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初中物理苏科版九年级全册第十六章 电磁转换电流的磁场课后练习题
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这是一份初中物理苏科版九年级全册第十六章 电磁转换电流的磁场课后练习题，共33页。试卷主要包含了奥斯特实验过程，实验现象，实验结论等内容，欢迎下载使用。
16.2 电流的磁场（原卷版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 通电直导线周围的磁场
1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置；
2、实验现象：
（1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置；
（2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反；
3、实验结论：
（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关；
（2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁；
（3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家；
（4）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强。
【典例1-1】（2022•宝应县三模）某组同学在做“探究通电直导线周围的磁场”的实验中，按照要求将直导线与小磁针平行放置（如图甲）完成实验后，又将直导线与小磁针垂直放置（如图乙）闭合开关，发现小磁针没动（电路完好），同学们对此原因进行分析讨论，你认为下面4句话正确的是（ ）
①导线周围有磁场 ②导线周围没有磁场
③磁针没有受到磁力的作用 ④磁针受到了磁力的作用
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【典例1-2】（2022•徐州）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 。
【变式1-1】（2022•常熟市模拟）如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（ ）
A．实验中的直导线必须放置在南北方向
B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流
C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转
D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变
【变式1-2】（2022•立山区一模）1820年4月的一天，奥斯特讲课时突发奇想，在导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能 放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转。随后奥斯特花了三个月时间，做了60多个实验证明电流的确能使磁针偏转，这种现象称为 。奥斯特的发现，揭示了 间的本质联系。
考点2 通电螺线管的磁场
1、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似如图：
2、通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断；
3、通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题；
4、以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”；
5、通电螺线管外部的磁场方向是从N极到S极，内部的磁场方向是从S极到N极．螺线管附近的小磁针自由静止时N极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）。
。
6、安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。初中教材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【典例2-1】（2021秋•义马市期末）如图所示的通电螺线管，四个小磁针静止后，N极指向正确的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【典例2-2】（2022春•杭州期中）小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。
（1）在实验中 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
（2）实验中“轻触”的目的 。
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 （填“会”或“不会”）改变，
（4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 成无数个“小磁针”，受到磁力的作用。
【变式2-1】（2021秋•义马市期末）在做探究实验时，某同学将螺线管按如图所示沿东西方向摆放，然后给螺线管通电，看到的现象是通电螺线管（ ）
A．仍保持在原来的位置上 B．不停地转动下去
C．转动后停在南北方向上 D．转动后停在任意位置上
【变式2-2】（2022•娄星区模拟）如图，小磁针在纸面上能自由转动。闭合开关后，通电螺线管的上端小磁针将沿 方向转动（“顺时针”或“逆时针”）。当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁场将 （选填“变强”“变弱”或“不变”）。
考点3 电磁铁
1、电磁铁及其磁性强弱的影响因素：电磁铁是由线圈和铁芯组成（实质是内有铁芯的螺线管），在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈就做成了一个简单的电磁铁，通电后它能产生磁性。电磁铁的线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就越强。
2、电磁铁的构造和原理及其应用：
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁；
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理；
（3）电磁铁的应用：电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：
①牵引电磁铁--主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；
②起重电磁铁--用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；
③制动电磁铁--主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；
④自动电器的电磁系统--如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；
⑤其他用途的电磁铁--如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等
3、电磁铁（与永磁体相比）的优点：
（1）电磁铁磁性的有无可以由通电、断电（电流的有无）来控制。；
（2）电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制；
（3）电磁铁的N、S极是由线圈中的电流方向决定的，便于人工控制；
【典例3-1】（2021秋•大城县期末）如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A．开关S拨到a时，小磁针静止时A端为S极
B．开关S拨到a时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．开关S由a拨到b时，电磁铁的磁极发生改变
D．开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性增强
【典例3-2】（2022•海州区模拟）如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 （选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 （选填“S”或“N”）极，当滑片P向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【变式3-1】（2022•烟台）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【变式3-2】（2022•雁塔区校级模拟）如图所示为家用燃气热水器工作原理示意图。当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧时，活塞由于右侧的压强 （选填“增大”或“减小”）而向右移动，拉动连杆使控制开关S闭合，从而接通电磁铁和电子点火器，电磁铁对燃气电磁阀产生 ，使其打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。热水器把10L、25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
考点4 电磁继电器
1、电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成；其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成；低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成；
2、工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。
【典例4-1】（2022•鼓楼区校级模拟）如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（ ）
A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线
B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光
C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大
D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1
【典例4-2】（2022•湛江模拟）如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”），将 吸下，抢跑指示灯 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
【变式4-1】（2022•常德）如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位达到金属块A时（日常生活用水是导电的），电路中（ ）
A．绿灯亮 B．红灯亮
C．红灯、绿灯都亮 D．红灯、绿灯都不亮
【变式4-2】（2022•丹东）如图所示，是一种水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A时， 灯亮；此时电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。（容器内的水是导电的）
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•宝山区二模）最先发现电流磁效应的科学家是（ ）
A．牛顿 B．奥斯特 C．欧姆 D．焦耳
2．（2022•桐庐县一模）科学需要实验探究。如图，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。下列分析正确的是（ ）
A．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁场
B．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁感线
C．直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线没有力的作用
D．改变电池正负极，原来静止的小磁针发生转动方向不变
3．（2022•北京模拟）小明利用铁屑探究通电螺线管的磁场，通电后轻敲玻璃板，小磁针和铁屑静止时分布情况如图所示，则下列磁感线描述正确的是（ ）
A．B．C．D．
4．（2022•五华区校级三模）图甲中小磁针静止在螺线管附近，图乙中弹簧测力计下端挂一条形磁体，且与螺线管B在同一竖直线上，闭合开关S后，下列判断正确的是（ ）
A．甲图中小磁针沿顺时针方向偏转
B．甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向右
C．乙图中只改变电流的方向，测力计的示数变大
D．丙图中小磁针的N指向地理南极
5．（2021•东台市校级模拟）下列对图示实验的解释，正确的是（ ）
A．图甲中的实验可得出磁铁异名磁极相互排斥
B．图乙中的实验可得出磁场能够产生电流
C．图丙中的实验能表示机械能转化为电能
D．图丁中的测电笔的氖管发光说明它与火线接触
6．（2022•深圳模拟）某同学在做“探究电磁铁的特点”的实验中，使用两个规格相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右滑动
B．图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
C．图中两电磁铁的线圈串联，是为了探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．若将两电磁铁上部靠近它们会相互排斥
7．（2022•八步区模拟）图所示的四幅课本的插图中，用于描述电磁铁应用的是（ ）
A．司南（指南针） B．电铃
C．发动机 D．动圈式话筒
8．（2022•海州区模拟）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
二、填空题。
9．（2022•沈阳模拟）如图所示，闭合开关，滑片P向左移动过程中，条形磁体对水平地面的压强变 。电阻R0中电子的定向移动方向为 （选填“A到B”或“B到A”）。
10．（2022•思明区二模）如图是人工心脏泵的原理图，磁体固定在左侧，电磁铁AB固定在活塞上，活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。当线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 （填“流入”或“流出”）活塞筒。
11．（2022•碑林区校级模拟）如图是一个颈椎按摩仪的结构示意图，ABO可以看做是一个杠杆.O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头，当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形碰体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动，按摩槌头给颈部的力大小为6N。已知AB：AO＝3：4，ABO可以看做一个 杠杆，电磁铁的原理是 ，此时电磁铁的上端为 极，条形磁体会受到的引力或斥力为 。
12．（2021秋•卢龙县期末）如图所示为车库积水自动报警器原理图，其核心是一电磁继电器。图中A、B位置可以安装电铃或LDE灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃工作时利用了电流的 效应，它应该安装在图中的 （选填“A”或“B”）位置；电磁继电器实质是一种 （选填“用电器”或“开关”）。
三、作图题。
13．（2022•合肥三模）请你根据图中通电螺线管上方小磁针静止时的指向，标出电源右端的极性（标“+”或“﹣”）。
14．（2022•京口区校级二模）图中，请根据小磁针静止时N极的指向标出A点的磁感线方向，并在括号内标出电源左端的极性。
16.2 电流的磁场（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 通电直导线周围的磁场
1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置；
2、实验现象：
（1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置；
（2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反；
3、实验结论：
（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关；
（2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁；
（3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家；
（4）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强。
【典例1-1】（2022•宝应县三模）某组同学在做“探究通电直导线周围的磁场”的实验中，按照要求将直导线与小磁针平行放置（如图甲）完成实验后，又将直导线与小磁针垂直放置（如图乙）闭合开关，发现小磁针没动（电路完好），同学们对此原因进行分析讨论，你认为下面4句话正确的是（ ）
①导线周围有磁场 ②导线周围没有磁场
③磁针没有受到磁力的作用 ④磁针受到了磁力的作用
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】B。
【解答】解：将直导线与小磁针垂直放置，闭合开关，导线中有电流通过，则导线的周围存在磁场，故①正确，②错误；
小磁针的N极的指向与磁场的方向相同，即小磁针的受力方向与磁场方向相同，所以小磁针不会偏转，故③错误，④正确；
故选：B。
【典例1-2】（2022•徐州）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 北 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 发生偏转 ，说明通电导线周围存在 磁场 。
【答案】北；发生偏转；磁场。
【解答】解：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，静止时的小磁针受到地磁场的作用，小磁针的N极应指向地理北方；
将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，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。
故答案为：北；发生偏转；磁场。
【变式1-1】（2022•常熟市模拟）如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（ ）
A．实验中的直导线必须放置在南北方向
B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流
C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转
D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变
【答案】D。
【解答】解：
A、因为地磁场的方向为南北方向，所以小磁针的方向静止时指向南北，再证明电流周围存在磁场，不受地磁场的干扰，应将导线水平南北放置，故A正确；
B、小磁针偏转不明显，说明磁场较弱，可以增大导线中的电流来增大磁场的强度，故B正确；
C、当导线中电流方向改变时，磁场的方向发生了变化，则小磁针N极垂直纸面向外偏转，故C正确；
D、把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，磁场方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D错误。
故选：D。
【变式1-2】（2022•立山区一模）1820年4月的一天，奥斯特讲课时突发奇想，在导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能 平行 放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转。随后奥斯特花了三个月时间，做了60多个实验证明电流的确能使磁针偏转，这种现象称为 电流的磁效应 。奥斯特的发现，揭示了 电与磁 间的本质联系。
【答案】平行；电流的磁效应；电与磁。
【解答】解：由于原来小磁针静止在南北方向（地磁场的作用），所以为了回避因地磁场的作用，应该将导线南北放置；在沿南北方向的导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能平行放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转，电流的确能使磁针偏转，这种现象称为电流的磁效应。奥斯特的发现，揭示了电与磁的本质联系。
故答案为：平行；电流的磁效应；电与磁。
考点2 通电螺线管的磁场
1、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似如图：
2、通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断；
3、通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题；
4、以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”；
5、通电螺线管外部的磁场方向是从N极到S极，内部的磁场方向是从S极到N极．螺线管附近的小磁针自由静止时N极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）。
。
6、安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。初中教材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【典例2-1】（2021秋•义马市期末）如图所示的通电螺线管，四个小磁针静止后，N极指向正确的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【答案】B。
【解答】解：由图可知，电流从螺线管的右端流入，根据安培定则可知，螺线管的右端为N极、左端为S极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针①的右端为N极、小磁针②的左端为N极、小磁针③的左端为S极、小磁针④的左端为N极，故①②④正确。
故选：B。
【典例2-2】（2022春•杭州期中）小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。
（1）在实验中 不可以 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
（2）实验中“轻触”的目的 克服摩擦力对铁屑的影响 。
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 不会 （填“会”或“不会”）改变，
（4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 磁化 成无数个“小磁针”，受到磁力的作用。
【答案】（1）不可以；（2）克服摩擦力对铁屑的影响；（3）不会；（4）磁化。
【解答】解：
（1）铜是非磁性物质，在实验中不可以用铜屑代替铁屑显示磁场分布；
（2）在板面上均匀撒满铁屑，铁屑受到摩擦力的作用，实验中“轻触”的目的是克服摩擦力对铁屑的影响；
（3）只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但磁感线的形状不变，将电源的正负极对调后，铁屑的分布情况不改变；
（4）细铁屑在磁场中会被磁化为无数个小磁针，所以铁屑会有规律的排列。
故答案为：（1）不可以；（2）克服摩擦力对铁屑的影响；（3）不会；（4）磁化。
【变式2-1】（2021秋•义马市期末）在做探究实验时，某同学将螺线管按如图所示沿东西方向摆放，然后给螺线管通电，看到的现象是通电螺线管（ ）
A．仍保持在原来的位置上 B．不停地转动下去
C．转动后停在南北方向上 D．转动后停在任意位置上
【答案】C。
【解答】解：根据安培定则可判断出左端为螺线管的S极，右端为N极。悬挂的螺线管由于受到地磁场的作用，同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，其静止后会停在南北方向，具体情况是：右端指向北方，左端指向南方，故C正确。
故选：C。
【变式2-2】（2022•娄星区模拟）如图，小磁针在纸面上能自由转动。闭合开关后，通电螺线管的上端小磁针将沿 顺时针 方向转动（“顺时针”或“逆时针”）。当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁场将 变弱 （选填“变强”“变弱”或“不变”）。
【答案】顺时针；变弱。
【解答】解：
（1）由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向上，故螺线管上方为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S将向螺线管靠近，N极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动；
（2）当滑动变阻器的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性变弱。
故答案为：顺时针；变弱。
考点3 电磁铁
1、电磁铁及其磁性强弱的影响因素：电磁铁是由线圈和铁芯组成（实质是内有铁芯的螺线管），在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈就做成了一个简单的电磁铁，通电后它能产生磁性。电磁铁的线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就越强。
2、电磁铁的构造和原理及其应用：
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁；
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理；
（3）电磁铁的应用：电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：
①牵引电磁铁--主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；
②起重电磁铁--用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；
③制动电磁铁--主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；
④自动电器的电磁系统--如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；
⑤其他用途的电磁铁--如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等
3、电磁铁（与永磁体相比）的优点：
（1）电磁铁磁性的有无可以由通电、断电（电流的有无）来控制。；
（2）电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制；
（3）电磁铁的N、S极是由线圈中的电流方向决定的，便于人工控制；
【典例3-1】（2021秋•大城县期末）如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A．开关S拨到a时，小磁针静止时A端为S极
B．开关S拨到a时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．开关S由a拨到b时，电磁铁的磁极发生改变
D．开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性增强
【答案】A。
【解答】解：
A、从图可知，当开关S拨到a时，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁左端是N极，右端是S极；由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时B端为N极、A端为S极，故A正确；
B、开关S拨到a，滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故B错误；
C、开关S由a拨到b时，电磁铁中的绕线方法、电流方向不变，则磁极不变，故C错误；
D、将开关S由a换到b时，调节变阻器的滑片P，保持电流表的示数不变，即电流不变，将开关S由a换到b时，线圈匝数减少，则电磁铁的磁性减弱，故D错误。
故选：A。
【典例3-2】（2022•海州区模拟）如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 不存在 （选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 N （选填“S”或“N”）极，当滑片P向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】不存在；N；变小。
【解答】解：
（1）磁感线一种理想化的物理模型，实际上并不存在，磁场不是由磁感线组成的。
（2）电流从螺线管的左侧流入，右侧流出，根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，因此可以确定小磁针的左端为S极，右端为N极。
（3）当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性变弱，对铁块的吸引力变小，依据二力平衡条件，故铁块受到的摩擦力将变小。
故答案为：不存在；N；变小。
【变式3-1】（2022•烟台）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【答案】D。
【解答】解：
A、利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误。
B、当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故B错误。
CD、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，通过指示灯的电流变大，灯泡变亮，故C错误、D正确。
故选：D。
【变式3-2】（2022•雁塔区校级模拟）如图所示为家用燃气热水器工作原理示意图。当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧时，活塞由于右侧的压强 减小 （选填“增大”或“减小”）而向右移动，拉动连杆使控制开关S闭合，从而接通电磁铁和电子点火器，电磁铁对燃气电磁阀产生 磁性 ，使其打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。热水器把10L、25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是 8.4×105 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】减小；磁性；8.4×105。
【解答】解：淋浴时，打开淋浴阀，水的流速变大，活塞右侧压强减小，则活塞向右移动，开关S闭合，电磁铁产生磁性，使燃气电磁阀打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。
根据ρ＝可知，水的质量m＝ρV＝1×103kg/m3×10×10﹣3m3＝10kg；
水吸收的热量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（45℃﹣25℃）＝8.4×105J。
故答案为：减小；磁性；8.4×105。
考点4 电磁继电器
1、电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成；其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成；低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成；
2、工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。
【典例4-1】（2022•鼓楼区校级模拟）如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（ ）
A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线
B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光
C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大
D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1
【答案】B。
【解答】解：
A、开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确；
B、如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故B错误；
C、当光照强度增大时，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，根据串联电路的电阻关系可知，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，根据P＝UI可知，控制电路的功率变大，故C正确；
D、由题知，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图可知此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，根据I＝可知控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小；电磁铁的吸合电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，衔铁被吸下时电路的总电阻不变，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，此时光敏电阻的阻值较大，则应换用阻值较小的R1，故D正确。
故选：B。
【典例4-2】（2022•湛江模拟）如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 增强 （填“增强”或“减弱”），将 衔铁 吸下，抢跑指示灯 L2 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
【答案】增强；衔铁；L2。
【解答】解：
由图知，工作人员闭合开关S1，S2，左侧电路接通，但压敏电阻阻值较大，根据欧姆定律可知电路中电流很小，电磁铁的磁性很弱，不会将衔铁吸下来，右侧电路发令指示灯L1接通，运动员抢跑后，压敏电阻阻值变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，则通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性变强，将上方的衔铁吸下，此时，发令指示灯L1熄灭，抢跑指示灯L2接通，故L2亮，可判定运动员抢跑。
故答案为：增强；衔铁；L2。
【变式4-1】（2022•常德）如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位达到金属块A时（日常生活用水是导电的），电路中（ ）
A．绿灯亮 B．红灯亮
C．红灯、绿灯都亮 D．红灯、绿灯都不亮
【答案】B。
【解答】解：图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。
故选：B。
【变式4-2】（2022•丹东）如图所示，是一种水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A时， 红 灯亮；此时电磁铁的上端为 N （选填“N”或“S”）极。（容器内的水是导电的）
【答案】红；N。
【解答】解：当水位到达金属块A时，左端的控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使红灯电路接通，红灯亮；
根据安培定则可知，螺线管的上端是N极。
故答案为：红；N。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•宝山区二模）最先发现电流磁效应的科学家是（ ）
A．牛顿 B．奥斯特 C．欧姆 D．焦耳
【答案】B。
【解答】解：A、牛顿发现了力学三大定律，故A不合题意；
B、奥斯特是最早发现电流磁效应的科学家，故B符合题意；
C、欧姆通过实验总结了欧姆定律，故C不合题意；
D、焦耳通过实验得出了焦耳定律，故D不合题意。
故选：B。
2．（2022•桐庐县一模）科学需要实验探究。如图，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。下列分析正确的是（ ）
A．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁场
B．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁感线
C．直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线没有力的作用
D．改变电池正负极，原来静止的小磁针发生转动方向不变
【答案】A。
【解答】解：
AB、当直导线通电时，小磁针会发生偏转，该实验说明电流周围存在磁场；磁感线实际不存在，是为了描述磁场的分布假想的曲线，故A正确，B错误；
C、直导线仍然未动，直导线对小磁针有力的作用，由于物体间力的作用是相互的，偏转的小磁针对直导线也有力的作用，故C错误；
D、磁场方向与电流方向有关，改变电池正负极，电流的方向改变，磁场的方向改变，原来静止的小磁针发生转动方向改变，故D错误。
故选：A。
3．（2022•北京模拟）小明利用铁屑探究通电螺线管的磁场，通电后轻敲玻璃板，小磁针和铁屑静止时分布情况如图所示，则下列磁感线描述正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B。
【解答】解：由图可知，小磁针的N极指向左侧，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为S极，右端为N极；
根据磁体周围的磁感线是从N极出来，回到S极的闭合曲线，且其内部的磁感线方向正好相反可知，只有选项B是正确的。
故选：B。
4．（2022•五华区校级三模）图甲中小磁针静止在螺线管附近，图乙中弹簧测力计下端挂一条形磁体，且与螺线管B在同一竖直线上，闭合开关S后，下列判断正确的是（ ）
A．甲图中小磁针沿顺时针方向偏转
B．甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向右
C．乙图中只改变电流的方向，测力计的示数变大
D．丙图中小磁针的N指向地理南极
【答案】C。
【解答】解：
A、右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端，可以确定螺线管的左端为S极，右端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针沿逆时针方向偏转，故A错误；
B、磁体周围的磁感线是从N极出来回到S极的，磁场的方向与磁感线的方向相同，甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向左，故B错误；
C、根据安培定则可知，螺线管上端为N极，同名磁极相互排斥；图中只改变电流的方向，螺线管的上端为S极，异名磁极相互吸引，所以测力计的示数变大，故C正确；
D、在地理赤道附近，悬挂起来的小磁针静止时，小磁针的N极指向地理的北极附近，故D错误。
故选：C。
5．（2021•东台市校级模拟）下列对图示实验的解释，正确的是（ ）
A．图甲中的实验可得出磁铁异名磁极相互排斥
B．图乙中的实验可得出磁场能够产生电流
C．图丙中的实验能表示机械能转化为电能
D．图丁中的测电笔的氖管发光说明它与火线接触
【答案】D。
【解答】解：
A、甲图中的实验可得出磁铁异名磁极相互吸引，故A错误；
B、乙图是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故B错误；
C、丙图中有电源，是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，是电流的磁效应，不是机械能转化为电能，故C错误；
D、丁图中测电笔的氖管发光，是因为它与火线接触，故D正确。
故选：D。
6．（2022•深圳模拟）某同学在做“探究电磁铁的特点”的实验中，使用两个规格相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右滑动
B．图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
C．图中两电磁铁的线圈串联，是为了探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．若将两电磁铁上部靠近它们会相互排斥
【答案】B。
【解答】解：A、线圈匝数一定时，电流越大电磁铁的磁性越强，所以滑动变阻器的阻值要变小，则应将滑动变阻器向左端滑动，故A错误；
B、从图中可以看出，线圈匝数多的线圈吸引的大头针数量多，所以图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，故B正确；
C、将两个电磁铁串联起来，通过它们的电流是相同的，而线圈匝数不同，根据控制变量法，是为探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误；
D、由安培定则可知，左边的电磁铁上端为S极，下端为N极，右边的电磁铁上端为N极，下端为S极，根据磁极间的作用规律可知，将两电磁铁上部靠近它们会相互吸引，故D错误。
故选：B。
7．（2022•八步区模拟）图所示的四幅课本的插图中，用于描述电磁铁应用的是（ ）
A．司南（指南针） B．电铃
C．发动机 D．动圈式话筒
【答案】B。
【解答】解：A、司南应用了磁体可以指示南北的性质，与电磁铁无关，故A不合题意；
B、在电铃中，有铁芯的通电螺线管组成了电磁铁；通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸下来，使小锤敲击铃碗发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声了，故B符合题意；
C、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，没有用到电磁铁，故C不合题意；
D、动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，用的是永久磁体，没有用到电磁铁，故D不合题意。
故选：B。
8．（2022•海州区模拟）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
【答案】C。
【解答】解：A、更换弹性更好的弹簧，衔铁更不容易被吸下来，故A错误；
B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性会变弱，使衔铁没有被吸下，不能正常报警，故B错误；
C、增加控制电路的电源电压，当AB接通时，电路中的电流较大，电磁铁磁性增强，电磁铁能把衔铁吸引下来，故C正确；
D、增加工作电路电压，不会影响到电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故D错误。
故选：C。
二、填空题。
9．（2022•沈阳模拟）如图所示，闭合开关，滑片P向左移动过程中，条形磁体对水平地面的压强变
增大 。电阻R0中电子的定向移动方向为 B到A （选填“A到B”或“B到A”）。
【答案】增大；B到A。
【解答】解：
（1）闭合开关S，当滑片P向左端移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，则电磁铁的磁性增强；开关闭合，电流从螺线管的上方流入，根据安培定则可知通电螺线管的下端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管对条形磁体有向下的斥力；当滑片P向左端移动时，电磁铁的磁性增强，通电螺线管对条形磁体向下的斥力增大，则条形磁体对水平地面的压力增大，受力面积不变，由p＝可知，条形磁体对水平地面的压强增大；
（2）电路中，电流的方向是从A到B，自由电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电阻R0中电子的定向移动方向为B到A。
故答案为：增大；B到A。
10．（2022•思明区二模）如图是人工心脏泵的原理图，磁体固定在左侧，电磁铁AB固定在活塞上，活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。当线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 S 极，血液会 流入 （填“流入”或“流出”）活塞筒。
【答案】S；流入。
【解答】解：线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极；电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞会向左移动，活塞筒的气压减小，而泵室上下方血管内的血压较大，结合题意可知此时阀门S1关闭，S2打开，则下方血液经过S2流入活塞筒。
故答案为：S；流入。
11．（2022•碑林区校级模拟）如图是一个颈椎按摩仪的结构示意图，ABO可以看做是一个杠杆.O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头，当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形碰体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动，按摩槌头给颈部的力大小为6N。已知AB：AO＝3：4，ABO可以看做一个 费力 杠杆，电磁铁的原理是 电流的磁效应 ，此时电磁铁的上端为 N 极，条形磁体会受到的引力或斥力为 24N 。
【答案】费力；电流的磁效应；N；24N。
【解答】解：（1）杠杆在使用的过程中，O为支点，A点受到的力为阻力，B点受到的力为动力，阻力臂大于动力臂，为费力杠杆；
（2）电磁铁通电后具有磁性，利用的是电流的磁效应的原理；
（3）电磁铁的上端与N极相互排斥，所以电磁铁的上端为N极；
（4）根据题意可知，AB：AO＝3：4，则AO：BO＝4：1；
根据杠杆平衡条件可知：GA×AO＝F×BO，则：F＝＝6N×4＝24N。
故答案为：费力；电流的磁效应；N；24N。
12．（2021秋•卢龙县期末）如图所示为车库积水自动报警器原理图，其核心是一电磁继电器。图中A、B位置可以安装电铃或LDE灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃工作时利用了电流的 磁 效应，它应该安装在图中的 B （选填“A”或“B”）位置；电磁继电器实质是一种 开关 （选填“用电器”或“开关”）。
【答案】磁；B；开关。
【解答】解：电铃的主要部件是电磁铁，电磁铁利用了电流的磁效应；
车库没有积水时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，LED灯亮，说明A为LED灯；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，使得B的电路接通，电铃发出声音，所以电铃应安装在图中的B位置。
电磁继电器的实质是一个间接开关，它连接两个电路，是通过控制电路的通断来控制工作电路的通断的开关。
故答案为：磁；B；开关。
三、作图题。
13．（2022•合肥三模）请你根据图中通电螺线管上方小磁针静止时的指向，标出电源右端的极性（标“+”或“﹣”）。
【解答】解：由图知，小磁针的右侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为S极，左端为N极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极；
14．（2022•京口区校级二模）图中，请根据小磁针静止时N极的指向标出A点的磁感线方向，并在括号内标出电源左端的极性。
【解答】解：由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针自由静止时，与小磁针N极靠近的螺线管的右端是S极，左端为N极；根据图示的线圈绕向和螺线管的NS极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的右端流入，左端流出，因此电源的右端为正极，电源的左端是负极；磁感线方向从N极指向S极；如下图所示：
16.2 电流的磁场（原卷版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 通电直导线周围的磁场
1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置；
2、实验现象：
（1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置；
（2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反；
3、实验结论：
（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关；
（2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁；
（3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家；
（4）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强。
【典例1-1】（2022•宝应县三模）某组同学在做“探究通电直导线周围的磁场”的实验中，按照要求将直导线与小磁针平行放置（如图甲）完成实验后，又将直导线与小磁针垂直放置（如图乙）闭合开关，发现小磁针没动（电路完好），同学们对此原因进行分析讨论，你认为下面4句话正确的是（ ）
①导线周围有磁场 ②导线周围没有磁场
③磁针没有受到磁力的作用 ④磁针受到了磁力的作用
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【典例1-2】（2022•徐州）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 。
【变式1-1】（2022•常熟市模拟）如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（ ）
A．实验中的直导线必须放置在南北方向
B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流
C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转
D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变
【变式1-2】（2022•立山区一模）1820年4月的一天，奥斯特讲课时突发奇想，在导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能 放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转。随后奥斯特花了三个月时间，做了60多个实验证明电流的确能使磁针偏转，这种现象称为 。奥斯特的发现，揭示了 间的本质联系。
考点2 通电螺线管的磁场
1、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似如图：
2、通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断；
3、通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题；
4、以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”；
5、通电螺线管外部的磁场方向是从N极到S极，内部的磁场方向是从S极到N极．螺线管附近的小磁针自由静止时N极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）。
。
6、安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。初中教材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【典例2-1】（2021秋•义马市期末）如图所示的通电螺线管，四个小磁针静止后，N极指向正确的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【典例2-2】（2022春•杭州期中）小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。
（1）在实验中 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
（2）实验中“轻触”的目的 。
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 （填“会”或“不会”）改变，
（4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 成无数个“小磁针”，受到磁力的作用。
【变式2-1】（2021秋•义马市期末）在做探究实验时，某同学将螺线管按如图所示沿东西方向摆放，然后给螺线管通电，看到的现象是通电螺线管（ ）
A．仍保持在原来的位置上 B．不停地转动下去
C．转动后停在南北方向上 D．转动后停在任意位置上
【变式2-2】（2022•娄星区模拟）如图，小磁针在纸面上能自由转动。闭合开关后，通电螺线管的上端小磁针将沿 方向转动（“顺时针”或“逆时针”）。当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁场将 （选填“变强”“变弱”或“不变”）。
考点3 电磁铁
1、电磁铁及其磁性强弱的影响因素：电磁铁是由线圈和铁芯组成（实质是内有铁芯的螺线管），在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈就做成了一个简单的电磁铁，通电后它能产生磁性。电磁铁的线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就越强。
2、电磁铁的构造和原理及其应用：
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁；
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理；
（3）电磁铁的应用：电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：
①牵引电磁铁--主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；
②起重电磁铁--用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；
③制动电磁铁--主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；
④自动电器的电磁系统--如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；
⑤其他用途的电磁铁--如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等
3、电磁铁（与永磁体相比）的优点：
（1）电磁铁磁性的有无可以由通电、断电（电流的有无）来控制。；
（2）电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制；
（3）电磁铁的N、S极是由线圈中的电流方向决定的，便于人工控制；
【典例3-1】（2021秋•大城县期末）如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A．开关S拨到a时，小磁针静止时A端为S极
B．开关S拨到a时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．开关S由a拨到b时，电磁铁的磁极发生改变
D．开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性增强
【典例3-2】（2022•海州区模拟）如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 （选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 （选填“S”或“N”）极，当滑片P向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【变式3-1】（2022•烟台）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【变式3-2】（2022•雁塔区校级模拟）如图所示为家用燃气热水器工作原理示意图。当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧时，活塞由于右侧的压强 （选填“增大”或“减小”）而向右移动，拉动连杆使控制开关S闭合，从而接通电磁铁和电子点火器，电磁铁对燃气电磁阀产生 ，使其打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。热水器把10L、25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
考点4 电磁继电器
1、电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成；其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成；低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成；
2、工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。
【典例4-1】（2022•鼓楼区校级模拟）如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（ ）
A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线
B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光
C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大
D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1
【典例4-2】（2022•湛江模拟）如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 （填“增强”或“减弱”），将 吸下，抢跑指示灯 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
【变式4-1】（2022•常德）如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位达到金属块A时（日常生活用水是导电的），电路中（ ）
A．绿灯亮 B．红灯亮
C．红灯、绿灯都亮 D．红灯、绿灯都不亮
【变式4-2】（2022•丹东）如图所示，是一种水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A时， 灯亮；此时电磁铁的上端为 （选填“N”或“S”）极。（容器内的水是导电的）
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•宝山区二模）最先发现电流磁效应的科学家是（ ）
A．牛顿 B．奥斯特 C．欧姆 D．焦耳
2．（2022•桐庐县一模）科学需要实验探究。如图，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。下列分析正确的是（ ）
A．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁场
B．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁感线
C．直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线没有力的作用
D．改变电池正负极，原来静止的小磁针发生转动方向不变
3．（2022•北京模拟）小明利用铁屑探究通电螺线管的磁场，通电后轻敲玻璃板，小磁针和铁屑静止时分布情况如图所示，则下列磁感线描述正确的是（ ）
A．B．C．D．
4．（2022•五华区校级三模）图甲中小磁针静止在螺线管附近，图乙中弹簧测力计下端挂一条形磁体，且与螺线管B在同一竖直线上，闭合开关S后，下列判断正确的是（ ）
A．甲图中小磁针沿顺时针方向偏转
B．甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向右
C．乙图中只改变电流的方向，测力计的示数变大
D．丙图中小磁针的N指向地理南极
5．（2021•东台市校级模拟）下列对图示实验的解释，正确的是（ ）
A．图甲中的实验可得出磁铁异名磁极相互排斥
B．图乙中的实验可得出磁场能够产生电流
C．图丙中的实验能表示机械能转化为电能
D．图丁中的测电笔的氖管发光说明它与火线接触
6．（2022•深圳模拟）某同学在做“探究电磁铁的特点”的实验中，使用两个规格相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右滑动
B．图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
C．图中两电磁铁的线圈串联，是为了探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．若将两电磁铁上部靠近它们会相互排斥
7．（2022•八步区模拟）图所示的四幅课本的插图中，用于描述电磁铁应用的是（ ）
A．司南（指南针） B．电铃
C．发动机 D．动圈式话筒
8．（2022•海州区模拟）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
二、填空题。
9．（2022•沈阳模拟）如图所示，闭合开关，滑片P向左移动过程中，条形磁体对水平地面的压强变 。电阻R0中电子的定向移动方向为 （选填“A到B”或“B到A”）。
10．（2022•思明区二模）如图是人工心脏泵的原理图，磁体固定在左侧，电磁铁AB固定在活塞上，活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。当线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 极，血液会 （填“流入”或“流出”）活塞筒。
11．（2022•碑林区校级模拟）如图是一个颈椎按摩仪的结构示意图，ABO可以看做是一个杠杆.O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头，当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形碰体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动，按摩槌头给颈部的力大小为6N。已知AB：AO＝3：4，ABO可以看做一个 杠杆，电磁铁的原理是 ，此时电磁铁的上端为 极，条形磁体会受到的引力或斥力为 。
12．（2021秋•卢龙县期末）如图所示为车库积水自动报警器原理图，其核心是一电磁继电器。图中A、B位置可以安装电铃或LDE灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃工作时利用了电流的 效应，它应该安装在图中的 （选填“A”或“B”）位置；电磁继电器实质是一种 （选填“用电器”或“开关”）。
三、作图题。
13．（2022•合肥三模）请你根据图中通电螺线管上方小磁针静止时的指向，标出电源右端的极性（标“+”或“﹣”）。
14．（2022•京口区校级二模）图中，请根据小磁针静止时N极的指向标出A点的磁感线方向，并在括号内标出电源左端的极性。
16.2 电流的磁场（解析版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 通电直导线周围的磁场
1、奥斯特实验过程：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置；
2、实验现象：
（1）给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置；
（2）小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反；
3、实验结论：
（1）奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场；磁场方向和电流方向有关；
（2）这一现象叫电流的磁效应，也就是所说的电生磁；
（3）奥斯特是历史上第一个揭示了电与磁之间联系的科学家；
（4）为了使磁性增强，人们把直导线改成螺线管形，又叫线圈；在通电线圈中再插入铁芯，磁性会更加增强。
【典例1-1】（2022•宝应县三模）某组同学在做“探究通电直导线周围的磁场”的实验中，按照要求将直导线与小磁针平行放置（如图甲）完成实验后，又将直导线与小磁针垂直放置（如图乙）闭合开关，发现小磁针没动（电路完好），同学们对此原因进行分析讨论，你认为下面4句话正确的是（ ）
①导线周围有磁场 ②导线周围没有磁场
③磁针没有受到磁力的作用 ④磁针受到了磁力的作用
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】B。
【解答】解：将直导线与小磁针垂直放置，闭合开关，导线中有电流通过，则导线的周围存在磁场，故①正确，②错误；
小磁针的N极的指向与磁场的方向相同，即小磁针的受力方向与磁场方向相同，所以小磁针不会偏转，故③错误，④正确；
故选：B。
【典例1-2】（2022•徐州）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 北 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 发生偏转 ，说明通电导线周围存在 磁场 。
【答案】北；发生偏转；磁场。
【解答】解：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，静止时的小磁针受到地磁场的作用，小磁针的N极应指向地理北方；
将一根直导线平行架在小磁针上方，给导线通电后，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。
故答案为：北；发生偏转；磁场。
【变式1-1】（2022•常熟市模拟）如图所示，把一根直导线平行放置在静止小磁针的正上方，当通有如图所示方向的电流时，小磁针N极垂直纸面向里偏转，关于此实验下列说法错误的是（ ）
A．实验中的直导线必须放置在南北方向
B．小磁针偏转不明显，可以增大导线中的电流
C．当导线中电流方向改变时，小磁针N极垂直纸面向外偏转
D．把小磁针从直导线下方移到直导线上方，小磁针N极偏转方向不变
【答案】D。
【解答】解：
A、因为地磁场的方向为南北方向，所以小磁针的方向静止时指向南北，再证明电流周围存在磁场，不受地磁场的干扰，应将导线水平南北放置，故A正确；
B、小磁针偏转不明显，说明磁场较弱，可以增大导线中的电流来增大磁场的强度，故B正确；
C、当导线中电流方向改变时，磁场的方向发生了变化，则小磁针N极垂直纸面向外偏转，故C正确；
D、把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，磁场方向会发生变化，小磁针N极偏转方向也会随之变化，故D错误。
故选：D。
【变式1-2】（2022•立山区一模）1820年4月的一天，奥斯特讲课时突发奇想，在导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能 平行 放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转。随后奥斯特花了三个月时间，做了60多个实验证明电流的确能使磁针偏转，这种现象称为 电流的磁效应 。奥斯特的发现，揭示了 电与磁 间的本质联系。
【答案】平行；电流的磁效应；电与磁。
【解答】解：由于原来小磁针静止在南北方向（地磁场的作用），所以为了回避因地磁场的作用，应该将导线南北放置；在沿南北方向的导线下方放置一枚小磁针，保证导线和小磁针能平行放置进行实验，接通电源后发现小磁针明显偏转，电流的确能使磁针偏转，这种现象称为电流的磁效应。奥斯特的发现，揭示了电与磁的本质联系。
故答案为：平行；电流的磁效应；电与磁。
考点2 通电螺线管的磁场
1、通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似如图：
2、通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向之间的关系可以用安培定则来判断；
3、通电螺线管相当于条形磁体，与条形磁体联系解题；
4、以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”；
5、通电螺线管外部的磁场方向是从N极到S极，内部的磁场方向是从S极到N极．螺线管附近的小磁针自由静止时N极的指向是磁场的方向，因此放在螺线管内部和外部的小磁针应如图所示：（螺线管内部的小磁针不遵循同名磁极排斥，异名磁极吸引的原则）。
。
6、安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。初中教材中表述：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
【典例2-1】（2021秋•义马市期末）如图所示的通电螺线管，四个小磁针静止后，N极指向正确的是（ ）
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【答案】B。
【解答】解：由图可知，电流从螺线管的右端流入，根据安培定则可知，螺线管的右端为N极、左端为S极；根据异名磁极相互吸引可知，小磁针①的右端为N极、小磁针②的左端为N极、小磁针③的左端为S极、小磁针④的左端为N极，故①②④正确。
故选：B。
【典例2-2】（2022春•杭州期中）小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑。通电后轻触玻璃板，铁屑的排列如图所示。
（1）在实验中 不可以 （填“可以”或“不可以”）用铜屑代替铁屑显示磁场分布。
（2）实验中“轻触”的目的 克服摩擦力对铁屑的影响 。
（3）若将电源的正负极对调，闭合开关。轻敲玻璃板，铁屑的分布情况 不会 （填“会”或“不会”）改变，
（4）细铁屑之所以会有规律的排列，是因为被磁体 磁化 成无数个“小磁针”，受到磁力的作用。
【答案】（1）不可以；（2）克服摩擦力对铁屑的影响；（3）不会；（4）磁化。
【解答】解：
（1）铜是非磁性物质，在实验中不可以用铜屑代替铁屑显示磁场分布；
（2）在板面上均匀撒满铁屑，铁屑受到摩擦力的作用，实验中“轻触”的目的是克服摩擦力对铁屑的影响；
（3）只改变电流方向，则磁场方向发生改变，但磁感线的形状不变，将电源的正负极对调后，铁屑的分布情况不改变；
（4）细铁屑在磁场中会被磁化为无数个小磁针，所以铁屑会有规律的排列。
故答案为：（1）不可以；（2）克服摩擦力对铁屑的影响；（3）不会；（4）磁化。
【变式2-1】（2021秋•义马市期末）在做探究实验时，某同学将螺线管按如图所示沿东西方向摆放，然后给螺线管通电，看到的现象是通电螺线管（ ）
A．仍保持在原来的位置上 B．不停地转动下去
C．转动后停在南北方向上 D．转动后停在任意位置上
【答案】C。
【解答】解：根据安培定则可判断出左端为螺线管的S极，右端为N极。悬挂的螺线管由于受到地磁场的作用，同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，其静止后会停在南北方向，具体情况是：右端指向北方，左端指向南方，故C正确。
故选：C。
【变式2-2】（2022•娄星区模拟）如图，小磁针在纸面上能自由转动。闭合开关后，通电螺线管的上端小磁针将沿 顺时针 方向转动（“顺时针”或“逆时针”）。当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁场将 变弱 （选填“变强”“变弱”或“不变”）。
【答案】顺时针；变弱。
【解答】解：
（1）由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向上，故螺线管上方为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S将向螺线管靠近，N极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动；
（2）当滑动变阻器的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可得电路中电流变小，则通电螺线管的磁性变弱。
故答案为：顺时针；变弱。
考点3 电磁铁
1、电磁铁及其磁性强弱的影响因素：电磁铁是由线圈和铁芯组成（实质是内有铁芯的螺线管），在一根软铁芯上，用漆包线密绕成线圈就做成了一个简单的电磁铁，通电后它能产生磁性。电磁铁的线圈的匝数越多，电流越大，电磁铁的磁性就越强。
2、电磁铁的构造和原理及其应用：
（1）电磁铁的构造：内部插有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁；
（2）电磁铁的原理：电流的磁效应原理；
（3）电磁铁的应用：电磁铁可以分为直流电磁铁和交流电磁铁两大类型，按照用途来划分电磁铁，主要可分成以下五种：
①牵引电磁铁--主要用来牵引机械装置、开启或关闭各种阀门，以执行自动控制任务；
②起重电磁铁--用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性材料；
③制动电磁铁--主要用于对电动机进行制动以达到准确停车的目的；
④自动电器的电磁系统--如电磁继电器和接触器的电磁系统、自动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等；
⑤其他用途的电磁铁--如磨床的电磁吸盘以及电磁振动器等
3、电磁铁（与永磁体相比）的优点：
（1）电磁铁磁性的有无可以由通电、断电（电流的有无）来控制。；
（2）电磁铁磁性的强弱可以通过调节电流的大小来控制；
（3）电磁铁的N、S极是由线圈中的电流方向决定的，便于人工控制；
【典例3-1】（2021秋•大城县期末）如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A．开关S拨到a时，小磁针静止时A端为S极
B．开关S拨到a时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，电磁铁的磁性增强
C．开关S由a拨到b时，电磁铁的磁极发生改变
D．开关S由a拨到b，调节滑动变阻器，使电流表示数不变，则电磁铁的磁性增强
【答案】A。
【解答】解：
A、从图可知，当开关S拨到a时，电流从电磁铁的右端流入，左端流出，根据安培定则可知，电磁铁左端是N极，右端是S极；由磁极间的相互作用可知，小磁针静止时B端为N极、A端为S极，故A正确；
B、开关S拨到a，滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，故B错误；
C、开关S由a拨到b时，电磁铁中的绕线方法、电流方向不变，则磁极不变，故C错误；
D、将开关S由a换到b时，调节变阻器的滑片P，保持电流表的示数不变，即电流不变，将开关S由a换到b时，线圈匝数减少，则电磁铁的磁性减弱，故D错误。
故选：A。
【典例3-2】（2022•海州区模拟）如图螺线管的上方放置了一个小磁针，螺线管左方的水平地面上放置了一个铁块。闭合开关后，铁块静止不动，小磁针在磁场的作用下会发生转动，小磁针的周围 不存在 （选填“存在”或“不存在”）磁感线，当小磁针静止时它的右端为 N （选填“S”或“N”）极，当滑片P向左滑动时，铁块受到的摩擦力大小将 变小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】不存在；N；变小。
【解答】解：
（1）磁感线一种理想化的物理模型，实际上并不存在，磁场不是由磁感线组成的。
（2）电流从螺线管的左侧流入，右侧流出，根据安培定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极，因此可以确定小磁针的左端为S极，右端为N极。
（3）当滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中的电流变小，通电螺线管的磁性变弱，对铁块的吸引力变小，依据二力平衡条件，故铁块受到的摩擦力将变小。
故答案为：不存在；N；变小。
【变式3-1】（2022•烟台）如图所示，是巨磁电阻特性原理的示意图，其中GMR是一个巨磁电阻，其阻值随磁场的增强而急剧减小。闭合开关S1、S2，下列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的右端为N极
B．当滑片P向右滑动时，电磁铁磁性增强
C．当滑片P向左滑动时，巨磁电阻的阻值增大
D．当滑片P向左滑动时，指示灯变亮
【答案】D。
【解答】解：
A、利用安培定则判断电磁铁的左端为N极、右端为S极，故A错误。
B、当滑片P向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知，左侧电路中的电流变小，电磁铁的磁性减弱，故B错误。
CD、当滑片P向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强，GMR的阻值变小，指示灯所在电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，通过指示灯的电流变大，灯泡变亮，故C错误、D正确。
故选：D。
【变式3-2】（2022•雁塔区校级模拟）如图所示为家用燃气热水器工作原理示意图。当打开淋浴阀，有流速很大的水通过活塞右侧时，活塞由于右侧的压强 减小 （选填“增大”或“减小”）而向右移动，拉动连杆使控制开关S闭合，从而接通电磁铁和电子点火器，电磁铁对燃气电磁阀产生 磁性 ，使其打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。热水器把10L、25℃的水加热到45℃，水吸收的热量是 8.4×105 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】减小；磁性；8.4×105。
【解答】解：淋浴时，打开淋浴阀，水的流速变大，活塞右侧压强减小，则活塞向右移动，开关S闭合，电磁铁产生磁性，使燃气电磁阀打开通入燃气，点火器同步点火，热水器开始工作。
根据ρ＝可知，水的质量m＝ρV＝1×103kg/m3×10×10﹣3m3＝10kg；
水吸收的热量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（45℃﹣25℃）＝8.4×105J。
故答案为：减小；磁性；8.4×105。
考点4 电磁继电器
1、电磁继电器的构成：由电磁铁、衔铁、簧片、触点（静触点、动触点）组成；其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成；低压控制电路是由电磁铁、低压电源和开关组成；工作电路由机器（电动机等）、高压电源、电磁继电器的触点部分组成；
2、工作原理和特性：电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成，电磁继电器还可以实现远距离控制和自动化控制；只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合；当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。
【典例4-1】（2022•鼓楼区校级模拟）如图是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路，L为“220V 22W”照明灯，天暗时自动发光，天亮时自动熄灭。控制电路中，电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻，R2为阻值会随着光照强度变化而变化的光敏电阻。下列说法中不正确的是（ ）
A．受控电路中导线a端应连接照明电路的火线
B．提高控制电路电源电压，L白天也可能发光
C．当光照强度增大时，控制电路总功率将增大
D．为了让灯在天更暗时才发光，可换用阻值更小的R1
【答案】B。
【解答】解：
A、开关控制灯泡时，开关接在火线上，所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线，故A正确；
B、如果提高控制电路的电压，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，在白天时，控制电路的电流很大，衔铁会被吸下，照明灯L不发光，且到晚上时，由于控制电路的电压高、电流大，也可能导致衔铁被吸下，照明灯L也可能不发光，故B错误；
C、当光照强度增大时，光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，根据串联电路的电阻关系可知，控制电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，根据P＝UI可知，控制电路的功率变大，故C正确；
D、由题知，照明灯在天暗时发光，说明此时照明电路闭合，即衔铁上动触点与静触点接触，由图可知此时衔铁应被释放，则电磁铁的磁性减弱，说明控制电路中的电流变小，根据I＝可知控制电路中的电阻变大，即此时光敏电阻的阻值变大，反之，天亮时光敏电阻的阻值变小，所以，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小；电磁铁的吸合电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，衔铁被吸下时电路的总电阻不变，要在环境光线更弱时才启动节能灯照明，此时光敏电阻的阻值较大，则应换用阻值较小的R1，故D正确。
故选：B。
【典例4-2】（2022•湛江模拟）如图是小军设计的短跑比赛“抢跑判断器”。运动员蹲在起跑器上后，工作人员闭合开关S1、S2，发令指示灯亮，运动员抢跑后，R0所受压力变小，电阻变小，电磁铁的磁性 增强 （填“增强”或“减弱”），将 衔铁 吸下，抢跑指示灯 L2 （填“L1”或“L2”）亮，判定运动员抢跑。
【答案】增强；衔铁；L2。
【解答】解：
由图知，工作人员闭合开关S1，S2，左侧电路接通，但压敏电阻阻值较大，根据欧姆定律可知电路中电流很小，电磁铁的磁性很弱，不会将衔铁吸下来，右侧电路发令指示灯L1接通，运动员抢跑后，压敏电阻阻值变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，则通过电磁铁的电流变大，电磁铁磁性变强，将上方的衔铁吸下，此时，发令指示灯L1熄灭，抢跑指示灯L2接通，故L2亮，可判定运动员抢跑。
故答案为：增强；衔铁；L2。
【变式4-1】（2022•常德）如图所示是一种水位自动报警器的原理图，当水位达到金属块A时（日常生活用水是导电的），电路中（ ）
A．绿灯亮 B．红灯亮
C．红灯、绿灯都亮 D．红灯、绿灯都不亮
【答案】B。
【解答】解：图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。
故选：B。
【变式4-2】（2022•丹东）如图所示，是一种水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A时， 红 灯亮；此时电磁铁的上端为 N （选填“N”或“S”）极。（容器内的水是导电的）
【答案】红；N。
【解答】解：当水位到达金属块A时，左端的控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使红灯电路接通，红灯亮；
根据安培定则可知，螺线管的上端是N极。
故答案为：红；N。
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•宝山区二模）最先发现电流磁效应的科学家是（ ）
A．牛顿 B．奥斯特 C．欧姆 D．焦耳
【答案】B。
【解答】解：A、牛顿发现了力学三大定律，故A不合题意；
B、奥斯特是最早发现电流磁效应的科学家，故B符合题意；
C、欧姆通过实验总结了欧姆定律，故C不合题意；
D、焦耳通过实验得出了焦耳定律，故D不合题意。
故选：B。
2．（2022•桐庐县一模）科学需要实验探究。如图，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。下列分析正确的是（ ）
A．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁场
B．小磁针发生转动，说明通电直导线周围存在磁感线
C．直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线没有力的作用
D．改变电池正负极，原来静止的小磁针发生转动方向不变
【答案】A。
【解答】解：
AB、当直导线通电时，小磁针会发生偏转，该实验说明电流周围存在磁场；磁感线实际不存在，是为了描述磁场的分布假想的曲线，故A正确，B错误；
C、直导线仍然未动，直导线对小磁针有力的作用，由于物体间力的作用是相互的，偏转的小磁针对直导线也有力的作用，故C错误；
D、磁场方向与电流方向有关，改变电池正负极，电流的方向改变，磁场的方向改变，原来静止的小磁针发生转动方向改变，故D错误。
故选：A。
3．（2022•北京模拟）小明利用铁屑探究通电螺线管的磁场，通电后轻敲玻璃板，小磁针和铁屑静止时分布情况如图所示，则下列磁感线描述正确的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B。
【解答】解：由图可知，小磁针的N极指向左侧，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的左端为S极，右端为N极；
根据磁体周围的磁感线是从N极出来，回到S极的闭合曲线，且其内部的磁感线方向正好相反可知，只有选项B是正确的。
故选：B。
4．（2022•五华区校级三模）图甲中小磁针静止在螺线管附近，图乙中弹簧测力计下端挂一条形磁体，且与螺线管B在同一竖直线上，闭合开关S后，下列判断正确的是（ ）
A．甲图中小磁针沿顺时针方向偏转
B．甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向右
C．乙图中只改变电流的方向，测力计的示数变大
D．丙图中小磁针的N指向地理南极
【答案】C。
【解答】解：
A、右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端，可以确定螺线管的左端为S极，右端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针沿逆时针方向偏转，故A错误；
B、磁体周围的磁感线是从N极出来回到S极的，磁场的方向与磁感线的方向相同，甲图中通电螺线管外A点磁场的方向向左，故B错误；
C、根据安培定则可知，螺线管上端为N极，同名磁极相互排斥；图中只改变电流的方向，螺线管的上端为S极，异名磁极相互吸引，所以测力计的示数变大，故C正确；
D、在地理赤道附近，悬挂起来的小磁针静止时，小磁针的N极指向地理的北极附近，故D错误。
故选：C。
5．（2021•东台市校级模拟）下列对图示实验的解释，正确的是（ ）
A．图甲中的实验可得出磁铁异名磁极相互排斥
B．图乙中的实验可得出磁场能够产生电流
C．图丙中的实验能表示机械能转化为电能
D．图丁中的测电笔的氖管发光说明它与火线接触
【答案】D。
【解答】解：
A、甲图中的实验可得出磁铁异名磁极相互吸引，故A错误；
B、乙图是奥斯特实验，说明了电流周围存在磁场，故B错误；
C、丙图中有电源，是探究影响电磁铁磁性强弱因素的实验，是电流的磁效应，不是机械能转化为电能，故C错误；
D、丁图中测电笔的氖管发光，是因为它与火线接触，故D正确。
故选：D。
6．（2022•深圳模拟）某同学在做“探究电磁铁的特点”的实验中，使用两个规格相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右滑动
B．图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强
C．图中两电磁铁的线圈串联，是为了探究电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系
D．若将两电磁铁上部靠近它们会相互排斥
【答案】B。
【解答】解：A、线圈匝数一定时，电流越大电磁铁的磁性越强，所以滑动变阻器的阻值要变小，则应将滑动变阻器向左端滑动，故A错误；
B、从图中可以看出，线圈匝数多的线圈吸引的大头针数量多，所以图中实验现象表明，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强，故B正确；
C、将两个电磁铁串联起来，通过它们的电流是相同的，而线圈匝数不同，根据控制变量法，是为探究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系，故C错误；
D、由安培定则可知，左边的电磁铁上端为S极，下端为N极，右边的电磁铁上端为N极，下端为S极，根据磁极间的作用规律可知，将两电磁铁上部靠近它们会相互吸引，故D错误。
故选：B。
7．（2022•八步区模拟）图所示的四幅课本的插图中，用于描述电磁铁应用的是（ ）
A．司南（指南针） B．电铃
C．发动机 D．动圈式话筒
【答案】B。
【解答】解：A、司南应用了磁体可以指示南北的性质，与电磁铁无关，故A不合题意；
B、在电铃中，有铁芯的通电螺线管组成了电磁铁；通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸下来，使小锤敲击铃碗发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声了，故B符合题意；
C、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，没有用到电磁铁，故C不合题意；
D、动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的，用的是永久磁体，没有用到电磁铁，故D不合题意。
故选：B。
8．（2022•海州区模拟）如图所示，是一种江河水位自动报警的原理图，当水位低于金属块A时工作电路中绿灯L1亮，当水位达到金属块A时衔铁被吸下，工作电路中红灯L2亮。某次水位超过了金属块A，但由于电磁铁磁性太弱，衔铁没被吸下来，为了让其恢复正常工作，下列做法中合理的是（ ）
A．更换弹性更好的弹簧 B．减少电磁铁线圈匝数
C．增加控制电路的电源电压 D．增加工作电路的电源电压
【答案】C。
【解答】解：A、更换弹性更好的弹簧，衔铁更不容易被吸下来，故A错误；
B、减少电磁铁线圈的匝数，电磁铁的磁性会变弱，使衔铁没有被吸下，不能正常报警，故B错误；
C、增加控制电路的电源电压，当AB接通时，电路中的电流较大，电磁铁磁性增强，电磁铁能把衔铁吸引下来，故C正确；
D、增加工作电路电压，不会影响到电磁铁的电流，不会改变电磁铁的磁性，故D错误。
故选：C。
二、填空题。
9．（2022•沈阳模拟）如图所示，闭合开关，滑片P向左移动过程中，条形磁体对水平地面的压强变
增大 。电阻R0中电子的定向移动方向为 B到A （选填“A到B”或“B到A”）。
【答案】增大；B到A。
【解答】解：
（1）闭合开关S，当滑片P向左端移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，则电磁铁的磁性增强；开关闭合，电流从螺线管的上方流入，根据安培定则可知通电螺线管的下端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，通电螺线管对条形磁体有向下的斥力；当滑片P向左端移动时，电磁铁的磁性增强，通电螺线管对条形磁体向下的斥力增大，则条形磁体对水平地面的压力增大，受力面积不变，由p＝可知，条形磁体对水平地面的压强增大；
（2）电路中，电流的方向是从A到B，自由电子定向移动的方向与电流的方向相反，所以电阻R0中电子的定向移动方向为B到A。
故答案为：增大；B到A。
10．（2022•思明区二模）如图是人工心脏泵的原理图，磁体固定在左侧，电磁铁AB固定在活塞上，活塞筒通过阀门与血管相通。阀门S1只能向外开启，S2只能向内开启。当线圈中的电流从A流向B时，电磁铁左端是 S 极，血液会 流入 （填“流入”或“流出”）活塞筒。
【答案】S；流入。
【解答】解：线圈中的电流从A流向B时，由安培定则可知，电磁铁的右端为N极，其左端为S极；电磁铁和左侧磁体的异名磁极相对，因异名磁极相互吸引，故活塞会向左移动，活塞筒的气压减小，而泵室上下方血管内的血压较大，结合题意可知此时阀门S1关闭，S2打开，则下方血液经过S2流入活塞筒。
故答案为：S；流入。
11．（2022•碑林区校级模拟）如图是一个颈椎按摩仪的结构示意图，ABO可以看做是一个杠杆.O为支点，B处有一个条形磁体，A为按摩槌头，当电磁铁输入方向改变的交流电时，条形碰体会受到引力或斥力，带动按摩槌头A振动，按摩槌头给颈部的力大小为6N。已知AB：AO＝3：4，ABO可以看做一个 费力 杠杆，电磁铁的原理是 电流的磁效应 ，此时电磁铁的上端为 N 极，条形磁体会受到的引力或斥力为 24N 。
【答案】费力；电流的磁效应；N；24N。
【解答】解：（1）杠杆在使用的过程中，O为支点，A点受到的力为阻力，B点受到的力为动力，阻力臂大于动力臂，为费力杠杆；
（2）电磁铁通电后具有磁性，利用的是电流的磁效应的原理；
（3）电磁铁的上端与N极相互排斥，所以电磁铁的上端为N极；
（4）根据题意可知，AB：AO＝3：4，则AO：BO＝4：1；
根据杠杆平衡条件可知：GA×AO＝F×BO，则：F＝＝6N×4＝24N。
故答案为：费力；电流的磁效应；N；24N。
12．（2021秋•卢龙县期末）如图所示为车库积水自动报警器原理图，其核心是一电磁继电器。图中A、B位置可以安装电铃或LDE灯，要求车库没有积水时，LED灯亮，车库有积水时，电铃响。电铃工作时利用了电流的 磁 效应，它应该安装在图中的 B （选填“A”或“B”）位置；电磁继电器实质是一种 开关 （选填“用电器”或“开关”）。
【答案】磁；B；开关。
【解答】解：电铃的主要部件是电磁铁，电磁铁利用了电流的磁效应；
车库没有积水时，电磁铁不具有磁性，不会吸引衔铁，LED灯亮，说明A为LED灯；车库有积水时，左侧控制电路接通，电磁铁通电，电磁铁会具有磁性，能吸引衔铁，使得B的电路接通，电铃发出声音，所以电铃应安装在图中的B位置。
电磁继电器的实质是一个间接开关，它连接两个电路，是通过控制电路的通断来控制工作电路的通断的开关。
故答案为：磁；B；开关。
三、作图题。
13．（2022•合肥三模）请你根据图中通电螺线管上方小磁针静止时的指向，标出电源右端的极性（标“+”或“﹣”）。
【解答】解：由图知，小磁针的右侧为N极，根据异名磁极相互吸引可知，通电螺线管的右端为S极，左端为N极；根据安培定则可知，电流从螺线管的右端流入、左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极；
14．（2022•京口区校级二模）图中，请根据小磁针静止时N极的指向标出A点的磁感线方向，并在括号内标出电源左端的极性。
【解答】解：由于异名磁极相互吸引，所以当小磁针自由静止时，与小磁针N极靠近的螺线管的右端是S极，左端为N极；根据图示的线圈绕向和螺线管的NS极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的右端流入，左端流出，因此电源的右端为正极，电源的左端是负极；磁感线方向从N极指向S极；如下图所示：
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