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电与磁部分的物理知识应用非常广泛,赛点几乎涉及课程标准中这部分知识的各个知识点,下面分知识点选取例题进行讲解.
一、磁现象、磁极间的相互作用
磁体能够吸引钢铁一类物质,磁体两极吸引钢铁的能力最强.磁极之间的相互作用规律是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
例1福州科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的,每个轮的边缘装有12个侧放的柱形磁体,如图1所示.当推动A轮转动时,其他3个轮会随之转动.如果A轮磁体外侧是N极,则C轮磁体外侧是极.如果A轮顺时针转动,C轮将时针转动,D轮将时针转动.(后两个空均填“顺”或“逆”)
解析:普通的齿轮传动装置是依靠相邻齿轮的齿与齿的啮合传递动力的,而磁动轮则是根据异名磁极间相互吸引的原理依靠磁场传递动力的.相邻齿轮同侧的磁极不同.如果A轮磁体外侧是N极,则与A轮相邻的C轮磁体外侧是S极,与C轮相邻的D轮和B轮磁体外侧是N极.磁动轮中各齿轮之间转动方向的关系与普通齿轮传动装置相同.如果A轮顺时针转动,C轮将逆时针转动,D轮和B轮将顺时针转动.
参考答案: S逆顺
点评:磁体的周围存在着磁场,磁极之间的相互作用力就是通过磁场发生的.磁体对放入磁场中的铁磁性物质作用的磁力,是物体间即使不互相接触也可以相互作用的力.
二、电流的磁场、地磁场
电流的周围存在着磁场.通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系,可以根据安培定则来判定.电流磁场的方向为右手拇指所指的方向,电流方向为右手四指所指的方向.
例2根据通电螺线管周围存在磁场(如图2)的实验事实,某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说:地磁场是由绕地球的环形电流引起的.下图中符合其假说的模型是() .
解析: 在如图2所示的通电螺线管中,磁场的方向为右手拇指所指的方向,电流方向为右手四指所指的方向.地球周围存在着磁场——地磁场,地磁的北极(N极)在地理的南极附近.根据安培定则,右手拇指指向N极,则四指所指的电流方向沿纬线由东向西.A选项正确.
点评: 符合“地磁场是由绕地球的环形电流引起的”这一假说的模型为A选项.这一假说是否能成立,还需要经过进一步实验验证.
三、电磁铁、电磁继电器
在通电螺线管中插入一根铁芯就成了一个电磁铁,由于铁芯被通电螺线管的磁场磁化且磁场方向与通电螺线管的磁场方向一致,所以电磁铁的磁性更强.电磁继电器实际就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.
利用某种方式来操纵电磁继电器控制电路的通、断,就可以实现对工作电路的自动控制.
例3如图3所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有间隙,就制成了一种磁控元件——干簧管,以实现自动控制.某同学自制了一个线圈,将它套在干簧管上,制成一个干簧继电器,用来控制灯泡的亮灭,如图4所示.干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括() .
A. 电流的磁效应
B. 磁场对电流的作用
C. 磁极间的相互作用
D. 磁化
解析:如图4所示,工作电路由交流电源、灯泡和干簧管内的两片舌簧组成,控制电路由直流电源、绕在干簧管上的通电螺线管和一个开关组成.当开关闭合时,螺线管中有电流通过,通电螺线管的磁场将两片舌簧磁化,被磁化了的两片舌簧靠中间的一端为异名磁极,异名磁极相吸引使两片舌簧靠中间的一端互相接触,工作电路为通路,灯泡亮.当开关断开时,螺线管中没有电流通过,两片舌簧磁性消失,靠中间的一端断开,工作电路为断路,灯泡灭.在工作中所利用的电磁现象包括A选项、C选项和D选项,不包括B选项.选B.
点评:将通电螺线管绕在干簧管上就成为干簧继电器.由控制电路的开关通过干簧继电器实现对工作电路上灯泡亮灭的控制.
四、发电机、电动机
发电机的工作原理是电磁感应原理,发电机是将机械能转化为电能的装置.电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动(或通电线圈在磁场中受力转动),电动机是将电能转化为机械能的装置.
例4汽车上的直流电机有两种功能:一是用于汽车发动机启动时带动其转动;二是在汽车行驶时给汽车上的蓄电池充电.当汽车发动机启动时,直流电机充当了机;当汽车行驶时,直流电机充当了机.
解析: 利用磁场对电流的作用,可以使通电导体运动,把电能变成机械能.电动机就是根据这一原理制成的.当汽车上的直流电机用于汽车发动机启动时,将电能转化为机械能,充当了电动机;当汽车上的直流电机在汽车行驶时给汽车上的蓄电池充电时,将机械能转化为电能,充当了发电机.
点评:直流电动机与直流发电机的结构相同,工作原理不同.可以从能量转化的角度区分电动机与发电机.
责任编辑程哲
一、磁现象、磁极间的相互作用
磁体能够吸引钢铁一类物质,磁体两极吸引钢铁的能力最强.磁极之间的相互作用规律是:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引.
例1福州科技馆展出的磁动轮是根据异名磁极相互吸引的原理制成的,每个轮的边缘装有12个侧放的柱形磁体,如图1所示.当推动A轮转动时,其他3个轮会随之转动.如果A轮磁体外侧是N极,则C轮磁体外侧是极.如果A轮顺时针转动,C轮将时针转动,D轮将时针转动.(后两个空均填“顺”或“逆”)
解析:普通的齿轮传动装置是依靠相邻齿轮的齿与齿的啮合传递动力的,而磁动轮则是根据异名磁极间相互吸引的原理依靠磁场传递动力的.相邻齿轮同侧的磁极不同.如果A轮磁体外侧是N极,则与A轮相邻的C轮磁体外侧是S极,与C轮相邻的D轮和B轮磁体外侧是N极.磁动轮中各齿轮之间转动方向的关系与普通齿轮传动装置相同.如果A轮顺时针转动,C轮将逆时针转动,D轮和B轮将顺时针转动.
参考答案: S逆顺
点评:磁体的周围存在着磁场,磁极之间的相互作用力就是通过磁场发生的.磁体对放入磁场中的铁磁性物质作用的磁力,是物体间即使不互相接触也可以相互作用的力.
二、电流的磁场、地磁场
电流的周围存在着磁场.通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系,可以根据安培定则来判定.电流磁场的方向为右手拇指所指的方向,电流方向为右手四指所指的方向.
例2根据通电螺线管周围存在磁场(如图2)的实验事实,某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说:地磁场是由绕地球的环形电流引起的.下图中符合其假说的模型是() .
解析: 在如图2所示的通电螺线管中,磁场的方向为右手拇指所指的方向,电流方向为右手四指所指的方向.地球周围存在着磁场——地磁场,地磁的北极(N极)在地理的南极附近.根据安培定则,右手拇指指向N极,则四指所指的电流方向沿纬线由东向西.A选项正确.
点评: 符合“地磁场是由绕地球的环形电流引起的”这一假说的模型为A选项.这一假说是否能成立,还需要经过进一步实验验证.
三、电磁铁、电磁继电器
在通电螺线管中插入一根铁芯就成了一个电磁铁,由于铁芯被通电螺线管的磁场磁化且磁场方向与通电螺线管的磁场方向一致,所以电磁铁的磁性更强.电磁继电器实际就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.
利用某种方式来操纵电磁继电器控制电路的通、断,就可以实现对工作电路的自动控制.
例3如图3所示,将一对磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有间隙,就制成了一种磁控元件——干簧管,以实现自动控制.某同学自制了一个线圈,将它套在干簧管上,制成一个干簧继电器,用来控制灯泡的亮灭,如图4所示.干簧继电器在工作中所利用的电磁现象不包括() .
A. 电流的磁效应
B. 磁场对电流的作用
C. 磁极间的相互作用
D. 磁化
解析:如图4所示,工作电路由交流电源、灯泡和干簧管内的两片舌簧组成,控制电路由直流电源、绕在干簧管上的通电螺线管和一个开关组成.当开关闭合时,螺线管中有电流通过,通电螺线管的磁场将两片舌簧磁化,被磁化了的两片舌簧靠中间的一端为异名磁极,异名磁极相吸引使两片舌簧靠中间的一端互相接触,工作电路为通路,灯泡亮.当开关断开时,螺线管中没有电流通过,两片舌簧磁性消失,靠中间的一端断开,工作电路为断路,灯泡灭.在工作中所利用的电磁现象包括A选项、C选项和D选项,不包括B选项.选B.
点评:将通电螺线管绕在干簧管上就成为干簧继电器.由控制电路的开关通过干簧继电器实现对工作电路上灯泡亮灭的控制.
四、发电机、电动机
发电机的工作原理是电磁感应原理,发电机是将机械能转化为电能的装置.电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动(或通电线圈在磁场中受力转动),电动机是将电能转化为机械能的装置.
例4汽车上的直流电机有两种功能:一是用于汽车发动机启动时带动其转动;二是在汽车行驶时给汽车上的蓄电池充电.当汽车发动机启动时,直流电机充当了机;当汽车行驶时,直流电机充当了机.
解析: 利用磁场对电流的作用,可以使通电导体运动,把电能变成机械能.电动机就是根据这一原理制成的.当汽车上的直流电机用于汽车发动机启动时,将电能转化为机械能,充当了电动机;当汽车上的直流电机在汽车行驶时给汽车上的蓄电池充电时,将机械能转化为电能,充当了发电机.
点评:直流电动机与直流发电机的结构相同,工作原理不同.可以从能量转化的角度区分电动机与发电机.
责任编辑程哲