第二十章电与磁—（人教版）（解析版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 第二十章 电和磁 考点精讲 考点1：磁现象、磁场 一、磁现象 1．磁性：能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。 2．磁体：具有磁性的物体。 3．磁极：磁体上磁性最强的两个部位叫磁极。（每个磁体都有两个磁极） 4. 能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。 5．磁体间相互作用的规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 6．一些物体在某些条件下可以获得磁性，这种现象叫做磁化。 二、磁场 1．定义：磁体周围存在一种看不见、摸不着的物质，称为磁场。 2．方向：物理学中把磁场对小磁针作用力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向规定为该点的磁场方向。 3．磁感线：我们把小磁针在磁场中排列情况，用一根带箭头的曲线画出来，形象地描述磁场，这样的曲线叫做磁感线。如图 （1）磁感线上任意一点的方向，与该点的磁场方向相同。　 （2）磁感线是描述磁场的方法，并不存在。 （3）磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极。 三、地磁场 1．地球周围存在的磁场叫做地磁场。 2．研究表明地磁场的形状与条形磁体的磁场很相似。 3．地磁场特点： （1）地磁N极在地理的南极附近；地磁S极在地理的北极附近。 （2）地理两极与地磁两极相反，且并不完全重合。这一现象最早由我国宋代学者沈括在《梦溪笔谈》中记述。沈括的这一发现比西方早了四百多年。 典例分析 【例1】如图所示，是条形磁体的磁场分布图，下列说法正确的是（　　） A．该条形磁铁的左端为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而引入的一种模型 【解答】解： A、磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，构成闭合曲线，由图该条形磁体的右端为N极，左端为S极，所以A说法错误； B、磁感线分布越密的地方，其磁场越强，故a处磁场比b处弱，所以B说法错误。 C、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，所以C说法错误； D、磁感线不是真实存在的，而是为了研究方便而引入的一种模型，所以D说法正确。 故选：D。 【例2】司南（早期的指南针）是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》中记载：司南之杓（sháo），投之于地，其柢指南。说的是把天然磁石磨成勺子的形状，放在水平光滑的“地盘”上，静止时它的长柄（柢）指向南方，如图所示。关于这一现象，下列说法中正确的是（　　） A．司南只有一个磁极 B．司南的长柄端指向地磁场的南极 C．地磁场的北极在地理的北极附近 D．司南的长柄端指南是由于受到地磁场的作用 【解答】解： A、任何磁体都有两个磁极，司南也有两个磁极，故A错误； B、静止时司南的长柄指向南方（指向地磁北极），故B错误； C、地磁的南极在地理的北极附近，而地磁的北极在地理的南极附近，故C错误 D、地球是一个大磁体，其周围存在地磁场，司南的长柄端指南是由于受到地磁场的作用，故D正确。 故选：D。 【例3】下列四个选项中，涂黑的一端表示小磁针的N极，将小磁针放在磁体周围，小磁针静止不动时N极指向正确的是（　　） A．A、 B．B、 C．C、 D．D、 【解答】解：A、条形磁铁的S极与小磁针S极相对，违反了同名磁极相互排斥的规律，故A错误； B、小磁针所处位置磁场方向是向下的，小磁针应与磁感线方向应平行，而不应垂直，故B错误； C、小磁针所处位置磁场方向是水平向右的，而小磁针N极水平指向右方，故C正确； D、小磁针所处位置磁场方向是水平向右的，小磁针N极水平指向右方，故D错误。 故选：C。 （1）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引. （2）磁体周围存在一种物质，能传递磁极间的相互作用，叫做磁场.磁场对放入它里面的磁体会产生力的作用. （3）磁感线并不是真实存在的，而是为了研究磁场方便而引入的。在磁体外部，磁感线总是从磁体的北极出来，回到南极。磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场方向. （4）磁场方向：在磁场中的小磁针静止时 N极所指的方向 1．我国北宋学者沈括在《梦溪笔谈》中，将指南针分为“水针”和“旱针”两类。在图所示装置中，条形磁铁左方的水盆中悬浮的“水针”和正上方悬挂的“旱针”在静止时其N极分别指向（　　） A．左，左 B．左，右 C．右，左 D．右，右 【解答】解：根据异名磁极相互吸引可知，条形磁铁的左端为S极，所以“水针”的右端为N极，“旱针”的左端为N极。 故选：C。 2．在探究蹄形磁体周围磁场的实验中，老师将玻璃板平放在磁体上，并均匀地撒上一层铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有序地排列起来，如图，对实验中有关现象的分析不正确的是（　　） A．撒铁屑的目的是将原来不存在的磁场显示出来 B．铁屑在磁场中被磁化成一个个小磁体 C．轻敲玻璃板，铁屑由于具有惯性会与玻璃板分离 D．轻敲玻璃板，铁屑与玻璃板分离后，不受摩擦力，铁屑在磁力作用下排列有序 【解答】解：A、磁体周围始终存在磁场，借助细铁屑可以显示磁体周围的磁场分布特点，但不是将原来不存在的磁场显示出来。故A错误； B、铁屑原来没有磁性，但在磁场的作用下能够获得磁性，说明被磁化了。故B正确； C、铁屑质量较小，惯性小，运动状态容易改变。所以轻敲玻璃板，铁屑由于具有惯性会与玻璃板分离。故C正确； D、铁屑受到磁场的作用，轻敲玻璃板，铁屑与玻璃板分离后，不受摩擦力，铁屑逐渐有序排列。故D正确。 故选：A。 3．如图所示的两条曲线是两条磁感线，若将一枚小磁针放在A处，小磁针的S极将指向图中所示的（　　） A．a方向 B．b方向 C．c方向 D．d方向 【解答】解：磁感线的方向表示的就是磁场的方向，所以把一枚小磁针放在A点，小磁针静止北极所指的方向与磁场方向、磁感线方向相同，故N极斜向上，S极斜向下。 故选：B。 4．如图所示，a处的磁场比b处的磁场　 　（强/弱），静止在a处的小磁针的北极指向　 　（左/右）。若将此磁体在空中悬吊起来，静止时图示的右端指向地磁场的　 　（南/北）极。 【解答】解：磁感线越密集，该处磁场越强，越稀疏，故图中a处的磁场比b处的磁场弱；磁体外部的磁感线是从N极出发，回到S极的，所以磁体的右侧是N极，左侧是S极，故a点所放小磁针静止时北极指向左；地磁场的北极在地理南极附近，地磁场南极在地理北极附近，如果将此磁体在教室中悬吊起来，静止时图示的右端指向北方，即地磁场的南极。 故答案为：弱；左； 南。 5．机械手表一般不应放在磁体周围，这是因为这样放置，手表会被　 　，走时不准。 【解答】解：手表是由钢性材料制成的，如果将手表放在磁体周围，则钢性材料会被磁化，磁化后磁性不易消失，从而影响指针的转动而走时不准。 故答案为：磁化。 6．如图所示，小磁针在条形磁体作用下处于静止状态，请标出小磁针的N极和A点处的磁场方向（用箭头表示）。 【解答】解：条形磁体的左端为N极，右端为S极，则小磁针的左端为S极，右端为N极，在磁体外部磁感线从N极流向S极，故A点的磁场方向向左。如图所示： 7．请在如图中画出磁感线的方向，并标明磁体的N极和S极（小磁针涂黑的一端表示N极）。 【解答】解：磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，小磁针自由静止时，北极所指的方向就是该点的磁场方向。如图所示： 考点2：电生磁 一、电流的磁效应 1．电流的周围存在磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。 2．通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。 3．1820年，丹麦物理学家奥斯特在课堂上做实验时发现了电和磁之间的联系。 二、通电螺线管的磁场 1．将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。 2．探究通电螺线管外部的磁场分布 结论：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。 3．通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系。 结论：通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关。 三、安培定则 内容：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极。 【例1】如图所示，为某同学探究通电螺线管磁性强弱的实验图．下列说法中正确的是（　　） ​ A. 通电螺线管上端为S极                                          B. 闭合开关，弹簧测力计示数变大 C. 电流表示数变大时，弹簧测力计示数变小           D. 调换磁铁的N、S极，弹簧测力计示数不变 【解答】解：A、当开关闭合时，通电螺线管中电流从下方流入，上方流出，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为N极，下端为S极，故A错误； B、由以上分析可知，通电螺线管上方为N极，而悬挂磁铁的下端为N极，根据磁极间的作用规律可知，两磁极相互排斥，故弹簧测力计示数变小，故B错； C、当电流表示数变大时，电路中的电流变大，则通电螺线管磁性增强，两磁极间的排斥力变大，弹簧测力计示数变小，故C正确； D、调换磁铁的N、S极，由于同名磁极相互吸引，则弹簧测力计示数变大，故D错误． 故选：C． 【例2】根据图中小磁针的指向，下列关于电磁铁极性和电源正负极的判断正确的是（   ） A. a 端是N极，c 端是负极                                      B. a 端是N极，c 端是正极 C. a 端是S极，c 端是负极                                       D. a 端是S极，c 端是正极 【解答】解：根据磁极间的作用可以判断通电螺线管的左端（a端）是N极，根据安培定则，可以判断电流从螺线管的左端进入，从右端流出，所以电源的左端（c端）是正极，右端（d端）是负极．如图． 故选B． 安培定则中共涉及三个方向：①电流方向；②线圈绕向；③磁场方向；关于这方面的考查，一般是直接或间接告诉其中的两个，利用安培定则来确定第三个方向. 1．（2021·四川泸州市·中考真题）如图所示是探究电磁铁磁性特点的电路图，闭合开关后，其电磁铁的A端是______极，当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，电流表的示数______（选填“变大”“变小”或“不变”），电磁铁的磁性______（选填“变强”“变弱”或“不变”）。 【答案】S 变小 变小 【详解】 [1]根据安培定则可知，四指的方向为电流的方向，大拇指的方向即为N极的方向，故B为N极，A为S极。 [2]当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，滑动变阻器接入的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，故电流表的示数变小。 [3]电流变小，通电螺线管的磁性变弱。 2．（2021·安徽中考真题）小林将导线绕在一根铁钉上，制成电磁铁，与电池接通后，如图所示，铁钉的尖端为______ （选填“N” 或“S”）极。 【答案】N 【详解】 由图可知，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，由安培定则可知电磁铁的右端是N极，左端是S极，铁钉的尖端为N极。 3．下图中用右手螺旋定则判断通电螺线管极性正确的是（   ） A.           B.           C.           D.  【解答】解：A、从图可知，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的螺旋管的右端为N极，左端为S极，故A正确； B、从图可知，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的螺旋管的左端为N极，右端为S极，故B错误； C、从图可知，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的螺旋管的左端为N极，右端为S极，故C错误； D、从图可知，用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的螺旋管的左端为S极，右端为N极，故D错误； 故选A． 4．图中通电螺线管的极性标注正确的是（   ） A.             B.          C.            D.  【解答】由右手螺旋定则可知，C正确。 5．（2021·江苏连云港市·中考真题）如图乙所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。 【答案】 【详解】 （2）根据电源的正负极可以确定电流从螺线管的右端进左端出，结合安培定则即可确定螺线管的左端为S极右端为N极，在磁体的周围，磁感线从磁体的N极出发回到S极，如下图所示 考点3：电磁铁 电磁继电器 一、电磁铁 1．插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。 2．有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。 二、电磁铁的磁性 1．电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？ （1）匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。 （2）电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，电磁铁的磁性越强。 三、电磁继电器 1．电磁继电器：电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 2．电磁继电器的构造 3．电磁继电器的工作原理 【例1】（2021·浙江湖州市）如图是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中（　　） A．利用了电磁感应原理 B．利用了通电导体在磁场中受力的原理 C．利用了电流的磁效应 D．产生了直流电 【答案】A 【详解】 A．线圈振动，切割永磁体的磁感线产生电流，属于电磁感应现象，故A符合题意； B．通电导体在磁场中受力是电动机的原理，故B不符合题意； C．这里是没有利用电流的磁效应，故C不符合题意； D．振膜上的线圈左右振动，电流方向改变，不是直流电，故D不符合题意。 故选A。 【例2】（2021·浙江宁波市）夏天的紫外线较强，人们在户外活动时间过长，会造成皮肤灼伤，甚至诱发皮肤癌。小宁利用紫外光敏电阻对紫外线较灵敏的性质，设计了如图所示电路。当户外紫外线增强到设定值时，S2闭合，电动机转动，遮阳棚上防紫外线的遮阳布展开。 （1）调试时发现，当户外紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合。为了达到设计要求，需要把滑动变阻器R1的滑片P向______（填“左”或“右”）移动； （2）从安全用电的角度分析，进户线a应该是______线。 【答案】右 火线 【详解】 （1）[1]由图可知，开关S2与电磁铁衔铁为一体，紫外线增强到设定值时，S2仍未闭合，说明电磁铁的磁性不够强，不能将衔铁吸下。为了达到设计要求，则应增大电磁铁对衔铁的吸引力，在电磁铁线圈匝数一定时，应增大电磁铁电路中的电流，故需要把滑动变阻器R1的阻值减小，滑片P应向右移动。 （2）[2]为了安全用电，控制电动机的开关S2应接在火线上，由图可知，开关S2接在进户线a上，说明a为火线。 【例3】如图所示，A、B两个相同的铁钉上绕有不同匝数的线圈，把它们接入电路中。 （1）闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为线圈通电时，铁钉具有磁性。由安培定则可知：A的上端为它的______（填“N”或“S”）极； （2）B铁钉能吸引更多的大头针，这是因为绕在它上面的线圈匝数较多，而线圈中的电流______（填“大于”或“等于”或“小于”）绕在A铁钉上的线圈中的电流； （3）不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向______ （填“左”或“右”）移。 【答案】 (1). N (2). 等于 (3). 左 【解析】 【详解】(1)[1]闭合开关，铁钉下端都吸引了大头针，这是因为线圈通电时，铁钉具有磁性；由安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向直导线中电流方向，那么四指指向就是通电导线周围磁场的方向；可知A的上端为它的N极。 (2)[2]B铁钉能吸引更多的大头针，这是因为绕在它上面的线圈匝数较多，线圈与绕在A铁钉上的线圈串联，故线圈中的电流等于绕在A铁钉上的线圈中的电流。 (3)[3]不改变线圈匝数，要想铁钉能吸引更多的大头针，可以将滑片P向左移，增大电路电流。 （1）电磁铁的磁性有无由通断电控制;电磁铁的磁性强弱跟电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯有关. （2）电磁继电器及电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关的探究实验 ① 探究电磁铁磁性强弱的影响因素时采用转换法和控制变量法. 转换法:电磁铁的磁性强弱通过电磁铁所吸引的小磁针的数目来比较. 控制变量法:探究电磁铁的磁性强弱与电流的关系时,要保证线圈匝数相同;探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系时,要保证电流相同. ② 实验结论: a.线圈匝数相同时,电流越大,电磁铁的磁性越强;b.电流相同时,线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强. 1．大多数新冠肺炎患者会出现发热症状，已知热敏电阻的阻值随人体辐射的红外线而改变，人体温度越高热敏电阻的阻值越小。某同学据此设计了一个红外线体温安检电路。要求无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，红灯亮且电铃响起。下列设计符合要求的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】无人或体温低于37.3℃的人经过时仅绿灯亮，高于37.3℃的人经过时，电阻的阻值越小，则电路中的电流越大，红灯亮且电铃响起，说明红灯与电铃要串联，且它们要与绿灯并联。 A．A图红灯装在干路，不论啥情况红灯均亮，A不符合题意； B．B图绿灯与电铃串联，绿灯发光时电铃响，B不符合题意； C．C图红灯与电铃串联，且它们与绿灯并联，故C符合题意； D．D图在任何情况下红灯均发光，D不符合题意。 故选C。 2．巨磁电阻（GMR）效应指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象，如图是说明巨磁电阻特性原理的示意图，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，下列说法正确的是（　　） GMR 指示灯 S1 S2 P 电磁铁 V L A．指示灯变暗，电压表示数变大 B．指示灯变暗，电压表示数变小 C．指示灯变亮，电压表示数变大 D．指示灯变亮，电压表示数变小 【答案】A 【解析】由左图可知，电磁铁与滑动变阻器串联，当闭合S1、S2且将滑片P向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，由I=可知，左侧电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，电磁铁的磁性变弱，因巨磁电阻的电阻在磁场中急剧减小，所以，巨磁电阻（GMR）的阻值变大，右图中指示灯和巨磁电阻串联的总电阻变大，电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，所以，由P＝UI可知，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故CD错误；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，巨磁电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大，故A正确、B错误。 3. 如图是小敏设计的汽车尾气中CO排放量的检测电路。当CO浓度高于某一设定值时，电铃发声报警。图中气敏电阻R阻值随CO浓度的增大而减小。下列说法正确的是（　　） A. 电铃应接在A和C之间 B. 当CO浓度升高，电磁铁磁性减弱 C. 用久后，电源电压U1会减小，报警时CO最小浓度比设定值高 D. 为使该检测电路在CO浓度更低时报警，可将R2控制电路的滑片向下移 【答案】 C 【解析】（1）当CO浓度增大，电阻减小，电流增大时，电磁铁才会吸引衔铁，这时电铃工作报警，根据触点位置确定电铃的位置； （2）电磁铁的磁性随线圈电流的增大而增大，减小而减小； （3）电磁铁吸引衔铁需要的磁力是不变的，即线圈中需要达到的电流大小不变，根据欧姆定律判断电源电压减小后电阻的变化，进而判断出气敏电阻的阻值变化，最终判断出CO浓度设定值的变化； （4）据上可知，报警时控制电路中电流保持不变，即总电阻不变；根据气敏电阻的阻值变化判断变阻器的阻值变化，进而确定滑片的移动方向。 A、当CO浓度增大，电阻减小，电流增大时，电磁铁才会吸引衔铁，这时衔铁与下面的触点接通，只有电铃在BD部分才能报警，故A错误； B、当CO浓度增大，电阻减小，电流增大时，电磁铁的磁性会增强，故B错误； C、电磁铁吸引衔铁需要的磁力是不变的，即线圈中需要达到的电流大小不变；当电源电压减小时，控制电路部分电流变小，此时电磁铁磁力较小不能将衔铁吸下来报警；只有CO的浓度继续增大，气敏电阻的阻值继续减小，电路电流增大才能再次报警，因此报警时CO的最小浓度设定值偏高，故C正确； D、报警时控制电路中电流保持不变，即总电阻不变；当CO的浓度降低时，气敏电阻的阻值变大，为了正常报警，变阻器的阻值必须变小，即滑片向上移动，故D错误。 4. 虽然纯净的水是不导电的，但一般的水都能导电。根据水的导电性可以设计一种水位自动报警器，其原理如图所示｡图中的螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更_____(选填“强”或“弱”)；当水位到达金属块A时，_____(选填“红”或“绿”)灯亮。 【答案】 (1). 强 (2). 红 【解析】 【详解】[1]螺线管中插入了一根软铁棒，通电后磁性会更强，原因是因为铁芯被通电螺线管的磁场磁化，磁化后的铁芯也变成了一个磁体，这样由于两个磁场互相叠加，从而使螺线管的磁性大大增强。 [2]当水位到达金属块A时，电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。 5. 电磁铁通电后，小磁针N极转至图所示位置，此时铁块在水平桌面上静止并受到电磁铁吸引。 (1)电磁铁甲端应为N极还是S极? 【答案】(1) N极； 【解析】 【详解】(1) 由图可知，小磁针的N极转至左边，根据异名磁极相互吸引，则电磁铁的右端是S极，左端是N极，即甲端为N极。 6．在探究电磁铁的实验中，用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B。闭合开关，移动滑片后，铁钉A和B都能吸住一些大头针，如图所示。经实验发现，磁铁磁化大头针时，仍满足异名磁极相吸引的关系，并且B下方大头针下端为N极。请在图中标出A下方大头针下端的磁极名，并在电源的两端注明+ -极。 【答案】 【解析】 【详解】电流从电源正极出发，根据右手定则，即可判断A下方大头针下端的磁极名和电源的两端+ -极，如图所示。 考点4：电动机 一、磁场对通电导线的作用：演示实验 1．通电导线在磁场中要受到力的作用。 2．通电直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。 二、电动机 1．电动机由两部分组成： 　能够转动的线圈，也叫转子。 　固定不动的磁体，也叫定子。 2．换向器 　通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。 3．电动机的工作原理 【例1】（2021·安徽中考真题）图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝