第5节 磁生电
知能演练提升
能力提升
1.如图所示的几种器件,工作时应用了电磁感应现象的是( )
2.小明将微风电风扇与小灯泡连接并进行实验,如图所示,用手快速拨动风扇叶片,这时发现小灯泡发光,微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.电风扇发电的原理是电磁感应
B.电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C.电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D.小灯泡发光是把光能转化为电能
3.下列图示实验中,能用电磁感应现象原理解释的是 ( )
4.科学家经过长期研究,发现电和磁有密切的联系,其中两项重要的科学探究如图甲、乙所示,下列关于这两项科学探究的说法正确的是( )
A.甲图实验探究磁场对通电导线的作用
B.乙图实验所揭示的原理可制成电动机
C.甲图中导体棒ab只要运动,电路中就会产生电流
D.乙图中若只将磁体的两极对调,导体棒ab的运动方向不改变
5.如图所示,E为带动线圈转动的摇把,图中表示指针可来回摆动的电流表,关于此工作原理图,下列说法正确的是( )
A.这是电动机的工作原理图
B.用该原理可制成手摇发电机,转动摇把E让线圈转起来,电流表的指针来回摆动
C.用该原理可制成手摇发电机,如果只拿掉电流表,其他电路连接不变,转动摇把L让线圈转动,线圈中会产生电流
D.用该原理制成的机器正常工作时,电能转化为机械能
6.某科技实验小组的同学通过实验探究发电机与电动机原理时设计的装置图如图所示,闭合开关S,先将导体ab水平向右移动,导体cd也随之运动起来。
(1)实验装置左侧ab导体运动,根据此原理制成 机。ab导体水平向右移动时将 能转化为 能。
(2)实验装置右侧cd导体所产生现象的原因是 导体在磁场中 而运动的,此原理可制成 机。
7.右图是动圈式话筒(麦克风)的结构示意图。当你对着它说话或唱歌时,人声带由于 而产生的声音,通过 传播到膜片,使膜片以及与膜片相连的线圈在磁场中运动,线圈的这种运动能产生随着声音变化而变化的 。线圈在运动中能量的转化情况是 __________________________________ 。
8.右图所示的装置,“×”表示垂直于纸面向里的磁场的磁感线,在弹簧测力计下挂一个重力为G的软铁块,软铁块下方有一螺线管,螺线管两端导线与金属导轨abcd相连,导体棒ef放在导轨上,当它向右滑动时,弹簧测力计示数将 (选填“大于”“小于”或“等于”)G。该实验涉及的两个物理现象是(1)_____________________________________________________________________;
(2)_____________________________________________________________________。
★9.(1)如图甲所示,当悬挂着的导体棒ab在磁场中左右运动时,观察到小量程电流表的指针会摆动,随着对这种现象的深入研究,人们发明制造了 机,实现了 能向电能的转化。
(2)如图乙是一种“手摇充电式电筒”,握住它上下摇动就能自动充电。从透明外壳可观察到内部有固定线圈;摇动时可感觉到内部有一个物块在来回滑动,据此猜测,这种电筒的制造原理是 ,其中那个滑动的物块是 。
探究创新
★10.探究产生感应电流条件的实验步骤如图甲、乙、丙所示。
(1)本实验中,我们通过观察什么现象来判断电路是否有感应电流 。
(2)通过比较图 与图 可知,产生感应电流的一个条件是电路要闭合;通过比较图 与图 可知,产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做切割磁感线运动。
(3)若图甲中AB棒不动,磁铁左右水平运动,电路 (选填“有”或“无”)感应电流。
知能演练·提升
1.C 电铃工作时应用了电流的磁效应,选项A不符合题意;电风扇工作时应用了电动机的工作原理,没有应用电磁感应现象,选项B不符合题意;发电机是根据电磁感应的原理制成的,选项C符合题意;门吸应用了磁极间的相互作用,选项D不符合题意。
2.A 微风电风扇由磁体、线圈等组成,当用手快速拨动风扇叶片时,线圈做切割磁感线运动产生感应电流,所以,电风扇发电的原理是电磁感应。
3.C 水果电池在电路中的作用相当于电源,不能用电磁感应现象解释,故A错误;导线框绕底部有磁铁的电池转动利用通电导体在磁场中受力的原理,故B错误;旋转电扇叶片,电风扇内部的线圈做切割磁感线运动,产生电流,使二极管发光,利用电磁感应现象原理,故C正确;电磁铁是利用电流的磁效应的原理工作的,故D错误。
4.B 题图甲中当棒ab做切割磁感线运动时,电路中会产生电流,故该实验探究的是电磁感应现象,A错误;题图乙是通电导线在磁场中受到磁场力的实验,根据该原理制成了电动机,B正确;在题图甲中只有当导体棒ab做切割磁感线运动时,电路中才会产生电流,C错误;影响导体运动方向的因素有电流的方向和磁场的方向,若题图乙中的磁体的两极对调,则导体的运动方向会改变,D错误。
5.B 发电机和电动机的原理图中都有磁铁和线圈,它们的区别在于发电机是磁生电,没电源;电动机是通电线圈在磁场中受力而转动,有通电导体,必须有电源。所以题图是发电机的原理图,故选项A错误。产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动,电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关,转动摇把E让线圈转起来,线圈中的ab边和cd边切割磁感线的运动方向周期性地改变,所以电流的方向也周期性地改变;如果拿掉电流表,电路是断路,不会有电流产生,故选项B正确,选项C错误。发电机正常工作时,机械能转化为电能,故选项D错误。
6.解析 当导体ab向右运动时,切割磁感线,电路中产生感应电流,机械能转化为电能,据此现象制成了发电机;由于cd与ab相连,因此cd中有电流通过,根据磁场对电流的作用可知,cd将会发生运动,据此原理制成了电动机。
答案 (1)发电 机械 电 (2)通电 受到力的作用 电动
7.解析 动圈式话筒是依据电磁感应现象制成的。当对着话筒说话时,声音引起膜片振动,膜片带动线圈振动,线圈在永磁体的磁场中做切割磁感线运动,从而产生随声音变化的感应电流。动圈式话筒的工作原理可以概括为振动电流。
答案 振动 空气 电流 机械能转化为电能
8.解析 导体ef向右滑动时,满足产生感应电流的条件,则有电流通过螺线管,螺线管具有磁性,再吸引上面软铁块,使弹簧测力计示数变大。
答案 大于 (1)电磁感应现象 (2)磁化现象(或电流的磁效应)
9.解析 题图甲是电磁感应现象,利用这一原理制成了发电机,实现了由机械能向电能的转化;“手摇充电式电筒”能自动充电同样是利用了电磁感应原理,它采用了线圈不动,磁铁运动的方法,当上下摇动电筒时,线圈相对于磁铁做切割磁感线运动,产生感应电流。
答案 (1)发电 机械 (2)电磁感应现象 磁铁
10.解析 产生感应电流的条件一是闭合电路,二是部分导体在磁场中做切割磁感线运动,两者缺一不可。
答案 (1)观察电流表的指针摆动情况 (2)甲 丙 甲 乙 (3)有第4节 电动机
知能演练提升
能力提升
1.根据图示装置探究的原理,可以制成下列哪种用电器( )
A.电水壶 B.电风扇
C.台灯 D.电磁起重机
2.(多选)如图所示,在探究通电导体在磁场中受力方向与什么有关时,一位同学做了如图所示的三个实验,图中AB表示闭合电路的一部分导体,导体上箭头表示电流方向,F表示导体受力方向,N、S表示蹄形磁铁的磁极,则( )
A.通过甲、乙说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
B.通过乙、丙说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
C.通过乙、丙说明通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
D.通过甲、丙说明通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
3.在安装直流电动机模型的实验中,小杰同学安装了一台直流电动机模型如图所示。安装完毕,闭合开关后,线圈沿顺时针方向转动,则能使线圈沿逆时针方向转动的做法是( )
A.减少一节电池
B.把电源和磁铁的两极同时对调
C.增加一节电池
D.把电源两极对调
4.如图所示,a表示垂直于纸面的一根通电导线,其中通以电流时将在磁场中受到力的作用。参照甲图情况,乙图中导线a受到向左的作用力的是( )
5.小明同学自己做了一个直流电动机模型,接通电路后,发现电动机不转动。以下原因不可能的是( )
A.电源电压太低
B.电源正、负极接反了
C.开始时,线圈处于平衡位置
D.电刷接触不良
6.扬声器(喇叭)的结构图如图所示。当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时,线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法正确的是 ( )
A.扬声器工作时,机械能转化为电能
B.扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C.扬声器中的永久磁体周围存在磁感线
D.扬声器的工作原理与电磁铁的工作原理相同
7.如图所示,在直流电动机的工作过程中,“换向器”起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
8.如图所示的实验装置,在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
(1)接通电源,这时会看到导体ab向左运动,这表明 。
(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,这表明 。
(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab中的电流方向,会看到导体ab的运动方向跟原来 (选填“相同”或“相反”)。
探究创新
★9.图甲是直流电动机模型,图乙是自制简易电动机模型。现在主要讨论图乙简易电动机的制作与操作问题。
(1)绕制线圈的铜丝外表有漆皮,必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩的部位)进行刮漆处理,刮漆方法见放大图。刮漆的目的是使线圈能够 ,因此这一部位就相当于图甲中的 (填某一部件的名称)。
(2)如果整个制作没有问题,但接上电源后线圈不动,这时应做哪些尝试 (说出两点即可)
①_____________________________________________________________________;
②_____________________________________________________________________。
(3)通电后线圈能转动,如要改变转动方向,可采取的做法是
①_____________________________________________________________________;
②_____________________________________________________________________。
★10.小明看到一则有关电磁炮的报道,某种电磁炮的构造如图所示,把待发的炮弹(导体)放置在处于强大磁场中的两条平行导轨上,如果给导轨通以很大的电流,使炮弹作为一个载流导体,在磁场的作用下,它沿轨道加速运动。在精密的计算机系统的操作下锁定目标,予以定点爆破,给军事史上添写了新篇章。
阅读后请回答:
(1)电磁炮发射的工作原理是什么
(2)在理论上要改变电磁炮的发射方向,应该采取什么措施
(3)试猜想,在理论上要继续提高电磁炮的发射速度,可以采取哪些措施
知能演练·提升
1.B 电水壶是利用电流的热效应工作的,故A错误;电风扇中有电动机,是利用通电导线在磁场中受到力的作用的原理,故B正确;台灯是将电能转化为光能,故C错误;电磁起重机主要部件是电磁铁,是利用电流的磁效应的原理工作的,故D错误。
2.AD 甲、乙中磁场方向相同,电流方向改变,导体在磁场中受力的方向也改变,说明二者有关,选项A正确;乙、丙中磁场方向与电流方向均不相同,而导体受力方向不变,不能说明导体在磁场中受力方向与电流方向或磁场方向的关系,选项B、C错误;甲、丙中电流方向相同,磁场方向改变,导体在磁场中受力的方向也改变,说明二者有关,选项D正确。
3.D 电动机的原理是磁场对电流的作用,而作用力的方向与导体中电流的方向和磁场方向两个因素有关,两个因素中只改变任一个因素,作用力的方向就会改变,同时改变两个因素,则作用力方向不变,因此答案为D。
4.C 对比A和甲可知,磁场方向不变,电流方向改变,通电导体的受力方向改变;对比B和甲可知,电流方向不变,磁场方向改变,则通电导线的受力方向改变;对比C和甲可知,磁场方向和电流方向同时改变,通电导线受力方向不变,即导体a受到向左的作用力。
5.B 电动机在转动时电源电压过低,电动机就不转;电刷接触不良时,没有电流通过线圈,也不转动;线圈处于平衡位置时因受平衡力而保持静止状态,也不会转动。电源正、负极接反,只改变电流方向,不影响转动与否。
6.B 扬声器把电信号转化为声信号,是利用通电导体在磁场中受力运动的原理来工作的,在工作中,电能转化为机械能,A错误、B正确;扬声器中的永久磁体周围存在磁场,磁感线是人们为研究磁场构建的模型,客观上并不存在,C错误;电磁铁的工作原理是通电线圈周围存在磁场,与扬声器的原理不同,D错误。
7.解析 在直流电动机中,换向器的作用是每当线圈转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而保证线圈向同一方向转动。
答案 电流方向
8.解析 (1)接通电源会看到导体ab向左运动,说明ab受到向左的力的作用,这表明通电导体在磁场中会受力的作用。(2)只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,说明ab所受力的方向发生了改变,这表明通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关。(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab中的电流方向,即等于改变了两个因素,所以会看到导体ab的运动方向跟原来相同。
答案 (1)通电导体在磁场中会受力的作用 (2)通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关 (3)相同
9.解析 (1)漆是绝缘体,刮去以后,线圈与导体接触,线圈中就会有电流,只有当线圈中有电流时,线圈才会受力发生转动,所以刮漆的目的是使线圈能够导电。采用刮漆和使用换向器的目的是相同的,都是为了使线圈能够持续地转动下去,所以这一部位相当于图甲中的换向器。
(2)电动机不转动的原因可能是在通电前线圈刚好处于平衡位置,所以可以试着用手拨动一下线圈,看线圈能否转动起来;电动机不转动的原因还有可能是因为线圈受力太小,而造成线圈受力太小的原因可能是线圈中电流太小或磁体磁性较弱,所以应试着增大电源电压或换一块磁性更强的磁体。
(3)通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向都有关系,所以要想改变线圈的转动方向,可以采取只改变电流方向或只改变磁场方向。
答案 (1)导电 换向器
(2)①将线圈拨转一定角度 ②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)
(3)①只改变电流方向 ②只改变磁场方向
10.解析 电磁炮发射工作原理是通电导体在磁场中受磁场力的作用;炮弹运动方向与电流方向和磁场方向有关,要改变炮弹的发射方向,理论上改变电流方向或磁场方向其中一个即可。
答案 (1)通电导体在磁场中受磁场力的作用。(2)改变电流方向或磁场方向。(3)增大电流或者增强磁场。第3节 电磁铁 电磁继电器
知能演练提升
能力提升
1.下列功能中,电磁继电器不能完成的是( )
A.控制工作电路中电流的连续变化
B.控制工作电路中电流的有无
C.利用低电压、弱电流控制高电压、强电流
D.远距离自动控制与操作
2.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,下列相关说法不正确的是( )
A.电磁铁A、B上方都是S极
B.通过电磁铁A和B的电流相等
C.电磁铁A的磁性强于电磁铁B的磁性
D.向右移动滑片P,电磁铁A、B磁性都减弱
3.如图所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,弹簧测力计的示数变小。则下列分析正确的是( )
A.电磁铁的上端为S极
B.电源左端为“+”极
C.断开开关,弹簧测力计示数为零
D.若滑动变阻器的滑片P不动,抽去电磁铁铁芯,弹簧测力计示数增大
4.下图可以说明巨磁电阻的特性。闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动,观察到指示灯变亮,那么( )
A.电磁铁左端为S极
B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻阻值随磁场增强而变大
D.巨磁电阻阻值随磁场增强而变小
5.消防应急灯在没有停电时,灯是熄灭的;停电时,标有“36 V”字样的两盏灯就会正常发光。如图所示的电路中符合要求的是( )
6.下图是一种水位自动报警器的原理图。水位没有达到金属块A时,灯 亮;水位达到金属块A时,由于一般的水是 ,灯 亮。
7.探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验中,小明用电池(电压一定)、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长导线为主要器材,进行如图所示的简易实验。
(1)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁,并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱,下面的实验也用这种方法的是 。(填写字母)
A.认识电压时,我们可以用水压来类比
B.用光线来描述光通过的路径
C.把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动
(2)连接好电路,使滑动变阻器连入电路的阻值较大,闭合开关,观察到如图甲所示的情景。接着,移动滑动变阻器滑片,使其连入电路的阻值变小,观察到如图乙所示的情景,比较图甲和图乙,可知 图中的电流较小,从而发现,通过电磁铁的电流越 (选填“大”或“小”),磁性越强。
★8.某种拍摄机动车闯红灯的装置的工作原理示意图如图所示。当红灯亮时,控制电路中的自动开关才接通,此时当汽车(相当于一个大铁块)通过停止线附近区域的埋在地下的感应线圈时,感应线圈磁场就发生很大变化,使埋在地下的感应电源产生足够大的感应电压。摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。
(1)当绿灯亮时,摄像系统能否工作 。
理由是________________________________________________。
(2)埋在地下的感应电源正、负极变化是否影响摄像系统工作 。
探究创新
★9.为保证桥梁以及过桥车辆的安全,工作人员在某桥梁的入口处安装了“超载检测报警系统”。检测时,当车辆所受重力小于105 N时,绿灯亮、红灯灭,表示可以通行;当车辆重力大于等于105 N时,红灯亮、绿灯灭,表示禁止通行。系统中的电路元件如图甲所示,其中压力传感器Rx在检测时承受车辆的全部重力,它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示;R0为定值电阻;电磁继电器线圈的阻值为 10 Ω。当流过线圈的电流大于等于30 mA时,通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果,衔铁被吸下,动触点P和静触点M断开并和静触点N接通;电池组的电压为 6 V;绿灯、红灯的正常工作电压均为220 V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。
(2)定值电阻R0的阻值为 Ω。
知能演练·提升
1.A 电磁继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关,通过它可以实现弱电流控制强电流、低电压控制高电压、远距离控制和自动控制。故选A。
2.A 由安培定则可知,电磁铁A的上方为N极,B的上方为S极,故A错误;由题图可知,电磁铁A和B串联接入电路中,所以电流相等,故B正确;电磁铁A和B的电流相同,由题图可知A的线圈匝数多于B的线圈匝数,所以A的磁性强于B的磁性,故C正确;向右移动滑片P,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,电流减小,电磁铁A、B磁性都减弱,故D正确。
3.D 滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大,电磁铁磁性变强;而条形磁体下端为N极,且测力计示数变小,由磁极间的相互作用规律,同名相斥异名相吸判定电磁铁上端为N极,故A选项错误;电磁铁上端为N极,由安培定则可知,电流由电磁铁下端流入,电源右端为“+”极,B选项错误;断开开关,电路中无电流,电磁铁无磁性,磁体本身有重力,此时测力计示数等于磁体重力,C选项错误;抽去铁芯,磁性变弱,对磁体的排斥力变小,测力计示数变大,D选项正确。
4.D 由安培定则知,电磁铁左端为N极。指示灯变亮说明巨磁电阻的阻值变小,其两端电压也变小。滑动变阻器的滑片向左移动时,变阻器的阻值减小,由欧姆定律可知,线圈中的电流增大,则电磁铁的磁场增强。故选D。
5.C 由题图A知,没有停电时(即220 V的电路接通),电磁铁有磁性,吸引衔铁,使下面的一只灯泡发光,不合题意。由题图B知,右侧电路的电源电压为36 V,而两盏灯的额定电压均为36 V,要使外部电路停电时,两盏灯都能正常发光,则两盏灯应并联,而图中两盏灯串联,不能正常发光,不合题意。由题图C知,没有停电时,电磁铁有磁性,吸引衔铁,上面的两只灯泡都不发光(即熄灭);停电时,衔铁被弹簧拉起,上面两只并联的灯泡可以在36 V的电压下正常发光,符合题意。由题图D知,没有停电时,电磁铁有磁性,吸引衔铁,下面的两只灯泡都发光;而停电时,衔铁被弹簧拉起,两只灯泡都不发光,不合题意。
6.解析 当水位没有达到金属块A时,控制电路断开,电磁铁失去磁性,弹簧拉着衔铁使动触点与上面的静触点接触,工作电路接通,则灯L1亮。当水位上涨、水与金属块A接触时,由于一般的水是导体,控制电路接通,电磁铁吸引衔铁,使动触点与下面的静触点接触,工作电路接通,则灯L2亮。
答案 L1 导体 L2
7.解析 (1)电磁铁磁性强弱通过电磁铁吸引大头针的多少来反映,电磁铁吸引的大头针越多,电磁铁磁性越强,此实验运用的是转换法。把敲响的音叉接触水面,看有没有溅起水花,来判断音叉有没有振动,把音叉的振动通过水花来体现,运用了转换法,所以选C。选项A运用的是类比法,选项B运用的是理想模型法。(2)乙的滑动变阻器电阻小于甲的,所以乙中通过线圈的电流大于甲中通过线圈的电流,从题图上可以看出,乙吸引的大头针较多,说明乙的磁性较强。
答案 (1)吸起大头针的多少 C
(2)甲 大
8.解析 (1)该系统是用于拍摄机动车闯红灯的装置,只有当红灯亮时,控制电路中的自动开关才接通,而当绿灯亮时,由于控制电路的自动开关未接通,使得摄像系统不能工作;(2)如果埋在地下的感应电源正、负极发生变化,并不会影响摄像系统的工作,因为电流的方向并不影响电磁铁是否具有磁性,而电磁继电器只要有磁性就能够吸引衔铁,故感应电源正、负极的变化不会影响摄像系统的工作。
答案 (1)不能 因为绿灯亮时,自动开关不会闭合,电磁继电器不通电,导致摄像系统不工作 (2)否(或不会)
9.解析 (1)6 V电源、压力传感器Rx、R0和电磁铁串联组成控制电路,红灯和绿灯各自通过触点接在220 V电源上。(2)由题图乙知,当压力为105 N时,压力传感器的阻值为100 Ω,控制电路总电阻R总==200 Ω。定值电阻R0=R总-100 Ω-10 Ω=200 Ω-110 Ω=90 Ω。
答案 (1)如图所示 (2)90第2节 电生磁
知能演练提升
能力提升
1.如图所示,通电螺线管周围的小磁针静止时,小磁针指向不正确的是( )
A.a B.b C.c D.d
2.如图所示,闭合开关后,A点磁场方向向左的是( )
3.如图所示,当闭合开关S后,通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端,则( )
A.通电螺线管的Q端为N极,电源a端为正极
B.通电螺线管的Q端为N极,电源a端为负极
C.通电螺线管的Q端为S极,电源a端为正极
D.通电螺线管的Q端为S极,电源a端为负极
4.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管,在板面上均匀撒满铁屑,通电后轻敲玻璃板,铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是( )
A.图中P、Q两点相比,P点处的磁场较强
B.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点处的磁场会减弱
C.若只改变螺线管中的电流方向,P、Q两点处的磁场方向会改变
D.若只增大螺线管中的电流,P、Q两点处的磁场方向会改变
5.如图所示,闭合开关S1、S2,两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是( )
A.相斥,A端为N极,B端为N极
B.相斥,A端为S极,B端为S极
C.相吸,A端为S极,B端为N极
D.相吸,A端为N极,B端为S极
6.如图所示,闭合开关使螺线管通电,可以观察到左边弹簧 ,右边弹簧 。(均选填“伸长”“缩短”或“不变”)
7.为了确定标示不清的铅蓄电池的正、负极,某同学将该电池和一螺线管相连,闭合开关S后,小磁针静止时的指向如图所示,由此可以判断a端是通电螺线管的 极,c端是铅蓄电池的 极。
8.下图是探究通电螺线管外部的磁场方向的实验装置图。实验中,用小磁针的 极指向来判断通电螺线管外部某点的磁场方向;断开开关,将电源的正负极对调,再闭合开关,观察小磁针的指向是否改变,此操作探究的问题是“通电螺线管外部的磁场方向与 方向是否有关”。
9.下图为永磁体A和通电螺线管B之间的磁场分布。请根据图中磁感线的方向标出永磁体A右端的磁极和螺线管B中电源的“+”“-”极。
★10.如图所示,将一根直导线放在静止小磁针的正上方,并与小磁针平行。接通电路后,观察到小磁针偏转。
(1)实验探究的是通电直导线周围是否存在______________________________。
(2)改变直导线中的电流方向,小磁针偏转方向也发生改变,表明______________________________________________________________________。
(3)实验中小磁针的作用是_______________________________________________。
(4)实验中用到的一种重要科学研究方法是 。
A.类比法 B.转换法
C.控制变量法 D.等效替代法
探究创新
11.如图所示,将一根导线弯成圆形,在其里面放置一个小磁针,通电后,小磁针的N极将( )
A.向纸里偏转
B.向纸外偏转
C.静止不动
D.无法判断
12.汤姆生在研究阴极射线时发现了电子。如图所示,一条向上射出的阴极射线可以看作是许多电子定向运动形成的电子流,则通过这束电子流的运动方向推断电流及周围的磁场方向是( )
知能演练·提升
1.D 由安培定则可知,通电螺线管的右端为N极,左端为S极。螺线管周围的磁感线从N极出来回到S极,小磁针N极所指的方向跟磁感线方向一致,所以小磁针d指向错误。
2.C 选项A中,由安培定则可知,左侧螺线管下端为N极,右侧螺线管下端也为N极,故由磁感线的特点可知A点磁感线应向上方,故选项A错误;选项B中,由安培定则可知,左侧螺线管上端为N极,右侧螺线管上端也为N极,则由磁感线的特点可知A点磁感线应向下方,故选项B错误;选项C中,由安培定则可知,左侧螺线管上端为S极,右侧螺线管上端为N极,则由磁感线的特点可知A点磁感线向左,故选项C正确;选项D中,由安培定则可知,左侧螺线管上端为N极,右侧螺线管上端为S极,则由磁感线的特点可知A点磁感线向右,故选项D错误。
3.C 小磁针N极转向Q端,则Q端为螺线管的S极,由安培定则判定出通过R的电流方向向上,故电源a端为正极。
4.C 由题图可以看出通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场一样,并且可以看到Q点铁屑的分布比P点密集,由此可以确定Q点的磁场比P点强,故A错误;只改变电流方向,则磁场方向发生改变,但通电螺线管的磁场强弱不变,故B错误,C正确;只增大螺线管中的电流,则磁场的强弱发生改变,但磁场方向不变,故D错误。
5.C 两个通电螺线管中的电流都是向下的,根据安培定则可知,A端为S极,B端为N极,因此它们相互靠近的两端是异名磁极,相互吸引,故C正确。
6.解析 闭合开关后,左、右两个螺线管都有电流通过,周围都有磁场,左边螺线管吸引铁棒,弹簧伸长;右边螺线管上端为N极,跟条形磁体相排斥,右端的弹簧缩短。
答案 伸长 缩短
7.解析 利用小磁针可判断螺线管的a端为S极,b端为N极;然后利用通电螺线管的磁极的判断方法可判断,电流是由电源的c端流到电源的d端,因此c端为铅蓄电池的正极。
答案 S 正
8.解析 小磁针静止时N极的指向为该点磁场的方向,所以,实验中,用小磁针的N极指向来判断通电螺线管外部某点的磁场方向;将电源的正负极对调后,螺线管中的电流方向发生了改变,观察小磁针的指向是否改变,此操作探究的问题是“通电螺线管外部的磁场方向与电流方向是否有关”。
答案 N 电流
9.解析 在磁体周围磁感线都是从磁体的N极出发,回到S极,所以据此可以判断出永磁体A的右端是S极,螺线管B的左端是N极。再根据安培定则可以判断出螺线管B中的电流流向,则电源的右端是“+”极,左端是“-”极。
答案 如图所示
10.解析 小磁针偏转,说明小磁针受到了力的作用,通电导体周围存在磁场。电流方向改变时,小磁针偏转方向也改变,说明电流周围磁场方向与电流方向有关。磁场看不见、摸不着,利用小磁针的偏转判断通电导体周围是否存在磁场,采用的是转换法。
答案 (1)磁场 (2)电流周围的磁场方向与电流方向有关 (3)判断电流周围是否存在磁场 (4)B
11.B 弯成圆形的导线相当于螺线管的一匝,用右手沿圆形握住,则纸外为螺线管N极,纸里为S极。因为小磁针在螺线管内部,所以小磁针的N极向纸外偏转。
12.A 由题图可知,电子定向移动的方向是向上的,电子带负电,故电流的方向是向下的,根据右手螺旋定则可知,磁场的方向是顺时针方向的,故A正确。第1节 磁现象 磁场
知能演练提升
能力提升
1.为了判断一根铁棒是否具有磁性,小明进行如下四个实验,根据实验现象不能确定该铁棒具有磁性的是( )
2.右图是生活中常用来固定房门的“门吸”,它由磁体和金属块两部分组成。该金属块能被磁体所吸引,是因为其材质可能含有( )
A.银 B.铁 C.铝 D.锌
3.小天利用手中的条形磁体做了实验,其中结论正确的是( )
A.条形磁体能够吸引小铁钉
B.同名磁极相互吸引
C.将条形磁体用细线悬挂起来,当它在水平面静止时北极会指向地理南方
D.条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后就不可能有互相作用了
4.(多选)关于磁感线,下列说法正确的是( )
A.磁感线上任何一点的切线方向,就是该点的磁场方向
B.磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出来,回到S极
C.磁场中的磁感线是确实存在的
D.磁感线是由铁屑构成的
5.如图甲所示,当弹簧测力计吊着一小磁体,沿水平方向从水平放置的条形磁体的A端移到B端的过程中,能表示测力计示数与水平位置关系的是图乙中的( )
甲
乙
6.如图所示,甲、乙两小磁针在一根磁铁附近,下列判断正确的是( )
A.甲小磁针左端是S极,乙小磁针左端是N极
B.甲小磁针左端是N极,乙小磁针左端也是N极
C.甲小磁针左端是S极,乙小磁针左端也是S极
D.甲小磁针左端是N极,乙小磁针左端是S极
7.磁浮列车的速度可达500 km/h,且噪声低、动力消耗少、稳定性高。磁浮列车是在车厢和铁轨上分别安放磁体,并使它们的磁极相互 (选填“排斥”或“吸引”),从而使列车从铁轨上“浮”起来,达到 (选填“减小”或“增大”)阻力的目的。
8.电冰箱门上装有磁性密封条,是利用了 的原理,磁卡则利用了它们能够被 的原理。
9.根据图中小磁针N极指向,标出磁体的N极和S极,并画出磁感线的方向。
探究创新
★10.某兴趣小组在研究扬声器结构时,发现扬声器中有一个环形磁体,他们不知道环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想:
猜想1:磁极呈横向分布(例如图甲,左侧为N极,右侧为S极)。
猜想2:磁极呈轴向分布(例如图乙,上面为N极,下面为S极)。
猜想3:磁极呈上中下分布(例如图丙,上下面为N极,中部为S极)。
(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定猜想3是错误的,你认为他们判断的依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)为了验证其他猜想,他们用细线将环形磁体水平悬挂起来(如图丁所示),结果观察到磁体在任意位置都能保持静止。这说明猜想 是错误的。
(3)请设计一个简单实验,验证剩下的一个猜想是否正确,简述你的实验方案。
主要器材: ;简要做法:________________________________________________________________________________________________________________________________________________;
如何判断:________________________________________________________________。
★11.小明在观察磁体周围小磁针指向时想到:如果用铁盒将磁体包围起来,小磁针的指向会变化吗 如果用纸盒将磁体包围起来呢 小明同学作出以下猜想:
猜想A:用铁盒或用纸盒包围磁体,磁体周围的小磁针的指向没有什么变化;
猜想B:用铁盒包围磁体时,磁体周围的小磁针的指向与没有用铁盒包围时不一样;
猜想C:用纸盒包围磁体时,磁体周围的小磁针的指向与没有用纸盒包围时不一样。
为了检验上述猜想是否正确,小明设计了以下实验方案:
①将小磁针置于条形磁体周围的不同位置,观察小磁针的指向。
②将磁体放入铁盒内,小磁针置于铁盒外的不同位置,观察小磁针的指向。
③将磁体放入纸盒内,小磁针置于纸盒外的不同位置,观察小磁针的指向。
小明通过实验收集到如下证据:磁体周围小磁针的指向如图所示,而用铁盒包围磁体时,铁盒外不同位置小磁针的指向均是指南
北,用纸盒包围磁体时,纸盒外不同位置的小磁针的指向与没有用纸盒包围磁体时一样。
根据小明的猜想和实验,完成下面填空:
(1)用铁盒包围磁体时,盒外小磁针指南北,说明________________________________。
(2)用纸盒包围磁体时,盒外小磁针指向与没有用纸盒包围磁体时一样,说明_________________________________________________________。
(3)得出结论:______ ______________________________。
(4)为使精密仪器不受外界磁场的影响,采取的措施是_______________________________________________________________________。
知能演练·提升
1.B 选项A中,将悬挂的铁棒多次转动,静止时总是南北指向,是磁体在地球周围由于受到地磁场的作用,才表现出来的现象,即磁体具有指向性的表现,故选项A不符合题意;选项B中,将铁棒一端靠近小磁针,因为小磁针具有磁性,磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质,无论铁棒是否具有磁性,两者都会产生此现象,所以不能确定该铁棒具有磁性,故选项B符合题意;选项C中,铁棒能够吸引大头针,说明铁棒具有磁体才具有的性质,所以铁棒有磁性,故选项C不符合题意;选项D中,图中所示现象说明挂在弹簧测力计下的铁块在铁棒的不同位置受力不同,这恰恰反映出铁棒有磁性且铁棒两端磁性最强、中间磁性最弱的特性,故D不符合题意。
2.B 磁性材料是容易被磁化的物质,如铁、钴、镍。生活中含有这些磁性材料的物体,都容易被磁体吸引。
3.A 条形磁体周围存在磁场,能够吸引小铁钉,故A正确;由磁极间的相互作用规律可知,同名磁极相互排斥,故B错误;将条形磁体用线悬挂起来,让磁体自由转动,静止时指向地理南极的磁极叫南(或S)极,指向地理北极的是磁体的北极(N极),地磁北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近,故C错误;玻璃不能隔离磁场,条形磁体与小磁针之间隔了一层薄玻璃后仍有相互作用,故D错误。
4.AB 静止的磁针在磁场中的N极指向为磁场方向,磁针的指向沿切线方向,所以磁感线上任何一点的切线方向,就是该点的磁场方向,故选项A正确;磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出来,回到S极,故选项B正确;磁感线是为了描述磁场的性质而引入的,实际上是不存在的,故选项C、D错误。
5.D 本题根据磁极间的相互作用规律来分析判断。当上面小磁体位于大磁体左端时,两磁体接近端同为N极,相互排斥,由于小磁体受到一个竖直向上的排斥力,所以弹簧测力计的示数应小于小磁体的重力,这时弹簧测力计的示数最小;当弹簧测力计向大磁体中间位置移动时,由于条形磁体中间处磁性最弱,所以小磁体受到的向上排斥力逐渐减小,弹簧测力计的示数逐渐接近小磁体的重力,即弹簧测力计的示数逐渐增大;当弹簧测力计移到大条形磁体右端S极处,两磁体接近端为异名磁极,相互吸引,小磁体受到一个竖直向下的吸引力,所以弹簧测力计的示数应等于小磁体的重力和引力之和。因此,在移动过程中弹簧测力计的示数逐渐增大,故选D。
6.B 由题图中左右两个小磁针的指向可知,磁铁的a端是S极,b端是N极,由磁极间的相互作用规律知,甲、乙两小磁针的左端都是N极,右端都是S极。
7.解析 磁浮列车能够从铁轨上浮起来,是利用了同名磁极相互排斥的原理,由于车厢和铁轨彼此分离,因而大大减小了列车前进时所受的阻力。
答案 排斥 减小
8.解析 磁卡是利用磁信号来记录信息的,它内部的信息可通过磁化的方式进行修改或读取。
答案 异名磁极相互吸引 磁化
9.解析 由小磁针的指向可以判断出条形磁体的左端为S极,右端为N极,磁体外部的磁感线,都是从磁体的N极出来,回到磁体的S极。
答案 如图所示
10.解析 (1)一个磁体只有两个磁极,故猜想3错误。(2)如果猜想1正确,用细线将磁体水平悬挂,由于地磁场的作用,磁体在特定位置才能保持静止,这与观察到的现象矛盾,故猜想1错误。(3)由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,可以取一小磁针置于环形磁体周围的不同位置,根据磁极间的相互作用和小磁针稳定后两极的指向来判断。
答案 (1)一个磁体只可能有两个磁极
(2)1
(3)小磁针 将小磁针置于磁环周围不同处 多次观察小磁针稳定后两极的指向情况,从而判断出磁环磁极的位置
11.答案 (1)磁体的磁场被铁盒阻隔,限制在铁盒内
(2)纸盒不能阻隔磁场
(3)铁盒对磁场有屏蔽作用,纸盒对磁场没有屏蔽作用
(4)将精密仪器放在铁盒内
