人教九年级物理培优讲义第13讲.电与磁.教师版

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1、 漫画释义漫画释义 13 电与磁 磁 体 任何磁体都具有两个磁极( N、S 极). 磁极间的相互作用规律是: 同名磁极互相排斥, 异名磁极互相吸引. 磁 场 磁体周围空间存在着磁场, 磁场具有方向性. 磁场基本性质: 对放入其中的磁体具有磁力的作用. (1) 磁场看不见, 摸不着, 但它是客观存在的, 可以通过一些现象来认识. 例如: 将一磁 铁靠近一静止的小磁针, 小磁针就会发生偏转, 拿开磁铁, 小磁针静止后又恢复原 来的指向. (2) 磁场的方向可由小磁针静止时的指向来表现: 在磁场中的某一点, 小磁针静止时 N 极的指向就是该点的磁场方向. 思路导航思路导航 知识互联网知识互联网 地

2、磁 场 (1) 地球本身是一个巨大的磁体. 在地球周围的空间里存在 着磁场, 这个磁场叫做地磁场. (2) 地球两极跟地磁两极并不重合. 地磁的北极在地球南极 附近, 地磁的南极在地球的北极附近. 水平放置的磁针 的指向跟地球子午线间的交角叫做磁偏角. 世界上第一 个清楚而又准确地论述磁偏角的是我国宋代的科学家 沈括. 电 流 的 磁 场 (1) 1820 年 4 月, 丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在着磁场, 磁场的方向随电流 的变化而变化. (2) 通电螺线管: 科学家进一步探索发现, 通电螺线管周围的磁场和条形磁铁周围的磁 场相似, 也有N、S两个磁极, 磁极的极性随电流方向的变化而

3、变化, 可用安培定则 (右手螺旋定则)来判定. (3) 电磁铁: 在通电螺线管中插入铁芯( 必须是软磁性材料)后制成了电磁铁. 电磁铁磁 性的强弱由电流的大小和线圈的匝数来决定: 匝数一定时, 电流越大磁性越强. 电流一定时, 匝数越多磁性越强. 因此电磁铁相对永磁体来说有三大优点: 磁性的有无可以由电流的通断来控制; 磁性的强弱可以由电流的大小来控制; 磁极可以由电流的方向来控制. (4) 电磁继电器: 电磁铁是电磁继电器的主要部分, 电磁继电器的作用是用弱电流控制 强电流,用低电压控制高电压, 实现远距离操作和自动控制. 磁 场 对 电 流 的 作 用 (1) 通电导体在磁场里受到力的作用

4、, 所受力的方向跟磁感线的方 向和电流的方向有关, 它们之间的关系可用左手定则来判定. (2) 左手定则: 伸开左手, 使大拇指跟其余四个手指垂直, 并且都 跟手掌在一个平面内, 让磁感线垂直进入手心, 并使四指指向 电流方向, 这时手掌所在的平面跟磁感线垂直, 拇指所指方向 就是通电导线在磁场中的受力方向. (3) 应用: 电动机 电 磁 感 应 (1) 电磁感应现象闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁 感线的运动时, 导体中就会产生感应电流. 1831 年, 英国物 理学家法拉第发现了电磁感应现象. (2) 右手定则: 伸开右手, 使拇指跟其余四指互相垂直, 并都跟 手掌在同一平面内, 让

5、磁感线垂直穿过掌心, 拇指指向导体 运动的方向, 则四指所指的方向是感应电流的方向. 直流电和交流电: 电池产生的电流方向不变, 称为直流电; 我国供生产和生活 使用的电流是周期性地改变方向的, 称为交流电, 其周期是 0.02s, 频率为 50Hz, 电流方向每秒钟改变 100 次. 【例1】 想想议议: 磁体各部分的磁性强弱不同, 磁体上磁性最强的部分叫做磁极. 我们根据什 么方法来判断磁体上磁性强弱呢? 【答案】 根据吸引大头针的数量的多少判断磁性的强弱. (转换法的思想) 【例2】 判断题: 1. 磁场不是真实存在的 ( ) 2. 磁感线不是真实存在的 ( ) 【答案】 1. 错 2.

6、 对 【例3】 关于磁场和磁感线, 下列说法正确的是 ( ) A. 只有在磁铁周围才有磁场 B. 磁感线是由铁屑组成的 C. 磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来, 回到南极 D. 在磁场中某点小磁针静止时, 南极所指方向就是该点的磁场方向 【答案】 C 【解析】 磁场在磁体周围或通电导体周围都存在; 磁感线是假想的曲线, 而不是由铁屑组成的. 磁场方向规定为磁场中某点小磁针静止时北极所指的方向. 【例4】 关于磁体、磁场和磁感线, 以下说法中正确的是 ( ) A. 铁和铝都能够被磁体吸引 夯实基础夯实基础 模块一模块一 磁场的基本性质磁场的基本性质 B. 磁体之间的相互作用是通过磁场发生的

7、C. 磁感线是磁场中真实存在的曲线 D. 磁感线从磁体的 S 极出来, 回到磁体的 N 极 【答案】 B 【例5】 下列说法正确的是 ( ) A. 磁场是由疏密不同的磁感线组成的 B. 指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C. 磁体间的相互作用是通过磁场发生的, 同名磁极相互吸引 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 【答案】 B 【例6】 如图所示的实例中, 不属于 电磁铁应用的是 ( ) 【答案】 D 【例7】 图中小磁针的指向正确的是 ( ) B. 电磁阀控制车门 A. 电磁起重机 C. 电铃 D. 指南针 夯实基础夯实基础 模块二模块二 电流的磁效应

8、电流的磁效应 【答案】 C 【例8】 根据图中通电螺线管的磁感线的方向, 可以判断螺线管的右端是 极(选填“N”或“S”), 电源的右端是 极(选填“正”或“负”). 【答案】 S 正 【例9】 如图所示, 虚线框内画出了通电螺线管 C 的 A 端、通电螺线管 D 的 B 端以及小磁针在 各位置上静止时的指向. 图中小磁针涂黑的一端为小磁针的N极, 由此可以判断出通电 螺线管 C 的 A 端是 极. (选填“N”或“S”) 【答案】 S 【例10】 某小组同学用小磁针、条形磁铁等按图(a)、(b)的方法, 探究了条形磁铁周围的磁场及 方向. 接着他们又用相同的方法, 探究通电螺线管周围的磁场及

9、方向, 实验操作及现象 如图(c)、(d)、(e)所示. (1) 分析比较图中的 与 , 可得出通电螺线管周围存在磁场的初步结论; A B C D 电源 (2) 分析比较图中的 与 中小磁针偏转情况, 可得出通电螺线管周围磁场的方 向与通过的电流方向有关的初步结论; (3) 分析比较图中的 b 与 d, 可得出初步结论 . 【答案】 (1) b 与 d (或 b 与 e) (2) d 与 e (3) 通电螺线管周围的磁场形状与条形磁体周围的磁场形状相似 【例11】 在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时, 同学们提出了如下猜想: 猜想 A: 电磁铁通电时有磁性, 断电时没有磁性. 猜想 B: 电

10、磁铁磁性强弱与电流大小有关. 猜想 C: 电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关. 为了检验上述猜想是否正确, 通过讨论同学们设计了以下实验方案: 用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕缠绕若干圈, 制成简单的电磁铁, 用电 磁铁吸引大头针. 实验中观察到如图所示的四种情景. 根据实验方案和现象, 完成下面 问题: (1) 通过观察 , 比较电磁铁的磁性强弱. (2) 比较图中_两图的实验现象, 可以验证猜想 B. 【答案】 (1) 电磁铁吸引大头针的个数 (2) B 和 (a) (b) (c) (d) (e) 能力提升能力提升 模块三模块三 电动机原理与发电机电动机原理与发电机 【例12】 判断

11、题: 1. 磁场对放入其中的小磁针一定有力的作用 ( ) 2. 磁场对放入其中的通电导体一定有力的作用 ( ) 【答案】 1. 对 2. 错 【例13】 奥斯特发现了电流的磁效应, 首次揭开了电与磁的联系; 法拉第发现了电磁感应现象 进一步揭示了电与磁的联系, 开辟了人类的电气化时代. 下列有关电磁现象的说法正确 的是 ( ) A. 通电导体周围一定存在磁场 B. 导体在磁场中运动一定产生感应电流 C. 电磁波在真空中无法传播 D. 通电导体受到磁场的作用力与磁场方向无关 【答案】 A 【例14】 关于电磁现象, 下列说法中正确的是 ( ) A. 通电线圈在磁场中受力转动的过程中, 机械能转化

12、为电能 B. 指南针能指南是由于地磁场对指南针磁极有力的作用 C. 磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针决定的 D. 闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时, 导体中不一定产生电流 【答案】 B 【例15】 关于图(甲)、(乙)所示的实验, 下列说法正确的是 ( ) 甲 乙 N a N S b 电流表 电源 S a b 电流表电流表 A. 甲图可以研究通电导体在磁场中的受力情况 B. 甲图实验的过程中, 其它形式能转化为电能 C. 乙图可以研究电磁感应现象 D. 乙图实验的过程中, 其它形式能转化为电能 【答案】 B 【例16】 关于电磁现象, 下列说法中正确的是 ( ) A. 只要

13、闭合电路的一部分导体在磁场中运动, 电路中就会产生感应电流 B. 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的 C. 电磁铁的磁性强弱可以改变, 但电磁铁的磁极不能够改变 D. 发电机是利用电磁感应现象制成的, 工作时将内能转化为电能 【答案】 B 【例17】 关于电磁现象, 下列说法中不正确的是 ( ) A. 发电机的原理是电磁感应现象 B. 金属导体中的自由电子在做定向移动时, 周围一定会产生磁场 C. 电动机工作时, 主要的能量转化是将电能转化为机械能 D. 导体在磁场中做切割磁感线运动时, 导体中一定产生感应电流 【答案】 D 【例18】 关于磁现象, 下列说法不正确的是 ( )

14、A. 磁体周围存在着磁场 B. 电磁铁的磁性强弱只与通过线圈中的电流大小有关 C. 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的 D. 法拉第发现了电磁感应现象 【答案】 B 【例19】 关于电磁现象, 下列说法中不正确的是 ( ) A. 磁场是由疏密不同的磁感线组成的 B. 奥斯特实验说明了电流周围存在磁场 C. 通电线圈在磁场中受力转动的过程中, 电能转化为机械能 D. 磁场中某点的磁场方向可以由放在该点的小磁针静止时的指向来判定 【答案】 A 【例20】 (2013.1 燕山期末) 在研究产生感应电流的条件时, 小军连 接了如图所示的电路, 他使导体棒 ab 沿水平方向运动, 观 察

15、到电流计有示数. 于是小军认为只要闭合电路部分导体 在磁场中运动, 就会产生感应电流. 请你利用图中的器材 设计一个实验, 证明小军的说法是错误的. 简述实验步骤 和实验现象. 【答案】 使导体棒上下运动, 电流计指针无偏转 【例21】 (2013.1 丰台期末) 我们将磁场强弱和方向处处相同的磁场称为匀强磁场. 小明猜想通 电导体在磁场中的受力大小与磁场强弱、 电流大小和通电导线长度有关. 小明利用同一 个匀强磁场和同一段通电导线来研究“通电直导线垂直放在磁场中受力大小跟导线中电 流大小的关系”时, 记录的实验数据如下表所示. 表中 I 为导线中的电流, F 为通电导线 在磁场中受到的力.

16、请根据表中数据归纳通电导线受力 F 与导线中电流 I 的关系: 在同 一匀强磁场中, 当 不变的条件下, F = . 【答案】 (1) 通电导线长度 (2) F=0.5(N/A) I I/A 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 F/N 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 【练1】 如图所示, 下列关于磁现象的分析中, 说法正确的是 ( ) A. 甲图中, 在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板, 所观察到的是磁感线 B. 乙图中, U 形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布的比较密 C. 丙图中, 小磁针 S 极的受力方向, 与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相同 D. 丁图中

17、, 北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时, N 极指向地理南极附近 【答案】 B 【练2】 我们唱卡拉 OK 时, 要用到话筒. 如图所示是动圈式话筒的构造示意图, 关于其工作原 理正确的是 ( ) A. 电流周围存在磁场 B. 电磁感应现象 C. 磁场对通电导线有力的作用 D. 电能转化为机械能 【答案】 B 【练3】 在探究“感应电流产生条件”的实验中, 将导体 ab 水平置于蹄形磁铁的磁场中, 如图所 示. 闭合开关后, 能使灵敏电流计 G 的指针发生偏转的做法是 ( ) A. 让蹄形磁铁静止, 导体 ab 也保持静止 B. 让蹄形磁铁静止, 导体 ab 在竖直方向上下运动 C. 让

18、导体 ab 静止, 蹄形磁铁在竖直方向上下运动 复习巩固复习巩固 D. 让导体 ab 静止, 蹄形磁铁沿水平方向左右运动 【答案】 D 【练4】 下列说法中正确的是 ( ) A. 导体中的电流一定会产生磁场 B. 地磁场的磁感线是真实存在的 C. 改变电磁铁中电流的大小可以改变电磁铁的南、北极 D. 如果通电线圈在磁场作用下转动, 则线圈的机械能是由内能转化来的 【答案】 A 【练5】 小敏设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”, 如图甲, 拍摄照片记录机动车辆闯红 灯时的情景. 工作原理: 当光控开关接收到某种颜色光时, 开关自动闭合, 且光压敏电 阻受到车的压力, 它的阻值变化(变化规律如

19、图乙所示)引起电流变化到一定值时, 继电 器的衔铁就被吸下; 光控开关未受到该种光照射自动断开, 衔铁没有被吸引, 工作电路 中的指示灯发光. 已知控制电路电压为6V, 继电器线圈电阻10, 当控制电路中电流大 于 0.06A 时, 衔铁被吸引. g取10N/kg. 则不符合的是 ( ) A. 要记录违规闯红灯的情景, 光控开关应在接收到红光时, 自动闭合 B. 光控开关接收到绿光时, 指示灯亮, 电控照相机不工作 C. 质量小于 400kg 的车辆违规时不会被拍照记录 D. 要使质量较小的车闯红灯也能被拍下, 可以在控制电路中串联一个电阻 【答案】 D 磁性水雷磁性水雷 磁性水雷是水中兵器，

20、是水雷中的一种类型，它是一种非触发水雷，是利用非触发 引信起爆，不需要与敌方舰船相撞. 世界上最早的磁性水雷是由德国在第二次世界大战 前夕首先研制成功的. 普通的水雷都是触发性的，雷体上装有触角，触角内装有化学反应装置，只要舰船 碰到任何一个触角，就会使化学药品从破裂的密封管中流出，形成一个化学电池，产生 的电流就会引爆雷管，从而引起其内部炸药爆炸. 这种水雷是通过一条铁索连在一个大 锚上，漂浮在水中. 一旦将雷索割断，水雷就会漂浮到水面被排除. 扫雷舰就是用这一 原理来扫除水雷的. 然而现在的水雷作了改进，是一种全新的磁性水雷 平时比较细心的人都知道，经常受到敲击的螺丝刀会带有磁性，能够吸引

21、小螺丝钉 等零件. 这是因为钢铁内部含有无数微小的磁区，而地球是个大磁体，地面空间充满了 磁场. 这磁场对钢铁内的磁区有着磁力作用. 当发生碰撞时，钢铁内的磁区就会受到震 动，磁区与磁区之间就有机会稍微松开，摩擦力也因松开而减小，这样磁区就受地球的 磁力而被扭向同一方向，于是就产生了磁性. 舰艇在船厂建造时要经过一个很长的时间. 在这一段时间内，构成船体的钢板和其 他铁块会因经常的敲击而被地球的磁场逐渐磁化，从而带上磁性. 舰艇下水后，就会成 为一个浮动的大磁体. 当舰船驶入布设有磁性水雷的水域时，磁性水雷上的磁针受到舰 船磁场的作用而发生转动，接通起爆电路，水雷就会按事先的方式爆炸. 由于磁性水雷 不需要舰艇直接触碰到水雷的雷体，可以布设在适当水深的水底，不再需要用一条铁索 来牵住它. 显然，磁现象大大提高了水雷的威力和隐蔽性. 陈旧的排雷方法不再适用了.