?專題20 電與磁（講練）

1.了解：磁體、磁極、磁性和磁現(xiàn)象；磁感線的特點；電磁鐵的基本構造和工作原理。
2.會：判斷常見電流的磁場；分析常見磁現(xiàn)象類型；根據電磁感應現(xiàn)象解釋簡單現(xiàn)象。
3.理解：磁場的基本性質；磁極的概念；電生磁現(xiàn)象（電流的磁場）；電動機的工作原理；磁場對電流的作用力；電磁感應現(xiàn)象。

一、思維導圖

二、知識梳理
知識點一：磁性和磁場
1. 磁性：物體吸引鐵、鈷、鎳的性質叫磁性，具有磁性的物體叫磁體。磁體不同部位的磁性強弱并不相同，磁性最強的部分叫磁極。
2.磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。
3. 判斷物體是否具有磁性的幾個方法：
（1）根據磁體的吸鐵性判斷：將被測物體靠近鐵類物質（如鐵屑），若能吸引鐵類物質，說明該物體具有磁性，否則沒有磁性。
（2）根據磁體的指向性判斷：在水平面內自由轉動的被測物，靜止時若總是指南北方向，說明該物體具有磁性，否則便沒有磁性。
（3）根據磁極間的相互作用規(guī)律判斷：將被測物體分別靠近靜止的小磁針的兩極，若發(fā)現(xiàn)有一端發(fā)生排斥現(xiàn)象，則說明該物體具有磁性。若與小磁針的兩極都表現(xiàn)為相互吸引，則該物體沒有磁性。
（4）根據磁極的磁性最強判斷：A、B兩個外形相同的鋼棒，已知其中一個具有磁性，另一個沒有磁性，具體的區(qū)分方法是：將A的一端從B的左端向右滑動，若發(fā)現(xiàn)吸引力的大小不變，則說明A有磁性；若吸引力由大變小再變大，則說明B有磁性。
4. 磁場和磁感線
磁場：磁體間存在一種看不見、摸不著的特殊物質，即磁場。它有強弱和方向。
磁場方向：物理學規(guī)定小磁針靜止時N極的所指的方向（即N極受力方向）是這一點的磁場方向。
磁場的基本性質：就是對放入其中的磁體產生磁力的作用。
磁感線：為了描述磁場情況而畫的帶箭頭的曲線。磁場是客觀存在的，磁感線是人們假象出來的。磁感線是立體分布的，且不交叉；磁體周圍的磁感線總是從N極出發(fā)回到S極的；它的疏密表示磁場的強弱。
常見的幾種磁場的磁感線分布如圖所示

地磁場：地球是個大的條形磁體，地磁的N極在地理的南極附近，地磁的S極在地理的北極附近，海龜信鴿都是利用地磁場來導航的。
知識點二：電生磁（電流的磁場）
1.奧斯特實驗
（1）現(xiàn)象：閉合開關小磁針偏轉，斷開開關小磁針回到原位，改變電流方向磁針反向偏轉。

（2）結論：該實驗說明通電導體的周圍有磁場，磁場的方向與電流的方向有關。
（3）實驗注意：要將導線平行的放在靜止小磁針的上方。
2.通電螺線管的磁場
（1）磁場特點：外部磁場方向與與條形磁鐵的磁場相似，磁感線從N極出來，進入S極；在螺線管的內部，磁感線由S極指向N極。
（2）安培定則：螺線管的極性用安培定則判定
內容：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螺線管的北極。
判斷方法：先標出螺線管中的電流方向;用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
知識點三：電磁鐵 電磁繼電器
插有鐵芯的通電螺線管就是電磁鐵。軟鐵芯在通電螺線管中被磁化，也產生磁場，電磁鐵周圍的磁場既有電流產生的磁場，又有磁鐵產生的磁場。
要點詮釋：
1.電磁鐵的優(yōu)點：（1）磁性強弱與通入的電流大小和線圈的匝數(shù)有關，電流越大，磁性越強；在電流一定時，外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強；（2）磁性有無可由電路的通斷來控制。通電時有磁性，斷電時磁性立即消失。（注意：電磁鐵中的鐵芯必須采用軟鐵，而不能用鋼，因為鋼能保持磁性）；（3）磁極的性質可以通過電流的方向來改變。
2.揚聲器：（1）構造：固定的永磁體，線圈，錐形紙盆。

（2）工作原理：它是把電信號轉換成聲信號的一種裝置。由于線圈中通過的電流是交變電流，它的方向不斷改變，線圈就不斷的被永磁體吸引和排斥使線圈來回振動，同時帶動紙盆的振動，于是揚聲器就發(fā)出了聲。
3.電磁繼電器：（1）電磁繼電器的工作原理：通過控制電磁鐵的電流，來達到控制工作電路的目的。因此，一般的繼電器電路由（低壓）控制電路和（高壓）工作電路兩部分組成。
電磁繼電器的工作電路和控制電路的組成和特點如圖所示：

知識點四：電動機（磁場對通電導體的作用）
1. 通電導體在磁場中受到磁力的作用，磁力的方向與磁場方向、電流方向有關。
2.應用：電動機。其能量的轉化為：電能轉化為機械能。
2. 直流電動機為什么需裝換向器？
當線圈轉到如圖所示位置時，ab邊和cd邊受的磁場力恰好在同一條直線上，而且大小相等，方向相反，線圈在這個位置上受到相互平衡的兩個磁場力的作用，所以不能連續(xù)轉動下去。如何才能使線圈連續(xù)轉動下去呢？我們設想線圈由于慣性而通過平衡位置，恰在這時使線圈與電源線的兩個接頭互換，則線圈中的電流方向改變，它所受的磁場力的方向變成與原來的方向相反，從而可使線圈沿著原來旋轉方向繼續(xù)轉動。因此，要使線圈連續(xù)轉動，應該在它由于慣性剛轉過平衡位置時，立刻改變線圈中的電流方向。能夠完成這一任務的裝置叫做換向器。其實質是兩個彼此絕緣銅半環(huán)。

知識點五：發(fā)電機（電磁感應的現(xiàn)象）
1.電磁感應：閉合電路的部分導體在磁場中切割磁感線運動就會產生感應電流的現(xiàn)象。
2. 產生感應電流必須同時滿足三個條件：
（1）電路是閉合的；（2）導體要在磁場做切割磁感線的運動；（3）切割磁感線運動的導體只能是一部分，三者缺一不可。如果不是閉合電路，即使導體做切割磁感線運動，導體中也不會有感應電流產生，只是在導體的兩端產生感應電壓。
3.感應電流的方向：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。因此要改變感應電流的方向，可以從兩方面考慮，一是改變導體的運動方向，即與原運動方向相反；二是使磁感線方向反向。但是若導體運動方向和磁感線方向同時改變，則感應電流的方向不發(fā)生改變。
4.應用：發(fā)電機
發(fā)電機的原理是電磁感應，發(fā)電機的基本構造是磁場和在磁場中轉動的線圈。其能量轉換是把機械能轉化為電能。

考點一：磁現(xiàn)象與磁場
【備考方略】
解答此類考題需要掌握以下知識點：
1. 磁體分天然磁體和人造磁體。磁體的兩端磁性最強，中間磁性最弱。將一塊磁體分成若干小磁體，發(fā)現(xiàn)不論分成多少塊，每個磁體均有兩個磁極。

2.有些磁性材料如軟鐵、硅鋼很容易被磁化，但磁性不容易保留，稱為軟磁性材料，常用作電磁體、變壓器、發(fā)動機的鐵芯。另一些磁性材料，如合金鋼、碳鋼不容易被磁化，但是一旦被磁化后磁性能長期保留，稱為硬磁性材料，常用作揚聲器、話筒等設備中的永磁體。許多材料既不能被磁化，也不能被磁鐵吸引，例如橡膠、塑料、鋁、銅、金、銀等。
3.磁體的基本性質有：
（1）吸鐵性。磁體只能吸引鐵、鈷、鎳等磁性材料，而不能吸引鋁、銅、木材等非磁性材料。利用“吸鐵性”也可判斷物體有無磁性。
（2）指向性。磁體自由靜止時具有指南北方向的性質。利用“指向性”不僅可以判斷物體有無磁性，而且還可確定磁體的極性。
4.磁場的性質：磁場對放入其中的磁體具有力的作用。常用小磁針是否受到力的作用來檢驗小磁針所在的空間是否存在磁場。
3.磁場的方向：對磁場方向的描述人為規(guī)定為：在磁場中的某一點，小磁針靜止時N極所指的方向就是該點的磁場方向。
4.磁感線的特點：
(1)磁感線是人為引入的一組假想曲線，是模擬無數(shù)小磁針在磁場中的分布和排列情況而畫出的曲線，磁場中并沒有客觀存在的磁感線。
(2)用磁感線能形象地確定磁場的方向．磁感線上任一點的切線方向與該點的磁場方向一致。
(3)用磁感線能表示磁場的強弱。磁感線越密處磁場越強，磁感線越疏處磁場越弱。
(4)磁感線為閉合曲線。在磁體外部，從N極到S極；在磁體內部，從S極到N極。
(5)任意兩條磁感線不能相交。因為在磁場中任一點，其磁場只有一個確定的方向。
(6)磁感線是空間立體分布的，不只是在一個平面上。
5.地磁場：地球本身就是一個巨大的磁體，地球周圍空間存在的磁場叫做地磁場。
6.地磁場的兩極：地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。地磁的兩極與地理的兩極并不重合。

（1）值得注意的是，雖然我們可以通過磁場的基本性質來認識磁場的存在，即通過放入磁體來感知磁場的存在，但這并不表示沒有放磁體的空間就不存在磁場。在磁體周圍沒有放入磁體時，磁場仍然客觀存在，只是磁場的基本性質沒有表現(xiàn)出來。
（2）磁偏角：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，磁偏角是我國宋代的沈括最早發(fā)現(xiàn)的。
（3）指南針之所以指示南北是由于地磁場的作用，小磁針的S極指南，是由于地磁場的N極在地理南極附近，根據磁極間的相互作用可知，小磁針的S極指南，N極指北。

【經典例題】（2021·湖南郴州市·中考真題）a、b兩個磁極間的磁感線分布如圖所示。下列說法正確的是（　?。?。

A．a端磁極是S極，b端磁極是N極；
B．P點沒有磁場；
C．磁感線是真實存在的；
D．Q點的磁場方向水平向右
【答案】D。
【解析】A．磁感線的方向由N極指向S極，由圖可知，a端磁極是N極，b端磁極是S極，故A錯誤；
B．處于磁場中的任意位置都有磁場，磁感線只是為了直觀的描述磁場假想出來的，它的疏密程度代表磁場的強弱，因此P點雖然不在畫出的磁感線上，但依然有磁場，故B錯誤；
C．磁場是真實存在的，但是磁感線是不存在的，是為了方便描述磁場而假想出的一個模型，故C錯誤；
D．Q點的磁場方向由a端指向b端，水平向右，故D正確。故選D。
【舉一反三】
1．（2021·湖南常德市·中考真題）如圖所示，甲、乙為條形磁體，中間是電磁體，虛線是表示磁極間磁場分布情況的磁感線，則可以判斷圖中A、B、C、D四個磁極依次是（　?。?。

A．N、N、S、S B．S、S、N、S
C．N、N、S、N D．S、S、N、N
【答案】B。
【解析】A C．根據右手螺旋定則， 四指的方向為電流的方向，大拇指的指向為磁極的方向，則C端為N極，B端為S極，故A錯誤；C錯誤；
B D．電磁鐵的B端為S極，C端為N極，根據磁感線的分布可知，磁感線方向從N極出發(fā)，回到S極，A端也是回到磁極，故A為S極，而CD之間的磁極是從C出發(fā)到D，即從N極出發(fā)，直接指向S極，故B正確；D錯誤。故選B。
2．（2021·山西中考真題）如圖所示的磁懸浮地球儀，在地球儀底端有一個磁鐵，在底座內部有一個金屬線圈，線圈通電后，地球儀可懸浮在空中。下列說法正確的是（　?。?br />
A．地球儀周圍存在磁場，同時也存在磁感線；
B．地球儀周圍的磁場分布是均勻的；
C．地球儀周圍各點的磁場方向都相同；
D．地球儀是利用同名磁極相互排斥的原理懸浮的
【答案】D。
【解析】A．磁場真實存在，磁感線真實不存在，故A錯誤；
B．地球儀周圍磁場強度不同，磁場不均勻，故B錯誤；
C．地球儀周圍的磁場方向不同，故C錯誤；
D．地球儀可懸浮在空中是利用同名磁極相互排斥的原理，故D正確。故選D。
3．（2021·江蘇蘇州市·中考真題）《論衡》中記載：“司南之杓、投之于地，其柢指南”。如圖。“柢”即握柄，是磁體的_______極，司南之所以能指南北，是由于受到_______的作用。

【答案】S（南）；地磁場。
【解析】[1]由題意知，司南放在地上時，握柄指向地理的南方，而地磁極的N極在地理南方附近，據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以握柄是磁體的S（南）極。
[2]司南靜止時指南北是由于它受到地磁場的作用。
考點二：電生磁（電流的磁效應）及其應用
【備考方略】
1.指閉合電路中產生電流，電流通過導體時在導體(即電流)周圍產生一定范圍大小的磁場，這種由電流產生的磁場叫電流的磁場。由電流的磁場可知，電流不僅具有熱效應，還具有磁效應。
2.在通電導體旁放置小磁針，小磁針的指向發(fā)生偏轉，這說明電流周圍存在磁場。
3.電流的磁場有強有弱，其磁場強度大小與電流的大小有關，一定條件下，電流越大，電流的磁場就越大。
4.電流的磁場具有方向，其磁場方向的判斷可用安培定則進行判斷，即用右手握住導線(導體或電流)使大拇指的指向為電流的流向(電流從正極到負極，大拇指指向負極)，此時四指環(huán)繞的方向就是磁場的方向。
安培定則
1.安培定則的應用同學們必須熟練掌握，相關的試題常以選擇題、填空題或作圖題的形式出現(xiàn)。常見的幾種題型有：一是根據電流方向確定磁極的極性；二是根據磁極的極性確定電流方向；三是知道電源的極性和電磁鐵的極性，作出繞線情況。這部分內容的試題多與電源外部電流方向的規(guī)律、磁場中某一點磁場方向的規(guī)定、磁極間的相互作用規(guī)律、通電螺線管周圍磁感線的方向等知識聯(lián)系在一起，綜合進行考查。學習時，除了掌握這些知識外，還要通過適量練習，不斷增強識圖能力和空間想象力。
2.通電螺線管中的安培定則：用右手握住螺線管，讓四指環(huán)繞的方向與電流方向相同，那么拇指的指向就是通電螺線管的N極。
3.通電直導線中的安培定則：用右手握住通電直導線，讓大拇指指向直導線中電流方向，那么四指指向就是通電導線周圍磁場的方向。
【經典例題】（2021·北京中考真題）在探究通電螺線管的磁場特點時，通電螺線管在某狀態(tài)下的兩個實驗現(xiàn)象如圖所示，其中小磁針（黑色一端為N極）靜止時的指向情況如圖甲所示。鐵屑靜止時的分布情況如圖乙所示。圖中能正確用磁感線描述這兩個實驗現(xiàn)象的是（ ）。

A． B．C．D．
【答案】C。
【解析】通電螺線管的外部磁場和條形磁體的磁場相似，由甲圖中小磁針的分布情況可以判斷該通電螺線管的左側為S極，右側為N極。我們規(guī)定小磁針靜止時的N極指向為該點的磁場方向，所以在磁體外部，磁感線總是從N極出發(fā)回到S極。而在磁體內部，磁感線的分布和磁體的N、S極一致，由此判斷，A、B、D不符合題意；C符合題意。故選C。
【舉一反三】
1．（2021·四川眉山市）如圖所示，將某發(fā)光二極管的兩極接入電路的a、b兩點，閉合開關時，通電螺線管旁邊小磁針S極向右偏轉。下列判斷正確的是（ ）。

A．通電螺線管右端為N極；
B．電源左端為正極，右端為負極；
C．發(fā)光二極管極接點，極接點；
D．圖中P處磁感線的方向從螺線管右端到左端
【答案】C。
【解析】A．根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引可知，通電螺線管的左端為N極，右端為S極，故A錯誤；
B．根據安培定則可知，當通電螺線管的左端為N極時，螺線管上的電流方向向上，因為電流是從電源正極流出的，所以電源右端為正極，左端為負極，故B錯誤；
C．發(fā)光二極管具有單向導電性，只有電流從長針進短針出時，二極管才發(fā)光，所以發(fā)光二極管極接點，極接點，故C正確；
D．磁感線的方向是從N極到S極，所以圖中P處磁感線的方向從螺線管左端到右端，故D錯誤。故選C。
2．（2021·遼寧中考真題）如圖所示，開關斷開時，小磁針靜止，a端指向北方；開關閉合時，小磁針順時針旋轉90°后靜止。
（1）標出磁感線的方向；
（2）在括號內標出電源的的正極或負極；
（3）標出電磁鐵右端的極性。

【解析】開關斷開時，小磁針靜止，a端指向北方；開關閉合時，小磁針順時針旋轉90°后靜止，可知小磁針的S靠近通電螺線管，即通電螺線管右端為N極；根據安培定則，電流從螺線管右端流入，即電源右端為正極；根據在磁體外部磁感線從N極出來，回到S極可知磁感線的方向指向螺線管左側，即S極，如圖。

3．（2021·四川攀枝花市）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。

【答案】負；向北。
【解析】[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(guī)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。
考點三：電磁鐵與電磁繼電器及其應用
【備考方略】
1.電磁鐵：電磁鐵是一個內部插有鐵芯的螺線管。
（1）電磁鐵的優(yōu)點：1）電磁鐵磁性有無，可由電流的有無來控制；2）電磁鐵磁性強弱，可由電流大小和線圈匝數(shù)的多少來控制；3）電磁鐵的磁性可由電流方向來改變。
（2）電磁鐵磁場方向判斷：電磁鐵的磁場方向可以用安培定則來判斷。
（3）對電磁鐵的考查主要內容有：1）電磁鐵的工作原理；2）電磁鐵磁場方向的判斷；3）影響電磁鐵磁性大小的因素；4）電磁鐵的應用等。
2.電磁繼電器
（1）電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關。
（2）工作原理：當較低的電壓加在接線柱D、E兩端，較小的電流流過線圈時，電磁鐵把銜鐵吸下，使B、C兩個接線柱所連的觸點接通，較大的電流就可以通過B、C帶動機器工作。

（3）對電磁繼電器的考查主要方向：1）電磁繼電器的工作原理；2）電磁繼電器的工作過程；3）對電磁繼電器工作過程的分析等。
【經典例題】（2021·浙江杭州市）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(tài)，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。
【舉一反三】
1．（2021·湖北十堰市·中考真題）如圖所示，電磁鐵的右下方有一鐵塊，在彈簧測力計作用下向左做勻速直線運動，在鐵塊從電磁鐵的右下方運動到正下方的過程中，滑片P逐漸向a端滑動，下列判斷正確的是（　?。?br />
A．電磁鐵的磁性逐漸減弱；
B．電磁鐵的上端為S極；
C．鐵塊對地面的壓強逐漸變大；
D．彈簧測力計的示數(shù)逐漸變大
【答案】B。
【解析】A．滑片P逐漸向a端滑動，滑動變阻器接入電路中的電阻變小，電路中電流變大，電磁鐵的磁性逐漸增強，故A錯誤；
B．電流從電磁鐵的下側接線柱流進，用右手定則判斷出電磁鐵的下端為N極，上端為S極，故B正確；
C．電磁鐵的磁性增強，對鐵塊產生向上的吸引力，所以鐵塊對地面的壓力變小，但受力面積不變，壓強，所以鐵塊對地面的壓強逐漸變小，故C錯誤；
D．鐵塊對地面的壓力變小，接觸面的粗糙程度不變，所以地面對鐵塊的摩擦力變小，鐵塊做勻速直線運動，彈簧測力計對它的拉力和它受到的摩擦力是一對平衡力，所以拉力變小，故D錯誤。故選B。
2.（2021·山東煙臺市）某興趣小組設計了一種路燈自動控制裝置，路燈的通斷由光控開關控制，兩路燈的額定電壓為220V，R為保護電阻，S為光控開關，白天光控并關斷開兩路燈不發(fā)光，晚上光控開關閉合，兩路燈正常發(fā)光。下列電路設計符合要求的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】A．當開關S閉合時，將銜鐵吸引下來，下面的燈亮，當開關斷開，上面的燈亮，即每一次只能亮一個燈，故A不符合題意；
B．工作電壓只有220V，而此選項中兩個燈泡串聯(lián)，兩個燈泡都不能正常發(fā)光，故B不符合題意；
C．兩燈泡并聯(lián)，都能正常發(fā)光，且當開關閉合時，銜鐵被吸下，燈泡正常發(fā)光，當開關斷開時，兩燈泡都不發(fā)光，故C符合題意；
D．不論開關是否閉合，兩個燈泡都能同時正常發(fā)光，不能同時熄滅，故D不符合題意。故選C。
3．（2021·山東濟寧市）如圖是一種溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計中封入一段金屬絲下端所指示的溫度為90℃，下列說法錯誤的是（ ）。

A．報警器利用了水銀導電和熱脹冷縮的性質；
B．報警器利用了電磁鐵通電時有磁性斷電時磁性消失的特點；
C．報警器中，水銀溫度計和電磁鐵串聯(lián)在電路中；
D．溫度達到90℃時，報警器中的燈亮同時鈴響
【答案】D。
【解析】A．報警器利用水銀導電，即當?shù)竭_警戒溫度時，水銀與金屬絲聯(lián)通，構成了閉合回路，故電鈴響，故利用的是水銀的導電性，溫度計的工作原理就是水銀的熱脹冷縮，故A正確，A不符合題意；
B．報警器就是利用了電磁鐵通電時有磁性，電鈴響，斷電時磁性消失，燈泡亮的特點的，故B正確，B不符合題意；
C．如圖所示，報警器中，水銀溫度計和電磁鐵首尾相連，故串聯(lián)在電路中，故C正確，C不符合題意；
D．溫度達到90℃時，報警器中的鈴響燈滅，而沒有到達警戒水位時，電鈴不響，燈泡亮，故D錯誤，D符合題意。故選D。
考點四：電動機與通電導線在磁場中受力
【備考方略】
1. 磁場對通電導線的作用：(1)力的方向和電流方向有關；(2)力的方向與磁感線方向有關。
2.左手定則：伸開左手，使大拇指與四指在同一平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流方向，這時，拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受磁場力的方向。
3.揚聲器是把電信號轉換成聲信號的一種裝置。當線圈中通過圖中所示的電流時，線圈受到磁鐵的吸引向左運動；當線圈中通過相反方向的電流時，線圈受到磁鐵的排斥向右運動。由于通過線圈的電流是交變電流，它的方向不斷變化，線圈就不斷地來回振動，帶動紙盆也來回振動，于是揚聲器就發(fā)了聲音。

4.電動機：通電直導線（線圈）在磁場中受到力的作用。力的方向與磁場方向、導線電流方向有關。磁場對通電導線和通電線圈作用而運動過程中，把電能轉化為機械能，電動機就是從這一理論設計制造出來的。
【經典例題】（2021·遼寧中考真題）下列四個實驗能反映電風扇工作原理的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】C。
【解析】電風扇的主要部件是電動機，電動機是利用通電導體在磁場中受力的原理工作的。
A．導體棒切割磁感應線，電流表指針發(fā)生偏轉，說明此時電路中有電流，這是電磁感應現(xiàn)象，是發(fā)電機的工作原理，故A不符合題意；
B．該圖中，閉合開關后，移動滑片，燈泡的亮度會改變，與電風扇工作原理無關，故B不符合題意；
C．電路中有電流，通電導體棒受到磁場力的作用而運動，與電動機的工作原理相同，故C符合題意；
D．該圖是奧斯特實驗裝置，能說明電流周圍存在磁場，故D不符合題意。故選C。
【舉一反三】
1．（2021·山東煙臺市）選項圖中所示的裝置中與甲圖工作原理相同的是（ ）。

A．自發(fā)電手電筒 B．話筒
C．手搖式發(fā)電機 D．揚聲器
【答案】D。
【解析】圖甲中，線圈通電后，會發(fā)生轉動，它的原理是磁場對通電線圈有力的作用。
A．自發(fā)電手電筒利用電磁感應現(xiàn)象制成的，故A不符合題意；
B．話筒利用的是電磁感應原理，故B不符合題意；
C．手搖式發(fā)電機利用電磁感應現(xiàn)象制成的，故C不符合題意；
D．揚聲器的原理是磁場對通電線圈有力的作用，故D符合題意。故選D。
2．（2021·內蒙古中考真題）如圖是某靈敏電流計的內部結構示意圖，線圈在磁場中，指針與線圈相連．當線圈中有電流通過時，線圈會轉動，原因是________________________；若改變線圈中的電流方向，指針的偏轉方向將________。

【答案】通電線圈在磁場中受力；改變。
【解析】靈敏電流計是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的，因此當線圈中有電流通過時，線圈會轉動，原因是通電線圈在磁場中受力；通電線圈在磁場中受力的方向與導體電流方向、磁場方向有關，當改變導體電流方向或磁場方向，指針的偏轉方向將改變。
3．（2021·浙江嘉興市）電動機在現(xiàn)代生產、生活中有廣泛的應用。

（1）如圖所示是電動機原理圖，將通電線圈abcd置于磁場中，線圈的ab、cd邊受到______，使線圈轉動起來；
（2）某電動車是利用電動機來驅動車輪轉動的，遇到障礙時，只要按下倒車開關就能改變線圈中______來實現(xiàn)倒車。
【答案】力的作用；電流的方向。
【解析】（1）[1]一方面，磁場對通電線圈有力的作用；另一方面，線圈轉動了起來，運動狀態(tài)發(fā)生的了改變，說明線圈受到了力的作用。
（2）[2]通電線圈在磁場中受到力的作用，受到的力的方向與電流方向和磁場方向有關，當電流方向或者磁場方向變得相反時，線圈受到的力的方向也變得相反。但如果同時改變電流方向和磁場方向，則線圈受到的力的方向則不變。按下倒車開關，改變了線圈中的電流方向，使線圈受力的方向發(fā)生改變，從而實現(xiàn)倒車。
考點五：電磁感應的現(xiàn)象與發(fā)電機
【備考方略】
1.電磁感應：當導體回路中的一部分在磁場中做切割磁感線運動時，回路中就會產生電流，這種現(xiàn)象稱為電磁感應。
2. 產生感應電流必須同時滿足三個條件：
（1）電路是閉合的；
（2）導體要在磁場中做切割磁感線的運動；
（3）切割磁感線運動的導體只能是一部分，三者缺一不可。如果不是閉合電路，即使導體做切割磁感線運動，導體中也不會有感應電流產生，只是在導體的兩端產生感應電壓。
3.感應電流的方向：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。因此要改變感應電流的方向，可以從兩方面考慮，一是改變導體的運動方向，即與原運動方向相反；二是使磁感線方向反向。但是若導體運動方向和磁感線方向同時改變，則感應電流的方向不發(fā)生改變。
4.感應電流方向的判斷：右手定則。
右手平展，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內。把右手放入磁場中，若磁力線垂直進入手心（當磁感線為直線時，相當于手心面向N極），大拇指指向導線運動方向，則四指所指方向為導線中感應電流的方向。電磁學中，右手定則判斷的主要是與力無關的方向。為了方便記憶，并與左手定則區(qū)分，可以記憶成：左力右電（即左手定則判斷力的方向，右手定則判斷電流的方向）。或者左力右感、左生力右通電。
【經典例題】（2021·廣西貴港市）圖中的a表示垂直于紙面的一根導線，它是閉合電路的一部分，它在磁場中按箭頭方向運動時，下列哪種情況不會產生感應電流（ ）。
A． B． C． D．
【答案】A。
【解析】A．磁極間的磁感線從N極指向S極，導體沒有切割磁感線，不會產生感應電流，故A符合題意；
BCD．磁極間的磁感線從N極指向S極，導體運動時都會切割磁感線，所以會產生感應電流，故BCD不符合題意。故選A。
【舉一反三】
1．（2021·遼寧中考真題）如圖所示的風能日行燈，可安裝在多種車輛上，且免接線，無需電池。車輛行駛時，風車轉動使LED發(fā)光。下列說法正確的是（ ）。

A．此裝置提供電能利用了電磁感應；B．風車轉動將電能轉化為機械能；
C．LED是由超導材料制成的；D．風車轉動利用了磁場對電流的作用
【答案】A。
【解析】A．此裝置免接線、無需電池，車輛行駛時，風車轉動使LED發(fā)光，說明風車帶動發(fā)電機給LED供電，發(fā)電機的原理是電磁感應，故A正確；
B．風車轉動帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉化為電能，故B錯誤；
C．LED是發(fā)光二極管，二極管具有單向導電性，是由半導材料制成的，故C錯誤；
D．風車轉動帶動發(fā)電機發(fā)電，是利用了電磁感應原理，故D錯誤。故選A。
2．（2021·四川攀枝花市）以下設備工作時利用電磁感應原理的（ ）。
A．洗衣機 B．發(fā)電機 C．電熱水器 D．電風扇
【答案】B。
【解析】A．洗衣機工作時把電能轉化為機械能，利用了通電導線在磁場中受力運動，故A不符合題意；
B．發(fā)電機的原理是電磁感應現(xiàn)象，故B符合題意；
C．電熱水器利用的是電流的熱效應，故C不符合題意；
D．電風扇利用了通電導線在磁場中受力運動，故D不符合題意。故選B。
3．（2021·河北中考真題）圖所示是探究電磁感應的實驗裝置，關于電磁感應現(xiàn)象，下列說法正確的是（ ）。

A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象；
B．利用電磁感應現(xiàn)象制作了電動機；
C．導線在磁場中沿不同方向運動，導線中都會有感應電流產生；
D．如果磁感線和切割磁感線方向都變得相反，導線中感應電流的方向不發(fā)生改變
【答案】D。
【解析】A．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，故A錯誤；
B．利用電磁感應現(xiàn)象制作了發(fā)電機，故B錯誤；
C．導線在磁場中沿與磁感線平行的方向運動，導線中不會有感應電流產生，故C錯誤；
D．如果磁感線和切割磁感線方向都變得相反，由右手定則得，導線中感應電流的方向不發(fā)生改變，故D正確。故選D。
考點六：探究通電螺線管外部磁場分布、什么情況下磁可以生電
【備考方略】
一、探究通電螺線管外部磁場分布
1.實驗器材：電源、開關、螺線管、小磁針若干。
2.實驗裝置
（1）實驗裝置如圖。

（2）小磁針的作用：判斷磁場中某點的磁場方向。
注：磁場中某點的磁場方向是一定的，可以用放在該店點的小磁針來判斷，但不是由小磁針決定的。
3.實驗設計與實驗
（1）實驗中用到的物理方法：轉換法。通過觀察磁體周圍鐵屑的疏密程度來判斷磁場的強弱；通過觀察小磁針的指向判斷磁場的方向。
（2）在同等螺線管不同位置放置出現(xiàn)在的目的：便于觀察磁場方向和磁場分布。
（3）不能用懸掛的大頭針代替小磁針的原因：大頭針沒有磁性，不能指示磁場方向。
（4）同等螺線管中插入鐵芯的目的：增加通電螺線管的磁性。
（5）實驗中輕敲玻璃板的目的：減小鐵屑與玻璃板的摩擦，使鐵屑在磁場力作用下有規(guī)律地排列。
（6）通電螺線管NS極的判斷方法：安培定則。
（7）小磁針靜止時，N極所指的方向就是該點的磁場方向。
4.實驗結論：通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似，磁場方向與電流方向有關。
二、什么情況下磁可以生電
1.實驗裝置：如圖。

2.設計與進行實驗
（1）實驗中用到的物理方法
1）轉換法：一、通過觀察靈敏計指針是否偏轉判斷電路中是否產生感應電流；二、通過觀察靈敏計指針偏轉方向，判斷感應電流的方向。
2）控制變量法：一、探究感應電流方向與導體運動方向關系時，控制磁場方向不變，改變導體的運動方向；二、探究感應電流方向與磁場方向關系時，控制導體運動方向不變，改變磁場方向；三、探究感應大小與導體運動速度關系時，控制磁場和導體運動方向不變，改變導體運動速度。
（2）使靈敏電流計指針偏轉更明顯的方法：換靈敏度更高的電流計、換磁性更強的磁體、加快導體切割磁感線的速度等。
（3）實驗中將靈敏電流計換成電源，可探究導體在磁場中受到力的作用。
3.實驗結論
閉合電路的一部分在做切割磁感線運動時，會產生感應電流；感應電流的方向跟磁場方向和導體切割磁感線運動的方向有關；感應電流的大小跟磁場強弱和導體切割磁感線運動的速度有關，磁場越強，導體切割磁感線運動速度越快，感應電流越大。
【經典例題】（2021·湖北宜昌市·中考真題）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(huán)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______。
【答案】磁化；條形；小磁針；改變電流方向（調換電源正負極）；小磁針的指向。
【解析】（1）[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(guī)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(huán)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。
【舉一反三】
1．（2021·湖北武漢市·中考真題）某同學用下圖所示的裝置研究電磁感應。

（1）如圖甲所示，保持蹄形磁體豎直放置，使導體AB從圖示位置向上運動，電路中______（填“無”或“有”）感應電流；
（2）如圖乙所示，保持線圈不動，使蹄形磁體快速向左運動，電流表指針______（填“不會”或“會”）偏轉；
（3）利用電磁感應原理工作的裝置有______（填“電鈴”“揚聲器”“電磁起重機”或“動圈式話筒”）。
【答案】有；會；動圈式話筒。
【解析】（1）[1]磁體磁感線的方向由N極指向S極，如圖甲所示，保持蹄形磁體豎直放置，使導體AB從圖示位置向上運動，此時導體棒有做切割磁感線運動，所以電路中有感應電流。
（2）[2]磁體磁感線的方向由N極指向S極，如圖乙所示，保持線圈不動，使蹄形磁體快速向左運動，此時導體棒切割磁感線，電路中有感應電流，電流表指針會偏轉。
（3）[3]導體棒在磁場中做切割磁感線運動，電路中產生感應電流的現(xiàn)象為電磁感應現(xiàn)象， 動圈式話筒工作時，當人對著話筒講話時，膜片就隨著聲音顫動，從而帶動連在一起的線圈在磁場中作垂直切割磁感線的運動，從而產生感應電流，所以利用電磁感應原理工作的裝置有動圈式話筒。
2．（2021·云南昆明市·中考真題）為了探究磁場，小華做了如下實驗。

甲 乙 丙
（1）探究磁體周圍的磁場：
①在玻璃板上均勻撒上一層鐵屑，再將玻璃板放在條形磁體上方，然后______玻璃板，觀察鐵屑的分布情況。鐵屑在磁場中被______成一個個小磁針，從而在磁場中有序地排列起來，如圖甲所示；
②再在玻璃板上放一些小磁針，小磁針靜止時的情況如圖乙所示，黑色一端表示磁體的N極，某點小磁針______極所指的方向就是該點的______方向；
③人們仿照鐵屑在磁場中排列的情況和小磁針N極的指向畫出一些帶箭頭的曲線來形象、直觀地描述磁場，物理學中把這樣的曲線叫作______。
（2）探究通電螺線管周圍的磁場：
①把小磁針放在螺線管四周不同的位置，通電后發(fā)現(xiàn)小磁針的指向如圖丙所示，說明通電螺線管周圍的磁場跟______磁體的磁場相似，圖中_____（選填“左”成“右”）端是螺線管的N極；
②對調電源的正負極重復上述實驗，小磁針的指向與之前相反，說明通電螺線管的極性跟______有關，斷開開關后，小磁針靜止時______極指向南方。
【答案】輕敲；磁化；N；磁場；磁感線；條形；右；電流方向；S。
【解析】（1）[1]輕敲玻璃板的目的是減小摩擦力對鐵屑的影響。
[2]鐵屑在磁場中會被磁體磁化，成為一個個小磁針，具有了磁性，從而在磁場中有序地排列起來。
[3][4]物理學規(guī)定，磁場中某點小磁針N極方向即為該點的磁場方向。
[5]為了形象地描述磁場，人們用一些帶箭頭的曲線來表示磁場的存在以及磁場的強弱，這樣的曲線叫做磁感線，磁感線不是實際存在的。
（2）[6][7]由圖丙從鐵屑的排列情況可以看出，通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，都是具有兩個磁性較強的磁極；電流左進右出，根據安培定則，右邊為N極。
[8][9]對調電源的正負極重復上述實驗，電流方向相反，小磁針的指向與之前相反，說明通電螺線管的極性跟電流方向有關；小磁針相當于指南針，靜止時S極指地理南方。
3．（2021·湖北十堰市·中考真題）小明在用如圖裝置“探究什么情況下磁可以生電”的實驗中：
（1）實驗時，小明通過觀察 ______判斷電路中是否有感應電流產生；
（2）閉合開關，若保持導體ab不動，要產生感應電流，小明正確的操作是 ______；
（3）利用此實驗中的能量轉化原理，人們在生產生活中制成了 ______。

【答案】靈敏電流計的指針是否偏轉；拉動磁體左右運動；發(fā)電機。
【解析】（1）[1]感應電流的有無是通過靈敏電流計的指針是否偏轉來體現(xiàn)的，若靈敏電流表的指針發(fā)生偏轉，就說明產生了感應電流。
（2）[2]如圖磁體上端是N極，下端是S極，則磁感線方向是上下方向的，當閉合開關，要使電路中有感應電流，必須讓導體在磁場中做切割磁感線運動，如保持ab不運動，則可以拉動磁體左右運動，導體ab此時也可以切割磁感線產生感應電流。
（3）[3]閉合電路中電流表中的電能是由于導體的運動切割磁感線而產生的，可見消耗的是機械能，所以實驗過程中是機械能轉化成電能，其重要應用是發(fā)電機的發(fā)明。


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