专题15电磁综合问题[回归课本＋易错压轴]——2022中考物理三轮冲刺

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1.磁现象、磁场：磁性；磁体；磁极；磁极间的相互作用；磁化；磁场的性质；磁场的方向；磁感线；地磁场。2.电生磁：奥斯特实验；通电螺线管的磁场；安培定则；电磁铁的特点；电磁继电器。3.磁场对通电导线的作用：电动机。4.电磁感应：发电机。
5.信息的传递：电话；电磁波；广播、电视、移动电话；微波通信；卫星通信；光纤通信等。
二、回归课本
1.磁体的指向性：可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针，静止后总是一个磁极指南（叫南极，用S表示），另一个磁极指北（叫北极，用N表示）。无论磁体被摔碎成几块，每一块都有两个磁极。
2.磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。若两个物体互相吸引，则有两种可能：（1）一个物体有磁性，另一个物体无磁性，但含有铁、钴、镍等物质；（2）两个物体都有磁性，且异名磁极相对。
3.对磁感线的认识：（1）磁感线是在磁场中的假想的曲线，本身并不存在，作图时用虚线表示；（2）在磁体的外部，磁感线都是从磁体的N极出发，回到S极，在磁体的内部正好相反；（3）磁感线的疏密可以反应磁场的强弱，磁性越强的地方，磁感线越密，磁性越弱的地方，磁感线越稀；（4）磁感线在空间内不可能相交。
4.关于通电螺线管的题目有三种类型：（1）已知电源的正、负极和绕线方法，判断螺线管的极性；（2）已知螺线管的极性和绕线方法，判断电源的正、负极；（3）已知电源的正、负极和螺线管的极性，画出螺线管的绕线情况。解决这三种问题的切入点：（1）记住常见的几种磁感线的分布情况；（2）磁场中的小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向和该点的磁感线方向；（3）磁感线是闭合曲线，磁体外部的磁感线都是从磁体的N极出发回到磁体的S极，磁体的内部磁感线从磁体的S极出发回到N极；（4）解决有关通电螺线管的问题的关键是根据N、S极或电源的正负极判断出螺线管的电流方向，绕线的形状应像“S”或反“S”，螺线管朝向读者的一侧画绕线，内侧不画绕线，最后将绕线跟电源连接成闭合电路。
5.电磁铁的特点：（1）电磁铁磁性的有无可由通断电控制，通电有磁性，断电无磁性；（2）电磁铁磁极的极性可由电流方向控制；（3）影响电磁铁磁性强弱的因素有电流大小、线圈匝数，电磁铁绕线中通入的电流越大，它的磁性越强；绕线中的电流一定时，外形相同的电磁铁，绕线线圈匝数越多，它的磁性越强。
6.磁场对通电导线的作用：（1）通电导体在磁场里受到力的作用，力的方向跟磁感线的方向垂直，跟电流的方向垂直；（2）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流的方向和磁感线的方向有关。
7.产生感应电流的必要条件：（1）电路必须是闭合的；（2）部分导体在磁场中做切割磁感线运动。
8.电磁波的产生：导线中的电流迅速变化会在周围空间激起电磁波。电磁波可以在真空中传播，不需要任何介质。真空中电磁波的传播速度c=m/s。（1）波长：电流每振荡一次电磁波向前传播的距离，用表示，单位是m。波长表示相邻两个波峰之间的距离，或相邻两个波谷之间的距离。（2）频率：一秒钟内电流振荡的次数，用f表示，单位是赫兹（Hz），比赫兹（Hz）大的还有千赫（kHz）、兆赫（MHz）。（3）波速：一秒钟内电磁波传播的距离，用c表示，单位是m/s。（4）波长、频率和波速的关系：。
9.电视信号的发射与接收：（1）电视用电磁波传送图像信号和声音信号，摄像机把图像信号转化成电信号，话筒把声音信号转化成电信号；（2）发射器把两路电信号同时加载到同一高频电磁波上；（3）发射天线把载有电视信号的电磁波发射到空中；（4）电视机天线把高频信号接收下来。移动电话既是无线发射台，又是无线接收台。
10.微波通信：它是无线通信的一种。微波的波长在10 m~1 mm之间，频率在30 MHz~MHz之间。微波的性质更接近光波，大致沿直线传播，不能沿地球表面绕射，因此，必须每隔50 km左右就要建设一个微波中继站。
11.卫星通信：用通信卫星做微波通信的中继站。在地球的周围均匀地配置3颗同步通信卫星，能实现全球通信。
12.光纤通信：光纤通信是光从光导纤维的一端射入，在内壁上多次反射，从另一端射出，这样就把它携带的信息传到了远方。实际上光也是一种电磁波，与微波相比，光的频率更高。光纤通信传送的是一种频率单一、方向高度集中的激光，激光的频率比无线电波高得多，频率越高，传递信息的容量越大。
三、易错提醒
判断通电螺线管的磁极及其相关问题
1.安培定则：伸出右手，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指所指的方向是N极。这是判断通电螺线管磁极的理论依据。
2.注意以下三点：（1）磁针静止时，靠近的两极为异名磁极；（2）磁感线从N极出来回到S极；（3）电流的电流方向是由电源的正极到负极。
1.（2021北京）在探究通电螺线管的磁场特点时，通电螺线管在某状态下的两个实验现象如图所示，其中小磁针（黑色一端为N极）静止时的指向情况如图甲所示。铁屑静止时的分布情况如图乙所示。选项图中能正确用磁感线描述这两个实验现象的是（ ）
A． B．C． D．
【答案】C
【解析】根据异名磁极相互吸引可知：甲螺线管的左端为S极，右端为N极；通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似；在通电螺线管的外部，磁感线是从N极出来回到S极的，在螺线管的内部，磁感线是从S极到N极，磁感线是一条封闭的曲线，C正确。选C。
2.（2021海南）如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（ ）
A. 电磁铁的磁性逐渐减弱B. 电磁铁的上端为S极
C. 铁块对地面的压强逐渐变大D. 弹簧测力计的示数逐渐变大
【答案】B
【解析】A.由图可知：当滑片逐渐向a滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律 QUOTE 可知电路中的电流增大，其他因素不变时，电磁铁的磁性逐渐增强，A错。
B.电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极，B正确。
CD.当铁块在电磁铁右下方时，铁块对地面的压力大小等于铁块的重力；当铁块逐渐向电磁铁下方移动时，此时铁块会受到电磁铁对它向上的吸引力，则此时铁块对地面的压力等于重力减去吸引力，所以此时铁块对地面的压力小于铁块的重力；同时滑片逐渐向上滑动，电磁铁的磁性逐渐增强，铁块受到的吸引力在逐渐变大，所以铁块对地面的压力在逐渐减小，由于接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力变小，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力变小，弹簧测力计示数变小；根据p=F/S QUOTE 可知：在受力面积一定时，铁块对地面的压强在逐渐减小，CD错。选B。
3.（2021湖州）如图是动圈式话筒的部分结构。声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，切割永磁体的磁感线产生电流，此过程中（ ）
A.利用了电磁感应原理 B. 利用了通电导体在磁场中受力的原理
C. 利用了电流的磁效应 D. 产生了直流电
【答案】A
【解析】声波使振膜左右振动，连接在振膜上的线圈也随之一起振动，线圈做切割永磁体的磁感线运动，会产生电流，这是电磁感应现象；线圈来回振动时，切割磁感线的方向会发生变化，产生的感应电流的方向也会发生改变，产生的是交流电。A正确。选A。
4.（2021天津）利用图所示实验揭示的原理，可制成（ ）
A.发电机 B.电动机 C.电磁铁 D.电磁继电器
【答案】 A
【解析】分析图可知：图中将闭合回路的一部分导线放在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，这就是电磁感应现象，该过程将机械能转化为电能，人们利用这个原理制成了发电机，A正确，选A。
5.（2021攀枝花）以下设备工作时利用电磁感应原理的（ ）
A．洗衣机B．发电机C．电热水器D．电风扇
【答案】B
【解析】AD.洗衣机和电风扇的动力是由电动机提供，电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，AD错。
B.发电机是利用电磁感应原理工作的：线圈在磁场中转动切割磁感线时，就会产生感应电流，B正确。
C.电热水器工作时，消耗电能，得到内能，是利用电流的热效应工作的，C错。选B。
四、压轴专练
1.探究小组为了模拟电磁起重机的工作原理，用表面涂有绝缘漆的导线绕在大铁钉上制成电磁铁，接入电路，如图所示。闭合开关S，电磁铁有了磁性，A端是 极。将滑动变阻器的滑片向右移动一段距离后，硬币才被吸起，这说明电流越大，电磁铁的磁性 。
【答案】N 越强
【解析】由图可知：开关闭合后，电流由螺线管的上端流入、下端流出，由安培定则可知，螺线管的A端为N极，B端为S极，滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，由欧姆定律可知线圈中的电流增大，则电磁铁的磁性增强。
2.如图所示是我国早期的指南针——司南，东汉学者王充在《论衡》中记载：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。“柢”指的是司南长柄，司南指南北是由于它受到________的作用，司南长柄指的是地理的________极。
【答案】 地磁场 南
【解析】地球本身是一个大磁体，司南是用天然磁石磨制成的勺子，其实质就是一块磁铁，在地磁场中受到磁力的作用。 静止时长柄指向南方，指向地理南极，则司南长柄一端是磁石的南极。
3.如图是研究巨磁电阻（GMR电阻在磁场中急剧减小）特性的原理示意图，闭合开关S1、S2后，电磁铁右端为______ 极，滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变______（选填“亮”或“暗”）。
【答案】S 亮
【解析】利用安培定则可知，电磁铁的左端为N极、右端为S极。
滑片P向左滑动过程中，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强；由右图可知，巨磁电阻和灯泡串联，因巨磁电阻在磁场中急剧减小，所以，此时巨磁电阻的阻值会变小，右侧电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，右侧电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，因P=I2R QUOTE ，且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，所以，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮。
4.如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半圈或下半圈。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路，则电磁铁的上端是 极。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的 （填“发电机”或“电动机”）。
【答案】N 电动机
【解析】由图可知：电流是从电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则可知，电磁铁的上端是N极。闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机。
5.攀枝花市某学校研学小组在探究通电螺线管磁场的实验中，小磁针和螺线管放置于同一水平面内，螺线管为东西朝向，小磁针可在水平面内自由转动。开关S闭合后，小磁针的指向如图所示，则电源A端为 （选填“正”或“负”）极。当开关S断开时，小磁针N极将 （选填“不”、“向北”或“向南”）偏转。
【答案】负 向北
【解析】小磁针的左端是N极，可以判断小磁针处磁感线方向指向左侧，根据磁体周围的磁感线从N极出发，回到S极，可以判断通电螺线管的左端是N极，右端是S极，根据安培定则判断电流从螺线管的右边进入，从左边流出，可以判断电源的B端是正极，A端是负极。当开关S断开时，通电螺旋管无磁性，小磁针受地磁场的作用，一端指南，一端指北，指南的是S极，指北的是N极。
6.【选编】蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图2所示，现将该导体竖直向上快速移动（沿图示箭头方向），电路中______ （选填“有”或“无”）感应电流产生。
【答案】无
【解析】磁体中磁场方向是竖直方向，导体运动方向竖直向上与磁感线平行，不切割磁感线，无感应电流产生。
7.如图所示，请用箭头标出A点的磁感线方向。
【答案】
【解析】由图可知，磁体的左端为N极，在磁体的外部，磁感线是从N极出来回到S极的，如答案图所示。
8.请在图中标出电磁铁的 N 极和图中这条磁感线的方向。
【答案】

【解析】由图示知：闭合开关后，电流由通电螺线管的右端流入，左端流出，那么电磁铁的N极在左端，而磁感线由N极出来回到S极，如答案图所示。
9.学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关，滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。（线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转）
（猜想与假设）
小雨做出了如下猜想：
A.感应电流的大小与磁场的强弱有关
B.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
（设计与进行实验）
进行多次实验，每次实验
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的________保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数；
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁________不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。实验数据记录如右表所示；
（3）（分析论证）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时，________，闭合电路中产生的感应电流越大；
（4）（交流评估）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：________；
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：________。
【答案】 （1）电流大小 （2）磁场的强弱 （3）导体切割磁感线的速度越快
（4）电磁铁可以改变磁性强弱 （5）很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等
【解析】（1）探究猜想A感应电流的大小与磁场的强弱有关，就要保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，改变磁场的强弱，即改变电磁铁的电流大小，电流越大，磁场越强，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。
（2）要探究猜想B感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关，实验时应保持电磁铁的磁场的强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。
（3）分析表格数据，导体切割磁感线的速度越快，电流表指针偏转格数越多，可得出的结论是：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越快，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：电磁铁可以改变磁性强弱，永磁体不能改变磁性强弱。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等。
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格