例1 外形完全相同的兩根鐵棒,你能判斷出它們是否具有磁性嗎?
解題思路:磁體的兩極磁性最強(qiáng),中間磁性極弱。為此,用一根鐵棒的一端去靠近另一根鐵棒的中間(如圖1所示),若相互吸引,則該鐵棒有磁性,若沒(méi)有相互吸引,則該鐵棒沒(méi)有磁性。
點(diǎn)撥:一磁體的磁極對(duì)另一磁體磁性極弱的中間或沒(méi)有磁性的鋼鐵物質(zhì)都會(huì)吸引。
例2 一長(zhǎng)方體從放在水平桌面上的小磁針的正上方向下靠近小磁針時(shí),小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說(shuō)明長(zhǎng)方體的周圍存在 ;當(dāng)長(zhǎng)方體靜止時(shí),小磁針的指示方向如圖2所示,請(qǐng)畫出長(zhǎng)方體周圍的磁感線。
解題思路:磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)處在其中的磁體產(chǎn)生力的作用。長(zhǎng)方體從小磁針的正上方向下靠近小磁針時(shí),小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說(shuō)明小磁針受到了力的作用,即長(zhǎng)方體的周圍存在著磁場(chǎng)。畫磁體周圍的磁感線,主要是如何確定它的方向。依據(jù)同名磁極相互排斥而遠(yuǎn)離,異名磁極相互吸引而靠近的道理,可知長(zhǎng)方體的左端為S極,右端為N極,確定了條形磁體的極性,其磁感線的方向不難畫出。依據(jù)小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí)N極所指的方向與磁場(chǎng)的方向和磁感線的方向的一致性,同樣也可正確畫出磁感線的方向。
點(diǎn)撥:運(yùn)用N極指向、磁場(chǎng)方向、磁感線方向,N極所受力的方向的一致性。
例3 一根長(zhǎng)方體鋼塊放在條形磁鐵上(如圖3所示),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,鋼塊就會(huì)被 。鋼塊的左端是 (填N極或S極)。
解題思路:鋼塊磁化后與磁鐵相互吸引在一起,依據(jù)同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引的道理,可知鋼塊左端是S極。
例4 如圖4所示的蹄形磁鐵,有人說(shuō):“蹄形磁鐵A、B、C三個(gè)部分都是磁極!边@種說(shuō)法對(duì)嗎?
解題思路:磁體的磁極與另一個(gè)磁體的一個(gè)磁極相互吸引,一定與另一個(gè)磁極相互排斥。用一塊磁體的兩極分別去靠近蹄形磁鐵A、B、C三個(gè)部分,發(fā)現(xiàn)B、C兩端符合磁極間的相互作用規(guī)律,而A端與磁體的兩極均相互吸引,因此,B、C端是磁極,而A端不是磁極。
點(diǎn)撥:磁體都有且僅有兩個(gè)磁極。
例5 下列說(shuō)法正確的是( )
A.照明用電是交流電,因此當(dāng)線路中有電流時(shí),它的周圍也沒(méi)有磁場(chǎng)
B.手電筒工作時(shí),在手電筒里雖然有直流電但電流太小,因此它的周圍也沒(méi)有磁場(chǎng)
C.奧斯特實(shí)驗(yàn)只說(shuō)明了通電直導(dǎo)線的周圍才有磁場(chǎng)
D.奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電流的方向與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向有關(guān)
解題思路:奧斯特實(shí)驗(yàn)充分地證實(shí)了:電流的周圍存在磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向與電流的方向有關(guān);電流大,它產(chǎn)生的磁場(chǎng)較強(qiáng),電流弱,它產(chǎn)生的磁場(chǎng)較弱,電流的方向改變時(shí),它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向就會(huì)隨之改變。交流電是電流的大小和方向周期性改變的電流,因此它產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱與方向也會(huì)周期性地變化,故A不正確。手電筒中的電流小,它產(chǎn)生的磁場(chǎng)只不過(guò)很弱,但不能說(shuō)沒(méi)有,故B不正確。奧斯特實(shí)驗(yàn),不僅研究了直線電流,還有線圈電流,并對(duì)電流的強(qiáng)弱和電流的方向?qū)ζ洚a(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響進(jìn)行了研究,因此不能把奧斯特實(shí)驗(yàn)理解為一個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)為只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)。本題應(yīng)選D。
點(diǎn)撥:任何電流都能產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向與電流方向有關(guān),磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān)。
例6 在圖5中畫出甲、乙兩個(gè)螺線管的繞法,使開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),甲、乙兩個(gè)螺線管相互排斥。
解題思路:甲、乙兩個(gè)螺線管通電時(shí)相互排斥,說(shuō)明甲、乙兩個(gè)螺線管靠近的兩端是同名磁極,這樣就有兩種情況:一是甲的右端和乙的左端是N極,二是甲的右端和乙的左端是S極。因此,第一種情況甲的繞線應(yīng)是從電源正極引出的導(dǎo)線從后面向上;乙的繞線應(yīng)是從電源正極引出的導(dǎo)線從前面向上。第二種情況甲的繞線應(yīng)是從電源正極引出的導(dǎo)線從前面向上;乙的繞線應(yīng)是從電源正極引出的導(dǎo)線從后面向上。
點(diǎn)撥:本題既運(yùn)用了磁極間的相互作用,又運(yùn)用了通電螺線管電流與磁極間的關(guān)系。
例7 如圖6所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,電磁鐵磁性減弱
B.電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小,電磁鐵磁性增強(qiáng)
C.電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變小,電磁鐵磁性減弱
D.電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變大,電磁鐵磁性增強(qiáng)
解題思路:
1、弄清電路連接:螺線管匝數(shù)多,導(dǎo)線很長(zhǎng),故螺線管有一定的電阻,這一電阻與滑動(dòng)變阻器、電流表、電源組成串聯(lián)電路,電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器的電壓。
2、正確運(yùn)用歐姆定律,確定電流變化;琍向右滑動(dòng),電路的總電阻變大,電壓不變,故電流表示數(shù)變小;螺線管的電阻一定,通過(guò)螺線管的電流變小,它分得的電壓一定變小了,故電壓表的示數(shù)變大。
3、依據(jù)電流變化確定螺線管磁性變化,電流變小,磁性減弱。故選A。
點(diǎn)撥:通電螺線管的磁性強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān),電流越大,通電螺線管磁性越強(qiáng),反之越弱。
例8 圖中“⊙”表示通電直導(dǎo)線橫截面上的電流是從紙里流向紙外的,“電和磁的典型例題分析”表示通電直導(dǎo)線橫截面上的電流是從紙外流向紙里的。根據(jù)圖6給出的電流方向、磁感線方向和導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向,畫出圖7中的導(dǎo)線受力的方向。
解題思路:作圖8,不難比較出圖7的受力方向?yàn)橄蛏稀?/p>
例9 如圖所示的電動(dòng)機(jī),當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),關(guān)于線圈的運(yùn)動(dòng)情況敘述正確的是( )
A.靜止不動(dòng)
B.將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
C.將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
D.可能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),也可能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)
解題思路:觀察圖中給出的條件,發(fā)現(xiàn)處在磁場(chǎng)中的線圈沒(méi)有處在平衡位置上,只要通電,就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故A不正確。從圖中還可以看出,開(kāi)關(guān)閉合后,線圈中電流的方向是確定的,但相對(duì)的兩個(gè)磁極沒(méi)有標(biāo)明N、S極,所以它們之間的磁場(chǎng)方向就有兩種可能,或是水平向右,或是水平向左,因此線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向就有了兩種可能。故B、C都不正確。本題應(yīng)選D。
點(diǎn)撥:通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向是由磁場(chǎng)方向和電流的方向共同決定,缺一不可。
例10 兩根較長(zhǎng)的直導(dǎo)線相距很近且相互平行,當(dāng)它們中通以強(qiáng)度較大方向相反的電流時(shí),兩根導(dǎo)線將會(huì)( )
A.靠近
B.遠(yuǎn)離
C.即不靠近也不遠(yuǎn)離
解題思路:通電導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)用磁感線來(lái)描述是以通電導(dǎo)線上的點(diǎn)為圓心的同心圓,用右手握住直導(dǎo)線甲,拇指指向電流的方向,四指環(huán)繞的方向就是磁場(chǎng)的方向,這樣在豎直剖面上甲導(dǎo)線的左側(cè)磁感線是從紙里向外的,用“·”表示,甲導(dǎo)線的右側(cè)磁感線是從紙外向里的,用“×”表示。乙導(dǎo)線就成了處在磁場(chǎng)里的通電導(dǎo)線,伸展左手,且拇指與四指垂直,讓甲導(dǎo)線左側(cè)的磁感線垂直穿過(guò)手心,四指指向乙導(dǎo)線的電流方向,拇指所指的向左的方向就是乙導(dǎo)線的受力方向,故選B。
點(diǎn)撥:兩根通電導(dǎo)線的作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的,即它們彼此處在對(duì)方的磁場(chǎng)中,運(yùn)用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用就可以判斷它們之間的相互作用關(guān)系。
例11 如圖所示,“電和磁的典型例題分析”表示閉合電路的一部分導(dǎo)體的橫截面,箭頭表示運(yùn)動(dòng)方向,“××”表示磁感線方向垂直于紙面向里,在各圖中不能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是( )
A B C D
解題思路:A選項(xiàng)中磁感線的方向是從左向右,導(dǎo)體垂直紙面且從上向下運(yùn)動(dòng),一定切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流。
B選項(xiàng)中磁感線的方向是從左向右,導(dǎo)體沿著磁感線的方向運(yùn)動(dòng),不能切割磁感線,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。
C選項(xiàng)中磁感線的方向是從上向下的,導(dǎo)體雖然靜止不動(dòng),但磁體向右運(yùn)動(dòng),磁感線就向右運(yùn)動(dòng),磁感線經(jīng)過(guò)與之相垂直的導(dǎo)體也就會(huì)被切割,導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。
D選項(xiàng)中磁感線的方向與導(dǎo)體相平行,導(dǎo)體沿圖示方向運(yùn)動(dòng),不會(huì)切割磁感線,導(dǎo)體中不會(huì)產(chǎn)生電流。
點(diǎn)撥:能否在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,主要看具備了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件沒(méi)有。
例12 關(guān)于發(fā)電機(jī)的敘述正確的是( )
A.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出的是直流電的發(fā)電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)
B.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出直流電的發(fā)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)
C.線圈中產(chǎn)生直流電,供給外電路的是交流電的發(fā)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)
D.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出的是交流電的發(fā)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)
解題思路:發(fā)電機(jī)線圈在每一周的旋轉(zhuǎn)中,前半周與后半周切割磁感線的方向相反,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也相反,因此在線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,線圈中電流的方向就會(huì)周期性地改變,即發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的電流始終是交流電。
發(fā)電機(jī)線圈在每一周的旋轉(zhuǎn)中,前半周與后半周切割磁感線的方向相反,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向也相反,因此在線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,線圈中電流的方向就會(huì)周期性地改變,即發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生的電流始終是交流電。
發(fā)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī),還是直流發(fā)電機(jī),決定于線圈兩端安裝的是銅環(huán),還是半環(huán)(換向器)。通過(guò)銅環(huán)向外電路輸電,電刷與線圈的兩端不會(huì)交替接觸,外電路的電流與線圈中產(chǎn)生的電流方向始終一致,即外電路中也是交流電,這就是交流發(fā)電機(jī)。通過(guò)半環(huán)向外電路輸電,電刷與線圈的兩端交替接觸,外電路中的電流方向就保持不變,這就是直流發(fā)電機(jī)。本題應(yīng)選A。
點(diǎn)撥:發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生交流電,用滑環(huán)輸出,外電路是交流電,用換向器輸出,則為直流電
例13 線圈在磁場(chǎng)中的初始位置如圖所示。若讓線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)外電路的電流方向是 。若使外電路的電流方向改變,可采取的方法有: 、 。
解題思路:
確定磁感線的方向──水平向右。
確定導(dǎo)體切割磁感線的方向──ab邊向下切割磁感線,cd邊向上切割磁感線。
運(yùn)用右手定則確定──線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向是由d經(jīng)c、b、到a,再流向電刷A,所以外電路的電流方向是從A經(jīng)L到B。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)與磁感線垂直的位置后,電刷A將接觸cd邊的半環(huán),電刷B將接觸ab邊的半環(huán),ab邊向上切割磁感線,cd邊向下切割磁感線,線圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向是由a經(jīng)b、c、到d,由d流向電刷A,所以外電路的電流方向還是從A經(jīng)L到B。(這就是直流發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程)
使外電路中的電流方向改變,只改變線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向或磁感線的方向即可。因此具體的方法是:使線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)、對(duì)換磁極的位置。
點(diǎn)撥:對(duì)發(fā)電機(jī)模型進(jìn)行分析是我們應(yīng)掌握的一項(xiàng)基本技能。
例14 如圖所示,連有電流表的導(dǎo)軌處在磁場(chǎng)中,裸導(dǎo)線沿導(dǎo)軌向右做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí),兩個(gè)電流表都有示數(shù)嗎?
解題思路:將裸導(dǎo)線看成并聯(lián)電路的干路,兩個(gè)電流表處在支路中。
閉合電路的干路導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng),這個(gè)導(dǎo)體中就會(huì)有感應(yīng)電流,則支路中的電流表一定有電流通過(guò)。
點(diǎn)撥:本題考查的是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,和電路中形成持續(xù)電流。
河北省蔚縣代王城中學(xué) 康萬(wàn)勝
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