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專題16 電磁鐵與自動控制 ?知識點1磁現(xiàn)象 磁性 在物理學中把物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性 磁體 定義 具有磁性的物體叫磁體 類別 天然磁體和人造磁體 硬磁體和軟磁體 磁極 定義 磁體上磁性最強的部分叫磁極 兩極 靜止懸掛時，指向南的磁極叫南極（S）；指向北的磁極叫北極（N） 相互作用 同名磁極相互排斥；異名磁極相互吸引 磁化 使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化 去磁 使原來具有磁性的物體失去磁性的過程叫去磁 注意 事項 任何磁體有且只有兩個磁極 物體與磁體相互排斥，則物體一定具有磁性；物體與磁體相互吸引，則物體不一定具有磁性 磁性判別方法 1、根據(jù)磁體吸引金屬的性質(zhì)判斷 2、根據(jù)磁體的指向性判別 3、根據(jù)磁體間相互作用的規(guī)律判斷 4、根據(jù)磁極的磁性最強判斷 例1（xx?畢節(jié)市）下列圖示展示了我國勞動人民的智慧成果，對其中涉及的物理知識。下列說法錯（） A．司南是最早利用地磁場指示方向的裝置 B．人站在天壇的回音壁前說話，聲音經(jīng)過多次反射，可以在圍墻的任何位置聽到 C．碾谷物的石磨選用厚重的石材，是為了減小石磨對谷物的壓強 D．從兩心壺的壺嘴能分別倒出兩種不同的液體是利用了大氣壓 【答案】C 【解析】 例2（xx?自貢）自貢一學生利用手中的條形磁體做了以下實驗，其中結(jié)論正確的是（） A．同名磁極互吸引 B．條形磁體能夠吸引小鐵釘 C．將條形磁體用細線懸掛起來，當它在水平面靜止時北極會指向地理南方 D．條形磁體與小磁針之間隔了一層薄玻璃后就沒有相互作用了 【答案】B 【解析】 A、由磁極間的相互作用規(guī)律可知，同名磁極相互排斥，故A錯誤； B、由課本知識知和：磁體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)，故條形磁體能夠吸引小鐵釘，故B正確； C、將條形磁體用線懸掛起來，讓磁體自由轉(zhuǎn)動，靜止時指向地理南極的磁極叫南（或S）極，指向地理北極的是磁體的北極（N極），地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理北極附近，故C錯誤； D、玻璃不能隔離磁場，條形磁體與小磁針之間隔了一層薄玻璃后仍有互相作用，故D錯誤。 ?知識點2磁場和磁感線 1、磁場 （1）定義：磁體周圍存在一種看不到、摸不著的物質(zhì)，能使磁針偏轉(zhuǎn)，我們把這種物質(zhì)叫磁場； 磁體間的相互作用就是通過它們各自的磁場發(fā)生的。 （2）磁場的性質(zhì)：對放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用。 （3）磁場的方向：小磁針在磁場中靜止時北極所指的方向規(guī)定為這一點的磁場方向。 2、磁感線 （1）定義：為了描述空間磁場的分布情況，在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上任何一點的切線方向都跟放在該點的小磁針靜止時北極所指的方向一致，這樣的曲線叫磁感線。 （2）磁感線的性質(zhì) ①、磁感線不是真實存在的，它是為了形象地描述磁場而畫出的一些假想的曲線； ②、磁感線是有方向的，曲線上任意一點的切線方向就是該點的磁場的方向； ③、磁感線分布的疏密可以表示磁場的強弱，磁體兩極處磁感線最密，表示兩極處的磁場最強； ④、空間任何兩條磁感線絕對不會相交，因為磁場中任何一點的磁場方向只有一個確定的方向； ⑤、磁感線是一些閉合的曲線，即磁體周圍的磁感線都是從磁體北極出發(fā)，回到磁體南極；在磁體的內(nèi)部，都是從磁體的南極指向北極。 3、常見磁體的磁感線分布 條形磁體蹄形磁體 4、地磁場 A、地球本身就是一個巨大的，地球周圍的磁場叫做地磁場；地磁場的北極在地理南極附近，地磁場的南極在地理北極附近； 小磁針受到地磁場的作用一端指向南另一端指北。 B、地理的兩極和地磁場的兩極并不重合，磁針所指的南北方向與地理的南北方向略有偏離，成一 定角度，這個角叫磁偏角。 世界上最早記述這一現(xiàn)象的人是我國宋代學者沈括。 例1（xx?山西）如今，說我們的生活是由磁鐵支撐著并不為過。史上最強有力的釹磁鐵廣泛用于手機、電腦、冰箱等。如圖所示，是小明同學用釹磁鐵和曲別針進行的實驗。通過實驗情景，可以判定下列說法正確的是（） A．釹磁鐵周圍存在磁感線，不存在磁場 B．釹磁鐵對放入其磁場中的曲別針有力的作用 C．釹磁鐵周圍各點的磁場方向都是豎直向下的 D．釹磁鐵周圍的磁場分布是均勻的 【答案】B 【解析】 C、小磁針靜止時N極所指的方向為該點磁場的方向，小磁針位置不同，N極的方向不同，說明釹磁鐵周圍各點的磁場方向是不同的，故C錯誤； D、磁感線是為了描述（或研究）磁場方便而建立的物理模型，在磁鐵的周圍磁感線分布不均勻，在磁場強的地方磁感線密，故D錯誤。 例2（xx?綿陽）指南針是我國四大發(fā)明之一，《論衡》記載：司南之杓，投之于地，其柢指南。如圖所示的司南放在水平光滑的“地盤”上，靜止時它的長柄指向南方。司南長柄所指方向是（） A．地理南極，地磁北極 B．地理南極，地磁南極 C．地理北極，地磁北極 D．地理北極，地磁南極 【答案】A 【解析】 ?知識點3電流的磁場 1、奧斯特實驗: 丹麥著名物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)，將一根導線平行的架在靜止小磁針上方，導線通電時小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，切斷電流時小磁針又回到原來位置，當電流方向改變時，磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，如下圖。 2、結(jié)論 （1）比較甲、乙兩圖說明通電導體周圍存在著磁場。 （2）比較甲、丙兩圖說明磁場方向與電流方向有關。 3、拓展 1、電流的磁效應：任何導體中有電流通過時，其周圍空間均會產(chǎn)生磁場，且磁場的方向跟電流的方向有關，這種現(xiàn)象叫電流的磁效應。 2、奧斯特實驗揭示了電流周圍存在磁場，電流是電荷定向運動產(chǎn)生的，所以通電導線周圍的磁場實質(zhì)上是運動電荷產(chǎn)生的。 例1（xx?攀枝花）下面哪一位科學家的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系（） A．法拉第 B．焦耳 C．奧斯持 D．安培 【答案】C 【解析】 例2（xx?貴陽）如圖所示，是探究“通電直導線周圍是否存在磁場”實驗裝置的一部分，置于水平桌面的小磁針上方有一根與之平行的直導線。關于這個實驗下列說法正確的是（） A．首次通過本實驗揭開電與磁關系的科學家是法拉第 B．當直導線通電時，小磁針會離開支架懸浮起來 C．小磁針用于檢驗通電直導線周圍是否存在磁場 D．改變直導線中電流方向，小磁針N極的指向不變 【答案】C 【解析】 A、首次通過本實驗揭開電與磁關系的科學家是奧斯特，故A錯誤； B、當直導線通電時，導線的周圍存在磁場，小磁針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不會懸浮起來，故B錯誤； C、小磁針偏轉(zhuǎn)，能說明通電導線周圍存在磁場，故小磁針用于檢驗通電直導線周圍是否存在磁場，故C對 D、磁場方向與電流方向有關，改變直導線中電流方向，小磁針N極的指向改變，故錯誤。 ?知識點4通電螺線管的磁場 1、螺線管：導線在圓柱形空心筒上繞成的螺線狀線圈，叫做螺線管。 2、通電螺線管的磁場 ①、通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場一樣，通電螺線管的兩端相當于條形磁鐵的兩極。 ②、通電螺線管兩端的極性由環(huán)繞電流方向決定，它們的關系可用右手螺旋定則（安培定則）來判斷。 3、右手螺旋定則（安培定則）： （1）用右手握螺線管，讓四指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。 通電直導線和通電螺線管的磁場方向都可以用安培定則判斷。 （2）用右手握住通電直導線，讓大拇指指向電流方向，則四指指向就是磁感線的環(huán)繞方向。 例1（xx?臨沂）小磁針靜止時的指向如圖所示，由此可知（） A．a(chǎn)端是通電螺線管的N極，c端是電源正極 B．a(chǎn)端是通電螺線管的N極，c端是電源負極 C．b端是通電螺線管的N極，d端是電源正極 D．b端是通電螺線管的N極，d端是電源負極 【答案】B 【解析】 據(jù)題目可知，小磁針左端是N極，右端是S極，所以電磁鐵的左端，即a端為N即，右端為S極，據(jù)安培定則可知，電流從d端流出后進入電磁鐵，故d端是電源的正極，c端是負極，故B正確。 例2（xx?遼陽）如圖，將條形磁體放在水平桌面上的兩個圓柱形鉛筆上，條形磁體靜止不動，S極正對電磁鐵。閉合開關S，條形磁體因受磁力向左運動，請在圖中標出： （1）電磁鐵右端的極性。 （2）磁感線的方向。 （3）電源左端的極性（用“+”或“﹣”表示）。 【答案】見下圖 【解析】 ?知識點5電磁鐵 1、定義：內(nèi)部插有鐵芯的通電螺線管叫電磁鐵。 2、組成：由線圈和鐵芯兩部分構(gòu)成。 3磁性強弱的影響因素：通過電磁鐵線圈的電流越大，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性就越強。 4、電磁鐵的優(yōu)點 1、電磁鐵磁性的有無，可由電路的通斷來控制； 2、電磁鐵磁性的強弱，可由電流的大小和線圈匝數(shù)來控制； 3、電磁鐵的極性，可由改變電流的方向來控制。 例1（xx?青海）如圖所示的“探究電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關”的實驗中，想讓電磁鐵吸引更多的大頭針，可行的做法是（） A．減少線圈的匝數(shù) B．用銅芯代替鐵芯 C．將滑片P向a端移動 D．將滑片P向b端移動 【答案】C 【解析】 例2（xx?張家界）巨磁電阻效應是指某些材料的電阻隨磁場增強而急劇減小的現(xiàn)象，圖中GMR是巨磁電阻，閉合開關S1、S2，移動滑動變阻器的滑片，以下分析正確的是（） A．滑片向左移動時，電磁鐵磁性減弱，指示燈亮度變暗 B．滑片向左移動時，電磁鐵磁性增強，指示燈亮度變亮 C．滑片向右移動時，GMR電阻變小，指示燈亮度變亮 D．滑片向右移動時，GMR電阻變大，指示燈亮度變亮 【答案】B 【解析】 AB、滑片向左移動時，滑動變阻器連入電路中的電阻變小，左側(cè)電路中的電流變大，電磁鐵磁性增強；因為巨磁電阻隨磁場增強而急劇減小，則右邊的GMR電阻變小，右邊電路的總電阻變小，由歐姆定律可知，右邊電路的電流變大，由P=I2R可知指示燈的功率變大，指示燈變亮，故A錯誤，B正確。 CD、滑片向右移動時，滑動變阻器接入電路中的電阻變大，由歐姆定律可知，左邊電路中的電流減小，所以電磁鐵的磁性減弱，周圍磁場減弱，GMR電阻變大，由串聯(lián)分壓的規(guī)律可知，GMR兩端的電壓增大，則指示燈兩端的電壓減小，指示燈的實際功率變小，所以指示燈亮度變暗，故CD錯誤。 ?知識點6電磁繼電器 1、構(gòu)造：如圖所示，主要部分是電磁鐵、銜鐵、觸點開關和彈簧。 2、實質(zhì)：由電磁鐵控制工作電路的通斷的開關。 3、工作原理 電磁鐵通電時，把銜鐵吸下來，將工作電路的觸點接通，工作電路構(gòu)成通路，開始工作；電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路，停止工作。 4、應用 ①、低壓電路控制高壓電路，降低工作危險； ②、遠距離控制電路，遠離危險場地，比如爆炸現(xiàn)場； ③、自動控制，實現(xiàn)自動化。 例1（xx?江西）消防應急燈在沒有停電時，燈是熄滅的；停電時，標有“36V”字樣的兩盞燈就會正常發(fā)光。如圖所示的電路中符合要求的是（） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 例2（xx?寧夏）如圖所示是一種水位自動報警器工作原理圖。由于一般的水都能導電，當水位升高到金屬塊B處時，下列判斷正確的是__________，選擇理由_____________________________________。 A．綠燈亮，螺線管上端是S極 B．紅燈亮，螺線管上端是S極 C．綠燈亮，螺線管上端是N極 D．紅燈亮，螺線管上端是N極 【答案】 D；當水位升高到金屬塊B處時，電磁鐵所在的控制電路接通，電磁鐵具有了磁性，吸引銜鐵向下運動，觸點將紅燈與電源接面，所以紅燈亮；根據(jù)安培定則（右手螺旋定則）判斷出電磁鐵上端為N極。 【解析】