专题17 电与磁（解析版）

主题三 电学 专题17 电与磁 考情概览：理解课标要求，把握命题方向，总结出题角度。 真题透视：精选真题，归类设置，完整展现中考试题的考查形式。 中考新考法：从新情境、新设问、跨学科等方向设置新考法真题。 新题特训：选用最新优质题、创新题，巩固考点复习效果。 考点内容 课标要求 命题预测 磁现象、磁场 通过实验，了解物质 的磁性，通过实验，认识 磁场。知道地磁场。 属于常考热点，主要考查磁现象与磁场。题型主 要是选择题、填空题和作图题。主要命题点有：磁性 的辨识、磁极及磁极间的相互作用、磁化现象、磁场 与磁感线、地磁场等。 电生磁及安培 定则 通过实验，了解电流 周围存在磁场。探究并了 解通电螺线管外部磁场的 方向。 安培定则的应用是电磁考题中命题点较为集中的 内容，主要考查电流的磁效应和安培定则的应用。常 见考题类型是选择题、填空题和作图题，有时也会出 现探究实验题中。命题点有：奥斯特实验、通电螺线 管外部磁场的特点、安培定则的应用等。 电磁铁和电磁 继电器 了解电磁铁在生产生 活中的应用。 电磁继电器是电磁铁的重要应用。对电磁铁相关 问题的考查题型基本上是选择题和填空题两种。命题 点有：电磁铁磁性大小的影响因素、电磁继电器的工 作原理等。 电动机 通过实验，了解通电 导线在磁场中会受到力的 作用，并知道力的方向与 哪些因素有关。 电动机在社会发展中有重要的作用。其考题题型 多是选择题和填空题。命题点有：通电导线在磁场中 受力作用、电动机的构造、工作原理等。 磁生电 探究并了解导体在磁 场中运动时产生感应电流 的条件。了解电磁感应在 生产生活中的应用。 磁生电的考题题型主要有选择题、填空题和探究 实验题。命题点有：产生感应电流的条件、电动机的 原理及探究可以产生电流的条件等。 ►考向一 磁现象、磁场 1（2023·泰州）关于地磁场，下列说法中正确的是（ ） ．磁感线是磁场中真实存在的曲线 B．地球周围的地磁场的磁感线是从地磁S 极出发回到地磁极 ．室里水平放置、能自由转动的小磁针静止时极指向地理南极 D．指南针是我国古代四大发明之一，它能指南北是因为受到地磁场的作用 【答】D 【解析】．磁感线是为了描述磁场而引入的，不存在，故错误； B．磁体外部磁感线都是从极出发，回到S 极，地磁场的磁感线也一样，故B 错误； ．室里水平放置、能自由转动的小磁针的磁场与地磁场相互作用，静止时，小磁针的极指向地理北极， 故错误； D．指南针是我国古代四大发明之一，指南针能够指南北，为我们辨别方向，是因为指南针的磁场和 地磁场的相互作用，使指南针受到地磁场给的力的作用，静止时针尖指向地理南方，故D 正确。 故选D。 2（2023·山西）在班级组织的“自制指南针”活动中，小伟同学用条形磁体将缝衣针磁化后，将其 放在水中漂浮的一片树叶上。多次将树叶轻轻旋转，待树叶静止后，观察到树叶的尖端总是指向南方，如 图所示。下列说法中正确的是（ ） ．树叶尖端指向地磁南极 B．指南针的“”应标注在树叶尖端 ．树叶周围存在磁场和磁感线 D．若用磁体的极靠近树叶尖端，会相互吸引 【答】D 【解析】．对地球是一个大的磁体，地球和自制指南针的磁场相互作用，树叶尖端指向地磁北极，地 理的南极，故错误； B．树叶尖端指向地理的南极，指南针的“S”应标注在树叶尖端，故B 错误； ．树叶上放有自制指南针，因此树叶周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而画出的线，实际并不存 在，故错误； D．树叶的尖端是指南针的S 极，若用磁体的极靠近树叶尖端，会相互吸引，故D 正确。 故选D。 3（2023·陕西）如图，请在括号中标出小磁针静止时右侧磁极的名称，并用箭头在M 点标出磁感线 的方向。 【答】 【解析】根据条形磁铁的极性可知，小磁针静止，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以，小 磁针右侧磁极是极，根据磁感线总是从极出发，回到S 极，所以，M 点标出磁感线的方向朝右边 4．（2023·无锡）磁体旁的小磁针静止时所指的方向如图所示，请在括号中标出磁体的磁极，并标 出图中磁感线的方向。 【答】 【解析】根据磁极之间的相互作用规律可知，小磁针左侧磁体为极，右侧磁体为S 极，磁感线从极指 向S 极 解题技巧 （1）磁体吸引磁性材料，不需要直接接触，甚至隔着某些物体，磁体仍能吸引磁性材料 （2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 （3）磁感线实际上并不存在，是为了描述磁场而假想引入的，磁感线是假想的物理模型。磁体周 围的磁感线都是从极出发回到S 极，磁场中的小磁针静止时极的指向跟该点磁感线方向一致。即磁场中 某点的磁场方向、磁感线方向、可自由转动的小磁针在该点静止时极的指向是一致的。 （4）地磁北极在地，理南极附近，地磁南极在地理北极附近，地磁场的磁感线从地磁北极出发到 地磁南极，能自由转动的小磁针静止时指南北方向，就是因为受到地磁场的作用。 ►考向二 电生磁及安培定则 5（2023·陕西）如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通 电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（ ） ．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第 ．利用该实验原理可以制成发电机 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【答】 【解析】将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏 转，这是奥斯特最早发现的实验，该实验说明电流周围存在磁场，而且这种磁场的方向跟电流方向有关， 第一个发现了电与磁的联系，利用该实验原理可以制成电磁铁、电磁继电器，故正确，BD 错误。 故选。 6（2023·临沂）闭合下图所示电路的开关，小磁针静止时指向如图，则（ ） ．通电螺线管的左端为极 B．电源的左端为正极 ．电流表的左端为“+”接线柱 D．R 的滑片不能置于最右端 【答】 【解析】B．已知小磁针静止时极水平向左，根据磁极间的相互作用可知，通电螺线管的右端为极， 左端为S 极；伸出右手握住螺线管，大拇指所指的方向为通电螺线管的极，四指弯曲指示电流的方向，因 此电源右端为正极、左端为负极，所以电流表的左端为“+”接线柱；故B 不符合题意，符合题意； D．R 的滑片置于最右端时，为最大阻值，是可以的，故D 错误，不符合题意。 故选。 7（2023·大连）小磁针静止时的指向如图所示，请标出通电螺线管的极，并在括号中标出电源的 “+”、“-”极。 【答】 【解析】由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针静止时，与小磁针极靠近的螺线管的左端是S 极，右 端为极；根据图示的线圈绕向和螺线管的、S 极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管 的右端流入，左端流出，因此电源的右端是正极，左端为负极 8（2023·济南）实验室备有嵌入螺线管的玻璃板和电源，小明和小亮分别选用铁屑和小磁针来“探 究通电螺线管外部磁场的方向”。 （1）小明在螺线管周围的玻璃板上均匀地撒上一层铁屑。给螺线管通电后，轻敲玻璃板，小明观察 到螺线管周围铁屑的分布情况如图甲所示。 小明的实验说明，通电螺线管外部的磁场和 外部的磁场相似； （2）小亮在螺线管周围的玻璃板上整齐、均匀地放置了32 个小磁针，如图乙所示。给螺线管通电后， 小亮观察到这32 个小磁针的指向更接近于下图中的 。 ． B． ． D． （3）小明的实验方具有明显的不足，其不足之处是 ； （4）为了弥补小明实验方的不足，请提出一条改进建议： 。 【答】 条形磁体 B 无法判断出（通电螺线管外部）磁场的方向 增加小磁针 【解析】（1）[1]通电后小磁针的指向如图甲所示，通电螺线管的两端磁性最强，中间磁性最弱，说 明通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 （2）[2]在图中，根据周围小磁针极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北 极发出，最后回到南极，只有B 图所示小磁针极指向一致，左侧小磁针极都指向外侧，右侧小磁针极都指 向内侧，其它三个图示小磁针极指向均有不同方向之处，故选B。 （3）[3]此方中无法从图示判断出通过螺线管电流的方向，铁屑静止时也不能够通过铁屑的分布判断 通电螺线管外部磁场的方向，故无法判断出通电螺线管外部磁场的方向。 （4）[4]根据周围小磁针极指向与该点磁感线方向一致，在通电螺线管外部，磁感线是从北极发出， 最后回到南极，小磁针与铁屑相比，能更好地显示出各点的磁场方向，增加小磁针，把小磁针放到螺线管 四周不同位置，螺线管通电后，小磁针极所指的方向就是该点的磁场方向。 解题技巧 （1）奥斯特实验表明：通电导线和磁体一样，周围存在磁场，即电流的磁场，且电流的磁场方向 跟电流的方向有关 （2）运用安培定则不仅可以判断通电螺线管的、S 极，也可以反过来判断通电螺线管中的电流方 向。具体做法是：用右手握住螺线管，拇指指向通电螺线管的极，则四指弯曲的方向就是电流的方向。 ►考向三 电磁铁和电磁继电器 9（2023·扬州）如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是（ ） ．只提高电源电压 B．只将滑片P 向左移动 ．只增加螺线管线圈的匝数 D．只将铁芯换成同规格的铜芯 【答】D 【解析】．只提高电源电压，通过电磁铁的电流变大，磁性增强，可以吸引更多的大头针，故不符合 题意； B．只将滑片P 向左移动，滑动变阻器连入电路的电阻变小，通过电磁铁的电流变大，磁性增强，可 以吸引更多的大头针，故B 不符合题意； ．只增加螺线管线圈的匝数，在电流一定时，电磁铁磁性增强，可以吸引更多的大头针，故不符合题 意； D．只将铁芯换成同规格的铜芯，由于铜不能被磁化，电磁铁磁性将减弱，不能吸引更多大头针，故 D 符合题意。 故选D。 10（2023·天津）党的二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养， 组织科技创新大赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块时（一般 的水都能导电），则（ ） ．两灯都亮 B．两灯都不亮 ．只有绿灯亮 D．只有红灯亮 【答】D 【解析】图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁 所在电路被接通，电磁铁有磁性，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不 亮。 故选D。 11（2023·扬州）如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁左端与条形磁铁极相互吸引，则电源E 端 为 （选填“正极”或“负极”）。为增强电磁铁磁性，滑动变阻器滑片P 应向 （选填“” 或“B”）端移动。 【答】 负极 B 【解析】[1]如图所示的装置，闭合开关后，电磁铁的左端与条形磁铁极相互吸引，由磁极间的作用规 律可知，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，可判断电磁铁的左端为S 极，右端为极，根据安培定则可判 断电流应从F 端流出，经过用电器后从E 端流入，所以电源的E 端为负极，F 端为正极。 [2]为了增强电磁铁磁性，在线圈匝数一定时，需要增大电流，故需要将滑动变阻器的滑片P 向B 移 动，减小滑动变阻器连入电路的电阻。 12（2023·武威）小明用自制电磁小船放在水中判断方向，如图所示，开关S 闭合前，小船船头 （右端）指向东边。闭合开关S，电磁小船的船头（右端）为电磁铁的 极（选填“”或“S”）；船 头在地磁场的作用下，将 偏转（选填“顺时针”或“逆时针”）。 【答】 S 顺时针 【解析】[1]由图中可知，闭合开关后，电流从螺线管的右端流入，左端流出，故由安培定则可知，通 电螺线管的左端为极，右端为S 极。 [2]由地磁场的特点可知，地磁场的极在地理南极附近，地磁场的S 极在地理北极附近，故由磁极间 的相互作用规律可知，船头在地磁场的作用下，将顺时针偏转。 解题技巧 （1）当电流和铁芯不变时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；铁芯、线圈匝数不变时，通过电磁 铁的电流越越大，电磁铁的磁性越强；当电流和线圈匝数不变时，插入铁芯，通电螺线管磁性大大增 强。 （2）电磁铁磁性的有无可以由通、断电来控制。利用这一点可制成电磁继电器。当电磁继电器所 在的控制电路接通时，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使工作电路接通或断开。使用电磁继电器可实现用低 电压、弱电流控制高电压、强电流，进行自动控制及远距离控制等。 ►考向四 电动机 13（2023·宿迁）图中是小明制作的简单电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部 刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置了一块磁体。将其接入电路中，闭合开关后，线圈转动起来 了。关于此电动机模型下列说法正确的是（ ） ．利用电磁感应原理工作 B．线圈在转动时，始终受到磁场作用力 ．将电能转化为机械能 D．增大线圈中的电流可改变转动方向 【答】 【解析】．此实验利用通电线圈在磁场中受到力的作用，故错误； B．由于线圈中有一端的漆只刮掉半周，会出现电路中无电流状态，当线圈转到该位置处，由于线圈 中无电流，所以不会受到磁场力的作用，故B 错误； ．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故正确； D．增大线圈中的电流，会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受力的方向，故D 错误。 故选。 14（2023·安徽）图示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，bd 为电动机的线圈， 为转轴。 闭合开关，从点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则（ ） ．螺线管F 端为极，P 端为极 B．螺线管F 端为S 极、P 端为S 极 ．若将电源的正负极对调，从点沿转轴观察、线圈仍顺时针转动 D．若将电源的正负极对调，从点沿转轴观察，线圈将逆时针转动 【答】 【解析】．由图可知，电流从螺线管EF 的左端流入，根据安培定则可知，E 端为极，F 端为S 极， 故不符合题意； B．由图可知，电流从螺线管PQ 的左端流入，根据安培定则可知，Q 端为S 极，P 端为极，故B 不 符合题意； D．由题意知，闭合开关，此时从点沿转轴观察，线圈顺时针转动；线圈受力转动的方向与磁场方向 和电流方向有关，若将电源的正负极对调，则螺线管中电流方向与原来反向，根据安培定则可知，螺线管 的磁极改变，且电动机线圈中的电流方向与原来相反向，则线圈受到磁场力的方向不会发生改变，即从点 沿转轴观察，线圈仍顺时针转动，故符合题意，D 不符合题意。 故选。 15（2023·长沙）下图为玩具小汽车内直流电动机的结构简图，该电动机工作时将电能转化为 能和内能。如果想改变该直流电动机的转动方向，你可以采取的方法是 （写一条合理方法即可）。 【答】 机械 改变电流方向 【解析】[1]电动机工作时，需要消耗电能，同时电动机转动，可知将电能转化为机械能。 [2]改变电动机的转动方向的有两种方法：①可保持磁场方向不变，改变电流方向；②可保持电流方向 不变，改变磁场的方向。 解题技巧 （1）通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场方向都有关系，当这两个方向中的任何一个与 原来方向相反时，都会改变通电导体的受力方向；当电流方向和磁场方向同时反向时，通电导体的受力方 向不变。 （2）电动机工作时将电能转化为机械能。 ►考向五 磁生电 16（2023·威海）下列实验操作不能使灵敏电流计指针偏转的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】根据电磁感应原理，闭合电路的一部分导体只有在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会 产生感应电流，才能使灵敏电流计指针偏转。 ．线圈向右运动，与磁感线平行，没有切割磁感线，故错误，符合题意； B．线圈向上运动，切割磁感线，故B 正确，不符合题意； D．D 两图采用线圈不动，磁体上下运动的方式，磁感线也被切割，故D 正确，不符合题意。 故选。 17（2023·德州）如图所示，轮滑鞋深受孩子们的喜爱。它的轮子转动时可使轮子边缘的LED 灯闪 闪发光，选项中与此工作原理相同的是（ ） ． 电风扇 B． 电磁起重机 ． 扬声器 D． 动圈式话筒 【答】D 【解析】轮子转动时，LED 灯闪闪发光，此时的轮子做切割磁感线运动，产生感应电流，LED 灯发 光。这是利用了电磁感应原理。 ．电风扇是利用电动机工作的，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故不符合题意； B．电磁起重机是利用电流的磁效应工作，电磁铁中有电流通过时产生磁性，故B 不符合题意； ．扬声器是通电的线圈在磁场中受到力的作用而运动，带动扬声器的纸盒振动发声，故不符合题意； D．动圈式话筒是线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，利用电磁感应原理工作，故D 符 合题意。 故选D。 18（2023·雅安）如图是一种环保型手电筒，来回摇晃它，使里面的铜线圈在磁铁上来回运动，就 能使灯泡发光。选项中能说明这种手电筒工作原理的是（ ） ． B． ． D． 【答】 【解析】．环保型手电筒在使用时将它来回摇晃，让磁体在线圈中往复运动，就能使灯泡发光，这是 电磁感应现象；图为奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，故不符合题意； B．图B 为通电螺线管周围存在磁场，原理是电流的磁效应，故B 不符合题意； ．图为发电机的工作原理，工作原理是电磁感应现象，故符合题意； D．图D 为电动机的工作原理，原理是磁场对通电导体有力的作用，故D 不符合题意。 故选。 19（2023·徐州）如图所示手摇发电机模型，快速摇动手柄，使线圈在磁场中做切割 运动，电路 中就会产生电流，这种现象叫作 现象，这个过程中 能转化为电能。 【答】 磁感线 电磁感应 机械 【解析】[1][2][3]快速摇动手柄，使闭合电路中的线圈在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生 电流，这种现象叫作电磁感应现象，这种电流叫感应电流，这个过程中线圈的机械能转化为电能。 20（2023·泰州）如图所示，小明和小刚利用蹄形磁体、灵敏电流计、开关、导体B 和若干导线等 器材来探究感应电流产生的条件。闭合开关，他们完成操作，将观察到的现象记入表格： 序 号 导体B 的运动 情况 有无感应 电流 ① 左右运动 有 ② 上下运动 无 ③ 前后运动 无 ④ 斜向上、斜向下 运动 有 （1）分析①、②两次实验现象，小明说：“闭合电路的一部分导体在磁场中的运动方向与磁场方向 垂直时，电路中就会产生感应电流。”小刚认为不准确，因为导体B 运动时，其运动方向也与磁场方 向垂直，但无感应电流； （2）采纳小刚意见后，小明又说：“闭合电路的一部分导体在磁场中垂直切割磁感线时，电路