中考总复习：电与磁知识讲解

中考总复习：电与磁撰稿：肖锋审稿：蒙阿妮【考纲要求】1、了解磁场和磁感线；知道磁感线方向的规定。2、认识通电螺线管的磁场；3、理解电磁铁的特征和原理；4、了解电磁继电器的结构和工作原理；5、了解磁场对电流的作用，并认识电动机的构造和原理；6、知道电磁感应现象，及产生感应电流的条件；7、了解发电机的构造和原理。【知识网络】【考点梳理】考点一、磁性和磁场1. 磁性物体吸引铁、钴、镍的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体不同部位的磁性强弱并不相同，磁性最强的部分叫磁极。2.磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。3. 判断物体是否具有磁性的几个方法：（ 1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。（ 2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。（ 3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。（ 4）根据磁极的磁性最强判断：A 、B 两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A 的一端从B 的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A 有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B 有磁性。4. 磁场和磁感线磁场：磁体间存在一种看不见、摸不着的特殊物质，即磁场。它有强弱和方向。磁场方向：物理学规定小磁针静止时N 极的所指的方向（即N 极受力方向）是这一点的磁场方向。磁场的基本性质：就是对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁感线：为了描述磁场情况而画的带箭头的曲线。磁场是客观存在的，磁感线是人们假象出来的。磁感线是立体分布的， 且不交叉； 磁体周围的磁感线总是从N 极出发回到S 极的；它的疏密表示磁场的强弱。常见的几种磁场的磁感线分布如图1 所示地磁场：地球是个大的条形磁体，地磁的N 极在地理的南极附近，地磁的S 极在地理的北极附近，海龟信鸽都是利用地磁场来导航的。考点二、电流的磁效应（电生磁）1.奥斯特实验：（ 1）现象：闭合开关小磁针偏转， 断开开关小磁针回到原位， 改变电流方向磁针反向偏转。（ 2）结论：该实验说明通电导体的周围有磁场，磁场的方向与电流的方向有关。（ 3）实验注意：要将导线平行的放在静止小磁针的上方2.通电螺线管的磁场（ 1）磁场特点：外部磁场方向与与条形磁铁的磁场相似，磁感线从 N 极出来，进入 S 极；在螺线管的内部，磁感线由 S 极指向 N 极。（ 2）安培定则螺线管的极性用安培定则判定内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就螺线管的北极。判断方法：先标出螺线管中的电流方向 ;用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的北极。3.应用：电磁铁插有铁芯的通电螺线管就是电磁铁。：软铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，电磁铁周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。要点诠释：1、电磁铁的优点：（ 1）磁性强弱与通入的电流大小和线圈的匝数有关，电流越大，磁性越强；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。（ 2）磁性有无可由电路的通断来控制。通电时有磁性，断电时磁性立即消失。（注意：电磁铁中的铁芯必须采用软铁，而不能用钢，因为钢能保持磁性。）（ 3）磁极的性质可以通过电流的方向来改变。2、扬声器：（ 1）构造：固定的永磁体，线圈，锥形纸盆（ 2）工作原理：它是把电信号转换成声信号的一种装置。由于线圈中通过的电流是交变电流，它的方向不断改变，线圈就不断的被永磁体吸引和排斥使线圈来回振动，同时带动纸盆的振动，于是扬声器就发出了声。3、电磁继电器：（1）电磁继电器的工作原理：通过控制电磁铁的电流，来达到控制工作电路的目的。因此，一般的继电器电路由（低压）控制电路和（高压）工作电路两部分组成。电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点如图所示：考点三、电磁感应现象（磁生电）1.电磁感应： 闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线运动就会产生感应电流的现象2. 产生感应电流必须同时满足三个条件：（ 1）电路是闭合的；（ 2）导体要在磁场做切割磁感线的运动；（ 3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。 如果不是闭合电路， 即使导体做切割磁感线运动， 导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。4.应用：发电机发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。考点四、磁场对电流的作用1. 通电导体在磁场中受到磁力的作用，磁力的方向与磁场方向、电流方向有关。2.应用： 电动机。其能量的转化为：电能转化为机械能。2. 直流电动机为什么需装换向器？当线圈转到如图所示位置时， ab 边和 cd 边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。 因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。【典型例题】类型一、磁现象1、在研究“磁极间的相互作用规律”时，实验小组的同学分别设计了如下四个方案，其中最合理的是（）A两人各拿一块条形磁铁，并将各自的一个磁极相互靠近B用一块条形磁铁的一个磁极靠近另一块条形磁铁中间C将放在粗糙桌面上的两块条形磁铁的磁极相互靠近D用条形磁铁的一个磁极靠近另一块用细线悬挂并静止的条形磁铁的一个磁极【思路点拨】 研究磁极间相互作用的规律，实际就是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；在选择实验方案时一定要使两极相互靠近来观察现象，而且选择的实验要易于观察出现象，操作比较简单；针对这几点即可选出最合理的实验方案。【答案】 D【解析】 D 选项将磁体悬挂后磁体受力运动状态容易改变，能体现出磁极间的相互作用。【总结升华】 本题是一道实验方案的设计题，虽然不是自己设计实验，但是在选择时一定要综合多方面的因素，全面的考虑问题。举一反三：【变式】如图所示，a，b 是两根外形完全相同的钢棒，当b 从 a 的左端移动到右端的过程中，两者先后出现吸引和排斥现象，由此可以确定（）A a 一定是磁体，b 不一定是磁体B a，b 一定都是磁体C a 不一定是磁体D a，b 一定不是磁体【答案】 B2、关于磁感线的概念，下面说法中错误的是（）A磁感线是磁场中确实存在的B磁体周围越接近磁极的地方磁感线越密C磁感线是一种假想的曲线，在磁体外部是从N 极到 S 极D磁针北极在某点所受的磁力方向跟该点磁感线的方向一致【思路点拨】 磁感线是人们为了直观形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线，它并不是客观存在于磁场中的真实曲线，磁体周围的磁感线是从 N 极出发回到 S 极，在内部则是从 S 极出发回到 N 极，磁感线上的任何一点的切线方向跟小磁针放在该点的北极指向一致，磁感线的分布疏密可以反映磁场的强弱，越密越强，反之越弱。【答案】 A【解析】 A、磁感线是人们为了直观形象地描述磁场而引入的，并不是真实存在的；B、磁体周围越接近磁极的地方磁性越强，故磁感线越密；C、磁感线不是真实存在的，只是一种假想的曲线，而且在磁体外部是从N极到 S 极；D、磁感线上的任何一点的切线方向跟小磁针放在该点的北极指向一致。【总结升华】 本题考查了磁感线的概念和磁感线的方向，注意在磁体内部也是存在磁感线的，且在磁体内部，磁感线的方向是从 S 极指向 N 极的。类型二、电流的磁场3、如图所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏转的原因是什么呢？猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起。猜想二：可能是通电后导线周围产生了磁场引起。(1)小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是_。(2)为了验证猜想一，下列方案可行的是_ （可能不止一个正确选项）将整个装置放在玻璃箱中进行实验将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验改变导线中的电流方向(3) 如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议_【思路点拨】 （1）力可以改变物体的运动状态，也可以改变物体的形状。磁场对通电导体具有力的作用，才使小磁针发生了偏转，而并非是空气对流引起的。（ 2）要想验证猜想一，可从两方面入手：通过阻断导线与小磁针之间空气的对流，来观察小磁针是否发生偏转；不阻断空气对流的条件，而通过观察不同的实验现象来判断空气对流对于实验结果的影响。（ 3）如果小磁针偏转不明显，可以通过增大电流来增强磁场，或者其他增强磁场的方法都可以。【答案】 (1)力是改变物体运动状态的原因(2)(3)增大导线中的电流（或增加干电池的节数、用多根直导线等）【解析】（ 1）使物体运动，必须让物体受力，因为只有力才可以改变物体的运动状态。（ 2）若将整个实验装置都放在玻璃罩内，小磁针和导线之间的空仍然可以发生对流，所以不符合实验要求空气将小磁针放在烧杯内，而将导线置于烧杯上方，这样小磁针和导线之间由于烧杯的阻隔，它们之间的空气无法进行对流，若导线通电后，小磁针能够发生偏转，则可以验证猜想一是错误的。方案中，虽然没有阻断小磁针和导线之间的空气流动，但通过改变导线中的电流方向后发现，小磁针的偏转方向也发生了变化，所以可以验证小磁针的偏转和空气对流是无关的，即猜想一是错误的。（ 3）增强磁场的方法有：增大电流、增加导线数量等等。【总结升华】 本题考查学生对电和磁之间联系的掌握情况，需要根据力学知识对物体的运动进行分析，有一定的难度。4、如图所示， L 是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体。当 S 闭合后，弹簧的长度将 _，如果变阻器的滑动片P 向右移动，弹簧的长度又将_ （填“变长” 、“变短”或“不变” ）。【思路点拨】弹簧的长度取决于磁体对弹簧的拉力大小，而拉力的大小取决于电磁铁对磁体的作用力：1两者是相吸还是相斥2 这个作用力是变大还是变小。由此分析出磁体对弹簧的拉力的变化。电磁铁对磁体作用力的变化取决于电磁铁磁性强弱的变化，由电流的变化分析电磁铁磁性强弱的变化。【答案】 变小；变大。【解析】 S 未接通时，弹簧的弹力和磁体的重力相平衡。当S 闭合后，根据安培定则可确定通电螺线管的上方产生的是N极，下端是S 极。由于同名磁极相互排斥，所以弹簧将变短。如果变阻器的滑动片向右移动，变阻器接入电路中的电阻增大，电路的电流强度减小，通电螺线管的磁性减弱，斥力减少，弹簧的长度又将变大。【总结升华】 此类题型的做法是先用安培定则判断电磁铁的极性，再判断电磁铁和其上方的条形磁体是相互吸引还是相互排斥，第三步根据滑片的移动判断电磁铁磁性的强弱变化对弹簧长短的影响。P举一反三：【变式 1】如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃棒上，可以自由移动，当电键个线圈将会（）A.向左右分开一些；B. 向中间靠近一些；C. 甲不动，乙向甲靠近；D. 乙不动，甲向乙靠近S 闭合时，两【答案】A举一反三：【变式 2】（高清课堂电学 3: 电与磁例 3）根据小磁针静止时 N、S 极的指向，在图中标出通电螺线管电源的正、负极。【答案】5、如图是一种防汛报警器的原理图。K 是触点开关， B 是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有个浮子A ，试说明这种报警器的工作原理。【思路点拨】 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合；这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。【答案】 水位升高时， 浮子 A 会推动 B 一起上升， 当水位达到或超过警戒线时，使控制电路接通。这时，电流通过电磁铁，使它吸引衔铁，并使工作电路接通，电灯发光报警。当水位降低时，浮子A 带动 B 一起下降。当水位低于警戒线时，控制电路被断开，电磁铁因无电流通过而停止工作，不再吸引衔铁，使工作电路被断开，电灯不再发光报警。【解析】 电磁继电器有的用途非常广泛。在分析各种应用电路工作原理时，主要应弄清电磁铁通断电时触点的通断情况及其对电路的作用。【总结升华】 本题是电磁继电器在防汛中的应用，一定要掌握电磁继电器的构造及工作原理，搞清控制电路和工作电路的通断情况。举一反三：【变式】如图是张磊同学在研究性学习的活动中为某仓库设计的一种防盗报警器，其踏板放在仓库的门口，电铃和灯泡放在值班室内，观察电路可知，这个报警器的原理是：（ 1）有人踩踏板时（ 2）无人踩踏板时【答案】（1）电磁铁有磁性，电铃电路工作，铃响报警；（ 2）电磁铁无磁性，灯泡电路工作，灯亮安全。；。类型三、电磁感应现象6、如图所示，闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中小圆圈表示导体的横截面，下列说法中正确的是（）A. 图 a 和图 b 的导线中电流方向相同B. 图 b 和图 c 的导线中电流方向相同C. 图 b 和图 c 的导线中电流方向相反D. 图 a 和图 c 的导线中电流方向相同【思路点拨】要解答本题需掌握：感应电流的方向和磁极的方向、导体运动的方向有关。【答案】 B【解析】 感应电流产生的条件：闭合电路里的一部分导体；在磁场中做切割磁感线运动. 由图可知，a、 b、c 中导线都在磁场中做切割磁感线运动，且又是闭合电路里的一部分导体，所以导线中都有感生电流产生。图a、 b 中导体运动方向相同，但磁感线方向相反，故电流方向相反。图b、 c 中导体运动方向和磁感线方向都相同，故电流方向也相同。【总结升华】此题考查的是产生感应电流的条件，我们要知道什么才是切割磁感线运动。举一反三：【变式】关于闭合电路的一部分导体在磁场中运动而产生感生电流的说法中正确的是（A做任何运动时，都会有感应电流）B与磁体做相对运动时，一定有感应电流C沿磁感线运动时，一定有感应电流D切割磁感线运动时，一定有感应电流【答案】 D类型四、电流对通电导体的作用7、关于直流电动机和发电机，下列说法正确的是（）A. 电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把机械能转化为电能B. 发电机是利用法拉第的发现制成的，工作时把机械能转化为电能C. 电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能D. 交流发电机和直流电动机构造相同，因此它们的工作原理是一样的【思路点拨】 记住发电机和电动机原理。【答案】 B【解析】 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，利用这种现象制成了发电机，实现机械能转化为电能。通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电能转化为机械能。【总结升华】本题主要考查学生对：发电机和电动机原理图的区别和联系的了解和掌握。举一反三：【变式】（高清课堂电学3: 电与磁例1）电动机是一种高效率、低污染的动力设备。下面四幅实验装置图中，对电动机的发明有直接影响的是（）【答案】 C