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第19课时电与磁,考点一磁场与磁极间的相互作用,N极,方向,强,排斥,吸引,磁场,南,北,考点二电流的磁场,平行,会,磁场,磁场,磁场,电流环绕,右,电流,N,磁性,下,低电压,强电流,开关,受到力,改变,改变,考点三磁场对电流的作用,力的作用,电流,磁场,受力转动,转向器,电,机械,不偏转,改变,磁场的方向,考点四电磁感应现象,不偏转,切割磁感线,切割磁感线,切割磁感线的运动方向,电磁感应,机械,电,1.洛伦兹力:运动电荷在磁场中受到的力,其受力方向可用左手定则进行判断,即伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。2.安培力:通电导体在磁场中受到的力。安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力。其受力方向可用左手定则进行判断(如图19-1),伸开左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向即为安培力的方向。图19-1,考点五初高衔接知识点,3.电流的磁场:电流通过导体时在导体周围产生一定范围大小的磁场,这种由电流产生的磁场叫电流的磁场。其磁场方向的判断方法为(如图19-2):用右手握住导线(或导体)使大拇指的指向为电流的流向(电流从正极到负极,大拇指指向负极),此时四指环绕的方向就是磁场的方向。甲直线电流乙磁感线分布周围磁场的判断图19-2,例12018淮南潘集区模拟关于电磁现象,下列说法中正确的是()A.磁场是由磁感线组成的B.磁场对放入其中的小磁针不一定有力的作用C.导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场D.利用撒在磁体周围的铁屑可以判断该磁体周围各点的磁场方向,探究一磁场与磁体间的相互作用,答案C解析磁场是存在于磁体周围的一种物质,磁感线是一种理想化的物理模型,实际上并不存在,磁场不是由磁感线组成的,A错误。磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用,B错误。导体中的负电荷在做定向移动时形成电流,电流会在其周围产生磁场,C正确。利用铁屑可以检验磁体周围磁场分布情况,因看不出N、S极,故不能判断磁场的方向,D错误。,【变式】如图19-3所示是用来描绘某磁体周围磁场的部分磁感线,由磁感线的分布特点可知,b点的磁场比a点的磁场(选填“强”或“弱”);若在b点放置一个可自由转动的小磁针,则小磁针静止时,其S极指向(选填“P”或“Q”)处。图19-3,解析从题图中可以看出,a点的磁感线比b点的磁感线稀疏,故b点的磁场比a点的磁场强。小磁针静止在b点时,其N极指向与该点磁感线的方向一致,故N极指向Q处,S极和N极的指向相反,所以S极指向P处。,强,P,例22018濉溪县三模小明在课下通过查阅资料知道:通电线圈相当于一匝的通电螺线管,其两侧的磁极与线圈中电流方向的关系也符合右手螺旋定则,把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定细杆MN上,且平行靠近放置。当线圈通入如图19-4所示方向相同的电流时,线圈A和B将(选填“靠近”“距离不变”或“远离”)。图19-4,探究二电流的磁场,解析从图可知两个线圈A和B中电流的方向向上,用右手握住线圈A、B,让四指指向线圈中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极,则线圈A的左端为N极,右端为S极;线圈B的左端为N极,右端为S极,根据磁极间的相互作用规律可知,线圈A和B将相互靠近。,靠近,【变式1】2018安庆一模当开关闭合后,电磁铁和永磁体A产生的磁场如图19-5所示,则下列说法正确的是()A.电磁铁的左端为S极B.永磁体A的左端为S极C.电源的右端为正极D.当滑片P向右端移动时,螺线管中的电流减小图19-5,答案A解析(1)由图中磁感线可知,电磁铁和永磁体相互靠近的一端极性相同,且为N极,由右手螺旋定则可判定电流由螺线管的左端流向右端,则电源左端为正极,右端为负极,如图所示,故A正确,B、C错误。(2)当滑片P向右端移动时,变阻器连入电路的电阻变小,由欧姆定律可知,螺线管中的电流增大,D错误。,【变式2】法国科学家阿贝尔费尔和德国科学家彼得格林贝格尔因发现了巨磁电阻效应而荣获2007年诺贝尔物理学奖,巨磁电阻效应是指某些材料的电阻在磁场中急剧减小的现象,大大提高了磁、电之间信号转换的灵敏度,图19-6是其示意图,图中GMR是巨磁电阻,如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,指示灯L1的实际功率,GMR两端的电压。(均选填“变大”“变小”或“不变”)图19-5,解析(如果闭合S1、S2并使滑片向左滑动,左侧电路中的电阻减小,根据欧姆定律可知,左侧电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强。巨磁电阻(GMR)的阻值与周围的磁场强度有关,且巨磁电阻的阻值随磁场强度的增强而明显减小,由于巨磁电阻(GMR)与L1串联,巨磁电阻的阻值减小,则这一支路中的总电阻减小,L1支路电流增大,由P=I2R可知,指示灯L1的实际功率变大;L1支路电流增大,L1两端电压增大,由串联分压可知,巨磁电阻两端的电压变小。,变大,变小,例3如图19-7所示是实验室常用的电流表内部结构图,处在磁场中的线圈中有电流通过时,线圈会带动指针一起偏转。线圈中的电流越大,指针偏转角度越大。关于该现象,下列说法中正确的是()A.线圈中的电流越大,其所受磁场力越大B.线圈中有电流通过时,把电能全部转化为内能C.改变线圈中的电流方向,其转动方向不会改变图19-4D.将磁体的N、S极对调,其转动方向不会改变,探究三磁场对电流的作用电动机,答案A解析线圈中有电流通过时,线圈带动指针一起偏转,把电能转化为机械能,故B错误;改变线圈中的电流方向,其转动方向会改变,故C错误;将磁体的N、S极对调,其转动方向会改变,故D错误。,【变式1】2018芜湖二模1879年10月,经过对1600多种材料进行几千次试验后,爱迪生制成了第一个可供实用的碳丝灯泡(灯丝由竹丝炭化后制成)。如图19-8甲所示,当磁体的磁极靠近正常工作的碳丝灯泡时,灯丝上端被磁体吸引,这是因为;要从图甲现象变为图乙中灯丝上端被排斥的现象,可以改变方向。图19-8,通电导线在磁场中受力的作用,磁场,【变式2】2018蜀山区一模如图19-9所示,地磁场被称为地球生命的“保护伞”,从太阳或其他星体发射出来的高速带电粒子流,在接近地球时,地磁场会改变其运动方向,使其偏离地球,对地球起到保护作用,其原理是。图19-9,磁场对通电导体有力的作用,例42018蜀山区二模如图19-10所示是一款新产品LED磁浮小夜灯,它是由底座和LED灯组成,它的神奇之处在于底座通电后,灯能凭空悬浮发光。某同学经过研究分析得知:通电时,因灯的底部和底座间都有磁性,所以灯悬浮在空中的原因是;由于发生现象使悬浮部分底部的线圈中产生电流,小夜灯能发光。图19-10,探究四电磁感应发电机,解析由图可知,底座接通电源后,灯的底部和底座间都有磁性,利用了同名磁极相互排斥使灯泡悬浮。,同名磁极相互排斥,电磁感应,【变式】2018全椒县一模如图19-11所示是“探究导体在磁场中运动时感应电流产生条件”的实验装置。闭后开关,当导体棒水平向右运动时,灵敏电流计的指针向左偏转,为使灵敏电流计指针向右偏转,下列方法可行的是()A.使铜棒竖直向下运动B.使铜棒竖直向上运动C.保持铜棒静止不动,使磁体水平向左运动D.将磁体的N、S极对调,仍使铜棒水平向右运动图19-11,D,例52018庐阳区二模通电导线在磁场中受到的磁场力方向可以用左手定则来判断:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线所受磁场力的方向,如图19-12甲所示。在图乙中,一根垂直于纸面的导线P放置在一水平放置的条形磁铁的正上方,若导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下,则导线中电流的方向是垂直于纸面(选填“向外”或“向内”)。图19-12,探究五与电磁相关的初高衔接,解析在磁体外部,磁感线由N极发出、回到S极,所以图中导线P处磁感线的方向是从左向右的;由题知,导线受到磁铁给它的作用力的方向竖直向下;根据左手定则,伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线垂直穿过掌心,且大拇指指向磁场力的方向(即竖直向下),则四指垂直于纸面指向内,即此时电流的方向是垂直于纸面向内的。,向内,例62018芜湖二模如图19-13所示,同一条形磁铁,从静止开始由同一高度下落,分别穿过闭合的塑料线圈甲、断开的塑料线圈乙、闭合的金属线圈丙、断开的金属线圈丁,则它穿过哪个线圈后落地时的动能最小(所有线圈均有电阻,不计空气阻力)()A.线圈甲B.线圈乙C.线圈丙D.线圈丁图19-13,答案C解析条形磁铁在下落过程中穿过闭合金属线圈,线圈中产生电流,该过程是电磁感应现象,将机械能转化为电能。,【变式1】荷兰物理学家洛伦兹首先提出,磁场对运动电荷有力的作用。为了纪念他,人们称这种力为洛伦兹力,该力的方向可以用左手定则来判断。如图19-14所示,一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间。此时,该电荷所受洛伦兹力的方向是()A.向左B.向右C.垂直纸面向里D.垂直纸面向外图19-14,答案D解析左手定则:伸开左手,使拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线穿过手心,让伸开的四指指向正电荷运动的方向,那么大拇指所指的方向即为洛伦兹力的方向。,【变式2】2018安庆二模磁场强弱处处相同的磁场叫作匀强磁场,磁场强度的单位是特斯拉,简称特,符号是T。实验表明在匀强磁场中,当通电导体与磁场方向垂直时,电流所受的安培力F等于磁场强度B、电流I、导线长度L三者的乘积,即F=BIL。在磁场强度为0.5T的匀强磁场中,有一条与磁场方向垂直的通电导线,通过它的电流为5A,导线上长为40cm的一段所受的安培力F=N;将此导线从磁场中拿走,磁场强度(选填“变大”“变小”或“不变”)。,解析根据题意可得,导线所受的安培力:F=BIL=0.5T5A0.4m=1N;在匀强磁场中,将此导线从磁场中拿走,磁场强度不变。,1,不变,突破探究什么情况下磁能生电【考点归纳】转换法:通过灵敏电流计指针的偏转情况判断感应电流的有无和方向。控制变量法:a.探究感应电流的方向与导体运动方向的关系(控制磁场方向不变,改变导体的运动方向);b.探究感应电流的方向与磁场方向的关系(控制导体运动方向不变,改变磁场方向)。灵敏电流计指针不偏转的原因:a.不是闭合回路;b.导体没有做切割磁感线运动;c.产生的感应电流太小。改变感应电流大小的措施:换用磁性强的磁体、切割磁感线时保持垂直且尽量快速、改用导线制成的多匝矩形线圈代替单根导线。能量转化:机械能转化为电能。电磁感应现象的实际应用:发电机、动圈式话筒。,实验突破,例如图19-15所示是“探究产生感应电流条件”的装置,导体ab、开关、灵敏电流计用导线连接,组成电路。(1)实验中,我们通过观察来判断电路中是否有感应电流产生;通过指针偏转的方向判断。(2)闭合开关,让导体ab在磁场中上下运动,发现灵敏电流计的指针;让导体ab静止,磁体水平向右运动,则灵敏电流计的指针图19-15。(均选填“偏转”或“不偏转”)(3)如果想进一步探究“感应电流的大小与导体运动的快慢是否有关”,则应闭合开关,保持其他条件不变,只改变,观察得出结论。,灵敏电流计指针是否偏转,感应电流的方向,不偏转,偏转,导体运动的速度,灵敏电流计指针偏转的幅度,【实验拓展】(4)这次探究实验中用到的研究方法有法和转换法。(5)下列电器中,应用电磁感应原理制成的是。A.电铃B.电风扇C.动圈式话筒D.动圈式扬声器(6)要使灵敏电流计的指针偏转方向发生改变,可以采取两种方法:方法一:;方法二:。(7)从能量的角度来分析,感应电流的产生过程是能转化为电能的过程。(8)如果把装置中的灵敏电流计换成则可探究磁场对通电导体的作用。,控制变量,C,调换蹄形磁体N、S极的位置,改变导体的运动方向,机械,电源,2015安徽15题3分一个能绕中心转动的小磁针在图19-16所示位置保持静止。某时刻开始,小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,磁感线如图所示,则小磁针在磁场出现后()A.两极所受的力是平衡力,所以不会发生转动B.两极所受的力方向相反,图19-16所以会持续转动C.只有N极受力,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右D.两极所受的力方向相反,会发生转动,最终静止时N极所指方向水平向右,考点一磁场、磁感线,答案D解析某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场,小磁针将会受到磁场力的作用,且N极受力方向与磁场方向相同,水平向右;S极受力方向与磁场方向相反,水平向左。所以小磁针会发生转动,最终小磁针在磁场中静止,N极指向水平向右。,1.2014安徽7题2分如图19-17所示,把小磁针放在桌面上,将一根直导线平行架在静止的小磁针上方,当导线中有电流通过时,小磁针就会发生偏转。请运用磁场的观点解释小磁针发生偏转的原因:。图19-17,考点二电流的磁场,通电导体周围存在磁场,处在磁场中的小磁针受到力的作用,2.2015安徽4题2分通电螺线管的N、S极如图19-18所示,由此可判断电流是从(选填“a”或“b”)端流入螺线管的。图19-16,解析由于通电螺线管的左端为S极、右端为N极,由右手螺旋定则可知,用右手握住通电螺线管,让大拇指指向右侧,此时四指所指的方向即为电流的方向,电流从左侧即a端流入。,a,3.2018安徽7题2分实验发现,两条平行放置的直导线,当通以相同的电流时相互吸引(如图19-19所示),这是因为电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用。我们可以这样分析它的受力,对于a导线:通电导线b产生的磁场对它具有向右的作用力;对于b导线:。图19-19,通电导线a产生的磁场对它具有向左的作用力,4.2012安徽9(1)题2分如图19-20所示,某同学用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁极,请你在图中标出导线中的电流方向和螺线管的N、S极。图19-20,答案如图所示,5.2017安徽15题3分如图19-21所示的装置中,当开关S闭合后,下列判断正确的是()A.通电螺线管外A点的磁场方向向左B.通电螺线管的左端为N极C.向左移动滑片P,通电螺线管的磁性减弱D.小磁针静止后,其N极的指向水平向右图19-21,B,1.2017安徽2题2分如图19-22所示,在蹄形磁铁的磁场中放置一根导体棒ab,它的两端跟灵敏电流计连接,使导体棒快速向右运动,观察到灵敏电流计的指针发生偏转。从能量转化的角度来分析,该实验过程中是能转化成了电能。图19-22,考点三电动机与发电机原理,机械,2.2015安徽5题2分如图19-23所示为动圈式话筒的构造示意图。对着话筒说话时,声音使膜片振动,带动线圈在磁场中振动,把线圈两端的导线接入扩音机,就能通过扬声器听到说话的声音。这种话筒应用的原理是。图19-23,解析线圈在磁场中的振动,实际上是线圈在做切割磁感线运动,从而产生感应电流,我们就能通过扬声器听到说话的声音,这种话筒应用的原理是电磁感应。,电磁感应,3.2013安徽6题2分如图19-24所示,能说明发电机工作原理的是图(选填“甲”或“乙”)。图19-24,乙,4.2016安徽15题3分如图19-25所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流条件”的实验装置示意图。关于这个实验,下列说法正确的是()A.当导体棒沿竖直方向上下运动时,灵敏电流计的指针发生偏转B.当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,灵敏电流计的指针不发生偏转C.当导体棒沿水平方向左右运动时,图19-25灵敏电流计的指针发生偏转D.当导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针都向同一方向偏转,答案C解析由题图可知,当导体棒沿竖直方向上下运动时,没有做切割磁感线运动,所以不会产生感应电流,灵敏电流计的指针不发生偏转,故A错误;当导体棒相对于水平方向斜向上运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故B错误;当导体棒沿水平方向左右运动时,导体棒做切割磁感线运动,所以会产生感应电流,灵敏电流计的指针发生偏转,故C正确;感应电流的方向与磁场的方向和导体切割磁感线的运动方向有关,所以磁场方向不变的情况下,导体棒沿水平方向向左和向右运动时,灵敏电流计的指针偏转方向不同,故D错误。,5.2014安徽12题3分如图19-26所示为直流电动机的工作原理图。以下相关分析正确的是()A.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为内能B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能C.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流D.电动机工作过程中,线圈中的感应电流方向保持不变图19-26,C,
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