专题1　磁体和磁场 原卷版

专题1磁体和磁场◆专题精析◆ 1类型一磁体、磁性、磁体间相互作用的规律 1类型二磁场和磁感线 2类型三地磁场的特点 2类型四直线电流磁场的特性及通电螺线管磁场的特性 3类型五右手螺旋定则的应用 4类型六电磁铁的特性和工作原理 6类型七电磁铁的应用 7◆培优训练◆ 9◆专题精析◆类型一磁体、磁性、磁体间相互作用的规律【典例分析】如图所示的三个钢块，下列判断正确的是（）A.都是磁体B.只有两个磁体C.可能都是磁体，也可能只有两个磁体D.都不是磁体【考点突破】此题考查对“磁体、磁性概念的理解，以及磁体间相互作用规律的应用”，解题的思维流程是：(1)B和C相互排斥，所以B和C是同名磁极；(2)注意：①两个物体相互吸引，则有两种可能——它们都是磁体或只有一个是磁体；②两个物体相互排斥，则只有一种可能——它们都是磁体且相互靠近端为同名磁极。【跟踪训练】一根钢条接近小磁铁，小磁铁的N极被吸向钢条，这一现象说明钢条原来（）A.一定有磁性，接近磁性的一端是S极B.一定有磁性，但不能确定它的极性C.一定没有磁性D.不一定有磁性类型二磁场和磁感线【典例分析】关于磁场和磁感线，以下说法正确的是（）①磁场看不见摸不着，但可以借助小磁针感知它的存在②磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线③磁场对放入其中的磁体有力的作用④地球的周围存在磁场A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④【考点突破】此题考磁场及磁感线的相关知识：(1)磁感线的疏密表示磁场强弱(即大小)；(2)磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向(小磁针N极受力方向或静止时N极所指方向就是磁场方向)；(3)磁感线是闭合曲线，在磁体外部磁感线是从N极到S极，内部是从S极到N极；(4)注意：在磁场中，设有磁感线画出的地方也存在磁场；(5)磁感线不相交。【跟踪训练】在条形磁铁的周围放置8枚小磁针(其中涂红的部分是小磁针的N极)，图中正确的是（）类型三地磁场的特点【典例分析】地球是一个巨大的磁体，下列有关地磁场的示意图中正确的是（）【考点突破】此题考查地磁场的磁极位置及磁场分布情况：(1)地磁场的水平分量，在南、北半球都是“从南向北”的；(2)地磁场的竖直分量，在南半球是竖直向上的，在北半球是竖直向下的。【跟踪训练】根据古文《论衡•是应篇》中的记载：“司南之杓(用途)，投之于地，其祗(握柄)指南。”学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上。(1)如图甲所示，当磁勺在正确指南时，其A端为该磁体的____________(填“S”或“N”)极。(2)1952年，中国科学院物理研究所尝试制作一具司南，如图乙所示，制作人员根据天然磁石的磁感线分布，将磁石的____________(填“B”“C”“D”或“E”)处打磨成磁勺的A端。(3)把天然磁石按照正确方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盘上，使磁勺水平自由转动直至最终静止，但磁勺A端总不能正确指南。将粗糙木盘换成较光滑的青铜盘才略有改善。这是因为磁勺和盘子之间的____________影响了实验效果。类型四直线电流磁场的特性及通电螺线管磁场的特性【典例分析】小鹏在研究通电导体周围磁场的情况时，将能够自由转动的小磁针静置在水平桌面上，将一根直导线平行置于小磁针正上方。当直导线中的通电电流由P向Q时，小磁针在水平面内的转动方向如图所示，当改变直导线中的电流方向时，小磁针转动方向也发生了改变，下列说法错误的是（）A.历史上第一个发现这一现象的科学家是奥斯特B.上述现象说明了电流有磁效应C.上述现象说明电流的磁场方向与电流方向有关D.此实验说明通电直导线周围的磁场强弱与电流大小有关【考点突破】此题考查直线电流周围磁场的特点。(1)磁场大小：长直导线电流周围某点的磁场大小与该点离长直导线的距离有关，与通过长直导线的电流大小有关；(2)磁场市向：长直导线电流周围某点的磁场向与通过长直导线中的电流方向有关，与该点的空间位置有关。(3)注意：同学们，你知道做这个实验时，导线和磁针为什么一定要南北方向放置吗?【跟踪训练】下图中，关于通电螺线管旁的小磁针受到通电螺线管磁力作用静止后指向正确的是（）类型五右手螺旋定则的应用【典例分析】如图所示，条形磁铁置于水平桌面上，电磁铁水平放置且左端固定，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向左移动时，条形磁铁仍静止，在此过程中条形磁铁受到的摩擦力（）A.逐渐增大，方向向右B.逐渐减小，方向向右C.逐渐增大，方向向左D.逐渐减小，方向向左【考点突破】此题考查右手螺旋定则的应用。(1)千万不能用“手”来判定通电螺线管的磁极、绕线及电流方向；(2)你知道“右手”是用来判断什么的吗?(3)注意，此题思维的流程是：①定方向：看电池正负极→螺线管中电流方向→右手螺旋定则→螺线管的N极→与条形磁铁S极的作用力方向→条形磁铁摩擦力方向；②定大小：看变阻器→…，相信同学们一定能自己完成!【跟踪训练】在治疗心脏疾病患者时，通常用一种被称为“血泵”的体外装置来代替心脏，以维持血液循环。其简化示意图如下图所示：线圈固定在软铁杆上，两者组成一个电磁铁，活塞筒在阀门S1、S2处与血管相连，其中S1只能向外打开，S2只能向内打开。(1)在该装置工作中的某时刻，若电流从a端流进线圈，从b端流出线圈，则电磁铁受到左侧永磁体向____________(填“左”或“右”)的作用力。(2)要使该装置能维持人体血液循环，线圈a、b间所接电源应为____________(填序号)。A.直流电源B.交流电源(电流大小和方向发生周期性变化)C.交流、直流电源均可类型六电磁铁的特性和工作原理【典例分析】电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻。K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法不正确的是（）A.电梯工作时电磁铁的上端为S极B.电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关C.电梯未超载时动触点K与静触点A接触D.电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力的增大而增大【考点突破】(1)分析电磁铁的工作原理时，可将整个电磁铁分成三个部分：控制电路、机械传动装置和工作电路。分析的顺序根据已知条件可以从控制电路开始分析，也可以从工作电路开始分析。改变控制电路的本质是一样的，即通过光控、声控、压力控等，改变控制电路的总电阻，从而改变控制电路的电流，进而改变电磁铁吸力的大小。(2)影响电磁铁磁性强弱的因素有：线圈的匝数、横截面积、长度、通过线圈的电流大小、有无铁芯等。【跟踪训练】小明设计了一个道路限载报警器(如图甲)，R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。(1)调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会____________(填“灯亮”或“铃响”)。(2)交通主干道的抗压能力一般比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是____________(填序号)。A.把变阻器R0的滑片适当左移B.把电源1的电压适当增大C.把弹簧AB的A端适当左移D.把电磁铁C适当右移类型七电磁铁的应用【典例分析】如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意。其中，R是光敏电阻，光敏电阻的阻值R随光照的增强而减小。白天，通过太阳能电池板与蓄电池构成回路将太阳能转化为化学能储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照强度小于一定值时，通过蓄电池与LED路灯构成回路，路灯开始工作。请用笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作。(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点D、E、F、G的四根引线；连线不能交叉)【考点突破】本题考电磁铁工作电路的连接。(1)分析试题的思维入口：从光敏电阻在“白天”和“傍晚”的阻值不同开始分析；(2)控制电路变部分可以是：光敏电阻、压敏电阻、热敏电阻、声控开关等，总之是改变电路中的“电阻”大小。【跟踪训练】电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示。已知控制电路的电源电压U=6伏，保护电阻R1=100欧，压敏电阻R2的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计。(1)当压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强。电梯超载时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点____________接触，电铃发出警报声。(2)已知电磁铁线圈中电流达到20毫安时，衔铁刚好被吸住。若该电梯厢内站立总质量为1000千克的乘客，试计算说明电梯是否超载。◆培优训练◆(一)磁极间的相互作用规律1.如图所示，当弹簧测力计吊着一磁铁沿水平方向从水平放置的条形磁铁的A端移到B端，此过程中测力计示数与水平位置的关系可表示为（）2.在“悬空的磁环”实验中，若所用的磁环都一样，中间的塑料管是光滑的。当甲、乙两个磁环处于静止状态时，它们之间的距离为h1，如图所示。再往乙的正上方套入丙磁环，当丙悬空并静止后，甲、乙之间的距离变为h2，乙、丙之间的距离为h3。已知磁环间的斥力随它们距离的减小而增大，则h1、h2、h3之间的大小关系满足（）A.h1>h2>h3B.h1>h2，h2<h3C.h1<h2=h3D.h1<h2<h3(二)磁与力的综合分析3.一个能绕中心转动的小磁针在如图所示位置保持静止，某时刻开始小磁针所在的区域出现水平向右的磁场，磁感线方向如图所示，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，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4.如图所示“悬空的磁环”活动中，假甲设甲、乙、丙三个磁环相同，中间塑乙料管是光滑的。当磁环都处于静丙止状态时，甲对乙的作用力F1和丙对乙的作用力F2的大小关系是（）A.F1小于F2B.F1等于F2C.F1大于F2D.无法比较(三)右手螺旋定则的应用5.如图所示为一台非铁磁性物质制成的天平，天平左盘中的A是一铁块，B是电磁铁。未通电时天平平衡，给B通以图示方向的电流(a端接电源正极，b端接电源负极)，调节线圈中电流的大小，使电磁铁对铁块A的吸引力大于铁块受到的重力，铁块A被吸起。当铁块A向上加速运动的过程中，下列判断正确的是（）A.电磁铁B的上端为S极，天平仍保持平衡B.电磁铁B的上端为S极，天平右盘下降C.电磁铁B的下端为N极，天平左盘下降D.电磁铁B的下端为N极，无法判断天平的平衡状态6.为避免汽车超速行驶带来的危害，某校科技创新小组设计了如下图所示的一个装置来自动限制车速。电路中电源电压为6V，保护电阻R0的阻值是5Ω，Rx是一个阻值随车速增大而减小的电阻元件(装置中其他电阻不计)。开关S闭合后，螺线管A的上端相当于电磁铁的____________极；当车速增大时，电磁铁的磁性会____________(填“增强”“减弱”或“不变”)；如果车速达到130km/h时，电路中电流恰好为1A，电磁铁A刚好能吸下衔铁B，使油门C喷油量受到限制而控制车速，此时Rx的阻值是____________。(四)电磁铁的应用与电路计算7.物体被照明的程度可用照度表示，单位是1x。某光敏电阻的阻值随照度变化的关系如图1所示。图2是一种灯光和电铃的控制电路图，要求当开关S闭合，光敏电阻上的照度小于0.9lx时，只有灯L1亮；照度大于等于0.9lx时，灯L2亮、电铃响。已知控制电路的电源电压是220V，电磁继电器的线圈电阻可以忽略不计，其中电流达到20mA时才能把金属片吸下。试通过计算说明在虚线框内并联接人一个多大的电阻才能使控制电路正常工作。8.图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器线圈的电阻为150欧，当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)从图甲中可得5