专题2　电和磁的关系 原卷版

专题2电和磁的关系目录专题2电和磁的关系 1◆专题精析◆ 1类型一磁场对电流的作用 1类型二影响通电导体在磁场中受力大小和方向的因素 2类型三直流电动机的构造和工作原理及能量转化 3类型四电磁感应现象及产生感应电流的条件 3类型五影响感应电流大小和方向的因素 4类型六交流发电机的构造和工作原理及能量转化 5◆培优训练◆ 6-21◆专题精析◆类型一磁场对电流的作用【典例分析】一束带负电的电子流经过一暗盒附近，运动轨迹发生偏转，如图所示。则暗盒中可能存在的物体为（）①磁铁②铅块③带正电荷的物体④带负电荷的物体A.①③B.②③C.②④D.只可能是③A【考点突破】(1)本题考查了两个相互作用；一是磁场对电流的相互作用；二是电荷间的相互作用。(2)注意：此题很容易遗漏其中的某种相互作用。【跟踪训练】一次科学探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到蹄形磁体中间，惊讶地发现灯丝在晃动。关于这种现象，下列说法正确的是（）A.灯丝晃动是一种电流的磁现象B.灯丝晃动时受力平衡C.灯丝晃动是受到磁体的吸引作用D.灯丝晃动是磁场对通电线圈的作用类型二影响通电导体在磁场中受力大小和方向的因素【典例分析】如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力Ｆ的方向向上；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）A.方向向下B.方向向上C.为零，因为电源反接D.为零，因为电路一定是开路【考点突破】（1）通电异体在磁场中受力大小的因素有：①研究对象自身的因素——即通电异体的电流大小、长度；②外界因素——即磁场的强弱；③位置因素——即通电导体的电流方向与磁场方向间的关系。(2)通电异体在磁场中受力方向的判断：符合“左手定则”，请同学们自己总结一下它的使用步骤吧(这个定则，在高中物理中是很重要的!)【跟踪训练】如图所示为研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源，有电流由a至b通过导线ab时，它将受到磁场力的作用而向左运动，则（）A.当磁场方向改变时，导线ab将向右运动，机械能转化为电能B.当电流方向改变时，导线ab将向左运动，电能转化为机械能C.当电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab仍将向左运动D.当电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab将向右运动类型三直流电动机的构造和工作原理及能量转化【典例分析】我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞。电磁弹射器工作原理与下列设备或用电器工作原理一致的是（）A.电铃B.摇发电机C.电风扇D.电磁起重机【考点突破】（1）此题考查直流电动机的构造、工作原理及能量转化；(2)电动机与发电机的区别—是先有电流，还是先有机械能：①先有电流的是电动机(电路中已有电源)，②先有机械能的是发电机(电路中原来没有电源)。【跟踪训练】现代武器中有一种新型电磁炮，它是利用电磁技术制成的一种先进武器，具有速度快，命中率高等特点，其原理是利用磁场对通电导体的作用。下图中与此工作原理相同的是（）A.B.C.D.类型四电磁感应现象及产生感应电流的条件【典例分析】无线充电技术应用了特斯拉线圈，用一不通电的LED灯靠近正在通电的特斯拉线圈时，LED灯发光了，下列知识可以用来解释灯被点亮现象的是（）A.电流的磁效应B.磁场对电流的作用C.右于螺旋定则D.电磁感应【考点突破】此题考查电磁感应现象及产生感应电流的条件。磁生电的条件：电路是闭合的；一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。①做切割磁感线运动的导体必须是闭合电路的一部分，而不是整个电路。②只要导体运动的方向与磁感线有一定角度，而不是与磁感线平行，导体就会切割磁感线。③“切割磁感线运动”是指导体与磁场的相对运动。当导体不动，磁场运动时能切割磁感线；当磁场不动，导体运动时也能切割磁感线。【跟踪训练】如图是分析发电机工作原理的剖面图，图中小圆圈表示垂直于纸面、绕垂直于纸面的轴转动的一根导线，它是闭合电路的一部分，当它在图中1、2、3、4位置按箭头方向运动时，会产生感应电流的是（）A.1和2B.1、2和3C.1、3和4D.2、3和4类型五影响感应电流大小和方向的因素【典例分析】如图所示装置，闭合开关后，将导体a沿导轨水平向右移动，导体b也会随之向右运动。下列说法中正确的是（）A.装置左侧的原理是电流的磁效应B.装置左侧的应用实例是电动机C.装置右侧原理的能量转化为电能转化为机械能D.当a水平向左移动，b的运动方向不变【考点突破】影响感应电流大小的因素有(切割型)：磁场强弱、导线的有效长度、导线的有效切割速度；判断感应电流方向的方法：符合“右手定则”，此定则请同学们自己总结它的使用步骤。【跟踪训练】法拉第曾发明了一种能够产生持续电流的机器——发电机。某校探究小组仿制了这个发电机装置(如图)，对影响电流大小的因素进行如下探究。金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的。金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流。(1)当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大，说明电流大小跟___________有关。(2)保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟______________________有关。(3)保持圆盘转速不变，换用_______________，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小跟磁场强弱有关。类型六交流发电机的构造和工作原理及能量转化【典例分析】如图所示是一种利用健身球设计的充电器，当人们在转动球的时候就可以给电池充电，这时健身球里面的装置相当于（）A.发电机，它将机械能转化为电能，再转化为内能储存在电池内B.电动机，它将电能转化为机械能，再转化为化学能储存在电池内C.发电机，它将机械能转化为电能，再转化为化学能储存在电池内D.电动机，它将电能转化为机械能，再转化为内能储存在电池内【考点突破】此题考查交流发电机的构造和工作原理及能量转化。电动机与发电机原理的区别：电动机是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的；发电机是利用电磁感应现象制成的。交流发电机中能的转化：机械能转化为电能;线圈在磁场中转动一周，感应电流方向改变两次。【跟踪训练】科学家经过长期研究，发现了电和磁有密切的联系，其中两项重要的科学探究如图所示。下列关于这两项科学探究的说法正确的是（）A.左图中导体棒ab沿水平方向快速运动时，灵敏电流表指针将会发生偏转B.左图实验中将电能转化为导体棒ab的机械能C.右图中闭合开关后，仅将蹄形磁体磁极上下对调，导体棒AB受力方向不变D.右图实验中将导体棒AB的势能转化为动能◆培优训练◆(一)磁场对电流的作用1.(1)在电和磁漫长的发展历史中，许多科学家做出了卓越贡献，其中第一个发现电和磁具有联系的科学家是___________。(2)图甲是探究磁场对电流的作用的实验电路，开关闭合后，线圈___________转动，但___________(以上两空均选填“能”或“不能”连续转动，为了解决这一问题，小轩同学利用漆包线绕制的多匝线圈设计了图乙的实验装置，小轩在将线圈两端的绝缘漆刮去时注意到，轴的一端漆皮要___________，另一端漆皮只刮去___________。①开关闭合后线圈转动，改变线圈转动方向的措施是_________________________________或____________________________________________。②利用磁场对电流的作用来工作的设备是___________。A.电铃B.电磁起重机C.动圈式扬声器D.动圈式话筒2.(1)按图甲组装实验器材，给直导线通电，直导线向左运动，这说明___________对通电导线有力的作用；只对调电源正、负极接线，通电直导线会向___________运动，这说明通电导体的受力方向与___________有关。(2)如图乙所示是某兴趣小组制作的神奇转框，框的上部中央与电池正极相连，下部紧贴在与电池负极相连的柱形物两侧，金属框就可以绕电池持续转动，据此，你认为构成柱形物的材料应具有较好的___________、___________(填物理属性)。(二)电动机的应用3.小敏发现教室的投影幕布有一个开关，通过其转换可以使幕布上升或下降。请教老师后得知，电动机的旋转方向会随电流方向的改变而改变。于是她设计了如图所示的电路，其中能通过开关的转换而改变电动机旋转方向的是（）4.许多少年儿童喜欢玩电动四驱车，关于四驱车的电动机，下列说法正确的是（）A.是机械能转化为电能的装置B.直流电动机不需要安装换向器C.电动机线圈在磁场中不会受到力的作用D.调换电池的正、负极可以改变直流电动机的转动方向(三)电动机的实际分析5.如图所示，使线圈位于两磁极间，线圈通电后：（1）图甲中电流方向是a→b→c→d，已知cd段导线受到的磁场力方向竖直向下，请在图丙中用箭头标出ab段导线受到的磁场力方向。ab、cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿___________（填“顺时针”或“逆时针”）方向转动。(2)当线圈转到乙图的位置时，线圈平面与磁感线方向垂直，电流方向不变，此时ab和cd段导线受到的磁场力_________________________________(填“促进线圈按原方向转动”阻碍线圈转动”“大小相等、方向相同”或“大小相等、方向相反”。(3)线圈从甲图转到乙图时，由于惯性，会继续转动到如图丙，此刻ab，cd段导线受到的磁场力______________________________(填“使线圈按原方向转动，实现持续转动”使线圈反方向转动，最终静止在乙图位置”或“使线圈反方向转动，最终静止在甲图位置”)。6.如图中所示是小明制作的一台简易电动机。(1)电动机的线圈绕制好后，小明将线圈左端引出线的绝缘漆刮掉一半，右端引出的绝缘漆全部刮掉，他这样做的目的是使线圈通电时能够_______________________________________。(2)开关闭合后，电动机不转，用手轻推一下线圈，线圈就转动起来，则开始时线圈不转的原因是__________________________。(3)要想改变线圈的转动方向，小明可采取的措施是_____________________________(写出两点)。(4)小明还想设计一个能调节电动机转速的装置，请在图乙的方框内画出实验电路图(电动机符号用表示)。(四)区别电动机和发电机的原理7.如图所示，闭合开关，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，下列说法正确的是（）A.实验装置中的甲装置产生的现象在生活中的应用是电动机B.实验装置中的乙装置的原理是电磁感应现象C.实验装置中的乙装置把机械能转化为电能D.如果回路均为超导材料制成，且导体ab与cd之间距离足够大，当回路中产生感应电流后，同时撤去两蹄形磁体，则回路中电流很长时间不消失8.如图所示，对下列三种机械说法正确的是（）A.甲是直流发电机B.乙是交流发电机C.丙是交流发电机D.丙是直流电动机(五)产生感应电流的条件9.探究“产生感应电流条件”的实验步骤如图中、乙、丙所示。(1)本实验中，我们通过观察____________________________________来判断电路中是否有感应电流。(2)通过比较____________两图可知，产生感应电流的一个条件是电路要闭合；通过比较甲、乙两图可知，产生感应电流的另一个条件是导体要在磁场中做____________运动。(3)若图甲中AB棒不动，磁铁左右水平运动，电路____________(填“有”或“无”)感应电流。(4)若某同学用图中所示进行实验，发现现象不太明显。请提出一条改进措施：____________________________________。(5)在产生感应电流的实验中，将____________能转化为电能，生活中的____________机就是根据上述原理工作的。10.如图所示，虚线区域内的“×”为垂直纸面向内的磁感线，线框从位置A向右匀速移动到位置B的过程中，关于线框内产生感应电流的情况，下列说法中正确的是（）A.无→有→无→有→无B.无→有→无C.没有感应电流D.一直有感应电流(六)能力提升专项训练11.在探究"通电螺线管外部磁场”的实验中，开关断开时小磁针甲和乙的指向如图所示，当开关闭合时，通电螺线管有磁性，下列判断正确的是（）A.甲发生偏转，乙不偏转B.乙发生偏转，甲不偏转C.甲和乙都发生偏转D.滑片P左移时，通电螺线管的磁性逐渐增强12.如图所示，小明同学在做实验时，在一通电导线N内部有一个通电螺线管M，则M受力作用而（）A.向运动B.向左运动C.绕OO'转动D.以上都有可能13.如图所示是一根锰铜丝制成的软质弹簧，B是水银槽，槽内盛有水银，A的上端通过接线柱与电源相连，A的下端恰好与水银表面接触，开关S闭合后发生的现象是（）A.弹簧伸长变大，灯持续发光B.弹簧缩短，灯熄灭C.弹簧上下振动，灯忽亮忽灭D.弹簧静止不动，灯持续发光14.如图所示，开关S闭合，发现弹簧缩短，小磁针旋转到如图中所示位置静止，则下列说法正确的是（）A.电源右端是负极B.小磁针上端是S极C.滑动变阻器向左移动时，弹簧的长度变短D.通电螺线管的下端为N极15.如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小，当闭合开关S1、S2时，下列说法正确的是（）A.电磁铁的右端为N极B.小磁针将顺时针旋转C.当P向左滑动时，电磁铁的磁性增强，指示灯变暗D.当P向右滑动时，电磁铁的磁性减小，电压表的示数减小16.下图为一种电磁仪表的部分装置，闭合开关后，磁铁Ｎ极向上转动(箭头所示)。则通电线圈上端为______(填“S”或“N”)极，电池右端为______(填“正”或“负”)极。17.小文设计了如图中所示的实验来研究电磁现象，当他闭合开关S后，发现小磁针发生了偏转，这说明电流的周围存在着___________，这一现象最早是由___________(填“法拉第”“奥斯特”或“安培”)发现的；接着小文又找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示，据此他判断出___________(填“a”或“b”)端是电源的正极。18.小芳同学探究通电螺线管外部磁场的实验报告如下：【实验器材】螺线管、塑料板、小磁针、铁屑、电池、开关、导线等(如图1)。【提出问题】在我们熟悉的各种磁体中，通电螺线管外部的磁场可能与哪种磁体的相似?【进行实验】(1)探究通电螺线管的磁场分布。①了解螺线管磁场演示仪的构造，线圈的位置等；②闭合开关将螺线管通电，用手轻轻敲击塑料板，观察___________；③把它与某些磁体磁场的分布进行对比，发现与___________磁体周围的磁场相似。(2)探究通电螺线管的磁场方向。①将小磁针放在螺线管周围的不同位置；②根据________________记录通电螺线管周围各点的磁场方向；③通过________________，来改变电流方向，探究通电螺线管外部磁场方向是否发生改变。(3)我们能不能找到一种判断通电螺线管两端的极性的方法呢?请大家观察图2，蚂蚁和猴子是怎么说的，你能否受到某种启示呢?①蚂蚁沿着电流方向绕螺线管爬行说：“N极就在我的左边”；②猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：“如果电流沿着我右臂所指的方向，N极就在我前方”。小芳同学总结出通电螺线管磁极的极性可以这样来判断：_____________________________________________________________________________。19.科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况)。(1)由图可知两平行通电导线之间有力的作用。当通人的电流方向相同时，导线相互___________当通入的电流方向相反时，导线相互___________。(2)判断通电直导线周围磁场方向的方法是用右手握导线，大拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向。根据这个方法，请你判定甲图中导线A在导线B处产生的磁场方向为垂直于纸面___________(填“向里”或“向外”)。(3)上述现象的原因是通电导线A周围产生的磁场对通电导线B有___________的作用。当导线A中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线B受力方向随之改变。(4)由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过___________来实现的。20.如图所示，条形磁铁放在水平木桌上，电磁铁右端固定并与条形磁铁在同一水平面上。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时，条形磁铁仍保持静止，此时电磁铁的左端为___________极，条形磁铁受到的摩擦力___________(填“变大”变小”或“不变”)，方向水平___________(填“向左”或“向右”)。21.在“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，电源电压恒定，大、小铁钉各自完全相同，进行如图所示的甲、乙、丙三次实验。甲图中大铁钉的Ｎ极是___________(填“钉尖”或“钉帽”)。通过观察甲、乙两次实验现象，得出的结论是_________________________________；通过观察丙图实验现象得出的结论是_________________________________。将甲图中的小铁钉换成小钢钉进行实验，断开开关后，发现的有趣的实验现象是______________________。22.如图是小明研究“影响电磁铁磁性强弱因素”的装置图，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管和自制的针式刻度板组成。通过观察指针B偏转角度的大小来判断电磁铁磁性的强弱。在指针下方固定一物体A，当用导线A与接线柱2相连时，闭合开关后，指针B发生偏转。(1)用笔画线代替导线将实物图连接完整。(2)指针下方的物体A应由___________材料制成。A.铜B.铁C.铝D.塑料(3)实验发现：当滑动变阻器的滑片P向___________(填“左”或“右”)滑动时，指针B偏转的角度将会___________(填“变大”或“变小”)。(4)保持滑片Ｐ位置不变，当导线A由接线柱2改为与接线柱1相连，闭合开关后，可发现指针B偏转的角度将会___________(填“变大”或“变小”。(5)经过对电磁铁的研究，可得出的结论是当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁磁性___________；当通过电磁铁的电流一定时，