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。揭示了电与磁
2、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。是发电机的工作原
3、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.波速为定
4、值，所以波长与频率成反比。【易混淆点】1.电荷的种类与电极的种类：电荷分正电荷（+）、负电荷（）；磁极分磁北极（N）、磁南极（S）。2.磁体吸引的是含铁、钴、镍元素的磁性物质；电荷吸引的是一切轻小物体。3.磁感线的方向：从此北极发出进入磁南极；磁场力的方向：该点小磁针静止时北极所指的方向或磁感线切线的方向。【典例分析】【例1】(2020滨州12)关于下列四幅图表述正确的是（）A. 图甲：司南是利用地球的引力指示南北的B. 图乙：电生磁是由法国的安培最早发现的C. 图丙：只要导体在磁场中运动，就一定会产生电流D. 图丁：这是电动机的工作原理【答案】D【分析】A司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示
5、南北，A错。B电生磁是由丹麦物理学家奥斯特最早发现的，B错。C导体在磁场中运动，若不切割磁感线，就不会产生感应电流，C错。D图中通电导体在磁场中会受到力的作用，这是电动机的工作原理，D正确。选D。【思路小结】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。电磁感应的应用：除了发电机，还有动圈式话筒、变压器等。【例2】(2020甘孜13)如图所示为“探究感应电流产生条件”的实验装置示意图，将实验装置放在水平桌面上。在下列四种情形中，能使灵敏电流计的指针发生偏转的是（）A. 蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向下运动
6、时B. 蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向上运动时C. 导体棒不动，蹄形磁铁沿水平方向左右运动时D. 导体棒不动，蹄形磁铁沿竖直方向上下运动时【答案】C【分析】A蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向上运动时，导体未切割磁感线，不会产生感应电流，电路中无电流，电流计的指针不会发生偏转，A错。B蹄形磁铁不动，导体棒沿竖直方向向下运动时，导体未切割磁感线，不会产生感应电流，电路中无电流，电流计的指针不会发生偏转，B错。C导体棒不动，蹄形磁铁沿水平方向左右运动时，导体切割磁感线运动，产生感应电流，电路中有电流，电流计的指针发生偏转，C正确。D导体棒不动，蹄形磁铁沿竖直方向上下运动时，导体未切割磁感线，不会产
7、生感应电流，电路中无电流，电流计的指针不会发生偏转，D错。选C。【思路小结】注意对“切割磁感线”的理解：只要是导体的运动方向与磁现象的方向不是平行关系即可。【真题操练】1.（2020巴中17）如图所示的四个装置，说法正确的是（）A. 图甲装置的原理可用来制作电动机B. 图乙装置可用来演示磁场对电流的作用C. 图丙装置可用来探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系D. 图丁装置在工作过程中可将电能转化为机械能【答案】D【解析】A图甲没有电池，验证闭合电路的一部分导体切割磁感线时产生感应电流，是电磁感应现象实验，是发电机的原理图，A错。B图乙验证了通电导体周围存在磁场，这是奥斯特的实验，说明了电流的磁
8、效应，B错。C图丙电流大小一定，匝数多的线圈吸引较多的铁钉，可用来演示电磁铁中磁性强弱与线圈匝数的关系，不能探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系，C错。D图丁有电池，验证通电导体在磁场中受力的实验，利用此装置的原理制造了电动机，电动机在工作过程中将电能转化为机械能，D正确。选D。2.(2020成都12) 小罗把两个玩具电机用导线连接在一起(如图)，用力快速拨动甲电机的转叶，发现乙电机的转叶也缓慢转动起来。对这个现象分析正确的是（）A. “甲电机”将电能转化为机械能B. “乙电机”将机械能转化为电能C. “甲电机”依据电磁感应来工作D. 两电机的工作原理是相同的【答案】C【解析】A“甲电机”相当
9、于发电机，将机械能转化为电能，A错。B“乙电机”相当于电动机，将电能转化为机械能，B错。C“甲电机”相当于发电机，利用电磁感应工作，C正确。D“乙电机”相当于电动机，利用磁场对电流受力的作用工作，两电机的工作原理不同，D错。选C。3.(2020广东6)关于如图所示的实验装置，表述错误的是（）A. 该装置可用来研究电磁感应现象B. 该装置能将电能转化为机械能C. 该装置可用来研究磁场对通电导体的作用D. 该装置揭示的原理可应用于电动机【答案】A【解析】A图中不是电磁感应的研究装置，因此不能研究电磁感应现象，A错。B该装置实验过程中使电能转化为机械能，B正确。C图中的装置可以研究磁场对通电导体的作
10、用力，C正确。D通电导体在磁场中受力是电动机的原理，D正确。选A。4.（2020广元6）下图能说明发电机工作原理的是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】A小磁针发针偏转说明通电导体周围有磁场，A错。B开关闭合后，导体中存在电流，电流在磁场中受到安培力作用，从而产生运动，故属于电动机原理，B错。C在外力作用下导体棒切割磁感线，从而产生感应电流使电流表发生偏转，属于电磁感应现象，所以为发电机的原理，C正确。D此图是电磁继电器的原理图：开关闭合后，电路中有电流，电磁铁吸引衔铁，是电流的磁效应；触电将电热器接通时，电热器产生热量，是电流的热效应；触点将电动机接通时，电动机转动，电能转化为机械
11、能，D错。选C。5. (2020宜昌15)世界上第一个发现电与磁之间联系的物理学家是A. 欧姆B. 焦耳C. 奥斯特D. 法拉第【答案】C【解析】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，发现电流周围存在磁场，是第一个发现电与磁之间联系的人。选C。6.（2020南京10）如图是一台正在工作的电扇。下图四个实验能反映其工作原理的是（）A. B. C. D. 【答案】C【解析】电风扇的工作原理是通电导线在磁场中受力运动。A该实验是奥斯特实验，说明通电导体周围存在磁场，是电流的磁效应，A错。B该实验中，闭合开关，拨动风扇，小灯泡会发光，说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会
12、产生感应电流，是机械能转化为电能，B错。C该实验中，当给导体中通电时，通电导体在磁场中受力的作用而运动，与电扇的工作原理相同，C正确。D该实验是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，利用的电流的磁效应， D错。选C。7. (2020北京18)（多选）某同学研究磁体周围的磁场情况，将一根条形磁体放在水平桌面上，在它周围放置一些小磁针，小磁针的指向情况如图甲所示；将小磁针拿掉之后，在条形磁体上面放一块有机玻璃，玻璃上均匀撒一层铁屑，轻轻敲打玻璃，可以看到铁屑的分布情况如图乙所示；根据甲图和乙图所示的实验现象，用磁感线描述条形磁体周围的磁场情况如图丙所示。下列说法正确的是（ ）A. 图甲所示的实验，研究
13、的是条形磁体周围的磁场方向特点B. 图乙所示的实验，研究的是条形磁体周围的磁场分布特点C. 图丙所示的条形磁体周围的磁感线，是人们为了描述磁场建立的物理模型D. 由图丙可知，条形磁体周围的磁场是由磁感线组成的【答案】ABC【解析】A图甲中，条形磁体周围不同位置上放一些小磁针，小磁针N极所指的方向不同，可以研究条形磁体周围的磁场方向特点，A正确。B图乙中，利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围磁场的分布，B正确。C图丙中条形磁体周围的磁感线，是人们利用建模的方法画出来的并不真实存在的曲线，C正确。D磁场是一种物质，为了描述磁场的分布引入了磁感线，磁感线其实不存在，D错。选ABC。8. （202
14、0河南14）（多选）在科学晚会上，小明所在的科技小组示了一个“隔板推物”的节日，其原理如图所示：甲、乙两线圈分别悬挂在两个蹄形磁铁的磁场中，两线圈通过导线连接构成一个闭合电路，用手推动甲线圈摆动时，乙线圈会随之摆动，对于这个过程，下列说法正确的是（ ）A. 甲线图相当于电源，乙线圈相当于用电器B. 推动甲线圈摆动时电能转化为机械能C. 乙线圈随之摆动时机械能转化为电能D. 乙线圈摆动是因为通电导线在磁场中受力【答案】AD【解析】A由题意知，甲线圈摆动的过程做切割磁感线运动，闭合的回路中有感应电流产生，相当于电源；乙线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力，相当于用电器，A正确。B推动甲线圈摆动时，
15、是把机械能转化为电能，B错。C乙线圈随之摆动时把电能转化为机械能；C错。D乙线圈相当于电动机，乙线圈摆动的原理是通电导体在磁场中受力。D正确。选AD。9. (2020成都19) 图是我国古代发明的指南针司南，能指示南北方向。因为地球周围存在地磁场，指南针静止时它的南极指向地理的极附近。指南针放在通电导线附近发生了轻微偏转，是因为产生了磁场。【答案】 南 电流【解析】指南针静止时，南极所指的方向是地理的南极附近，是地磁场的北极。将指南针放在通电导线附近，指南针会发生偏转，说明电流产生了磁场。10. (2020甘孜27)如图所示，闭合开关S，小磁针静止时N极指向（选填“左”或“右”）向左移动滑动变
16、阻器的滑片，螺线管的磁性（选填“增强”或“减弱”）。【答案】 左 增强【解析】根据右手定则，右手四指弯曲指向电流方向握住螺线管，则大拇指指向左，因此电磁铁的N极向左，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S极向右，N极指向左。滑动变阻器滑片向左移动后，滑动变阻器的电阻丝接入电路部分变短，电阻变小，使得电路中电流增大，因此电磁铁的磁性增强。11. （2020河南1）我国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中明确指出，指南针所指的方向“常微偏东，不全南也”。人们把指南针指南的磁极叫极，地磁场的极在地理的南极附近。【答案】 南 北【解析】人们把指南针指南的磁极叫南极。地磁场的北极在地理的南极附近。12
17、. (2020黄冈13【2】)请完成下列问题 (2)做奥斯特实验时（图乙），若将小磁针替换成一根与导线ab部分平行的直导线cd并通电请根据已学知识推测，通电导线ab与cd之间（选填“有”或“没有”）相互作用力，依据是【答案】 有 磁场对电流有力的作用【解析】通电导体周围存在磁场，通电导线ab部分周围和通电直导线cd 周围都会产生磁场，根据磁场对电流有力的作用，通电导线ab与cd之间有相互作用力。13. (2020北京22)根据图中的电流方向，可知通电螺线管的端是N极。【答案】A【解析】用右手握住螺线管，四指的方向和电流方向相同，那么大拇指所指的A端即为螺线管的N极。14. (2020达州20)
18、如图所示是一电磁铁和条形磁铁相互作用时的磁场分布，请根据图中静止的小磁针的N、S极标出条形磁铁左端的磁极、电源的正极（电源的正极用“+”表示）和A点磁感应线的方向。【答案】【解析】根据图中静止的小磁针的N、S极，由磁极间的相互作用可知，条形磁铁左端为N极；由磁感线的形状可知，通电螺线管的右端和条形磁铁左端为同名磁极，所以通电螺线管的右端为N极，结合安培定则可知，电流从电源的左端流出，所以电源的左端为正极；根据以上分析，结合磁感线分布的特点得出A点的磁感线方向为向下，如答案图所示。15.（2020南京30）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度的装置。如图甲所示，控制电
19、路电压U1恒为12V，继电器线圈的电阻R0为20，定值电阻R1为40，热敏电阻R2的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路电压U2恒为220V，安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。(1)工作电路工作时，A端应与（选填“B”或“C”）端相连接；(2)工作电路工作时的总电流为多大？(3)浴室里控制的温度t0为多高？(4)为使利用R2控制的浴室温度t0高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虚线框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。【答案】 (1) B (2)2.5A (3)38 (4)
20、最大电阻大于40，允许通过的最大电流不小于50mA【解析】(1)闭合开关S，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，说明工作电路工作时，A端应与B端相连接。(2)工作电路工作时，两个灯泡并联，工作电路的电压是220V，灯泡的额定电压是220V，两个灯泡正常发光，工作电路工作时的总电流为：I总=2IL=2P/U=275W/220V=2.5A。 (3)由题意可知：当继电器中的电流最大为50mA=0.05A时，浴室内温度最高，此时电路的总电阻：R=U1/I=12V/0.05A=240,此时热敏电阻的阻值：R2=R-R0-R1=240-20-20=180。由图乙可知，浴室内最高温度为38。(4)利用R2控制的浴室温度t0高低可调，将定值电阻R1替换为滑动变阻器，如答案图所示。继电器中的电流最大为50mA，所以通过变阻器的最大电流不得小于50mA，定值电阻R1为40，变阻器替换R1，变阻器的最大电阻大于40。
