中考物理二轮复习考点题型归纳与变式演练专题20 电与磁（2份，原卷版+解析版）

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一、热点题型归纳
【题型一】 磁性和磁场
【题型二】 电生磁（电流的磁场）
【题型三】 电磁铁 电磁继电器
【题型四】 电动机（磁场对通电导体的作用）
【题型五】 发电机（电磁感应的现象）
二、最新模考题组练
【题型一】磁性和磁场
【典例分析】
a、b两个磁极间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．a端磁极是S极，b端磁极是N极；
B．P点没有磁场；
C．磁感线是真实存在的；
D．Q点的磁场方向水平向右
【答案】D
【解析】A．磁感线的方向由N极指向S极，由图可知，a端磁极是N极，b端磁极是S极，故A错误；
B．处于磁场中的任意位置都有磁场，磁感线只是为了直观的描述磁场假想出来的，它的疏密程度代表磁场的强弱，因此P点虽然不在画出的磁感线上，但依然有磁场，故B错误；
C．磁场是真实存在的，但是磁感线是不存在的，是为了方便描述磁场而假想出的一个模型，故C错误；
D．Q点的磁场方向由a端指向b端，水平向右，故D正确。
故选D。
【提分秘籍】
1. 磁性：物体吸引铁、钴、镍的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。磁体不同部位的磁性强弱并不相同，磁性最强的部分叫磁极。
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。
3. 判断物体是否具有磁性的几个方法：
（1）根据磁体的吸铁性判断：将被测物体靠近铁类物质（如铁屑），若能吸引铁类物质，说明该物体具有磁性，否则没有磁性。
（2）根据磁体的指向性判断：在水平面内自由转动的被测物，静止时若总是指南北方向，说明该物体具有磁性，否则便没有磁性。
（3）根据磁极间的相互作用规律判断：将被测物体分别靠近静止的小磁针的两极，若发现有一端发生排斥现象，则说明该物体具有磁性。若与小磁针的两极都表现为相互吸引，则该物体没有磁性。
（4）根据磁极的磁性最强判断：A、B两个外形相同的钢棒，已知其中一个具有磁性，另一个没有磁性，具体的区分方法是：将A的一端从B的左端向右滑动，若发现吸引力的大小不变，则说明A有磁性；若吸引力由大变小再变大，则说明B有磁性。
4. 磁场和磁感线
磁场：磁体间存在一种看不见、摸不着的特殊物质，即磁场。它有强弱和方向。
磁场方向：物理学规定小磁针静止时N极的所指的方向（即N极受力方向）是这一点的磁场方向。
磁场的基本性质：就是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
磁感线：为了描述磁场情况而画的带箭头的曲线。磁场是客观存在的，磁感线是人们假象出来的。磁感线是立体分布的，且不交叉；磁体周围的磁感线总是从N极出发回到S极的；它的疏密表示磁场的强弱。
地磁场：地球是个大的条形磁体，地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近，海龟信鸽都是利用地磁场来导航的。
【变式演练】
1．（2022·内蒙古兴安盟·统考中考真题）某同学用图乙所示的天然磁石仿制图甲所示的司南，他以该磁石的D端为勺柄打磨成司南，再用细线将其悬挂，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．天然磁石的D端是S极B．天然磁石的B端是S极
C．天然磁石B、D两端磁性最弱D．图丙司南静止时，勺柄指向地球的北方
【答案】A
【解析】AB．磁体周围的磁感线，总是从磁体的N极出发，最后回到S极，由图乙可知，天然磁石的D端是S极，故A正确，B错误；
C．磁体的磁极部分磁性最强，天然磁石B、D两端磁性最强，C错误；
D．地球是一个大磁场，地磁南极在地理北极附近，图丙中，勺柄是S极，根据磁极间相互作用规律，司南静止时，勺柄指向地磁的北极即地球的南方，D错误。
故选A。
2．（2022·广西柳州·统考中考真题）从小石块和铁屑的混和物中快速分离出铁屑，最合适的工具是（ ）
A．磁铁B．镊子C．筷子D．放大镜
【答案】A
【解析】根据物质的性质进行分离，木屑和铁屑可用磁铁吸附分离，铁屑能够被磁铁吸引而木屑不能。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．(多选题)（2022·山东青岛·统考中考真题）下列实验现象的解释或实验原理的阐述，正确的是（ ）
A．将导线平行置于小磁针上方，通电时小磁针发生偏转，是因为通电导线周围存在磁场
B．向自由下垂的两张纸中间吹气，它们相互靠拢，是因为气体中流速越大的位置压强越大
C．托盘天平是一种等臂杠杆，用它测量物体质量时，运用了杠杆平衡原理
D．用刻度尺和秒表测量小车在斜面上运动的平均速度，运用的原理是
【答案】ACD
【解析】A．将导线平行置于小磁针上方，通电时小磁针发生偏转，磁针受到了磁场的作用而偏转，说明说明通电导线周围存在磁场，受到了磁场的作用，小磁针发生了偏转，故A正确；
B．气体中流速越大的位置压强越小，故B错误；
C．托盘天平动力臂等于阻力臂，是一种等臂杠杆，用它测量物体质量时，处于平衡状态，运用了杠杆平衡原理，故C正确；
D．测量物体运动速度的原理是，运用刻度尺测量物体运动的路程，运用秒表测量物体运动的时间，故D正确。
故选ACD。
【题型二】 电生磁（电流的磁场）
【典例分析】
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。图中能正确用磁感线描述这两个实验现象的是（ ）。
【答案】C
【解析】通电螺线管的外部磁场和条形磁体的磁场相似，由甲图中小磁针的分布情况可以判断该通电螺线管的左侧为S极，右侧为N极。
我们规定小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，所以在磁体外部，磁感线总是从N极出发回到S极。
而在磁体内部，磁感线的分布和磁体的N、S极一致，由此判断，A、B、D不符合题意；C符合题意。
故选C。
【提分秘籍】
1.奥斯特实验
（1）现象：闭合开关小磁针偏转，断开开关小磁针回到原位，改变电流方向磁针反向偏转。
（2）结论：该实验说明通电导体的周围有磁场，磁场的方向与电流的方向有关。
（3）实验注意：要将导线平行的放在静止小磁针的上方。
2.通电螺线管的磁场
（1）磁场特点：外部磁场方向与与条形磁铁的磁场相似，磁感线从N极出来，进入S极；在螺线管的内部，磁感线由S极指向N极。
（2）安培定则：螺线管的极性用安培定则判定
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螺线管的北极。
判断方法：先标出螺线管中的电流方向;用右手握住螺线管，让四指弯向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
【变式演练】
1．（2022·贵州铜仁·统考中考真题）科技是强国的支撑，以下所列我国取得的科技成就中，说法不正确的是（ ）
A．东汉时期《论衡》一书中所记载的“司南”，其在水平面自由静止时长柄指向北方
B．“两弹一星”元勋邓稼先毕生致力于核能开发，为我国国防事业作出了巨大贡献，其中的核技术原理也应用于当代的核能发电
C．医学专家钟南山对新冠病毒流行病学进行科学调查，发现飞沫、气溶胶流动会传播病毒，强调“戴好口罩”，口罩中的熔喷布具有静电吸附作用
D．航天员王亚平在太空授课中用实验表明，太空舱中水里的乒乓球不会受到浮力作用
【答案】A
【解析】A．司南利用地磁场对磁体有力的作用来指示南北方向的，最早的指南针“司南”静止时它的长柄指向南方，故A错误，符合题意；
B．“两弹一星”的原理是核聚变和核裂变，目前核电站利用核裂变来发电，故B正确，不符合题意；
C．熔喷层通过静电吸附病毒的原理是带电体能够吸引轻小物体，所以经过处理的熔喷布带有大量静电，利用静电的吸附作用能提高防护效果，故C正确，不符合题意。
D．浮力是由液体中的压强差产生的，而液体压强的产生，正是由于液体受到了重力的作用和具有流动性。在太空中，由于处于失重状态，液体不再具有压强，因此也无法产生浮力，所以浸没在水里的乒乓球没有受到浮力作用，故D正确，不符合题意。
故选A。
2．（2022·西藏·统考中考真题）卓玛同学下课后对物理课上学习的电与磁知识作了归纳整理，其中记录有错误的是（ ）
A．通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样
B．电磁铁的磁性与通入的电流大小和线圈的匝数有关
C．发电机是根据电磁感应原理制成的
D．地磁场的南北极和地理南北极是一致的
【答案】D
【解析】A．通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样，都是由N极出发回到S极，故A正确，不符合题意；
B．电磁铁的磁性与通入的电流大小和线圈的匝数有关，通入的电流越大，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强，故B正确，不符合题意；
C．闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，发电机就是根据电磁感应原理制成的，故C正确，不符合题意；
D．地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，即地磁场的南北极和地理南北极不是一致的，故D错误，符合题意。
故选D。
3．（2022·江苏徐州·统考中考真题）如图所示，先将小磁针放在水平桌面上，静止时小磁针N极指向______________方。再将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，小磁针将______________，说明通电导线周围存在______________。
【答案】 北 发生偏转 磁场
【解析】[1]由于地球的周围存在地磁场，地球周围的小磁针都要受到地磁场的作用而指向南北方向，小磁针指向北的一端为N极。
[2][3]当开关闭合时，通电导线的周围产生了磁场，则导线下方的小磁针在磁场的作用下会发生偏转。
【题型三】 电磁铁 电磁继电器
【典例分析】
如图所示，闭合电磁铁开关S，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是（ ）。
A．条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力；
B．条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变；
D．若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
【答案】A
【解析】A．由安培定则得，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向电磁铁右端为N极，左侧为S极，同名磁极相互排斥，所以条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力，故A正确；
B．条形磁铁处于静止状态，水平方向上受到平衡力的作用，水平向左的排斥力和桌面对条形磁铁的水平向右的摩擦力为一对平衡力，故B错误；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电磁铁的磁性变弱，排斥力变小，摩擦力和排斥力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力变小，故C错误；
D．若只改变电源的正负极，电流的方向改变，大小不变，则电磁铁的磁性不变，条形磁体受到电磁铁的吸引力大小等于原来的排斥力大小，此时吸引力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则摩擦力不变，故D错误。
故选A。
【提分秘籍】
插有铁芯的通电螺线管就是电磁铁。软铁芯在通电螺线管中被磁化，也产生磁场，电磁铁周围的磁场既有电流产生的磁场，又有磁铁产生的磁场。
【变式演练】
1．（2022·山东淄博·统考中考真题）某些商场里的自动扶梯在无人和有人乘坐时运行速度不同，从而节约电能。小明根据所学知识，设计了扶梯工作时的模拟电路。如图所示是扶梯上无人时电路的工作状态，R是压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。当扶梯上有人时，R所受压力增大，控制电路中的电流_______，电磁铁的磁性___________，将衔铁吸下，使动触点与静触点“2”接触，工作电路中的电动机转速变大。小红站在扶梯上匀速上行的过程中，她的动能___________、机械能___________。（均选填“变大”“变小”或“不变”）
【答案】 变大 变大 不变 变大
【解析】[1][2]控制电路的压敏电阻与电磁铁串联。当扶梯上有人时，R所受压力增大，根据已知条件，压敏电阻变小，由串联电阻的规律，电路的电阻变小，由欧姆定律可知控制电路中的电流变大，电磁铁的磁性变大，将衔铁吸下，使动触点与静触点“2”接触，工作电路中的电动机转速变大。
[3][4]小红站在扶梯上匀速上行的过程中，因人的质量和速度保持不变，故她的动能不变；因小红的高度变大，故小红的重力热能变大，故机械能变大。
2．（2022·黑龙江哈尔滨·统考中考真题）如图所示，在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的实验中，未闭合开关时，静止在弹簧下端的铁块质量为0.1kg，此时铁块受到弹簧的拉力是 ___________N；闭合开关后，弹簧的长度会 ___________。（g=10N/kg）
【答案】 1 变长
【解析】[1]铁块的重力
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
所以铁块受到弹簧的拉力是1N。
[2]闭合开关后，电磁铁产生磁性，吸引铁块，所以弹簧的长度会变长。
3．（2022·内蒙古包头·统考中考真题）图甲是磁悬浮台灯，灯泡内部装有磁体和半导体芯片，灯座内有如图乙所示电磁铁。灯座通电后，灯泡会悬浮在灯座上方，半导体芯片发光。下列说法正确的是（ ）
A．发光的半导体芯片电阻为零
B．灯泡悬浮是利用同名磁极相互排斥的原理
C．通电后电磁铁具有磁性说明磁能生电
D．通电后电磁铁的下端为S极
【答案】B
【解析】A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，具有一定的电阻值，因此半导体芯片的电阻不为0，故A错误；
B．同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，灯泡悬浮利用了同名磁极相互排斥的原理，故B正确；
C．电磁铁是利用电流的磁效应工作的，当电流流过电磁铁线圈时，电磁铁就具有磁性，说明电能生磁，故C错误；
D．电流从电磁铁线圈的上端流入，由安培定则可判断电磁铁的下端为N极，故D错误。
故选B。
【题型四】 电动机（磁场对通电导体的作用）
【典例分析】
选项图中所示的装置中与甲图工作原理相同的是（ ）。
【答案】D
【解析】图甲中，线圈通电后，会发生转动，它的原理是磁场对通电线圈有力的作用。
A．自发电手电筒利用电磁感应现象制成的，故A不符合题意；
B．话筒利用的是电磁感应原理，故B不符合题意；
C．手摇式发电机利用电磁感应现象制成的，故C不符合题意；
D．扬声器的原理是磁场对通电线圈有力的作用，故D符合题意。
故选D。
【提分秘籍】
1. 通电导体在磁场中受到磁力的作用，磁力的方向与磁场方向、电流方向有关。
2.应用：电动机。其能量的转化为：电能转化为机械能。
2. 直流电动机为什么需装换向器？
当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，
而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的
作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。
【变式演练】
1．（2022·四川巴中·中考真题）中国“探月工程”总设计师巴中籍院士吴伟仁是我们学习的榜样。如果请你协助吴院士设计一辆在月球上使用的月球车，但月球上没有大气，你准备用以下哪个作动力装置（ ）
A．柴油机B．汽油机
C．空气喷气发动机D．电动机
【答案】D
【解析】ABC．因为月球上没有大气，所以柴油机、汽油机和空气喷气发动机不能正常工作，故ABC不符合题意；
D．电动机正常工作时不需要大气，只要有充足的电能即可正常工作，故D符合题意。
故选D。
2．（2022·广西贵港·统考中考真题）目前，贵港市正在打造“中国—东盟新能源电动车”生产基地，主动融入“一带一路”建设，取得了较好成效。电动车主要部件之一是电动机，其工作原理是通电导体在磁场中受 ___________的作用；在给电动车充电过程中，是将 ___________能转化为化学能。
【答案】 力 电
【解析】[1]电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用这一原理来工作的。
[2]在给电动车充电过程中，消耗电能，产生化学能，将电能转化为化学能。
3．（2022·贵州安顺·中考真题）如图所示，将形状相同的铜管和塑料管并排竖直固定，把甲、乙两块完全相同的磁体，从同一高度由静止同时释放，甲磁体从铜管内下落，乙磁体从塑料管内下落。若忽略空气阻力及甲、乙两磁体间的相互作用，请判断哪块磁体先离开管道，并说明理由。（提示：可从能量角度进行解释）
【答案】见解析
【解析】甲磁体在铜管中下落时，铜管的磁通量变化，产生电磁感应，一部分的机械能转化为电能，机械能减小；乙磁体在绝缘体的塑料管中下落过程中不产生电磁感应，乙磁体在塑料管中做自由落体运动，机械能守恒，因此，乙磁体在绝缘体的塑料管中速度更大，故乙磁体先离开管道。
【题型五】 发电机（电磁感应的现象）
【典例分析】
如图所示的风能日行灯，可安装在多种车辆上，且免接线，无需电池。车辆行驶时，风车转动使LED发光。下列说法正确的是（ ）。
A．此装置提供电能利用了电磁感应； B．风车转动将电能转化为机械能；
C．LED是由超导材料制成的； D．风车转动利用了磁场对电流的作用
【答案】A
【解析】A．此装置免接线、无需电池，车辆行驶时，风车转动使LED发光，说明风车带动发电机给LED供电，发电机的原理是电磁感应，故A正确；
B．风车转动带动发电机发电，将机械能转化为电能，故B错误；
C．LED是发光二极管，二极管具有单向导电性，是由半导材料制成的，故C错误；
D．风车转动带动发电机发电，是利用了电磁感应原理，故D错误。
故选A。
【提分秘籍】
1.电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线运动就会产生感应电流的现象。
2. 产生感应电流必须同时满足三个条件：
（1）电路是闭合的；
（2）导体要在磁场做切割磁感线的运动；
（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。
3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。
4.应用：发电机
发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。
【变式演练】
1．（2022·四川资阳·统考中考真题）下列是教材中涉及电与磁的探究实验或实验结论的情景示意图。其中实验原理或结果与电动机工作原理相同的是（ ）
A．奥斯特实验
B．安培定则
C．通电导线在磁场中受力
D．探究电磁感应现象
【答案】C
【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受到力运动的原理工作的；
A．这是奥斯特实验，表明通电导线周围存在磁场，故A不符合题意；
B．图中螺线管中电流方向是由左侧进入、右侧流出，利用安培定则可知通电螺线管的右端为N极，故B不符合题意；
C．图中有电源，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的原理图，故C符合题意；
D．图中没有电源，是探究电磁感应现象的实验，是发电机的原理图，故D不符合题意。
故选C。
2．（2022·山东青岛·统考中考真题）小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣，他在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如下探究。
（1）打开外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图所示。按照操作规范将电流表______联接入电路，通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动。这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在______中受力转动，这与______的工作原理相同；
（2）若让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向______，因此使用电流表时不能把接线柱接反；
（3）若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，用手拨动电流表指针，导线中会产生感应电流，这种现象叫做______，据此可制成______。
【答案】 串 磁场 电动机 相反 电磁感应 发电机
【解析】（1）[1][2][3]电流表的内阻比较小，电流表相当于导线，故需要串联接入电路；通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动，说明没有磁场；指针就不动，说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受到了力的作用；通电后，将电能转化为机械能，与电动机的原理相同，都是通电线圈在磁场中受到了力的作用。
（2）[4]当让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，电流的方向相反，指针受到的力的方向也是相反的，故电流表的指针与（1）中的偏转方向相反。
（3）[5][6]若在电流表“＋”“－”接线柱之间连接一根导线，组成了闭合回路，用手拨动电流表指针，会产生感应电流，这一现象叫做电磁感应现象；据此可以制成发电机，都是将机械能转化为内能。
3．（2022·山东日照·统考中考真题）某校九年级一班物理兴趣小组的同学，学习了磁现象的知识后，深受物理学家奥斯特和法拉第科学探索精神的影响，怀着极大的兴趣对下列实验进行了探究。
（1）如图甲，将小磁针放在南北方向的直导线正下方，小磁针静止，N极指向北。如图乙触接电源，小磁针的N极向纸外偏转。断开连接后，小磁针恢复到图甲位置。如图丙，将电源正负极对调，再次触接电源，小磁针的N极向纸内偏转。则：
①通电导线周围存在磁场，且磁场的方向与___________有关；
②断开电源后，小磁针恢复到图甲状态，这是因为小磁针受到了___________的作用；
③如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，小磁针将发生如图___________所示方向的偏转，原因是___________。
（2）利用图戊所示的装置，让闭合电路中的一部分导体AB在磁场中运动，观察电流表指针的偏转情况，记录在下表中。已知当电流从电流表的左侧接线柱流入时，指针向左偏转；从右侧接线柱流入时，指针向右偏转。
根据表中记录的实验信息，完成下列问题：
④由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，闭合回路中___________（填“会”或“不会”）产生感应电流；
⑤由第3、4两次实验可知，导体棒AB中感应电流的方向与___________的方向有关。如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，电流表的指针向___________偏转；
⑥本实验的设计不完整，不能探究感应电流的方向与磁场方向的关系。为了使探究过程更加完整，应___________；
⑦小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是___________；
⑧发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向，此时ab边中的电流方向___________（填“由a到b”或“由b到a”）
【答案】 导线中的电流方向 地磁场 乙 物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。 不会 导体做切割磁感线运动 右 保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调磁体的N、S极，记录电流表的偏转情况 导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小 由a到b
【解析】（1）①[1]由图甲、乙可知，导线中通过电流时，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，能使小磁针发生偏转，由图乙、丙可知，导线中的电流方向不同时，小磁针的偏转方向不同，说明导线中的电流方向不同时产生的磁场方向不同，即电流产生的磁场的方向与导线中的电流方向有关。
②[2]断开电源后，通电导线的磁场消失，小磁针在地磁场的作用下恢复到图甲状态。
③[3][4]如图丁所示，高速电子束飞过小磁针上方时，电流方向与电子运动的方向相反，电流方向与图乙相同，小磁针将发生如图乙所示方向的偏转，原因是：物理学规定正电荷定向移动的方向为电流，负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
（2）④[5]由第1、2两次实验可知，导体棒AB平行于磁感线运动，不切割磁感线，电流表指针不发生偏转，闭合回路中不会产生感应电流。
⑤[6]由第3、4两次实验可知，导体棒AB运动的方向相反，导体棒AB中感应电流的方向也相反，因此感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关。
[7]如果固定导体棒AB，水平向右移动磁铁，相当于磁体不动，导体棒向左运动，与第3次实验情况相同，根据表中记录的实验信息可知，电流表的指针向右偏转。
⑥[8]本实验的设计不完整，只探究了感应电流的方向与导体棒AB运动方向的关系，为了使探究过程更加完整，还需探究感应电流的方向与磁场方向的关系，根据控制变量的要求，应保持导体棒切割磁感线运动的方向不变，对调N、S极，记录电流表的偏转情况，从而得出结论。
⑦[9]小明将电流表换成完好的小灯泡，再做第3、4两次实验时小灯泡不亮，最可能的原因是导体棒运动速度太慢，产生的感应电流太小，不足以使小灯泡发光。
⑧[10]发电机的原理与本实验的原理一样，己图为发电机的示意图，图中时刻线框水平，箭头为线框旋转的方向；将发电机旋转，N极在上，与实验原理图一样，此时相当于ab向左运动，电流表指针向右偏转，即电流从右侧流入，b端相当于电源正极，此时ab边中的电流方向由a到b。
一、单选题
1．（2023·广东广州·统考一模）某机器的能量流向如图，其机械效率为η，则该机器（ ）
A．若是电动机，则E0一定是电能
B．若是热机，则
C．若是热机，则
D．η=100%，因为E0=E1+E2
【答案】A
【解析】A．若该机器电动机，则输入的E0一定是电能，故A符合题意；
BC．若是热机，，即热机效率等于输出的机械能与输入的内能之比，故BC不符合题意；
D．机械在工作的过程中，各个零件之间会产生摩擦，从而导致能量的损失,使得机械效率降低，即机械效率不可能达到100%，故D不符合题意。
故选A。
2．（2023·安徽宿州·校考模拟预测）如图所示的是几个电磁学探究实验，这些实验的原理应用于我们日常生活的方方面面，下列分析中错误的是（ ）
A．由①的实验原理，我们制成了动圈式话筒
B．由②的实验原理，我们制成了电风扇
C．由③的实验原理，我们制成了电磁起重机
D．由④的实验原理，我们制成了验电器
【答案】D
【解析】A．甲图中，闭合开关后，导体棒ab在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，故演示的为电磁感应，利用该原理可制成动圈式话筒，故A正确，不符合题意；
B．乙图中，开关闭合后，导体棒内通过电流，则导体在磁场力的作用下发生运动，故演示的为磁场对电流的作用，利用该原理制成了电动机，电风扇的关键部件就是电动机，故B正确，不符合题意；
C．图中是电磁铁，利用的是电流的磁效应，根据这个原理可制成电磁起重机，故C正确，不符合题意；
D．图中演示的是磁极间的相互作用，验电器的原理是同种电荷相互排斥，故D错误，符合题意。
故选D。
3．（2023·重庆·重庆八中校考模拟预测）如图所示，关于下列四幅图描述正确的是（ ）
A．图甲中，电动机工作时，将机械能转化为电能
B．图乙中，动圈式话筒的工作原理与该图相同
C．图丙中，电话的听筒部分工作原理为“磁场对电流的作用”
D．图丁中，指南针静止时，指向地磁南极的是指南针的N极
【答案】D
【解析】A．图甲是发电机工作原理，将机械能转化为电能，故A错误；
B．图乙是电动机的工作原理，与扬声器的工作原理与该图相同，动圈式话筒是利用电磁感应来工作的，故B错误；
C．图丙中，电话的听筒中有一个铁片，当线圈中的电流忽大忽小时，电流的磁场对它的磁力忽大忽小，铁片就会振动起来，它是利用电流的磁效应来工作的，故C错误；
D．图丁中，指南针静止时，指向地磁南极，即地理北极的是指南针的N极，故D正确。
故选D。
4．（2023·广东汕头·校考一模）如图甲所示的门禁系统越来越多地应用在小区的智能化管理中，其原理如图乙所示，闭合开关，下列说法正确的是（ ）
A．门禁系统的工作原理与电动机原理相同
B．门禁系统工作时是将电能转化为机械能
C．图乙中导体ab上下运动时，灵敏电流计指针偏转
D．图乙中磁体左右运动时，灵敏电流计指针偏转
【答案】D
【解析】AB．由图乙知，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，灵敏电流计的指针才会偏转，即门禁的工作原理是电磁感应现象；将门禁卡靠近读卡器时，读卡器中会产生感应电流，机械能转化为电能，与发电机的工作原理相同，故AB错误；
C．导体上下运动时，没有切割磁感线，因此不会产生感应电流，灵敏电流计指针不会偏转，C错误；
D．磁体左右运动时，导体切割磁感线，电路中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，D正确。
故选D。
二、多选题
5．（2023·江西南昌·统考一模）如图所示，a、b分别为电流表两接线柱，c、d分别为电源两极，合上开关，小磁针N极静止在图中所示位置，则以下判断正确的是（ ）
A．螺线管甲端为S极，另一端为N极
B．若d端为正极，则螺线管甲端为N极
C．螺线管的电流环绕方向只有一种绕法
D．若c端为正极，则a接线柱为“﹣”接线柱
【答案】AD
【解析】A．由磁极间的作用规律可知，靠近小磁针N极的螺线管甲端为S极，另一端为N极，故A正确；
BC．螺线管的绕法有两种，因为不知道螺线管的绕法，所以若d端为正极，无法确定螺线管甲端为N极，故BC错误；
D．由电流表的接法可知，若c端为正极，则b接线柱为电流表的“+”接线柱、a接线柱为“﹣”接线柱，故D正确。
故选AD。
三、填空题
6．（2023·江西上饶·校联考一模）英国科学家______发现了万有引力，让人类探索太空成为现实；世界上最早记述地理的两极与地磁场的两极略有偏离的是我国宋代学者______，这个发现比西方早了400多年。
【答案】 牛顿 沈括
【解析】[1]英国科学家牛顿在1687年在《自然哲学的数学原理》一书中首先提出万有引力。
[2]地理的两极和地磁场的两极并不重合，磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离。世界上最早记述这一现象的人是我国宋代学者。
7．（2023·河南新乡·校联考一模）物理学每一个规律的发现，都极大地推动了科学技术的进步，请仿照示例写出一个发现及其对应物理学家的名字。示例：电流的磁效应——奥斯特；________——________。
【答案】 电磁感应现象 法拉第
【解析】[1][2]法拉第首先发现电磁感应现象，即电磁感应现象——法拉第。
8．（2023·河北邯郸·模拟预测）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”即握柄，是磁体的___________（选填“N”或“S”）极。将司南悬挂在电磁铁正上方，闭合开关，司南静止时的指向如图所示，则电源左端是___________极。将电磁铁水平放置在不同方向，司南静止后的指向总与电磁铁摆放方向平行，说明司南处的地磁场___________（选填“远强于”或“远弱于”）电磁铁的磁场。
【答案】 S 负 远弱于
【解析】[1]“其柢指南”意思是握柄指向南，由此可知，握柄是磁体的S极。
[2]根据磁极间的相互作用知，电磁铁的左端为N极，右端为S极，根据安培定则判断出电源的左端为电源负极。
[3]司南的指向总是受到电磁铁的干扰，说明电磁铁的磁场远强于地磁场。
9．（2023·山西晋中·统考一模）英国物理学家法拉第在1831年发现了______现象，这是发电机的原理，这一发现使人类大规模用电成为一种可能；工业生产离不开电动机，而真正应用于工业生产的电动机是比利时发明家格拉姆于1870年前后发明的，电动机的工作原理是______。
【答案】 电磁感应 通电导体在磁场中受力运动
【解析】[1]英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，并利用这种现象发明了发电机。
[2]由于通电导体在磁场中受力的作用，所以电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动。
10．（2023·河南新乡·校联考一模）如图所示的平衡车有LED灯光、蓝牙音箱、高效提速双电动机，深受青少年的喜爱。请根据材料，仿照示例提出一个物理问题并运用电学相关知识进行解答。
【示例】问题：平衡车中的电动机是利用什么原理制成的？
解答：电动机利用了磁场对通电线圈的作用而使线圈转动起来。
问题：________；解答：________。
【答案】 平衡车LED灯光颜色可以通过篮牙由手机设置，这说明了什么？ 电磁波可以传递信息
【解析】[1][2]蓝牙是以电磁波为载体传输数据的，平衡车上的LED灯光，可以通过蓝牙由手机设置，蓝牙是以电磁波为载体传输数据的，因此说明电磁波可以传递信息。
11．（2023·陕西西安·校联考模拟预测）如图所示是某种磁悬浮列车示意图，轨道线圈上端是S极，要使列车悬浮起来，车身线圈上端应是 ___________极，列车是靠电磁铁___________（选填“同名”或“异名”）磁极相互吸引而悬浮起来。地磁场的北极在地球的 ___________（选填“北极”或“南极”）附近。
【答案】 S 异名 南极
【解析】[1][2]由图可知，轨道线圈上端是S极，下端是N极，要使列车悬浮起来，应使靠近的两个磁极相互吸引，根据异名磁极相互吸引可知，车身线圈上端应是S极。
[3]地磁场的南极在地球的北极附近，地磁场的北极在地球的南极附近。
四、实验题
12．（2023·广东广州·统考一模）（1）将某单向导电的LED（导通状态如图1）接入图2电路，线圈先后发光经过甲、乙位置，可判断电源的左端为 ___________极（选填“正”，“负”），两位置导线a所受磁场力的方向 ___________（选填“相同”，“相反”），理由是 ___________。把线圈、换向器和电刷整体用符号M表示，请在方框中画出图2甲对应的电路图（LED已画出）___________。
（2）图3中能体现发电机原理是图 ___________（选填“丙”，“丁”），图4表示导体棒（露出一端）垂直于纸面运动时产生了感应电流。则它的运动方向可能是图中的哪些选项？___________。
【答案】 负 相反 磁场方向不变，导线中的电流方向改变了 丁 ACD
【解析】（1）[1]因为图中LED具有单向导电的特性，电流方向由A到B，因此与B脚相连的为电源正极，即电源的左端为负极，右端为正极。
[2][3][4]由于电流从电源的正极出发，故图甲中a位置导线的电流方向是由内到外；在图乙中，a位置导线中的电流方向是由外到内，与图甲的电流方向相反；由于磁场方向不变，导线中的电流方向改变，则a位置导线的受力方向改变，a位置导线所受磁场力的方向相反；
根据图甲实物图可知，电流从电源正极流出，先经过LED，再经电动机模型过开关流入电源负极，据此绘制电路图如下
（2）[5]读图可知，丙图中给线圈通电，使其在磁场中受力转动，是通电导体在磁场中受力，是电动机的原理，图丁中没有电源，是闭合线圈在磁场中切割磁感线产生感应电流，使电流表指针偏转，是发电机的原理。
[6]电路中能产生感应电流，说明导体做切割磁感线运动，ACD中的导体都做切割磁感线运动，而B中的导体运动方向与磁感线方向相反，没有切割磁感线，不会产生感应电流。
故选ACD。
13．（2023·河北石家庄·模拟预测）小明在“探究通电螺线管外部磁场分布”实验中，采用如图所示实验装置。
（1）在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管接上电源通电后，只有少量铁屑发生移动；此时为使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，应进行的操作是___________；
（2）根据铁屑的排布可以得出的结论是通电螺线管外部的磁场与___________周围的磁场相似；
（3）若要通过实验判断通电螺线管外部的磁场方向，需要再增加的一种器材，增加的器材是___________；
（4）实验时发现通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，为增强螺线管的磁场，可行的措施有：___________（写出一种方法即可）。
【答案】 见解析 条形磁铁 小磁针 见解析
【解析】（1）[1]在嵌有螺线管的硬纸板上均匀地洒上铁屑，给螺线管接上电源通电后，周围铁屑会被磁化，但由于其与纸板的摩擦力太大，只有少量铁屑发生移动，为了减小铁屑与纸板间的摩擦力，需轻敲纸板，使铁屑在磁场力作用下动起来有规律的排列起来。
（2）[2]由铁屑的分布情况可知，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，周围的磁场分布是相似的，都有两个磁极。
（3）[3]探究通电螺线管外部磁场的方向时，可以将小磁针放在通电螺线管外部，小磁针静止时N极的指向就是该点处磁场的方向。
（4）[4]通电螺线管的磁场较弱，铁屑规则排列的效果不明显，可以增大通电螺线管的电流，通电螺线管的磁性就会增强。
14．（2022·吉林长春·统考一模）在研究磁场对通电导线的作用的实验中，如图所示。
（1）闭合开关，能看到金属棒ab运动了。说明通电导体在磁场中受到 ___________的作用；
（2）若想改变金属棒ab运动的方向，可以采用的方法是 ___________；
（3）将电源换成电流表，闭合开关，用手在导轨上左右移动金属棒ab，电流表的指针 ___________，由此现象中能量转化原理，人们在生产、生活中制成了 ___________。
【答案】 力 对调电源正负极接线或改变磁场的方向 偏转 发电机
【解析】（1）[1]力是改变物体运动状态的原因。由图知，电路中有电源，闭合开关，能看到金属棒ab运动了，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
（2）[2]通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场的方向有关，若想改变金属棒ab运动的方向，可以采用的方法是：对调电源正负极接线或改变磁场的方向。
（3）[3][4]若将图中的电源换成电流表，闭合开关，让导体ab左右摆动，导体做切割磁感线运动，发现电流表指针偏转，表明导体ab中有感应电流通过，这是电磁感应现象，此过程中机械能转化为电能，由此现象中能量转化原理，人们在生产、生活中制成了发电机。
五、计算题
15．（2023·河南南阳·校考一模）小丽学习了电磁继电器的相关知识后，结合自己上下楼乘坐电梯的情况（如图甲），设计了一个电梯超载自动报警模拟装置，其工作原理如图乙，U0=9V。且保持不变，定值电阻R1=10Ω，R2为压敏电阻，其阻值大小随压力F大小变化的图像如图丙，小丽所设计的模拟装置的最大承载质量为100kg。（不计电磁铁线圈的阻值，g=10N/kg）
（1）当压敏电阻承载物体的质量为20kg时，定值电阻R1消耗的电功率是多少？
（2）当压敏电阻两端电压为4V时，通过计算确定该电梯超载自动报警装置是否报警？
（3）请你指出小丽设计装置中的组件或元件所利用的物理知识或物理原理。（说出一个即可）
【答案】（1）0.1W；（2）该电梯超载自动报警装置报警；（3）见解析
【解析】解：（1）承载物体的重力为
G=mg=20kg×10N/kg=200N
由图丙知此时的压敏电阻为80Ω，根据串联电阻的规律及欧姆定律电路中的电流为
定值电阻R1消耗的电功率是
P1=I2R1=(0.1A)2×10Ω=0.1W
（2）压敏电阻所允许承受的最大压力为
Fmax=Gmax=mmaxg=100kg×10N/kg=1000N
当压敏电阻两端电压为4V时，定值电阻R1两端的电压为
U1=U0﹣U2=9V﹣4V=5V
电路中的电流为
根据欧姆定律压敏电阻R2的电阻为
由图丙知当压敏电阻阻值为8Ω时，压敏电阻所受的压力大于1000N，电梯报警。
（3）图中电动机利用了通电线圈在磁场中受力而转动的原理（或弹簧、衔铁、支架结构利用了杠杆原理）。
答：（1）当压敏电阻承载物体的质量为20kg时，定值电阻R1消耗的电功率是为0.1W；
（2）当压敏电阻两端电压为4V时，该电梯超载自动报警装置报警；
（3）电动机利用了通电线圈在磁场中受力而转动的原理（或弹簧、衔铁、支架结构利用了杠杆原理）。
16．（2023·福建泉州·统考一模）图甲是只有加热、保温功能的电热水器的简易电路图，控制电路中，电源电压U1=6V，Rt为阻值可调的电阻，热敏电阻R1允许通过的最大电流Imax=15mA，其阻值随温度变化关系如图乙，电磁继电器线圈电阻不计。工作电路中，电源电压U2=220V，电阻R1=22Ω，R2=198Ω。当电磁继电器线圈的电流I≤8mA时，衔铁上弹与触点a接通；当电磁继电器线圈的电流I≥10mA时，衔铁被吸下与触点b接通。求：
（1）电热水器加热时的电流；
（2）电热水器的保温功率；
（3）为使控制电路能正常工作，可调电阻R的最小阻值；
（4）可调电阻调为300Ω，电热水器工作稳定后，水温的变化范围。
【答案】（1）10A；（2）220W；（3）200Ω；（4）50~75℃
【解析】解：（1）由题意可知，衔铁被吸下与触点b接通，只有R1的简单电路，电路的总电阻较小，由可知电路的总功率较大，此时处于加热状态，电热水器加热时的电流
（2）当衔铁上弹与触点a接通，电阻R1和R2串联，电路的总电阻较大，由可知电路的总功率较小，此时处于保温状态，电热水器的保温功率
（3）热敏电阻R1允许通过的最大电流
Imax=15mA=0.015A
电路的总电阻
由图乙可知，Rt的最小值是200Ω，可调电阻R的最小阻值
R最小=R总-Rt最小=400Ω-200Ω=200Ω
（4）可调电阻调为300Ω，当电磁继电器线圈的电流I≤8mA时，衔铁上弹与触点a接通，当电磁继电器线圈的电流是8mA时，此时控制电路的总电阻最大，最大阻值
Rt的阻值
Rt最大=R串大-R=750Ω-300Ω=450Ω
由图乙可知，此时水温是75℃，当电磁继电器线圈的电流I≥10mA时，衔铁被吸下与触点b接通，当电磁继电器线圈的电流是10mA时，此时控制电路的总电阻最小，最小阻值
Rt的阻值
Rt最小=R串小-R=600Ω-300Ω=300Ω
由图乙可知，此时水温是50℃，水温的变化范围是50~75℃。
答：（1）电热水器加热时的电流是10A；
（2）电热水器的保温功率是20W；
（3）为使控制电路能正常工作，可调电阻R的最小阻值是200Ω；
（4）可调电阻调为300Ω，电热水器工作稳定后，水温的变化范围是50~75℃。
六、作图题
17．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）如图，阴影区域有垂直于纸面的磁场，一封闭铜质圆形线框用细线悬挂，由左侧静止释放， 线框以 O 点为圆心向下做圆弧运动， 线框刚进入磁场时， 其产生的感应电流方向和受到磁场力的方向如图所示， 请画出线框离开磁场的过程中， 感应电流方向与受磁场力的方向。
【答案】
【解析】线框以 O 点为圆心向下做圆弧运动， 线框刚进入磁场时， 铜质圆形线框右侧部分产生的感应电流方向为沿线框向上，受到磁场力的方向水平向左；线框离开磁场的过程中，铜质圆形线框左侧部分切割磁感线的方向不变，因磁场方向不变，故铜质圆形线框左侧部分中的感应电流也是沿线圈向上；因电流方向不变及磁场方向不变，故铜质圆形线框左侧部分受到的磁场力的方向保持不变，即线框离开磁场的过程中受磁场力的方向水平向左，如下所示：
七、综合题
18．（2022·湖南株洲·统考模拟预测）小明所在物理兴趣小组的同学利用金属管、弹簧测力计、强力磁铁进行了系列实验探究活动。请回答问题。
（1）如图1所示，是小明用弹簧测力计测量出金属管的重力的示意图，若金属管的体积（实心部分）为50cm3，则金属管的密度为 ___________；
A．0.6g/cm3
B．0.8g/cm3
C．6g/cm3
D．8g/cm3
（2）如图2，小明将强力磁铁放入竖直放置的金属管内，发现强力磁铁并未加速下落，而是缓慢下落，造成强力磁铁缓慢下落的原因与下列哪个物理原理相同 ___________；
A．电磁感应
B．磁场对电流的作用
C．磁化
D．电流的磁效应
（3）小明用刻度尺测出金属管的长度为50cm，再用弹簧测力计挂在金属管的右端始终缓慢竖直向上拉起金属管，其示数如图3所示，则金属管的重心离左端的距离为 ___________（金属管的重力如图1）；
A．15cm
B．16cm
C．17.5cm
D．22.5cm
（4）小明将金属管放在水平桌面上用弹簧测力计拉动，弹簧测力计拉力与其移动的距离变化的图像如图4所示，则当时金属管受到的摩擦力以及时弹簧测力计对金属管做的功分别为 ___________。
A．1.8N；0.18J
B．1.2N；0.18J
C．1.2N；0.228J
D．0N；0.228J
【答案】 D A C B
【解析】（1）[1]由图1知，金属管的重力为，所以金属管的质量为
则金属管的密度为
故选D。
（2）[2]当强力磁铁下降时，产生感应电流，从而金属管出现感应磁场，与强力磁铁产生相互作用，使强力磁铁下降减慢，故选A。
（3）[3]由杠杆平衡条件得到
算出
故选C。
（4）[4]拉力逐渐变大，物体由静止变为运动，，物体静止，由图可得F和s的关系
故物体静止，静摩擦力
，物体运动，当，移动距离是
做功
19．（2022·湖南株洲·统考模拟预测）如图是根据初中物理电与磁内容绘制的知识结构图，回答下列问题：
（1）若把两种实验元件填入图中的A、B处，则：“条形磁体”应填在_____处，“通电螺线管”应填在_____处；（两空均填“A”或“B”）
（2）图中能方便、形象地描述磁场的物理模型是_____；
（3）图中的线条表示知识间的逻辑关系，表示“因果关系”的是线条_____，表示“相互作用”的是线条_____。（两空均填“1”、“2”、“3”或“4”）
【答案】 B A 磁感线 1 3
【解析】（1）[1][2]条形磁体是磁体的一种，“条形磁体”应填在B处，通电螺旋管是根据通过导体周围存在磁场制成的，“通电螺旋管”应填在A处。
（2）[3]磁体周围存在磁场，但磁场看不到摸不着，不能直接观察和研究其规律，为了方便形象地描述磁场，物理学上引入磁感线来描述磁场的特点，这种研究问题的方法叫模型法。
（3）[4]分析电磁感应现象和通电导体周围存在磁场可知：电与磁之间互为条件，即表示“因果关系”的是线条1；电动机是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理工作的，表示“相互作用”的是线条3。
实验次数
导体棒移动情况
电流表指针偏转情况
1
竖直向上
不偏转
2
竖直向下
不偏转
3
水平向左
向右偏转
4
水平向右
向左偏转