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初中物理 中考电磁学专题之电磁铁原理

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中考电磁学专题之电磁铁原理模块一 磁体与磁体的性质一、知识点1.磁体具有磁性的物体称为磁体.2.磁极磁体上各处的磁性强弱不同,我们将磁性最强的两个部分称为磁极;当磁体能够自由转动时,最终总会有一个磁极指向北方,我们称这个磁极为N极,另一个磁极指向南方,我们称这个磁极为S极.3.磁极间相互作用 同名磁极相斥,异名磁极相吸.4.磁化 在磁体的影响下,使原来没有磁性的物体获得磁性的过程称为磁化.5.磁场 ⑴磁场的定义:磁体或电流周围存在一种特殊物质,能够传递磁体与磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用,这种特殊的物质叫磁场.⑵磁场的基本性质:对放入其中的磁体产生力的作用.⑶磁场方向:小磁针在磁场中某点静止时N极所指的方向.⑷磁场的描述—磁感线:磁感线是虚拟的,而磁场是客观存在的.⑸磁感线的方向:从磁体的N极出来,回到磁体的S极.6.地磁场 地球周围的磁场叫地磁场.二、例题精讲【例1】★如图所示,箭头表示某磁场的磁感线方向,则当自由转动的小磁针静止时,北极的指向是(  )A.向下B.向上C.向左D.向右考点:磁感线及其特点.解析:由图可知:磁感线的方向是由右向左的,根据磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致,故小磁针静止时北极的指向是向左的.答案:C【测试题】图中箭头表示磁感应线的方向,则小磁针静止时N极的指向应(  )A.向上B.向下C.向左D.向右考点:磁感线及其特点. 解析:由图可知:磁感线的方向是由下向上的;根据磁感线的方向与小磁针静止时北极所指的方向一致;故小磁针静止时N极所指的方向也是向上的.答案:A【例2】★★如图所示,A和B两根外形相同的钢棒,其中一根是永磁体,把B棒从A棒的左端移动到右端,在移动中感到B棒受的吸引力由大变小再变大,则下述说法正确的是(  )A. AB两根都是永磁体B.A棒是永磁体,B棒不是C. B棒是永磁体,A棒不是D.根据所给条件无法判断考点:物体是否具有磁性的判断方法;磁性、磁体、磁极;磁极间的相互作用. 解析:A、AB两根都是永磁体,把B棒从A棒的左端移动到右端,A棒两端是异名磁极,B的上端是磁极,会出现吸引力逐渐增大或逐渐减小的现象.不符合题意.B、A棒是永磁体,B棒不是,A棒两端磁性最强,中间磁性最弱,对B棒的吸引由大变小再变大.符合题意.C、B棒是永磁体,A棒不是,B棒的上端是磁极,对A棒的吸引不变.不符合题意.D、根据条件可以判断.不符合题意.答案:B【测试题】在甲、乙两根形状完全相同的钢棒,当甲的一端靠近乙的一端时,乙转动起来,则可判断(  )A.一定是甲棒有磁性,乙棒无磁性B.一定是乙棒有磁性,甲棒无磁性C.甲、乙都一定有磁性D.以上三种说法都有可能考点:磁极间的相互作用. 解析:⑴由于磁体能够吸引铁钴镍等物质,所以甲、乙两个钢棒中可能只有一个是磁体.⑵甲、乙如果都有磁性,两个异名磁极靠近时,也相互吸引.答案:D模块二 根据通电螺线管内部或外部磁场的方向判断通电螺线管的极性和电流方向一、知识点1.奥斯特实验 奥斯特实验证明通电导体和磁体一样,周围存在着磁场.它的方向与电流方向有关.2.通电螺线管的磁场特征 通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似,螺线管的两端相当于条形磁体的两极,内部磁场方向是从S极指向N极.3.安培定则 用右手握住螺线管,让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致,则大拇指所指的方向就是通电螺线管的N极.二、例题精讲【例3】★★如图所示,甲乙为条形磁体,中间是螺线管,虚线表示磁极间的磁场分布情况的磁感线,则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是(  )A. N S N NB. S N S SC.S S N SD.N N S N考点:通电螺线管的磁场;安培定则. 解析:根据右手螺旋定则知,B端为N极,C端为S极,由磁感线的特点知,A、B为同名磁极,都为N极,C与D是异名的,D为N极.答案:D【测试题】如图所示的四个图中,电流方向与磁极标法正确的是(  )A.B.C.D.考点:安培定则. 解析:A、用右手握住螺线管,四指顺着电流的方向握住螺线管,则大拇指所指的左端为N极,故A正确;B、用右手握住螺线管,四指顺着电流的方向握住螺线管,则大拇指所指的左端为N极,故B错误;C、用右手握住螺线管,四指顺着电流的方向握住螺线管,则大拇指所指的右端为N极,故C错误;D、用右手握住螺线管,四指顺着电流的方向握住螺线管,则大拇指所指的左端为N极,故D错误.答案:A【例4】★★如图所示,通电螺线管周围能自由转动的小磁针a,b,c,d(黑色磁极为N极)已静止,指向正确的是(  )A.小磁针aB.小磁针bC.小磁针cD.小磁针d考点:通电螺线管的磁场;磁极间的相互作用;安培定则. 解析:由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为N极,右端为S极,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引知,只有小磁针c的指向正确.答案:C【测试题】如图,通电螺线管周围有四个静止的小磁针a、b、c、d,涂黑端表示N极,其中指向正确的是(  )A. aB. bC.cD.d考点:通电螺线管的磁场;磁极间的相互作用;安培定则.解析:由右手螺旋定则判断出通电螺线管的左端为S极,右端为N极,由同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引知,所以,小磁针a的右端为N极,小磁针b的左端为N极,小磁针c的右端为N极,小磁针d的左端为N极,只有小磁针a的指向正确.答案:A【例5】★★如右图所示,两个线圈套在同一玻璃棒上,各自能自由滑动,开关S闭合时,这两个线圈将会(  )A.向左右分开B.向中间靠拢C.都静止不动D.先向左右分开,后向中间靠拢考点:安培定则. 解析:根据安培定则判断,甲线圈的左端为S极,右端为N极,乙线圈的左端也是S极,右端也是N极,也就是说,中间靠近的位置,两线圈的极性相反,因为异名磁极互相吸引,则这两个线圈相互吸引而向中间靠拢.答案:B【测试题】图中的两个线圈,套在一根光滑的玻璃管上.导线柔软,可自由滑动.开关S 闭合后,则(  )A.两线圈左右分开B.两线圈向中间靠拢C.两线圈静止不动D.两线圈先左右分开,然后向中间靠拢考点:安培定则;磁极间的相互作用. 解答:解:根据安培定则判断,L线圈的左端为S极,右端为N极,P线圈的左端也是N极,右端也是S极,也就是说,中间靠近的位置,两线圈的极性相同,因为同名磁极互相排斥,则这两个线圈相互排斥而左右分开.答案:A【例6】★★如图所示,甲为弹簧秤,乙为磁铁(上端是N极,下端是S极),当开关S闭合后,将弹簧秤自A向B水平移动时,弹簧秤的示数是(  )A.逐渐增大B.逐渐减小C.先减少后增大D.先增大后减小考点:磁极间的相互作用;磁性、磁体、磁极;安培定则. 解析:由安培定则可知,电磁铁左侧为N极,右侧为S极;并且电磁铁与条形磁铁类似,两端极性最强,中间最弱,则磁铁在移动过先受引力,则弹簧秤的示数为磁铁的重力加引力,在向右移动的过程中,引力减小,即示数减小,过了中点之后,磁极间力变为斥力,示数变为磁铁的重力减去斥力,故示数进一步减小.答案:B【测试题】在光滑的水平面上放着甲、乙两辆同样的小车,甲车上放着一个通电螺线管,乙车上放着一块相同质量的条形磁铁,让小车相距一定距离,然后同时放开小车,如图所示,则下列说法中正确的是(  )A.甲车不动,乙车向甲车方向运动B.乙车不动,甲车向乙车有向运动C.甲、乙两车同时反向运动D.甲、乙两车同时相向运动考点:安培定则;磁极间的相互作用. 解析:由安培定则判断得知,甲车中的螺线管右端为N极,当同时放开小车,甲车中的螺线管对磁铁产生斥力,所以甲、乙两车同时反向运动.答案:C模块三 电磁铁的特点一、知识点1.电磁铁的特点 磁性的有无跟电流的有无有关;磁性强弱与电流大小、线圈匝数、铁心插入的长短有关.2.电磁铁的应用 电磁起重机、电磁继电器、电铃、电磁选矿机等.二、例题精讲【例7】★★(多选)如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置.下列措施中能使电磁铁磁性减小的是(  )A.其他条件不变,滑片P向右移动B.其他条件不变,滑片P向左移动C.其他条件不变,开关S由1扳到2D.其他条件不变,电源的正负极对调考点:影响电磁铁磁性强弱的因素. 解析:A、滑片向右移动,电阻变大,电路中的电流变小,则电磁铁磁性变弱,A正确;B、其他条件不变,滑片P向左移动,电阻变小,电路中的电流变大,则电磁铁磁性变强,B错误;C、其他条件不变,开关S由1扳到2,接入电路中线圈匝数变少,则电磁铁磁性变弱,C正确;D、其他条件不变,电源的正负极对调,只改变了电流的方向,则电磁铁的N、S极改变,磁性强弱不变,所以D错误.答案:AC【测试题】如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置.下列措施中能使电磁铁磁性增强的是(  )A.滑片P向右移动,其他条件不变B.滑片P向左移动,其他条件不变C.开关S由1扳到2,其他条件不变D.电源的正负极对调,其他条件不变考点:探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验. 解析:A、滑片右移,电路中的电阻增大,电流减小,电磁铁的磁性会减弱,故不合题意;B、滑片左移,电路中的电阻减小,电流增大,电磁铁的磁性会增强,故符合题意;C、开关S由1扳到2时,线圈的匝数减少,电磁铁的磁性会减弱,故不符合题意;D、电源的正负极对调只会改变电流的方向,对电磁铁的磁性不会有影响,故不合题意.答案:B【例8】★★如图所示,是某学习小组同学设计的“研究电磁铁磁性强弱”的实验电路图.⑴要改变电磁铁线圈中的电流大小,可通过___来实现;要判断电磁铁的磁性强弱,可观察_____来确定.⑵下表是该同学所做实验的记录:电磁铁线圈匝数50匝100匝试验次数123456电流/A0.81.21.50.81.21.5吸引铁钉的最多数目/枚581071114①比较实验表格中的1、2、3(或4、5、6)可得出的结论是:电磁铁的_________一定时,通过电磁铁线圈中的电流越大,磁性越________.②比较实验中的(1和4或2和5或3和6),可得出的结论是:____________________________.考点:探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验. 解析:⑴移动滑动变阻器的滑片,改变连入电路电阻丝的长度,改变连入电路的电阻,改变电路中的电流.电磁铁磁性的强弱无法用眼睛直接观察,通过吸引铁钉的多少来反映磁性的强弱.⑵①实验1、2、3得到:电磁铁的线圈的匝数一定时,通过电磁铁线圈中的电流越大,磁性越强.②比较实验中的(1和4或2和5或3和6),可得出的结论是:电磁铁线圈中电流一定时,线圈匝数越多,磁性越强.答案:⑴调节滑动变阻器的滑片;电磁铁吸引铁钉(大头针)的多少;⑵①线圈的匝数;强;②电磁铁线圈中电流一定时,线圈匝数越多,磁性越强.【测试题】某同学在做“探究电磁铁”实验中,使用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验,如图所示,下列说法中正确的是(  )A.要使电磁铁磁性增强,应将变阻器的滑动片向右滑动B.电磁铁能吸引的大头针越多,表明它的磁性越强C.电磁铁B线圈匝数多,所以通过B的电流较小D.若将两电磁铁上部靠近,会相互吸引考点:探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验;磁极间的相互作用;通电螺线管的磁场;安培定则;滑动变阻器的使用;欧姆定律. 解析:要使电磁铁磁性增强,需要减小电阻来增大电流,所以变阻器的滑片要向左移动.所以A说法错误.在此实验中,通过吸引大头针的多少来判读电磁铁的磁性强弱.吸引的大头针越多,说明磁性越强.所以B说法正确.AB线圈串联,所以通过的电流相等,所以C说法错误.根据安培定则,A的上方是N极,B的上方也是N极,所以若将两电磁铁上部靠近,会相互排斥.所以D说法错误.答案:B模块四 电磁继电器一、知识点1.电磁继电器的作用 利用电磁铁在通断电的情况下有无磁性来间接控制工作电路通断的开关.2.电磁继电器的工作原理 控制电路通电时,电磁铁获得磁性,把衔铁吸下来使D与E接触,工作电路通路; 控制电路断电时,电磁铁失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,工作电路断路.二、例题精讲【例9】★★如图所示是温度自动报警器,当温度达到_______℃时,电铃发声报警,此时电磁铁的左端是______极.考点:电磁继电器的组成、原理和特点. 解析:⑴由题中图可知:当温度没有升高到98℃时,电磁铁无磁性,弹簧片把衔铁拉起来,电铃电路断开;⑵当温度升高到98℃时,由于水银是导体,电磁铁电路就会接通,电磁铁有了磁性,且根据安培定则知左端为S极,衔铁就会在电磁力吸引的作用下接通电铃电路,电铃响,报警. 答案:98;S(或“南”).【测试题】如图是一种温度自动报警器的原理图.制作水银温度计时插入一段金属丝,当温度达到________℃时,电铃就会发声,此时电磁铁右端是_______极.考点:电磁继电器的组成、原理和特点;通电螺线管的极性和电流方向的判断. 解析:⑴由题干中图可知:金属丝下端所指的示数为78℃,当温度没有升高到78℃时,电磁铁无磁性,弹簧片把衔铁拉起来,电铃电路断开;⑵当温度升高到78℃时,由于水银是导体,电磁铁电路就会接通,电磁铁有了磁性,且根据安培定则知右端为N极,衔铁就会在电磁力吸引的作用下接通电铃电路,电铃响,报警. 答案:78;N.【例10】★★★如图是简单的火警自动报警装置的简单电路.其中,温控开关S在温度升高到某值时自动闭合,常温时自动断开.当温度升高到某值时,开关S_____ (填:“闭合”或“断开”),电磁铁产生磁性,吸引衔铁,触点______(填:“c”或“b”)接通,_______灯发光报警(填:“红”或“绿”).考点:电磁继电器的组成、原理和特点. 解析:读图可知,当开关S闭合时,电磁铁接入电路,产生磁性,吸引衔铁,使b触点接通,红灯发光且电铃报警.答案:闭合;b;红.【测试题】如图是一种防盗报警器,当有人踩踏板时,报警器通过______亮来报警(选填“灯1”或“灯2”).考点:电磁继电器的组成、原理和特点. 解析:工作原理:当有人踩脚踏板时,电磁铁通电有磁性,把衔铁吸引下来,红灯所在电路接通,灯2亮,发出报警信号.答案:灯2模块五 家庭电路的安全使用一、知识点1.安全电压安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压,为36V.我国家庭电路电压为220V.2.保险丝 ⑴作用:当电路中电流过大时,保险丝会自动熔断,切断电路,避免发生火灾,起保险作用. ⑵ 选用原则:使保险丝的额定电流等于或稍大于电路正常工作电流,熔断电流一般为额定电流的2.5倍左右.二、例题精讲【例11】★★某家庭电路的组成如图所示,下列说法正确的是(  )A.控制灯泡的开关可以接在零线上B.图中的四个插座中有三个是并联的C.有金属外壳的家用电器必须使用三孔插座,以确保安全D.彩灯接入电路后都不亮,可能是其中的一个小彩灯短路考点:家庭电路的连接. 解析:A、控制灯泡的开关应该接在火线上,故A选项错误.B、家庭电路中的用电器与用电器之间、用电器与插座之间、插座与插座之间都是并联的,因此四个插座之间都是并联的;故B选项错误.C、有金属外壳的家用电器必须使用三孔插座;故C选项正确.D、小彩灯之间是串联的,所以如果有一个小彩灯短路,其他的彩灯仍然可以发光;故D选项不正确.答案:C【测试题】在如图所示的四幅图中,符合安全用电要求的是(  )A.电线上晾衣服B.C.用湿手触摸开关D.考点:安全用电原则. 解析:A、在电线上晾湿衣服,电线上的绝缘层有可能破损,从而使人体和带电体接触,就会造成触电事故,十分危险.不符合安全用电原则;B、火线首先进开关,再入灯泡顶端的金属点,零线直接接入灯泡的螺旋套.符合安全用电原则;C、开关属于带电体,用湿手触摸时,水属于导体,有可能使电流通过水传到人体上,使人体触电,十分危险.不符合安全用电原则;D、三孔插座接地线的没有接地,有金属外壳的用电器,其金属外壳一定要接地,以防用电器外壳带电,会危及人身安全.不符合安全用电原则.答案:B【例12】★★如图所示是一种家庭电路带指示灯的按键开关的电路图.使用时发现,当开关断开时,照明灯甲熄灭,指示灯乙发出微光;当开关闭合时,只有照明灯甲发光.根据这种开关的控制特性可以判断(  )A.甲灯的电阻略大于乙灯的电阻B.甲灯的电阻远大于乙灯的电阻C.甲灯的电阻略小于乙灯的电阻D.甲灯的电阻远小于乙灯的电阻考点:欧姆定律的应用;串联电路的电流规律;电功率的计算. 解析:当开关闭合时,电路为甲灯泡的简单电路且灯甲发光说明甲灯泡无短路现象;当开关断开时,甲乙两灯泡串联,且照明灯甲熄灭,指示灯乙发出微光说明电路是通路,因串联电路各处的电流相等,且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以根据P=I2R可知,甲灯泡的实际功率远小于乙灯泡的实际功率,即甲灯的电阻远小于乙灯的电阻.答案:D【测试题】如图所示,家庭照明灯的一种按键开关上常有一个指示灯.在实际使用中发现:当开关闭合时,照明灯发光;开关断开时,照明灯熄灭,指示灯会发出微弱光,以便夜间显示开关的位置.根据这种按键开关的控制特性,能正确表示照明灯(甲)和指示灯(乙)连接方式的电路图是图中的(  )A.B.C.D.考点:串、并联电路的设计;实际功率. 解析:A、当开关闭合时,照明灯和指示灯都发光,当开关断开时,指示灯熄灭,照明灯发光,不符合设计要求;B、由于照明灯和指示灯并联,且开关只控制指示灯,所以无论开关是否闭合,都不影响照明灯,显然不符合要求;C、指示灯与照明灯并联,且开关只控制照明灯,无论开关怎样调节,指示灯都亮,不符合要求;D、当开关闭合时,指示灯被短路,照明灯单独连入电路,正常发光;当开关断开时,指示灯和照明灯串联接入电路,由于指示灯的电阻过大,分担了大部分的电压,所以照明灯不发光,此时照明灯不亮,指示灯亮,符合要求.答案:D【例13】★★如图所示的家庭照明电路,已知其中一只灯泡的灯头接线处存在故障.电工师傅为查明故障,在保险丝处接入一只“220V 40W”的灯泡L0.当只闭合开关S、S1时,灯泡L0和L1都呈暗红色(比正常发光状态暗得多);当只闭合开关S、S2时,灯泡L0正常发光,L2不发光.由此可以确定(  )A. L1灯头接线处断路B.L1灯头接线处短路C. L2灯头接线处断路D.L2灯头接线处短路考点:家庭电路的故障分析. 解析:当只闭合S、S1时L0和L1都呈暗红色,是因为L1与该灯串联接入电路,所分电压低于220V,所以L1正常;当只闭合S、S2时,L0正常发光,L2不发光,是因为L2被短路,使L0直接接在电源上,正常发光.答案:D【测试题】小军学完初中知识,恰逢家中电灯不亮(如图所示),他闭合开关后,兴冲冲地拿起试电笔测试图中的a、b、c、d四点时,发现只有b点不发光,请你帮他分析可能发生的故障是(  )A.火线与零线短路B.b、c之间某处断路C. a、d之间某处短路D.灯丝断了考点:家庭电路的故障分析. 解析:用测电笔测试a、c、d三点,氖管都发光,这说明从火线到c点之间的电路都是完好的,没有开路;而测电笔测试b点时,氖管不发光,这说明b点到火线之间的导线出现开路,由此可以判断出是b、c之间零线某处断路.答案:B
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