备战2023年中考科学二轮专题导练 考点24 电与磁

考点24 电与磁

考点精讲

一、磁现象

1．磁体：磁性是磁体具有吸引__铁、钴、镍__等物质的性质(吸铁性)。具有磁性的物质称为磁体。

2．磁极

磁体上磁性最强的部位叫__磁极__(磁性两端最强中间最弱)。能自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫__南极(S)__，指北的磁极叫__北极(N)__。磁极间的相互作用规律为：__同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引__。

二、磁场

1．磁场

磁场是磁体周围存在的物质。可利用转换法根据磁场所产生的作用来认识磁场。磁场对放入其中的磁体会产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。在磁场中某点，__小磁针静止时北极所指的方向__就是该点的磁场方向。

2．磁感线

磁感线是用来描述磁场强弱、方向的一种科学模型。任何一点的曲线方向都跟__放在该点的小磁针北极所指的方向__一致。磁感线的方向：磁体周围的磁感线总是从磁体的__北极__出来，回到磁体的__南极__。

3．地磁场

地球是一个大磁体，地球产生的磁场叫地磁场。小磁针总是指南北是因为受到地磁场的作用。地磁场的北极在__地理的南极附近__，地磁场的南极在__地理的北极附近__。首先由我国宋代的__沈括__发现磁偏角(磁场方向与经线的夹角)。

三、电流的磁场

1．奥斯特实验：小磁针在通电导线的周围发生偏转，称为电流的磁效应。该现象说明：通电导线的周围存在磁场，且产生的磁场方向与电流方向有关。

2．通电螺线管的磁场：通电螺线管周围的磁场和__条形磁体__的磁场很相似。其两端的极性跟电流方向有关，电流方向与磁极间的关系可由__右手螺旋定则(或安培定则)__来判断。

3．电磁铁

电磁铁是带有铁芯的通电螺线管。电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。

电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强；当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。电磁铁磁性的有无，可由开关来控制；电磁铁磁性的强弱，可由电流大小和线圈匝数来控制；电磁铁的极性位置，可由电流方向来控制。

4．电磁继电器

(1)利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。应用：用低电压和弱电流电路的通断，来控制高电压和强电流电路的通断。电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和动触点。

(2)电磁继电器工作原理如图所示，是一个利用电磁继电器来控制电动机的电路。其中电E1、电磁铁线圈、电阻R、开关S1组成控制电路；而电E2、电动机M、开关S2和触点开关S组成工作电路。当闭合S1时，电磁铁线圈中有电流通过，电磁铁有磁性，将衔铁吸下，触点开关接通，电动机便转动起来；当断开S1时，电磁铁线圈中失去电流，电磁铁失去磁性，弹簧使衔铁上升，触点开关断开，电动机停止运转。

四、磁场对通电导体的作用

（1）通电导体在磁场里，会受到力的作用。

（2）通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁场方向有关。

五、电磁感应

英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应。电磁感应中产生的电流叫感应电流。感应电流的产生条件：电路必须是闭合电路，必须有一部分导体做切割磁感线运动。感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关。

六、家庭电路

1．家庭电路的组成部分：__进户线__(火线、零线)、__电能表__、闸刀开关、保险丝、用电器、插座、灯座、开关。

2．家庭电路的连接：各种用电器是__并__联接入电路的，插座与灯座是__并__联的，控制各用电器工作的开关与用电器是__串__联的。

3．家庭电路各部分的作用

(1)进户线分为火线和零线。火线和零线之间电压为__220V__。辨别火线与零线用__测电笔__，使用测电笔时手指接触笔尾金属体，但不能接触笔尖金属体。

(2)电能表的作用是测量电路消耗的__电能__。

(3)闸刀开关可以控制整个电路的通断，以便检测电路、更换设备。安装时注意静触点在上、动触点在下，以防断开后的动触点在重力作用下自动合上。

(4)熔断器(内装保险丝)的保险原理是当电路中电流过大时，保险丝会自动熔断，起到保护电路作用。保险丝一般由__熔点较低__的铅锑合金制成。保险丝要串联接入电路，一般串联接在__火线__上。保险丝选用原则：__保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作的电流__。

(5)插座的作用是连接家用电器。

(6)用电器(电灯)、开关：

白炽灯是利用电流的热效应进行工作的。螺丝口灯泡的螺旋接灯头的螺旋套，进而接零线；灯泡尾部的锡块接灯头的弹簧片，再通过开关接火线，可防止维修时触电。

七、安全用电

1．安全电压一般指__36V及以下__的电压。生产动力电路的电压__380__V，我国家庭电路的电压__220__V，都超出了安全电压。

2．安全用电原则：__不接触低压带电体，不靠近高压带电体__。

真题解析

例题

1．如图所示为小宁家某部分家庭电路的电路图，火线和零线之间的电压为220V。小宁先把拉线开关闭合，灯泡正常发光。再把电饭煲接到三孔插座并闭合开关，电饭煲正常工作。请问此时哪个说法是错误的（　　）

A．灯泡的正常工作电压为220V

B．灯泡和电饭煲这两个用电器是属于并联关系

C．把电饭煲插头拔掉后，正确使用测电笔插到插座左孔，测电笔不发光

D．把电饭煲换成电热水壶接入三孔插座，保险丝马上熔断，一定是电热水壶内部发生短路

答案

1．D

【解析】

【详解】

A．根据题意可知，电路电压为220V，灯泡刚好正常工作，因此灯泡的正常工作电压为220V，故A正确，不符合题意；

B．灯泡和电饭煲可以单独工作，互不影响，因此它们是并联连接，故B正确，不符合题意；

C．因为三孔插座中的左孔为零线，而零线与大地间的电压为0，因此把电饭煲插头拔掉后，正确使用试电笔插到插座左孔，试电笔不发光，故C正确，不符合题意；

D．保险丝熔断的原因：一是短路，二是电功率过大，因此把电饭煲换成电热水壶接入三孔插座，保险丝马上熔断，原因可能是电热水壶内部发生短路，也可能是热水壶的功率太大，故D错误，符合题意。

故选D。

2．（1）如图1所示，使用笔画线代替导线完成电路。要求：两灯并联，开关控制干路，电流表测量L1的电流，导线不能交叉__________。

（2）如图2所示，闭合开关，螺线管右侧的小磁针立即转动，最后静止时N极指向螺线管，如图所示，请画出螺线管上的导线环绕图示__________。

答案

2．         

【解析】

【详解】

（1）[1]由题知，两灯并联，开关控制干路，开关接在干路上，电流表测量L1的电流，则电流表与L1串联，实物连接如图所示：

（2）[2]由题知，闭合开关后，小磁针静止时其N极指向螺线管；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，可以判断螺线管的左端是N极，右端是S极。

根据安培定则，用右手握住螺线管，大拇指指向N极，弯曲的四指所指的方向就是电流方向，可知电流从螺线管的右端流入、左端流出，则导线环绕情况如图所示：

3．为减少碳排放，我国大力推行电动汽车。电动汽车中电动机的转速由电流大小控制，工作原理如图。利用旋扭变阻器实现对转速的控制，图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。

（1）变阻器上旋扭滑片的材料应选用______。（选填“导体”或“绝缘体”）

（2）驾驶员踩下“油门”，电路中变阻器阻值减小，电流变大而加快电动机的转速。用画线代表导线将旋扭变阻器接入电路M、N处。______

（3）车速仪可由电路中的电压表或电流表改装。要求：驾驶员踩下“油门”，车速仪示数变大。则下列电路图符合要求的有______。

答案

3．     导体          BC

【解析】

【详解】

（1）[1]根据图片知道，变阻器上的旋钮滑片是电流的必经之路，所以，应该选用导体。

（2）[2]根据图片知道，踩下油门踏板后，旋钮滑片向上移动，此时E到滑片之间的部分变长，电阻变短；而滑片到F之间的部分变短，电阻变小，则接入的应该是OF，如下图所示

（3）[3]A．变阻器R2与定值电阻R1串联，电压表测R2的电压。当踩下油门踏板，滑片向下移动时，变阻器R2的阻值减小，根据“串联电路电压与电阻呈正比”可知，电压表的示数变小，故A不合题意；

B．变阻器R2与定值电阻R1串联，电压表测R1的电压。当踩下油门踏板，滑片向下移动时，变阻器R2的阻值减小，则总电阻变小，而总电流变大。根据U=IR可知，此时电压表的示数变大，故B符合题意；

C．变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测总电流。当踩下油门踏板，滑片向下移动时，变阻器R2的阻值减小，则总电阻变小，而总电流变大，即电流表的示数变大，故C符合题意；

D．变阻器R2与定值电阻R1串联，电流表测总电流。当踩下油门踏板，滑片向下移动时，变阻器R2的阻值增大，则总电阻变大，而总电流变小，即电流表的示数变晓，故D不合题意。

故选BC。

4．手机内的磁传感器软件，可以检测周围磁场强弱，并能显示相应的数值。图甲手机上显示的数值“50”为实验前的周围磁场强度。研究发现，将手机固定在导线附近，增大通过电阻的电流I，表示磁场强度的数值B随之增大，且数值增加值ΔB与通过电阻的电流大小I成正比。小明利用该手机研究电流与电压的关系，步骤如下：

①手机屏幕设置为常亮，打开磁传感器软件，将手机放在实验台上保持不动；

②断开开关，将学生电、定值电阻R按图甲接入电路，记录周围环境的磁场数值B0；

③将电电压调至1.5V，闭合开关，记录此时的磁感应强度B1，求出磁传感器读数增加值ΔB1=B1-B0；

④______ ，求出磁传感器读数增加值ΔB2、ΔB3；

⑤分析ΔB、U、I三者关系，进而得出电流I与电压U成正比。

实验数据记录表如下：

回答以下问题：

（1）实验中使用如图乙所示的学生电，使用该电的优点有_______；（写出一点）

（2）根据实验数据记录表信息，推测步骤④的具体操作；

（3）实验中得出电流I与U成正比，写出简要的推导过程：_______。

答案

4．     见解析     见解析     见解析

【解析】

【详解】

[1]根据实验数据记录表信息，推测步骤④：将电压分别调节至3V、4.5V，记录对应的磁感应强度为B2、B3，求出磁传感器读数增加值ΔB2、ΔB3。

（1）[2]实验中使用学生电，使用该电可以直接读出电压值，可以多次改变实验电压。

（3）[3]已知磁传感器的读数增加值∆B与电流I成正比，由实验数据可得∆B又与电压U成正比，所以I与U成正比。

5．小科利用如图所示装置探究“感应电流产生的条件”：

（1）如图，a、b两接线柱间应接入__________。

（2）下列各种操作中，能使闭合回路产生电流的是__________（填字母）

A．让导体在磁场中静止

B．保持导体静止，使蹄形磁体水平向左运动

C．让导体在磁场中作竖直向上或竖直向下的运动

（3）在仪器和电路连接都完好的情况下，某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施：__________。

答案：

5．     小量程电流表##灵敏电流计     B     将导体换成多匝线圈或换磁性更强的磁铁等（合理即可）

【解析】

【详解】

（1）[1]实验时，通过观察电流表的指针是否偏转，来确定电路中是否产生感应电流。

（2）[2]A．让导体ab在磁场中静止，闭合电路的一部分导体不切割磁感线，电路中不会产生电流，故不合题意；

B．保持导体ab静止，使得蹄形磁体水平向左运动，闭合电路的一部分导线切割磁感线，电路中会产生电流，故符合题意；

C．让导体ab在磁场中作竖直向上或竖直向下运动，导线不切割磁感线，电路中也不会产生电流，故不合题意。

故选B。

（3）[3]我们可以将导体换成多匝线圈或换磁性更强的磁铁，使其产生感应电流更大，更容易观察。

 突破提升

一、选择题

1．科学研究时，常常用易观测的量显示不易直接观测的量，下列实例中不是应用这一方法的是（　　）

A．以不同球说明分子结构

B．以瓶中上升的水位高低表示氧气含量

C．以U形管中液面高度差判断叶蒸腾快慢

D．以吸引铁屑数目多少说明磁性强弱

2．2020年新冠肺炎肆虐全球，中国人民发扬人道主义，为多个国家捐赠口罩与呼吸机等医疗设备，图是呼吸机的组成示意图，其中空气压缩机工作原理与图4个实验所揭示的原理相同的是（　　）     

A．           B．

C．           D．

3．汽车启动器是一种螺线管，驾驶者转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。为研究螺线管的性质，对此小衢同学绘制了一张图，你认为一处需要修改的是（　　）

A．小磁针指向 B．螺线管的磁性

C．电正负极 D．磁感线方向

4．转换法是科学研究中常用的方法，可以将不易直接观察的量（或现象）转换成易观察的量（或现象）。下列过程中没有应用转换法的是（　　）

A．用水分子模型形象地认识水分子的结构

B． 观察铁屑确定条形磁体周围磁场的分布

C． 用灵敏电流表显示电路中产生感应电流

D． 玻璃片上的水结冰说明杯中为吸热反应

5．如下图所示，清清在转轴上绕细线，然后用力拉线使转轴带动线圈转动，在转动过程中小灯泡发光。下列选项中的工作原理与其一致的是（　　）   

A． B． C． D．

二、填空题

6．（1）商场里的电动扶梯，为了节约能，同学想利用电磁继电器设计了这样的电路：无人时电梯运行较慢，有人时电梯正常运行。请按照要求用笔画线代替导线将图乙中的控制电路和工作电路分别连接完整。其中 R1是压敏电阻（受到压力时阻值较小，不受压力时阻值很大），R2是定值电阻。(       )

（2）为了使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是___________。

A．去掉电磁铁线圈中的铁芯       B．减少电磁铁线圈的匝数

C．适当增大控制电路电电压       D．适当增大工作电路电电压

7．建立模型在科学研究中有着重要的作用。

（1）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的宏观事物，如图甲是地球内部的圈层结构模型，它展示了地球的内部结构，图中①代表________。

（2）模型可以帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的微观结构，如图乙是某原子结构模型，它表示了原子核在原子中所占体积很小，________在核外空间高速运动。

（3）模型可以帮助人们提示客观对象的形态、特征和本质，如图丙为条形磁铁的磁感线模型，磁体周围的磁场强弱是通过___________来描述的。

8．电与磁现象是人类探索自然的一个重要方面。

（1）在干电池的正负极两端吸附上超强磁铁，将它放入铜质螺线管中，可以制成电磁动力“小车”，（见图甲）。己知干电池两端的超强磁铁，最左端和最右端的磁极皆为S极（见图乙），与铜导线接触，当乐乐将“小车”从右端完全塞入铜螺线管时，会与铜螺线管形成闭合电路，产生电流，“小车”将沿着螺线管向左运动（见图丙）。请从磁体间的相互作用规律对“小车”运动的原因做出解释___________。       

（2）阅读以下材料回答问题：   

材料一：公元前3世纪，我国就有司南（指南针）的记载。

材料二：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了电与磁之间的相互联系。同年法国物理学家安培受到奥斯特理论的启发，通过设计9个实验总结出了安培定律。

材料三：1831年，英物理学家法拉第发现了电磁感应现象，为第二次技术革命奠定了基础。

材料四：20世纪50年代以后，晶体管的发明和集成电路的制造成功，实现了电子器材小型化，使人类进入了信息化时代。

分析上述科学史，判断下列观点正确的有___________。（可多选）

A．科学知识是稳定、持久和确定的

B．科学知识是通过直接观察获得的

C．借助实验可以帮助科学理论的发现

D．科学家之间的沟通和交流有利于科学发展

E．科学理论和技术的发展会促进人类社会的发展

三、探究题

9．针对“感应电流的大小与哪些因素有关”这一问题，小乐进行了如下探究：

建立猜想：导体切割磁感线运动的速度越大，感应电流越大。

实验装置：如图所示，足够大的蹄形磁体放在水平面上，绝缘硬棒ab、cd可拉动导体PQ水平向右运动（导体PQ运动区域的磁场强度相同）

（1）小乐建立上述猜想的依据是：导体切割磁感线运动的速度越大，动能就越大，转化成的________能就越多；

（2）小乐利用上述实验装置，进行如下操作：让导体PQ先后以________（选填“相同”或“不同”）的速度水平向右运动；同一次实验，应使导体PQ做________（选填“匀速”或“变速”）运动；

（3）若小乐的猜想正确，则观察到的现象是________。

10．在研究“电磁铁磁性强弱与电流大小有关”这一猜想时，小乐设计了如图所示实验装置，其中电磁铁M用绝缘细线悬挂在铁架台上，并保持其与软铁块N的距离不变。部分实验步骤如下：

①断开开关，按图组装实验装置，将滑动变阻器的滑片置于最右端。用已调零的电子测力计测出软铁块N对电子测力计的压力F0并记录；

②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到适当位置，读出并记录电流表的示数I和电子测力计的示数F；

③仿照步骤②再进行两次实验。

（1）本实验中，滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到的_______作用；

（2）根据上述实验步骤，设计实验数据记录表_______；

（3）若随着电流表的示数I增大，电子测力计的示数F________（选填“增大”或“减小”），则可得出“对于同一电磁铁，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强”的结论。