“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系及其應用。

　　解析：B是研究電磁鐵磁性強弱和電流的關系，改變滑片的位置，改變通過電磁鐵的電流大?。ň€圈匝數一定），從而改變電磁鐵的磁性及吸引大頭針的數目。C圖中既有電源，又有磁體，是研究通電導線在磁場中受到力的作用，它是電動機的原理。D是演示通電導線周圍存在磁場的，是電流的磁效應。A圖中沒有電源，當ab做切割磁感線運動時，其中會產生感應電流，這時它本身就是一個電源，它演示電磁感應現象，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系及應用，一是“電生磁”（電是因，磁是果），二是通電導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象及其規(guī)律在技術上的應用，它們對現代社會有著深遠的影響。涉及這些內容的試題中考必有，透徹理解物理規(guī)律是識別電磁現象及其它物理現象的基礎。

　　例2　在電風扇、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。電磁起重機是電磁鐵的直接應用，原理是電流的磁效應。電風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，產生了隨聲音變化的感應電流，它與發(fā)電機的原理是相同的。所以第一空應該填發(fā)電機、動圈式話筒，第二空應該填電風扇、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　根據通電螺線管的N、S極，在圖中分別標出電源的正負極和兩小磁針靜止時的N、S極。

　錯解及出錯原因：把電源的正負極和兩個小磁針的極性標反，出錯的原因多數是運用所學知識進行分析時不夠耐心細致。

　　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“+”，左標“-”。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：安培定則的應用是學生要熟練掌握的，相關的試題屬基礎性的，常以選擇、作圖題的形式出現。常見的幾種題目編制方法有：一是根據電流方向確定極性，二是根據極性確定電流方向，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系在一起，進行考查。學習時除了掌握這些知識外，還要通過適量練習，不斷增強識圖能力和空間想象力。 例4　小明在研究性學習活動中，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、開關等組成，當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的作用聯系起來思考它們之間的因果關系。

　　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R₁溫度為50℃時，其阻值R₁ = 250Ω，R₁和R₀串聯，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、電功率的計算結合起來，是比較新穎的。要求學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中的多個中考必考的重要知識，且能有效考查學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線周圍的磁場方向與電流方向的關系后，想進一步探究影響通電直導線周圍磁場強弱的因素．經老師指導及查閱資料知道，磁場的強弱可用物理量“B”來表示(單位為“T”)，其大小與直導線中的電流I、測試點到直導線的距離r有關。小明通過實驗所測得的兩組實驗數據如下。

　　表一：當測試點到直導線的距離r＝0．02m時，磁場的強弱B與電流I的實驗數據

　　(1)分析表一中的實驗數據，你能得到什么結論？

　　答：________________________________。

　　表二：當直導線中的電流I＝5A時，磁場的強弱B與距離r的實驗數據

　　(2)分析表二中的實驗數據，你能得到什么結論？

　　答：_________________________________．

　　錯解及出錯原因：忽視“當距離r一定時”和“當電流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”的結論，錯誤的原因是對數據分析不深刻。

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

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

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