65讲 电学专有讲义（师生版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共29 页 初中物理自主招生讲义65 1．安培定则 【知识点的认识】 安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。 初中材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的 那一端是通电螺线管的极。 【命题方向】 有关右手螺旋定则常从三个方面进行考查：小磁针的指向、螺线管中电流的方向、磁感线 方向。例如：已知小磁针的指向判断通电螺线管的电流方向。通电螺线管的电流方向。 【解题方法点拨】 其解题思想即为右手螺旋定则的基本内容：用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中电流 的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。用好、用活、用准右手螺旋定则，就能 解决电磁学中的许多实际问题。 一．安培定则（共6 小题） 1．在制造精密电阻时。常常采用双线绕法。即把电阻丝从螺线管一端绕到另一端，再从另 一端绕回来。如果电流方向如图所示，那么（ ） 第1 页/ 共29 页 ．螺线管左、右两端都没有磁极 B．螺线管左端为极，右端为S 极 ．螺线管左端为S 极。右端为极 D．螺线管左端有磁极。右端无磁极 2．（1）如图1 弹簧秤下端挂着一个小木箱，木箱顶挂着磁铁，它的重力为G1，小铁块S 的重力为G2，磁铁对铁块吸引力为F，小铁块被吸起悬在空中不动，则弹簧秤的示数为 。 （2 “ “ “ “ ）中国科技馆探索与发现展厅有一个展品名为：伸缩的线圈它是一个用软线在 一根塑料管上绕成的软螺线管，软螺线管导线的两端可通过开关与电源相联。图如2 所 示分别是该展品中软螺线管通电或不通电的两种状态，请回答以下几个问题： ①图2 哪幅图是软螺线管通电的状态 “ ” “ ” （填甲或乙）。 ②解释软螺线管通电或不通电的两种状态的原因 。 3．请按要求完成以下作图： （1）如图甲所示，在平面镜右方有一发光点S，B ′ 、B′分别是S 发出的两条光线经平面 第1 页/ 共29 页 镜后的反射光线，作出发光点S 的位置（要求保留必要的辅助线）。 （2）在图乙中虚线上标出通电螺线管周围磁感线的方向。 （3）货物如图丙所示随传送带一起匀速斜向上运动，除图中已画出的力外，货物还受 到一个力F 的作用，画出这个力的示意图。 4．作图 ①图1 中小球静止放在水平地面上。请在图中作出小球受力的示意图。 ②如图2 所示，请分别标出通电螺线管和小磁针的、S 极。 ③完成图3 中光路图。 5．在图中根据通电螺线管旁小磁针静止时的指向，标出通电螺线管的极和电流方向。 6．有一条形磁体的磁性减弱了，为了使其磁性增强，可用磁化的方法。请在图中补充螺线 管的绕线。 2．影响电磁铁磁性强弱的因素 【知识点的认识】 电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关；与铁芯有无有关；与线圈中电流大小有关． 【命题方向】 从实验中去考查影响电磁铁磁性强弱的因素尤其考查在实验中的物理学方法：转换法、控 制变量法． 【解题方法点拨】 在实验时采用控制变量法，即在研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时，要保证线圈匝 第1 页/ 共29 页 数等其他条件不变，只通过移动变阻器的滑片来改变线圈中的电流大小．在研究电磁铁磁 性强弱与线圈匝数的关系时，要保证电流的大小、两个螺线管外形等因素相同，通过更换 线圈匝数不同的螺线管来分析比较． 二．影响电磁铁磁性强弱的因素（共18 小题） 7 “ ” ．法国和德国科学家费尔和格林贝尔由于发现巨磁电阻效应荣获了2007 年诺贝尔物理 学奖。研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路 中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，滑片P 向右滑动时（ ） ．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变亮 B．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变暗 ．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变亮 D．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变暗 8．如图所示，是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B 是螺线管。闭合开关，待弹簧测力计 示数稳定后，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是（ ） ．电压表示数变大，电流表示数也变大 B．电压表示数变小，电流表示数也变小 ．螺线管上端是极，弹簧测力计示数变小 D．螺线管上端是S 极，弹簧测力计示数变大 9 ．如图所示是研究电磁铁磁性的实验。闭合开关后，下列说法正确的是（ ） 第1 页/ 共29 页 ．电磁铁的下端是极 B．电磁铁能吸引大头针是电磁感应现象 ．将铁钉换成铜棒会使磁性增强 D．滑片P 向左移动，电磁铁吸引大头针的数目会增多 10．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P 从端向b 端滑动过程中，会出现的现象是（ ） ．电流表示数变小，弹簧长度变短 B．电流表示数变小，弹簧长度变长 ．电流表示数变大，弹簧长度变长 D．电流表示数变大，弹簧长度变短 11．如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P 从端向b 端滑动过程中，会出现的现象是（ ） ．电流表示数变小，弹簧长度变短 B．电流表示数变大，弹簧长度变长 第1 页/ 共29 页 ．电流表示数变小，弹簧长度变长 D．电流表示数变大，弹簧长度变短 12 ．如图所示，当开关闭合滑片向右滑动时，下列说法正确的是（ ） ．电磁铁磁性减弱，弹簧长度缩短 B．电磁铁磁性增强，弹簧长度变长 ．电磁铁磁性增强，螺线管下端是北极 D．电磁铁磁性减弱，螺线管下端是南极 13．2007 • • 年获得诺贝尔物理学奖的是法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林格 尔，是因为他们发现了巨磁电阻（GMR）效应，如图所示是研究巨磁电阻特性的原理 示意图，其中电磁铁的轴线与表面正对。实验发现，当闭合开关S1、S2后，使滑片P 向 左滑动过程中，电流表示数明显变大，则下列说法正确的是（ ） ．电磁铁右端为极 B．滑片P 向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱，且电压表的示数保持不变 ．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随滑动变阻器阻值的减小而明显增大 14 “ ” ．法国和德国科学家费尔和格林贝尔由于发现巨磁电阻效应荣获了2007 年诺贝尔物理 学奖。研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路 中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，滑片P 向左滑动时（ ） ．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变暗 第1 页/ 共29 页 B．电磁铁的磁性增强，指示灯的亮度变亮 ．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变暗 D．电磁铁的磁性减弱，指示灯的亮度变亮 15．如图，L 是电磁铁，在L 正上方用弹簧挂着一条形磁铁，设电源电压不变，闭合开关 K 后，当滑动变阻器的滑片P 由向b 滑动过程中，弹簧长度将（ ） ．变长 B．变短 ．先变长后变短 D．先变短后变长 16 ．对图所示情况，以下说法正确的是（ ） ．当开关S 闭合后螺线管下端是极 B．当开关S 闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S 极向上 ．当开关S 闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后极向上 D．当开关S 闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱 （多选）17．法国科学家阿贝尔和德国科学家彼得由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣 获诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意图。实验发现，当闭合S1、S2 后，使滑片P 向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是（ ） ．电磁铁右端为S 极 B．滑片P 向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱 第1 页/ 共29 页 ．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显减小 D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小 （多选）18 • • ．法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林贝格尔由于巨磁电阻 （GMR）效应而荣获2007 年诺贝尔物理学奖。如图是研究巨磁电阻特性的原理示意 图。实验发现，在闭合开关S1、S2且滑片P 向右滑动的过程中，指示灯明显变暗，这说 明（ ） ．电磁铁的左端为极 B．流过灯泡的电流增大 ．巨磁电阻的阻值随磁场的减弱而明显增大 D．巨磁电阻的阻值与磁场的强弱没有关系 （多选）19 ．对如图所示情况，以下说法错误的是（ ） ．当开关S 闭合后螺线管下端是极 B．当开关S 闭合时，小磁针将逆时针转动，静止后S 极向上 ．当开关S 闭合时，小磁针将顺时针转动，静止后极向上 D．当开关S 闭合后滑动变阻器滑片向右移动，电磁铁磁性将减弱 （多选）20．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉 绕制成电磁铁进行实验，如图所示。则下列说法中正确的是（ ） ．用电磁铁吸引大头针的数目，显示它的磁性强弱 B．若将两电磁铁靠近，它们会相互排斥 第1 页/ 共29 页 ．两电磁铁的线圈串联是为了研究磁性强弱与电流的关系 D．要使电磁铁的磁性增强，变阻器的滑片应向左滑动 21．研究发现磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大。图示电路中，GMR 为一个磁敏电阻，闭合开关S1和S2，移动滑片P，发现指示灯的亮度变亮，说明滑片P 向 “ ” “ ” （选填左或右）滑动。 22．如图所示，弹簧下端挂一条形磁铁，磁铁下端为S 极，条形磁铁的正下方有一带铁芯 的螺线管，闭合开关后，弹簧长度会 ；再将变阻器滑片向左移动，弹簧长度会 “ ” “ ” “ ” （选填伸长、缩短或不变）。 23．如图所示，是螺线管，B 是悬挂在弹簧下的磁铁，当开关闭合后，螺线管的上端是 极，当变阻器的滑片P 向右移动时，弹簧的长度将 “ ”“ ” “ ” （填变长 变短或不变） 24．将图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求： ．电路能改变电磁铁磁性的强弱；B．使小磁针静止时如图所示。 第1 页/ 共29 页 3．探究影响电磁铁磁性强弱的实验 【知识点的认识】 （1）电磁铁磁性强弱的影响因素：线圈匝数多少、电流大小。 当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强；当线圈匝数一定时，通过电磁铁 的电流越大，磁性越强。 （2）实验中用到的方法： ①转换法：电磁铁的磁性无法直接观察，通过它吸引大头针的多少来判断，这里用到的是 转换法； ②控制变量法：电磁铁的磁性和多个因素有关，在探究中要采用控制变量法。 【命题方向】 一般以实验的形式出现，探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验就是中考命题的热点。 【解题方法点拨】 （1 “ … ” ）考查实验结论的描述。注意控制变量的思想，即当 一定时。 正确的描述方法是： ①当电流大小一定时，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强； ②当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，磁性越强。 （2）考查磁性强弱的体现方法。即转换法。 通过吸引大头针的多少。这里要注意题中给出的是大头针、回形针、曲别针、还是铁屑， 不要千篇一律地写大头针。 （3）考查设计实验的思想。 例如下图：比较甲乙是探究电磁铁磁性有无与通断电流的关系；比较乙丙是探究电磁铁磁 性强弱与电流大小的关系；比较丁的两个铁钉是探究电磁铁磁性强弱与与线圈匝数的关 系。 第1 页/ 共29 页 （4）转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一 些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。 “ ” 所谓转换法，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可 见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物 理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用 了这种方法。 （5）控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的 方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制 其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综 合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科 学探索和科学实验研究之中。 三．探究影响电磁铁磁性强弱的实验（共4 小题） 25．为了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：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：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：用 漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上缠绕若干圈，制成简单的电磁铁。下图所 示的、b、、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，可以验证猜想是正确的。 第1 页/ 共29 页 （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，发现猜想不全面，应补充 。 26．物理学中用磁感应强度（用字母B 表示）描述磁场强弱，其国际单位是特斯拉（用字 母T 表示）。当B＝0 时，表示没有磁场。磁敏电阻GMR 的阻值大小随其周围磁感应强 度的变化而变化。小雨设计甲乙所示电路图探究电磁铁磁感应强度的大小与哪些因素有 关。乙图中电源电压恒为6V，甲图中电磁铁右端正对磁敏电阻；磁敏电阻R 的阻值随 其周围磁感应强度的关系图象如图丙所示。 （1）当S1断开，S2闭合时，电流表的示数为 m。 （2）闭合S1、S2，同左移动滑片，发现电流表示数逐渐减小，说明电磁铁磁感应强度 变 。 （3）闭合S1、S2，保持滑片位置不变，将磁敏电阻水平向右逐渐远离电磁铁时，小南 将测出的磁电阻与电磁铁右端距离L，及其对应的电流表示数和计算出的磁感应强度B 记录在下列表格中。请把表格填完整： L/m 1 2 3 4 5 6 /m 10 12 15 20 30 46 B/T 068 065 060 051 020 （4）可见：当通过电磁铁电流一定时，离电磁铁越 ，磁感应强度越强。 27．为了探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，某同学使用两个相同的大铁钉绕成电磁 铁和B，还找来一些大头针进行实验，电路如图所示。 （1）将两个电磁铁的线圈串联是为了研究电磁铁磁性强弱与 “ 的关系（选填电 ” “ ” 流或匝数）； （2）实验中要通过观察 ，来判断电磁铁磁性的强弱。 第1 页/ 共29 页 28 “ ” “ ．小宇同学参加了学校研究性学习小组，探究了研究磁体的磁性强弱是否与温度有 ” 关的课题。他做的实验如下：将一条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些 小铁钉，用酒精灯给磁铁加热，如图甲所示，经过一段时间后，当磁铁被烧红时，发现 铁钉纷纷落下。 （1）从小宇的实验可得出的初步结论是 。 （2）根据这一结论，小宇大胆设计了一个温度报警器，如图乙所示，请简述它的工作 原理：当温度逐渐升高时，磁铁的 减弱直至消失，无法 “ （填：排 ” “ ” 斥或吸引）弹簧开关，弹簧开关向下恢复原状，这样下面的电路就被接通，从而使 电铃报警。 （3）同组的小明同学却认为小宇设计的温度报警器没有如图丙所示的这种设计好。请 你比较两种温度报警器，指出小宇设计中的不足之处 。 4．电磁继电器的组成、原理和应用 【知识点的认识】 （1）电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成．其工作 电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．低压控制电路是由电磁铁、低压电源和 开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成． （2 ）工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工 作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成．电磁继电器还可以实现远距离控制和 自动化控制．只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电 磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的 第1 页/ 共29 页 动触点与静触点（常开触点）吸合．当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在 弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放．这样吸 “ ” 合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的．对于继电器的常开、常闭触点， “ ” 可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为常开触点；处于接 “ ” 通状态的静触点称为常闭触点． 【命题方向】 防讯报警器水位报警器、温度自动报警器、电铃制造等这些电磁继电器的工作原理，一般 以选择题、简答题的形式出现．例如：防讯报警器：K 是接触开关，B 是一个漏斗形的竹 片圆筒，里面有个浮子，水位上涨超过警戒线时，浮子上升，使控制电路接通，电磁铁吸 下衔铁，于是报警器指示灯电路接通，灯亮报警． 【解题方法点拨】 关键是理解工作原理：用电磁继电器控制电路的好处：用低电压控制高电压；远距离控 制；自动控制． 四．电磁继电器的组成、原理和应用（共17 小题） 29．如图是汽车启动装置电路简图，当钥匙插入钥匙孔并转动时，下列说法中正确的是（ ） ．电磁铁上端为S 极，触点B 与断开，汽车启动 B．电磁铁上端为S 极，触点B 与接通，汽车启动 ．电磁铁上端为极，触点B 与断开，汽车启动 D．电磁铁上端为极，触点B 与接通，汽车启动 第1 页/ 共29 页 30．为了方便居民出入，高层建筑楼内一般都安装了电梯。为了安全，电梯都规定了最大 载客量，并设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示。当电梯所载人数增多时， 压敏电阻R2 受到的压力增大，阻值减小。由图可知，电铃响时，（ ） ．电磁铁的磁性最弱 B．弹簧的弹性势能最小 ．控制电路中的电流最小 D．工作电路中 不会工作 31．如图所示是拍摄机动车辆闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会 自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章 车辆。下列有关说法正确的是（ ） ．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 B．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 ．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 D．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 32．如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭 合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。 下列有关说法正确的是（ ） ．只要光控开关接收到红光，摄像系统