專題1　磁體和磁場(chǎng) 原卷版

專題1磁體和磁場(chǎng)◆專題精析◆ 1類型一磁體、磁性、磁體間相互作用的規(guī)律 1類型二磁場(chǎng)和磁感線 2類型三地磁場(chǎng)的特點(diǎn) 2類型四直線電流磁場(chǎng)的特性及通電螺線管磁場(chǎng)的特性 3類型五右手螺旋定則的應(yīng)用 4類型六電磁鐵的特性和工作原理 6類型七電磁鐵的應(yīng)用 7◆培優(yōu)訓(xùn)練◆ 9◆專題精析◆類型一磁體、磁性、磁體間相互作用的規(guī)律【典例分析】如圖所示的三個(gè)鋼塊，下列判斷正確的是（）A.都是磁體B.只有兩個(gè)磁體C.可能都是磁體，也可能只有兩個(gè)磁體D.都不是磁體【考點(diǎn)突破】此題考查對(duì)“磁體、磁性概念的理解，以及磁體間相互作用規(guī)律的應(yīng)用”，解題的思維流程是：(1)B和C相互排斥，所以B和C是同名磁極；(2)注意：①兩個(gè)物體相互吸引，則有兩種可能——它們都是磁體或只有一個(gè)是磁體；②兩個(gè)物體相互排斥，則只有一種可能——它們都是磁體且相互靠近端為同名磁極?！靖櫽?xùn)練】一根鋼條接近小磁鐵，小磁鐵的N極被吸向鋼條，這一現(xiàn)象說明鋼條原來（）A.一定有磁性，接近磁性的一端是S極B.一定有磁性，但不能確定它的極性C.一定沒有磁性D.不一定有磁性類型二磁場(chǎng)和磁感線【典例分析】關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線，以下說法正確的是（）①磁場(chǎng)看不見摸不著，但可以借助小磁針感知它的存在②磁感線是磁體周圍空間實(shí)際存在的曲線③磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體有力的作用④地球的周圍存在磁場(chǎng)A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④【考點(diǎn)突破】此題考磁場(chǎng)及磁感線的相關(guān)知識(shí)：(1)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱(即大小)；(2)磁感線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向(小磁針N極受力方向或靜止時(shí)N極所指方向就是磁場(chǎng)方向)；(3)磁感線是閉合曲線，在磁體外部磁感線是從N極到S極，內(nèi)部是從S極到N極；(4)注意：在磁場(chǎng)中，設(shè)有磁感線畫出的地方也存在磁場(chǎng)；(5)磁感線不相交?！靖櫽?xùn)練】在條形磁鐵的周圍放置8枚小磁針(其中涂紅的部分是小磁針的N極)，圖中正確的是（）類型三地磁場(chǎng)的特點(diǎn)【典例分析】地球是一個(gè)巨大的磁體，下列有關(guān)地磁場(chǎng)的示意圖中正確的是（）【考點(diǎn)突破】此題考查地磁場(chǎng)的磁極位置及磁場(chǎng)分布情況：(1)地磁場(chǎng)的水平分量，在南、北半球都是“從南向北”的；(2)地磁場(chǎng)的豎直分量，在南半球是豎直向上的，在北半球是豎直向下的。【跟蹤訓(xùn)練】根據(jù)古文《論衡?是應(yīng)篇》中的記載：“司南之杓(用途)，投之于地，其祗(握柄)指南?！睂W(xué)術(shù)界于1947年想象出司南的模樣并印刷在郵票上。(1)如圖甲所示，當(dāng)磁勺在正確指南時(shí)，其A端為該磁體的____________(填“S”或“N”)極。(2)1952年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所嘗試制作一具司南，如圖乙所示，制作人員根據(jù)天然磁石的磁感線分布，將磁石的____________(填“B”“C”“D”或“E”)處打磨成磁勺的A端。(3)把天然磁石按照正確方法打磨成磁勺后，放在粗糙的木盤上，使磁勺水平自由轉(zhuǎn)動(dòng)直至最終靜止，但磁勺A端總不能正確指南。將粗糙木盤換成較光滑的青銅盤才略有改善。這是因?yàn)榇派缀捅P子之間的____________影響了實(shí)驗(yàn)效果。類型四直線電流磁場(chǎng)的特性及通電螺線管磁場(chǎng)的特性【典例分析】小鵬在研究通電導(dǎo)體周圍磁場(chǎng)的情況時(shí)，將能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜置在水平桌面上，將一根直導(dǎo)線平行置于小磁針正上方。當(dāng)直導(dǎo)線中的通電電流由P向Q時(shí)，小磁針在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，當(dāng)改變直導(dǎo)線中的電流方向時(shí)，小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向也發(fā)生了改變，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.歷史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的科學(xué)家是奧斯特B.上述現(xiàn)象說明了電流有磁效應(yīng)C.上述現(xiàn)象說明電流的磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān)D.此實(shí)驗(yàn)說明通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)【考點(diǎn)突破】此題考查直線電流周圍磁場(chǎng)的特點(diǎn)。(1)磁場(chǎng)大?。洪L(zhǎng)直導(dǎo)線電流周圍某點(diǎn)的磁場(chǎng)大小與該點(diǎn)離長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離有關(guān)，與通過長(zhǎng)直導(dǎo)線的電流大小有關(guān)；(2)磁場(chǎng)市向：長(zhǎng)直導(dǎo)線電流周圍某點(diǎn)的磁場(chǎng)向與通過長(zhǎng)直導(dǎo)線中的電流方向有關(guān)，與該點(diǎn)的空間位置有關(guān)。(3)注意：同學(xué)們，你知道做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)線和磁針為什么一定要南北方向放置嗎?【跟蹤訓(xùn)練】下圖中，關(guān)于通電螺線管旁的小磁針受到通電螺線管磁力作用靜止后指向正確的是（）類型五右手螺旋定則的應(yīng)用【典例分析】如圖所示，條形磁鐵置于水平桌面上，電磁鐵水平放置且左端固定，當(dāng)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P逐漸向左移動(dòng)時(shí)，條形磁鐵仍靜止，在此過程中條形磁鐵受到的摩擦力（）A.逐漸增大，方向向右B.逐漸減小，方向向右C.逐漸增大，方向向左D.逐漸減小，方向向左【考點(diǎn)突破】此題考查右手螺旋定則的應(yīng)用。(1)千萬不能用“手”來判定通電螺線管的磁極、繞線及電流方向；(2)你知道“右手”是用來判斷什么的嗎?(3)注意，此題思維的流程是：①定方向：看電池正負(fù)極→螺線管中電流方向→右手螺旋定則→螺線管的N極→與條形磁鐵S極的作用力方向→條形磁鐵摩擦力方向；②定大?。嚎醋冏杵鳌?，相信同學(xué)們一定能自己完成!【跟蹤訓(xùn)練】在治療心臟疾病患者時(shí)，通常用一種被稱為“血泵”的體外裝置來代替心臟，以維持血液循環(huán)。其簡(jiǎn)化示意圖如下圖所示：線圈固定在軟鐵桿上，兩者組成一個(gè)電磁鐵，活塞筒在閥門S1、S2處與血管相連，其中S1只能向外打開，S2只能向內(nèi)打開。(1)在該裝置工作中的某時(shí)刻，若電流從a端流進(jìn)線圈，從b端流出線圈，則電磁鐵受到左側(cè)永磁體向____________(填“左”或“右”)的作用力。(2)要使該裝置能維持人體血液循環(huán)，線圈a、b間所接電源應(yīng)為____________(填序號(hào))。A.直流電源B.交流電源(電流大小和方向發(fā)生周期性變化)C.交流、直流電源均可類型六電磁鐵的特性和工作原理【典例分析】電梯為居民上下樓帶來很大的便利，出于安全考慮，電梯設(shè)置了超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖所示，電梯廂底層裝有壓敏電阻R1，R2為保護(hù)電阻。K為動(dòng)觸點(diǎn)，A、B為靜觸點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)超載情況時(shí)，電鈴將發(fā)出報(bào)警聲，電梯停止運(yùn)行，下列說法不正確的是（）A.電梯工作時(shí)電磁鐵的上端為S極B.電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān)C.電梯未超載時(shí)動(dòng)觸點(diǎn)K與靜觸點(diǎn)A接觸D.電梯超載時(shí)報(bào)警說明壓敏電阻的阻值隨壓力的增大而增大【考點(diǎn)突破】(1)分析電磁鐵的工作原理時(shí)，可將整個(gè)電磁鐵分成三個(gè)部分：控制電路、機(jī)械傳動(dòng)裝置和工作電路。分析的順序根據(jù)已知條件可以從控制電路開始分析，也可以從工作電路開始分析。改變控制電路的本質(zhì)是一樣的，即通過光控、聲控、壓力控等，改變控制電路的總電阻，從而改變控制電路的電流，進(jìn)而改變電磁鐵吸力的大小。(2)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有：線圈的匝數(shù)、橫截面積、長(zhǎng)度、通過線圈的電流大小、有無鐵芯等?！靖櫽?xùn)練】小明設(shè)計(jì)了一個(gè)道路限載報(bào)警器(如圖甲)，R0是變阻器，R是壓敏電阻。R的電阻大小隨壓力大小變化關(guān)系如圖乙。當(dāng)超載車輛通過壓敏電阻時(shí)，限載報(bào)警器就會(huì)報(bào)警。(1)調(diào)試好電路，閉合開關(guān)S1和S2，當(dāng)超載車輛通過時(shí)，限載報(bào)警器會(huì)____________(填“燈亮”或“鈴響”)。(2)交通主干道的抗壓能力一般比村道路要強(qiáng)得多。若把村道路限載報(bào)警器應(yīng)用到主干道，就要適當(dāng)調(diào)高報(bào)警的限載重量，下列操作可行的是____________(填序號(hào))。A.把變阻器R0的滑片適當(dāng)左移B.把電源1的電壓適當(dāng)增大C.把彈簧AB的A端適當(dāng)左移D.把電磁鐵C適當(dāng)右移類型七電磁鐵的應(yīng)用【典例分析】如圖是利用太陽能給LED路燈供電的自動(dòng)控制電路的原理示意。其中，R是光敏電阻，光敏電阻的阻值R隨光照的增強(qiáng)而減小。白天，通過太陽能電池板與蓄電池構(gòu)成回路將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在大容量蓄電池內(nèi)。傍晚，當(dāng)光照強(qiáng)度小于一定值時(shí)，通過蓄電池與LED路燈構(gòu)成回路，路燈開始工作。請(qǐng)用筆畫線將電路原理圖連接完整，使工作電路能正常工作。(與觸點(diǎn)的接線只能接在靜觸點(diǎn)上，圖中已給出靜觸點(diǎn)D、E、F、G的四根引線；連線不能交叉)【考點(diǎn)突破】本題考電磁鐵工作電路的連接。(1)分析試題的思維入口：從光敏電阻在“白天”和“傍晚”的阻值不同開始分析；(2)控制電路變部分可以是：光敏電阻、壓敏電阻、熱敏電阻、聲控開關(guān)等，總之是改變電路中的“電阻”大小?！靖櫽?xùn)練】電梯為居民出入帶來很大的便利，出于安全考慮，電梯都設(shè)置了超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其工作原理如圖甲所示。已知控制電路的電源電壓U=6伏，保護(hù)電阻R1=100歐，壓敏電阻R2的阻值隨壓力F大小變化的情況如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計(jì)。(1)當(dāng)壓敏電阻R2受到的壓力F增大時(shí)，其阻值減小，控制電路中的電流增大，從而使電磁鐵的磁性增強(qiáng)。電梯超載時(shí)，銜鐵被電磁鐵吸住，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)____________接觸，電鈴發(fā)出警報(bào)聲。(2)已知電磁鐵線圈中電流達(dá)到20毫安時(shí)，銜鐵剛好被吸住。若該電梯廂內(nèi)站立總質(zhì)量為1000千克的乘客，試計(jì)算說明電梯是否超載?！襞鄡?yōu)訓(xùn)練◆(一)磁極間的相互作用規(guī)律1.如圖所示，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)吊著一磁鐵沿水平方向從水平放置的條形磁鐵的A端移到B端，此過程中測(cè)力計(jì)示數(shù)與水平位置的關(guān)系可表示為（）2.在“懸空的磁環(huán)”實(shí)驗(yàn)中，若所用的磁環(huán)都一樣，中間的塑料管是光滑的。當(dāng)甲、乙兩個(gè)磁環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，它們之間的距離為h1，如圖所示。再往乙的正上方套入丙磁環(huán)，當(dāng)丙懸空并靜止后，甲、乙之間的距離變?yōu)閔2，乙、丙之間的距離為h3。已知磁環(huán)間的斥力隨它們距離的減小而增大，則h1、h2、h3之間的大小關(guān)系滿足（）A.h1>h2>h3B.h1>h2，h2<h3C.h1<h2=h3D.h1<h2<h3(二)磁與力的綜合分析3.一個(gè)能繞中心轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針在如圖所示位置保持靜止，某時(shí)刻開始小磁針?biāo)诘膮^(qū)域出現(xiàn)水平向右的磁場(chǎng)，磁感線方向如圖所示，則小磁針在磁場(chǎng)出現(xiàn)后（）A.兩極所受的力是平衡力，所以不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)B.兩極所受的力方向相反，所以會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)C.只有N極受力，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，最終靜止時(shí)N極所指方向水平向右D.兩極所受的力方向相反，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，最終靜止時(shí)N極所指方向水平向右4.如圖所示“懸空的磁環(huán)”活動(dòng)中，假甲設(shè)甲、乙、丙三個(gè)磁環(huán)相同，中間塑乙料管是光滑的。當(dāng)磁環(huán)都處于靜丙止?fàn)顟B(tài)時(shí)，甲對(duì)乙的作用力F1和丙對(duì)乙的作用力F2的大小關(guān)系是（）A.F1小于F2B.F1等于F2C.F1大于F2D.無法比較(三)右手螺旋定則的應(yīng)用5.如圖所示為一臺(tái)非鐵磁性物質(zhì)制成的天平，天平左盤中的A是一鐵塊，B是電磁鐵。未通電時(shí)天平平衡，給B通以圖示方向的電流(a端接電源正極，b端接電源負(fù)極)，調(diào)節(jié)線圈中電流的大小，使電磁鐵對(duì)鐵塊A的吸引力大于鐵塊受到的重力，鐵塊A被吸起。當(dāng)鐵塊A向上加速運(yùn)動(dòng)的過程中，下列判斷正確的是（）A.電磁鐵B的上端為S極，天平仍保持平衡B.電磁鐵B的上端為S極，天平右盤下降C.電磁鐵B的下端為N極，天平左盤下降D.電磁鐵B的下端為N極，無法判斷天平的平衡狀態(tài)6.為避免汽車超速行駛帶來的危害，某?？萍紕?chuàng)新小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的一個(gè)裝置來自動(dòng)限制車速。電路中電源電壓為6V，保護(hù)電阻R0的阻值是5Ω，Rx是一個(gè)阻值隨車速增大而減小的電阻元件(裝置中其他電阻不計(jì))。開關(guān)S閉合后，螺線管A的上端相當(dāng)于電磁鐵的____________極；當(dāng)車速增大時(shí)，電磁鐵的磁性會(huì)____________(填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”)；如果車速達(dá)到130km/h時(shí)，電路中電流恰好為1A，電磁鐵A剛好能吸下銜鐵B，使油門C噴油量受到限制而控制車速，此時(shí)Rx的阻值是____________。(四)電磁鐵的應(yīng)用與電路計(jì)算7.物體被照明的程度可用照度表示，單位是1x。某光敏電阻的阻值隨照度變化的關(guān)系如圖1所示。圖2是一種燈光和電鈴的控制電路圖，要求當(dāng)開關(guān)S閉合，光敏電阻上的照度小于0.9lx時(shí)，只有燈L1亮；照度大于等于0.9lx時(shí)，燈L2亮、電鈴響。已知控制電路的電源電壓是220V，電磁繼電器的線圈電阻可以忽略不計(jì)，其中電流達(dá)到20mA時(shí)才能把金屬片吸下。試通過計(jì)算說明在虛線框內(nèi)并聯(lián)接人一個(gè)多大的電阻才能使控制電路正常工作。8.圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡(jiǎn)單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150歐，當(dāng)線圈中電流大于或等于28毫安時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6伏，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。(1)從圖甲中可得5