初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第2节 磁场对电流的作用课堂检测

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一、电磁感应现象
1.实验：产生感应电流的条件
①组成以上的电路，做各种尝试，看能否产生电流？如果不能，可能是因为什么？
有可能是电流太小或方法不对。
②如果电路中产生的电流太小，有什么办法改进实验？应该用什么器材来检测呢？
③实验电路：
④实验器材：蹄形磁铁、电流计、导体、开关。
⑤实验步骤：
a.将部分导线ab放置于磁场中，开关断开，导体在磁场中上下左右运动，观察电流计的指针。
b.将部分导线ab放置于磁场中，保持导线与磁场的相对静止，观察电流计的指针。
c.保持磁场不变，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。
d.保持磁场不变，将导线ab上下移动，观察电流计的指针。
e.保持磁场不变，将导线ab斜着移动，观察电流计的指针。
f.对换磁极，将导线ab左右移动，观察电流计的指针。
⑥实验结论：
a.产生电流的条件：电路闭合的一部分导体；导体做切割磁感线运动。
b.导体中产生的电流的方向跟：导体的运动方向；磁感线的方向有关。
电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应。
▲把磁感线想象成一根根实实在在的线，导体想象成一把刀!
感应电流：由于发生电磁感应现象而产生的电流叫感应电流。感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。
⑦电磁感应现象的应用：发电机、变压器等。
2.发电机
①实验探究
a.把手摇发电机和电流表、灯泡用导线连接起来，组成闭合电路。摇动手柄带动线圈在磁场力转动，观察灯泡是否发光，电流表指针是否偏转。
b.用不同速度摇动手柄，观察灯泡亮度的变化。
c.探究结论：灯泡发光说明线圈中有电流产生；电流表的指针左右来回摆动，说明线圈内产生的电流大小和方向是变化的；摇动速度越大，灯泡越亮，说明电流大小与发电机的转速有关。
②交变电流及其频率
a.交变电流：交流发电机产生的感应电流的大小和方向做周期性变化，这样的电流叫做交变电流，简称交流。
b.频率：在交变电流中，电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。其单位是赫兹，简称赫，符号为Hz。
我国电网以交流供电，频率为50赫兹，即每秒钟电流方向改变100次。
③发电机的构造、原理及种类
a.构造：主要有磁体、线圈、铜环和电刷四个基本组成部分。概括的讲是由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成，实际上大型发电机多采用线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。
b.原理：是利用电磁感应制成的，发电机发电过程中，机械能转化为电能。
c.发电机的种类：交流发电机和直流发电机。
二、磁场对电流的作用
1.通电导线在磁场中的受力
①提出问题：通电导线在磁场中是否受理的作用？如果受力的作用，力的方向与什么因素有关。
②猜想或假设：通电导线在磁场中受力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。
③设计并进行实验：
a.闭合开关，观察直导体的运动。
b.只改变磁场的方向，观察直导体的运动。
c.只改变电流的方向，观察直导体的运动。
d.同时改变磁场和电流的方向，观察直导体的运动。
④归纳总结：
a.通电导线在磁场中受到力的作用。
b.通电直导线在磁场中受到的力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
c.当电流的方向或磁场的方向与原来相反时，通电直导线受力的方向也相反；
d.当电流的方向和磁场的方向同时改变时，通电直导线受力的方向不变。
2.电动机的基本构造
①电动机的基本构造：电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体组成。
在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。电动机工作时，转子在定子中飞快的转动。
②线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。要使线圈连续转动起来，必须使线圈越过平衡位置时，即使改变线圈中两边的受力方向。
③换向器
a.构造：如图所示，换向器由两个铜半环E、F组成，两个铜半环与线圈相连接，可随线圈一起转动。A和B是电刷，他们分别跟两个彼此绝缘的铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
b.作用：每当线圈转过平衡位置时，自动改变通入线圈中的电流方向，使线圈连续转动起来。
④直流电动机
a.定义：利用直流电源供电的电动机叫直流电动机。
b.原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。它在工作时将电能转化为机械能。
c.构造：直流电动机主要由磁体、线圈、换向器和电刷等构成。
d.直流电动机的转向与转速的调节：若要改变直流电动机的转向，只要改变电流的方向或磁感线的方向即可。若要改变直流电动机的转速，只要改变电流的大小或磁场的强弱即可。
⑤电动机的应用
在家庭中，电动机被广泛应用在电风扇、洗衣机等用电器中；在工农业中，电动机应用也极为广泛，如工厂中的各种各样的机床；在交通运输中吗，电动自行车、电动汽车也都是用电动机提供动力的。
三、跨学科实践：传感技术
1.把声音转换为电流
根据电磁感应，当置于磁极附近的线圈在声音推动下做切割磁感线振动时，线圈中会产生与声音变化相对应的感应电流，这样就把声音转变成了相对应的电流。
2.把电流转换为声音
①把电流信息还原为声音信息：变化的电流通过放在磁场中的线圈，通电线圈由于在磁场中受到磁场力的作用而振动，振动能产生声音，从而实现了把电流信息还原为声音信息。
②电话：1876年，贝尔发明了电话。
a.电话的基本组成部分：话筒和听筒。话筒和对方的听筒是串联连接的。话筒的作用是把声音信息转换成电流信息，听筒的作用是把电流信息还原成声音信息。
b.电话的原理是：（声音）振动变化的电流振动（声音）。
3.传感技术
①定义：将其他信息转换成电信号的器件。
②举例：声音传感器、光传感器、温度传感器、红外传感器、烟气传感器和压力传感器等。
③应用：在医疗健康、环境监测、交通管理、农畜牧业、消防安全、生产制造、航空航天、电子产品等许多领域，我们都能看到传感器的身影。
4.实践活动：追寻传感器
①寻找传感器。
②自制简易光控路灯。
题型一 电磁感应现象与感应电流
【例1】（23-24九年级上·山东菏泽·期末）电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。乘客通过刷身份证进站时，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。与这一原理相同的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由题意知，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其原理为电磁感应现象；
A.由图示可知，该图为奥斯特实验，说明电流的周围存在磁场，故A不符合题意；
B.由图示可知，图中没有电源，闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，所以是电磁感应现象，故B符合题意；
C.由图示可知，该实验是一个闭合电路。故C不符合题意；
D.由图示可知，有电源，通电导体在磁场中，说明通电导体在磁场中受到力的作用，所以图为电动机的工作原理，故D不符合题意。故选B。
【变式1-1】（23-24九年级上·江苏盐城·期末）下列示意图或装置图中的现象，能用电磁感应原理解释的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.由图可以解释指南针的工作原理，故A不符合题意；
B.通电后铁钉吸引大头针是利用了电流的磁效应，故B不符合题意；
C.由图可知，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故C不符合题意；
D.闭合开关，金属棒做切割磁感线运动，产生感应电流，是电磁感应现象，故D符合题意。
故选D。
【变式1-2】（23-24九年级上·山东淄博·期末）如图所示是用来探究__________的实验装置。实验时将开关、电流表与导线AB串联起来组成闭合回路，若磁体保持静止，导线AB做______________运动时，电流表指针偏转。若将图中电流表换成电池，还可以探究__________的工作原理。
【答案】磁生电；切割磁感线；电动机
【解析】该闭合回路中无电源，所以可以探究磁生电的实验，根据电磁感应原理可知，闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，会产生感应电流。
将图中电流表换成电池，则可用来探究电动机的原理。
【变式1-3】（23-24九年级上·广西贺州·期末）如图所示是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置。
（1）如果让磁体不动，用以下方法移动导线ab：
A.让ab上下平行移动 B.让ab水平前后移动
C.让ab水平左右移动 D.让ab在竖直面内转动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是________（填字母序号）
（2）如果让导线不动，用以下方法改变磁体：
A.改变磁体的磁极 B.换用磁性强度不同的磁体
C.让磁体上下移动 D.让磁体左右移动
你在学习过程中做这些探究时，观察到电流表指针会摆动的是________（填字母序号）
（3）实验现象中使电流表指针发生摆动的共同点是：________电路的一部分导体在磁场中做____________运动。
（4）电流表指针发生了摆动，说明电路中产生了电流，这种电流叫________电流，这个过程将________能转化为电能。
【答案】C；D；闭合；切割磁感线；感应；机械
【解析】（1）磁体不动，让导体棒ab在水平面左右移动，此时导体ab也切割磁感线运动，电流表指针会摆动，能产生感应电流，电流表指针会摆动；故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
（2）导线不动，让磁体左右移动，导体ab切割磁感线，电流表指针会摆动，能产生感应电流；故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（3）使电流表指针发生摆动，即产生感应电流的共同点是：闭合电路中部分导体做切割磁感线运动时，就会有感应电流产生。
（4）实验通过电流表指针的摆动来说明电路中产生了感应电流，闭合电路中部分导体做切割磁感线运动时，把机械能转化为电能。
题型二 发电机
【例2】（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示是一款智能“运动手环”，其原理是一段密闭的空心塑料管内有一块小磁铁，管外绕着线圈。戴着这种手环走路时，磁铁在管内反复运动，线圈中便会产生电流，液晶屏就会显示运动的步数。下列选项中与其工作原理相同的是（ ）
A.司南 B.电磁起重机
C.发电机 D.电动机
【答案】C
【解析】A.根据“运动手环”的特点可知，当塑料管运动时，磁铁在管中反复运动，切割磁感线而产生感应电流。其基本原理是电磁感应，产生电流的过程中将机械能转化成了电能。司南是利用磁体受地磁场的作用指南指北的性质，故A不符合题意；
B.电磁起重机主体是电磁铁，利用电流的磁效应，故B不符合题意；
C.发电机的工作原理是电磁感应现象，故C符合题意；
D.电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故D不符合题意。故选C。
【变式2-1】（23-24九年级上·陕西西安·期末）关于能量转化，下列说法中错误的是（ ）
A.干电池供电时主要是将化学能转化为电能 B.LED灯工作时主要将电能转化为光能
C.电风扇工作时主要将电能转化为内能 D.发电机工作时主要将机械能转化为电能
【答案】C
【解析】A.干电池供电时相当于电源，主要是将化学能转化为电能，故A正确，不符合题意；
B.LED灯工作时是用电器，主要将电能转化为光能，故B正确，不符合题意；
C.电风扇工作时主要将电能转化为机械能，少部分转化为内能，故C错误，符合题意；
D.发电机能向外输出电能，工作时主要将机械能转化为电能，故D正确，不符合题意。
故选C。
【变式2-2】（23-24九年级上·北京石景山·期末）物理是认识世界、改造世界、服务人类的应用型学科。如图所示，①②③④为探究物理规律的四个实验，下列相关叙述正确的是（ ）
A.电磁继电器应用了①的实验结论
B.有些磁悬浮列车的技术中应用了②的实验结论
C.调节收音机音量的电位器应用了③的实验原理
D.发光旱冰鞋的轮子滚动时，线圈做切割磁感线运动，发光原理与④相同
【答案】ABC
【解析】A.①实验是电流的磁效应，电磁继电器的工作原理是电流的磁效应，故A正确，符合题意；
B.②图是磁极间的相互作用，说明同名磁极相互排斥，磁悬浮列车是依据磁极间的相互作用来实现悬浮和运行的，故B正确，符合题意；
C.③图通过改变连入电路的电阻丝的长度改变连入电路的电阻，进而改变电路中的电流，这是滑动变阻器的变阻原理。各种电器的音量开关实质上都是一个滑动变阻器，通过改变变阻器连入电路中的电阻的大小来改变电流的大小，从而实现对音量大小的控制，故C正确，符合题意；
D.④图通电导体在磁场中受力运动，而发光旱冰鞋的轮子滚动时，线圈做切割磁感线运动发光是电磁感应，故D错误，不符合题意。故选ABC。
【变式2-3】（23-24九年级上·江西吉安·期末）小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣，他在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如下探究。
（1）打开外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图所示。按照操作规范将电流表_______联接入电路，通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动.这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在________中受力转动，这与__________的工作原理相同。
（2）若让电流从电流表的“-”接线柱流入，“+”接线柱流出，指针偏转方向会与（1）中的偏转方向________，因此使用电流表时不能把接线柱接反。
（3）若在电流表“+”“-”接线柱之间连接一根导线，用手拨动电流表指针，导线中会产生感应电流，这种现象叫做_____________，这是由科学家__________最早发现的，据此可制成_________。
【答案】（1）串联；磁场；电动机；（2）相反；（3）电磁感应现象；法拉第；发电机。
【解析】（1）电流表的电阻很小，应该串联进电路。
通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动.这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受力转动。
通电线圈在磁场中受力转动是电动机的工作原理。
（2）当电流方向改变，指针偏转的方向也会发生改变。
（3）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象。
电磁感应现象是由法拉第最早发现的。
根据电磁感应现象可以制成发电机。
题型三 通电导线在磁场中的受力
【例3】（23-24九年级上·四川成都·期末）在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中（如图），下列说法不正确的是（ ）
A.ab处应该接入电源
B.根据该原理可以制成电动机
C.同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D.导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
【答案】C
【解析】A.探究让通电导线在磁场中动起来，应给磁场中的导体通电，所以ab处应该接入电源，故A正确，不符合题意；
B.利用通电导体在磁场中受力的原理，制成了电动机，故B正确，不符合题意；
CD.导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向才会改变，若同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。
【变式3-1】（23-24九年级上·山东济南·期末）如图所示，得益于AI技术的发展，送餐机器人开始在某些餐厅使用。机器人接到指令后，内部的电动机会驱动其底部轮子将美食送到指定的位置。制作电动机的原理是（ ）
A.通电导体在磁场中受力的作用 B.电流的磁效应
C.电磁感应现象 D.以上说法都正确
【答案】A
【解析】电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的，将电能转化为机械能。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
【变式3-2】（23-24九年级上·山东日照·期末）用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A.仅将磁体的N、S极对调 B.仅将电源正、负极对调
C.仅将铝棒AB换成铜棒 D.仅增加AB中的电流强度
【答案】AB
【解析】A.仅将磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素磁场方向，受力运动方向改变，故A符合题意；
B.仅将电源正、负极对调，电流方向改变，受力运动方向改变，故B符合题意；
C.将铝棒AB换成铜棒，电流方向不改变，受力运动方向不改变，故C不符合题意；
D.仅增加AB中的电流强度，电流方向不改变，不会改变运动方向，故D不符合题意。故选AB。
【变式3-3】（23-24九年级上·河南南阳·期末）小明用如图所示的装置探究“磁场对通电导体的作用”。
（1）将一根导体ab悬挂于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体静止不动，闭合开关后，可看到导体________，说明磁场对___________有力的作用；
（2）改变电流方向（开关闭合），可看到导体棒ab的__________改变，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作：_________________________________。
【答案】运动；通电导体；运动方向；见解析
【解析】（1）将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，电路中没有电流，导体静止不动；闭合开关后，电路中有电流，导体运动，说明磁场对通电导体有力的作用。
（2）通电导体在磁场中受力会运动起来，在磁场中的受力方向与电流方向有关，改变电流方向，导体运动方向改变。
（3）想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，可调节滑动变阻器，改变电路中电流大小，观察导体ab摆动幅度大小。
题型四 电动机
【例4】（23-24九年级上·安徽合肥·期末）如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（ ）
A.电动机工作时把机械能转化为电能
B.两个时刻图中磁场方向都是由左向右
C.在甲时刻，导线ab受到的力与cd导线受到的力方向相同
D.两个时刻导线ab中的电流方向不同，磁场方向相同，因此受到的磁场力方向不同
【答案】D
【解析】A.电动机在工作的过程中，电能转化为机械能，故A错误；
B.磁体外部磁场方向是从N极指向S极，所以两个时刻图中磁场方向都是由右向左，故B错误；
CD.由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，磁场方向不变时，只改变电流方向，磁场对通电导体的作用力方向发生改变。在甲乙时刻，ab和cd导线所处的磁场方向相同，电流方向不同，所以受力方向均不同，故C错误，D正确。故选D。
【变式4-1】（23-24九年级上·河南安阳·期末）下列措施中，不能增大直流电动机线圈的转速的是（ ）
A.增大线圈的匝数 B.在安全范围内换用电压更高的电源
C.换用磁性更强的磁体 D.将N、S极对调
【答案】D
【解析】ABC.导体对电流的作用力大小与电流大小、线圈匝数以及磁体磁性强弱有关，故ABC不符合题意；
D.将N、S极对调只能改变线圈的受力方向，不能改变线圈的受力大小，故D符合题意。
故选D。
【变式4-2】（23-24九年级上·广西百色·期末）如图所示为直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，下列分析正确的是（ ）
A.这两个时刻线圈中的电流方向相同
B.这两个时刻ab边中的电流方向相同
C.这两个时刻ab边受到的磁力方向相同
D.在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向相同
【答案】A
【解析】AD.导体受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，由图示可知，导线ab在左图中电流方向是由b到a的，受力方向是竖直向下的，在右图中电流方向是由a到b的，受力方向是竖直向上的；导线cd在左图中电流方向是由d到c的，受力方向是竖直向上的，在右图中电流方向是由c到d的，受力方向是竖直向下的，所以这两个时刻线圈中的电流方向相同，在同一个时刻ab边受到的磁力方向与cd边受到的磁力方向不同，故A正确，故D错误；
BC.左图和右图中的磁场方向相同；左图中导线ab的电流方向是由b到a，右图中导线ab的电流方向是由a到b，电流方向不同，受力方向也不同，故BC错误。
故选A。
【变式4-3】（23-24九年级上·江苏泰州·期末）在如图所示实验装置中，闭合开关后，静止在金属支架上的轻质_______（选填“铁”、“塑料”或“铝”）管ab会朝某个方向运动，说明通电导体在磁场中受到_______的作用；若只将电源的正负极互换，则ab管运动方向与原来_________（选填“相同”或“相反”）。实验中揭示的原理可应用于__________（选填“发电机”或“电动机”）。
【答案】铝；力；相反；电动机
【解析】ab管在磁场中受力的作用发生运动，此时ab管应为导体，且不被磁场吸引，因此应选用能导电，且不被磁化的铝。
力会改变物体的运动状态，ab会朝某个方向运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
若只将电源的正负极互换，电路中电流方向改变，磁场方向不变，ab管受到的磁力方向改变，运动方向与原来相反。
电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用，发电机的工作原理是切割磁感线产生感应电流，故实验中揭示的原理可应用于电动机。
题型五 电磁转换
【例5】（23-24九年级上·天津河西·期末）北京冬奥会期间，天津工业大学为运动员、教练员及志愿者们提供了智能控温电加热手套，如图所示。图中的用电器与电加热手套工作原理相同的是（ ）
A.电风扇 B.电熨斗
C.电脑 D.电冰箱
【答案】B
【解析】带电源的智能控温加热手套的工作原理是电流的热效应，此过程中电能转化为内能；
A.电风扇主要部件是电动机，电动机工作时是将电能转化为机械能，故A不符合题意；
B.电熨斗主要部件是电阻丝，工作原理是电流的热效应，此过程中电能转化为内能；故B符合题意；
C.电脑是将消耗的电能转化为了图像和声音，即光能和声能，故C不符合题意；
D.电冰箱靠压缩机工作，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应来工作的，故D不符合题意。
故选B。
【变式5-1】（23-24九年级上·山东济南·期末）2021年11月，中国科学家发现了一种新型高温超导材料，其超导转变温度达到了56K。这一发现引起了广泛的关注和重视。下图是教材中四个非常重要的实验示意图，如果用该材料做成下列实验中的指定器材（加“。”处），实验可能无法正常完成的是（ ）

A.甲图中：瓶内浸没在煤油中的的金属丝 B.乙图中：小磁针上方的金属导线
C.丙图中：能在金属轨道上滚动的金属杆 D.丁图中：悬吊在两磁极间的金属棒
【答案】A
【解析】A.甲图是用来探究影响电流产生的热量与哪些因素有关的，浸没在煤油中的金属丝必须要有电阻，不能用超导材料来制作，故A符合题意；
BCD.这些实验中的金属导体可以不需要发热，电阻越小越好，可以用超导材料来制作，故BCD不符合题意。故选A。
【变式5-2】（23-24九年级上·山东潍坊·期末）对下列图中甲、乙、丙、丁四个实验描述正确的是（ ）
A.甲实验可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
B.乙实验可以探究发电机的工作原理
C.丙实验说明磁能生电
D.丁实验说明只要导体ab在磁场中运动，电路中就一定有感应电流
【答案】A
【解析】A.两个线圈串联，电流相同，线圈的匝数不同，匝数越多，吸引的铁钉越多，表示电磁铁的磁性越强，故A正确；
B.图中有电源，表示通电导体在磁场中受到力的作用，与电动机的原理相同，故B错误；
C.奥斯特实验说明电流的周围存在磁场，即电流具有磁效应，电能生磁。故C错误；
D.闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，没有切割磁感线就不会产生感应电流，故D错误。故选A。
【变式5-3】（23-24九年级上·河北沧州·期末）关于如图所示的电和磁的实验，下列描述中正确的是（ ）
A.实验演示的是电流的磁效应
B.实验演示的是电动机的工作原理
C.实验演示的是磁场对电流的作用，直流电动机是依据此原理制成的
D.实验演示当铁棒靠近条形磁铁时被吸引，说明铁棒原来就有磁性
【答案】AC。
【解析】A.该装置是奥斯特实验，是用来研究通电导线周围是否有磁场的实验装置，演示的是电流的磁效应，故A正确；
B.该装置线圈切割磁感线运动产生电流，故是发电机，故B错误；
C.该实验装置有电源，即通电后，磁场中的导体会受力转动，即通电导线在磁场中受力的作用，直流电动机是依据此原理制成的，故C正确；
D.磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，如果铁棒没有磁性也会吸引，故D错误。故选AC。
题型六 传感技术与传感器
【例6】（23-24九年级上·河北唐山·期末）甲、乙所示分别是动圈式话筒与动圈式扬声器的内部构造原理图，其中正确的是（ ）
A.话筒将电信号转化为声信号 B.话筒是利用电流的磁效应原理工作的
C.扬声器是利用电磁感应原理工作的 D.扬声器是利用磁场对电流的作用工作的
【答案】D
【解析】AB.对着话筒说话，声音使膜片振动，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，即将声信号转化为电信号，这是电磁感应现象，故AB错误；
CD.变化的电流经放大器放大后，通过扬声器的线圈，由于通电导线在磁场中受力的作用，故能使线圈在磁场中受力来回振动，带动纸盆也来回振动，扬声器就能够发声了，即将电信号转化为声信号，是利用磁场对电流力的作用的原理，故D正确，C错误。故选D。
【变式6-1】（2024年山东省菏泽市初中学业水平考题）11.如图所示是安检使用的一种金属探测仪。当探测仪靠近金属物体时，会产生感应电流，发出报警信号，其工作原理与下列实验原理相同的是（ ）
A. B.
C.D.
【答案】B
【详解】金属探测仪靠近金属物体时，会产生感应电流，发出报警信号，其工作原理是电磁感应。
A.给导线通电，小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在着磁场，与探测仪的原理不同，故A不符合题意；
B.导体棒在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，是电磁感应现象，故B符合题意；
C.如图，给导体通电，通电导体在磁场中受到力的作用而运动，其原理与电磁感应不同，故C不符合题意；
D.图中探究的是电磁体磁性的影响因素，其原理与电磁感应不同，故D不符合题意。
故选B。
【变式6-2】（2024年山东省聊城市初中学业水平考题）唱卡拉OK时经常用到动圈式话筒。对着话筒唱歌时，声音使处于磁场中的线圈振动，从而线圈中产生随声音变化的电流。下列实验能说明动圈式话筒工作原理的是（ ）
A B.
C.D.
【答案】A
【解析】对着话筒唱歌时，声音使处于磁场中的线圈振动，从而线圈中产生随声音变化的电流，是电磁感应现象，是磁生电现象。
A.此图是磁生电的原理图，是闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流，故A符合题意；
B.是电动机原理，是通过导线在磁场中受到力的作用，故B不符合题意；
C.是奥斯特实验，电流的磁效应，是电生磁现象，故C不符合题意；
D.如图所示，是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故D不符合题意。
故选A。
【变式6-3】（2024年安徽省中考题）如图所示为动圈式话筒的简化示意图。磁铁固定在适当的位置，线圈与膜片连接，声波可使膜片左右振动从而带动线圈振动，线圈中就产生电流，实现声信号到电信号的转变，其工作原理是（ ）
A.磁场对通电导线的作用 B.电流的热效应
C.电流的磁效应 D.电磁感应
【分析】动圈式话筒的工作原理应该与发电机原理相同。
【解答】A.磁场对通电导线的作用，体现的是电动机的原理，故A错误；
B.电流的热效应是各种电热器的工作原理，故B错误；
C.电流的磁效应，是电磁铁的原理，故C错误；
D.电磁感应是发电机的原理，动圈式话筒的工作原理应该与发电机原理相同，故D正确。
故选：D。
基础巩固通关测
一、单选题
1.（23-24九年级上·河北保定·期末）关于磁场的描述，下列说法中正确的是（ ）
A.小磁针静止时，N极的指向与该点的磁场方向相同
B.磁场和描述磁场的磁感线都是客观存在的
C.磁体周围的磁感线从磁体的S极出发，回到磁体的N极
D.地磁场的南极在地理的南极附近，地磁场的北极在地理的北极附近
【答案】A
【解析】A.规定小磁针静止时，N极的指向为该点的磁场的方向，故A正确；
B.磁场是客观存在的，磁感线并不是客观存在的，故B错误；
C.磁体周围的磁感线从磁体的N极出发，回到磁体的S极，故C错误；
D.地磁场的南极在地理的北极附近，地磁场的北极在地理的南极附近，故D错误。故选A。
2.（23-24九年级上·河南商丘·期末）人类最早的磁化技术出现在我国宋代。据《武经总要》记载，古人先将鱼形铁烧红，令铁鱼头尾指向南北，如图甲所示，然后将其放入水中冷却，依靠地磁场获得磁性，再将其放入水中漂浮，制成指南鱼，图乙中是它静止时的指向。下列判断不正确的是（ ）
【答案】D。
【解析】A.铁片烧红后，达到特定温度，蘸水淬火后，在地磁场作用下，内部的分子排列有方向性，获得磁性，即磁化，鱼形铁被磁化后能被磁体吸引，故A正确，不符合题意；
BC.将做好的指南鱼放入水盆中，根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，指南鱼的N极指向地磁场的南极，即地理的北极，即指南鱼鱼头应标注“N”，磁铁外部的磁感线从N极流出S极流回，因此指南鱼外部的磁感线的方向从鱼头到鱼尾，故BC正确，不符合题意；
D.磁体的磁极磁性最强，指南鱼的鱼头与鱼尾磁性最强，故D错误，符合题意。故选D。
3.（23-24九年级下·安徽淮南·期末）小磊做实验探究“通电螺线管外部的磁场分布”。他在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后轻敲纸板，小磁针的指向和铁屑的排列情况如图所示。当改变螺线管中电流方向时，小磁针的指向会改变。下列说法中正确的是（ ）
A.通电时，螺线管的左端相当于条形磁体的N极
B.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似
C.通电螺线管的磁场方向与螺线管中电流的方向无关
D.通过减小电流强度，可增强通电螺线管周围的磁场
【答案】B
【解析】A.根据小磁针静止时N极的指向可知，通电螺线管的左端为S极，右端为N极，故A错误；
B.由图可看出，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，故B正确；
C.由题可知，当改变螺线管中电流方向时，小磁针的指向会改变。则通电螺线管的磁场方向与螺线管中电流的方向有关，故C错误；
D.通电螺线管周围磁场的强弱与电流的大小有关，电流越大，磁场越强，故D错误。故选B。
4.（23-24九年级上·山东济南·期末）有人做了如图所示的实验：向环形塑料凹槽内注满水银，然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路，再在圆环中央放置一块圆柱形磁铁。闭合开关，凹槽内的水银会逆时针流动起来，则下列说法中不正确的是（ ）
A.水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用
B.若只对调电源正负极，水银将顺时针流动
C.该过程中将机械能转化为电能
D.若将串联的蓄电池再增加一节，水银的流动速度将变快
【答案】C
【解析】A.水银是导体，水银的内外侧用导线接入电路通过电流后，因为磁场对通电导体有力的作用，凹槽内的水银会流动起来，故A正确，不符合题意；
B.通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，对调电源的正负极后，电流方向发生改变，因此水银受力方向改变，水银沿顺时针方向流动，故B正确，不符合题意；
C.该过程中消耗了电能，得到了机械能，将电能转化为机械能，故C错误，符合题意；
D.若将串联的蓄电池再增加一节，电路中的电流增大，磁场对通电导体力的作用增大，水银的流动速度将变快，故D正确，不符合题意。故选C。
5.（23-24九年级上·安徽合肥·期末）小鑫同学看到了一个悬浮地球仪摆件（如图甲），于是利用选购材料制作了一个仿制品（如图乙），并成功地将他的地球仪稳定地“悬浮”起来。下列说法正确的是（ ）
A.实现“悬浮”的磁铁A端是S极
B.若要增加地球仪“悬浮”的高度，可将滑片P向上移动加以调节
C.增加地球仪“悬浮”的高度后，电磁铁对地球仪的斥力变大
D.增加地球仪“悬浮”的高度后，电磁铁对地球仪的斥力变小
【答案】B
【解析】A.“地球仪”稳定地“悬浮”起来，电磁铁的上端是S极，磁铁的下端是S极，根据同名磁极相互排斥可知，磁铁的B端 为S极，磁铁A端是N极，故A错误；
BCD.若要增加地球仪“悬浮”的高度，必须增强磁性，可将滑片P向上移动加以调节，使电路中的电阻变小，电流变大，电磁铁磁性增强，增加地球仪“悬浮”的高度后，电磁铁对地球仪的斥力仍等于地球仪的重力，故斥力大小不变，故B正确，CD错误。
故选B。
6.（23-24九年级下·山东东营·期末）如图所示，小磁针可自由转动，闭合开关，小磁针最后静止时右端的磁极为S极，请你用笔画线代替导线将电路连接完整，并完成螺线管上导线的绕线，使滑动变阻器滑片移动时可以改变螺线管的磁性强弱。
【解析】滑动变阻器接入电路时应采用一上一下接法，图中已接下接线柱，故只要接一个上接线柱；已知小磁针静止时右端的磁极为S极，则左端是N极，根据磁极间的相互作用可知，螺线管的右端是S极，左端是N极；图中电流从螺线管右侧接线柱流入，根据安培定则可知，螺线管上连接右侧接线柱的导线应从螺线管正面开始绕起，如图所示：
7.（23-24九年级上·山东菏泽·期末）在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验中，小明制成简易电磁铁A、B，并设计了甲图所示的电路。
（1）实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来判定其磁性强弱的，所使用的物理研究方法是___________；
（2）当滑动变阻器滑片向左移动时，电磁铁A、B吸引大头针的个数________（选填“增加”或“减少”），说明电流越_______，电磁铁磁性越强；
（3）电磁铁吸引的大头针下端分散的原因是______________________；
（4）小明又利用乙图所示的实验装置探究“导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”
①磁铁不动，闭合开关，导体棒沿________（选填“上下”或“左右”）方向运动时，电流表指针会发生偏转；
②导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动电流表指针________（选填“会”或“不会”）发生偏转。
【答案】（1）转换法；（2）增加；大；（3）见解析；（4）左右；不会
【解析】（1）磁性的强弱是无法直接观察的，实验中利用电磁铁吸引大头针数目的不同来反映磁性强弱的不同的，这是一种转换法。
（2）根据图示可知，滑动变阻器滑片向左移动时，变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律可知电路中的电流变大，电磁铁A、B吸引大头针的个数增加，说明线圈匝数相同时，电流越大，电磁铁磁性越强。
（3）大头针被磁化，同一端的磁性相同，同名磁极相互排斥，所以下端分散。
（4）①磁铁不动，闭合开关，导体棒沿左右方向运动时，导体切割磁感线，会产生感应电流，电流表指针会发生偏转。
②导体棒不动，闭合开关，磁铁上下运动时，导体没有切割磁感线，不会产生感应电流，电流表指针不会发生偏转。
8.（23-24九年级上·江苏南通·期末）在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明用导线在固定的接线柱MN下悬挂一根较轻的金属棒ab，然后将其作为通电导线接入电路放在蹄形磁体的磁场里，如图甲所示。
（1）在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择_______（选填“铁”或“铝”）棒为好；
（2）在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，这说明通电导体在磁场中受到_______的作用；在探究导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系时，小明先仅对调磁极位置，观察到金属棒ab稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与________方向有关。然后小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，由此小明认为通电导线在磁场中的受力方向与电流方向无关。你认为小明的做法错在哪里？__________________________；
（3）小明进一步猜想：在同一磁场中，磁场对导线的作用力是否与通过导线的电流大小有关呢？为此小明决定在图丙所示的实验基础上，在电路中串入电流表（已知铜的密度均大于铁和铝的密度）来改变电路中的电流，进行对比实验。
①实验过程中，小明应根据_________________（选填“电流表的示数”或“导线摆动角度”）来推断通电导线在磁场中的受力大小；
②闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，小明得出结论：“在同一磁场中，通过导线的电流越大，磁场对导线的作用力就越小”。小明的这种说法是________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________________________________。
【答案】（1）铝；（2）力；磁场；没有改变铝棒中电流方向；（3）导线摆动的角度；错误；铜棒的质量和原先的金属棒不同
【解析】（1）因为磁铁可以吸引铁钴镍，因此在做实验前，为了防止铁棒被磁体吸引着而影响实验，因此应选择铝棒。
（2）在（1）中提供的金属棒中，选择合适金属棒ab进行实验，看到金属棒ab稳定时如图乙所示，运动状态改变了，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
在探究导线在磁场中受力方向与电流方向，小明先仅对调磁极位置，再闭合开关，受力方向改变，由此可知通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。
小明保持图甲中的磁极位置不动，将金属棒ab两端对调后接入电路，发现金属棒ab的摆动方向依然如图乙所示，此时没有改变铝棒中电流方向，所以小明的做法错误。
（3）实验过程中，小明应根据导线摆动角度来推断通电导线在磁场中的受力大小。
闭合开关，小明发现铜棒稳定时的位置都如图丁所示，与丙图实验现象相比，由于导体棒变为了铜棒，质量变大，重力变大，摆动角度相同，但受到的力不同，因此小明的这种说法是错误。
9.（23-24九年级上·山东青岛·期末）1820年，奥斯特在课堂上进行如图甲所示实验时有新发现。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实了电流周围存在着磁场。请根据情境，回答下列小题。
（1）奥斯特在实验中发现：在小磁针上方的导线_______瞬间，磁针会发生偏转。改变导线中电流的_______，小磁针的转动方向会发生改变。
（2）将奥斯特实验中的小磁针更换成蹄形磁铁，将导体放在磁场里，如图乙所示。闭合开关，导体ab向左运动；改变导体ab中的电流方向，同时将磁铁的N、S极上下对调，闭合开关后，导体ab向_______运动。实验中将_______能转化为_______能，日常生活中的__________就是据此原理制成。
（3）实验学校生物实验小组想要研究鸡蛋的孵化，他们制作了恒温孵化箱，原理如图丙所示。热敏电阻R2安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小。
①闭合开关S1，电磁铁的上端是_______极，箱内温度升高时，电磁铁磁性_______（选填“增强”或“减弱”）。
②R3和R4是加热电阻，R3