2022年中考二轮物理总复习突破精讲精练（浙江专用）专题12电和磁（原卷版+解析版）

这是一份2022年中考二轮物理总复习突破精讲精练（浙江专用）专题12电和磁（原卷版+解析版），共39页。试卷主要包含了电磁铁，电磁继电器，扬声器，磁场对通电导线的作用，磁生电等内容，欢迎下载使用。
专题11 电和磁
考点总结
考点一、电磁铁
1.电磁铁：在通电螺线管中插入一根铁芯，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，我们把这种磁体叫电磁铁。
2.工作原理：电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强很多，这是因为铁芯在通电螺线管中被磁化，产生了与原来螺线管方向一致的磁场，因而它的磁性比原来强得多，所以电磁铁就是利用电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁性大大增强的原理工作的。
3.实验探究电磁铁的磁性强弱与电流和线圈匝数的关系

实验方法：控制变量法
实验操作：线圈匝数不变，闭合开关，多次改变滑动变阻器滑片位置，并观察记录吸引大头针的数量；滑片位置固定，多次改变线圈匝数，并相应的闭合开关，观察记录吸引大头针的数量。
实验现象：线圈匝数不变时，电流大时吸引的大头针数量较多；滑片位置固定时，线圈匝数越多，吸引的大头针数量越多。
（4）实验结论：
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。
4.电磁铁的磁性
电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；电磁铁线圈的匝数一定时,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。
5.电磁铁的优点
电磁铁磁性有无，可用通、断电来控制电磁铁磁性强弱，可用改变电流大小来控制电磁铁极性变换，可用改变电流的方向来实现。
5.电磁铁的应用
1）磁悬浮列车 2）电磁起重机

3）扬声器 4）电磁继电器

5）电铃 6）恒温箱

考点二、电磁继电器
1.电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流的装置。
可以实现远距离操纵和自动控制。
1）应用：是电铃、电话和自控电路装置中的重要部件
2）实质：是利用电磁铁来控制工作电路的开关
3）作用：在电路中起着类似于开关的。
2.电磁继电器的构造

电磁铁
衔铁
弹簧（片）
触点 动触点
静触点
电磁继电器的工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
3.工作原理：电磁铁通电时，具有磁性，把衔铁吸下来，将动触点与静触点接触，闭合工作电路，电磁铁断电时，失去磁性，弹簧把衔铁拉起来切断工作电路。
4.实例分析
1）水位自动报警器

温度自动报警器

3）电铃工作原理

考点三、扬声器
1.作用：把电信号转换成声信号。
2.构造：由永磁体、线圈、锥形纸盆构成。
3.工作原理：当线圈中通过电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盘也来回振动，于是扬声器就发出了声音。

考点四、磁场对通电导线的作用
1.现象：给导体通电，导体就运动起来．（通电导体与磁场方向平行时,导体不会运动)
结论： 磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场里受到力的作用，受力方向跟电流的方向、磁感线方向都有关。

2.电动机
1）、电动机可分为直流电动机和交流电动机。
2）、直流电动机主要由磁铁_和_线圈_组成，此外还有换向器、电刷等。
3）、换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流的方向。
3.直流电动机的工作原理



考点五、磁生电
1.电磁感应：
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。
感应电流：由于电磁感应产生的电流就叫做感应电流。感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。
说明：
磁场能产生电流。
B、能量转化：机械能转化为电能。
交流发电机工作原理：电磁感应现象。工作过程中把机械能转化为电能。


1）、实际使用的大型交流发电机结构比较复杂，但仍是由定子和转子两部分组成
2）、为了获得较强的电流，一般采用多匝线圈不动、转动磁极的方式来发电。实用发电机的转子由水轮机、汽轮机等带动旋转。
4.交流电与直流电
1）.交流电：周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流电。（如交流发电机产生的电流）在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率，单位是赫兹，简称赫，符号Hz。
2）.我国交流电的频率为50赫兹
3）.直流电：方向不变的电流，如电池中得到的电流

考点突破
一．选择题（共5小题）
1．（2021•杭州）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．若只改变电的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
2．（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
3．（2021•丽水）丽水处州府城一角的磨盘特别受小孩青睐。当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起（如图）。下列四幅图中能反映其工作原理的是（　　）

A． B．
C． D．
4．（2021•金华）甲、乙为不同条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，如图所示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极，下列描述正确的是（　　）

A．甲、乙都是N极 B．甲、乙都是S极
C．甲是N极，乙是S极 D．甲是S极，乙是N极
5．（2022•绍兴模拟）如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起，下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是（　　）

A． B．
C． D．
二．填空题（共5小题）
6．（2021•宁波模拟）如图是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，电磁铁上端是 　 　极，电梯上无乘客时，电磁铁磁性极弱，衔铁与触点1接触；当电梯上有乘客时，R的阻值减小，电磁铁的磁性变 　 　（选填“强”或“弱”），使衔铁与触点2接触，通过电动机的电流变 　 　（选填“大”或“小”），电动机转动变快，使电梯运动变快。

7．（2021•邢台二模）小明设计了一个道路限载报警器（图甲），R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。
（1）调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会　 　（填“灯亮”、“铃响”）
（2）一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是　 　（填编号）。
A．把变阻器R0的滑片适当左移
B．把电1的电压适当增大
C．把弹簧AB的A端适当左移
D．把电磁铁C适当右移。

8．（2020•贵港）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有 　 　，通电螺线管的a端为 　 　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与电流的 　 　有关。

9．（2020•湖州）方方按如图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 　 　（选填“上方”或“下方”）。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 　 　有关。

10．（2019•黄石）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由　 　（选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为　 　（选填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向　 　（选填“左”或“右”）滑动。

三．实验探究题（共3小题）
11．（2021•镇海区模拟）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验装置。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有磁场，通电螺线管的a端为　 　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图乙所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与　 　有关。

12．（2021•杭州模拟）材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。
材料三：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。

（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针会发生明显偏转的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（2）在奥斯特发现“电流周围存在磁场”之后，科拉顿、法拉第两位物理学家采用逆向思维，基于　 　的假设，从而做了如上材料中的实验。
（3）在科拉顿的实验中，实际上已经满足产生感应电流的条件，但他并未观察到，如何操作才能让他观察到电流表指针发生偏转？　 　。
13．（2021•金华模拟）人们一直认为电与磁没有联系，直到近代许多科学家的出色工作，才将电与磁统一起来。
（1）请你在图1中标明开关闭合后磁感线的方向和甲、丁磁体的磁极。
（2）电磁铁的应用较广泛，用它制成的电磁继电器更是一种自动控制的重要元件。如图2所示是一种水位报警装置的原理图，当水位没有到达金属块A时，　 　灯亮；水位到达金属块A时，　 　灯亮，表示水位过高。

四．解答题（共2小题）
14．（2021•杭州三模）“共享单车”被誉为中国“新四大发明”，一辆单车不仅体现了中国制造的魅力，还体现了低碳环保的生活理念。如图为某品牌的“共享单车”，据图回答问题：
（1）新技术：图示单车核心技术是智能锁，内置有锂电池，其规格为“3.7V 6Ah”，充电方式有以下两种：
①发电花鼓骑行充电：用户在蹬车骑行时，轮胎旋转带动花鼓旋转，花鼓切割磁感线发电，并通过链接稳压管给锂电池充电。则在此过程中，能量的转化是　 　。
②太阳能充电：车筐内置太阳能电池，若此太阳能电池接受到的太阳能平均功率为6瓦，光能转化为电能的效率为20%，则将此智能锁中的锂电池从没有电到充满电，需要　 　小时。
（2）新理念：共享单车体现了低碳环保的生活理念。如表为某用户骑行共享单车的记录，则图中的节约碳排量是指减少　 　气体排放。
8.6
1.0
613
累计骑行（公里）
节约碳排量（千克）
运动成就（大卡）

15．（2021•婺城区模拟）如图1所示为一个恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为热敏电阻（置于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图2所示。箱内电热丝的电阻为40Ω，恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。

（1）图中所示状态，电路处于　 　　（填“加热”或“停止加热”）状态。
（2）箱内电热丝正常工作时通过的电流是多少？正常工作0.5h可以产生多少热量？
（3）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是多少？
（4）滑动变阻器R的作用是　 　和　 　。
专题11 电和磁
考点总结
考点一、电磁铁
1.电磁铁：在通电螺线管中插入一根铁芯，在有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性，我们把这种磁体叫电磁铁。
2.工作原理：电磁铁的磁性比通电螺线管的磁性强很多，这是因为铁芯在通电螺线管中被磁化，产生了与原来螺线管方向一致的磁场，因而它的磁性比原来强得多，所以电磁铁就是利用电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁性大大增强的原理工作的。
3.实验探究电磁铁的磁性强弱与电流和线圈匝数的关系

实验方法：控制变量法
实验操作：线圈匝数不变，闭合开关，多次改变滑动变阻器滑片位置，并观察记录吸引大头针的数量；滑片位置固定，多次改变线圈匝数，并相应的闭合开关，观察记录吸引大头针的数量。
实验现象：线圈匝数不变时，电流大时吸引的大头针数量较多；滑片位置固定时，线圈匝数越多，吸引的大头针数量越多。
（4）实验结论：
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。
4.电磁铁的磁性
电磁铁通电时有磁性，断电时磁性消失；电磁铁线圈的匝数一定时,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。
5.电磁铁的优点
电磁铁磁性有无，可用通、断电来控制电磁铁磁性强弱，可用改变电流大小来控制电磁铁极性变换，可用改变电流的方向来实现。
5.电磁铁的应用
1）磁悬浮列车 2）电磁起重机

3）扬声器 4）电磁继电器

5）电铃 6）恒温箱

考点二、电磁继电器
1.电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流的装置。
可以实现远距离操纵和自动控制。
1）应用：是电铃、电话和自控电路装置中的重要部件
2）实质：是利用电磁铁来控制工作电路的开关
3）作用：在电路中起着类似于开关的。
2.电磁继电器的构造

电磁铁
衔铁
弹簧（片）
触点 动触点
静触点
电磁继电器的工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。
3.工作原理：电磁铁通电时，具有磁性，把衔铁吸下来，将动触点与静触点接触，闭合工作电路，电磁铁断电时，失去磁性，弹簧把衔铁拉起来切断工作电路。
4.实例分析
1）水位自动报警器

温度自动报警器

3）电铃工作原理

考点三、扬声器
1.作用：把电信号转换成声信号。
2.构造：由永磁体、线圈、锥形纸盆构成。
3.工作原理：当线圈中通过电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盘也来回振动，于是扬声器就发出了声音。

考点四、磁场对通电导线的作用
1.现象：给导体通电，导体就运动起来．（通电导体与磁场方向平行时,导体不会运动)
结论： 磁场对通电导线的作用：通电导线在磁场里受到力的作用，受力方向跟电流的方向、磁感线方向都有关。

2.电动机
1）、电动机可分为直流电动机和交流电动机。
2）、直流电动机主要由磁铁_和_线圈_组成，此外还有换向器、电刷等。
3）、换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流的方向。
3.直流电动机的工作原理



考点五、磁生电
1.电磁感应：
闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。
感应电流：由于电磁感应产生的电流就叫做感应电流。感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关。
说明：
磁场能产生电流。
B、能量转化：机械能转化为电能。
交流发电机工作原理：电磁感应现象。工作过程中把机械能转化为电能。


1）、实际使用的大型交流发电机结构比较复杂，但仍是由定子和转子两部分组成
2）、为了获得较强的电流，一般采用多匝线圈不动、转动磁极的方式来发电。实用发电机的转子由水轮机、汽轮机等带动旋转。
4.交流电与直流电
1）.交流电：周期性改变方向的电流叫交变电流，简称交流电。（如交流发电机产生的电流）在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率，单位是赫兹，简称赫，符号Hz。
2）.我国交流电的频率为50赫兹
3）.直流电：方向不变的电流，如电池中得到的电流

考点突破
一．选择题（共5小题）
1．（2021•杭州）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．若只改变电的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
2．（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
3．（2021•丽水）丽水处州府城一角的磨盘特别受小孩青睐。当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起（如图）。下列四幅图中能反映其工作原理的是（　　）

A． B．
C． D．
4．（2021•金华）甲、乙为不同条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，如图所示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极，下列描述正确的是（　　）

A．甲、乙都是N极 B．甲、乙都是S极
C．甲是N极，乙是S极 D．甲是S极，乙是N极
5．（2022•绍兴模拟）如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起，下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是（　　）

A． B．
C． D．
二．填空题（共5小题）
6．（2021•宁波模拟）如图是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，电磁铁上端是 　 　极，电梯上无乘客时，电磁铁磁性极弱，衔铁与触点1接触；当电梯上有乘客时，R的阻值减小，电磁铁的磁性变 　 　（选填“强”或“弱”），使衔铁与触点2接触，通过电动机的电流变 　 　（选填“大”或“小”），电动机转动变快，使电梯运动变快。

7．（2021•邢台二模）小明设计了一个道路限载报警器（图甲），R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。
（1）调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会　 　（填“灯亮”、“铃响”）
（2）一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是　 　（填编号）。
A．把变阻器R0的滑片适当左移
B．把电1的电压适当增大
C．把弹簧AB的A端适当左移
D．把电磁铁C适当右移。

8．（2020•贵港）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有 　 　，通电螺线管的a端为 　 　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与电流的 　 　有关。

9．（2020•湖州）方方按如图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 　 　（选填“上方”或“下方”）。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 　 　有关。

10．（2019•黄石）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由　 　（选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为　 　（选填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向　 　（选填“左”或“右”）滑动。

三．实验探究题（共3小题）
11．（2021•镇海区模拟）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验装置。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有磁场，通电螺线管的a端为　 　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图乙所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与　 　有关。

12．（2021•杭州模拟）材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。
材料三：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。

（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针会发生明显偏转的是　 　（选填“甲”或“乙”）。
（2）在奥斯特发现“电流周围存在磁场”之后，科拉顿、法拉第两位物理学家采用逆向思维，基于　 　的假设，从而做了如上材料中的实验。
（3）在科拉顿的实验中，实际上已经满足产生感应电流的条件，但他并未观察到，如何操作才能让他观察到电流表指针发生偏转？　 　。
13．（2021•金华模拟）人们一直认为电与磁没有联系，直到近代许多科学家的出色工作，才将电与磁统一起来。
（1）请你在图1中标明开关闭合后磁感线的方向和甲、丁磁体的磁极。
（2）电磁铁的应用较广泛，用它制成的电磁继电器更是一种自动控制的重要元件。如图2所示是一种水位报警装置的原理图，当水位没有到达金属块A时，　 　灯亮；水位到达金属块A时，　 　灯亮，表示水位过高。

四．解答题（共2小题）
14．（2021•杭州三模）“共享单车”被誉为中国“新四大发明”，一辆单车不仅体现了中国制造的魅力，还体现了低碳环保的生活理念。如图为某品牌的“共享单车”，据图回答问题：
（1）新技术：图示单车核心技术是智能锁，内置有锂电池，其规格为“3.7V 6Ah”，充电方式有以下两种：
①发电花鼓骑行充电：用户在蹬车骑行时，轮胎旋转带动花鼓旋转，花鼓切割磁感线发电，并通过链接稳压管给锂电池充电。则在此过程中，能量的转化是　 　。
②太阳能充电：车筐内置太阳能电池，若此太阳能电池接受到的太阳能平均功率为6瓦，光能转化为电能的效率为20%，则将此智能锁中的锂电池从没有电到充满电，需要　 　小时。
（2）新理念：共享单车体现了低碳环保的生活理念。如表为某用户骑行共享单车的记录，则图中的节约碳排量是指减少　 　气体排放。
8.6
1.0
613
累计骑行（公里）
节约碳排量（千克）
运动成就（大卡）

15．（2021•婺城区模拟）如图1所示为一个恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为热敏电阻（置于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图2所示。箱内电热丝的电阻为40Ω，恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。

（1）图中所示状态，电路处于　 　　（填“加热”或“停止加热”）状态。
（2）箱内电热丝正常工作时通过的电流是多少？正常工作0.5h可以产生多少热量？
（3）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是多少？
（4）滑动变阻器R的作用是　 　和　 　。

专题11 电和磁
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2021•杭州）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．若只改变电的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大
【分析】（1）由安培定则可判断电磁铁的极性，由磁极间的相互作用和二力平衡知识可判断条形磁铁受到的摩擦力的方向；
（2）根据二力平衡的条件分析桌面对条形磁铁的摩擦力的方向；
（3）（4）电磁铁磁性的大小与电流大小、线圈的匝数有关。
【解答】解：
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。
2．（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
【分析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中会产生感应电流，这是电磁感应现象。
【解答】解：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；故BCD错误，A正确。
故选：A。
3．（2021•丽水）丽水处州府城一角的磨盘特别受小孩青睐。当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起（如图）。下列四幅图中能反映其工作原理的是（　　）

A． B．
C． D．
【分析】闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，在导体中就会产生感应电流，称为电磁感应；据题目中的各个选项逐个分析即可判断。
【解答】解：当人推着磨盘转动时，磨盘上竖着的“丽水”两字和其周围墙壁上的灯同时亮起，能产生电，所以其工作原理是电磁感应现象；
A、该装置是奥斯特实验，说明通电导线周围存在着磁场，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故A不符合题意；
B、该装置没有电，金属棒在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生电流，这是电磁感应现象，能反映题中“磨盘”的工作原理，故B符合题意；
C、该装置是电磁铁，即说明了电流具有磁效应，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故C不符合题意；
D、该装置是电动机原理实验，即说明通电导线在磁场中受力的作用，不能反映题中“磨盘”的工作原理，故D不符合题意。
故选：B。
4．（2021•金华）甲、乙为不同条形磁铁的两个磁极，弧线是部分未标方向的磁感线，如图所示。根据图中小磁针静止时的指向判断甲、乙的磁极，下列描述正确的是（　　）

A．甲、乙都是N极 B．甲、乙都是S极
C．甲是N极，乙是S极 D．甲是S极，乙是N极
【分析】由磁感线的分布可知两磁极极性的关系，由磁极间相互作用规律可知磁极的极性。
【解答】解：由磁感线分布可知两磁极相互排斥，两磁极为同名磁极，小磁针静止时N极指向乙磁极，根据磁极间相互作用规律可知乙磁极为S极，故两磁极均为S极。
故选：B。
5．（2022•绍兴模拟）如图，两个相同的纺锤形磁铁由于磁极间相互吸引而紧紧贴在一起，下列各图能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是（　　）

A． B．
C． D．
【分析】利用磁感线的特点分析判断，即磁感线在磁体的外部由N极指向S极。
【解答】解：如图，两个纺锤形磁铁左右相吸，说明它们的左、右两侧为磁极，由于磁感线在磁体的外部由N极指向S极，所以它们左、右两侧的磁感线从左侧N极指向右侧的S极，或者从右侧的N极指向左侧的S极，故能正确表示纺锤形磁铁周围的磁感线分布特点的是C图；
故选：C。
二．填空题（共5小题）
6．（2021•宁波模拟）如图是智能扶手电梯工作原理图，其中R是压敏电阻，电磁铁上端是 　S　极，电梯上无乘客时，电磁铁磁性极弱，衔铁与触点1接触；当电梯上有乘客时，R的阻值减小，电磁铁的磁性变 　强　（选填“强”或“弱”），使衔铁与触点2接触，通过电动机的电流变 　大　（选填“大”或“小”），电动机转动变快，使电梯运动变快。

【分析】（1）利用安培定则判断电磁铁的极性。安培定则为：用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的方向为螺线管的N极；
（2）左侧为压敏电阻与电磁铁串联的控制电路，右侧为带动电梯运动的电动机工作电路，当衔铁与触点1接触时，R1与电机串联，当衔铁与触点2接触时，电阻R1不连入，电动机两端电压增大。
【解答】解：
（1）读图可知，电流从电磁铁的上端流入，用右手握住螺线管，使四指指向电流的方向，则大拇指所指的下方为螺线管的N极，则上端为S极；
（2）当有人走上电梯后，压敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，电磁铁磁性变强，则衔铁被吸下，衔铁上的触点与触点2接触，则电阻R1被短路，不连入电路，电动机两端电压增大为电电压，通过电动机的电流变大，电动机转速变快，使电梯运动变快。
故答案为：S；强；大。
7．（2021•邢台二模）小明设计了一个道路限载报警器（图甲），R0是变阻器，R是压敏电阻。R的电阻大小随压力大小变化关系如图乙。当超载车辆通过压敏电阻时，限载报警器就会报警。
（1）调试好电路，闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，限载报警器会　铃响　（填“灯亮”、“铃响”）
（2）一般交通主干道的抗压能力比村道路要强得多。若把村道路限载报警器应用到主干道，就要适当调高报警的限载重量，下列操作可行的是　AC　（填编号）。
A．把变阻器R0的滑片适当左移
B．把电1的电压适当增大
C．把弹簧AB的A端适当左移
D．把电磁铁C适当右移。

【分析】（1）分析车辆超载时电磁铁中是否有电流通过，只有电磁铁中有电流通过时电铃才会报警；
（2）分析乙图中压敏电阻的特点，结合欧姆定律和杠杆的相关知识得到调高报警器的限载重量的方法。
【解答】解：（1）闭合开关S1和S2，当超载车辆通过时，压敏电阻的阻值减小，通过电磁铁电路的电流增大，衔铁就会被吸下来，电铃电路接通，因此电铃会响。
（2）①由乙图可知，压敏电阻的阻值随着压力的增大而减小，因此要想提高报警器的限载重量，必须增大电路中的电阻，减小电磁铁电路中的电流，故A正确，B错误；
②观察甲图发现，衔铁和弹簧的部分实际上是一个杠杆，电磁铁的吸引力为动力，弹簧的拉力为阻力；
要适当调高报警器的限载重量（即压敏电阻受到的压力增大），由图乙可知压敏电阻的阻值减小，在变阻器R0接入阻值不变时，总电阻减小，控制电路中电流增大，则电磁铁对衔铁的吸引力增大；
要让衔铁不那么容易被吸下来，由杠杆平衡条件可知，应增大左端的力臂，所以可以增大A端与支点间的距离，即把弹簧AB的A端适当左移。故C正确，D错误。故选AC。
故答案为：（1）铃响；（2）AC。
8．（2020•贵港）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有 　磁场　，通电螺线管的a端为 　S　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与电流的 　方向　有关。

【分析】（1）电流周围存在磁场；
根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引进行判断。
（2）通电螺线管的磁场方向跟电流方向有关。
【解答】解：（1）闭合开关，小磁针发生转动，断开开关，小磁针恢复到原来位置，说明通电螺线管周围存在磁场。
根据异名磁极相互吸引，可以判断通电螺线管a端是S极，b端是N极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，通电螺线管的电流方向相反，小磁针偏转方向相反，说明小磁针受到的磁力相反，说明磁场方向相反，所以通电螺线管的磁场方向跟电流方向有关。
故答案为：（1）磁场；S；（2）方向。
9．（2020•湖州）方方按如图电路进行实验。闭合开关后，小磁针发生偏转。当小磁针静止时N极指向 　下方　（选填“上方”或“下方”）。向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，硬币突然被吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与 　电流大小　有关。

【分析】（1）根据螺线管中的电流方向，利用安培定则判定螺线管的极性，根据磁极间的相互作用规律判定小磁针N极的指向；
（2）通电螺线管磁性的大小与电流大小和线圈的匝数有关。
【解答】解：
（1）由图可知，螺线管中电流的方向是向右的，根据安培定则可知，通电螺线管的上端为N极，下端为S极；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，小磁针的下端为N极，即N极指向下方；
（2）向左移动滑动变阻器的滑片至某一位置时，滑动变阻器的阻值变小，根据欧姆定律可知，螺线管中的电流变大，磁性变强，会把硬币吸起，此现象说明通电螺线管周围的磁场强弱与电流大小有关。
故答案为：下方；电流大小。
10．（2019•黄石）酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封罩，为了方便操作，设计了一个杠杆和电磁铁组合系统来升降密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是由　奥斯特　（选填“法拉第”、“奥斯特”或“安培”）发现的。装置通电后，电磁铁上端为　N　（选填“N”或“S”）极。若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应　大于　（选填“大于”“等于”或“小于”）密封罩的重力，若提不起，则应将滑动变阻器滑片向　左　（选填“左”或“右”）滑动。

【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，即通电导线周围都存在磁场；由小磁针的N极方向可得电磁铁的磁极，由安培定则可得电流流向及电的正负极。
根据电流方向和电磁铁的绕线情况，根据安培定则判断出电磁铁的极性；
根据杠杆的平衡条件判断，不计衔铁、杠杆的质量，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力，
【解答】解：在通电导体放在小磁针上方时，小磁针会发生偏转，即发现电流周围存在磁场。电磁铁的工作原理是电流的磁效应，该现象最早是奥斯特发现的；
由图看出，电流从电磁铁上端流入，依据安培定则，四指顺着电流方向，大拇指应向上握住电磁铁，所以上端为N极。
若密封罩被提起并悬挂于空中，不计衔铁、杠杆的质量，由图可知，衔铁这段电磁吸力的力臂小于密封罩的重力的力臂，根据杠杆的平衡条件，左侧电磁吸力应大于密封罩的重力；
提不起，则应将滑动变阻器滑片向左移动，根据欧姆定律可知，电路中电流变大，衔铁这段电磁吸力就会变大。
故答案为：奥斯特；N；大于；左。
三．实验探究题（共3小题）
11．（2021•镇海区模拟）为了探究通电螺线管外部磁场的方向，小明设计了如图甲所示实验装置。
（1）闭合开关，小磁针转动到如图乙所示位置；断开开关，小磁针又回到原来位置（指向南北），这说明通电螺线管周围有磁场，通电螺线管的a端为　S　极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，发现小磁针转动情况与图乙所示相反。这说明通电螺线管的磁场方向与　电流方向　有关。

【分析】（1）电流周围存在磁场；根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引进行判断。
（2）通电螺线管的磁场方向跟电流方向有关。
【解答】解：（1）闭合开关，小磁针发生转动，断开开关，小磁针恢复到原来位置，说明通电螺线管周围存在磁场；根据异名磁极相互吸引，可以判断通电螺线管a端是S极，b端是N极。
（2）调换电正负极接线后再闭合开关，通电螺线管的电流方向相反，小磁针偏转方向相反，说明小磁针受到的磁力相反，说明磁场方向相反，所以通电螺线管的磁场方向跟电流方向有关。
故答案为：（1）S；（2）电流方向。
12．（2021•杭州模拟）材料一：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了通电导体周围存在磁场。
材料二：1825年，瑞士物理学家科拉顿做了如下实验：他将一个能反映微小变化的电流表，通过导线与螺旋线圈串联成闭合电路，并将螺旋线圈和电流表分别放置在两个相连的房间，如图。他将一个条形磁铁插入螺旋线圈内，同时跑到另一个房间里，观察电流表的指针是否偏转。
材料三：1831年，英国物理学家法拉第用闭合电路的一部分导体，在磁场里切割磁感线的时候，发现导体中产生电流，从而实现了利用磁场获得电流的愿望。

（1）进行奥斯特实验时，在静止的小磁针上方，分别用图甲和乙两种方式放置一根导线。当导线通电时，小磁针会发生明显偏转的是　甲　（选填“甲”或“乙”）。
（2）在奥斯特发现“电流周围存在磁场”之后，科拉顿、法拉第两位物理学家采用逆向思维，基于　磁能产生电　的假设，从而做了如上材料中的实验。
（3）在科拉顿的实验中，实际上已经满足产生感应电流的条件，但他并未观察到，如何操作才能让他观察到电流表指针发生偏转？　将电流表等器材置于同一房间　。
【分析】（1）1820年奥斯特发现：当小磁针发生偏转时，说明了磁场的存在，当电流方向改变时，产生的磁场的方向也改变，故小磁针的偏转方向也改变。
（2）法拉第发现了电磁感应现象。
（3）产生感应电流的条件：闭合电路的部分导体切割磁感线运动。
【解答】解：（1）当通电导线与小磁针平行时，小磁针发生明显偏转；
（2）科拉顿、法拉第等物理学家相继进行如材料所说的实验研究，是基于磁能产生电的科学猜想；
（3）由所给材料可知在科拉顿的实验中已经满足产生感应电流的条件。要使他能观察到电流表指针偏转可以将电流表等器材置于同一房间。
故答案为：（1）甲；（2）磁能产生电；（3）将电流表等器材置于同一房间。
13．（2021•金华模拟）人们一直认为电与磁没有联系，直到近代许多科学家的出色工作，才将电与磁统一起来。
（1）请你在图1中标明开关闭合后磁感线的方向和甲、丁磁体的磁极。
（2）电磁铁的应用较广泛，用它制成的电磁继电器更是一种自动控制的重要元件。如图2所示是一种水位报警装置的原理图，当水位没有到达金属块A时，　绿　灯亮；水位到达金属块A时，　红　灯亮，表示水位过高。

【分析】（1）由电的正负极根据右手螺旋定则得出通电螺线管的左端为N极，右端为S极，再由磁感线是从N极出来，回到S极的规律和磁极间的相互作用规律判断；
（2）根据电磁继电器的工作原理分析，即当电磁铁中通有电流时，吸引衔铁，使工作电路接通。
【解答】解：（1）图中由电流方向是由左侧流入，右侧流出，根据右手螺旋定则可知电磁铁左侧为N极，右侧为S极；在根据磁感线是从N极出来，回到S极的规律和同名磁极相排斥，异名磁极相吸引可知磁感线的方向和甲、丁的极性；如图所示：

（2）当水位没有到达金属块A时，电磁铁A断电，电磁铁无磁性，弹簧C把衔铁拉上与上触点接触，使绿灯接通电，则绿灯亮；水位到达金属块A时，电磁铁中有电流通过，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使衔铁与下触点接触，使红灯接通电，则红灯亮，表示水位过高。
故答案为：（1）见上图；（2）绿； 红。
四．解答题（共2小题）
14．（2021•杭州三模）“共享单车”被誉为中国“新四大发明”，一辆单车不仅体现了中国制造的魅力，还体现了低碳环保的生活理念。如图为某品牌的“共享单车”，据图回答问题：
（1）新技术：图示单车核心技术是智能锁，内置有锂电池，其规格为“3.7V 6Ah”，充电方式有以下两种：
①发电花鼓骑行充电：用户在蹬车骑行时，轮胎旋转带动花鼓旋转，花鼓切割磁感线发电，并通过链接稳压管给锂电池充电。则在此过程中，能量的转化是　机械能转化为电能　。
②太阳能充电：车筐内置太阳能电池，若此太阳能电池接受到的太阳能平均功率为6瓦，光能转化为电能的效率为20%，则将此智能锁中的锂电池从没有电到充满电，需要　18.5　小时。
（2）新理念：共享单车体现了低碳环保的生活理念。如表为某用户骑行共享单车的记录，则图中的节约碳排量是指减少　二氧化碳　气体排放。
8.6
1.0
613
累计骑行（公里）
节约碳排量（千克）
运动成就（大卡）

【分析】（1）①判断能量的转化的关键是分析清楚该过程中消耗了那种形式的能，进而又产生了那种形式的能；
②根据W＝UIt算出电能，根据光能转化为电能的效率为20%算出光能，根据W＝Pt算出充电时间；
（2）低碳”的生活方式就是减少碳的排放。
【解答】解：
（1）①用户在蹬车骑行时，轮胎旋转带动花鼓旋转，花鼓在磁场中切割磁感线产生感应电流而发电，在此过程中，能量的转化是将机械能转化为电能；
②锂电池储存的电能为：W电＝UIt＝3.7V×6A×3600s＝79920J，
光能为：W光399600J；
根据W＝Pt知，
智能锁中的锂电池从没有电到充满电需要的时间：
t66600s＝18.5h；
（2）低碳生活主要是指减少二氧化碳气体的排放。
故答案为：（1）①机械能转化为电能；②18.5；（2）二氧化碳。
15．（2021•婺城区模拟）如图1所示为一个恒温箱温控电路，包括工作电路和控制电路两部分。R为热敏电阻（置于恒温箱内），阻值随温度变化的关系如图2所示。箱内电热丝的电阻为40Ω，恒温箱温控电路工作原理是：加热过程中，恒温箱温度升高到一定值时，控制电路中电流会达到一定值，继电器的衔铁被吸合，工作电路停止加热。

（1）图中所示状态，电路处于　加热　　（填“加热”或“停止加热”）状态。
（2）箱内电热丝正常工作时通过的电流是多少？正常工作0.5h可以产生多少热量？
（3）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是多少？
（4）滑动变阻器R的作用是　保护电路　和　调节恒温箱温控的控制温度　。
【分析】（1）根据被控制电路中电热丝是否工作判断被控电路的工作状态；
（2）知道家庭电路电压是220V，即欧姆定律可计算出电热丝中的电流；
据焦耳定律可以计算出0.5h所释放的热量；
（3）根据图2读出100℃时热敏电阻的阻值，再根据P＝I2R求出此时热敏电阻R消耗的功率；
（4）图中电阻R′为滑动变阻器，滑动变阻器的作用一是保护电路，二是可以调节热敏电阻的阻值达到调节温控箱的控制温度。
【解答】解：（1）由图1可知，电热丝通路，处于加热状态；
（2）知道家庭电路电压是220V，故箱内电热丝正常工作时通过的电流是I5.5A；
此时正常工作0.5h可以产生热量是：
Q＝I2Rt＝（5.5A）2×40Ω×1800s＝2.178×106J；
（3）由图2可知，恒温箱的温度为100℃时，热敏电阻的阻值R＝50Ω，
热敏电阻R消耗的功率：P＝I2R＝（0.02A）2×50Ω＝0.02W；
（4）图中电阻R′为滑动变阻器，其作用有：一是保护电路，二是调节温控箱的控制温度；
故答案为：（1）加热；（2）箱内电热丝正常工作时通过的电流是5.5A；正常工作0.5h可以产生2.178×106J热量；（3）恒温箱的温度为100℃时，继电器线圈中的电流达到20mA，衔铁被吸合，此时热敏电阻R消耗的功率是0.02W；（4）保护电路；调节恒温箱温控的控制温度；