“電與磁”典型例題評析

　　例1　下列四幅圖中能說明發(fā)電機的工作原理的是（    ）

　　錯解及出錯原因：錯選C的原因是沒有分清電和磁之間的相互聯(lián)系及其應(yīng)用。

　　解析：B是研究電磁鐵磁性強弱和電流的關(guān)系，改變滑片的位置，改變通過電磁鐵的電流大?。ň€圈匝數(shù)一定），從而改變電磁鐵的磁性及吸引大頭針的數(shù)目。C圖中既有電源，又有磁體，是研究通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，它是電動機的原理。D是演示通電導(dǎo)線周圍存在磁場的，是電流的磁效應(yīng)。A圖中沒有電源，當(dāng)ab做切割磁感線運動時，其中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時它本身就是一個電源，它演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機的原理。所以選A。

　　點評與拓展：電與磁的重點是三大聯(lián)系及應(yīng)用，一是“電生磁”（電是因，磁是果），二是通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用（既有磁場，又有電源），三是“磁生電”（磁是因之一，電是果）。電磁鐵、電磁繼電器、揚聲器、電動機、發(fā)電機等是這三大電磁現(xiàn)象及其規(guī)律在技術(shù)上的應(yīng)用，它們對現(xiàn)代社會有著深遠(yuǎn)的影響。涉及這些內(nèi)容的試題中考必有，透徹理解物理規(guī)律是識別電磁現(xiàn)象及其它物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

　　例2　在電風(fēng)扇、電熨斗、電磁起重機、動圈式揚聲器、動圈式話筒和發(fā)電機中，利用電磁感應(yīng)原理工作的有       

　　錯解及出錯原因：第一空漏填動圈式話筒，第二空漏填動圈式揚聲器。出錯的原因是對它們的工作過程及原理不清楚。

　　解析：電熨斗是電熱器，原理是電流的熱效應(yīng)。電磁起重機是電磁鐵的直接應(yīng)用，原理是電流的磁效應(yīng)。電風(fēng)扇的主要部件是電動機，它和發(fā)電機的工作原理在上題中分析過。動圈式揚聲器的線圈中通入強弱按聲音變化的電流時，通電線圈受到磁體磁場力的作用來回運動，帶動紙盆振動發(fā)出聲音，它與電動機的原理是相同的。動圈式話筒的膜片隨聲音振動，相連的線圈也一起振動，從而切割磁感線，產(chǎn)生了隨聲音變化的感應(yīng)電流，它與發(fā)電機的原理是相同的。所以第一空應(yīng)該填發(fā)電機、動圈式話筒，第二空應(yīng)該填電風(fēng)扇、動圈式揚聲器。

　　點評與拓展：此題供選擇的實例來源于生產(chǎn)生活，也來自于教材，解答的難點在于動圈式話筒和揚聲器的原理。深入全面地了解它們的工作過程及原理，是正確解答的前提。

　　例3　根據(jù)通電螺線管的N、S極，在圖中分別標(biāo)出電源的正負(fù)極和兩小磁針靜止時的N、S極。

　錯解及出錯原因：把電源的正負(fù)極和兩個小磁針的極性標(biāo)反，出錯的原因多數(shù)是運用所學(xué)知識進行分析時不夠耐心細(xì)致。

　　解析：判斷通電螺線管及電磁鐵的極性與電流方向之間的關(guān)系，可用安培定則。用右手握螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指指的那一端是螺線管的N極，反之，若大拇指指向N極，則四指指向螺線管中電流的方向。所以電源右標(biāo)“+”，左標(biāo)“-”。通電螺線管周圍磁場與磁體周圍磁場一樣，對放入其中的磁體會產(chǎn)生磁力作用，放入磁場中某點的小磁針N極所指方向與該點的磁場方向一致（S極所指方向與該點的磁場方向相反）；而在磁體周圍，磁感線從N極出發(fā)回到S極。所以上方小磁針是右N左S，而右邊小磁針是左N右S。當(dāng)然，這里也可以利用同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引進行判斷。

　　點評與拓展：安培定則的應(yīng)用是學(xué)生要熟練掌握的，相關(guān)的試題屬基礎(chǔ)性的，常以選擇、作圖題的形式出現(xiàn)。常見的幾種題目編制方法有：一是根據(jù)電流方向確定極性，二是根據(jù)極性確定電流方向，三是知道電源的極性和電磁鐵的極性，作出繞線情況。這一內(nèi)容的試題多與電源外部電流方向的規(guī)律，磁場中某一點磁場方向的規(guī)定，磁極間的相互作用規(guī)律，通電螺線管周圍磁感線的方向等知識聯(lián)系在一起，進行考查。學(xué)習(xí)時除了掌握這些知識外，還要通過適量練習(xí)，不斷增強識圖能力和空間想象力。 例4　小明在研究性學(xué)習(xí)活動中，查閱到一種熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律如下表，并將該型號的熱敏電阻應(yīng)用于如圖所示由“控制電路”和“工作電路”組成的恒溫箱電路中。

　“控制電路”由熱敏電阻R₁、電磁鐵（線圈阻值R₀ = 50Ω）、電源U₁、開關(guān)等組成，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊工作電路則斷開；“工作電路”由工作電源U₂（U₂ = 10V）、發(fā)熱電阻R₂（R₂ = 5Ω）、導(dǎo)線等組成。問：

　　⑴工作電路工作時的電流為多大？電阻R₂的發(fā)熱功率為多大？

　　⑵若發(fā)熱電阻R₂需提供1．2×10⁴J的熱量，則工作電路要工作多長時間（不計熱量的損失）？

　　⑶若恒溫箱的溫度最高不得超過50℃，則控制電路的電源電壓U₁最小值為多大？

　　錯解及出錯原因：思路容易受阻的原因是沒有把“當(dāng)控制電路線圈中的電流大于或等于20mA”，“恒溫箱的溫度最高不超過50℃”，及R₁、R₂的作用聯(lián)系起來思考它們之間的因果關(guān)系。

　　解析：⑴工作電路工作時的電流I₂ ===2A

　　電阻R₂的發(fā)熱功率P₂ =U₂I₂ =10V×2A=20W

　　⑵W₂ = P₂ t =Q t === 600s

　　⑶當(dāng)R₁溫度為50℃時，其阻值R₁ = 250Ω，R₁和R₀串聯(lián)，通過線圈的電流剛好等于20mA

　　R_總=R₁＋R₀ = 250Ω＋50Ω=300Ω

　　控制電路的最小電壓為：U₁ =I₁R_總=0．02A×300Ω=6V

　　點評與拓展：這道試題的原型是用電磁繼電器做出的一個對生活有實用價值的小制作，以此將歐姆定律、電功、電功率的計算結(jié)合起來，是比較新穎的。要求學(xué)生對電磁繼電器的工作原理，控制電路中使用熱敏電阻后實行自動控制的原理弄清楚，還要會進行歐姆定律、電功和電功率的簡單計算，知識的覆蓋面較大，綜合性較強，考查了初中物理電學(xué)中的多個中考必考的重要知識，且能有效考查學(xué)生的分析問題和抽象邏輯思維能力。例5 小明在探究通電直導(dǎo)線周圍的磁場方向與電流方向的關(guān)系后，想進一步探究影響通電直導(dǎo)線周圍磁場強弱的因素．經(jīng)老師指導(dǎo)及查閱資料知道，磁場的強弱可用物理量“B”來表示(單位為“T”)，其大小與直導(dǎo)線中的電流I、測試點到直導(dǎo)線的距離r有關(guān)。小明通過實驗所測得的兩組實驗數(shù)據(jù)如下。

　　表一：當(dāng)測試點到直導(dǎo)線的距離r＝0．02m時，磁場的強弱B與電流I的實驗數(shù)據(jù)

　　(1)分析表一中的實驗數(shù)據(jù)，你能得到什么結(jié)論？

　　答：________________________________。

　　表二：當(dāng)直導(dǎo)線中的電流I＝5A時，磁場的強弱B與距離r的實驗數(shù)據(jù)

　　(2)分析表二中的實驗數(shù)據(jù)，你能得到什么結(jié)論？

　　答：_________________________________．

　　錯解及出錯原因：忽視“當(dāng)距離r一定時”和“當(dāng)電流I一定時”，錯誤的原因是沒有控制變量；不能得出“成正比”或“成反比”的結(jié)論，錯誤的原因是對數(shù)據(jù)分析不深刻。

　　解析：（1）當(dāng)距離r一定時，磁場的強弱B與電流I成正比。(2)當(dāng)電流I一定時，磁場的強弱B與距離r成反比。

　　點評與拓展：本題主要考查科學(xué)探究的方法。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)及其它實驗信息分析得出結(jié)論是科學(xué)探究的要素之一，是培養(yǎng)和考查學(xué)生探究能力、分析問題和解決問題能力的重要途徑。這類題目考查的側(cè)重點由只重視知識積累轉(zhuǎn)向重視科學(xué)探究，由純粹的知識應(yīng)用轉(zhuǎn)向信息的收集處理（這些信息中有許多是教材上沒有的），由知識立意轉(zhuǎn)向能力立意，是物理課程對學(xué)生提出的新要求。不思探究的學(xué)生是難于找到正確答案的。此外，當(dāng)研究三個以上變量之間的關(guān)系時，要有控制變量的意識，否則無法確定是哪個因素造成的，或者得出的結(jié)論不全面。

　　小結(jié)：電與磁的內(nèi)容雖然是電學(xué)知識的延伸，但知識體系具有很強的獨立性，概念和規(guī)律多數(shù)是通過實驗分析概括得出的。對學(xué)生的要求多為“了解”、“經(jīng)歷”，這部分內(nèi)容的試題多是回憶、再現(xiàn)、識別和實際應(yīng)用型的。同學(xué)們要注重經(jīng)歷探究過程，注意聯(lián)系生活實際，在弄清基本概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上，不斷發(fā)展思維能力；對各種類型的題目，認(rèn)真審題，仔細(xì)分析，相信就能迎刃而解。電磁學(xué)的內(nèi)容在近幾年中考中出現(xiàn)的越來越多，考查的能力也越來越強，占據(jù)的分值也越來越多，現(xiàn)就物理中考中所考查的各個方面列舉出來，以供借鑒。