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中考复习 第二十章 电与磁  

2015-04-01 12:32:52|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2014-02-21 07:59:45|  分类: 教育教学 |  标签: |举报 字号大中小


本文转载自物理《中考复习 第二十章 电与磁》

中考复习   第二十章 电与磁

课标解读

中考考点清单

           考点一 磁现象 磁场

           考点二 电生磁

           考点三 电磁铁 电磁继电器

           考点四 电动机

           考点五  磁生电

常考类型剖析

           类型一 磁场和磁感线的理解

           类型二 安培定则的应用

           类型三 电磁铁

           类型四 电磁继电器

           类型五 电动机和发电机

实验突破

        实验一  探究感应电流产生的条件

        实验二  探究影响电磁铁磁性强弱的因素

 课标解读2011修订版

1、观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

2、通过实验认识磁场。知道地磁场。

3、通过实验,了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。

4、通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,知道力的方向与哪些因素有关。

5、通过实验,探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用。 

 中考考点清单

考点一 磁现象 磁场

1. 磁现象

(1)磁体能够吸引铁、钴、镍等物质.它的吸引能力最强的两个部位叫做磁极.能够自由转动的磁体,例如悬吊着的磁针,静止时指南的那个磁极叫做①南极或②S极,指北的那个磁极叫做③北极 或④N极.

(2)磁极间相互作用的规律是:同名磁极⑤相互排斥 ,异名磁极⑥相互吸引.

(3)磁化:一些物体在⑦磁体或⑧电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化.

2. 磁场

(1)磁体周围存在着一种能使磁针偏转的物质.这种物质看不见、摸不着,我们把它叫做⑨磁场.

(2)基本性质:⑩对放入其中的磁体有力的作用.

(3)方向:物理学中把小磁针静止时11北极所指的方向规定为该点磁场的方向.

(4)磁感线:Ⅰ. 我们把小磁针在磁场中的排列情况,用一些带箭头的曲线画出来,可以方便、形象地描述磁场,这样的曲线叫做磁感线.Ⅱ. 磁感线是用来描述磁场12强弱和13 方向的曲线,磁感线不是真实存在的.

 

上图是用磁感线描述的条形磁体和蹄形磁体的磁场,从图上可以看出,在用磁感线描述磁场时,磁体外部的磁感线都是从磁体的 14N 极出发,回到   15S 极的.

 

3. 地磁场:地球周围存在着16地磁场,不过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.地磁的北极在地理17南 极附近,地磁的南极在地理18北极附近.

 考点二 电生磁

1. 电流的磁效应

(1)如果导线在小磁针上方并且两者平行,当导线通电时,磁针发生偏转;切断电流时,磁针又回到原位,这说明通电导线和磁体一样,周围存在①磁场 ,即电流的磁场.

(2)通电导线周围存在与②电流方向有关的磁场,这种现象叫做电流的磁效应.该现象在1820年被丹麦物理学家③奥斯特发现.

 2. 通电螺线管的磁场

(1)如果把导线绕在圆筒上,做成螺线管,也叫④线圈,各圈导线产生的磁场叠加在一起,磁场就会强得多.

(2)通电螺线管外部的磁场与⑤条形磁体的磁场相似,它的两端相当于条形磁体的两个磁极.

(3)通电螺线管两端的极性跟螺线管中⑥电流的方向有关.

 3. 安培定则:用⑦右手握住螺线管,让⑧四指指向螺管中电流的方向,则⑨拇指所指的那端就是螺线管的⑩N极.

 考点三 电磁铁 电磁继电器

1. 电磁铁:如果把一根导线绕成螺线管,再在螺线管内插入①铁芯,当有电流通过时,它会有较强的磁性.这种磁体,在有电流通过时有磁性,没有电流时就失去磁性.我们把这种磁体叫做电磁铁.

2. 电磁铁的磁性:②匝数一定时,通入的③电流越大,电磁铁的磁性越④强;⑤电流一定时,外形相同的螺线管,⑥匝数 越多,电磁铁的磁性越⑦强 .

         电磁铁的实际用途很多,最直接的应用之一是电磁起重机.常见的应用有电铃、电磁继电器,全自动洗衣机的进水、排水阀门,卫生间里感应式冲水器的阀门以及高速磁悬浮列车也都是由电磁铁控制的.

电磁继电器(1)继电器是利用⑧弱电压、⑨低电流电路的通断,来间接地控制⑩高电压、11 强电流电路通断的装置.电磁继电器就是12利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.

(2)构成及其工作原理:由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成,其工作电路由13低压控制电路和14高压工作电路两部分组成.

 

 

 

 考点四 电动机

1. 磁场对通电导体的作用:通电导体在磁场中要受到力的作用,力的方向跟① 磁感线的方向、②电流的方向都有关系.当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得③相反.

2. 电动机的基本构造

       电动机由两部分组成:能够转动的线圈和固定不动的磁体.在电动机里,能够转动的部分叫做④转子,固定不动的部分叫做⑤定子,电动机把⑥电能

转化为⑦机械能,它利用了磁场对通电线圈的作用而使线圈转动起来.

       扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置,它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成. 当线圈中通过随声音变化的电流时,根据通电导线在磁场中受力的作用的原理知,通电线圈会在永久磁铁的磁场中受到变化的力的作用,

即线圈所受力时而排斥,时而吸引,从而使得线圈振动,将电能转化为机械能,同时线圈的振动也会带动纸盆来回振动,又将电信号转化成声信号,于是扬声器就发出了声音.

 考点五  磁生电

1. 1831年,英国物理学家法拉第发现了①电磁感应现象,进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系.

2. 什么情况下磁能生电

(1)②闭合电路的一部分导体在磁场中做③切割磁感线运动时,导体中就产生④电流,这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做⑤感应电流.

(2)感应电流产生的条件:a.⑥闭合电路.b.导体做⑦切割磁感线运动.

(3)感应电流方向:与⑧导体运动的方向和⑨磁场方向有关.

3. 交变电流        在发电装置中,如果导线左右⑩往复运动,电流表指针11来回摆动,电路中产生的是交变电流,简称交流电.交变电流的频率在数值上等于电流在每秒内周期性变化的次数,我国电网以交流供电,频率为50 Hz.

4. 发电机:发电机利用了电磁感应原理发电,将12电能转化为13机械能.

         当对着话筒说话或唱歌时,产生的声音引起膜片振动,线圈和膜片是连在一起的,连在膜片上的线圈就一起振动,线圈在磁场里的振动,会切割磁感线产生感应电流,这就是电信号.这种感应电流随着声音的变化而变化,经过放大后,这个记载声音信号的感应电流经放大后传给扬声 器,就通过扬声器还原成声音.所以动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象.

 

 

 

发电机

电动机

  结构原理图

 

 

工作原理

电磁感应

通电线圈在磁场中受力而转动

能量转化

机械能转化为电能

电能转化为机械能

影响因素

感应电流的方向与磁场方向、导体运动方向有关

导体受力的方向与电流方向和磁场方向有关

区分关键

无电源

有电源

 

 

发电机和电动机

 常考类型剖析

类型一 磁场和磁感线的理解

例1   关于磁体、磁场和磁感线,以下说法中正确的是 (  C )

A、铜、 铁和铝都能够被磁体所吸引

B、磁感线是磁场中真实存在的曲线

C、磁体之间的相互作用都是通过磁场发生的

D、物理学中,把小磁针静止时S极所指的方向规定为该点磁场的方向

【解析】铜和铝都不是磁性材料,磁体都不能吸引. A不符合题意;磁感线在磁场中不是真实存在的,只是为了便于研究磁场,人为画的一些曲线.  B 不符合题;磁体间的相互作用是通过磁场发生的.  C 符合题意,物理学中,把小磁针静止时 N 极所指的方向规定为该点磁场的方向,小磁针静止时 S 极所指的方向与该点磁场的方向相反.D不符合题意.故选 C.

变式题1  (’13本溪)如图1所示, 条形磁铁置于水平桌面上, 电磁铁水平放置且左端固定,闭合开关后,请根据磁感线的分布,标出电磁铁的S极和磁感线的方向以及电源的正负极.

【解析】 本题考查通电螺线管的磁场和磁场磁感线的知识(由条A形磁铁的N极、S极可画出条形磁铁周围磁感线的分布,条形磁铁与通电螺线管互相排斥,故通电螺线管右端为S极;由右手螺旋法则知:电流从通电螺线管的左端流入。故电源的左端为电源的正极.

 类型二 安培定则的应用(分析湖南近三年真题知,此知识点主要结合作图和填空题考查磁极方向的辨别,电源正负极辨别及电流方向和螺线管的绕线等)

例2下列通电螺线管周围的小磁针北极的标注方向正确的是   ( C  )

 

 【解析】A、从图可知,电流从螺线管的左端流入、右端流出, 根据安培定则可知, 螺线管左端是N极、右端是S极;由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以小磁针的左端是N 极,右端是 S 极,故A错;B、从图可知, 电流从螺线管的右端流入、左端流出,根据安培定则可知, 螺线管左端是N 极、右端是S 极;由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以小磁针的左端是S 极! 右端是 N 极,故B 错;C、 从图可知,电流从螺线管的右端流入、左端流出,根据安培定则可知,螺线管左端是N 极、右端是S 极;由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以小磁针的左端是S 极! 右端是 N 极,故C正确 D、 从图可知,电流从螺线管的左端流入,右端流出,根据安培定则可知,螺线管左端是N极! 右端是S极;由于同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引,所以小磁针的左端是S 极! 右端是 N 极! 故 D .故选C.

[名师点拨]右手螺旋定则(安培定则)的应用: ①安培定则与磁场、磁感线、磁极间的相互作用规律的关系:

 ②  电源的正、负极和通电螺线管的N、S 极都已知, 根据安培定则画螺线管绕线。

 

 

变式题2  如图2所示, 请标出电源的正负极,通电螺线管的N、S  极,电流方向。

 

 【 解析】小磁针自由静止时,其N极靠近螺线管的左端,根据异名磁极相互吸引,可以确定螺线管的左端为S极,右端为N极(根据螺线管的右端是N极和图示线圈的绕向, 利用安培定则可以确定电流从螺线管的左端流入, 右端流出, 从而可以确定电源的左端为正极,右端为负极.

类型三 电磁铁

例3 如图3 所示,是利用一枚铁钉和导线自制的电磁铁。关于该电磁铁的说法中不正确的是(   C    )

 A、电磁铁的磁性强弱跟是否有铁芯有关

B、电磁铁的磁性强弱跟绕线的匝数有关

C、调换电池极性, 可以改变电磁铁吸引曲别针的数量

D、电磁铁的磁性强弱跟通过的电流大小有关

【解析】 因为电磁铁磁性的大小与电流的大小、线圈的匝数及铁芯的有无有关,与电流的方向无关, 因此只有选项C是错误的,符合题意.故选C.

【名师点拨】影响电磁铁磁性大小的因素有三个,一是电流的大小,二是线圈的匝数, 三是铁芯的有无,根据这三点,对照各选项可做出相应的判断.

 变式题3( ‘ 13 南宁) 如图4是小明利用两个相同的大铁钉制成的电磁铁,并对电磁铁进行实验探究,由图可知:电磁铁A的磁性比电磁铁B的磁性弱(选填

“强”或“弱” )电磁铁A的N极是它的 上 (选填“上”或“下”) " 端.

【解析】电磁铁吸引大头针的多少可反映电磁铁磁性的强弱,电磁铁吸引大头针越多,电磁铁的磁性越强(根据右手螺旋定则判断:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。故电磁铁的上端是N极.

 类型四 电磁继电器

例4( ’12 长沙) 法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现了巨磁电阻(GMR) 效应,荣获了2007 年诺贝尔物理学奖.如图5所示是研究巨磁电阻特性的原理示意图.实验发现,闭合S1、S2后,当滑片P向左滑动的过程中, 指示灯明显变亮,则下列说法正确的是  ( A  )

A、电磁铁的右端为S极

B、电磁铁的磁性减弱

C、巨磁电阻的阻值随磁场的增强而增大

D、以上说法都不正确

 [解析]由安培定则可得电磁铁的右端为S极;滑片P向左滑动时变阻器的阻值变小,电路中的电流变大,电磁铁的磁性增强;由题意灯变亮可知,巨磁电阻的阻值随电磁铁的磁性增强而减小,所以正确答案为A.

变式题4 如图6是一种水位自动报警器的原理图.当水位到达金属A时       (    B   )

A、绿灯亮          B、红灯亮

C、两个灯都不亮    D、两个灯都亮

 【 解析】 当水位到达金属A时,控制电路通路,磁铁中有电流的存在, 这时电磁铁有磁性,向下吸引衔铁,工作电路中红灯所在电路通路,红灯亮.故选B.

类型五 电动机和发电机(分析湖南近三年真题知此知识点主要考查电动机和发电机的工作原理以及辨别方法)

例5 (’13雅安) 同学们做实验的装置如图7所示,闭合开关,先将导体ab水平用力向右移动,导体cd也随之运动起来.则在以上的实验中下列说法正确的是   (     )

A、实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象

B、实验装置中的甲装置把电能转化为机械能

C、实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机

D、若将导体ab水平用力向左移动,导体), 的运动方向不变

[解析] A、闭合电路的导体ab在磁场中做切割磁感线运动,从而产生了感应电流,这是一种电磁感应现象.故A正确.B、在电磁感应现象中,是将机械能转化为电能,故B错误. C、导体ab产生的感应电流通过位于磁场中的导体cd时, cd在磁场中受力而运动起来,体现了通电导体在磁场中受力的理论, 利用该理论制成了电动机.故C错误. D、 感应电流的方

 向与导体的运动方向有关,所以导体ab的运动方向改变, ab中的电流方向也改变,即cd中的电流方向发生了改变;通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关,所以cd中电流方向的改变,导致了cd受力的方向也改变,故运动方向发生了改变.故D错误.

 【名师点拨】直流电动机和交流发电机的异同

 

直流电动机

交流发电机

工作原理图

 

 

工作原理

通电线圈在磁场中受力产生转动

电磁感应现象

能量转化

 

 

区分关键

有电源; 先电后动

无电源,有电流表或灯泡;先动后电

变式题5 电动机是根据图8中 乙(选填甲”或“乙” ) 所示的实验原理而制成的.探究电磁感应现象应选用图中 甲(选填 “甲”或“乙”) 所示的实验装置.

 【解析】判断电磁感应与磁场对通电导线作用需判断电路中有无电源,甲无电源故为电磁感应现象,乙有电源,故为磁场对通电导线的作用! 即电动机的原理.

 实验突破

实验一  探究感应电流产生的条件(2013年张家界考查;2011年张家界考查)

命题点: 1.感应电流的大小能由检流计的偏转反映出来

2.探究变量法的应用

a.探究感应电流的大小与磁场强弱的关系时,控制导体切割磁感线的速度% 长度不变,改变磁场强弱,则磁场越强,产生的感应电流越大.

b.探究感应电流的大小与导体切割磁感线的速度关系时,控制磁场强度、 导体切割的长度不变,改变导体切割的速度,则速度越快,产生的感应电流越大.

c.探究感应电流的大小与导体切割磁感线的长度关系时,控制磁场强弱、导体的切割速度, 改变导体切割的长度,则长度越长,产生的感应电流越大.

实验结论:导体切割磁感线的速度、长度不变时,磁场越强产生的感应电流越大; 磁场强度、导体切割的长度不变时,导体切割磁感线的速度越快产生的感应电流越大; 磁场强弱、导体的切割速度不变,导体的切割长度越长,产生的感应电流越大。

 例1(’13黄冈)在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中,小芳发现每次电流表指针摆动的角度不同,提出了 “ 感应电流的大小与哪些因素有关 ” 的问题。

(1)小芳猜想可能与导体切割磁感线运动速度有关,速度越大,动能越大,

转化成电能就越多。你的猜想是:可能与磁场强弱(其他合理答案均可)有关。

(2)小芳为了验证自己的猜想,利用如图1装置进行实验,足够大的磁体放在水平面上,驱动装置通过两根绝缘硬棒ab、cd 使导体PQ 沿直线水平向右运动(导体运动区域的磁场强弱相同)。同一次实验,应使导体做匀速(选填 “匀速”或“变速”) 运动。

 下表是实验测得的数据,分析数据可得出结论:   其他条件相同时,感应电流的大小与运动速度成正比

(其他合理答案均可)

 

(3) 此实验运用的研究方法主要是 控制变量法。 

【解析】(1)运动的物体具有动能,动能的大小与物体的质量和运动的速度有关,同一导体切割磁感线的速度越大,动能越大,转化的电能就会越多;所以小芳猜想速度越大, 动能越大, 转化成的电能就越多;感应电流的大小还可能与磁场强弱有关;(2)在切割磁感线时导体应做匀速运动 通过分析表中的数据可知其他条件相同时,运动速度越大! 感应电流越大,进一步分析可得其他条件相同时,感应电流的大小与运动速度成正比; (3) 在有多个变量影响某个物理量时要采用控制变量的方法。

l 针对训练1  用如图2所示的实验装置探究“产生感应电流的条件”.

(1)实验中,通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流.

(2) 闭合开关,若导体ab不动,左右移动磁铁,电路中有(选填"有"或"无" )感应电流.

(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  将导体ab换成多匝线圈.                               

(4) 该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做    切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.

【 解析】 (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) 如图,电路是闭合的,导体不动,磁体运动, 利用运动和静止的相对性可以确定, 导体也做切割磁感线运动.具备了感应电流产生的两个条件,所以电路中有感应电流产生;(3) 我们可以将导体ab换成多匝线圈来增大感应电流,更容易观察;(4) 由实验得出结论: 闭合电路的一部分导体, 在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流.

 实验二  探究影响电磁铁磁性强弱的因素(2013 年衡阳考查)

命题点:

1. 电磁铁通电后具有磁性的原理(利用电流的磁效应)

2. 电磁铁磁性强弱不能直接观察,通过比较电磁铁吸引小铁钉的多少来反映磁性的强弱.

3. 选择匝数不同的电磁铁串联进行实验的目的(控制电流不变,比较磁性强弱与线圈匝数的关系)

4. 选择一个电磁铁进行实验, 且实验中选用变阻器的目的(控制匝数不变,比较磁性强弱与电流强弱的关系)

5. 变阻器的接法及滑动变阻器滑片移动时,电路中电流强弱变化的判断

6.电磁铁的N、S 极的判断( 安培定则)

 实验结论:电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和电流强弱有关.电流不变,匝数越多电磁铁磁性越强, 匝数不变,电流越强电磁铁磁性越强.

例2 (’13河池)在“研究电磁铁” 的实验中,小明猜想电磁铁的磁性强弱可能跟通过电磁铁电流的大小和线圈的匝数有关,于是他设计了如图3所示的电路.

(1) 把甲、 乙两个电磁铁串联,目的是使通过它们的电流相同;

(2) 通过观察甲、 乙两个电磁铁吸引大头针的数量, 可以比较它们的磁性强弱;

(3)根据图示的情境可知,乙的磁性更强(选填“甲”或“乙” ), 电磁铁磁性的强弱与 线圈匝数有关;

(4) 要使电磁铁的磁性增强, 应该把滑动变阻器的滑片向 左动移.

[ 解析] (1)电磁铁串联的目的是保证通过的电流相同,以符合控制变量法.(2) 通过吸引大头针的数量,来比较磁性的强弱,这属于转换法,吸引数目越多,则磁性越强.(3) 通过观察图示可知, 乙吸引大头针数量多,说明乙电磁铁的磁性强, 并且乙电磁铁的匝数多, 说明电磁铁的磁性强弱和线圈匝数有关.(4)要使电磁铁的磁性将增强,则应使电流增大, 变阻器接入电路的阻值减小,因此应该将滑动变阻器的滑片P向左移动.

 针对训练2  在探究“影响电磁铁磁性强弱因素”的实验中,实验室准备的器材有:电源、开关、 滑动变阻器、 两根完全相同的铁钉、 表面绝缘的铜线、 大头针若干.小明利用上述器材, 制成简易电磁铁甲、乙,并设计了如图4 所示的电路.

(1)实验中通过观察电磁铁吸引大头针数量 的

不同,可以判断电磁铁的磁性强弱不同.

(2) 当滑动变阻器滑片向左移动时,电磁

铁甲、乙吸引大头针的个数增加(选填“增加”或“减少”), 说明电流越 大,电磁铁磁性越强.

(3)根据图示的情境可知,甲(选填“甲”或“乙”的磁性强,说明电流一定时,线圈匝数越多 ,电磁铁磁性越强。

【解析】(1)磁性的强弱是直接看不出来的,可以通过电磁铁吸引大头针的多少来判断,电磁铁吸引的大头针越多,说明磁性越强.(2) 当滑动变阻器滑片向左移动时,接入电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,发现电磁铁甲、乙吸引大头针的个数增加, 说明电流越大, 电磁铁磁性越强.(3) 根据图示的情境可知, 甲电磁铁吸引的大头针多,说明甲的磁性强究其原因,电流相同,甲缠绕的线圈的匝数多, 便得出:电流一定时, 线圈匝数越多,电磁铁磁性越强.

易错点探究

电与磁三种实验原理的辨析

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