎知識梳理 8提升·必考題型歸納 9考向01奧斯特實驗 9考向02通電螺線管的磁場 10考向03安培定則 12考點三電磁鐵電磁繼電器 14夯基·必備基礎知識梳理 14提升·必考題型歸納 15考向01電磁鐵及其工作原理 15考向02電磁繼電器 16考點四電動機 19夯基·必備基礎知識梳理 19提升·必考題型歸納 19考向01磁場對通電導線的作用 19考向02電動機 21考點五磁生電 22夯基·必備基礎知識梳理 22提升·必考題型歸納 23考向01電磁感應現象與感應電流 23考向02發電機 25

考情分析一、課標考點分析考點內容課標要求命題預測磁性與磁場通過實驗，了解物質的磁性；通過實驗認識磁場。知道地磁場《電與磁》是學生首次接觸到“磁現象”，因為磁現象大都需要通過實驗來感知“磁場”的存在，所以本單元的實驗內容就顯得尤為重要，考題內容涉及到實驗考題肯定會很多。本單元在中考試卷中屬于必考內容。試題一般為一到兩個題，所占分值在2分-4分之間。本單元考點主要集中在磁場與磁感線、地磁場、奧斯特實驗、通電螺線管的磁場及作圖、影響電磁鐵磁性強弱的因素、電磁繼電器的應用、磁場對通電導體的作用、電動機的工作原理、電磁感應現象、產生感應電流的條件、發電機和電磁轉換類型的判斷等地磁場電流的磁場與安培定則通過實驗，了解電流周圍存在磁場。探究并了解通電螺線管外部磁場的方向電磁鐵與電磁繼電器磁場對通電導體的作用、電動機通過實驗，了解通電導線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與哪些因素有關電磁感應現象與發電機通過實驗，探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。了解電磁感應在產生、生活中的應用二、考情分析《電與磁》是中考必考內容。其主要考試方向是通過考題，讓考生了解磁現象及其規律、電磁轉換過程中的應用。本單元的考題一般是一到兩道題，分值在2分-4分之間。?？碱}型有選擇題、填空題、作圖題、實驗探究題和綜合應用題等。從考向出現的概率看主要有：電磁轉化類型的判斷、磁現象及其應用、用作圖的方式判斷磁場方向、電源方向和電流方向、探究影響通電螺線管磁性強弱的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、探究感應電流產生的條件、電磁繼電器的應用、電磁轉換過程中的能量轉化關系等。知識建構考點一磁現象磁場夯基·必備基礎知識梳理一、磁現象磁性我們把物體能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫做磁性。鐵、鈷、鎳等物質稱為鐵磁性物質（磁性材料）磁體具有磁性的物體叫做磁體。特點：一是能吸引磁性材料；二是吸引磁性材料時，不必與這些物體直接接觸，如隔著薄木板，磁體也能吸引鐵塊磁極條形磁體的兩端磁性最強，中間部位磁性最弱。磁體吸引能力最強的兩個部位叫磁極。能夠自由轉動的磁體，靜止時指南的那個磁極叫南極（S極），指北的那個磁極叫北極（N極）同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引磁化一些物體在磁體（或電流）的作用下會獲得磁性，這種現象叫做磁化磁化的三種方式：（1）將能夠被磁化的物體放入強磁體周圍；（2）將能夠被磁化的物體放入強電流周圍；（3）用磁體的南極或北極，沿能被磁化的物體向一個方向摩擦幾次消磁通過撞擊、煅燒或使用消磁器使磁體失去磁性的過程二、磁場磁場磁體周圍存在著某種物質，這種物質叫做磁場，磁極間的相互作用就是通過磁場（特殊物質）發生的磁場的基本性質對放入其中的磁體產生力的作用磁場的方向物理學中規定，在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向，就是改點磁場的方向。在磁場中某一點，磁場方向是一定的，在磁場中的不同地方，磁場的方向一般不同，即磁場具有方向性磁感線在磁場中畫一些有方向的曲線，使曲線上任一點的切線方向都跟該點磁場方向一致，就可以形象地描述磁場了，這樣的曲線叫做磁感線磁場是真實存在于磁體周圍的一種特殊物質，而磁感線是人們為了直觀、形象的描述磁場的方向和分布情況而引入帶有方向的曲線，它并不是真實存在的。正如探究光時，引入光線的概念一樣。這在物理學上稱為模型法磁感線分布的疏密程度可以表示磁場的強弱。磁體的兩極處磁感線最密，表示磁體兩極處的磁場最強磁感線是有方向的，磁體周圍任意一點的磁場方向都是沿著磁感線從N極指向S極的在磁體外部，磁感線從磁體的N極出發，回到磁體的S極；在磁體內部，磁感線從磁體的S極出發回到N極，形成一條條閉合曲線在畫圖時，因受紙面的限制，只畫了一個平面內的磁感線的分布情況。但實際上磁體周圍的磁感線的分布是立體的，在磁體周圍空間都分布有磁場磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的磁體周圍不管磁感線如何曲折都不會相交，因為磁場中任何一點的磁場只有一個確定的方向，如果某一點有兩條磁感線相交，則該點的磁場就有兩個方向，這是不可能的三、地磁場地磁場地球本身相當于一個大磁體，地球周圍存在著磁場，叫做地磁場小磁針的N極總是指向北方，說明地磁場的磁場方向在地表是由南指向北的，所以地磁場的北極應在應在地理的南極附近，地磁場的南極應在地理的北極附近磁偏角地磁場的兩極與地理兩極并不重合，所以小磁針所指的方向并不是地理正南、正北方向，而是稍微有點偏離。地磁南、北極的連線和地理南、北極的連線之間有一個夾角，稱為磁偏角提升·必考題型歸納考向01磁現象方法技巧（1）判斷物體是否具有磁性的四個方法：1）根據磁體可以吸引鐵、鈷、鎳等磁性材料的性質；2）根據磁體的指向性；3）根據磁極間的相互作用規律，注意“斥定吸不定”；4）根據磁體不同部位磁性強弱不同且磁極的磁性最強的性質；（2）判斷磁極：解答此類題目的關鍵是明確磁極間的相互作用規律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引【例1】（多選）在探究蹄形磁體周圍磁場的實驗中，老師將玻璃板平放在磁體上，并均勻地撒上一層鐵屑，輕敲玻璃板，鐵屑就會有序地排列起來，如圖。對實驗的有關分析正確的是（）。A．撒鐵屑的目的是將原來不存在的磁場顯示出來；B．鐵屑在磁場中被磁化成一個個小磁體；C．輕敲玻璃板，目的是使鐵屑可以自由轉動，鐵屑在磁力作用下有序排列；D．把玻璃板換成鐵板，實驗效果會更好【答案】BC?！窘馕觥緼．磁體周圍始終存在磁場，借助細鐵屑可以顯示磁體周圍的磁場分布特點，但不是將原來不存在的磁場顯示出來。故A錯誤；B．鐵屑原來沒有磁性，但在磁場的作用下能夠獲得磁性，說明被磁化了。故B正確；C．鐵屑受到磁場的作用，輕敲玻璃板，鐵屑與玻璃板分離后，鐵屑逐漸有序排列，故C正確；D．把玻璃板換成鐵板，鐵板會被磁化，吸引鐵屑，影響鐵屑的排列，故D錯誤。故選BC?！咀兪?-1】關于磁現象，下列說法中正確的是（）。A．條形磁體中間部位的磁性最強 B．用來描述磁場的磁感線真實存在C．地磁場的北極在地理南極附近 D．磁場對放入其中的物體有力的作用【答案】C。【解析】A．條形磁體中間部位的磁性最弱，兩極磁性最強，故A錯誤；B．磁感線是為了形象描述磁場而畫出來的假想的線，不是真實存在的，故B錯誤；C．地磁場的南北極與地理的南北極剛好相反，且不重合，即地磁場的北極在地理南極附近，故C正確；D．磁場對放入其中的磁性物質或磁體有力的作用，而不是所以物體都有力的作用，故D錯誤。故選C?！咀兪?-2】兩根完全相同的鐵塊A和B，如圖甲所示放置時，B被吸住掉不下來；如圖乙所示放置時，A不能被吸住而掉下來，此現象說明（）。A．A、B都是磁體 B．A、B都不是磁體C．A是磁體，B不是磁體 D．A不是磁體，B是磁體【答案】D。【解析】因為磁體的磁極，位于磁體的兩端，磁極的磁性最強，磁性最弱的部分在磁體的中間，這個位置幾乎沒有磁性；當用B的一端靠近A的中間部分時，B被吸起，由此可以確定鐵棒B有磁性，不能確定A磁性的有無；若A有磁性，當用A的一端即磁性最強的部位去靠近B的中間部分時，應該吸引B，而實際上沒有吸引，說明了鐵棒A沒有磁性；故選D。考向02磁場與磁極間相互作用方法技巧（1）磁場與磁感線的區別磁場磁感線客觀真實存在不存在一種物質一種物理模型存在于磁體周圍及內部任一點畫出代表性的幾條，方便分析、研究即可（2）“三向歸一”法判斷磁場方向和小磁針指向：1）“三向歸一”是指磁場方向、磁感線方向和小磁針方向靜止時N極所指方向一致；2）若已知小磁針的N極指向，可按相同方向畫出磁感線方向，然后根據磁體外部的磁感線由N極到S極，確定磁體的N、S極；3）若題目中已知磁體N、S極，可先畫出磁感線的方向，然后根據小磁針在某點靜止時N極的指向與該點磁感線方向相同，畫出小磁針的指向?！纠?】下列關于磁場和磁感線的說法中錯誤的有（）。①地磁場的磁感線是從地球北極附近發出回到南極附近的；②磁感線是磁體周圍空間實際存在的曲線；③磁場中某點的磁場方向是由放在該點的小磁針N極決定的；④磁場看不見摸不著，但是可以借助小磁針感知它的存在A．① B．①② C．①②③ D．①②③④【答案】C。【解析】①地球是一個巨大的磁體，地磁場的南極在地理北極附近，地磁場的北極在地理南極附近，所以地磁場的磁感線是從地球南極附近發出回到北極附近，故①錯誤；②磁感線是不存在的，是為了研究方便而假象的一些有方向的曲線，故②錯誤；③磁場中某點的磁場方向是一定的，并不是由放在該點的小磁針N極決定的，故③錯誤；④磁場看不見摸不著，但磁場對放入其中的磁體有力的作用，所以可以借助小磁針感知它的存在，這是典型的轉換法，故④正確。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C?！咀兪?-1】請根據圖中小磁針靜止時N極的指向，標出兩個磁極的極性和磁感線方向?！窘馕觥啃〈裴橃o止時N極朝右，所以磁感線方向朝右，在磁體外部，磁感線從磁體的N極出來，回到S極。所以左端應為N極，右端為S極，如圖所示：【變式2-2】如圖所示的磁體兩極間磁感線的畫法正確的是（）。A． B．C． D．【答案】A。【解析】AB．異名磁體的磁感線從N極出發，回到S極，故A正確；B錯誤；C．同名磁極間都是從N極出發，而不是回到N極，故C錯誤；D．蹄形磁鐵的磁感線從N極出發，回到S極，故D錯誤。故選A?？枷?3地磁場【例3】如圖所示的懸浮地球儀，球體和底座都是由磁性材料制成的。它利用了同名磁鐵相互__________（選填“吸引”或“排斥”）的原理；指南針能夠指示南北方向，是因為地球周圍存在______________?！敬鸢浮颗懦?；地磁場?！窘馕觥縖1]同名磁鐵相互排斥，懸浮地球儀即利用了這一特性。[2]指南針能夠指示南北方向，是因為地球周圍存在地磁場，且地磁場的N極在地理的南極附近?！咀兪?-1】.我國宋代科學家__________在《夢溪筆談》中明確指出，指南針所指的方向“常微偏東不全南也”；地磁場的__________極在地理的南極附近?！敬鸢浮可蚶?；北。【解析】[1]《夢溪筆談》是我國宋代科學家沈括的著作，指南針所指的方向“常微偏東不全南也”是指地磁兩極與地理兩極并不重合，兩者軸線之間存在著一個夾角，稱為磁偏角。[2]地球是一個巨大的天然磁體，地球周圍存在地磁場，人們把指南針指南的磁極叫南極，地磁場的北極在地球的地理南極附近，地磁場的南極在地球的地理北極附近?！咀兪?-2】宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！眻D中符合上述說法的是（）。A． B．C． D．【答案】C。【解析】地磁場的南北極與地理南北極相反，且不重合。即：地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，如圖所示：A．小磁針應該指向南北，圖中卻指向東西，故A不符合題意；B．小磁針應該指向南北，圖中卻指向東西，故B不符合題意；C．地磁南極在地理北極附近，所以小磁針S應該指向南方，略偏向東方，小磁針N應該指向北方，略偏向西方，故C符合題意；D．地磁南極在地理北極附近，所以小磁針S應該指向南方，略偏向東方，小磁針N應該指向北方，略偏向西方，故D不符合題意。故選C?？键c二電生磁夯基·必備基礎知識梳理一、電流的磁效應奧斯特實驗在靜止的小磁針上方放一根與小磁針平行的直導線，依次進行如圖甲、乙、丙所示的操作。（1）通電導線周圍存在著磁場；（2）電流的磁場方向與電流方向有關。電流的磁效應通電導線周圍存在著與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應二、通電螺線管的磁場通電螺線管（1）把導線纏繞在圓筒上，就做成了一個螺線管，也叫線圈。接通電源的螺線管叫通電螺線管。（2）給螺線管通電后，各線圈產生的磁場疊加在一起，通電螺線管周圍就產生了較強的磁場通電螺線管外部的磁場（1）通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關；（2）通電螺線管外部磁場跟條形磁體的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極；（3）通電螺線管的內部也存在磁場，其磁場方向與外部相反（內外磁場方向大致走向相反）通電螺線管的極性通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中電流方向有關通電螺線管兩端的極性與通電螺線管中線圈的繞向有關三、安培定則安培定則用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極（N極）安培定則的應用已知通電螺線管中電流的方向，判斷通電螺線管兩端的極性。具體方法：①標出通電螺線管中電流的方向；②用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向螺線管中電流方向；③大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極，如圖所示。已知通電螺線管兩端磁極，判斷通電螺線管中電流的方向。具體方法：①先用右手握住通電螺線管，大拇指指向N極；②彎曲的四指所指的方向就是螺線管中電流的方向；③按照四指彎曲的方向在螺線管中標出電流方向。提升·必考題型歸納考向01奧斯特實驗【例1】請完成下列問題?做奧斯特實驗時（如圖），若將小磁針替換成一根與導線ab部分平行的直導線cd并通電?請根據已學知識推測，通電導線ab與cd之間（選填“有”或“沒有”）相互作用力，依據是?【答案】有；磁場對電流有力的作用。【解析】通電導體周圍存在磁場，通電導線ab部分周圍和通電直導線cd周圍都會產生磁場，根據磁場對電流有力的作用，通電導線ab與cd之間有相互作用力。【變式1-1】世界上第一個發現電與磁之間聯系的物理學家是（）。A.歐姆 B.焦耳 C.奧斯特 D.法拉第【答案】C?！窘馕觥?820年，丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應，發現電流周圍存在磁場，是第一個發現電與磁之間聯系的人。選C?！咀兪?-2】在我們熟悉的各種磁體的磁場中，通電螺線管外部的磁場可能與哪種磁體的相似？小偉用小磁針、條形磁體、通電螺線管來進行探究，實驗操作及現象如圖所示。（1）比較甲、乙兩圖可知，通電螺線管的外部磁場與___________周圍的磁場相似；（2）比較乙、丙兩圖可知，通電螺線管的外部磁場方向與通過它的______方向有關?！敬鸢浮織l形磁體；電流?！窘馕觥浚?）[1]比較甲、乙兩圖，小磁針在磁場中的受力情況相同，由此可知：通電螺線管的外部磁場與條形磁體周圍的磁場相似。（2）[2]比較乙、丙兩圖，通電螺線管中的電流方向不同，小磁針受力情況不同，即N、S極偏轉的方向不同，說明通電螺線管的磁場方向不同，故通電螺線管的外部磁場方向與通過它的電流方向有關?？枷?2通電螺線管的磁場方法技巧（1）轉換法的應用磁場實際上是看不到的，所以我們在研究磁場的時候，主要通過研究磁場對小磁針的的作用來間接研究磁場，即通過小磁針是否受力偏轉說明是否存在磁場，并通過不同位置小磁針的指向研究磁場的方向。（2）“三步法”判斷電源正負極（電源正負極或電流方向的判斷）先指：讓拇指指向螺線管中的N極；再標：根據四指指向標出螺線管中電流的方向；后確定：根據電流方向確定電源正負極。（3）螺線管上導線的繞法→→【例2】通電螺線管外部的磁場是怎樣分布的，我們通過以下實驗來進行探究：（1）在硬紙板上放置一個螺線管，周圍均勻地撒滿鐵屑，給螺線管通電后，鐵屑被_____。輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況如圖甲所示，圖乙和圖丙分別是蹄形磁體和條形磁體的磁場分布情況，對比分析可知通電螺線管外部的磁場分布與___________磁體的相似；（2）我們要判斷通電螺線管外部的磁場方向，需要借助_____________________；（3）根據前面的實驗結果，把通電螺線管看成一個磁體，它的兩極如圖于所示，為了進一步探究通電螺線管的極性與環繞螺線管的電流方向之間有什么關系我們下一步要做的是____________________________________，觀察______________________________________________?！敬鸢浮看呕?；條形；小磁針；改變電流方向（調換電源正負極）；小磁針的指向?！窘馕觥浚?）[1]通電螺線管周圍存在磁場，鐵鈷鎳等物質是能夠被磁化的，所以把鐵屑撒在通電螺線管周圍，鐵屑會被磁化。[2]對比甲、乙、丙三圖可知，通電螺線管外部的磁場分布與條形磁體的相似。（2）[3]我們規定小磁針靜止時N極所指方向為該點的磁場方向，要判斷通電螺線管外部的磁場方向，需要借助小磁針。（3）[4][5]要探究通電螺線管的極性與環繞螺線管的電流方向之間有什么關系，就要改變導線中電流的方向，所以接下來我們需要對調電源的正負極，通過觀察小磁針的指向來判斷通電螺線管的N、S極?！咀兪?-1】攀枝花市某學校研學小組在探究通電螺線管磁場的實驗中，小磁針和螺線箮放置于同水平面內，螺線管為東西朝向，小磁針可在水平面內自由轉動。開關S閉合后，小磁針的指向如圖所示，則電源A端為______（選填“正”或“負”）極。當開關S斷開時，小磁針N極將______（選填“不”、“向北”或“向南”）偏轉?！敬鸢浮控?；向北?！窘馕觥縖1]由小磁針靜止時，其左端為N極，右端為S極，根據磁體間的相互作用規律可知，螺線管左端為N極，右端為S極；根據螺線管的線圈繞向，利用右手螺旋定則可以確定電流從螺線管的右端流入，左端流出，由于電流是從電源的正極流出，經過外電路回到電源的負極，所以可以確定電源的A端為負極。[2]由于未斷開開關時，小磁針是東西走向，斷開開關時，小磁針由于受到地磁場的影響，N指向地磁南極，即地理北極，小磁針N極將向北偏轉?！咀兪?-2】如圖所示，用筆畫線代替導線將電路連接完整，并在括號中標出小磁針靜止時右端的磁極名稱（要求：閉合開關，移動滑片P時，螺線管磁性強弱改變）?！窘馕觥客ㄟ^螺線管的電流或螺線管的匝數改變時，螺線管磁性強弱會改變。由于螺線管匝數一定，可以改變電流改變螺線管的磁性強弱，故滑動變阻器一上一下串聯接入電路能改變電路中電流的大小，故將滑動變阻器上面的接線柱與螺線管右端的導線相連；由于電流從螺線管的右端流入，根據安培定則可知，螺線管的左端為N極，右端為S極，根據磁極間的作用規律可知，小磁針左端為N極，右端為S極，如圖考向03安培定則方法技巧（1）安培定則：安培定則是判斷通電螺線管磁場分布的方法。利用安培定則不僅可以判斷通電螺線管的磁場分布，換可以判斷電流方向和螺線管的線圈繞向。（2）“等效法”分析線圈間的作用力將通電螺線管的每一圈都等效一個小的條形磁體，則這些條形磁體N、S極相互連接，所以只要一通電各個線圈就會相互吸引而使彈簧收縮。【例3】通電螺線管左側放一條形磁體，閉合開關后，小磁針靜止在如圖所示的位置。請標出：（1）電源右側的極性（用“+”或“-”表示）；（2）a點磁感線方向；（3）小磁針靜止時右端的磁極（用“N”或“S”表示）?！窘馕觥扛鶕娐菥€管和條形磁體之間的磁感線可判斷，通電螺線管的左端與條形磁體的右端是同名磁極，都是S極，根據安培定則可判斷，電源的左側為正極、右側為負極；磁體周圍的磁感線是從磁體N極出來，回到磁體的S極，所以a點的磁感線方向指向條形磁體的S極；根據異名磁極相互吸引的規律可知，小磁針靜止時左端為S極，右端為N極。如圖所示【變式3-1】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【答案】A。【解析】A．由安培定則得，右手握住螺線管，四指指向電流的方向，大拇指指向電磁鐵右端為N極，左側為S極，同名磁極相互排斥，所以條形磁鐵受到電磁鐵對其向左的作用力，故A正確；B．條形磁鐵處于靜止狀態，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面對條形磁鐵的水平向右的摩擦力為一對平衡力，故B錯誤；C．將滑動變阻器的滑片向右移動，滑動變阻器接入電路的電阻變大，根據歐姆定律可知，電路中的電流變小，電磁鐵的磁性變弱，排斥力變小，摩擦力和排斥力是一對平衡力，大小相等，所以摩擦力變小，故C錯誤；D．若只改變電源的正負極，電流的方向改變，大小不變，則電磁鐵的磁性不變，條形磁體受到電磁鐵的吸引力大小等于原來的排斥力大小，此時吸引力與摩擦力是一對平衡力，大小相等，則摩擦力不變，故D錯誤。故選A?！咀兪?-2】小磁針靜止在通電螺線管內部，小磁針涂黑的一端為N極，如圖所示。則（）。A．電源的a端是正極，通電螺線管的右端是N極B．電源的a端是負極，通電螺線管的右端是S極C．電源的b端是正極，通電螺線管的左端是N極D．電源的b端是負極，通電螺線管的左端是S極【答案】BC?！窘馕觥坑蓤D可知，小磁針的左端為N極，小磁針N極指向為磁場的方向，小磁針在通電螺線管的內部，所以通電螺線管內部的磁場方向向左，通電螺線管外部磁場方向由N極指向S極，通電螺線管內部磁場方向由S極指向N極，所以通電螺線管的右端為S極，左端為N極，由右手螺旋定則可知，電流從通電螺線管的右端流入，左端流出，所以電源的b端是正極，a端是負極。故選BC。考點三電磁鐵電磁繼電器夯基·必備基礎知識梳理一、電磁鐵電磁鐵用一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，當有電流通過時由磁性，沒有電流時就失去磁性。我們把這種磁體叫做電磁鐵電磁鐵極性的判斷插入鐵芯只是為了增強螺線管的磁性，不會影響通電螺線管的磁極磁性，仍然可以用安培定則來表述電流方向和磁極之間的關系影響電磁鐵磁性強弱的因素電磁鐵的匝數一定時，線圈中通過的電流越大，電磁鐵的磁性越強線圈中通過的電流大小一定時，外形相同的線圈，線圈匝數越多，電磁鐵的磁性越強電磁鐵的特點及應用特點：①磁性的有無可通過通斷電流來控制；②磁極的極性可通過改變電流的方向來實現；③磁性的強弱可通過改變電流大小、線圈的匝數來控制應用：（1）對磁性材料有力的作用。主要應用在電鈴、電磁起重機、電磁剎車裝置和許多自動控制裝置上；（2）產生強磁場?，F代技術上很多地方需要的強磁場都是由電磁鐵提供的，如磁浮列車、磁療設備、測量儀器以及研究微觀粒子的加速器等二、電磁繼電器1.定義：電磁繼電器是利用低電壓、弱電流的通斷，來間接控制高電壓、強電流電路的通斷的裝置，其實質就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。含電磁鐵的電路稱為低壓控制電路，被控制的電路稱為高壓工作電路。2.構造及工作原理：電磁繼電器的電路包括低壓控制電路、高壓工作電路兩部分，如圖所示?？刂齐娐方油〞r，電磁鐵產生磁性吸下銜鐵，動、靜觸點接觸，接通工作電路；控制電路斷開時，電磁鐵失去磁性，在彈簧作用下釋放銜鐵，動、靜觸點分離，工作電路斷開。從而通過控制電路的通斷來控制工作電路的通斷。3.電磁繼電器的應用遠離高電壓利用電磁繼電器可以通過控制低壓電路通斷間接控制高壓電路的通斷，使人避免高壓觸電的危險，如大型變電站的高壓開關等。遠離有害環境利用電磁繼電器可以使人遠離高溫、有毒等有害環境，實現遠距離控制。如核電站中的開關等。實現自動控制在電磁繼電器控制電路中接入對溫度、壓力或光照敏感的元件，利用這些元件操縱控制電路的通斷，還可以實現對溫度、壓力、或光照的自動控制。如水位自動報警器、溫度自動報警器等。提升·必考題型歸納考向01電磁鐵及其工作原理方法技巧（1）電磁鐵的構造及工作原理：1）電磁鐵內部插入的鐵芯是能夠被磁化，且磁性在斷電時就消失的軟磁體；2）電磁鐵，有電流時由磁性，無電流時無磁性；3）電磁鐵磁性的強弱與電流大小和線圈的匝數的多少有關。（2）按要求連接電磁鐵：1）根據滑動變阻器對電磁鐵強弱的影響正確選擇滑動變阻器的接線柱；2）由小磁針靜止時的指向和磁極間的相互作用規律標出電磁鐵的N極；3）根據安培定則標出電磁鐵上線圈中電流方向，找出電磁鐵上電流的流入端和流出端；4）把標出電流流入端的電磁鐵當作一個已知正、負接線柱的用電器，依次連接各元件即可【例1】如圖是研究電磁鐵磁性強弱的實驗裝置，其中E是電磁鐵。只利用此裝置可以研究電磁鐵磁性強弱與______是否有關。閉合開關S后，發現電磁鐵吸引起少量大頭針。為了讓電磁鐵能吸引起更多的大頭針，只利用圖中的器材，可以將滑動變阻器滑片向______移動。（選填“左”或“右”）【答案】電流強度；左?！窘馕觥縖1]由圖中可知，移動滑動變阻器滑片的位置，可以改變滑動變阻器接入電路中阻值的大小，從而改變電路中電流的大小，故利用此裝置可以用來探究電磁鐵磁性強弱與電流強度是否有關。[2]為了讓電磁鐵能吸引更多的大頭針，應增大電磁鐵的磁性，即要增大電路中的電流，應減小滑動變阻器接入電路中的阻值，故應將滑動變阻器的滑片向左移動?！咀兪?-1】為探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”，小南用電池（電壓一定）、滑動變阻器、數量較多的大頭針、鐵釘以及較長導線為主要器材，進行如圖所示的簡易實驗。（1）他將導線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵，并巧妙地通過________________來顯示電磁鐵磁性的強弱；（2）連接好電路，使變阻器連入電路的阻值較大，閉合開關，觀察到如圖甲所示的情景。接著，移動變阻器滑片，使其連入電路的阻值變小，觀察到圖乙所示的情景，比較圖甲和乙，可知______圖中的電流較小，從而發現，通過電磁鐵的電流越______（選填“大”或“小”）磁性越強；（3）實驗中還可以改變________________來改變電磁鐵的磁性強弱?！敬鸢浮课鸫箢^針的多少；甲；大；螺線管的匝數。【解析】（1）[1]根據轉換法，巧妙地通過電磁鐵吸引大頭針的多少來顯示電磁鐵磁性的強弱。（2）[2]連接好電路，使變阻器連入電路的阻值較大，接著，移動變阻器滑片，使其連入電路的阻值變小，因電源電壓不變，可知甲圖中的電流較小。[3]甲、乙兩圖中電磁鐵線圈的匝數相同，比較圖甲和乙，乙圖中電磁鐵吸引大頭針的數目多，通過乙圖中電磁鐵的電流大，因此可以得出：線圈匝數一定時，通過電磁鐵的電流越大，磁性越強。（3）[4]電磁鐵的磁性強弱與通過線圈的電流大小及匝數多少有關。實驗中還可以改變螺線管的匝數來改變電磁鐵的磁性強弱?！咀兪?-2】將圖中的電磁鐵連入你設計的電路中（在方框內完成），要求：（1）電路能改變電磁鐵磁性的強弱；（2）使小磁針靜止時如圖?！窘馕觥扛淖兙€圈中的電流大小可以改變電磁鐵磁性的強弱，因此電路中要有一個滑動變阻器．要使電磁鐵的左端為N極，由安培定則可以判定，電流要從電磁鐵的左端流入。故設計電路如下：考向02電磁繼電器方法技巧電磁繼電器的電路連接：（1）區分控制電路和工作電路；（2）分析外部條件的變化引起控制電路中電阻和電流的變化；（3）分析控制電路中電流的變化引起電磁繼電器銜鐵的動作；（4）分析銜鐵動作對工作電路的影響，根據設計要求連接電路【例2】自動報警器的工作原理如圖所示，在水銀溫度計的上方封入一段金屬絲，當溫度達到金屬絲下端所指示的溫度時，紅色報警燈亮，平時綠燈亮．請根據以上要求，用筆畫線代替導線，完成工作電路部分的連接?！窘馕觥慨敎囟壬叩皆O定溫度時,控制電路接通,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵向下移動,而此時要求紅燈亮；水溫低于設定溫度時,控制電路斷開,電磁鐵沒有磁性,銜鐵向上移動,而此時要求此時綠燈亮；因此紅燈和綠燈并聯,由動觸點和靜觸點控制燈泡的工作。由此設計電路如下圖：【變式2-1】創新小組的同學們為學校食堂設計了一個可自動注水的儲水池。如圖是它的簡化裝置圖，電源電壓一定?？刂齐娐分?，RN為壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化而變化，R0為定值電阻。閉合開關S1、S2，當池中水位上升到一定高度時，觸點分離，工作電路斷開，注水裝置自動停止注水，當池中水位下降到一定位置時，觸點連接，工作電路接通，注水裝置自動開始注水。下列分析正確的是（）。A水位上升時，電磁鐵磁性變弱 B水位上升時，通過R0電流變小C水位下降時，R0的電功率變大 D水位下降時，RN的阻值會變大【答案】D。【解析】AB．水位上升時，向池中注水，觸點接觸，當注滿水時，觸點分離，說明RN電阻逐漸減小，電流變大，磁性變強，將銜鐵吸引到下面，故AB錯誤；CD．水位下降時，需要注水，觸點接觸，電磁鐵磁性減弱，故RN的阻值會變大，電流變小，根據P=I2R可知，R0的電功率變小，故C錯誤，D正確。故選D。【變式2-2】為實現自動控制，小明同學利用電磁繼電器（電磁鐵線圈電阻不計）制作了具有延時加熱、保溫、消毒等功能的恒溫調奶器，其電路圖如圖甲所示?？刂齐娐分校妷篣1=3V，定值電阻R0=50Ω，熱敏電阻R阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示；工作電路中，電壓U2=220V，R1=836Ω，R2=44Ω。已知恒溫調奶器容量為2kg，水溫達到80℃時銜鐵會跳起。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃）]（1）隨著溫度的升高，熱敏電阻的阻值______（選填“增大”或“減小”），電磁鐵的磁性______（選填“增強”或“減弱”），當溫度增大到一定值時，銜鐵會跳起；（2）求銜鐵剛跳起時，通過電磁鐵線圈的電流______；（3）求工作電路在保溫狀態下的電功率____________；（4）當調奶器加滿溫度為25℃的水，加熱元件工作500s后銜鐵跳起，求此過程中水吸收的熱量及恒溫調奶器的加熱效率______。【答案】增大；減弱；0.02A；55W；4.62×105J；84%。【解析】（1）[1][2]由圖可知，隨著溫度的升高，熱敏電阻R阻值變大，電路中的電流變小，電磁鐵的磁性減弱，當溫度增大到一定值時，銜鐵會跳起，與觸點a連接。（2）[3]圖甲中，定值電阻R0和熱敏電阻R串聯，水溫達到80℃時銜鐵會跳起，由圖乙可知，熱敏電阻R=100Ω，通過電磁鐵線圈的電流（3）[4]銜鐵跳起，與觸點a連接，電阻R1和R2串聯，電路的總電阻最大，由可知電路的總功率最小，處于保溫狀態，在保溫狀態下的電功率（4）[5]水吸收的熱量Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-25℃)=4.62×105J銜鐵與觸點b連接，只有電阻R2接入電路，電路的總電阻最小，由可知電路的總功率最大，恒溫調奶器處于加熱狀態，500s內消耗的電能恒溫調奶器的加熱效率。考點四電動機夯基·必備基礎知識梳理一、磁場對通電導體的作用磁場對通電導線的作用通電導線在磁場中會受到力的作用（通電導線在磁場中受到磁力的作用，發生運動）磁力的方向和電流方向、磁場方向有關磁場對通電線圈的作用通電線圈在磁場中受力會發生轉動，但不能持續轉動如果不能使通過線圈的電流發生改變，通電線圈則不能持續的轉動下去二、電動機電動機構造轉子—轉動的線圈；定子—固定不動的磁體工作原理根據通電線圈在磁場中受力的作用而發生轉動的原理制成的線圈在磁場中的轉動通電后的線圈會轉動，轉過平衡位置后，受到的力要阻礙它的轉動，故線圈又會減速至零，向反方向轉動，這樣線圈在平衡位置左右來回擺動，慢慢停下來，最后停在平衡位置使線圈連續轉動的方法方法一：當線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，讓線圈靠慣性轉過后半周。但因為后半周線圈不受力的作用，故這種方法線圈的轉動不穩定，動力弱。方法二：在線圈轉動的后半周，設法改變電流方向，使線圈在后半周也獲得同轉動方向相同的動力，這樣線圈會平穩、有力地轉動下去。實際的電動機就是采用該方法使線圈連續轉動的，實現該目的的裝置叫換向器換向器當線圈轉過平衡位置時，改變線圈中的電流方向，從而使線圈獲得同轉動方向相同的力，能持續轉動下去電動機中的能量轉化電動機在使用過程中，主要將電能轉化為機械能對外做功電動機的優點結構簡單、體積小、效率高、制造方便、污染較小，種類繁多，能滿足各種不同的需求揚聲器揚聲器俗稱“喇叭”，是十分常見的把電信號轉換成聲信號的裝置，在發聲的電子設備中都能見到它。揚聲器主要由磁鐵、線圈、錐形紙盆等構成。當通入大小和方向不斷變化的電流時，線圈會受到大小和方向不斷變化的磁場的作用力從而發生振動，并帶動相連的紙盆振動發聲提升·必考題型歸納考向01磁場對通電導線的作用【例1】如圖所示的實驗中，閉合開關，觀察到鋁棒向左運動，實驗現象說明磁場對_______________的作用，利用這一原理可以制成____________機；斷開開關，對調電源正、負兩極，重新接入電路，再次閉合開關，觀察到鋁棒向____________運動?！敬鸢浮竣偻妼w；②電動；③右。【解析】[1]通電導體在磁場中受到力的作用。鋁棒在磁場中，閉合開關，鋁棒通電，鋁棒由靜止向左運動，說明磁場對通電導體有力的作用。[2]電動機就是利用了通電導體在磁場中受到力的作用這一原理制成的。[3]對調電源正、負兩極，改變了導體中電流的方向，再次閉合開關，鋁棒將向與之前相反的方向運動，故鋁棒向右運動。【變式1-1】如圖所示是一種動圈式耳機的內部結構示意圖。當音圈中有大小和方向反復變化的電流通過時，音圈帶動音膜振動發聲，這是由于磁場對__________________有力的作用，此現象中能量的轉化情況是________________________。【答案】通電導體（電流）；電能轉化為機械能。【解析】[1]由于電流周圍存在磁場，磁場與磁場間有力的作用，所以通電導體在磁場中會受到力的作用，音圈帶動音膜振動發聲，這是由于磁場對通電導體有力的作用。[2]耳機工作的過程中，消耗電能，使音膜振動，即將電能轉化為機械能。【變式1-2】實驗發現，兩條平行放置的直導線，當通以相同方向的電流時，通電導線產生的磁場對導線具有向右的作用力；通電導線產生的磁場對導線具有向左的作用力，如圖甲所示。如果改變導線中的電流方向，如圖乙所示。此時導線受