人教版同步教参物理九上磁现象磁场与电生磁电磁继电器.docx
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人教版同步教参物理九上磁现象磁场与电生磁电磁继电器
电与磁
第1节磁现象、磁场与电生磁、电磁继电器
【知识梳理】
一、磁场、磁极
1、磁性：
物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。
2、磁体：
具有磁性的物体叫做磁体。
3、磁极：
磁体上磁性最强的部分叫做磁极。
任何磁体都有两个磁极（磁北极和磁南极），将磁体水平悬挂起来，当它静止时，指北的一端叫做磁北极（N极），指南的一端叫做磁南极（S极）。
4、磁极间的相互作用：
同名磁极之间相互排斥，异名磁极之间相互吸引。
5、磁化：
使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。
一根没有磁性的大头针，在接近条形磁体下端的N极时，大头针上端就出现了S极，下端出现了N极，也就是说大头针具有了磁性。
有些磁性材料如软铁、硅钢很容易被磁化，但磁性不容易保留，称为软磁性材料，常用作电磁体、变压器、发动机的铁芯。
另一些磁性材料，如合金钢、碳钢不容易被磁化，但是一旦被磁化后磁性能长期保留，称为硬磁性材料，常用作扬声器、话筒等设备中的永磁体。
二、磁场、磁感线
1、磁场的定义：
磁体周围存在一种看不见、摸不着的特殊物质，叫做磁场。
2、磁场的性质：
磁场对放入其中的磁体具有力的作用。
常用小磁针是否受到力的作用来检验小磁针所在的空间是否存在磁场。
3、磁场的方向：
对磁场方向的描述人为规定为：
在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。
4、磁感线：
为了形象直观的描述磁场，人们按照“小磁针”的排列在磁场中画出一条条带箭头的假象曲线，这样的曲线叫做磁感线。
5、磁感线的特点：
（1）磁感线是人为引入的一组假想曲线，是模拟无数小磁针在磁场中的分布和排列情况而画出的曲线，磁场中并没有客观存在的磁感线。
（2）用磁感线能形象地确定磁场的方向．磁感线上任一点的切线方向与该点的磁场方向一致。
（3）用磁感线能表示磁场的强弱。
磁感线越密处磁场越强，磁感线越疏处磁场越弱。
（4）磁感线为闭合曲线。
在磁体外部，从N极到S极；在磁体内部，从S极到N极。
（5）任意两条磁感线不能相交。
因为在磁场中任一点，其磁场只有一个确定的方向。
（6）磁感线是空间立体分布的，不只是在一个平面上。
6、地磁场：
地球本身就是一个巨大的磁体，地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。
7、地磁场的两极：
地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。
地磁的两极与地理的两极并不重合。
三、电生磁
电流的磁效应：
（1）通电导体和磁体一样，周围存在着磁场，即电流具有磁效应。
（2）电流周围的磁场方向与通过导体的电流方向有关。
2.通电螺线管的磁场：
（1）螺线管：
用导线绕成的螺旋形线圈叫做螺线管。
（2）安培定则：
假设用右手握住通电导线，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向，如图甲所示。
假设用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向，如图乙所示。
四、电磁铁、电磁继电器
1.电磁铁：
内部有铁心的螺线管叫做电磁铁。
电磁铁在电磁起重机、电铃、发电机、电动机、自动控制上有着广泛的应用。
2.电磁铁的磁性：
（1）电磁铁磁性的有无，完全可以由通断电来控制。
（2）电磁铁磁性的强弱可以由电流的大小、线圈匝数控制。
3.电磁继电器：
（1）结构：
具有磁性的电磁继电器由控制电路和工作电路两部分组成。
控制电路包括低压电源、开关和电磁铁，其特点是低电压、弱电流的电路；工作电路包括高压电源、用电器和电磁继电器的触点，其特点是高电压、强电流的电路。
（2）原理：
电磁继电器的核心是电磁铁。
当电磁铁通电时，把衔铁吸过来，使动触点和静触点接触（或分离），工作电路闭合（或断开）。
当电磁铁断电时失去磁性，衔铁在弹簧的作用下脱离电磁铁，切断（或接通）工作电路。
从而由低压控制电路的通断，间接地控制高压工作电路的通断，实现远距离操作和自动化控制。
电磁继电器的作用相当于一个电磁开关。
【诊断自测】
1.我们把具有能够吸引 、 、 等物质的性质叫做磁性。
具有磁性的物体叫做 。
磁体上 的部位叫磁极。
一个磁体上有两个磁极分别为 、 。
磁极间的相互作用规律是 。
2.磁体周围存在 ，它的基本性质是对放入其中的磁体产生 ，磁体间的相互作用就是通过 而发生的。
在磁场中，小磁针静止时 级所指的方向为该点磁场的方向。
（选填“N”或“S”）
3.磁感线：
在磁场中画一些 的曲线，任何一点的曲线方向都跟放在该点的小磁针静止时 极的指向一致，这样的曲线就叫磁感线。
我们用磁感线来描述磁场的 。
磁体周围的磁感线都是从磁体的 极出来，回到 极。
4.奥斯特发现：
通电导线周围存在与电流有关的磁场，该现象叫做电流的 效应。
通电导体周围的磁场的方向跟 有关。
5.根据图中电磁铁中的电流方向，在电磁铁两端标出电磁铁的N、S极。
6.如果把一根导线绕成螺线管，在给螺线管内插入 ，当有电流通过它时，也可以像永久磁体那样工作，这样的磁体就叫做电磁铁．电磁铁的磁性强弱跟 大小和 多少有关。
【考点突破】
类型一：
磁现象与磁场
例1关于磁场和磁感线，下列说法正确的是 （）
A.磁感线是磁场中实际存在的曲线
B.地磁场的南极在地理的南极附近
C.条形磁铁周围的磁感线是从南极出发指向北极的
D.指南针指南北是因为地球周围存在磁场
<答案>D
<解析>A、磁感线是为了形象的描述磁场的方向和强弱而引入的一条条假想的曲线，它实际并不存在．此选项错误；
B、地磁场的南极在地理北极附近．此选项错误；
C、任何磁体周围的磁感线都是从北极出发回到南极的．此选项错误；
D、正是由于地磁场的存在，使得指南针总是能够指南北．此选项正确．
类型二：
电流的磁效应
例2小磁针静止时的指向如图所示，由此可知 （）
A.a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极
B.a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极
C.b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极
D.b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极
<答案>B
<解析>本题考查安培定则及磁感线的方向，难度较小。
小磁针静止时N极指向为该点磁感线的方向，在磁体外部磁感线是从N极出发回到S极，故螺线管的a端是N极，再根据安培定则：
右手握住螺线管，大拇指指向N极，四指指向导线中电流方向，由此判断c端是电源正极，正确答案选B。
类型三：
电磁铁
例3如图所示电路中，闭合开关，向某一方向移动滑动变阻器的滑片时，弹簧测力计的示数增大，则 （）
A.螺线管上端是S极，滑片P向左移动
B.螺线管上端是S极，滑片P向右移动
C.螺线管上端是N极，滑片P向左移动
D.螺线管上端是N极，滑片P向右移动
<答案>C
<解析>由图可知，开关闭合后，由安培定则可知，螺线管上端是N极，滑动变阻器的滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性变强。
通电螺线管的磁性变强，对铁块的吸引力变大，弹簧测力计的示数就变大。
故选项ABD错误，C正确.
【易错精选】
1.磁场的基本性质是指 （）
A.能够产生磁感线
B.能够吸引铁、钴、镍等磁性材料的性质
C.能使放入其中的小磁针发生偏转
D.能够对放入其中的磁体产生磁力的作用
2.奥斯特通过实验证实了电流的周围存在着磁场。
如图所示，闭合开关S后，位于螺线管右侧的小磁针和位于螺线管正上方的小磁针N极指向将分别是 （）
A.向右，向左B.向左，向左C.向左，向右D.向右，向右
3.电梯为居民上下楼带来很大的便利，出于安全考虑，电梯设置了超载自动报警系统，其工作原理如图所示，电梯厢底层装有压敏电阻R1，R2为保护电阻，K为动触点，A、B为静触点，当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电梯停止运行，下列说法正确的是 （）
A.电梯工作时电磁铁的上端为N极
B.电磁铁磁性的强弱与电流的大小有关
C.电梯未超载时动触点K与静触点B接触
D.电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小
【精华提炼】
【本节训练】
训练【1】
下面的说法中错误的是 （）
A.地磁的北极与地理的南极重合
B.地球是个大磁体，其周围空间存在着磁场
C.地磁场的磁感线分布类似条形磁体的磁感线分布
D.指南针指的是地理的北极附近
训练【2】
如图所示，在蹄形磁铁的a小磁针（小磁针上涂黑的一端是N极），且静止在图示的位置，则下列说法正确的是 （）
A.a点有磁场，且方向向上B.b点有磁场，但其方向无法确定
C.c点没有磁场D.蹄形磁铁的上端是N极
训练【3】
在如图所示的电路中，根据小磁针静止时的指向可知 （）
A.a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极
B.b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极
C.a端是通电缧线管的N极，c端是电源负极
D.b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极
训练【4】
如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小铁片，当开关S断开时，铁片刚好与水银槽中的水银面接触；当开关S闭合后，铁片会 （）
A.不动B.陷入水银面以下
C.向上运动停在空中D.上下不停地振动
基础巩固
1.如图是生活中常用来固定房门的“门吸”，它由磁铁和金属块两部分组成.该金属块能被磁铁所吸引，是因为可能含有以下材料中的 （）
A.银B.铁C.铝D.锌
2.在桌面上放一枚小磁针，当小磁针静止不动时，以下说法正确的是 （）
A.这时小磁针的北极指向是北方B.这时小磁针的北极指向地磁北极
C.小磁针红色一极指向北D.这时小磁针的北极指向是南方
3.丹麦物理学家奥斯特首先通过实验发现电流周围存在磁场如图所示，我们实验时要在通电直导线下方放一个 （）
A.螺线管B.U形磁铁C.小磁针D.电流表
4.为了增强电磁铁的磁性，可以 （）
A.改变电流方向B.减小通过的电流
C.抽出螺线管中的铁芯D.增加螺线管的匝数
5.若假想地磁场是由地球内部一块大磁铁产生的，如下图所示的四个示意图中，能合理描述这块大磁铁的是 （）
A.
B.
C.
D.
6.如图所示为蹄形磁体周围的磁感线分布图，在a、b、c、d四点中，磁场最强的是 （）
A.a点B.b点C.c点D.d点
7.如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是 （）
A.甲图中，在条形磁铁周围撒上铁屑后轻敲玻璃板，所观察到的是磁感线
B.乙图中，U形磁铁周围的磁感线在靠近磁极处分布的比较密
C.丙图中，小磁针S极的受力方向，与通电螺线管在该点的磁感线切线方向相同
D.丁图中，北京地区地面附近能自由转动的小磁针静止时，N极指向地理北极附近
8.用两个铁芯完全相同的电磁铁“探究影响电磁铁磁性强弱的因素”，实验电路如图所示。
闭合开关，发现磁铁A吸引大头针的数目比B多，此现象说明影响电磁铁磁性强弱的因素是 （）
A.线圈匝数B.电流方向C.电流大小D.电磁铁极性
9.磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图所示，其依据是 （）
A.磁体的吸铁性B.磁场对电流的作用原理
C.电荷间的相互作用规律D.磁极间的相互作用规律
10.如图是电磁继电器的构造和工作电路示意图.要使电磁铁对衔铁的吸引力变大，以下做法可行的是 （）
A.去掉电磁铁线圈中的铁芯B.减少电磁铁线圈的匝数
C.适当增大电源A的电压D.适当增大电源B的电压
11.巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻值随外磁场减小而增大的现象，在图中所示的电路中，当闭合开关S1、S2并使滑片P向右滑动时，指示灯亮度及电流表的变化情况是 （）
A.指示灯变亮电流表示数增大B.指示灯变暗电流表示数减小
C.指示灯亮度不变电流表示数增大D.指示灯亮度不变电流表示数减小
12.如图所示，电源、滑动变阻器与螺线管相连，闭合开关，在通电螺线管的右端放置一个小磁针，小磁针静止时N极水平向右。
则 （）
A.电源左端为正极
B.电源右端为正极
C.滑动变阻器的滑片P向左移动，通电螺线管的磁性增强
D.滑动变阻器的滑片P向右移动，通电螺线管的磁性增强
13.小平同学利用如图所示的装置研究电磁铁磁场的强弱与哪些因素有关。
图中a是悬挂在弹簧下的铁块，B是电磁铁的铁芯，S是转换开关（S接1时连入电路的线圈匝数多，S接2时连入电路的线圈匝数少）。
（1）实验过程中弹簧的伸长量越大，表示电磁铁的磁性越 。
（2）保持滑片P位置不变。
先后让开关S接1和2，可以研究电磁铁磁场的强弱与线圈 的多少是否有关。
（3）请提出一个还可以用该装置验证的猜想并设计验证方案。
验证方案
猜想：
电磁铁磁场的强弱还与 有关。
验证方案：
。
14.神奇的干簧管
干簧管是一种利用磁场信号来控制线路的开关器件，也叫磁控开关。
常用的干簧管有单触点和双触点两种。
如图甲为单触点干簧管的结构示意图。
其外壳是一根密封的玻璃管，管中装有两个磁性材料制成的弹性簧片电极（简称“磁簧片”），管内还充有惰性气体，平时，玻璃管中的两个磁簧片触点部位是分开的。
当有磁性物质靠近玻璃管时，在合适的磁场作用下，管内的两个磁簧片的触点部位被磁化成异名磁极互相吸引而接触，簧片吸合在一起，使触点所接的电路连通（如图乙）。
外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路就断开。
干簧管中的磁性材料是指铁、钴、镍等能被磁铁吸引的材料，它分为软磁性材料和硬磁性材料两种。
软磁性材料是指既容易被磁化而获得磁性后又很容易失去磁性的物质。
硬磁性材料是指容易被磁化而获得磁性，但一旦获得磁性又不容易失去的物质。
双触点干簧管类似于单刀双掷开关，它的工作原理是：
没有磁场时，簧片1与簧片2接通（如图丙），当有外界磁力时，簧片1与簧片2断开，簧片1与簧片3触点部位接通（如图丁），其中簧片1是公共端，簧片2是常闭触点，簧片3是常开触点。
簧片中有一片是用只导电但不能被磁化的材料做成。
干簧管外绕上能产生磁场的线圈就成了干簧继电器，当线圈通电后，管中磁性材料制成的簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路。
线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断。
干簧继电器的优点：
（1）体积小，质量轻；
（2）簧片轻而短，有固有频率，可提高触点的通断速度，通断的时间仅为1~3m/s，比一般的电磁继电器快5~10倍；（3）触点与大气隔绝，管内充入惰性气体，可减少触点的氧化和碳化，并且由于密封，可防止外界有机蒸气和尘埃杂质对触点的侵蚀。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）单触点干簧管中的磁簧片是用 （选填“软”或“硬”）磁性材料制成的。
（2）如图丙所示双触点干簧管中簧片“2”是由 材料做成。
A.不导电又不能被磁化的
B.只导电但不能被磁化的
C.不导电但能被磁化的
D.导电又能被磁化的
（3）如图为一运用干簧继电器的电路，当开关S闭合后，线圈中有电流时，线圈的左端是 极（选填“N”或“S”）。
（4）如图电路，当开关S闭合后，这个电路的工作特点是 。
A.绿灯长亮，红灯亮、灭交替
B.红灯长亮，绿灯亮、灭交替
C.红灯、绿灯交替发光
D.红灯绿灯都长亮
15.如图所示，有两个舌簧片ab和cd，它们的外端固定在一块木板上，里端相互重叠但隔一个很小的距离。
舌簧片连接在一个有小灯泡的电路中，如果拿一根条形磁铁平行地靠近舌簧片，小灯泡就亮起来，如果让磁铁在上面的水平面内转动，小灯泡就一闪一闪地发光。
这是为什么?
巅峰突破
1.关于磁感线，下面说法中正确的是 （）
A.磁感线是磁体周围实际存在的曲线
B.磁体周围的一条条的磁感线是可以交叉的
C.磁体周围的磁感线是从磁体北极出来，回到磁体南极
D.在磁场中的某一点，小磁针静止时北极的指向就是该点的磁感线方向
2.如图，在弹簧测力计下端吊一块条形磁铁，将弹簧测力计水平向右移动时，弹簧测力计的示数将 （）
A.逐渐变大B.逐渐变小C.先变小后变大D.先变大后变小
3.纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，它具有坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性等特点，它不能应用于 （）
A.公交IC卡B.切割硬物的刀具
C."嫦娥二号"外表涂层D.装浓硫酸的容器
4.如图所示各图中，条形磁铁与通电螺线管互相吸引的是 （）
A.
B.
C.
D.
5.如图是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位升高到金属块A处时 （）
A.红灯亮，绿灯灭B.红灯灭，绿灯亮
C.红灯亮，绿灯亮D.红灯灭，绿灯灭
6.如图所示是火警自动报警器的原理图，发生火警时，将发生下列变化：
（a）温度升高使双层金属片弯曲。
（b）接通触点使工作电路中有电流通过。
（c）电磁铁有磁性。
（d）衔铁被吸下。
（e）接通触点使控制电路中有电流通过。
（f）电灯亮，电铃响，发出警报。
这些变化的正确顺序是 （）
A.a、b、c、d、e、fB.a、e、c、d、b、f
C.a、b、d、c、e、fD.a、e、d、c、b、f
8.如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。
闭合开关S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法正确的是 （）
A.电压表示数变小，电流表示数变大B.电压表示数变大，电流表示数变小
C.弹簧测力计示数变小D.弹簧测力计示数变大
9.小华同学在做“探究电磁铁”的实验时，把两个相同的大铁钉绕制成电磁铁进行实验，如图所示，下列说法中正确的是 （）
A.要使电磁铁磁性增强，应将变阻器的滑片向右移动
B.电磁铁B的磁性比电磁铁A的磁性强
C.电磁铁B磁性较强，所以通过它的电流较大
D.若将两电磁铁上部靠近，会相互吸引
10.如图所示实验装置，弹簧测力计下面挂着条形磁铁，螺线管中插有铁芯，开关S拨在触点②位置。
要使弹簧测力计的示数变大，下列操作方法能够实现的是 （）
A.滑片P向b端滑动B.将S拨到①位置
C.将铁芯从螺线管中取出D.将螺线管往上移动
11.通电螺线管的外部磁场与条形磁体周围磁场相似，其磁极可以用安培定则判定。
（1）图中螺线管的A端是 极。
（2）螺线管实际上就是由多个单匝圆形圈组成，通电螺线管的磁场可以看成由每一个单匝圆形通电线圈的磁场组合而成，因此应用安培定则也可以判断单匝圆形通电线圈的磁极。
现一单匝圆形通电线圈中的电流方向如图所示，则其B端是 极。
（3）地球周围存在的磁场，有学者认为，地磁场是由于地球带电自转形成圆形电流引起的，地球自转的方向自西向东，则形成圆形电流方向与地球自转方向 （相同/相反），物理学规定正电荷定向移动方向为电流方向，那么地球带 （正/负）电。
12.在物理学中，磁感应强度（用字母B表示，国际单位是特斯拉，符号是T）表示磁场的强弱，磁感应强度B越大，磁场越强；磁感线形象、直观描述磁场，磁感线越密，磁场越强。
（1）图a为某磁极附近磁感线的方向和分布的示意图。
由图可知，该磁极为 极，点“1”处的磁感应强度 点“2”的磁感应强度（选填“<”、“>”或“=”），若在1处放置一个小磁针，当小磁针静止时，其指向应是图b中的 。
（2）如果电阻的大小随磁场的强弱变化而变化，则这种电阻叫磁敏电阻。
某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B变化的图象如图C所示。
根据图线可知，磁敏电阻的阻值随磁感应强度B的增大而 。
图线没有过坐标原点，是因为 。
（3）利用该磁敏电阻的R-B特性曲线可以测量图中磁场中各处的磁感应强度。
①该磁敏电阻R放置在磁场中的位置1处。
吴力设计了一个可以测量该磁敏电阻R的电路，所提供的实验器材如图D所示，其中磁敏电阻所处的磁场未画出。
请你将该实验电路连接完整。
②正确接线后，测得的数据如表所示。
该磁敏电阻的测量值为 Ω。
1
2
3
U/V
1.50
3.00
4.5
I/mA
3.00
6.00
9.00
③根据该磁敏电阻的R-B特性曲线可知，1处的磁感应强度为 T。
④在实验过程中，仅将磁敏电阻从1处移至2处，其它条件不变，那么电流表的示数 ，电压表的示数 。
（填“增大”、“减小”或“不变”）
（4）就现有的实验器材和电路，请提出一个有意义的可供探究的物理问题：
。
（5）在上述电路中，电源电压为5.50V，将该磁敏电阻从待测磁场中移出，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为10.0mA时，求滑动变阻器接入电路的阻值。
13.实验桌上有带有软铁芯的螺线管一个，装有足量、型号相同的曲别针一盒，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表一块，导线若干。
请利用上述实验器材，设计一个实验证明：
“电磁铁线圈匝数不变时，通过线圈的电流越大，电磁铁的磁性越强”。
请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。
（1）实验中可用 表示电磁铁磁性的强弱。
（2）在虚线框内画出实验电路图。
（3）写出主要实验步骤。
（4）画出实验数据记录表。
14.阅读短文，回答问题：
电动自行车是如何调速的
常用电动自行车调速系统主要由磁铁、霍耳传感器、控制器和开关K四部分组成。
霍耳传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U0随磁场增强而增大。
在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的霍耳传感器的距离发生改变，使U0发生变化。
控制器的作用是将自身产生的电压U1与霍耳传感器的电压U0比较后，输出控制电压UK，控制开关K的通断。
当U1小于U0时，UK=1V，图甲中开关K闭合；U1大于U0时，UK=0，K断开。
电动自行车正常行驶时，U1的大小随时间周期性变化，如图乙所示，控制器输出的UK使开关K交替通断，每分钟约一万次。
U0不同，每次开关K闭合与断开时间的比值就不同。
电动机的转速与每次K闭合与断开时间的比值相对应。
（1）控制电压UK=1V时，电动机中 （填“有”或“无”）电流通过。
（2）如图丙所示，将霍耳传感器从条形磁铁的S极附近水平移动到N极附近，在此过程中，霍耳传感器产生电压的变化情况是 。
（3）U1的变化周期T约为 。
A.6×10-6s
B.6×10-3s
C.6×10-2s
D.6×10-1s
（4）图丁中折线A和直线B分别是U1和U0随时间变化的关系图线。
在
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