重難點09電磁轉換中的重要實驗

<1

射備題趨勢

實驗考點三年考情分析2025考向預測

1注.重基礎知識的理解與應用：

1.磁體的磁性分布2024?常州(2)靈活運用磁極間相互作用規律、磁感

磁體周圍2.磁極間的相互作用以及磁感線2023?泰州(2)線特性及安培定則解決實際問題。

磁場的方向判斷2023?常州(2)2.跨學科知識融合：

3.地磁場的基本性質2023?無錫(2)融入信息技術或工程實踐背景，體現

物理知識在現代科技中的應用。

2024?南京(2)1安.培定則的靈活應用

探究通電1.奧斯特實驗與電流的磁效應2024?無錫(2)2.實驗設計創新：探究“磁場強弱與電流方向

螺線管外2.安培定則（右手螺旋定則）2024?泰州(2)的關系”或設計對比實驗驗證電磁鐵磁性

部磁場的3.電磁鐵與電磁繼電器2024?鹽城(2)強弱的影響因素

方向2224?蘇州(2)3.動態電路與電磁綜合題

2024?鎮江(2)4.電磁繼電器電路連接"實操題

1.實驗探究題強化：設計開放性實2.表格和

1.磁場對通電導體的作用力方向

圖像問題：分析電流、磁場強度與導體運

2.電動機的工作原理及能量轉化

動速度的關系

觀察磁場3.導體運動方向與電流、磁場方向

2024?南京(2)3.跨學科綜合應用：磁場對電流作用在能量

對通電直的關系

2024?泰州(2)轉換中的應用、與電路動態分析結合

導線的作4.滑動變阻器調節電流、磁體極性

2024?宿遷(2)4.創新題型與情境：引入新材料或新裝置，

用對實驗結果的影響

2024?揚州(2)考查對核心原理的遷移能力；結合電磁繼

5.電磁繼電器、電動機在生活中的

電器設計智能控制系統

應用

5.作圖：要求根據磁場方向、電流方向繪制

6.磁場作用與電路分析的結合

導體受力方向

1.實驗探究題強化：實驗步驟設計、數據表

1.產生感應電流的必要條件格處理、結論歸納能力。

探究導體2.感應電流方向由磁場方向和導2.跨學科情境與創新裝置：結合新能源技術

2224?無錫(2)

在磁場中體運動方向共同決定。分析電磁感應原理

2024?徐州(3)

運動時產3.實驗方法：控制變量法3.引入新材料或新裝置，考查原理遷移能力

2024?泰州(2)

4.實驗改進：增強現象的方法4.綜合應用與動態分析：動態電路與電磁感

生感應電2023?無錫(2)

流的條件5.發電機與電動機的區別應的結合

6電磁感應與能量轉化的結合5.作圖：根據磁場方向、導體運動方向繪制

感應電流方向

<1

重難詮釋

【題型解讀】

1.磁體周圍磁場

?選擇題或填空題：重點考查磁場基本概念、磁極性質及相互作用。

高頻考點：磁極判斷：通過小磁針指向或磁感線方向判斷磁體的N/S極

磁場方向與磁感線：理解磁場方向的定義，磁感線分布規律

磁極相互作用：結合磁場分布判斷同名/異名磁極的吸引或排斥現象

?作圖題：通過磁感線、小磁針指向或通電螺線管的繞法，考查磁場方向與空間分布的直觀表達

高頻考點：磁感線繪制：根據磁體形狀（條形、U形）補充磁感線，標注方向

復合磁場分析：多磁體疊加磁場的磁感線綜合繪制

2.探究通電螺線管外部磁場的方向

?選擇題或填空題：考查磁場方向、磁感線分布及右手螺旋定則的基本應用。

高頻考點：磁場方向判斷：通過小磁針靜止時的N極指向確定通電螺線管的N/S極

右手螺旋定則應用：根據電流方向或電源極性標出磁極

磁場相似性：通電螺線管外部磁場與條形磁體的相似性

?作圖題：要求根據已知條件繪制磁感線、標出磁極或補全螺線管繞線方式。

高頻考點：磁感線方向標注：條形磁鐵與通電螺線管磁感線的對比

復合磁場分析：結合電源正負極和小磁針指向標出螺線管N/S極

繞線方式判斷：根據電流方向或磁極要求補全螺線管繞線

?實驗探究題：以實驗現象分析或設計實驗步驟為主，考查控制變量法和現象解釋能力。

高頻考點：實驗現象分析：鐵屑分布顯示磁場形態（需輕敲紙板使鐵屑有序排列）

電流方向改變導致小磁針偏轉方向變化

實驗設計：增強磁場的方法（如增加線圈匝數、提高電流強度）

驗證磁場方向與電流方向的關系（對調電源正負極或改變繞線方向）

?綜合應用題：結合電磁繼電器、電動機等實際場景，考查原理遷移與綜合分析能力。

高頻考點：動態電路與磁場結合：滑動變阻器調節電流對磁場強弱的影響

能量轉化分析：電磁鐵在智能設備中的應用

跨學科情境:結合新能源技術分析磁場方向

3.觀察磁場對通電直導線的作用

?選擇題或填空題：考查磁場對電流作用力的方向與電流方向、磁場方向的關系。

高頻考點：影響磁場對電流作用力方向的因素分析

?作圖題：要求標注磁場方向、電流方向或導體受力方向。

高頻考點：對比磁場方向、電流方向，判斷導體受力方向

?實驗探究題：以實驗現象分析或設計改進為主，考查控制變量法和現象解釋能力。

高頻考點：實驗現象分析：改變電流方向或磁場方向時導體運動方向的變化。

增強磁場的方法

?綜合應用題：結合電動機、電磁繼電器等場景，考查原理遷移與綜合分析。

高頻考點：電動機原理：區分電動機與發電機的能量轉化

動態電路結合：分析滑動變阻器調節電流時導體受力變化。

實際應用：新能源汽車電動機、磁懸浮列車中的磁場與電流相互作用分析

4.探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件

?選擇題或填空題：考查感應電流產生的條件及影響因素

高頻考點：感應電流產生的條件：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動

方向判斷：右手定則的應用，感應電流方向與導體運動方向、磁場方向的關系

錯誤選項辨析：

?實驗探究題：以實驗現象分析或設計改進為主，強調控制變量法和現象解釋。

高頻考點：實驗現象分析：改變導體運動方向或磁場方向時電流計指針偏轉方向的變化

增強感應電流的方法

實驗設計：驗證"感應電流大小與導體運動速度的關系"

探究閉合回路中部分導體是否必須切割磁感線

?作圖題：標注磁場方向、導體運動方向或電流方向。

高頻考點：根據已知的磁場方向或導體運動方向標出感應電流方向

?綜合應用題：結合生活或科技場景，考查原理遷移與綜合分析。

高頻考點：電動機與發電機的原理辨析：

電動機：電能一機械能，需外部電源

發電機：機械能一電能，基于電磁感應

動態電路結合：滑動變阻器調節電流對感應電流的影響

【知識必備】

1.磁體周圍磁場

(1)磁現象：磁性、磁體、磁極、磁化、磁場、磁感線等。

(2)磁場：在磁體周圍存在的一種物質，能使小磁針偏轉，這種物質看不見，摸不到，

我們把它叫做磁場。磁體周圍存在著磁場。

(3)磁感線：描述磁場的強弱和方向而假想的曲線。

2.探究通電螺線管外部磁場的方向

(1)電流的磁效應：通電導線周圍存在磁場(電能生磁)，是由丹麥物理學家奧斯特發現的。通電導

線周圍存在磁場；磁場的方向與電流方向有關。

(2)通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場相似，兩端的極性與螺線管中的電流方向有關。

(3)安培定則用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中的電流方向，則大拇指所指的那端就是通電

螺線管的N極。

(4)通電螺線管的性質

①通過電流越大，磁性越強。

②線圈匝數越多，磁性越強。

③插入軟鐵芯，磁性大大增強。

④通電螺線管的極性可用電流方向來改變。

3.觀察磁場對通電直導線的作用

磁場對電流的作用：通電導體在磁場中受磁力的作用。

(1)能的轉化：電能轉化為機械能。

(2)受力方向：跟電流方向和磁感線方向有關。

(3)通電線圈在磁場中的受力大小跟電流(電流越大，受力越大)，磁場的強弱(磁性越強，受力越

大)和線圈的匝數(匝數越大，受力越大)有關。

4.探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件

(1)電磁感應：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，這種現象

叫電磁感應，產生的電流叫感應電流(磁生電)，是由英國物理學家法拉第發現的。

(2)產生感應電流的條件：a、電路必須閉合；b、只是電路的一部分導體切割磁感線運動。

(3)感應電流的方向：跟導體切割磁感線運動方向和磁感線方向有關。

(4)能的轉化：機械能轉化為電能。

(5)應用：發電機

【重難解讀】

L磁體周圍磁場

.磁場探究方式：在磁場中撒一些鐵屑，這些鐵屑的分布顯示了磁鐵周圍的磁場分布情況(科學方法：

轉換法)。

實驗步驟：將玻璃板平放在磁體上，并在玻璃板上均勻地撒上一層鐵屑，輕輕敲擊玻璃板，鐵屑在磁

場中被磁化成一個個小磁針，從而在磁場中有序地排列起來。從鐵屑在磁場中的分布的情況可以

看出，鐵屑好像排列成許多條曲線。如果按照鐵屑在磁場中排列的情況和小磁針n極指向畫出一

些帶箭頭的曲線，就可以形象地描述磁場。

2.探究通電螺線管外部磁場的方向

(1)奧斯特實驗過程：實驗前要使小磁針靜止時指向南北方向，為使小磁針能偏轉，直導線應放在小

磁針上方且與小磁針平行，即沿南北方向放置。

(2)實驗現象

①給導線通電，小磁針發生偏轉；斷電后，小磁針又回到原來的位置；

②小磁針與導線不動，調整電源改變導線中電流的方向，磁針偏轉方向與原來相反；

(3)通電螺線管相當于條形磁體，與條形磁體聯系解題；以通電螺線管正面電流為例，電流向上，N

極在左端，電流向下，N極在右端，便于記憶，可簡化為"上左，下右”。

(4)通電螺線管外部的磁場方向是從N極到S極，內部的磁場方向是從S極到N極.螺線管附近的

小磁針自由靜止時N極的指向是磁場的方向，因此放在螺線管內部和外部的小磁針應如圖所示：

(螺線管內部的小磁針不遵循同名磁極排斥，異名磁極吸引的原則)。

3.觀察磁場對通電直導線的作用

實驗現象:

(1)處在磁場中的導線，沒有通電時靜止，通電后會發生運動，即通電后受到力的作用。

(2)①只改變電流方向，導線運動方向改變，即受力方向改變；

②只改變磁場方向，導線運動方向改變，即受力方向改變；

③改變電流方向的同時將磁場方向反轉，導線運動方向不變，即受力方向不變。

注意：實驗中，雖然磁場對通電導線有力的作用，但因為有摩擦力的存在導線不一定運動，若通電后

導線ab不運動，可更換更輕、更光滑的直導線以減小摩擦或增大電路中的電流(或換用磁性更強

的磁鐵)以增大導線所受的磁場力。

實驗結論：

(1)通電導線在磁場中會受到力的作用；

(2)力的方向和電流方向、磁場方向有關。

4.探究導體在磁場中運動時產生感應電流的條件

(1)實驗器材：蹄形磁體、導體、鐵架臺、導線、線圈。

(2)實驗步驟：

如圖是實驗裝置，閉合開關后，線圈ab、電流表、開關組成閉合電路。

①讓線圈在蹄形磁體的磁場中靜止，換用不同強度的磁體。

現象：觀察到電流計指針沒有偏轉。結論：沒有產生電流。

②讓線圈在蹄形磁體中上、下運動。

現象：觀察到電流計指針沒有偏轉。結論：沒有產生電流。

③將線圈在磁場中向左運動。

現象：電流計指針向向左偏轉。結論：導線中產生了電流。

④將線圈在磁場中向右運動。

現象：電流計指針向右偏轉。結論：導線中產生了電流，電流的方向與導體的運動方向有關。

⑤蹄形磁體的N、S極對調，將直導線在磁場中向右運動。

現象：電流計指針向左偏轉。結論：導線中產生了電流，電流.的方向與磁場的方向方向有關。

⑥將直導線在磁場中斜著運動。

現象：電流計指針偏轉。結論：導線中產生了電流。

（3）實驗結論：

①產生感應電流的條件：①電路必須閉合。②導體必須在磁場中做切割磁感線運動。

②影響感應電流方向的因素：在電磁感應現象中，感應電流的方向跟導體的運動方向和磁感線方向有

關。

限時提升練◎

一.選擇題（共4小題）

1.（2024?南京）如圖甲所示，給直導線（鋁棒）通電，鋁棒會運動。圖乙四個現象的實驗結論能解釋鋁

棒運動原因的是（）

管

A.圖①中，閉合開關，大頭針被吸引

B.圖②中，閉合開關，小磁針偏轉

C.圖③中，閉合開關，線圈轉動

D.圖④中，轉動扇葉，二極管發光

2.（2024?揚州）如圖所示為送餐機器人，下列圖中能說明其內部電動機工作原理的是（)

3.（2024?泰州）如圖所示，風吹小風車，電流表的指針會發生偏轉。選項圖中的四個物理實驗能解釋其

A.

4.（2024?蘇州）如圖所示，在a、b兩端接入電源或電流表組成不同裝置,以下正確的是（）

A.接電源，和發電機的原理相同

B.接電流表，和電動機的原理相同

C.接電源，可將電能轉化為機械能

D.接電流表，移動直導線電流表指針一定偏轉

二.填空題（共3小題）

5.（2024?泰州）利用圖甲裝置“觀察磁場對通電直導線的作用”，在M、N之間接入電源，通電后輕質

鋁棒AB向左運動，若只調換磁體的N、S極，通電后鋁棒AB將向—一運動；圖乙中，不改變線

圈中的電流方向，線圈（能/不能）持續轉下去。

MN

6.（2024?無錫）將導體AB、開關、靈敏電流計、蹄形磁體按如圖方式組裝起來。開關后,

讓導體AB水平向右運動，會觀察到電流計指針偏轉，說明回路中有產生。

7.（2024?徐州）如圖所示是自制交流發電機模型。風車轉動，線圈在磁場中做磁感線運動時,

電路中就會產生感應電流，電流方向與方向和導體運動方向有關。如果把小量程電流表換成

電池，把模型當作電動機，此時線圈（填“能”或“不能”）持續轉動。

三.作圖題（共4小題）

8.（2024?無錫）請在圖中的括號內標出通電螺線管左端的磁極，并在P點標出磁感線的方向。

9.（2024?連云港）如圖所示，請標出通電螺線管的N、S極并用箭頭畫出圖中磁感線的方向。

10.（2024?南京）圖中，根據磁感線方向標出小磁針N極和電源的正極。

三.實驗探究題（共6小題）

12.（2024?鹽都區三模）某興趣小組發現一種橢球形磁鐵，他們想知道該磁體的磁極分布情況，于是提出

了以下三種猜想：

猜想1：磁極呈橫向分布（如圖，左側為N（S）極，右側為S（N）極）；

猜想2：磁極呈軸向分布（如圖，上面為N（S）極，下面為N（S）極）；

猜想3：磁極呈上中下分布（如圖，上下面為N（S）極，中部為S（N）極）。

（1）根據所學知識，他們經過討論，斷定猜想是錯誤的。你認為他們判斷的依據

是：;

（2）為了驗證其他猜想，他們沿橢球形磁鐵長軸方向拿住上面的磁鐵，如圖丁所示實驗，結果觀察到下

面的磁鐵均會掉落。根據實驗丁可以初步判斷，猜想可能是錯誤的，同組的部分同學認為：有

可能是下面的橢球體磁鐵太重所致，為了進一步驗證實驗的判斷，他們接下來的操作是：

（不用其它器材）；

（3）請設計一個簡單實驗，確定橢形磁鐵磁極的位置，簡述你的實驗方案。主要器材：；

簡要做法：；如何判斷：。

13.（2024?如皋市二模）在“探究通電螺線管外部的磁場分布”實驗中：

（1）小明在嵌入螺線管的玻璃板上均勻撒滿細鐵屑，閉合開關后玻璃板（填寫操作方法），

觀察到細鐵屑的排列如圖甲所示，同時觀察到小磁針發生偏轉,則說明通電螺線管周圍存在O

此時，如果移走小磁針，該結論（選填“成立”或“不成立”）；

（2）如圖乙把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針極的方向，這個方

向就是該點的磁場方向。由此判斷，通電螺線管外部的磁場分布與磁體的磁場分布相似；

（3）接下來小明斷開開關，對調電源的正負極，閉合開關后，觀察小磁針的指向。此時小明是想要探究

通電螺線管的極性與的關系。

14.（2024?工業園區校級二模）圖甲是某小區高層住宅電梯結構的示意圖，它主要是由轎廂、滑輪、配重、

纜繩及電動機等部件組成，小明家住該小區某棟樓的16樓，他乘電梯從1樓勻速升到16樓用時50s,

已知每層樓的高度為3m,小明重600N,轎廂重5400N,動滑輪和細繩的重力以及摩擦力均忽略不計，

針對此過程，解答下列問題。

（1）拉力F的功率為Wo

（2）出于安全考慮，電梯都設置超載自動報警系統，圖乙是某科技小組設計的電梯工作原理圖。已知控

制電路的電源電壓U=6V,壓敏電阻R的阻值隨壓力F大小變化如圖丙所示，電梯底架自重和電磁鐵線

圈的阻值都忽略不計，當控制電路的電流達到或超過10mA時，銜鐵被吸合。

①在圖甲控制電路中，S接I時，壓敏電阻R受到的壓力F增大，控制電路中的電流增大，使電磁鐵的

磁性增強，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點K與觸點B接觸，電鈴發出警報聲，電鈴報警時若R2阻值為200C,

每位乘客體重為600N,此電梯最多可乘幾個人：；

②現要求當壓力為6X103N時，電鈴發出警報聲，可按照下列步驟對該系統進行調試：

步驟1：電路接通前，滑動變阻器R2的滑片置于最右端，調節電阻箱R1的阻值為0。

步驟2：將開關S向2端閉合，調節,直至電鈴報警。

步驟3：保持,將開關S向另一端閉合，該系統即可正常使用。

15.（2024?建鄴區校級模擬）利用圖甲所示的裝置“觀察磁場對通電直導線的作用

（1）應在M、N之間接入（選填“小量程電流表”、“電源”或“燈泡”），裝置中的導

體棒應選用輕質的（選填“鐵棒”或“鋁棒”）；

（2）如圖乙中，磁體間磁場的磁感線方向都是從磁體N極水平指向S極，且線圈所處的空間磁場強弱

是恒定不變的。通電后若cd段導線受磁場力的方向為豎直向下，則ab段導線所受磁場力的方向是豎直

向上，這兩個力（選填“是”或“不是"）一對平衡力；

（3）小明自制了一個電動機，將線圈漆包線兩端的漆全部刮去后，用導電支架托住，放入磁場中。閉合

開關，發現線圈不能持續轉動，只能在平衡位置附近擺動。為了使線圈能持續轉動，正確的刮漆方法應

該是下列哪兩種o

A.兩側全刮

B.一側全刮，另一側刮半周

C.兩側均刮上半周

D.一側刮上半周，一側刮下半周

16.（2024?宿城區校級一模）在跨學科實踐課上，某小組開展了“設計小型電動感應系統”的項目化學習

活動。下面是該小組同學交流的實踐過程，請幫助完成下列內容:

①蹄行

②弧形

③線圈

④轉軸

⑤支架

換向

⑥器

⑦電刷

⑧底座

T

i

i

i

贏

感應器

丙丁

【項目分解】

（1）制作小型電動機

（2）設計電動感應電路

【項目實施】

（3）制作小型電動機

經過課堂學習，我們了解到電動機中有線圈和磁體，圖甲是直流電動機模型（主要部件見文字說明），

圖乙是小組同學自制的簡易電動機模型電路。閉合開關，發現線圈不轉，冬冬用手輕輕轉了一下線圈，

電動機模型開始正常轉動。

①如果將圖乙中的永磁體上下磁極調換一下，線圈轉動的方向與原來轉動的方向（選填“相

同”或“相反”）。

②如圖乙所示，冬冬換用三節電池供電，發現線圈轉速變快了。不改變電源電壓，他想在電路中增加一

個元件，可以方便的調節線圈轉動的速度，結合所學的物理知識，請說出該元件的名稱是，

它跟電動機模型連接的方式是（選填串聯或并聯）。

（4）設計電動感應電路

如圖丙所示是商場的電動感應門，當有人走近時，感應器會發出信息，電路接通，電動門開始工作，門

自動打開。如圖丁所示是小組同學設計的電動感應電路，左邊電路的感應器相當于一個