第十六章 电磁转换单元复习.docx
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第十六章电磁转换单元复习
第十六章电磁转换单元复习
一、
知识网络
二、知识要点
(一)磁体和磁场
1.磁体
(1)磁性:
物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性.
(2)磁体:
具有磁性的物体叫做磁体.
(3).磁极:
磁体上磁性最强的部分叫磁极.一个磁体有两个磁极,一个叫北极,一个叫南极,分别用字母N、S表示.
(4).磁极之间的相互作用:
同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
(5).磁化:
使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化.
2.磁场
(1)磁场:
磁体周围的空间存在着磁场,磁体间的相互作用是通过磁场而发生的.
(2)磁场的基本性质:
磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力的作用.
(3)磁场的方向:
在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向.
(4)磁感线:
在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的曲线方向都与这一点的磁场方向一致,这样的曲线叫磁感应线,简称磁感线.磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来,回到磁体的南极.
3.地磁场
地球本身是一个巨大的磁体,它周围空间也存在着磁场,称为地磁场.地磁的北极在地理南极附近,地磁南极在地理北极附近.必须注意:
①磁针指南北,就是因为受到地磁场的作用;②地理两极跟地磁两极并不重合,它们之间一个偏差角度,称为磁偏角,世界上最早准确记述磁偏角的是我国宋代学者沈括.
例1.将一根条形磁铁分为三段,则中间的一段()
A.一定没有磁性
B.一定有磁性,但只有N极
C.一定有磁性,但只有S极
D.有磁性且有N、S极
分析:
易错选A。
原因是误认为条形磁铁两端有磁性,中间部分没有磁性。
磁体上磁性最强的部分叫磁极,磁体有两个磁极,即南极(S极)和北极(N极)。
自然界中的磁体总有N和S两个磁极。
如图所示,一根条形磁铁断为三截以后,立即变成三根磁铁,每一段都有N、S极。
只有单个磁极的磁体在自然界里是不存在的。
答案:
D
例2:
磁体周围一条磁感线的方向如图所示,试确定磁体的N、S极和A点处小磁针的指向。
分析:
在磁体周围磁感线从磁体北极出来,回到南极,由磁感线的方向即可判断出磁体的两极。
又因为小磁针在某点时的N极指向与该点磁感线方向一致。
那么就能做出一条通过小磁针所在处的磁感线,小磁针N极指向即可得出。
类似问题的分析步骤一般为:
已知磁感线→磁极性质→某点的磁感线→该点小磁针指向
答案:
见图所示。
例3:
下面关于磁感线的说法中正确的是()
A.磁场是由无数条磁感线组成的
B.磁感线的方向是小磁针S极的指向
C.磁感线的疏密程度表示磁性强弱
D.在磁场中铁屑被磁化排成一条曲线,这曲线就是磁感线
分析:
因为磁场是一种物质,并不是由磁感线组成的,磁感线是假想出来的,客观上并不存在,故A项不对,磁感线的方向规定是小磁针N极指向,故B选项也不对,由于两极磁性最强,使得在条形磁铁两极处的磁感线密,而在条形磁体中间部分的磁感线疏,故C项正确.铁屑在磁场中被磁化,因此每点铁屑就成为一枚小磁针,这些小磁针在磁场作用下按顺序排列,显示出磁场中各点的磁场方向,磁感线就是依照铁屑的这种排列情况假想出来的曲线,所以铁屑的排列并不是磁感线.
答案:
C
例4:
假设将一个小磁针放在地球的北极点上,那么小磁针的N极将()
A.指北B.指南C.竖直向上D.竖直向下
分析:
我们已经知道地球的地理北极点上可以近似的认为是地磁的南极,它的磁感线如图所示,此时磁力线方向为竖直向下,所以小磁针的N极将竖直向下,故选D.
答案:
D
(二)电流的磁场
1.奥斯特实验证明:
通电导线的周围存在着磁场
2.通电螺线管的磁场:
通电螺线管外部磁场与条形磁铁的磁场相同。
它的磁极由安培定则判断:
右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,大拇指所指的那端是螺线管的北极。
3.电磁铁的原理:
通电螺线管有磁性。
内部带铁芯的螺线管叫电磁铁。
电磁铁的磁性强弱与电流的大小,单位长度由线圈的匝数有关。
电磁铁的磁极方向与电流方向有关。
4.电磁继电器的工作原理:
通过控制电磁铁的电流,来达到控制工作电路的目的。
因此,一般的继电器电路由(低压)控制电路和(高压)工作电路两部分组成。
电磁继电器的工作电路和控制电路的组成和特点如图甲、图乙所示:
工作电路由用电器(如电动机)、(高压)电源和电磁继电器的触点组成,主要特点是高电压、强电流;控制电路由电磁继电器的线圈、(低压)电源和开关组成,主要特点是低电压、弱电流。
例1:
如图,在橡皮筋吊着的物体A下方有一螺线管,当S闭合后A的位置一定上下移动吗?
为什么?
分析:
只有磁体或不带磁性的铁、钴、镍等物质在磁场中被磁化后,才会受到磁场的作用力。
S闭合后A所在位置有磁场,因不知A是什么物质,无法判断A是否受到磁力作用,发生移动。
答案:
不一定上下移动,因不知A是什么物质,无法判断A是否会受到磁场作用。
磁场只会对磁体和少数物质产生磁力作用,绝大多数物体不会受到磁场的作用力。
例2:
如图所示,闭合开关
后,若闭合开关
,则电磁铁的磁性将()
A.增强B.减弱C.不变D.无法判断
分析:
把电路和电磁铁综合在一起考察,是近几年中考题中常见的题型。
解类似问题,要有扎实的电学知识。
电磁铁的磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数有关,因而分析方法是:
首先要观察电路变化(一般是电流变化)会引起电磁铁的何种变化,再确定电磁铁的磁性变化。
闭合开关
电路中的总电阻将减小→通过电磁铁线圈中的电流增大→电磁铁的磁性增强。
答案:
A
例3:
如图所示,在光滑支架上套有
两个线圈,闭合开关S后,两个螺线管的情况是()
A.静止不动B.互相排斥
C.互相吸引D.不能确定
分析:
两螺线管间怎样相互作用,取决于相邻的磁极性质。
首先标出线圈
中电流的方向,再根据安培定则判定出
的右端为N极,
的左端也为N极,故相互排斥。
答案:
B
例4:
给你一个带铁芯的螺线管、蓄电池、开关、滑动变阻器,如图所示:
3
(1)用笔画线代替导线,把它们连接起来(连线不要交叉),要求满足以下两点要求:
a.组成一个可以改变电磁铁磁性强弱的电路。
b.当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电磁铁的磁性增强。
(2)标出通电电磁铁的N、S极。
分析:
要改变电磁铁磁性强弱,就要把滑动变阻器接入电路,当滑片向左滑动时,要增强电磁铁的磁性,就要增大电路中的电流,也就是要减小接入电路中的电阻。
所以滑动变阻器的左下端的接线柱必须接入电路中。
根据右手螺旋定则,就可以标出通电电磁铁的N、S极。
答案:
如图所示。
例5:
下图是一种防污报警原理图,K是触点开关,B是一个漏斗形的竹片圆筒,里面有个浮子A,试说明这种报警器的工作原理.
分析与解答:
水位升高时,浮子A会推动B一起上升,当水位达到或超过警戒线时,使控制电路接通;这时,电流通过电磁铁,电磁铁产生磁性吸引衔铁,使工作电路接通,电灯发光报警,当水位降低时,浮子A下降,当水位低于警戒线时,控制电路被断开,电磁铁因无电流通过不再吸引衔铁,使工作电路断开,电灯不再发光报警.
(三)磁场对电流的作用电动机
1.磁场对通电导体的作用:
(1)通电导体在磁场中会受到力的作用.
(2)通电导体在磁场中受力的方向,跟导体中的电流方向和磁感线方向有关.
2.通电线圈在磁场中受到力的作用可以发生转动,当线圈平面垂直于磁感线时,线圈受到的磁力平衡,这个位置叫平衡位置.
3.通电导体在磁场中运动时能的转化:
通电导体(或通电线圈)在磁场中由于受到磁力的作用而发生运动(或转动)时,消耗了电能,得到了机械能,即将电能转化成机械能.
2.直流电动机
(1)电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,它是将电能转化为机械能的机器
(2)平衡位置指线圈平面与磁感线垂直
(3)直流电动机是利用换向器的装置自动地改变线圈里的电流方向,使线圈连续转动.
例1:
如图a所示,根据图甲通电导体受力情况画出乙、丙、丁图中通电导体受力运动的方向.
分析与解答:
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和导体中电流方向有关,当导体中电流方向或磁场方向发生改变时,通电导体受力方向也发生改变.乙图中磁场方向与甲图相).,电流方向相同,所以导体受力方向与甲图相反(如图b所示);同理丙图导体受力方向与乙图中的相反,丁图与丙图中的也相反,其受力运动情况如图b所示.
(四)电磁感应发电机
1.电磁感应现象:
闭合电路中的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫做电磁感应.
2.感应电流:
(1)电磁感应现象中产生的电流,叫感应电流.
(2)感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关,还与磁场的方向有关.
3.电磁感应现象中能的转化:
在电磁感应现象中,机械能转化为电能.
4.发电机原理是电磁感应,它是将机械能转化为电能的机器
例1:
如图所示,可以使电流表指针发生偏转的情况是()
A.开关S断开,导线ab竖直向下运动
B.开关S闭合,导线ab竖直向上运动
C.开关S闭合,导线ab从纸里向纸外运动
D.无法判断有无感应电压和感应电流
分析:
分析能否有感应电流的试题,要从产生感应电流的条件入手。
产生感应电流必须同时满足三个条件:
(1)电路是闭合的;
(2)导体要在磁场中要做切割磁感线的运动;(3)切割磁感线运动的导体只能是一部分,三者缺一不可。
本题中导线ab竖直向上或向下运动,都不能切割磁感线,所以无论开关闭合还是断开都不会有感应电流。
所以A、B都错。
开关闭合,导线ab从纸里向纸外运动,能切割磁感线,满足产生感应电流三个条件,所以一定会有感应电流。
答案:
C
例2:
如图所示,a为闭合电路的一部分导体,已知图甲所标的磁场方向、导体运动方向及感应电流的方向是正确的。
由此可知,图乙、图丙、图丁中__________是错误的。
分析与解答:
分别将图乙、图丙、图丁与图甲比较做出判断:
图乙中磁场方向变为相反,导体运动方向不变,则感应电流方向应变为相反;图丙中磁场方向不变,导体运动方向变为相反,则感应电流方向应当变为相反;图丁中磁场方向、导体运动方向均变为相反,则感应电流方向不变。
因此,图乙、图丁是错误的。
点拨:
磁感线方向不变,导体运动方向改变,产生的感应电流方向改变;导体的运动方向不变,磁感线方向改变,产生的感应电流方向改变;磁感线方向改变,导体运动方向改变,产生的感应电流方向不变。
三、典型例题
例1:
图中对a、b两点的磁性描述正确的是()
A.b点有磁场,a没有磁场
B.a点有磁场,b没有磁场
C.a、b两点都有磁场
D.a、b两点都没有磁场
分析:
有很多同学误选A,认为只有磁感线上的各点才有磁场,磁感线间的区域没有磁场。
这是由于没有正确理解磁场和磁感线的缘故。
磁场是磁体周围的一种物质,磁体周围任何一点都存在这种物质,但是在不同的点上,磁场的分布不均匀且方向不同,为了形象地描述磁场的这种特点而画出有方向的曲线,使曲线上的各点的方向与该点的磁场方向相同,即磁感线。
这正如地形图上的等高线之间的区域也有一定高度一样,磁感线之间的区域也存在磁场。
答案:
C
例2:
在一个圆纸盒里有一个条形磁体,圆纸盒外放着一些小磁针,各磁针N极的指向如图甲所示,你能画出圆纸盒里的磁体并标明它的N、S极吗?
分析:
根据磁体周围的磁感线都是从磁体北极出来,回到磁体南极的规律,在图中找到相邻两磁针北极都对称的指向离开盒外或指向盒内的两个位置,它们就是这个条形磁铁的N极和S极所在的位置.
答案:
条形磁体的N、S极如图乙所示.
例3.通电螺线管周围的磁感线分布及方向如图甲所示,请标出它的N、S极以及电源的正、负极。
分析:
该题已知通电螺线管的磁感线方向,根据原理②知:
左端是N极,右端是S极,根据原理①知:
电源左端是正极,右端是负极。
答案:
如图乙所示。
例4:
为做好高考期间的“非典”防治工作,肇庆市考试中心决定在端州区的所有高考考场门口安装红外线测温仪,红外线测温仪的基本功能是对通过它的考生能自动测量体温,现有如下器材:
“220V15W”的红灯(一盏);“220V15W”的绿灯(一盏);“220V100W”的电铃(一个);导线若干。
根据以上器材,设计一个电路:
要求当正常体温的人通过或无人通过红外线测温仪时,安装在校门口传达室里的绿灯亮,当有体温超过38℃的人通过红外线测温仪时,安装在校门口传达室时的绿灯熄灭同时红灯亮、电铃响(在电路中红外线测温仪相当于一个自动开关)。
请你按图甲中完成该电路,使其满足上述要求(电路图连线不得交叉)。
在你完成的电路中,电磁继电器的上端相当于条形磁体的___________极。
(选填“N”或“S”)
分析:
此题的新颖之处在于,用物理知识解决现实生活中迫切问题。
这为考生提供了一个运用物理知识解决现实问题的机会,更能认识到科学知识的重要性。
电磁继电器本质上是一个电磁开关,广泛应用于自动化控制和远距离控制。
当正常体温的人通过或无人通过红外线测温仪时,要使安装在校门口传达室里的绿灯亮,表明无异常情况,从图11中可以看出,电磁继电器上防触点为常闭触点,电磁铁无磁性时接通,所以接绿灯;中间触点为电源触点,应接电源的一端;下方触点为常开触点,当有体温超过38℃的人通过红外线测温仪时(异常情况)电磁铁有磁性,接通下方触点,红灯和电铃同时工作,所以下方触点应接红灯和电铃。
根据安培定则,不难判断出电磁铁的上端为N极。
连接图见图乙。
用温控开关、声控开关或光控开关等替换本题中的红外测温仪,则本电路就是火警或盗警电路。
答案:
如图乙,N。
例5:
要使图甲中通电螺线管附近小磁针的指向如图中所示,试在图中画出通电螺线管的绕法。
分析:
根据需要画出螺线管的绕向,是同学们学习时的难点。
可分三步进行:
(1)由磁极间的相互作用规律判定,绕成的通电螺线管的左端的极性(本题应为N极);
(2)根据已确定的N极位置,用安培定则可判定螺线管中电流方向(从螺线管的上方流进纸面,从螺线管的下方流出纸面);(3)画出绕线。
答案:
见图乙,两种画法都正确。
例6:
如图所示,当条形磁铁插入线圈(甲图)或从线圈中提起(乙图)时,与线圈串联的电流表的指针是否会发生偏转?
分析:
同学易误认为线圈没有移动没有感应电流错解此题。
根据感应电流产生的条件解题。
这里要正确理解“切割”的含义:
导体与磁场的相对运动。
磁场不运动,导体运动时,导体能切割磁感线;导体不动,磁场运动,导体也能切割磁感线。
线圈与电流表构成了闭合回路;条形磁铁周围有磁场。
题中,线圈不动,而是将条形磁铁插入或提起,这就相当于线圈向上或向下运动。
由于条形磁铁周围的磁感应线是呈立体分布的,因而切割了磁感应线,故闭合回路中将有感应电流产生,电流表的指针会发生偏转。
答案:
会发生偏转
例7:
为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关,小丽同学作出以下猜想:
猜想A:
电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性;
猜想B:
通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强;
猜想C:
外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,它的磁性越强。
为了检验上述猜想是否正确,小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案:
用漆包线(表面涂有绝缘漆的导线)在大铁钉上绕制若干圈,制成简单的电磁铁,如图所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。
根据小丽的猜想和实验,完成下面填空:
(1)通过观察电磁铁吸引大头针数目多少的不同,来判断它_________的不同。
(2)通过比较_________两种情况,可以验证猜想A是正确的。
(3)通过比较_________两种情况,可以验证猜想B是正确的。
(4)通过比较d中甲、乙两电磁铁,发现猜想C不全面,应补充__________________。
分析:
探究类问题是中考的新题型,探究过程的要素包括科学问题,进行猜测和假设;制定计划,设定实验,观察与实验,获得事实与证据;检验与评价。
本题运用比较的方法,探究电磁铁的磁性强弱与电流、匝数的关系。
答案:
(1)磁性强弱;
(2)ab(或ab、ad);(3)bc;(4)电流相同。
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- 第十六章 电磁转换 单元复习 第十六 电磁 转换 单元 复习