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电与磁的重点是“三大联系”及应用,一是“电生磁”(电是因,磁是果);二是通电导线在磁场中受到力的作用(既有磁场,又有电源);三是“磁生电”(磁是因之一,电是果).下面就磁现象及电生磁的题型变化做一个简单的小结.
例1外形完全相同的两根铁棒,你能判断出它们是否具有磁性吗?
解析磁体的两极磁性最强,中间磁性极弱是本题的解答关键.为此,用一根铁棒甲的一端去靠近另一根铁棒乙的中间(如图1所示),若相互吸引,则铁棒甲有磁性,若没有相互吸引,则铁棒甲没有磁性.同样的方法也可以判定出铁棒乙是否具有磁性.
此题的变型主要是在添加一些辅助器材,如利用小磁针和指南针的指向性来判别有无磁性以及两端的磁极性.需要提醒的是在利用指南针的指向性来判别有无磁性以及两端的磁极性时,必须进行多次实验,若不是每次都指向南北,则没有磁性;若每次都指向南北,则有磁性,且指南的为S极,指北的为N极.
例2有两根大头针被磁铁一端吸起,悬在磁铁下方,如图2所示的四幅图中能正确反映实际情况的是().
解析此题重在考查磁体周围的磁感线分布、磁化和磁极间的相互作用规律.条形磁铁的磁感线分布如图3所示,大头针在磁场中被磁化,相当于一枚小磁针,其指向与磁感线的方向一致,所以正确的答案是D.当然也可以从磁化和磁极间的相互作用规律来解答.在磁场中,大头针被磁化后,上端是N极,下端是S极,根据同名磁极相互排斥,可见D是正确答案.
例3如图4所示的蹄形磁铁,有人说:“蹄形磁铁A、B、C三个部分都是磁极.”这种说法对吗?
解析磁体的磁极与另一个磁体的一个磁极相互吸引,一定与另一个磁极相互排斥.用一块磁体的两极分别去靠近蹄形磁铁A、B、C三个部分,发现B、C两端符合磁极间的相互作用规律,而A端与磁体的两极均相互吸引,因此,说明B、C端是磁极,而A端不是磁极.从而进一步说明所有的磁体都有且仅有两个磁极.当然也可以用一个没有磁性的软铁棒来检验.当用这个没有磁性的软铁棒分别去靠近蹄形磁铁A、B、C三个部分,发现B、C两端吸引铁棒,而A端与这个软铁棒的两极均不吸引,因此,说明B、C端是磁极,而A端不是磁极.
例4在图5中画出甲、乙两个螺线管的绕法,使开关都闭合时,甲、乙两个螺线管相互排斥.
解析本题需要判断通电螺线管及电磁铁的极性与电流方向之间的关系,可用安培定则.用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指指的那一端是螺线管的N极,反之,若大拇指指向N极,则四指指向螺线管中电流的方向.所以电源右标“+”,左标“-”.通电螺线管周围磁场与磁体周围磁场一样,同时利用“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”进行判断.甲、乙两个螺线管通电时相互排斥,说明甲、乙两个螺线管靠近的两端是同名磁极,这样就有两种情况:一是甲的右端和乙的左端是N极,二是甲的右端和乙的左端是S极.因此,第一种情况甲的绕线应是从电源正极引出的导线从后面向上;乙的绕线应是从电源正极引出的导线从前面向上.第二种情况甲的绕线应是从电源正极引出的导线从前面向上;乙的绕线应是从电源正极引出的导线从后面向上.答案如图6所示.
例5某兴趣小组在研究扬声器结构时,发现扬声器中有一个环形磁体,他们不知道环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想:
猜想1:磁极呈横向分布(例如图7甲,左侧为N极,右侧为S极).
猜想2:磁极呈轴向分布(例如图7乙,上面为N极,下面为S极).
猜想3:磁极呈上中下分布(例如图7丙,上下面为N极,中部为S极).
(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定猜想3是错误的.你认为他们判断的依据是.
(2)为了验证其他猜想,他们用细线将环形磁体水平悬挂起来(如图7丁所示),结果观察到磁体在任意位置都能保持静止.这说明猜想是错误的.
(3)请设计一个简单实验,验证剩下的一个猜想是否正确,简述你的实验方案.
主要器材:;
简要做法:;
如何判断:.
解析(1)每个磁体都有两个磁极,且成对出现,所以猜想3是不合理的.(2)磁体具有指向性,水平面内可以自由转动的磁体,在地磁场的作用下,总是一端指南,一端指北,指示南北的磁体两端为磁体的两个磁极.若磁环悬挂起来在任何位置都能处于静止,说明该磁环这样悬挂不具有指南北的性质,则不能判断两端为磁体的两个磁极,所以猜想1是错误的.(3)既然运用磁体的指向性规律不能确定出磁环的磁极,那么可以运用磁体的磁场性质、磁极间的作用规律、磁体上磁性强弱规律来判断.这里举一种方法,将磁体立起,取一小磁针,将小磁针置于磁体周围不同处,观察小磁针静止时两极的指向情况,多次实验后,判断出环形磁体的磁极位置.
例1外形完全相同的两根铁棒,你能判断出它们是否具有磁性吗?
解析磁体的两极磁性最强,中间磁性极弱是本题的解答关键.为此,用一根铁棒甲的一端去靠近另一根铁棒乙的中间(如图1所示),若相互吸引,则铁棒甲有磁性,若没有相互吸引,则铁棒甲没有磁性.同样的方法也可以判定出铁棒乙是否具有磁性.
此题的变型主要是在添加一些辅助器材,如利用小磁针和指南针的指向性来判别有无磁性以及两端的磁极性.需要提醒的是在利用指南针的指向性来判别有无磁性以及两端的磁极性时,必须进行多次实验,若不是每次都指向南北,则没有磁性;若每次都指向南北,则有磁性,且指南的为S极,指北的为N极.
例2有两根大头针被磁铁一端吸起,悬在磁铁下方,如图2所示的四幅图中能正确反映实际情况的是().
解析此题重在考查磁体周围的磁感线分布、磁化和磁极间的相互作用规律.条形磁铁的磁感线分布如图3所示,大头针在磁场中被磁化,相当于一枚小磁针,其指向与磁感线的方向一致,所以正确的答案是D.当然也可以从磁化和磁极间的相互作用规律来解答.在磁场中,大头针被磁化后,上端是N极,下端是S极,根据同名磁极相互排斥,可见D是正确答案.
例3如图4所示的蹄形磁铁,有人说:“蹄形磁铁A、B、C三个部分都是磁极.”这种说法对吗?
解析磁体的磁极与另一个磁体的一个磁极相互吸引,一定与另一个磁极相互排斥.用一块磁体的两极分别去靠近蹄形磁铁A、B、C三个部分,发现B、C两端符合磁极间的相互作用规律,而A端与磁体的两极均相互吸引,因此,说明B、C端是磁极,而A端不是磁极.从而进一步说明所有的磁体都有且仅有两个磁极.当然也可以用一个没有磁性的软铁棒来检验.当用这个没有磁性的软铁棒分别去靠近蹄形磁铁A、B、C三个部分,发现B、C两端吸引铁棒,而A端与这个软铁棒的两极均不吸引,因此,说明B、C端是磁极,而A端不是磁极.
例4在图5中画出甲、乙两个螺线管的绕法,使开关都闭合时,甲、乙两个螺线管相互排斥.
解析本题需要判断通电螺线管及电磁铁的极性与电流方向之间的关系,可用安培定则.用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指指的那一端是螺线管的N极,反之,若大拇指指向N极,则四指指向螺线管中电流的方向.所以电源右标“+”,左标“-”.通电螺线管周围磁场与磁体周围磁场一样,同时利用“同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引”进行判断.甲、乙两个螺线管通电时相互排斥,说明甲、乙两个螺线管靠近的两端是同名磁极,这样就有两种情况:一是甲的右端和乙的左端是N极,二是甲的右端和乙的左端是S极.因此,第一种情况甲的绕线应是从电源正极引出的导线从后面向上;乙的绕线应是从电源正极引出的导线从前面向上.第二种情况甲的绕线应是从电源正极引出的导线从前面向上;乙的绕线应是从电源正极引出的导线从后面向上.答案如图6所示.
例5某兴趣小组在研究扬声器结构时,发现扬声器中有一个环形磁体,他们不知道环形磁体的磁极分布情况,于是几位同学提出了以下三种猜想:
猜想1:磁极呈横向分布(例如图7甲,左侧为N极,右侧为S极).
猜想2:磁极呈轴向分布(例如图7乙,上面为N极,下面为S极).
猜想3:磁极呈上中下分布(例如图7丙,上下面为N极,中部为S极).
(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定猜想3是错误的.你认为他们判断的依据是.
(2)为了验证其他猜想,他们用细线将环形磁体水平悬挂起来(如图7丁所示),结果观察到磁体在任意位置都能保持静止.这说明猜想是错误的.
(3)请设计一个简单实验,验证剩下的一个猜想是否正确,简述你的实验方案.
主要器材:;
简要做法:;
如何判断:.
解析(1)每个磁体都有两个磁极,且成对出现,所以猜想3是不合理的.(2)磁体具有指向性,水平面内可以自由转动的磁体,在地磁场的作用下,总是一端指南,一端指北,指示南北的磁体两端为磁体的两个磁极.若磁环悬挂起来在任何位置都能处于静止,说明该磁环这样悬挂不具有指南北的性质,则不能判断两端为磁体的两个磁极,所以猜想1是错误的.(3)既然运用磁体的指向性规律不能确定出磁环的磁极,那么可以运用磁体的磁场性质、磁极间的作用规律、磁体上磁性强弱规律来判断.这里举一种方法,将磁体立起,取一小磁针,将小磁针置于磁体周围不同处,观察小磁针静止时两极的指向情况,多次实验后,判断出环形磁体的磁极位置.