第十六章：电磁转换
一．知识要点
（一）磁体与磁场
（二）电流的磁场
（四）安装直流电动机模型
通过直流电动机的电流方向改变时，电动机转动的方向改变，通过电动机的电流大小改变时，电动机的转速改变，电流越大，转速越大。
（五）电磁感应 发电机
1、活动16.10“观察磁生电现象”说明：线圈在磁场中运动能够产生电流。1822年法拉第发现了电磁感应现象，利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，电磁感应产生的电流叫
二．重难点例题分析
【例题1】下图中，当闭合开关的一瞬间，通电导体AB在磁场中受力向左运动，那么，
（1）如果改变导体AB中的电流方向，使电流由B流向A，导体AB的运动方向如何？为什么？（2）如果不改变电流方向，而将图中蹄形磁铁的N、S极对调，导体AB的运动方向如何？为什么？
【解析】通电导体在磁场里受力的方向，与电
流方向和磁感线方向有关。电流方向和磁感线
的方向只要有一个改变了，通电导体在磁场里
受力的方向就要改变了。
【答案】（1）这时通电导体AB向右运动。因
为导体中的电流方向改变了，所以通电导体AB在磁场中的受力方向也随着运动改变了，运动方向也改变了。（2）这时通电导体AB向右运动。因为磁感线的方向改变了，所以通电导体AB在磁场中受力方向也随着改变了，运动方向也改变了。
【例题2】关于换向器，以下说法中错误的是：
电流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的。
当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向。
线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变2次。
直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电。
【解析】换向器，顾名思义它的作用就是换向，是换电流的方向，它是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的，当外电路提供的是直流电，则线圈中的电流为交流电；当外电路提供的是交流电，则线圈中的电流为直流电。而直流电动机是利用电流电来工作的电动机，而且线圈在磁场中每转动一周，线圈就两次经过平衡位置，所以改变两次电流方向。
【答案】D。
【例题3】 如图2所示，图中“×”表示磁感线的方向垂直纸面向里，当导体AB向左运动时，（AB与CD、EF的接触处都能通电），小磁铁：（ ）
A. 一定转动。 B. 一定不转动。
C. 可能转动，也可能不转动。 D. 无法判断。
【解析】导体ABCDA组成一个闭合电路。根据产生感应电
流的条件可知：本题中导体AB向左运动时切割磁感线，
会产生感应电流，当这个电流通过螺线管时，螺线管产生
磁场，通电螺线管的磁场对小磁针作用，使其发生转动。
【答案】A。
【例题4】（09河北）如图3所示，闭合开关，通电螺线管的
上端为 极，将滑动变阻器滑片向右滑动，弹簧将
（选填“伸长”或“缩短”）。如果用电流表替代虚线框内仪
器，然后将条形磁体迅速插入线圈中，与之相连的电流
表的指针会发生偏转，这是 现象。
【解析】本题结合动态电路分析考查通电螺线管，为常见题型。解题时由电流方向结合螺线管绕线方式判定其上端为N极，故对其上方磁体为引力，电磁铁磁性强弱与电流大小有关，当滑片向右滑时，导致接入电路阻值增加，电流变小，电磁铁磁性减弱，对上方磁体引力减小故弹簧缩短。而后者因为电流表指针偏转可判定有电流通过，即为电磁感应现象。
【答案】N 缩短 电磁感应
三．综合练习
（一）填空题
1._____________________________叫做磁性，_________________叫做磁体。人造磁体通常是用_______________________制成的。
2.磁体各部分磁性强弱_______________，条形磁体______________磁性最强，________部
分磁性最弱。_________________叫做磁极。
3.磁体有两个磁极，符号S表示_________极，N表示___________极。磁极间相互作用规律
是同名磁极______________；异名磁极______________。
4._________________叫磁化。由____________和____________构成的物体都能被磁化。
5.小磁针具有指向性是因为它受到_________________的磁力作用。磁体周围存在着____。
6.磁场中某一固定点，对磁针的作用力有_____________的方向。物理学规定：在磁场中的
某一点，_____________就是该点磁场的方向。在磁场中不同的点，小磁针北极所指的方向
_；说明不同点的磁场方向是_____________________。
7.磁场中某点，小磁针_________所受磁力方向跟该点____________方向一致，_______所受磁力方向跟该点_______________方向相反。
8.地球周围的空间存在着______________叫地磁场，地磁的北极在_____________附近，地
磁的南极在______________附近。
9.在静止的磁针上方拉一根与磁针平行的导线，给导线通电时，磁针立刻发生______，切断
电路磁针________。这个实验表明________________________。这个现象是由丹麦物理学家
________首先发现的，他是第一个发现___________之间联系的科学家。
10.通电直导线周围的磁场方向跟____________的方向有关。判断直线电流磁场方向跟电流
方向的关系可以用_____________来判定。
11.通电螺线管外部的磁场和_________________的磁场一样，通电螺线管的两端相当于
________________的_______________极。判断通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，
可以用___________来判断。
12.使用电磁铁的优点是它的磁性有无可以由____________________来控制；它的磁性强弱
可以由_____________________来控制；它的南北极可以由____________________来控制。
13．如图5所示，当开关S闭合时，通电螺线管的左端为 极。
14．如图6所示是小新同学做“制作、研究电磁铁”实验的示意图，他在实验中发现大铁钉
A比B能吸引更多的大头针。根据图示的实验现象他得出的结论是：当________一定时，电
磁铁的线圈匝数越多，磁性________。将滑动变阻器的滑片向右移动时，铁钉吸引的大头针
将________（填“变多”、“变少或“没有变化”）。
15．放射性现象给我们带来的信息是：小小的原子核也有内部结构。现在已经确定原子核是
由 和 组成的。
16．如图7所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过
时，它受到磁场的作用力向上。
（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向_____________；
（2）如果磁极位置不变仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向______________；
（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向____________。
17．雷达可用于飞机导航，也可用来监测飞机的飞行，工作原理如图8。假设某时刻雷达向
飞机发射电磁波，电磁波遇到飞机经反射后，又被雷达接收，整个过程用时52.4μs
(1μs=1×10-6s).已知电磁波的速度为3.0×/s,则飞机离雷达站的距离是 m。
18．如图9所示，A．B均为外形相同可能有磁性的钢棒，现将A挂在弹簧秤上，
在B的上方从左端向右端匀速移动，若弹簧秤的示数始终不变，则_________棒
肯定无磁性；若弹簧秤的示数显示先由大变小，然后是由小变大，则_________
肯定有磁性。
19．我国宋代的学术著作《梦溪笔谈）｝中有如下一段叙述；“方家（指精通某
种学问的行家）以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不令南也（不是正南
方向）。”以上叙述的现象证明地球是一个_________________，并且以事实说
明了地球的地理南北极与地磁南北极 。
20．指南针能指南北，是由于________作用的缘故，地理的南极在地磁场的___ 极附近。
21．如图10所示，通电螺线管的N极在螺线管的_______端（填“A”或“B”）。
22．某同学利用如图11所示装置研究磁与电的关系，请仔细观察图中的装置、操作和现象，
然后归纳得出初步结论。
比较a,b两图可知：___________________________；
比较a,c两图可知：____________________________。
23．（09山东临沂）为了确定标示不清的铅蓄电池的正、负极，李敏同学将该电池和一螺丝管相连，闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图12所示，由此可以判断a端是通电螺线管的__________极，c端是铅蓄电池的
____________极。
24．（09山东潍坊）通电螺线管附近小磁针静
止时，N极指向如图13所示，则螺线管的A端
是 极，电源的D端是 极。
25．某兴趣小组在研究扬声器结构时，发现扬声器中有一个环形磁体，他们不知
道环形磁体的磁极分布情况，于是几位同学提出了以下三种猜想：
猜想1：磁极呈横向分布（例如图14甲，左侧为N极，右侧为S极）．
猜想2：磁极呈轴向分布（例如图14乙，上面为N极，下面为S极）．
猜想3：磁极呈上中下分布（例如图14丙，上下面为N极，中部为S极）．
（1）根据所学知识，他们经过讨论，断定猜想3是错误的．你认为他们判断的依据
是 ．
（2）为了验证其他猜想，他们用细线将环形磁体水平悬挂起来（如图14丁所示），结果观
察到磁体在任意位置都能保持静止．这说明猜想 是错误的．
（3）请设计一个简单实验，验证剩下的一个猜想是否正确，简述你的实验方案．
主要器材： ；简要做法： ；如何判断： ．
（二）选择题
26.下列几种物质不能被磁化的是 （ ）
A.炭 B.铜 C.钢 D.镍
27.发现电与磁有密切联系的科学家是 （ ）
A.安培 B.欧姆 C.瓦特 D.奥斯特
28.关于磁场和磁感线下列说法正确的是 （ ）
A.条形磁铁的磁感线是从北极出来回到南极
B.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向
C.直线电流在磁场中的受力方向就是该点的磁场方向
D.磁场中任何两条磁感线都不相交
29.如图15所示，甲、乙、丙是软铁片，电键闭合后，则 （ ）
A.甲的左端出现N极
B.丙的左端出现N极
C.乙的左端出现N极
D.乙的右端出现N极
30.如图16所示，哪一幅图描述的磁场的磁
感线是正确的 （ ）
A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图
31.一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过
来。则 （ ）
A.钢条一定具有磁性
B.钢条一定没有磁性
C.钢条可能有磁性，也可能没有磁性
D.条件不足，无法判断
32．把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时，两
者互不吸引，则（ ）
A．甲有磁性，乙无磁性 B．甲无磁性，乙有磁性
C．甲、乙都有磁性 D．甲、乙都无磁性
33．下列电器设备中利用电流化学效应工作的是（ ）
A．电烙铁 B．电铃
C．电动机 D．通电分解水的装置
34．下列器材中没有用到磁性材料的是（ ）
A．录音机中使用的录音带
B．计算机中的存储软盘
C．计算机中的存储硬盘
D．CD．VCD．DVD播放器中使用的光碟
35．第一个发现电流磁效应的科学家是：（ ）
A．奥斯特 B．安培
C．焦耳 D．法拉第
36．看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但
不会掉下来。原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的。棋子不会掉落是因为：（ ）
A．质量小，重力可以忽略不计
B．受到棋盘对它向上的摩擦力
C．棋盘对它有很大的吸引力
D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力
37．下列用电器中，利用电流磁效应原理工作的是：（ ）
A．电灯 B．电话 C．电烙铁 D．电热毯
38．闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，有感应电流产生的情况是：（ ）
A．导体在磁场中做任何运动 B．导体与磁体做相对运动
C．导体做切割磁感线运动 D．导体沿磁感线运动
39．下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（ ）
A．电磁感应现象是丹麦物理学家奥斯特发现的
B．导体在磁场中运动时就会产生感应电流
C．感应电流的方向跟导体运动方向和磁感线方向有关
D．电磁起重机是利用电磁感应现象制成的
40．（09福州）物理学中用光线来描述光的传播路径，用磁感线来描述磁场，以下说法正确的是（ ）
A．光线是真实存在的 B．磁感线是真实存在的
C．光作为一种电磁波是真实存在的 D．磁感线描述的磁场不是真实存在的
41．（09金华）经科学家研究发现：在某些细菌的细胞质中有一些磁生小体，它们相当于一个个微小磁针。实验证明：在只有地磁场而没有其它磁场作用时，小水滴中的一些细菌会持续不断地向北游动，并聚集在小水滴北面的边缘。实验中，若把这些细菌中的磁生小体看成小磁针，则它的N极指向（ ）
A．北 B．南 C．西 D．东
42．（09山东临沂）下列说法错误的是（ ）
A.磁场是由无数条磁感线组成的
B.磁感线在磁体的外部从磁体N极出发，最后回到S极
C.将条形磁铁分成若干段，每段磁体均有N、S极
D.大头针被磁铁吸引的同时也被磁化成小磁体
43．如图17是磁体周围磁场分布正确的是（ ）
44．如图18，把一根包有绝缘层的导线绕在铁钉上，把导线两端的绝缘层刮去，接上干电池后，铁钉（ ）
A．有磁性 B．会熔化
C．有电流流过 D．两端对小磁针北极都有吸引力
45．如图19所示，甲乙为条形磁体，中间是电磁体，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ）
A．N、S、N、N
B．S、N、S、S
C．S、S、N、S
D．N、N、S、N
46．如图20所示，通电螺线管的小磁针静止时，小磁针指向不正确的是（ ）
A.a B. b C.c D.d
47．（09四川绵阳）要使通电螺线管的磁性减弱，可以（ ）
A．改变通电电流的方向 B．减小通电电流的大小
C．在通电螺线管中插入铁芯 D．增加通电螺线管的线圈匝数
48．下列装置中，利用电磁铁制成的是（ ）
A.指南针 B.电铃 C.白炽灯 D.光盘
49． (多选题)法国和德国的科学家费尔和格林贝格尔由于发现了巨磁电阻（GMR）效应，荣获了2007年诺贝尔物理学奖，图21是研究巨磁电阻特性的电路示意图，当闭合S1．S2后使滑片P向左滑动过程中，指示灯明显变亮，则下列说法正确的是：（ ）
A．滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性减弱
B．滑片P向左滑动过程中电磁铁的磁性增强
C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
D．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大
50．如图22所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时，出现的情况是（ ）
A.红灯亮 B.绿灯亮
C.红、绿灯同时亮 D.红、绿灯都不亮
51．（09湖南娄底）小明同学在“制作、研究电磁铁”的过程中，使用两个相同的大铁钉绕
制成电磁铁进行实验，如图23所示，下列说法正确的是（ ）
A．若将两电磁铁上部靠近，会相互吸引
B．电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强
C．B线圈的匝数多，通过B线圈的电流小于通过A线圈的电流
D．要使电磁铁磁性增强，应将滑片P向右移动
52．图24为研究磁场对通电导线作用的实验装置，当接通电源，有电流由a至b通过导线ab时，它将受到磁场力作用而向左运动，则：（ ）
A．当磁场方向相反时，ab将向右运动，电能转化为机械能
B．当电流方向相反时，ab将向右运动，机械能转化为电能
C．当电流和磁场方向同时改变时，ab将向右运动，电能转化
为机械能
D．当电流和磁场方向同时改变时，ab将向左运动，机械能转化为电能
53．（多选题）如图25所示,下列实验仪器工作时，把电能转化为机械能的是（ ）
54． (多选题)如图26所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动(仪器、电路都完好)，要想使金属棒运动起来，下列措施可行的是（ ）
A．将蹄形磁体的N、S极对调
B．换用磁性强一些的蹄形磁体
C．换用能提供较大电流的直流电源
D．使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
55．（09福州市）下列设备中，利用电磁感应原理工作的是（ ）
A．电铃 B．电吹风 C．发电机 D．扬声器
56．（09杭州）如图27所示的四个演示实验中，能够说明发电机原理的是（ ）
57．小明将微风电风扇与小灯泡按如图28所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．电风扇发电的原理是电磁感应
B．电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
C．电风扇发电过程是把电能转化为机械能
D．小灯泡发光是把光能转化为电能
58．在如图29所示的实验装置中，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间，铜棒的两端通过导线连接到电流表上．当ab做切割磁感线运动
时，能观察到电流表的指针发生偏转．利用这一现象所揭示
的原理，可制成的设备是（ ）
A．电熨斗 B．电动机
C．电磁继电器 D．发电机
59．在图30所示的实验装置图中，能够说明电磁感应现象的是（ ）
60．如图31所示，是王浩同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景（图中箭头表示导体的运动方向），下列说法中正确的是（ ）
A.比较土（a）和图（b）可知，感应电流的方向与磁场方向有关
B.比较土（b）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向无关
C.比较土（a）和图（c）可知，感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关
D.由图（d）可以得出结论，感应电流的方向跟导体是否运动无关
（三）作图题
61.在图32中标出磁感线方向和a、b两点的磁场方向。
62.在图33中标出电流方向和电源正负极。
63.在图34中标出通电螺线管的N极和S极，电源的正极和负极。
64．标出图35中通电螺线管的N、S极。
65．在一个圆纸盒里有个条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针N极的指向如图36所示，画出圆纸盒里的条形磁体并标明它的N、S极。
66．图37为通电螺线管和一小磁针静止时的情形，请在图中标出电流方向、通电螺线管的
磁极名和小磁针的磁极名。
67．在图38中画出螺线管的绕法，使小磁针在图示位置处于静止。
68．在图39中，请根据通电螺线管的N、S极，标出磁感线的方向和电源的正、负极。
69．小丽要研究电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关。现有线圈匝数分别为50匝和100匝的
外形相同的电磁铁，她先后将这两个电磁铁接入下图的电路中。闭合开关S后用电磁铁吸引
大头针，并移动滑动变阻器的滑片P。重复了多次实验，记录如下：
（1）实验中小丽是通过 电磁铁
来判定其磁性强弱的。（2）分析第1、2、3次的实验记录，会发现__________相同时，电流越大，磁性越强。（3）分析第____次的实验记录，会发现___________相同时，匝数越多，磁性越强。
70．验室内设置有四辆脚踏车，每逢下课同学们就会排队来骑脚踏车，因为骑车
不仅可以健身，同时还可以发电供学校使用。装在自行车上的发电机工作时把 能转化成电能。同学们用如图所示实验装置探究发电机的工作原理，探究中有同学们提出了问题：“感应电流的大小会跟哪些因素有关呢？”
小红猜想：“可能跟磁场的方向有关。”
小华猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的方向有关。”
小丽猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。”
请你根据图13所示的实验装置，帮助小丽设计实验来验证她的猜想，简述你的实验方法： 。
请你也猜猜看，感应电流大小还可能跟 有关。
71．如图41所示是探究电磁感应现象的实验装置，装置中的直铜线ab通过导线接在灵敏电流计的两接线柱上，当让ab迅速向上运动时，电流表指针 ；将ab改为向左运动时，电流表指针 (填“偏转”或“不偏转”) ；实验时开关应该 ，实验结果表明 。
（四）计算题
72．一台直流电动机，额定电压为220V，功率是4.4kW。问： (1)正常工作电流是多大？
(2)工作半小时消耗多少kW时的电能?合多少J？
73．一台直流电动机，额定电压是24V，电功率是120W，内部线圈的电阻是0.5Ω。如果这台电动机正常工作5min，求：
电流做了多少J的功；
产生多少J的热量；
有多少J的电能转化为机械能。
参考答案
1.物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质，具有磁性的物质，钢或某些合金2.不同；两端；中间；磁体上磁性最强的部分3.南，北，互相排斥，互相吸引4.使原来没有磁性的物体获得磁性的过程，钢，铁5.磁场，磁场6.确定的，小磁针北极所指的方向，不同；不同的7.北极，磁场，南极，磁场8.磁场，地理南极，地理北极9.偏转，回到原来的位置，通电导线周围存在磁场，奥斯特，电和磁10.电流，安培定则11.条形磁铁，条形磁铁，两个，安培定则12.通断电流，电流强度的大小，电流方向13．N 14．电流；越强；变少
15．原子核；电子 16．下；下；上17．7860 18．B；B19．磁体；并不重合 20．地磁；北21．A 22．电流周围存在磁场；电流周围磁场方向与电流方向有关23．S 正24．S 正25． (1)一个磁体只可能有两个磁极 (2)1 (3)小磁针 将小磁针置于磁环周围不同处 多次观察小磁针稳定后两极的指向情况，从而判断出磁环磁极的位置
26----30 BDBBC 31---35 CADDA 36---39 BBCC 40．C 41．A 42．A 43．B 44．A 45．D 46．D 47．B 48．B 49．B C50．A51．B52．A53．A B D 54．B C D 55．C 56． C 57．A 58．D 59．B 60．A 61.
62.
63.
64．略 65．略 66．略 67．略 68．略
69．吸引铁钉的多少；匝数；1、4（或2、5；3、6）；电流
70．机械 在相同条件下，让导体以不同的速度做切割磁感线运动，观察灵敏电流计的指针偏转程度 如：磁场强弱
71．不偏转 偏转 闭合 闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中
就会产生电流
72．（1）； （2）7.92×106J
73．（1）3.6×104J （2）3750J （3）32250J