1、专项五 电磁学重难点17 电与磁【知识梳理】1.基本概念：磁极：磁体上磁性最强的地方。每个磁体都有两个磁极，静止时指北的叫北极（N）；指南的叫南极（S）。磁场：在磁体周围存在着的一种特殊物质。磁体间的相互作用就是通过磁场来实现的。磁感线：用一些带箭头的曲线来描述磁场的假想曲线。磁感线上任何一点的切线方向表示该点磁场的方向，曲线分布的疏密程度表示磁场的强弱。磁化：使没有磁性的物体具有磁性的过程。电磁铁：带有铁芯的螺线管。电磁继电器：利用电磁铁控制工作电路通断的开关。由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成。2.四个易混实验实验名称常见实验装置图示探究的问题与结论奥斯特实验通电直导线周围存在着磁场。揭示了电
2、与磁的联系。探究影响电磁铁磁性强弱的因素电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数多少、是否有铁芯有关。当线圈的匝数一定时，电流越大，磁性越强；当电流的大小一定时，线圈的匝数越多，磁性越强。有铁芯比无铁芯磁性强。法拉第电磁感应实验闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这个现象叫做电磁感应。所产生的电流叫做感应电流。感应电流的大小与线圈的匝数、导体运动的速度、磁场的强弱有关；方向与导体的运动方向、磁场方向有关。是发电机的工作原理。磁场对电流的作用通电导体在磁场中受到力的作用。力的方向与电流方向和磁场方向有关；大小与电流的大小、线圈的匝数、磁场的强弱有关。是发电机的工
3、作原理。3.通电螺线管的极性判别：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是螺线管的N极。4.电磁铁的优点：磁性的有无，可以通过电流的通断来控制；磁性的强弱，可以通过电流的大小来控制；磁体的极性，可以通过电流的方向来控制。5.电磁继电器的工作原理：控制电路中电源A闭合，电磁铁产生磁性，将衔铁吸引下来，衔铁上的触点接通工作电路，电动机工作。电源A断开，电磁铁磁性消失，在弹簧的作用下，触点与工作电路脱离，电动机停止工作。电磁继电器在远程控制和自动控制中被广泛应用。6.电磁波可以传播信息和能量，光是电磁波中的一小部分。波长（）、波速（c）、频率( f)的关系:c=f.波速
4、为定值，所以波长与频率成反比。【解题思路】电与磁的主要考点：1.作图：做磁感线、判断螺线管极性、判断电源正负极。方法：磁感线的方向在磁体外部，从N极指向S极。判断螺线管极性安培右手螺线管定则（见知识回顾3）。判断电源正负极假设法结合安培右手螺线管定则：假设从一端流入，运用安培右手螺线管定则判断，与题设符合就正确，不符合，则方向与此相反。2.对四个实验的区别：详见上表。对电磁感应现象与磁场对电流作用的区分方法有电源的是磁场对电流作用实验；有电流表的，无电源的是感应现象实验。3.电磁感应的应用：除了发电机，还有动圈式话筒、变压器等。4.探究实验：探究影响螺线管磁性强弱的因素该实验运用了“控制变量法
5、”和“转化法”：将人无法直接感知的磁性强弱，用吸引铁钉的数量多少来反映，吸引的越多，表示磁性越强。这里引入滑动变阻器，可以方便改变电流，引入电流表，能更直观地显示电流大小对螺线管磁性强弱的影响。【真题再现】1.（2019山东聊城）关于磁场和磁感线，以下说法错误的是（）A磁体周围存在着磁感线B磁体之间的相互作用是通过磁场产生的C磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极的D磁场中，小磁针静止时北极所指的方向为该点磁场的方向【答案】D【简析】磁感线是为了形象、直观的描述磁场而引入的一种假想的曲线，不是真实存在的，A错。磁极间的相互作用是通过磁场发生的，B正确。磁体外部的磁感线是从它的N极出来，
6、回到它的S极，C正确。磁场中的小磁针静止时，北极所指的方向跟该点的磁场方向一致，为该点的磁场方向，D正确。2.（2019山东烟台）甲、乙为两个条形磁铁的两个磁极，根据图中所示的小磁针静止时的指向，可以判断（ ）A.甲是N极，乙是S极 B.甲、乙都是N极C.甲、乙都是S极 D.甲是S极，乙是N极【答案】B【简析】根据磁极间的相互作用规律：同名磁极相斥，异名磁极相吸，可知：因为小磁针静止时S向上，所以与其相近的甲乙为N极。根据甲、乙中的磁感线方向均向外，也可以判断出甲乙为N极。3.（2019徐州）“北斗+5G”技术将用于助力北京打造智慧型冬奥会，这项技术主要利用（ ）A.电磁波 B.超声波C.次声
7、波D.红外线 【答案】A【简析】北斗系统主要靠电磁波传递信息。超声波和次声波都是声波，在太空的真空环境下，无法传播。红外线是不可见光波。4.（2019山西）小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沬板上，让它漂浮在水面，制作指南针。如图所示，该指南针的南极（S）应标在泡沬板的（ ）Aa处 Bb处 Cc处 Dd处【答案】D【简析】根据安培右手螺线管定则，可以判断出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，所以南极应该标在d 处。5.（2019浙江宁波）在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，小科设计了如图所示的电路。下列相关说法错误的是（）A通过电磁铁A和B的电流相等B电磁铁A、B上方的磁极
8、极性不同C电磁铁B的磁性强于电磁铁A的磁性D向右移动滑片P，电磁铁A、B的磁性都减弱【答案】B【简析】由图可知，电磁铁A和B串联在电路中，所以电流相等,A正确。根据安培右手螺线管定则可以判断A电磁铁的下端为N极， B电磁铁的下端也为N极，B错。从图中可以看出：B的线圈匝数多，当电流相同时，线圈匝数越多的电磁铁磁性越强强，C正确。向右移动滑片，电路电阻变大，电流变小。电磁铁的匝数、铁芯都没有变化，电流都变小，电磁铁磁性都变弱。D正确。6.（2019昆明）如图是研究产生感应电流的实验，下列说法正确的是（ ）A只要导体AB在磁场中运动，电流表的指针就会发生偏转B对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向
9、发生改变C改变导体AB切割磁感线的方向，电流表的指针偏转方向不发生改变D电磁感应是把电能转化成机械能【答案】B【简析】只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，才会产生感应电流，电流表指针发生偏转，A错。感应电流的方向与导体运动方向和磁场方向有关，只改变其中一个，电流方向发生改变，若两个同时改变，则电流方向不变，所以对调两个磁极方向，电流表的指针偏转方向会发生改变，B正确，C错。电磁感应中将导体运动的机械能转化为电能，D错。7.（2019宁夏）如图所示，下列关于物理实验表述正确的是（ ）A图甲实验揭示了电流的周围存在磁场。应用电磁铁B图乙实验揭示了通电导体在磁场中受力运动。应用发电
10、机C图丙实验是电磁感应现象。应用是电动机D图丁实验电源的左端是正极。小磁针A端是S极【答案】A【简析】甲图实际是“奥斯特”实验，它发现通电直导线周围存在着磁场，建立了电与磁之间的联系，为电磁铁的发明奠定了理论基础，A正确。乙图是验证磁场对电流的作用的实验，是电动机的工作原理实验，B错。丙图是研究电磁感应实验装置，它是发电机工作原理实验，C错。丁图中螺线管左端为N极，根据安培右手螺线管定则和假设法可以判断出电流应该由右边流进去，左边流出来，所以电源的左端应该是负极，D错。8.（2019湖南益阳）关于电磁波的相关知识，下列说法正确的是( )A红外线、紫外线不属于电磁波B将一根导线一端与干电池负极相
11、连，另一端快速碰触正极，能产生电磁波C电磁波只能在空气中传播D声呐系统是利用电磁波来探测海洋深度的【答案】B【简析】红外线和紫外线都是光波，光波是电磁波的一部分，A错。电流的变化激发出电磁波，这里将一根导线一端与干电池负极相连，另一端快速碰触正极，快速使导线中的电流发生改变，能够产生电磁波，B正确。电磁波能够在空气和真空中传播，C错。声呐系统是应用声波在工作，不是利用电磁波，D错。9.（2019湖北宜昌）下列有关说法错误的是（）A磁极间的相互作用是通过磁场发生的B电动机工作时将电能主要转化为机械能C5G时代的人和物连接、物和物连接是利用电磁波来传递信息的D核电站利用轴核聚变释放出核能发电【答案
12、】D【简析】磁体周围空间存在磁场，磁极间的相互作用是通过磁场发生的，A正确。电动机工作过程中消耗电能，得到机械能，所以是将电能转化为机械能，B正确。电磁波可以传递信息，5G时代的人和物连接、物和物连接是利用电磁波来传递信息的，C正确。目前的核能发电都是利用铀原子核裂变的可控链式反应来发电的，D错。10.（2019昆明）如图所示，用漆包线（导线表面涂有绝缘漆）绕在纸筒上做成了一个螺线管，用来研究螺线管磁性强弱与哪些因素有关。闭合开关后，发现螺线管能够吸引一些铁钉，要使它能吸引更多铁钉的办法是（ ）A在纸筒中插入一根铁芯B 减少线圈匝数C使滑动触头P向右滑动D. 将电源正负极互换【答案】A【简析】
13、电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数多少、是否有铁芯有关。当线圈的匝数一定时，电流越大，磁性越强；当电流的大小一定时，线圈的匝数越多，磁性越强，有铁芯比无铁芯磁性强，A正确，B错。使滑动触头P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的部分电阻变大，电路中的电流减小，磁性减弱，C错。将电源正负极互换只改变螺线管的极性，不改变螺线管的磁性强弱，D错。11（2019天津市）利用如图所示的装置，可以进行的实验是（）A. 探究通电螺线管外部磁场的方向B. 探究通电导体在磁场中受力情况C. 探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关D. 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件【答案】D【解析】图中没有电源，所以不能用来
14、做与通电螺线管、通电导体和电磁铁相关的实验；该装置中，让闭合电路的一部分导体在磁场中运动，通过电流计的指针是否偏转来判断在电路中有无感应电流产生，所以此图是探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件，D正确。 12.（2019湖北宜昌）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（）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【简析】由图可知，电磁铁与滑动变阻器串联，当闭合S1且将滑片P向右滑动时，变阻器接入电路
15、中的电阻变大，电路的总电阻变大，电路中的电流变小，电磁铁磁性减弱。因为巨磁电阻（GMR）的电阻在磁场中急剧减小，所以当电磁铁磁性减弱后，巨磁电阻阻值变大，右边电路中当闭合S2时电流减小，指示灯变暗，根据串联电路中的电压与电阻成正比可知：此时与巨磁电阻相并联的电压表的示数会变大，A正确。13.（2019湖南娄底）下列关于能源与可持续发展及信息传递的叙述中正确的是（）A石油是可再生能源B娄底广播电台发射的电磁波是靠电流的迅速变化产生的C北斗3号卫星定位系统传递信息利用的是超声波D太阳内部每时每刻都在发生着核裂变释放巨大的核能【答案】B【简析】可再生能源是短时间内可以从自然界得到补充的能源，石油是化
16、石能源，短时间没法从自然界得到补充；A错。迅速变化的电流可以产生电磁波，B正确。卫星通信是用微波进行通信的，微波是电磁波，C错。太阳的内部不断有氢核聚变成氦核，发生的是核聚变反应，D错。14.（2019湖南邵阳）在一次物理实验中，小于同学连接了如图所示的电路，电磁铁的B端有一个可自由转动的小磁针，闭合开关后，下列说法错误的是（）A电磁铁的A端为N极B小磁针静止时，N极水平指向左C利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是发电机D当滑动变阻器滑动片P向右端移动，电磁铁磁性增强【答案】C【简析】根据安培右手螺线管定则可知，电磁铁的A端是N极，B端是S极，A正确。电磁铁的B端是S极，由磁极间的作用规律：
17、同名磁极相排斥，异名磁极相吸引可知：小磁针静止时，左端是N极，B正确。该实验表明了电能生磁，利用这一现象所揭示的原理可制成电磁铁，C错。当滑动变阻器滑动片P向右端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，则电磁铁的磁性变强，D正确。15.（2019浙江嘉兴）电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，此时电梯 （能/不能）运行，电磁铁的上端是 极，电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而 ，如果用较小的电阻替换R2电梯可乘
18、人数将变 （多/少）。【答案】不能 S 减小 少【简析】正常情况下（未超载时），衔铁被弹簧拉起，K与静触点A接触，电梯正常工作；超载时，随着压力的增大，压敏电阻的阻值随着减小，电路中的电流逐渐增大，电磁铁的磁性逐渐增强，动触点K与静触点B接触，电铃报警，电梯不工作；电源电压一定时，如果用较小的电阻替换R2，要使电路中的电流保持不变，则压敏电阻R1的阻值变大，压力将变小，电梯可乘人数将变少。16.（2019山东枣庄）在图中，请你标出小磁针的N极和A点的磁感线方向。【答案】【简析】由安培右手螺线管定则可知电磁铁的左侧为N极，右侧为S极；由磁极间的相互作用可知小磁针左侧为N极，右侧为S极。通电螺线管
19、外部磁感线由N极指向S极。17.（2019山东威海）闭合开关S后小磁针的状态如图所示（小磁针黑色一端表示N极），请在图中括号内标出通电螺线管的N极和电源的“+”极。【答案】【简析】小磁针静止时N极指向左，根据磁极间相互作用的规律：异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，可以确定通电螺线管的左端为S极，右端为N极；结合图中的线圈绕向和通电螺线管的N极，利用假设法和安培右手螺线管定则可知线圈中的电流方向是从螺旋管的左端流入、右端流出，所以电源的左端为正极，右端为负极。18.（2019湖北武汉）某同学利用如图所示的实验装置探究什么情况下磁可以生电。（1）实验时应将电流表、导线ab串联起来组成_回路。（2
20、）该同学进行以下尝试，能使电流表指针偏转的是_（填字母标号）。A导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体B导线在磁场中静止，但不用单根导线ab，而用匝数很多的线圈C蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置水平向左或水平向右运动D蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置竖直向上或竖直向下运动E蹄形磁体静止，导线ab从图中所示位置斜向上或斜向下运动（3）如图所示的实验装置中，将电流表换成_进行触接，还可以探究电动机的工作原理。【答案】（1）闭合 （2）CE （3）电源。【简析】（1）电磁感应现象中产生感应电流的条件是：使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以应将电流表、导线ab串联起来组成
21、闭合回路。 （2）电流表发生偏转，说明电路中产生了感应电流，所以导体在磁场中一定做切割磁感线运动。AB中导线ab在磁场中静止，换用磁性更强的蹄形磁体或匝数很多的线圈，导体在磁场中都没有发生相对运动，不会产生感应电流，不符合题意。 CE中，由图知，导体ab处的磁感线是从上向下的，导体ab水平向左或向右运动，斜向上或斜向上运动，都能做切割磁感线运动，都会产生感应电流，所以会产生感应电流，电流表指针发生偏转，CE符合题意。导体ab竖直向上或竖直向下运动时，运动方向与磁场方向平行，导体没有做切割磁感线运动，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，D不符合题意。（3）当电流表换成电源时，导体ab就成了通
22、电导体，在磁场中会受到力的作用，可以探究电动机的工作原理。 19.（2019包头）如图所示是某温控装置的简化电路图，工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88的电热丝组成；控制电路由电源、电磁铁（线圈电阻=20）、开关、滑动变阻器（取值范围080）和热敏电阻组成；阻值随温度变化的关系如下表所示，当控制电路电流50mA时，衔铁被吸合切断工作电路；当控制电路电流40mA时，衔铁被释放接通工作电路。温度/90806660504640363534/102040507080100120130150（1）工作电路正常工作时，R在1min内产生的热量是多少？（2）当温度为60，滑动变阻器=50时，衔铁恰好
23、被吸合，控制电路的电源电压是多少？（3）若控制电路电源电压不变，此装置可控制的温度最大范围是多少？（4）要想要该装置所控制的最高温度降低一些，请分析说明如何改变的阻值。【答案】（1）3.3104J （2）6V （3）4060 （4）减小R2的最大阻值【简析】（1）当工作电路正常工作时，QI2Rt=3.3104J。（2）由题意可知，温度为60，滑动变阻器R2=50时，衔铁恰好被吸合，这时控制电路中的电流I=60mA。由表可知，此时R1=50。由欧姆定律得，I=5010-3A，解得：U=6V。（3）当温度最低时，R1最大，要保证能切断工作电路，电流最大值为50mA，这时候滑动变阻器连入电路的阻值为0，Imax=5010-3A，解得R1=100，这时温度为40；当温度最高时，R1最小，这时要能连上电路，电路中的电流最小值为4010-3A，此时滑动变阻器全部连入电路，有Imin=4010-3A，R1=50，此时温度为60。所以此装置可控制的温度最大范围为4060。（4）要使该装置控制的最高温度降低一些，就需要R1连入更大电阻的情况下，仍然能达到40A的最小值，所以R2的最大值要更小一些。
