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電和磁1.知道磁體周圍存在磁場(chǎng)并能說出證據(jù)。2.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng),探究通電螺線管周圍磁場(chǎng)強(qiáng)弱的影響因素。3.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)。4.通過實(shí)驗(yàn)了解導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。5.知道電能表及熔斷器(保險(xiǎn)絲、空氣斷路器)的作用。6.了解家用電器的使用以及安全用電的常識(shí)。焦點(diǎn)1判斷物體是否具有磁性

例1某同學(xué)列舉了如下兩種方法來檢驗(yàn)鐵棒是否有磁性。(1)圖甲,將鐵棒的一端靠近小磁針的N極,互相吸引;將另一端靠近小磁針N極,也互相吸引,說明鐵棒________(選填“有”或“無”)磁性。

(2)圖乙,在鐵塊從鐵棒左端開始水平向右移動(dòng)至右端的過程中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)先變小后變大,說明鐵棒________(選填“有”或“無”)磁性。

無有【解析】

(1)圖甲,將鐵棒的一端靠近小磁針的N極,互相吸引,那么鐵棒可能:①?zèng)]有磁性,因?yàn)榇朋w吸引鐵等磁性物質(zhì);②有磁性且為S極,因?yàn)楫惷艠O相互吸引。將另一端靠近小磁針N極,也互相吸引,那么鐵棒可能:①?zèng)]有磁性,因?yàn)榇朋w吸引鐵等磁性物質(zhì);②有磁性且為S極,因?yàn)楫惷艠O相互吸引;比較可知,磁鐵不可能有兩個(gè)S極,因此鐵棒無磁性。(2)圖乙,當(dāng)鐵塊從鐵棒左端開始水平向右移動(dòng)至右端的過程中,鐵塊受到向上的拉力、向下的重力和向下的吸引力,那么F拉=G+F吸引。

彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)先變小后變大,說明鐵塊受到的吸引力先變小后變大,那么鐵棒的磁性兩端磁性最強(qiáng),中間磁性最弱,且鐵棒有磁性?!緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.小科在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一枚鋼針,利用小磁針判斷:①鋼針是否有磁性,②若有磁性則磁極如何分布。小科畫出思維導(dǎo)圖,請(qǐng)補(bǔ)充完整:【歸納總結(jié)】判斷物體是否具有磁性:根據(jù)指向性判斷:將判斷對(duì)象懸掛讓其自由轉(zhuǎn)動(dòng),觀察其靜止后是否指向南北。根據(jù)“作用及規(guī)律”判斷:判斷對(duì)象兩端靠近,若相互吸引可能一個(gè)有磁性、另一個(gè)是磁性物質(zhì)組成的物體;也可能是兩個(gè)異名磁極相互吸引;若相互排斥,則一定是磁體,且靠近端是同名磁極。根據(jù)磁性強(qiáng)弱分布規(guī)律判斷:具體操作方法參照例1的(2)。焦點(diǎn)2判斷電磁鐵磁性強(qiáng)弱變化

例2如圖是一種限流器原理圖,當(dāng)電流I超過限制電流時(shí),銜鐵N被電磁鐵M吸引過去,勻質(zhì)的金屬桿OA在彈簧拉力作用下繞О點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),電路斷開。(1)限制電流I一定時(shí),若增加線圈匝數(shù),滑片Р位置不變,電磁鐵的磁性將__________。

(2)若要把該限流器串聯(lián)接入某電路中,調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn),實(shí)際電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)的限制電流,限流器已經(jīng)切斷電路。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求,可把滑動(dòng)變阻器滑片P向________移動(dòng)。

(3)當(dāng)電路中電流超過設(shè)計(jì)的限制電流時(shí),限流器電路_______。

A.會(huì)自動(dòng)斷電,但須人工合閘才能通電B.會(huì)自動(dòng)斷電,會(huì)自動(dòng)合閘通電C.須人工斷電,會(huì)自動(dòng)合閘通電增強(qiáng)右

A

【解析】

(1)限制電流I一定時(shí),則滑片Р位置不變,那么通過電磁鐵的電流大小不變。若增加線圈匝數(shù),電磁鐵的磁性將增強(qiáng)。(2)整個(gè)裝置是一個(gè)限流裝置,由電磁鐵和滑動(dòng)變阻器這兩條支路組成。干路電流尚未達(dá)到設(shè)計(jì)的限制電流,電磁鐵支路的電流已經(jīng)達(dá)到了動(dòng)作電流而使得銜鐵被吸引,說明了滑動(dòng)變阻器沒有起到足夠的分流作用。當(dāng)減小變阻器接入電路的阻值時(shí),就能增大干路電流,同時(shí)不增大電磁鐵支路的電流,因而應(yīng)該是減小變阻器接入電路的電阻,也就是向右移動(dòng)滑片。(3)當(dāng)電路中電流超過設(shè)計(jì)的限制電流時(shí),銜鐵N被電磁鐵吸引過去,而OA被彈簧拉開從而切斷電路。此時(shí)如果沒有人工操作,則不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘通電,故選A。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】2.如圖甲是一種潛水自救裝置,其工作原理如圖乙所示,力敏電阻Rx的阻值隨深度的改變而改變,當(dāng)達(dá)到設(shè)定的安全深度時(shí),電磁鐵吸引銜鐵,反應(yīng)盒中兩種物質(zhì)混合并開始反應(yīng)產(chǎn)生氣體,氣囊快速充氣上浮,將潛水運(yùn)動(dòng)員拉回到水面,其中U為電源電壓,R0為定值電阻。(1)為實(shí)現(xiàn)以上功能,在圖丙中畫出力敏電阻Rx的阻值隨深度變化的大致曲線。(2)若其他條件不變,減少電磁鐵的線圈匝數(shù),則安全深度將如何變化并說明理由:____________。

見解析

(2)由題意可知,當(dāng)深度增大時(shí),力敏電阻Rx的阻值減小,由歐姆定律可知,控制電路的電流增大,當(dāng)其他條件不變時(shí),減少電磁鐵的線圈匝數(shù),磁性減弱,當(dāng)深度增加時(shí),才能吸引銜鐵,故安全深度變大。【歸納總結(jié)】明確通過電磁鐵的電流大小的變化和線圈匝數(shù)的變化,判斷電磁鐵磁性強(qiáng)弱的變化:電流越大、匝數(shù)越多、磁性越強(qiáng)。焦點(diǎn)3磁感線及其特點(diǎn)

例3閉合開關(guān),小磁針靜止時(shí)的指向如圖所示。此時(shí)A處磁感線與B處相比更________(選填“疏”或“密”),通電螺線管的左側(cè)為_______極,電源的左側(cè)表示________極。

S

負(fù)【解析】

A點(diǎn)比B點(diǎn)更靠近磁極,A點(diǎn)磁場(chǎng)更強(qiáng),磁感線更密。在磁體外部,磁感線從磁體的N極發(fā)出,從磁體的S極進(jìn)入,小磁針的北極指向即為磁場(chǎng)方向,所以左側(cè)為S極,右側(cè)為N極。根據(jù)右手螺旋定則可知,線圈正面的電流方向向下,即從電源右側(cè)流出,從電源左側(cè)進(jìn)入,所以電源左側(cè)是負(fù)極?!緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】3.下列小磁針指向和磁感線作圖中錯(cuò)誤的是()B【歸納總結(jié)】(1)根據(jù)題意結(jié)合“三向一致”確定出“三向”中未知的、有用的方向或判斷出磁體磁極;(2)運(yùn)用安培定則(也叫右手螺旋定則)作出相應(yīng)解答。焦點(diǎn)4家庭電路的故障分析

例4如圖是某家庭電路的一部分,下列說法正確的是()A.大功率電器用三孔插座是為了讓用電器的外殼和大地相連B.燈泡與開關(guān)串聯(lián),位置可以互換C.閉合開關(guān)S,燈泡不亮,故障一定為燈絲斷開D.測(cè)電筆接觸插座的右孔時(shí)氖管發(fā)光,此時(shí)沒有電流通過人體A【解析】

A.大功率電器用三孔插座是為了讓用電器的外殼和大地相連,故A正確;B.燈泡與開關(guān)串聯(lián),開關(guān)必須接在火線上,位置不可以互換,故B錯(cuò)誤;C.閉合開關(guān)S,燈泡不亮,故障可能為燈絲斷開,也可能干路斷開了等,故C錯(cuò)誤;D.測(cè)電筆接觸插座的右孔時(shí)氖管發(fā)光,此時(shí)有電流通過人體,故D錯(cuò)誤?!緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】4.如圖所示的家庭電路中,當(dāng)開關(guān)S閉合后,燈泡不亮,用測(cè)電筆檢測(cè)插座的兩個(gè)孔時(shí),氖管均發(fā)光(已知燈泡不亮的原因是保險(xiǎn)絲熔斷)由此判斷一定是_______(選填“A”或“B”)保險(xiǎn)絲斷路。由于該電路連接存在錯(cuò)誤,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),用測(cè)電筆測(cè)量點(diǎn)C,氖管將________(選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。

B

發(fā)光焦點(diǎn)5考查感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

例5

2024年4月25日,搭載神舟十八號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。神舟載人飛船與空間站完成自主對(duì)接時(shí),為減小對(duì)接過程中的震動(dòng)以保證安全,飛船內(nèi)置了電磁阻尼器,它由磁鐵和線圈構(gòu)成,當(dāng)線圈切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生電流,同時(shí)線圈會(huì)受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力,以阻止其靠近。下列線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()B【解析】

A.據(jù)圖可知,磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,線圈豎直向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向平行,沒有切割磁感線,無法產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A不符合題意;B.據(jù)圖可知,磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,線圈水平向左運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向垂直,切割磁感線,能產(chǎn)生感應(yīng)電流,故B符合題意;C.據(jù)圖可知,磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,線圈沿ab向內(nèi)運(yùn)動(dòng),ab沒有切割磁感線,無法產(chǎn)生感應(yīng)電流,故C不符合題意;D.據(jù)圖可知,磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下,線圈豎直向下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向平行,沒有切割磁感線,無法產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D不符合題意?!緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】5.圖甲所示是“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。(1)磁體和導(dǎo)體棒AB相對(duì)靜止,閉合開關(guān),能否觀察到靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,請(qǐng)說明理由:__________________________________________________________。(2)探究感應(yīng)電流方向與導(dǎo)體切割磁感線方向的關(guān)系時(shí),應(yīng)該保持__________的方向不變。

(3)小明猜想磁場(chǎng)強(qiáng)弱會(huì)影響感應(yīng)電流大小,于是他設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電磁鐵代替原有磁體再次實(shí)驗(yàn),此時(shí)需要在圖乙的電路中再接入的元件是________________。

不能,因?yàn)閷?dǎo)體沒有做切割磁感線運(yùn)動(dòng),電路中無電流產(chǎn)生

磁場(chǎng)滑動(dòng)變阻器焦點(diǎn)6電磁繼電器控制的電路分析

例6為了節(jié)約用水,很多地方建有雨水蓄水池,下雨時(shí),雨水通過專用管道流入蓄水池。未蓄滿水時(shí)燈泡發(fā)光;當(dāng)達(dá)到警戒水位時(shí),控制電路中電流為60mA,銜鐵剛好被吸合,工作電路會(huì)啟動(dòng)排水泵,將水排出,保證蓄水池的安全。圖甲是蓄水池水位監(jiān)測(cè)及排水電路的簡(jiǎn)化示意圖。已知控制電路的電源電壓保持3V不變,電阻R是定值電阻,線圈阻值忽略不計(jì),壓敏電阻RF裝在蓄水池底部的壓力傳感器中,其阻值與蓄水池內(nèi)水位深度的關(guān)系如圖乙所示。(1)通電后,螺線管上端為_______(選填“N”或“S”)極。

(2)當(dāng)蓄水池中未蓄水時(shí),電流表的示數(shù)為40mA,求R的阻值。(3)達(dá)到警戒水位時(shí),水位深度為多少米?(4)要想增大蓄水池的警戒水位深度,可對(duì)原控制電路做出的改進(jìn)是____________________________。

S

更換阻值更大的定值電阻

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】6.智能家居已經(jīng)悄然走入我們的生活,智能掃地機(jī)器人(如圖甲)可通過灰塵傳感器自動(dòng)尋找灰塵清掃,通過電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高速氣流,將灰塵等吸入集塵盒。圖乙為其自動(dòng)掃地的工作原理圖,當(dāng)?shù)孛婊覊m增多時(shí),空氣的透光程度減弱,使照射到光敏電阻上的光照強(qiáng)度減弱,改變電磁鐵的磁性,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制??刂齐娐冯娫措妷篣為9V,定值電阻R0=12Ω,R為光敏電阻,其阻值隨光照強(qiáng)度E(單位:cd)的變化如圖丙所示,其中電磁鐵線圈的電阻不計(jì)。

N

變強(qiáng)減小定值電阻R0的阻值【歸納總結(jié)】在處理改進(jìn)控制電路相關(guān)問題時(shí),關(guān)鍵在于保持電磁鐵吸引銜鐵的磁場(chǎng)磁性強(qiáng)弱恒定。這可分為兩種情況探討:一是維持電磁鐵電流大小不變,據(jù)此進(jìn)行判斷;二是若電流大小發(fā)生變動(dòng),則可通過調(diào)整線圈匝數(shù)、改變彈簧勁度系數(shù)或改變銜鐵受力點(diǎn)與支點(diǎn)間的距離等方法,以抵消電流變化對(duì)磁場(chǎng)磁性強(qiáng)弱的影響。7.小科利用實(shí)驗(yàn)室的電磁繼電器、阻值隨溫度變化的電阻R1、滑動(dòng)變阻器

R2、發(fā)熱電阻絲R0設(shè)計(jì)了一個(gè)恒溫箱控制電路。如圖甲所示,恒溫箱加熱器的電源電壓為220V,發(fā)熱電阻絲

R0和電阻

R1處于恒溫箱內(nèi),圖乙是電阻R1的阻值隨溫度變化的關(guān)系曲線。電磁繼電器所在的控制電路的電源電壓

U=9V,電磁繼電器線圈的電阻可不計(jì),通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電磁繼電器線圈的電流達(dá)到30mA時(shí),電磁繼電器

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