電和磁的典型例題分析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


  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,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,若沒有相互吸引,則該鐵棒沒有磁性。

  點撥:一磁體的磁極對另一磁體磁性極弱的中間或沒有磁性的鋼鐵物質(zhì)都會吸引。

  例2 一長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,小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明長方體的周圍存在     ;當(dāng)長方體靜止時,小磁針的指示方向如圖2所示,請畫出長方體周圍的磁感線。

  解題思路:磁場的基本性質(zhì)是對處在其中的磁體產(chǎn)生力的作用。長方體從小磁針的正上方向下靠近小磁針時,小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明小磁針受到了力的作用,即長方體的周圍存在著磁場。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離,異名磁極相互吸引而靠近的道理,可知長方體的左端為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)小磁針在磁場中靜止時N極所指的方向與磁場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。

  點撥:運用N極指向、磁場方向、磁感線方向,N極所受力的方向的一致性。

  例3 一根長方體鋼塊放在條形磁鐵上(如圖3所示),經(jīng)過一段時間,鋼塊就會被        。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:“蹄形磁鐵A、B、C三個部分都是磁極。”這種說法對嗎?

  解題思路:磁體的磁極與另一個磁體的一個磁極相互吸引,一定與另一個磁極相互排斥。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。

  點撥:磁體都有且僅有兩個磁極。

  例5 下列說法正確的是(    )

  A.照明用電是交流電,因此當(dāng)線路中有電流時,它的周圍也沒有磁場

  B.手電筒工作時,在手電筒里雖然有直流電但電流太小,因此它的周圍也沒有磁場

  C.奧斯特實驗只說明了通電直導(dǎo)線的周圍才有磁場

  D.奧斯特實驗揭示了電流的方向與其產(chǎn)生的磁場的方向有關(guān)

  解題思路:奧斯特實驗充分地證實了:電流的周圍存在磁場,磁場的方向與電流的方向有關(guān);電流大,它產(chǎn)生的磁場較強,電流弱,它產(chǎn)生的磁場較弱,電流的方向改變時,它產(chǎn)生的磁場的方向就會隨之改變。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)生的磁場強弱與方向也會周期性地變化,故A不正確。手電筒中的電流小,它產(chǎn)生的磁場只不過很弱,但不能說沒有,故B不正確。奧斯特實驗,不僅研究了直線電流,還有線圈電流,并對電流的強弱和電流的方向?qū)ζ洚a(chǎn)生的磁場的影響進行了研究,因此不能把奧斯特實驗理解為一個簡單的認為只是一個實驗。本題應(yīng)選D。

  點撥:任何電流都能產(chǎn)生磁場,磁場方向與電流方向有關(guān),磁場的強弱與電流的大小有關(guān)。

  例6 在圖5中畫出甲、乙兩個螺線管的繞法,使開關(guān)都閉合時,甲、乙兩個螺線管相互排斥。

  解題思路:甲、乙兩個螺線管通電時相互排斥,說明甲、乙兩個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。

  點撥:本題既運用了磁極間的相互作用,又運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)滑動變阻器的滑片P向右滑動時,下列說法中正確的是(    )

  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

  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

  解題思路:

  1、弄清電路連接:螺線管匝數(shù)多,導(dǎo)線很長,故螺線管有一定的電阻,這一電阻與滑動變阻器、電流表、電源組成串聯(lián)電路,電壓表測滑動變阻器的電壓。

  2、正確運用歐姆定律,確定電流變化。滑片P向右滑動,電路的總電阻變大,電壓不變,故電流表示數(shù)變;螺線管的電阻一定,通過螺線管的電流變小,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。

  點撥:通電螺線管的磁性強弱與電流的大小有關(guān),電流越大,通電螺線管磁性越強,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的受力方向為向上。

  例9 如圖所示的電動機,當(dāng)開關(guān)閉合時,關(guān)于線圈的運動情況敘述正確的是(    )

  A.靜止不動

  B.將順時針轉(zhuǎn)動

  C.將逆時針轉(zhuǎn)動

  D.可能順時針轉(zhuǎn)動,也可能逆時針轉(zhuǎn)動

  解題思路:觀察圖中給出的條件,發(fā)現(xiàn)處在磁場中的線圈沒有處在平衡位置上,只要通電,就會轉(zhuǎn)動,故A不正確。從圖中還可以看出,開關(guān)閉合后,線圈中電流的方向是確定的,但相對的兩個磁極沒有標(biāo)明N、S極,所以它們之間的磁場方向就有兩種可能,或是水平向右,或是水平向左,因此線圈的轉(zhuǎn)動方向就有了兩種可能。故B、C都不正確。本題應(yīng)選D。

  點撥:通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向是由磁場方向和電流的方向共同決定,缺一不可。

  例10 兩根較長的直導(dǎo)線相距很近且相互平行,當(dāng)它們中通以強度較大方向相反的電流時,兩根導(dǎo)線將會(   )

  A.靠近

  B.遠離

  C.即不靠近也不遠離

  解題思路:通電導(dǎo)線周圍的磁場用磁感線來描述是以通電導(dǎo)線上的點為圓心的同心圓,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。

  點撥:兩根通電導(dǎo)線的作用是通過磁場發(fā)生的,即它們彼此處在對方的磁場中,運用磁場對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,箭頭表示運動方向,“××”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動,一定切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流。

  B選項中磁感線的方向是從左向右,導(dǎo)體沿著磁感線的方向運動,不能切割磁感線,不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。

  C選項中磁感線的方向是從上向下的,導(dǎo)體雖然靜止不動,但磁體向右運動,磁感線就向右運動,磁感線經(jīng)過與之相垂直的導(dǎo)體也就會被切割,導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

  D選項中磁感線的方向與導(dǎo)體相平行,導(dǎo)體沿圖示方向運動,不會切割磁感線,導(dǎo)體中不會產(chǎn)生電流。

  點撥: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)電流的條件沒有。

  例12 關(guān)于發(fā)電機的敘述正確的是(   )

  A.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出的是直流電的發(fā)電機是直流發(fā)電機

  B.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出直流電的發(fā)電機是交流發(fā)電機

  C.線圈中產(chǎn)生直流電,供給外電路的是交流電的發(fā)電機是交流發(fā)電機

  D.線圈中產(chǎn)生交流電,向外輸出的是交流電的發(fā)電機是交流發(fā)電機

  解題思路:發(fā)電機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)動的過程中,線圈中電流的方向就會周期性地改變,即發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的電流始終是交流電。

  發(fā)電機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)動的過程中,線圈中電流的方向就會周期性地改變,即發(fā)電機線圈中產(chǎn)生的電流始終是交流電。

  發(fā)電機是交流發(fā)電機,還是直流發(fā)電機,決定于線圈兩端安裝的是銅環(huán),還是半環(huán)(換向器)。通過銅環(huán)向外電路輸電,電刷與線圈的兩端不會交替接觸,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。通過半環(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。本題應(yīng)選A。

  點撥:發(fā)電機線圈中產(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 線圈在磁場中的初始位置如圖所示。若讓線圈逆時針轉(zhuǎn)動,這時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)電機的工作過程)

  使外電路中的電流方向改變,只改變線圈的轉(zhuǎn)動方向或磁感線的方向即可。因此具體的方法是:使線圈順時針轉(zhuǎn)動、對換磁極的位置。

  點撥:對發(fā)電機模型進行分析是我們應(yīng)掌握的一項基本技能。

  例14 如圖所示,連有電流表的導(dǎo)軌處在磁場中,裸導(dǎo)線沿導(dǎo)軌向右做切割磁感線的運動時,兩個電流表都有示數(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動,這個導(dǎo)體中就會有感應(yīng)電流,則支路中的電流表一定有電流通過。

  點撥: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) 康萬勝


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