专题16电与磁1．（2019·湘西土家族苗族自治州）发现利用磁场产生电流的条件和规律，进一步解释了电现象和磁现象之间联系的物理学家是A．奥斯特B．法拉第C．欧姆D．安培【答案】B【解析】磁场产生电流为磁生电，是电磁感应现象，由法拉第发现，且发电机由该原理制成；奥斯特发现的电流磁效应，电动机就是根据该原理制成；欧姆发现了电阻中电流与电压的正比关系，即著名的欧姆定律；安培提出了著名的安培定律即右手螺旋定则。2．（2019·江苏连云港）如图所示，闭合开关，导体就会运动起来，下列说法正确的是A．发电机是利用这一原理工作的B．在此过程中，机械能转化为电能C．此实验说明磁场对通电导体有力的作用D．同时改变电流方向和磁场方向，可以改变导体的运动方向【答案】C【解析】A、图中装置是研究通电导体在磁场中受力的作用，是电动机的原理图，故A错误；B、电动机工作时将电能转化为机械能，故B错误；C、闭合开关，导体就会运动起来，说明通电导体在磁场中受力而运动，故C正确；D、通电导体在磁场中受力运动方向跟电流方向和磁场方向有关，同时改变电流方向和磁场方向，导体运动方向不变，故D错误。3．（2019·江苏苏州）关于电动自行车，下列说法不正确的是A．废旧电瓶会污染环境，不可随意处置B．电流具有热效应，长时间充电有火灾隐患C．车上装有电动机，其工作原理是电磁感应D．要使车加速前进，可增大通过电动机的电流【答案】C【解析】A、废旧电瓶中含有重金属等，随意丢弃会污染环境，故A正确；B、由于电流具有热效应，当电流通过导体，电能转化为内能，所以长时间充电有火灾隐患，故B正确；CD、电动机工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，电流越大，磁性越强，导体受力越大，电动车运动越快，故C错误，D正确。4．（2019·江苏无锡）由稀土原材料与其他金属一起经过熔化、冷却、破碎、烧结等复杂工艺形成毛坯，然后利用强大电流进行磁化制成的永磁体。在高温下也能产生很强的永久磁场。这种永磁体已用于制作新能源汽车的电动机。下列关于这种永磁体的说法错误的是A．耐高温B．磁性弱C．制作时利用电流的磁场进行磁化D．制作时经历了熔化和凝固过程【答案】B【解析】AB、在高温下也能产生很强的永久磁场，说明耐高温并且磁性很强，故A正确，不符合题意；B错误，符合题意；C、利用强大电流进行磁化制成的永磁体，说明利用电流获得磁性，故C正确，不符合题意；D、由稀土原材料与其他金属一起经过熔化、冷却、破碎、烧结等复杂工艺形成毛坯，说明制作过程中经历了熔化和凝固过程，故D正确，不符合题意。5．（2019·江苏扬州）如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是A．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向B．电动机通电后不转，一定是电路断路C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能D．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的【答案】A【解析】A．线圈转动方向可通过改变电流方向或者磁场方向来改变；B．电动机不转，存在原因很多，短路、断路等均有可能；C．消耗的电能部分转化为机械能，部分因发热转化为内能；D．连续转动时靠A、B两个电刷改变线框中电流方向实现的。6．（2019·江西）如图所示，是小安同学自制的一个实验装置.他把带绝缘层的导线绕在塑料管外，导线两端连接着小灯泡，形成闭合电路，管内封闭一个强磁体。沿图中所示方向来回快速摇动装置，小灯泡发光。以下说法正确的是A．灯丝中电流方向保持不变B．实验现象表明电能够生磁C．该现象属于电磁感应现象D．此装置与电动机原理相同【答案】C【解析】闭合电路中没有电源，小灯泡发光，必须有提供电能的装置，该装置晃动消耗了机械能，提供了电能，表明磁能够生电，属于电磁感应现象，故C正确，BD错误；因为导体运动方向不断变化，线圈中产生感应电流的方向也在不断的变化。故A错误。7．（2019·山东临沂）新能源电动汽车被越来越多的家庭所接受，其核心部件是电动机。下图能说明电动机工作原理的是A．B．C．D．【答案】D【解析】A图说明了通电导体附近存在磁场；B图可研究电磁体的磁性强弱的影响因素；C图为发电机的原理图；D图为通电导体在磁场中受到力的作用，为电动机的原理图。8．（2019·四川德阳）在图中所示的自动控制电路中，当控制电路的开关S闭合时，工作电路的情况是A．灯不亮，电铃响B．灯不亮，电铃不响C．灯亮，电铃不响D．灯亮，电铃响【答案】A【解析】由图知道，当控制电路的开关S闭合时，左边控制电路中有电流，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使动触头与下面电路接通，与上面的电路断开，所以，电铃工作，电灯不亮，即只有A正确。9．（2019·四川绵阳）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向左运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力A．方向与电流方向有关B．方向与磁感线方向有关C．大小与电流大小有关D．大小与磁场强弱有关【答案】A【解析】由题意可知，磁场方向没有改变，只是电源正负极对调，则电路中电流方向变得相反，结果导体运动方向也变得相反，说明导体受力方向相反了，证明了通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关。故A正确，B、C、D错误。10．（2019·四川南充）下列图中能够说明电动机工作原理的实验装置是A．B．C．D．【答案】D【解析】A、图中是通电螺线管，是利用电流的磁效应制成的，故A不符合题意；B、图中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理，故B不符合题意；C、图中没有电源，是交流发电机的示意图，是根据电磁感应现象工作的，故C不符合题意；D、图中有电源，通电导体在磁场中受力而运动，是电动机的工作原理，故D符合题意。11．（2019·天津）利用图所示的装置，可以进行的实验是A．探究通电螺线管外部磁场的方向B．探究通电导体在磁场中受力情况C．探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关D．探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件【答案】D【解析】图中导体棒处在U形磁铁形成的磁场中，可能探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”也可能探究“通电导体在磁场中受力情况”，导体棒只与电流计连接，没有电源，故只能探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”。12．（2019·重庆A）以下对电和磁相关描述正确的是A．所有电器只能用三孔插座B．摩擦起电的实质是产生了电子C．电风扇可以将电能转化为机械能D．地磁场周围的磁感应线是真实存在的【答案】C【解析】有金属外壳的大功率用电器要使用三孔插座，这样可防止当外壳漏电时而触电，但不是所有电器只能用三孔插座，故A错误；摩擦起电的过程是得失电子的过程，即其实质是电子的转移，不是产生了电子，故B错误；电风扇的主要部分是电动机，是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，工作时将电能转化为机械能，故C正确；磁感线是人们为了研究磁体的方便而假想出的一个物理模型，所以，地磁场周围的磁感线实际是不存在的，故D错误。13．（2019·四川乐山）下列设备，利用电磁继电器工作的是A．水位自动报警器B．动圈式话筒C．电磁起重机D．直流电铃【答案】A【解析】由A图知道，容器、左侧电源和电磁铁组成的是控制电路，灯和右侧电源组成的是工作电路，这是一个利用电磁继电器来工作电路的装置，故A符合题意；动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，但只有一个电路，故B不符合题意；电磁起重机是利用电流磁效应工作的，但只有一个电路，故C故不符合题意；电铃是利用电流磁效应工作的，但只有一个电路，故D不符合题意。14．（2019·重庆B）油电混合动力汽车逐渐走进普通家庭，混动汽车搭载了传统的内燃机，高效的电动机、发电机和蓄电池组。行驶过程中内燃机提供动力，同时可为蓄电池充电，也可以由蓄电池和电动机提供动力。下列说法正确的是A．油电混动汽车的工作效率可以达到100%B．发电机的工作原理是利用电流能产生磁场C．蓄电池组充电时实现了化学能转化为电能D．电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用【答案】D【解析】热机在工作过程中，由于燃料不可能完全燃烧、尾气带走较多热量、机器本身散热及克服机械间摩擦做功等，都需要能量，即在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分才是有用的能量，所以，热机效率不可能达到100%，故A错误；发电机的工作原理是电磁感应现象，即闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电流，故B错误；蓄电池组充电过程是将外加电源提供的电能转化为电池的化学能的过程，故C错误；电动机的工作原理是磁场对电流作用，即通电导体在磁场中会受到磁场对它的力的作用，故D正确。15．（2019·湖南常德）对下列各图的描述中，正确的是A．甲图中导体棒ab竖直向上运动时，电流表指针将会摆动B．乙图的实验表明磁可以生电C．丙图的实验可以探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系D．丁图中螺线管上方小磁针静止时a端是S极【答案】C【解析】A选项，当导体棒ab竖直向上运动时，导体的运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，所以电路中没有感应电流产生，灵敏电流计的指针不会偏转。故A选项错误。B选项，奥斯特实验证明通电导体周围有磁场，由该实验发现了电流的磁效应，不能说明磁可以生电。故B选项错误。C选项，为了探究“电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系”，要控制电路中电流大小和铁钉一样，线圈匝数不同，可以将两个匝数不同的线圈串联，闭合开关，调节滑动变阻器，观察比较两线圈吸引大头针的数目，得出结论。故C选项正确。D选项，根据安培定则，螺线管通电后左端为S极，右端为N极，由同名磁极间相互排斥、异名磁极间相互吸引可知小磁针a端为N极，右侧为S极。故D选项错误。16．（2019·江西）如图所示，是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针。若静止时针尖指向地理位置的北方，则针尖是简易指南针的______极。此时，将指南针底座逆时针旋转90°，针尖静止时将指向地理位置的______方。【答案】北北【解析】地球是一个大磁体，地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极吸引指南针的北极，指南针静止时，指向南的一端是磁体的南（S）极；指向北的一端是磁体的北（N）极，因此针尖是指南针的北极。将指南针底座逆时针旋转90°，受地磁场的作用，针尖指向不变，静止时依然指向地理位置的北方。17．（2019·江苏泰州）如图，磁悬浮无线蓝牙音箱可由蓝牙通过___（超声波/电磁波）实现与手机数据的光速传输.该产品底座里有一个电磁铁，可使箱体悬在空中，这是根据同名磁极相互____的原理实现的该产品处于图示状态时，若重力突然消失，则此瞬间底座对水平桌面____（有/没有）压力。【答案】电磁波排斥有【解析】蓝牙是通过通过电磁波实现与手机数据的光速传输的，根据磁极间的相互作用关系可知，同名磁极是相互排斥的，该蓝牙产品根据该原理实现悬浮；图示中状态，若重力突然消失，但箱体对底座由于磁极间的排斥作用会受到一个向下的力，桌面阻碍其向下运动会给底座施加一个支持力，根据力的相互作用性可知，此瞬间底座对水平桌面有压力作用。18．（2019·江苏无锡）如图是一种手摇发电的手电筒，当沿图中箭头方向来回摇动时，灯泡就能发光。这个手电筒壳体透明，可以清晰地看到里面有线圈，摇动时，可以感受到有一个物块在来回运动，小明猜想这个物块是磁体，依据是：物体运动时，闭合线圈切割磁感线产生________，线圈相当于电路中的________。【答案】感应电流电源【解析】该手电筒有线圈，使用时将它来回摇晃，线圈在磁场中就做切割磁感线运动，此时线圈中有感应电流产生，所以手电筒里面的物块应该是磁铁，此手电筒发电是电磁感应现象，线圈可以提供电能，相当于电路中的电源。19．（2019·江苏扬州）学习“电磁转换”这一章后，小明画出部分内容的思维导图，请你帮他补全空格处内容：（1）_________；（2）________；（3）_________。【答案】（1）吸引（2）切割磁感线（3）发电机【解析】同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引；闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电流；电磁感应为磁生电主要应用于发电机。20．（2019·山东济宁）如图所示，当开关闭合后，螺线管上方的小磁针静止在图示位置，则小磁针的右侧为_____极，关于通电螺线管磁场口的方向，小明通过实验得出的结论是:通电螺线管的极性跟导线的环绕方向有关。请对此结论作出评价_____________。【答案】S该结论比较片面，通电螺线管的极性与导线的环绕方向和电流方向都有关【解析】由图知，电流由螺线管的右侧流入，根据螺线管的绕线方法，伸出右手，四指指向电流的方向，大拇指指向螺线管的右端，即螺线管的右端为N极，左端为S极；根据磁极间的相互作用可知，小磁针右侧是S极；根据右手安培定则可知，通电螺线管的极性与导线的环绕方向和电流方向都有关，所以小明的结论比较片面。21．（2019·江苏泰州）如图为某电磁继电器的工作原理图，开关S闭合时，电磁铁____（有/无）磁性，_____（电灯/电铃）通电工作。【答案】有电灯【解析】当开关S闭合，电路接通时，电磁铁通电，电磁铁有磁性，把衔铁吸引下来，使触点与电灯所在的电路接通，电灯通电工作。22．（2019·重庆A）英国物理学家法拉第发现了_______现象，利用这个原理制成了______（选填“发电机”或“电动机”）。【答案】电磁感应发电机【解析】英国物理学家法拉第经过十年不懈地努力于1831年发现了电磁感应现象；利用电磁感应现象，人们制成了发电机。23．（2019·四川德阳）一个空心小铁球漂浮在盛水的烧杯中，将烧杯置于铁棒AB的上方，绕在铁棒上的线圈连接如图所示的电路，开关S闭合后，空心小铁球仍漂浮在水面上，此时A端为电磁铁的________极，当滑片P向左滑动，空心小铁球所受浮力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】S（南）增大【解析】由电路图知道，S闭合后，电流由A流向B，由右手安培定则知道，螺线管的A端为电磁铁的S极；当滑片P向左移动时，接入电路的电阻减少，电路的电流增大，则电磁铁的磁性增强，小球受到的向下的磁场力增大，由平衡条件知道，小球受到的向上的浮力会增大。24．（2019·江苏苏州）图中，请根据小磁针静止时的指向画出P点的电流方向并标出螺线管的N极。【答案】【解析】图中小磁针N极向右，因为异名磁极相互吸引、同名磁极相互排斥，所以通电螺线管的左侧为N极，右侧为S极；由右手螺旋定则知道，电流由左侧流入，右侧流出，故P点线圈中电流的方向向上，如图所示：25．（2019·江苏无锡）请在图中的括号中标出通电螺线管右端磁极的极性。【答案】【解析】电流方向从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管的右端为N极，如图所示：26．（2019·江苏扬州）如图，请标出磁感线的方向及静止小磁针的N极。【答案】【解析】根据右手定则判断线圈磁极，左端为S极，右端为N极，根据磁体外部磁场方向为从N极出发回到S极，可得图中磁感线方向向左，再根据磁极间相互作用规律，同名磁极相互吸引得出小磁针右端为N极。27．（2019·山东临沂）根据图中磁感线的方向，在括号内用“＋”或“－”标出电源的正极或负极。【答案】【解析】由磁感线方向可知右边为N极，则可知正面电流方向为向下，则电源右端为正极。28．（2019·四川乐山）如图所示，在螺线管上方用弹簧悬挂一根条形磁铁。闭合开关S后，弹簧的伸长量减小，请在图中括号内分别标出螺线管A的N、S极和电源的＋、－极。【答案】【解析】根据题意知道，当开关闭合后，弹簧伸长量减小，说明弹簧受到向上的弹力，即条形磁铁受到了向上的排斥力；又因为同名磁极相互排斥，所以，螺线管上端为N极，下端为S极；此时应用右手螺旋定则可知，电流由螺线管上端流入，即电源的左端为正极，右端为负极，故如图示数：29．（2019·重庆A）在下图中括号内标出静止在通电螺线管正上方小磁针右端的极性。【答案】【解析】由右手螺旋定则知道，螺线管右侧为N极，根据异名磁极相互吸引知道，小磁针的右端为S极，左侧为N极，如图所示：30．（2019·四川德阳）如图所示，在图中标出静止在磁场中小磁针的N极和通电螺线管磁感线的方向。【答案】【解析】由图知道，电流从左侧流向右侧，由安培定则知道，螺线管的右端为N极，左端为S极；磁感线在磁体外部是由N极指向S极的；由磁极间的相互作用知道，小磁针的左端为S极，右端为N极，如图所示：31．（2019·江苏连云港）小明学习了《电磁感应发电机》一节内容后，他查阅了有关资料，知道在电磁感应现象中闭合电路之所以能产生电流，是因为在电路中产生了电压，为了研究这个电压，他买了一套如图甲所示的装置。图中有机玻璃管长度为1.5m，当圆柱形磁体（直径小于有机玻璃管内径）从有机玻璃管中下落穿过线圈时，与线圈相连的电压显示器可以显示此时电压大小。小明想利用此装置探究电磁感应现象中产生的电压大小与线圈匝数及强磁体运动快慢的关系。他进行了如下实验（忽略强磁体下落过程中所受阻力的影响）：（1）小明将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在有机玻璃管A、B、C处，如图乙所示。他想探究的是电压与_______________________之间的关系。为了使实验效果对比明显，三个线圈之间的距离应该______________（选填“近一些”或“远一点”）；（2）小明分三次在距管口90cm处分别固定匝数为300匝、600匝、900匝的三个线圈和电压显示器的组件，每次都是从管口处由静止开始释放强磁体，记录的实验数据如下表：线圈匝数/V实验次数电压显示器示数U/V电压测量值U/V30012.622.5122.5032.4160015.035.0024.8435.1490017.687.5027.3837.45请根据上表电压测量值和对应的线圈匝数在图丙坐标纸上描点作图。分析图像可知：_____________________________________________________。【答案】（1）强磁体运动快慢远一点（2）如图所示详见解析【解析】（1）将三个匝数相同的线圈和电压显示器的组件固定在A、B、C处，磁体从有机玻璃管中下落经过A、B、C三点的速度不同，可以探究的是电压与磁体运动快慢的关系；A、B、C三点之间的距离远一些，磁体经过三点的速度之差较大，实验效果对比明显；（2）匝数300匝对应电压值是2.51V，600匝对应的电压值是5.00V，900匝对应的电压值是7.50V，根据描点法画出图像，如图所示：由图像可知在此电磁感应现象中，产生的电压大小与线圈匝数成正比。32．（2019·江苏泰州）小明用如图所示的装置来探究感应电流产生的条件（图中灵敏电流计G的指针偏转方向相反即表示通过的电流方向相反）（1）导体ab静止悬挂，闭合开关，灵敏电流计的指针不偏转，说明电路中___（有/无）电流产生（2）继续探究，记录观察到的现象如下表。序号ab运动方向电流计指针偏转情况1沿磁场方向运动（不切割磁感线）不偏转2水平向左（切割磁感线）向右偏转3水平向右（切割磁感线）向左偏转①比较1、2（或1、3）实验现象可知，闭合电路的一部分导体在磁场中做____运动时，电路中就会产生感应电流②比较2、3实验现象还发现，产生的感应电流的方向跟________有关（3）若在整理器材时未断开开关，先水平向左撤去蹄形磁铁（导体ab不动），则灵敏电流计的指针___（会/不会）偏转【答案】（1）无（2）切割磁感线切割磁感线运动方向（3）会【解析】（1）导体ab静止悬挂，闭合开关，灵敏电流计的指针不偏转，说明电路中无电流产生。（2）①比较1、2（或1、3）实验现象可知，只有当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中才会产生感应电流；②比较2、3实验现象还发现，同样是切割磁感线，但切割的方向不同，所以产生的感应电流的方向跟切割磁感线的方向有关；（3）若在整理器材时未断开开关，先水平向左撤去蹄形磁铁（导体ab不动），那么以磁铁为参照物，导体ab相对于磁铁水平向右运动，等效于用导体ab切割磁感线，所以灵敏电流计的指针会偏转。33．（2019·江苏扬州）如图所示是一种自动测定油面高度的装置。电源电压为6V，R1是最大电阻为30Ω的滑动变阻器，它的金属滑片P连在杠杆一端，R2是定值电阻，油量表是用量程为0〜0.6A的电流表改装而成（ABCD四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计）（1）当油面上升时，电流表示数变大，则导线M应与_____接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示灯亮，滑片P刚好在B处，则导线N应与______接线柱相连。（2）当油箱加满油时，滑片P刚好在A处，电流表的示数达到最大值，求电阻R2的阻值________。（3）在滑片滑动的过程中，求滑动变阻器R1的最大功率_________。【答案】（1）AD（2）10Ω（3）0.9W【解析】由图得为串联电路，当油面上升时，滑片P滑向A端且电流表示数增大，则总电阻减小，故M应接A端；P滑到B处时，总电阻最大，电流最小，电磁继电器松开衔铁，则若要警示灯亮，N应接D接线柱；；当R1阻值与R2阻值相等时，R1功率到最大值，，。34．（2019·湖南常德）光敏电阻是阻值随光的照度发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。（1）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用蓄电池给电磁铁供电，路灯接入电压为220V的照明电路，为达到天亮灯熄天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，将路灯连入照明电路中。（2）已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中蓄电池可提供的电压为U=6V，内部电阻忽略不计，有三个不同规格的滑动变阻器可供选择：R1（0~100Ω），R2（0~500Ω）、R3（0~1800Ω）。要求当凌晨天色渐亮照度增大至1.0lx时路灯才停止工作，滑动变阻器应选择（选填“R1”、“R2”或“R3”）。选定滑动变阻器后，如果为了节约用电，要求在天色更暗一些时路灯就停止工作，滑动电阻器触片P应该（选填“向右滑动”、“向左滑动”或“不滑动）。【答案】（1）如图所示（2）R3向左滑动【解析】（1）路灯要工作，路灯的一端必须与B接线柱相连。如图甲，光敏电阻的阻值随光的照度增大而减小，天亮光的照度增大，光敏电阻的阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，动触点与A接线柱相连的静触点分离，与C接线柱相连的静触点接通，灯熄灭，路灯的另一端与接线柱A相连；天暗光的照度减小，光敏电阻的阻值增大，控制电路电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁在弹簧拉力作用下上移，动触点与C接线柱相连的静触点分离，与A接线柱相连的静触点接通，灯亮。（2）如图甲，照度为1.0x时，光敏电阻的阻值为2kΩ，路灯停止工作，据题意线圈中的电流大于或等于2mA。此时接入滑动变阻器的阻值应不小于，因此只有R3符合要求。如果要求在天色更暗一些时路灯就停止工作，线圈中的电流仍要大于或等于2mA时，继电器的衔铁将才会被吸合，即电路总电阻不变。根据图甲，照度减小光敏电阻的阻值增大，串联电路中总电阻等于各串联电阻之和，变阻器接入电路中的电阻就要减小，所以变阻器滑片要向左滑动。
