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③

A【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（）

第1页共15页.

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（）

第2页共15页.

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

第3页共15页.

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

第4页共15页.

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

____________________________________________。

第5页共15页.

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：

第6页共15页.

（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（）

第7页共15页.

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（）

第8页共15页.

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

第9页共15页.

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。

第10页共15页.

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，

第11页共15页.

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”)。

第12页共15页.

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，电磁铁线圈的匝数越___________，磁性越___________。

23.利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”

第13页共15页.

(1)应在M、N之间接入___________(填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选

用轻质的___________(填“铁棒”或“铝棒”)。

(2)在正确完成(1)的操作后，闭合开关，发现导体棒AB在磁场力作用下向左运动，若要使导体棒AB

在磁场力作用下向右运动，你采取的方法是_________