專題2　電和磁的關系 解析版

專題2電和磁的關系目錄專題2電和磁的關系 1◆專題精析◆ 1類型一磁場對電流的作用 1類型二影響通電導體在磁場中受力大小和方向的因素 2類型三直流電動機的構造和工作原理及能量轉化 3類型四電磁感應現(xiàn)象及產生感應電流的條件 3類型五影響感應電流大小和方向的因素 4類型六交流發(fā)電機的構造和工作原理及能量轉化 5◆培優(yōu)訓練◆ 6-21◆專題精析◆類型一磁場對電流的作用【典例分析】一束帶負電的電子流經過一暗盒附近，運動軌跡發(fā)生偏轉，如圖所示。則暗盒中可能存在的物體為（）①磁鐵②鉛塊③帶正電荷的物體④帶負電荷的物體A.①③B.②③C.②④D.只可能是③【答案】A【解析】電子的定向移動形成電流，而磁體對電流可以(由高中物理知識可知：磁場向與電流向平行時，磁場對電流設有力的作用)有力的作用，因此盒子里的物體可能是磁鐵；又因為電子帶負電，異種電荷間相互吸引，所以盒子里的物體也可能是帶正電荷的物體?！究键c突破】(1)本題考查了兩個相互作用；一是磁場對電流的相互作用；二是電荷間的相互作用。(2)注意：此題很容易遺漏其中的某種相互作用?！靖櫽柧殹恳淮慰茖W探究活動中，小明把一個正在發(fā)光的燈泡放到蹄形磁體中間，驚訝地發(fā)現(xiàn)燈絲在晃動。關于這種現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.燈絲晃動是一種電流的磁現(xiàn)象B.燈絲晃動時受力平衡C.燈絲晃動是受到磁體的吸引作用D.燈絲晃動是磁場對通電線圈的作用【答案】D【解析】由題知，有電流通過的燈絲置于磁場中，燈絲發(fā)生了晃動，說明了通電導體在磁場中受到力的作用(即磁場對通電線圈有力的作用)，不是電流的磁效應，也不是受到磁體的吸引作用，故AC錯誤，D正確；燈絲發(fā)生了晃動，運動方向不斷發(fā)生變化，運動狀態(tài)發(fā)生改變，受非平衡力的作用，故B錯誤。類型二影響通電導體在磁場中受力大小和方向的因素【典例分析】如圖所示，線圈abcd位于磁場中，K與1接通時，ab段導線受磁場力Ｆ的方向向上；當K改為與2接通時，ab段導線受磁場力（）A.方向向下B.方向向上C.為零，因為電源反接D.為零，因為電路一定是開路【答案】A【解析】如圖所示，線圈abcd位于磁場中，K與1接通時，ab段異線受磁場力F的方向向上；當K改為與2接通時，磁場方向變，導體中電流方向相反，則ab段導線受磁場力方向相反，即向下。【考點突破】（1）通電異體在磁場中受力大小的因素有：①研究對象自身的因素——即通電異體的電流大小、長度；②外界因素——即磁場的強弱；③位置因素——即通電導體的電流方向與磁場方向間的關系。(2)通電異體在磁場中受力方向的判斷：符合“左手定則”，請同學們自己總結一下它的使用步驟吧(這個定則，在高中物理中是很重要的!)【跟蹤訓練】如圖所示為研究磁場對通電導線作用的實驗裝置。當接通電源，有電流由a至b通過導線ab時，它將受到磁場力的作用而向左運動，則（）A.當磁場方向改變時，導線ab將向右運動，機械能轉化為電能B.當電流方向改變時，導線ab將向左運動，電能轉化為機械能C.當電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab仍將向左運動D.當電流方向和磁場方向同時改變時，導線ab將向右運動【答案】C【解析】只改變磁場方向和電流方向中的一個影響因素，受力運動方向改變，但能量的轉化是電能轉化為機械能，故A錯誤，B錯誤；兩個影響因素同時改變時，受力運動方向不變，故C正確，D錯誤。類型三直流電動機的構造和工作原理及能量轉化【典例分析】我國未來的航母將采用自行研制的電磁彈射器。電磁彈射器的彈射車與飛機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車內的導體通以強電流時，艦載機受到強大的推力而快速起飛。電磁彈射器工作原理與下列設備或用電器工作原理一致的是（）A.電鈴B.搖發(fā)電機C.電風扇D.電磁起重機【答案】C【解析】由題覺可知，電磁彈射器的彈射車與飛機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車內的導體通以強電流時，即可受到強大的推力，由此可知其原理是通電異體在磁場中受力而運動。A.電鈴利用電磁繼電器來工作的，故A不符合題；B.發(fā)電機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象，故不符合題；C.電風扇的主要部件是電動機，利用通電導體在磁場中受力而運動的原理工作的，故C符合題意；D.電磁起重機是利用電磁鐵工作的，故D不符合題覺。【考點突破】（1）此題考查直流電動機的構造、工作原理及能量轉化；(2)電動機與發(fā)電機的區(qū)別—是先有電流，還是先有機械能：①先有電流的是電動機(電路中已有電源)，②先有機械能的是發(fā)電機(電路中原來沒有電源)?！靖櫽柧殹楷F(xiàn)代武器中有一種新型電磁炮，它是利用電磁技術制成的一種先進武器，具有速度快，命中率高等特點，其原理是利用磁場對通電導體的作用。下圖中與此工作原理相同的是（）A.B.C.D.【答案】B【解析】電熱水壺利用了電流的熱效應工作，故A不符合題意；B圖中實驗裝置，有電源，研究通電導體在磁場中受力，故B符合題意；C圖中實驗裝置，研究的是通電導體周圍存在磁場，故C不符合題意；電磁繼電器的主要部件是電磁鐵，利用了電流的磁效應，故Ｄ不符合題意。類型四電磁感應現(xiàn)象及產生感應電流的條件【典例分析】無線充電技術應用了特斯拉線圈，用一不通電的LED燈靠近正在通電的特斯拉線圈時，LED燈發(fā)光了，下列知識可以用來解釋燈被點亮現(xiàn)象的是（）A.電流的磁效應B.磁場對電流的作用C.右于螺旋定則D.電磁感應【答案】D【解析】通電的特斯拉線圈周圍存在磁場，當不通電的LED燈靠近時，異體做切割磁感線的運動，使閉合電路中形成感應電流，LED燈發(fā)光?！究键c突破】此題考查電磁感應現(xiàn)象及產生感應電流的條件。磁生電的條件：電路是閉合的；一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。①做切割磁感線運動的導體必須是閉合電路的一部分，而不是整個電路。②只要導體運動的方向與磁感線有一定角度，而不是與磁感線平行，導體就會切割磁感線。③“切割磁感線運動”是指導體與磁場的相對運動。當導體不動，磁場運動時能切割磁感線；當磁場不動，導體運動時也能切割磁感線?！靖櫽柧殹咳鐖D是分析發(fā)電機工作原理的剖面圖，圖中小圓圈表示垂直于紙面、繞垂直于紙面的軸轉動的一根導線，它是閉合電路的一部分，當它在圖中1、2、3、4位置按箭頭方向運動時，會產生感應電流的是（）A.1和2B.1、2和3C.1、3和4D.2、3和4【答案】D【解析】小圓圈“○”表示垂直于紙面、繞垂直紙面的軸轉動的一根導線，它是閉合電路的一部分。由圖知磁感線方向水平向左，1的運動方向與磁感線方向平行，不切割磁感線，不能產生感應電流；2、3、4的運動方向切割磁感線，能產生感應電流。所以ABC錯誤，D正確。類型五影響感應電流大小和方向的因素【典例分析】如圖所示裝置，閉合開關后，將導體a沿導軌水平向右移動，導體b也會隨之向右運動。下列說法中正確的是（）A.裝置左側的原理是電流的磁效應B.裝置左側的應用實例是電動機C.裝置右側原理的能量轉化為電能轉化為機械能D.當a水平向左移動，b的運動方向不變【答案】C【解析】閉合開關，導體a和b組成一個閉合電路，閉合電路的一部分導體a在磁場中做切割磁惑線運動，閉合電路中產生感應電流，這種現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象。電路中有了感應電流之后，感應電流經過導體b，導體b成為通電異體，在磁場中受力而運動，此過程中，電能轉化為機械能。感應電流的方向會隨導體切割磁感線運動方向的變化而變化；導體所受磁場力的方向隨電流向的變化而變化?！究键c突破】影響感應電流大小的因素有(切割型)：磁場強弱、導線的有效長度、導線的有效切割速度；判斷感應電流方向的方法：符合“右手定則”，此定則請同學們自己總結它的使用步驟?！靖櫽柧殹糠ɡ谠l(fā)明了一種能夠產生持續(xù)電流的機器——發(fā)電機。某校探究小組仿制了這個發(fā)電機裝置(如圖)，對影響電流大小的因素進行如下探究。金屬圓盤可以看成是由無數(shù)根長度等于圓盤半徑的導線組成的。金屬圓盤在磁極間不斷轉動，每根導線都在做切割磁感線運動，從而產生持續(xù)的電流。(1)當圓盤轉速增大時，電流表指針偏轉增大，說明電流大小跟___________有關。(2)保持圓盤轉速不變，換用一個半徑更大的金屬圓盤，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉更大，說明電流大小還跟______________________有關。(3)保持圓盤轉速不變，換用_______________，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉更大，說明電流大小跟磁場強弱有關。【答案】(1)圓盤轉速(2)切割磁感線的導線的長度(3)磁性更強的磁鐵【解析】(1)當圓盤轉速增大時，電流表指針偏轉增大，圓盤轉速越大電流越大，說明電流的大小跟圓盤轉速有關。(2)保持圓盤轉速不變，金屬圓盤半徑增大，所用導線的長度增大，電流增大，說明電流大小還跟切割磁感線的導線長度有關。(3)保持圓盤轉速不變，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉更大，只有改變磁鐵的磁性大小，所以應該換用磁性更強的磁鐵。類型六交流發(fā)電機的構造和工作原理及能量轉化【典例分析】如圖所示是一種利用健身球設計的充電器，當人們在轉動球的時候就可以給電池充電，這時健身球里面的裝置相當于（）A.發(fā)電機，它將機械能轉化為電能，再轉化為內能儲存在電池內B.電動機，它將電能轉化為機械能，再轉化為化學能儲存在電池內C.發(fā)電機，它將機械能轉化為電能，再轉化為化學能儲存在電池內D.電動機，它將電能轉化為機械能，再轉化為內能儲存在電池內【答案】C【解析】“根據在轉動球的時候就可以給電池充電”，就可知在轉動球的時候是可以發(fā)電的，故球的內部裝置相當于一個發(fā)電機，將機械能轉化成電能；充電過程中，將電能轉化成化學能儲存在電池內，故它是利用電磁感應原理工作的?！究键c突破】此題考查交流發(fā)電機的構造和工作原理及能量轉化。電動機與發(fā)電機原理的區(qū)別：電動機是利用通電導體在磁場中受力的原理工作的；發(fā)電機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的。交流發(fā)電機中能的轉化：機械能轉化為電能;線圈在磁場中轉動一周，感應電流方向改變兩次?！靖櫽柧殹靠茖W家經過長期研究，發(fā)現(xiàn)了電和磁有密切的聯(lián)系，其中兩項重要的科學探究如圖所示。下列關于這兩項科學探究的說法正確的是（）A.左圖中導體棒ab沿水平方向快速運動時，靈敏電流表指針將會發(fā)生偏轉B.左圖實驗中將電能轉化為導體棒ab的機械能C.右圖中閉合開關后，僅將蹄形磁體磁極上下對調，導體棒AB受力方向不變D.右圖實驗中將導體棒AB的勢能轉化為動能【答案】A【解析】左圖是電磁感應實驗，當導體棒沿水平方向移動時，電路中產生電流，靈敏電流表指針發(fā)生偏轉，機械能轉化為電能，故A正確，B錯誤；右圖是通電導線在磁場中受到磁場力的實驗，將磁場方向對調，導體棒所受力的方向發(fā)生變化，實驗中電能轉化為棒的動能，故CD錯誤.◆培優(yōu)訓練◆(一)磁場對電流的作用1.(1)在電和磁漫長的發(fā)展歷史中，許多科學家做出了卓越貢獻，其中第一個發(fā)現(xiàn)電和磁具有聯(lián)系的科學家是___________。(2)圖甲是探究磁場對電流的作用的實驗電路，開關閉合后，線圈___________轉動，但___________(以上兩空均選填“能”或“不能”連續(xù)轉動，為了解決這一問題，小軒同學利用漆包線繞制的多匝線圈設計了圖乙的實驗裝置，小軒在將線圈兩端的絕緣漆刮去時注意到，軸的一端漆皮要___________，另一端漆皮只刮去___________。①開關閉合后線圈轉動，改變線圈轉動方向的措施是_________________________________或____________________________________________。②利用磁場對電流的作用來工作的設備是___________。A.電鈴B.電磁起重機C.動圈式揚聲器D.動圈式話筒【答案】(1)奧斯特(2)能不能全部刮去半周(或下半周、一半)改變電流方向(將電源兩極對調)改變磁場方向(將磁場兩極對調)C【解析】(2)①由于通電導線在磁場中受力的方向與電流的方向和磁場的方向有關，所以開關閉合后線圈轉動，改變線圈轉動方向的措施是：改變電流的方向或改變磁場的方向。②電鈴內部有一個電磁鐵，是利用電生磁的原理工作的，故A不符合題意；電磁起重機也是利用電生磁的原理工作的，故B不符合題意；揚聲器的原理是：線圈中通以交變電流，其方向不斷變化，線圈受永磁體的作用不斷來回振動，帶動紙盆也來回振動，于是揚聲器就發(fā)出了聲音。揚聲器就是利用了磁場對電流的作用，故C符合題意；動圈式話筒的原理是：對著話筒說話時，產生的聲音使膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中的這種運動，能產生隨著聲音的變化而變化的電流，經放大后，通過揚聲器還原成聲音。動圈式話筒其實就是利用了電磁感應的原理，故D不符合題意。2.(1)按圖甲組裝實驗器材，給直導線通電，直導線向左運動，這說明___________對通電導線有力的作用；只對調電源正、負極接線，通電直導線會向___________運動，這說明通電導體的受力方向與___________有關。(2)如圖乙所示是某興趣小組制作的神奇轉框，框的上部中央與電池正極相連，下部緊貼在與電池負極相連的柱形物兩側，金屬框就可以繞電池持續(xù)轉動，據此，你認為構成柱形物的材料應具有較好的___________、___________(填物理屬性)。【答案】(1)磁場右電流方向(2)磁性導電性【解析】（1）按圖甲組裝實驗器材，給直導線通電，直導線向左運動，這說明通電導線在磁場中受到力的作用，且只對調電源正負極接線，即電流的方向發(fā)生改變，通電直導線會向右運動，這說明通電導體的受力方向與電流的方向有關；（2）據題意可知，若使得線框轉動，即必須有電流，且有磁場，所以對于柱形體來說，必須有磁性，且必須具有導電性，即是導體。(二)電動機的應用3.小敏發(fā)現(xiàn)教室的投影幕布有一個開關，通過其轉換可以使幕布上升或下降。請教老師后得知，電動機的旋轉方向會隨電流方向的改變而改變。于是她設計了如圖所示的電路，其中能通過開關的轉換而改變電動機旋轉方向的是（）【答案】C【解析】影響電動機的轉向的因素是電流的方向和磁場的方向，在本題中是通過改變電流的方向來完成的。C中開關接1時電動機和左邊的電阻并聯(lián)后再和右邊的電阻串聯(lián)，電流由下面流進電動機，開關接2時電動機和右邊的電阻并聯(lián)后再和左邊的電阻串聯(lián)，電流由上面流進電動機，故接1或2時流進電動機的電流方向改變，電動機轉動方向改變，故C正確.4.許多少年兒童喜歡玩電動四驅車，關于四驅車的電動機，下列說法正確的是（）A.是機械能轉化為電能的裝置B.直流電動機不需要安裝換向器C.電動機線圈在磁場中不會受到力的作用D.調換電池的正、負極可以改變直流電動機的轉動方向【答案】D【解析】電動機中的換向器是使通入線圈內的電流方向發(fā)生有規(guī)律的變化，從而使線圈能不停地轉動，調換電池的正、負極可以改變直流電動機的轉動方向。(三)電動機的實際分析5.如圖所示，使線圈位于兩磁極間，線圈通電后：（1）圖甲中電流方向是a→b→c→d，已知cd段導線受到的磁場力方向豎直向下，請在圖丙中用箭頭標出ab段導線受到的磁場力方向。ab、cd段導線受到的磁場力將使線圈繞虛線所示的軸沿___________（填“順時針”或“逆時針”）方向轉動。(2)當線圈轉到乙圖的位置時，線圈平面與磁感線方向垂直，電流方向不變，此時ab和cd段導線受到的磁場力_________________________________(填“促進線圈按原方向轉動”阻礙線圈轉動”“大小相等、方向相同”或“大小相等、方向相反”。(3)線圈從甲圖轉到乙圖時，由于慣性，會繼續(xù)轉動到如圖丙，此刻ab，cd段導線受到的磁場力______________________________(填“使線圈按原方向轉動，實現(xiàn)持續(xù)轉動”使線圈反方向轉動，最終靜止在乙圖位置”或“使線圈反方向轉動，最終靜止在甲圖位置”)。【答案】(1)順時針(2)大小相等、方向相反(3)使線圈反方向轉動，最終靜止在乙圖位置【解析】（1）由圖可知，ab、cd段導線受到的磁場力方向相反，正好沿圖中的虛線軸做順時針的轉動；（2）通電線圈在磁場中受力而轉動，當線圈轉到平面與磁感線方向垂直時，線圈受到大小相等、方向相反、作用在同一個線圈上，作用在同一條直線的兩個平衡力；（3）線圈從甲圖轉到乙圖時，由于慣性，會繼續(xù)轉動到如圖丙，此刻ab、cd段導線受到的磁場力使線圈反方向轉動，最后靜止在乙圖位置。6.如圖中所示是小明制作的一臺簡易電動機。(1)電動機的線圈繞制好后，小明將線圈左端引出線的絕緣漆刮掉一半，右端引出的絕緣漆全部刮掉，他這樣做的目的是使線圈通電時能夠_______________________________________。(2)開關閉合后，電動機不轉，用手輕推一下線圈，線圈就轉動起來，則開始時線圈不轉的原因是__________________________。(3)要想改變線圈的轉動方向，小明可采取的措施是_____________________________(寫出兩點)。(4)小明還想設計一個能調節(jié)電動機轉速的裝置，請在圖乙的方框內畫出實驗電路圖(電動機符號用表示)?！敬鸢浮?1)使線圈在轉動過程中半周沒有電流(2)線圈平面剛好處于平衡位置(3)改變電流方向、改變磁場方向(4)如圖所示【解析】（1）將線圈兩端引線的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，這樣在一個半周內受到磁場的力的作用，另一個半周沒有電流通過，不受磁場力的作用，利用慣性轉動；（2）線圈平面與磁感線垂直，線圈兩邊的受力剛好是一對平衡力。線圈就沒有了繼續(xù)轉動的動力。處于靜止狀態(tài)。用手撥動線圈，使線圈偏離平衡位置，受力而轉動，因此，出現(xiàn)題目中所述現(xiàn)象的原因是啟動時線圈平面剛好處于平衡位置；（3）要想改變運動方向，應改變線圈在磁場中的受力方向，由左手定則可知應改變電流方向和磁場方向；（4）要想控制線圈的轉速，可以控制電流的大小，故可以接入滑動變阻器，將滑動變阻器與電機串聯(lián)即可起到控制電流的作用。(四)區(qū)別電動機和發(fā)電機的原理7.如圖所示，閉合開關，先將導體ab水平向右移動，導體cd也隨之運動起來，下列說法正確的是（）A.實驗裝置中的甲裝置產生的現(xiàn)象在生活中的應用是電動機B.實驗裝置中的乙裝置的原理是電磁感應現(xiàn)象C.實驗裝置中的乙裝置把機械能轉化為電能D.如果回路均為超導材料制成，且導體ab與cd之間距離足夠大，當回路中產生感應電流后，同時撤去兩蹄形磁體，則回路中電流很長時間不消失【答案】D【解析】ab、cd與導線、開關組成了一個閉合電路，導體ab水平向右移動時，切割磁感線，產生感應電路，此時機械能轉化為電能，是發(fā)電機原理。故A錯誤；導體ab中產生感應電流時，導體cd中也有電流通過，通電導體在磁場會受到力的作用，所以cd會運動起來，此時電能轉化為機械能，是電動機的原理，故BC錯誤；當回路中產生感應電流后，同時撤去兩蹄形磁體，由于超導材料制成，所以電能在整個回路不會被消耗，所以回路中電流很長時間不消失。故D正確。8.如圖所示，對下列三種機械說法正確的是（）A.甲是直流發(fā)電機B.乙是交流發(fā)電機C.丙是交流發(fā)電機D.丙是直流電動機【答案】B【解析】甲圖中，有電源，并且用的是直流電，是直流電動機，故AD錯；乙圖中，發(fā)電機的線圈在轉動過程中，不斷周期性地切割磁感線，所以在線圈內產生了交流電，是交流發(fā)電機，故B正確；丙圖中，有換向器，將線圈中的交流電在輸出時，變?yōu)橹绷麟?，是直流發(fā)電機，故C錯。(五)產生感應電流的條件9.探究“產生感應電流條件”的實驗步驟如圖中、乙、丙所示。(1)本實驗中，我們通過觀察____________________________________來判斷電路中是否有感應電流。(2)通過比較____________兩圖可知，產生感應電流的一個條件是電路要閉合；通過比較甲、乙兩圖可知，產生感應電流的另一個條件是導體要在磁場中做____________運動。(3)若圖甲中AB棒不動，磁鐵左右水平運動，電路____________(填“有”或“無”)感應電流。(4)若某同學用圖中所示進行實驗，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不太明顯。請?zhí)岢鲆粭l改進措施：____________________________________。(5)在產生感應電流的實驗中，將____________能轉化為電能，生活中的____________機就是根據上述原理工作的。【答案】(1)電流表指針是否發(fā)生偏轉（2）甲、丙切割磁感線(3)有(4)增強磁鐵的磁性或加快切割的速度等(5)機械發(fā)電【解析】（1）實驗中感應電流有無通過電流表指針是否偏轉進行判斷。（2）甲、丙兩圖，甲是閉合電路的一部分導體在磁場中進行切割磁感線運動，電流表指針發(fā)生偏轉，產生了感應電流，丙圖是斷開電路的一部分導體在磁場中進行切割磁感線運動，電流表指針沒有發(fā)生偏轉，沒有產生感應電流。甲、乙兩圖，甲是閉合電路一部分導體切割磁感線運動產生感應電流，乙是閉合電路一部分導體沒有進行切割磁感線運動，無感應電流；所以產生感應電流的另一個條件是導體要在磁場中做切割磁感線運動；（3）甲圖中AB不動，磁鐵左右水平運動，對AB來講相對磁場做切割磁感線運動，也會產生感應電流。（4）感應電流的大小與磁場的強度和導體運動的速度有關，若某同學用圖甲所示裝置進行實驗，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不太明顯，即感應電流較小，可以增強磁鐵的磁性或加快切割的速度來增大電流；（5）電磁感應現(xiàn)象中機械能轉化為電能，根據電磁感應現(xiàn)象制成了發(fā)電機。10.如圖所示，虛線區(qū)域內的“×”為垂直紙面向內的磁感線，線框從位置A向右勻速移動到位置B的過程中，關于線框內產生感應電流的情況，下列說法中正確的是（）A.無→有→無→有→無B.無→有→無C.沒有感應電流D.一直有感應電流【答案】A【解析】感應感應電流的條件可知，線框A進入磁場前，不能切割磁感線，因此無感應電流產生；當線框A從剛進入到全部進入前，符合產生感應電流的條件，此時有感應電流產生；當線框A全部進入磁場后，整個閉合電路都在磁場中，不符合部分導體，因此無感應電流產生；當線框A剛從磁場中出來到全部出來前，符合產生感應電流的條件，此時有感應電流產生；當線框A全部出來后，不能切割磁感線，因此無感應電流產生。故A選擇正確。(六)能力提升專項訓練11.在探究"通電螺線管外部磁場”的實驗中，開關斷開時小磁針甲和乙的指向如圖所示，當開關閉合時，通電螺線管有磁性，下列判斷正確的是（）A.甲發(fā)生偏轉，乙不偏轉B.乙發(fā)生偏轉，甲不偏轉C.甲和乙都發(fā)生偏轉D.滑片P左移時，通電螺線管的磁性逐漸增強【答案】A【解析】（1）由圖可知電流從左端流向右端，則螺線管中電流應該是從左前方流入，右后方流出，故由右手螺旋定則可知，螺線管右端應為N極；因同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，則甲小磁針S將向螺線管靠近，N極遠離螺線管，故乙小磁針不轉動；小磁針甲沿順時針方向偏轉，故A正確；BC錯誤。（2）滑動變阻器滑片P從右向左滑動時，滑動變阻器接入電阻增大，則由歐姆定律可得電路中電流減小，則通電螺線管的磁性將減弱。故D錯誤。12.如圖所示，小明同學在做實驗時，在一通電導線N內部有一個通電螺線管M，則M受力作用而（）A.向運動B.向左運動C.繞OO'轉動D.以上都有可能【答案】C【解析】通電導線N相當于一螺線管，有磁場，在中心處的磁場方向從里向外。通電螺線管相當于一個條形磁體，左S右N，它的N極會指向磁場方向，所以會繞OO'轉動。故選：C。13.如圖所示是一根錳銅絲制成的軟質彈簧，B是水銀槽，槽內盛有水銀，A的上端通過接線柱與電源相連，A的下端恰好與水銀表面接觸，開關S閉合后發(fā)生的現(xiàn)象是（）A.彈簧伸長變大，燈持續(xù)發(fā)光B.彈簧縮短，燈熄滅C.彈簧上下振動，燈忽亮忽滅D.彈簧靜止不動，燈持續(xù)發(fā)光【答案】C【解析】開關閉合后電路接通，燈泡發(fā)光；由錳銅絲構成的螺線管兩磁極會互相吸引，彈簧會收縮而變短；變短后電路斷路；燈泡熄滅；依此規(guī)律反復，彈簧上下振動，燈泡燈忽亮忽滅。故選：C。14.如圖所示，開關S閉合，發(fā)現(xiàn)彈簧縮短，小磁針旋轉到如圖中所示位置靜止，則下列說法正確的是（）A.電源右端是負極B.小磁針上端是S極C.滑動變阻器向左移動時，彈簧的長度變短D.通電螺線管的下端為N極【答案】C【解析】由題知，開關閉合后，發(fā)現(xiàn)彈簧縮短，說明上方的條形磁鐵受到排斥力的作用；根據同名磁極相互排斥可知，螺線管上端為N極，下端為S極；由右手螺旋定則可知，電流由螺線管的上方流入，故電源右側為正極，左側為負極；由磁極間的相互作用可知小磁針的上端為N極，下端為S極，如圖所示：由此可知：A、電源右端是正極，故A錯誤；B、小磁針上端是N極，故B錯誤；C、滑動變阻器向左移動時，電阻變小，則電流變大，電磁鐵磁性變強，所以排斥力變大，則彈簧的長度變短，故C正確；D、通電螺線管的下端是S極，故D錯誤。15.如圖所示，GMR是一個巨磁電阻，其阻值隨磁場的增強而急劇減小，當閉合開關S1、S2時，下列說法正確的是（）A.電磁鐵的右端為N極B.小磁針將順時針旋轉C.當P向左滑動時，電磁鐵的磁性增強，指示燈變暗D.當P向右滑動時，電磁鐵的磁性減小，電壓表的示數(shù)減小【答案】D【解析】根據安培定則可知，電磁鐵的左端為N極，右端為S極，根據磁極間的相互作用可知，小磁針將會逆時針旋轉，故AB錯誤；閉合開關S1和S2，使滑片P向左滑動，左側電路電阻變小，電流變大，通電螺線管的磁性增強，巨磁電阻的阻值減小，右側電路電流變大，所以指示燈的亮度會變亮，故C錯誤。使滑片P向右滑動，左側電路電阻變大，電流變小，通電螺線管的磁性變弱，巨磁電阻的阻值變大，右側電路電流變小，根據U=IR可知，燈泡兩端的電壓減小，電壓表示數(shù)變小，故Ｄ正確。故選：D。16.下圖為一種電磁儀表的部分裝置，閉合開關后，磁鐵Ｎ極向上轉動(箭頭所示)。則通電線圈上端為______(填“S”或“N”)極，電池右端為______(填“正”或“負”)極?！敬鸢浮縉負【解析】閉合開關后，磁鐵N極向上轉動，根據同名磁極相互排斥可知，通電螺線管上端為N極、下端為S極；根據安培定則，右手握住螺線管，大拇指指向N極，四指彎曲且與螺線管中電流方向一致，則電流從螺線管下端流入，故電源左端為正極，右端為負極。17.小文設計了如圖中所示的實驗來研究電磁現(xiàn)象，當他閉合開關S后，發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉，這說明電流的周圍存在著___________，這一現(xiàn)象最早是由___________(填“法拉第”“奧斯特”或“安培”)發(fā)現(xiàn)的；接著小文又找來了一個小鐵釘，把導線的一部分繞在上面，當再次閉合開關S后，小磁針靜止時N極的指向如圖乙所示，據此他判斷出___________(填“a”或“b”)端是電源的正極。【答案】磁場奧斯特b【解析】奧斯特發(fā)現(xiàn)在通電導體放在小磁針上方時，小磁針會發(fā)生偏轉，即發(fā)明電流周圍存在磁場。小磁針靜止時N極向左，即磁感線向左，由通電螺線管的磁場分布可得，電磁鐵的右側為N極，左側為S極，由安培定則可得：電流由b端流入電磁鐵。即b為電源正極，a為電源負極。18.小芳同學探究通電螺線管外部磁場的實驗報告如下：【實驗器材】螺線管、塑料板、小磁針、鐵屑、電池、開關、導線等(如圖1)?！咎岢鰡栴}】在我們熟悉的各種磁體中，通電螺線管外部的磁場可能與哪種磁體的相似?【進行實驗】(1)探究通電螺線管的磁場分布。①了解螺線管磁場演示儀的構造，線圈的位置等；②閉合開關將螺線管通電，用手輕輕敲擊塑料板，觀察___________；③把它與某些磁體磁場的分布進行對比，發(fā)現(xiàn)與___________磁體周圍的磁場相似。(2)探究通電螺線管的磁場方向。①將小磁針放在螺線管周圍的不同位置；②根據________________記錄通電螺線管周圍各點的磁場方向；③通過________________，來改變電流方向，探究通電螺線管外部磁場方向是否發(fā)生改變。(3)我們能不能找到一種判斷通電螺線管兩端的極性的方法呢?請大家觀察圖2，螞蟻和猴子是怎么說的，你能否受到某種啟示呢?①螞蟻沿著電流方向繞螺線管爬行說：“N極就在我的左邊”；②猴子用右手把一個大螺線管夾在腋下，說：“如果電流沿著我右臂所指的方向，N極就在我前方”。小芳同學總結出通電螺線管磁極的極性可以這樣來判斷：_____________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)鐵屑后分布條形(2)小磁針N極指向對調電池的正負極(3)用右手握螺線管，讓四指彎向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那一端，就是通電螺線管的北極【解析】（1）②閉合開關將螺線管通電，用手輕敲擊塑料板，觀察鐵屑的分布；③由于通電螺線管周圍的鐵屑會被磁化，每一個小鐵屑都相當于一個小磁針；鐵屑受到磁場的作用力而有規(guī)律地排列，分析論證得出結論：通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似；（2）②磁場的方向是這樣規(guī)定的：放在磁場中某點的小磁針，靜止時北極所指的方向就是該點的磁場方向，因此根據小磁針N極的指向記錄通電螺線管周圍各點的磁場方向。③電磁鐵的磁極極性與電流的方向有關，改變電流方向則磁極的極性也發(fā)生變化；因此通過對調電池的正負極，來改變電流方向，探究通電螺線管外部磁場方向是否發(fā)生改變。（3）根據安培定則的內容判定線電流的磁感線的方法：用右手握住通電螺線管，讓彎曲的四指的方向與電流的方向一致，那么大拇指所指的那端就是螺線管的N極。19.科學家發(fā)現(xiàn)兩根平行導線通電后有如圖所示的現(xiàn)象(圖中實線、虛線分別表示通電前、后的情況)。(1)由圖可知兩平行通電導線之間有力的作用。當通人的電流方向相同時，導線相互___________當通入的電流方向相反時，導線相互___________。(2)判斷通電直導線周圍磁場方向的方法是用右手握導線，大拇指指向電流方向，則四指環(huán)繞的方向就是通電直導線周圍的磁場方向。根據這個方法，請你判定甲圖中導線A在導線B處產生的磁場方向為垂直于紙面___________(填“向里”或“向外”)。(3)上述現(xiàn)象的原因是通電導線A周圍產生的磁場對通電導線B有___________的作用。當導線A中的電流方向改變時，其磁場的方向也發(fā)生改變，導線B受力方向隨之改變。(4)由此可知：與磁體之間的相互作用一樣，電流之間的相互作用也是通過___________來實現(xiàn)的。【答案】(1)吸引排斥(2)向里(3)力(4)磁場【解析】（1）由圖可知，當通入的電流方向相同時，導線靠攏，說明兩導線相互吸引；當通入電流方向相反時，導線遠離，說明兩導線相互排斥；（2）用右手握導線，大拇指指向電流方向（向上），則四指環(huán)繞的方向就是通電直導線周圍的磁場方向：a的左側垂直于紙面向外，b處（a的右側）垂直于紙面向里；（3）通電導線a周圍產生的磁場對通電導線b有力的作用；（4）與磁體之間的相互作用一樣，電流之間的相互作用也是通過磁場來實現(xiàn)的。20.如圖所示，條形磁鐵放在水平木桌上，電磁鐵右端固定并與條形磁鐵在同一水平面上。閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P逐漸向右移動時，條形磁鐵仍保持靜止，此時電磁鐵的左端為___________極，條形磁鐵受到的摩擦力___________(填“變大”變小”或“不變”)，方向水平___________(填“向左”或“向右”)?！敬鸢浮縉變大向左【解析】由安培定則可知，螺線管左側為N極；因異名磁極相互吸引，故條形磁鐵所受磁場力向右；因條形磁鐵處于平衡狀態(tài)，即條形磁鐵所受摩擦力應與引力大小相等方向相反，故摩擦力的方向水平向左；當滑片向右移動時，滑動變阻器接入電阻變小，由歐姆定律得螺線管內的電流增大，則可知螺線的磁性增強，條形磁鐵所受到的吸引力增大；因條形磁鐵仍處于平衡狀態(tài)，所以條形磁鐵所受摩擦力也增大。21.在“探究影響電磁鐵磁性強弱的因素”的實驗中，電源電壓恒定，大、小鐵釘各自完全相同，進行如圖所示的甲、乙、丙三次實驗。甲圖中大鐵釘?shù)模螛O是___________(填“釘尖”或“釘帽”)。通過觀察甲、乙兩次實驗現(xiàn)象，得出的結論是_________________________________；通過觀察丙圖實驗現(xiàn)象得出的結論是_________________________________。將甲圖中的小鐵釘換成小鋼釘進行實驗，斷開開關后，發(fā)現(xiàn)的有趣的實驗現(xiàn)象是______________________?！敬鸢浮酷斆痹诰€圈匝數(shù)相同時，電流越大，磁性越強在電流一定時，線圈的匝數(shù)越多，磁性越強小鋼釘不會掉下來【解析】由圖可知，甲圖中鐵釘?shù)碾娏鞯姆较蚴菑淖笙蛴业?，根據安培定則可知，釘帽端為N極；通過觀察甲、乙兩次實驗可知，線圈的匝數(shù)相同，滑動變阻器接入電路的電阻不同，乙的電阻小，通過的電流大，乙中鐵釘吸引的小鐵釘個數(shù)多，故結論為：在線圈匝數(shù)相同時，電流越大，磁性越強；由丙圖可知，該電路為串聯(lián)電路，電流相同，線圈匝數(shù)不同，匝數(shù)越多的吸引的小鐵釘多，故結論為：在電流一定時，線圈的匝數(shù)越多，磁性越強；將甲圖中的小鐵釘換成小鋼釘進行實驗，由于鋼是永磁材料，被鐵釘磁化后，斷開開關，仍具有磁性，故小鋼釘不會掉下來。22.如圖是小明研究“影響電磁鐵磁性強弱因素”的裝置圖，它是由電源、滑動變阻器、開關、帶鐵芯的螺線管和自制的針式刻度板組成。通過觀察指針B偏轉角度的大小來判斷電磁鐵磁性的強弱。在指針下方固定一物體A，當用導線A與接線柱2相連時，閉合開關后，指針B發(fā)生偏轉。(1)用筆畫線代替導線將實物圖連接完整。(2)指針下方的物體A應由___________材料制成。A.銅B.鐵C.鋁D.塑料(3)實驗發(fā)現(xiàn)：當滑動變阻器的滑片P向___________(填“左”或“右”)滑動時，指針B偏轉的角度將會___________(填“變大”或“變小”)。(4)保持滑片Ｐ位置不變，當導線A由接線柱2改為與接線柱1相連，閉合開關后，可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉的角度將會___________(填“變大”或“變小”。(5)經過對電磁鐵的研究，可得出的結論是當線圈匝數(shù)一定時，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵磁性___________；當通過電磁鐵的電流一定時，電磁鐵線圈的匝數(shù)越___________，磁性越___________?！敬鸢浮?2)B(3)左(右)變大(變小)(4)變大(5)越強多(少)強(弱)(1)如圖所示【解析】（1）滑動變阻器采用“一上一下”的接法；把滑動變阻器金屬桿的右端與開關的左端連接起來。（2）磁鐵具有吸引鐵鈷鎳等物質。物體A有鐵質材料制成，所以分析四個選項不難看出只要B選項是磁性材料，故選B；（3）當滑動變阻器的滑片P向左（右）滑動時，滑動變阻器的阻值變?。ù螅?，電路中電流變大（小），電磁鐵的磁性增強（減弱），電磁鐵吸引物體A偏轉角度增大（減小），所以指針B偏轉的角度將會變大（變?。?。（4）保持滑片P位置不變，電磁鐵中電流大小不變，當導線a由接線柱2改為與接線柱1相連，電磁鐵線圈的匝數(shù)增多，電磁鐵磁性增強，閉合開關后，可發(fā)現(xiàn)指針B偏轉的角度將會變大。（5）經過對電磁鐵的研究，可得出結論是：當線圈匝數(shù)一定時，通過電磁鐵的電流越大，電磁鐵磁性磁性越強；當通過電磁鐵的電流一定時，電磁鐵線圈的匝數(shù)越多，磁性越強。23.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___________(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___________(填“鐵棒”或“鋁棒”)。(2)在正確完成(1)的操作后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)導體棒AB在磁場力作用下向左運動，若要使導體棒AB在磁場力作用下向右運動，你采取的方法是___________或___________。(3)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___________，這兩個力___________(填“是”或“不是”)一對平衡力，理由是________________。(4)小明