電與磁(電磁鐵·電動(dòng)機(jī)·發(fā)電機(jī))
模塊一
電磁鐵
一、知識(shí)點(diǎn)
1.電磁鐵的來源：通電螺線管有磁性，如果在一個(gè)通電螺線管中插入一根軟鐵棒，螺線管的磁性會(huì)更強(qiáng)。
2.定義：插入了軟鐵棒的通電螺線管叫電磁鐵。
這根軟鐵棒稱為電磁鐵的鐵芯，螺線管成為電磁鐵的線圈。
注意：電磁鐵的鐵棒(鐵芯)是由軟鐵制成的，被磁化時(shí)顯磁性，但失去外部磁場時(shí)，其磁性又立即消失。
3.電磁鐵中加鐵芯的原因
通電螺線管通電后產(chǎn)生磁場，該磁場使其內(nèi)的鐵棒被磁化，鐵棒磁化后的磁場極性與通電螺線管的機(jī)型完全一致，使得電磁鐵的磁性比螺線管的磁性大大地增強(qiáng)。
4.影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素
(1)
電磁鐵通電時(shí)產(chǎn)生磁性，斷電時(shí)失去磁性。
(2)
電磁鐵中的電流越大則電磁鐵的磁性越強(qiáng)。
(3)
電流一定時(shí)，外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強(qiáng)。
(4)
電磁鐵中有鐵芯比無鐵芯時(shí)的磁性強(qiáng)。
5.電磁鐵的特點(diǎn)
(1)
可以通過電流的通斷，來控制其磁性的有無。
(2)
可以通過改變電流的方向改變磁場方向。
(3)
可以通過改變電流大小、鐵芯的材質(zhì)來控制磁性的強(qiáng)弱。
6.電磁鐵的應(yīng)用
電磁起重機(jī)、電磁選礦機(jī)、電磁繼電器、電鈴等。
7.電磁繼電器
(1)
電磁繼電器的工作電路
(2)
電磁繼電器的組成一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成。
(3)
電磁繼電器的原理
利用電磁鐵在通斷電的情況下有無磁性來間接控制工作電路通斷的開關(guān)。
(4)
電磁繼電器的應(yīng)用
①利用低電壓、弱電流控制高電壓、強(qiáng)電流。
②實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。
8.電磁閥車門
現(xiàn)在的公共汽車使用的都是利用壓縮空氣開關(guān)的自動(dòng)門。其中空置壓縮空氣是開門還是關(guān)門的滑閥就是你用兩個(gè)電磁鐵來控制的。司機(jī)通過單刀雙擲開關(guān)S來使線圈或通電產(chǎn)生磁場吸引銜鐵或，從而推動(dòng)滑閥使空氣壓縮來推開或關(guān)閉車門。其結(jié)構(gòu)如下：
二、例題精講
【例1】★
通電螺線管的磁性強(qiáng)弱跟通過它的及的多少有關(guān)，另外，將
________插入通電螺線管中．它的磁性也會(huì)大大增強(qiáng)．
考點(diǎn)：
影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素．
解析：
據(jù)上面的分析可知，通電螺線管的磁性強(qiáng)弱跟通過它的電流及線圈匝數(shù)的多少有關(guān)，另外，將鐵芯插入通電螺線管中．它的磁性也會(huì)大大增強(qiáng)．
答案：
電流；線圈匝數(shù)；鐵芯．
【測(cè)試題】
如圖所示，若閉合電鍵S，則電磁鐵的磁性將()
A．
增強(qiáng)
B．
減弱
C．
不變
D．
無法判斷
閉合電鍵S1后，電路由單個(gè)的R1變?yōu)镽1與R2并聯(lián)，并聯(lián)后的總電阻小于R1的阻值，由歐姆定律I=
可知，使得通過電磁鐵線圈中的電流增大．根據(jù)影響電磁鐵磁性大小的因素可知，通過線圈電流增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)．
故選A
【例2】★
如圖所示的電磁鐵，要想磁性最強(qiáng)，正確的方法是()
A．S接D,P滑至B端
B．
S接C,P滑至A端
C．
S接C,P滑至B端
D．
S接D,P滑至A端
考點(diǎn)：
影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素．
解析：
滑動(dòng)變阻器S接C電磁鐵線圈匝數(shù)最多，滑片在A端電路電流最大，并且有鐵芯，所以此時(shí)電磁鐵磁性最強(qiáng)．
答案：
B
【測(cè)試題】
如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，懸掛磁鐵的彈簧的長度()
A．
將變長
B．
將變短
C．
先變長后變短
D．
先變短后變長
利用安培定則可以判定電磁鐵的下端為N極，上端為S極，故電磁鐵與其上面的條形磁體相互吸引．當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流增大，所以電磁鐵的磁性增強(qiáng)．電磁鐵對(duì)條形磁體的吸引力增大，條形磁體對(duì)彈簧的拉力增大，所以彈簧伸長的長度變長．
故選A
【例3】★
下列設(shè)備中利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的是()
A．
電磁繼電器
B．
發(fā)電機(jī)
C．
電磁鐵
D．
電動(dòng)機(jī)
考點(diǎn)：
電磁感應(yīng)．
解析：
A、電磁繼電器是利用電流的磁效應(yīng)的原理制成的，故該選項(xiàng)不符合題意；
B、發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，故該選項(xiàng)符合題意；
C、電磁鐵是利用電流的磁效應(yīng)原理工作的，故該選項(xiàng)不符合題意；
D、電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用的原理制成的，故該選項(xiàng)不符合題意．
答案：
B
【測(cè)試題】
首先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學(xué)家是()
A．
法拉第B．
安培
C．
焦耳
D．
奧斯特
A、英國物理學(xué)家法拉第最早發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．故A正確；
B、安培發(fā)現(xiàn)了安培定則．故B錯(cuò)誤；
C、焦耳發(fā)現(xiàn)了焦耳定律．故C錯(cuò)誤；
D、奧斯特首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)．故D錯(cuò)誤．
故選A
【例4】★★
某同學(xué)在做“研究電磁鐵”實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接了如圖所示的電路，試判斷電磁鐵有無磁性或磁性強(qiáng)弱的變化．
(1)只閉合S1時(shí)，電磁鐵
磁性．
(2)閉合S1、S2接a時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)，電磁鐵磁性
．
(3)S1閉合，S2由接a改為接b，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，使電流表示數(shù)不發(fā)生變化．這時(shí)電磁鐵的磁性
．
(4)電磁鐵在我們的日常生活中被廣泛的用到，如：
．
考點(diǎn)：
探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素的實(shí)驗(yàn)．
解析：
(1)只閉合S1時(shí)，電路中沒有電流通過，電磁鐵不會(huì)產(chǎn)生磁性，故電磁鐵沒有磁性；
(2)閉合S1、S2接a時(shí)，電路中有電流，電磁鐵有磁性；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻絲變長，電路中電阻變大，電流變小，即：在匝數(shù)一定的情況下，電流減小，電磁鐵磁性減??；
(3)S1閉合，S2由接a改為接b，匝數(shù)變少，又調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，使電流表示數(shù)不發(fā)生變化，即：在電流一定的情況下，減小匝數(shù)，電磁鐵磁性減小；
(4)電磁起重機(jī)、電磁繼電器、電鈴都用到了電磁鐵；
答案：
(1)沒有；(2)減??；(3)減小；(4)電磁起重機(jī)．
【測(cè)試題】
如圖所示，A為螺線管，B為懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的條形磁鐵，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將
(填變大或變小)，電流表的示數(shù)將
(填變大或變小)．
開關(guān)S斷開時(shí)，電路中的電流變小，電流表示數(shù)變小，電磁鐵磁性減弱．
根據(jù)右手定則判斷電螺線管的上端為N極，對(duì)條形磁鐵的排斥力減小，所以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變大．
故答案為：變大、變?。?/p>
【例5】★★
如所示，閉合開關(guān)S，燒杯中水面上浮著一個(gè)空心小鐵球，將盛水的容器放在電磁鐵上方，此時(shí)電磁鐵A端為
極，將滑片P向右滑動(dòng)，空心小鐵球?qū)?/p>
．(填“上浮”“下沉”“靜止”)
考點(diǎn)：
影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素．
解析：
①電流由A流向B，則由右手螺旋定則可知螺線管B端為N極，則A端為S極(南極)；
②當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻增大，則由歐姆定律可知電路中電流減小，則螺線管中的磁性減弱，故?、坭F球所受磁力減小，使得鐵球上浮一些，排開水的體積變小，而且由有阿基米德原理可知受到的浮力將減?。?/p>
答案：
S；上?。?/p>
【測(cè)試題】
小利同學(xué)觀察到學(xué)校樓道里的消防應(yīng)急燈，平時(shí)燈是熄的，一旦停電，兩盞標(biāo)有“36V”燈泡就會(huì)正常發(fā)光．圖所示是小利設(shè)計(jì)的四個(gè)電路，其中可以起到消防應(yīng)急燈作用的電路是()
A．
B．
C．
D．
根據(jù)題意，分析各圖可知，當(dāng)照明電路正常工作時(shí)，電磁鐵具有磁性，吸引銜鐵，使消防應(yīng)急燈所在電路斷開，而當(dāng)停電后，電磁鐵失去磁性，銜鐵在彈簧的作用下向上彈起，與觸點(diǎn)接觸，兩燈泡連接，且為并聯(lián)．因此，對(duì)照各圖發(fā)現(xiàn)，只有圖C符合這一要求．
故選C
【例6】★
如圖所示，當(dāng)開關(guān)S閉合后，電磁鐵A端磁極為
極，當(dāng)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P逐漸向右移動(dòng)時(shí)，電磁鐵的磁性將
(選填“增大”、“減小”或“不變”)．
考點(diǎn)：
通電螺線管的磁場；影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素．
解析：
(1)伸出右手，彎曲的四指與電流的方向相同，大拇指所指的方向即螺線管的左端為通電螺線管的N極，則螺線管的右端即A端是S極．
(2)滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，電流變大，電磁鐵磁性將增大．
答案：
S；增大．
【測(cè)試題】
如圖所示，下列說法正確的是()
A．
當(dāng)S1斷開S2閉合時(shí)，紅燈亮
B．
當(dāng)S1斷開S2閉合時(shí)，綠燈亮
C．
當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，綠燈亮
D．
當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，綠燈亮
讀圖可知：
(1)當(dāng)S1斷開、S2斷開時(shí)，左側(cè)的控制電路無電流，電磁鐵無磁性，右側(cè)的工作電路也是斷開的，所以兩燈均不能工作；
(2)當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，左側(cè)的控制電路無電流，電磁鐵無磁性，由于彈簧的原因，動(dòng)觸點(diǎn)與綠燈的觸電接觸，同時(shí)由于右邊的工作電路也是閉合的，所以此時(shí)的綠燈亮；故A錯(cuò)誤、B正確；
(3)當(dāng)S1、S2閉合時(shí)，左側(cè)的控制電路有電流，電磁鐵有磁性，由于彈簧的原因，動(dòng)觸點(diǎn)與紅燈的觸電接觸，同時(shí)由于右邊的工作電路也是閉合的，所以此時(shí)的紅燈亮；故D錯(cuò)誤；
(4)當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，左側(cè)的控制電路斷開，電磁鐵無磁性，同時(shí)右側(cè)的工作電路斷開，因此工作電路無電流，所以兩燈都不亮，故C錯(cuò)誤．
故選B
模塊二
磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用與電動(dòng)機(jī)
一、知識(shí)點(diǎn)
1.當(dāng)把通電導(dǎo)體放在磁場中時(shí)
(1)
如果通電導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向平行，則通電導(dǎo)體不受磁場的作用力。
(2)
如果通電導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向不平行，則通電導(dǎo)體受磁場力的作用，當(dāng)通電導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)體在磁場中受到的磁場力最大。
2.影響通電導(dǎo)體在磁場中受到的磁場力大小的決定因素
(1)
磁場強(qiáng)弱：磁場越強(qiáng)，則通電導(dǎo)體在磁場中受到的磁場力越大。
(2)
電流大?。弘娏髟酱螅瑒t通電導(dǎo)體在磁場中受到的磁場力越大。
3.通電導(dǎo)體在磁場中受到的磁場力方向決定于磁場方向、電流的方向
(1)
保持磁場方向不改變，只改變電流方向，則通電導(dǎo)體受到的磁場力方向反向。
(2)
保持電流方向不改變，只改變磁場方向，則通電導(dǎo)體受到的磁場力方向反向。
(3)
若磁場的方向、電流的方向二者同時(shí)反向，則通電導(dǎo)體受到的磁場力方向不變。
4.左手定則
當(dāng)通電導(dǎo)體與磁感線垂直時(shí)，通電導(dǎo)體受力方向、磁感線方向、電流方向之間的關(guān)系可用左手定則判斷：伸開左手，使大拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直傳入手心，使四指指向電流方向，則大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中所受磁場力的方向，如下圖所示。
5.動(dòng)圈式揚(yáng)聲器
(1)
結(jié)構(gòu)：由固定的永磁體、作為銀圈的線圈和錐形紙盒盆構(gòu)成，如下圖所示。
(2)
工作原理：當(dāng)線圈通過上圖中所示的電流時(shí)，線圈受到的磁體的吸引向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng)線圈中通過相反方向的電流時(shí)，線圈受到磁體的排斥而向右運(yùn)動(dòng)，由于通過線圈的電流是交變電流，它的大小和方向不斷變化，線圈就不斷地來回振動(dòng)，帶動(dòng)紙盆也來回振動(dòng)，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音。
6.直流電動(dòng)機(jī)
(1)
工作原理
直流電動(dòng)機(jī)的工作原理如下圖所示，其線圈兩端各連一個(gè)銅制半環(huán)E和F，它們彼此絕緣，并隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，A和B是電刷，它們跟半環(huán)接觸，使電源與線圈組成閉合電路。E和F叫做換向器，其作用是每當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，換向器就能自動(dòng)改變線圈中電流的方向。
丁
丙
乙
甲
圖甲是開始通電的狀態(tài)，換向器與電刷接觸，換向器與電刷接觸。線圈的電流如圖所示，左邊受到向上的磁場力，右邊受到向下的磁場力，于是線圈開始沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
轉(zhuǎn)過90°就到了如圖乙所示的狀態(tài)，這是平衡位置。線圈的慣性使它沖過平衡位置，于是換向器就改變了所接觸的電刷，與接觸、與接觸，如圖丙所示。
圖丙中，線圈的電流方向如圖所示，左邊的受力方向變成向下，右邊的受力方向變成向上。于是線圈就繼續(xù)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
轉(zhuǎn)到圖丁中所示的位置時(shí)，又靠慣性沖過去，就回到了圖甲的狀態(tài)。
(2)
換向器作用：
①線圈在平衡位置時(shí)，停止對(duì)其供電。
②線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，改變線圈中的電流方向。
(3)
轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)動(dòng)方向與線圈中的電流方向和磁場的方向有關(guān)；轉(zhuǎn)速與電流的大小和磁場強(qiáng)弱有關(guān)。
7.實(shí)用電動(dòng)機(jī)
(1)
基本結(jié)構(gòu)：電動(dòng)機(jī)是由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成的，能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動(dòng)的部分叫定子。
(2)
原理：電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成的，它在工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(3)
種類：直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)
二、例題精講
【例7】★★
1．如圖是火警自動(dòng)報(bào)警原理圖．發(fā)生火警時(shí)，將會(huì)發(fā)生下列變化，其變化順序是
．
①溫度升高使銅鐵雙層金屬片向下彎曲，從而接通電磁鐵電路．
②接通觸點(diǎn)使報(bào)警電路中有電流通過．
③電磁鐵具有磁性．
④銜鐵被吸下．
⑤紅燈亮、電鈴響，發(fā)出警報(bào)．
A．①②③④⑤；
B．①③④②⑤
C．①②④③⑤；
D．①④③②⑤
2．小李利用電磁鐵設(shè)計(jì)了一種微機(jī)室防盜報(bào)警器(如圖)．在微機(jī)室房門處安裝開關(guān)S，電鈴安在傳達(dá)室．當(dāng)房門被推開時(shí)，開關(guān)S閉合，電流通過電磁鐵，電磁鐵
(填“有”或“無”)磁性，并且B端為
極，跟金屬彈性片上的磁鐵相互
(填“吸引”或“排斥”)，電鈴電路
(填“接通”或“斷開”)，電鈴報(bào)警．
考點(diǎn)：
電磁繼電器的組成、原理和特點(diǎn)；電磁鐵的其他應(yīng)用．
解析：
(1)讀圖可知，當(dāng)銅鐵片彎曲使控制電路接通時(shí)，電磁鐵獲得磁性，吸引銜鐵，使觸點(diǎn)向下，與工作電路連通，電燈與電鈴?fù)瑫r(shí)工作，故選項(xiàng)B符合題意．
(2)讀圖可知，左側(cè)為控制電路，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電磁鐵獲得磁性，利用安培定則判斷可知，B端為N極，因?yàn)閺椈善髠?cè)也是N極，同名磁極相互排斥，故兩觸點(diǎn)接通，使右側(cè)工作電路開始工作，電鈴報(bào)警．
答案：
(1)B．(2)有，N，排斥，接通．
【測(cè)試題】
如圖所示的A，B，C，D四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中，用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是
；用來研究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素的是
；用來研究電磁繼電器構(gòu)造的是
；用來研究電動(dòng)機(jī)原理的是
．
A裝置是一個(gè)電磁繼電器，即是電磁繼電器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；
B裝置讓通電導(dǎo)體放在磁場中，它會(huì)受到力的作用，這是用來研究磁場對(duì)電流的作用(或通電導(dǎo)體在磁場中受力)的實(shí)驗(yàn)，即電動(dòng)機(jī)的原理實(shí)驗(yàn)；
C裝置中，若開關(guān)閉合，金屬棒左右切割磁感線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電路中就會(huì)產(chǎn)生電流，故是電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置．
D開關(guān)閉合后，電磁鐵吸引鐵釘，移動(dòng)滑片的位置，可以得到電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小的關(guān)系．
如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置中，用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是C；用來研究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素的是D；用來研究電磁繼電器構(gòu)造的是A；用來研究電動(dòng)機(jī)原理的是B．
故答案為：C；D；A；B．
【例8】★
如圖所示是直流電動(dòng)機(jī)的模型，閉合開關(guān)后線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．現(xiàn)要線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下列方法中可行的是()
A．
只改變電流方向
B．
只改變電流大小
C．
換用磁性更強(qiáng)的磁鐵
D．
對(duì)換磁極同時(shí)改變電流方向
考點(diǎn)：
直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作過程．
解析：
直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與線圈中的電流方向和磁場方向有關(guān)，若使通入直流電動(dòng)機(jī)的電流方向改變或磁場的方向改變，它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒏淖儯侨绻瑫r(shí)改變電流的方向和磁場的方向，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⒉蛔儯?/p>
答案：
A
【測(cè)試題】
如圖所示，用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間．閉合開關(guān)，當(dāng)ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．利用這一現(xiàn)象所揭示的原理，可制成的設(shè)備是()
A．
電動(dòng)機(jī)
B．
發(fā)電機(jī)
C．
電磁繼電器
D．
電飯煲
如圖所示，用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間．閉合開關(guān)，當(dāng)ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．這一現(xiàn)象所揭示的原理﹣﹣電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這一原理制成的，故B正確；
電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用這一原理制成的，不符合題意；
電磁繼電器是利用電流的磁效應(yīng)來工作的，不符合題意；
電飯煲是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來工作的，不符合題意．
故選B
【例9】★
磁懸浮列車是現(xiàn)代高科技的應(yīng)用，下列說法不正確的是()
A．
通過列車底部與上方軌道間的同名磁極相互排斥，使列車懸浮
B．
為產(chǎn)生極強(qiáng)的磁性使列車懸浮，制作電磁鐵的線圈宜選擇超導(dǎo)材料
C．
由于列車在懸浮狀態(tài)下行駛，因而一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D．
列車懸浮行駛時(shí)，車體與軌道間無阻力、無震動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)
考點(diǎn)：
磁浮列車的工作原理和特點(diǎn)．
解析：
磁懸浮列車是現(xiàn)代高科技的應(yīng)用，它的工作原理是同名磁極相互排斥；列車懸浮行駛時(shí)，車體與軌道間有空隙，所以無阻力、無震動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；產(chǎn)生極強(qiáng)的磁性使列車懸浮，制作電磁鐵的線圈宜選擇超導(dǎo)材料，因?yàn)槌瑢?dǎo)材料無電阻，不會(huì)產(chǎn)生電流的熱效應(yīng)．故A、B、D不符合題意．
答案：
C
【測(cè)試題】
我國第一條磁懸浮列車已在上海建成，它利用磁極間的相互作用，將列車懸浮于軌道之上幾厘米，從而大大減小摩擦，提高了行駛的速度．這里利用的“磁極間的相互作用”是指()
A．
同名磁極互相吸引
B．
同名磁極互相排斥
C．
異名磁極互相排斥
D．
異名磁極互相吸引
磁懸浮列車的車體和軌道是同名磁極，同名磁極互相排斥，使列車實(shí)現(xiàn)懸浮，從而減小列車所受的摩擦力，提高行駛速度．
故選B
模塊三
電磁感應(yīng)與發(fā)電機(jī)
一、知識(shí)點(diǎn)
1.電磁感應(yīng)
(1)
閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
(2)
發(fā)現(xiàn)及意義：英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并進(jìn)一步解釋了電和磁的聯(lián)系，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的發(fā)明。
(3)
感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件
①電路是閉合的；
②導(dǎo)體要在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)；
③切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體只能是閉合電路的一部分。
(4)
能量轉(zhuǎn)化：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
(5)
影響因素：
①導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向決定于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向、磁感線方向。兩者中其一發(fā)生方向改變，感應(yīng)電流方向發(fā)生改變。兩者都發(fā)生改變，感應(yīng)電流方向不發(fā)生改變。
②導(dǎo)體中感應(yīng)電流的大小取決于磁場的強(qiáng)弱、導(dǎo)體切割磁感線的速度大小。磁場越強(qiáng)、切割磁感線的速度越大，則感應(yīng)電流越大。
2.動(dòng)圈式話筒
(1)
結(jié)構(gòu)圖
(2)
作用：把聲音轉(zhuǎn)換成電流。
(3)
原理：電磁感應(yīng)
(4)
工作過程：當(dāng)對(duì)著話筒講話時(shí)膜片帶動(dòng)線圈在磁場里振動(dòng)，使得線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流再通過揚(yáng)聲器被還原成聲音播放。
3.發(fā)電機(jī)
(1)
工作原理：利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
(2)
交流發(fā)電機(jī)：電流大小和方向都周期性發(fā)生變化的發(fā)電機(jī)。
(3)
交流電頻率：電流在每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)叫做頻率。
頻率的單位是赫茲，簡稱赫，符號(hào)位Hz。
我國使用的交流電頻率是50Hz，其意義是發(fā)電機(jī)的線圈1秒內(nèi)轉(zhuǎn)50周，而轉(zhuǎn)動(dòng)一周電流方向改變兩次，故頻率為50Hz的交流電1秒鐘內(nèi)電流方向改變100次。
【例10】★
如圖所示，用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間．閉合開關(guān)，當(dāng)ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．利用這一現(xiàn)象所揭示的原理，可制成的設(shè)備是()
A．
電動(dòng)機(jī)
B．
發(fā)電機(jī)
C．
電磁繼電器
D．
電飯煲
考點(diǎn)：
發(fā)電機(jī)的構(gòu)造和原理．
解析：
如圖所示，用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間．閉合開關(guān)，當(dāng)ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．這一現(xiàn)象所揭示的原理﹣﹣電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這一原理制成的，故B正確；
電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用這一原理制成的，不符合題意；
電磁繼電器是利用電流的磁效應(yīng)來工作的，不符合題意；
電飯煲是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來工作的，不符合題意．
答案：
B
【測(cè)試題】
如下面左圖，導(dǎo)體a向右運(yùn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，若要使產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與左圖的方向相反，則下列哪種選項(xiàng)可行()
A．
B．
C．
D．
A、導(dǎo)體沒有切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中沒有感應(yīng)電流．不符合題意；
B、磁感線方向相反、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，感應(yīng)電流方向不變．不符合題意；
C、導(dǎo)體沒有切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中沒有感應(yīng)電流．不符合題意；
D、在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向不變時(shí)，磁感線方向相反，感應(yīng)電流方向相反．符合題意．
故選D
【例11】★★
在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，用棉線將銅棒ab懸掛于磁鐵N、S極之間，銅棒的兩端通過導(dǎo)線連接到電流表上．下列說法正確的是()
A．
ab棒在圖中位置水平左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
B．
ab棒在圖中位置豎直上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)觀察到電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
C．
該裝置是研究磁場對(duì)通電導(dǎo)體的作用力方向與磁場方向的關(guān)系
D．
該裝置在實(shí)驗(yàn)中通過磁場對(duì)電流的作用，使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
考點(diǎn)：
電磁感應(yīng)．
解析：
AB、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流．當(dāng)ab棒在圖中位置水平左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，符合產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)ab棒在圖中位置豎直上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒有切割磁感線，因此不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；故A正確，B錯(cuò)誤；
C、該裝置是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象；故C錯(cuò)誤；
D、ab棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有機(jī)械能，產(chǎn)出感應(yīng)電流時(shí)，電路中具有電能，產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程．故D錯(cuò)誤．
答案：
A
【測(cè)試題】
如圖所示是小明探究在“什么情況下磁可以生電”的實(shí)驗(yàn)裝置，其中能夠使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()
A．
ab不動(dòng)，磁體上下移動(dòng)
B．
ab不動(dòng)，磁體左右移動(dòng)
C．
磁體不動(dòng)，ab上下移動(dòng)
D．
磁體與ab一起向右移動(dòng)
本題圖中蹄形磁體的磁感線方向是豎直方向．
A、ab不動(dòng)，磁體上下移動(dòng)，導(dǎo)體ab不切割磁感線，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
B、ab不動(dòng)，磁體左右移動(dòng)，導(dǎo)體ab切割磁感線，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
C、磁體不動(dòng)，ab上下移動(dòng)，導(dǎo)體ab不切割磁感線，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
D、磁體與ab一起向右運(yùn)動(dòng)，ab與磁體保持相對(duì)靜止，ab不切割磁感線，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．
故選B
【例12】★
關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法正確的是()
A．
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
B．
感應(yīng)電流的方向只跟導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)
C．
感應(yīng)電流的方向只跟磁場方向有關(guān)
D．
導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)，能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流
考點(diǎn)：
電磁感應(yīng)．
解析：
A、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件是導(dǎo)體在運(yùn)動(dòng)，結(jié)果是產(chǎn)生了電流，所以是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故A正確；
B、感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向、磁場方向都有關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C、與B同理，故C錯(cuò)誤；
D、產(chǎn)生感應(yīng)電流要具備三個(gè)條件，即“閉合的電路”、“一部分導(dǎo)體”、“切割磁感線運(yùn)動(dòng)”，只做運(yùn)動(dòng)，不一定產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D錯(cuò)誤．
答案：
A
【測(cè)試題】
如圖所示，將同一根磁棒靜置于甲、乙、丙三位置10秒后，比較三處的感應(yīng)電流，下列敘述何者正確()
A．
在甲位置感應(yīng)電流最大
B．
在乙位置感應(yīng)電流最大
C．
在丙位置感應(yīng)電流最大
D．
在三個(gè)位置都沒有感應(yīng)電流
得到感應(yīng)電流需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件：①電路是閉合的；②導(dǎo)體要做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．在此題中磁棒放在甲乙丙三個(gè)位置都是靜止，所以都不滿足切割磁感線這個(gè)條件，故都不產(chǎn)生感應(yīng)電流．
故選D
【例13】★
下列說法中正確的是()
A．
電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流大小、電流方向和線圈匝數(shù)都有關(guān)
B．
法拉第最先發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)就是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的C．
通電導(dǎo)線在磁場中受力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向和磁場的方向有關(guān)
D．
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
考點(diǎn)：
電磁感應(yīng)；影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素．
解析：
A、電磁鐵磁性強(qiáng)弱與電流大小、線圈匝數(shù)多少有關(guān)，與電流方向無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B、法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象是正確的，利用這一現(xiàn)象制成的發(fā)電機(jī)，不是電動(dòng)機(jī)，故B錯(cuò)誤；
C、通電導(dǎo)線在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通電導(dǎo)體在磁場中受力時(shí)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D正確．
答案：
D
【測(cè)試題】
如圖所示是探究“感應(yīng)電流產(chǎn)生條件”的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中a、b接線柱應(yīng)連接()
A．
電源
B．
靈敏電流表
C．
電壓表
D．
電流表
用如圖所示的裝置探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時(shí)，產(chǎn)生的電流較小，所以電路中應(yīng)串聯(lián)一只靈敏電流計(jì)，通過觀察靈敏電流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)來反映是否有電流產(chǎn)生．
故選B
【例14】★★
在下圖中，a表示垂直于紙面的一根導(dǎo)體的橫截面，導(dǎo)體是閉合電路中的一部分，它在磁場中按如圖所示的方向運(yùn)動(dòng)，其中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()
A．
B．
C．
D．
考點(diǎn)：
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件．
解析：
題中磁感線都是沿著豎直方向的，A、B、D三圖中，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向都能夠切割到磁感線，都能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，只有C圖中導(dǎo)體沿著豎直方向，它運(yùn)動(dòng)的方向和磁感線的方向一致，沒有切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流．
答案：
C
【測(cè)試題】
如圖是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)的示意圖，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()
A．
B．
C．
D．
A、導(dǎo)體順著磁感線的方向運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．不符合題意；
B、導(dǎo)體在磁感線之間運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．不符合題意；
C、導(dǎo)體斜向上運(yùn)動(dòng)，切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流．符合題意；
D、導(dǎo)體順著磁感線方向運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流．不符合題意．
故選C
【例15】★★
下面關(guān)于電路中是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的說法中正確的是()
A．
只要導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就一定會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生
B．
只要閉合電路在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就一定會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生
C．
只要閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)，電路中就一定會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生
D．
只要閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)，電路中就一定會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生
考點(diǎn)：
產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件．
解析：
由產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)條件知，只有選項(xiàng)C符合．故選C．
答案：
C
【測(cè)試題】
下列說法中正確的是()
A．
電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的B．
發(fā)電機(jī)是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的C．
動(dòng)圈式話筒是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的D．
汽油機(jī)的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能
A、發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，故A錯(cuò)誤；
B、電動(dòng)機(jī)是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的，故B錯(cuò)誤；
C、動(dòng)圈式話筒是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的，故C正確；
D、汽油機(jī)的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故D正確．
故選CD
【例16】★★
如圖所示，要使流過靈敏電流計(jì)的電流反向，下列措施中可行的是()
①只將磁場反向；
②只將線圈的運(yùn)動(dòng)方向反向；
③同時(shí)將磁場和線圈的運(yùn)動(dòng)方向反向；
④增加磁鐵的磁性或線圈匝數(shù)．
A．
①②
B．
②③
C．
①③
D．
①④
考點(diǎn)：
探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)；電磁感應(yīng)．
解析：
要使流過靈敏電流計(jì)的電流反向，就是要改變感應(yīng)電流的方向；
①只將磁場反向，就可以改變感應(yīng)電流的方向，從而使靈敏電流計(jì)的電流反向；
②只將線圈的運(yùn)動(dòng)方向改變，就會(huì)改變感應(yīng)電流的方向，從而使靈敏電流計(jì)的電流反向；
③同時(shí)改變磁場方向和線圈的運(yùn)動(dòng)方向，感應(yīng)電流的方向時(shí)不變的；
④增加磁鐵的磁性或線圈匝數(shù)，只能是電流的大小，不能改變感應(yīng)電流的方向．
答案：
A
【測(cè)試題】
如圖所示的裝置中，所有部件都靜止時(shí)，小磁針亦靜止于如圖所示的位置．在下述四種情況下，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()
A．
磁鐵不動(dòng)，導(dǎo)線ab向左運(yùn)動(dòng)
B．
導(dǎo)線ab不動(dòng)，磁鐵向下運(yùn)動(dòng)
C．
磁鐵與導(dǎo)線以相同的速度同時(shí)下落
D．
磁鐵與導(dǎo)線以相同的速度同時(shí)上升
A、磁鐵不動(dòng)，ab向左運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向平行，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流．不符合題意；
B、ab不動(dòng)，磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流．符合題意；
CD、磁鐵與導(dǎo)線相對(duì)靜止，不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流．不符合題意．
故選B
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