1选择题
我国古代典籍《梦溪笔谈》中记载了人工磁化制针的方法，古人将钢针在磁石上反复摩擦后制成指南针。如今，物理课上老师用电磁铁、电动机和发电机模型演示了电与磁的联系。下列关于电与磁的说法中，正确的是（ ）
- A. 奥斯特发现电流的磁效应，说明通电导体周围存在磁场；电磁铁的磁性强弱只与线圈匝数有关，与电流大小无关
- B. 电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，工作时将电能转化为机械能
- C. 发电机利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，工作时将电能转化为机械能
- D. 闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，一定会产生感应电流
答案：B
解析：逐项分析：
A 项：奥斯特发现电流的磁效应、通电导体周围存在磁场，前半句正确；但电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯都有关，「只与匝数有关」错误，故 A 错误。
B 项：电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，工作时消耗电能、获得机械能，即电能转化为机械能，表述完全正确，故 B 正确。
C 项：发电机的原理是电磁感应（闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流），而不是通电线圈受力转动；且发电机工作时是机械能转化为电能，该项把原理和能量转化方向都弄反了，故 C 错误。
D 项：产生感应电流需要同时满足两个条件：① 电路闭合；② 导体做切割磁感线运动。若导体沿磁感线方向运动（不切割），即使电路闭合也不会产生感应电流，故 D 错误。
易错点：电动机与发电机的原理、能量转化方向极易混淆——电动机是「通电受力、电能变机械能」，发电机是「电磁感应、机械能变电能」；同时不要忽略感应电流产生的「切割」条件。
故选 B。
2选择题
我国古代典籍《梦溪笔谈》中记载了人工磁化制备指南针的方法。某同学据此用钢针制成了小磁针，并用毛皮摩擦过的橡胶棒做了相关实验。下列说法中正确的是（ ）
- A. 用毛皮摩擦过的橡胶棒带正电，它接触不带电的验电器金属球时，电流方向由橡胶棒流向金属球
- B. 奥斯特发现通电导体周围存在磁场，这是电流的磁效应，说明电现象与磁现象之间存在联系
- C. 电动机利用电磁感应原理工作，把机械能转化为电能
- D. 闭合电路的一部分导体只要在磁场中运动，就一定会产生感应电流
答案：B
解析：逐项判断：A 错误。毛皮摩擦过的橡胶棒带的是负电，接触验电器时电子由橡胶棒转移到金属球、金属箔，而电流方向规定为正电荷定向移动方向，与电子移动方向相反，故电流方向应由金属球流向橡胶棒；该项同时把带电性质也说反了。B 正确，奥斯特实验揭示了电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场，电与磁由此联系起来。C 错误，电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作，将电能转化为机械能；利用电磁感应、把机械能转化为电能的是发电机，此处正是电动机与发电机原理混淆的典型错误。D 错误，产生感应电流需同时满足两个条件：电路闭合，且导体做切割磁感线运动；平行于磁感线方向运动时不切割磁感线，不产生感应电流。故选B。
3选择题
某校科技小组模仿古代「磁石指南」的原理，制作了一个电磁小装置：螺线管（电磁铁）与电动机、灵敏电流表等元件连成一个演示电路。已知信息：① 螺线管匝数为 200 匝，滑动变阻器滑片向左移动时接入电路的电阻变小；② 电动机线圈电阻不计，电源电压恒为 6V；③ 若用外力带动电动机的转轴转动，电流表指针会发生偏转。下列分析正确的是（ ）
- A. 滑片向左移动时，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，这说明电磁铁的磁性强弱与电流大小有关
- B. 电动机正常工作时把机械能转化为电能，其工作原理是电磁感应
- C. 用外力带动转轴转动时电流表指针偏转，说明此时电动机把电能转化为机械能
- D. 电磁铁磁性强弱只与线圈匝数有关，与电流大小无关
答案：A
解析：本题综合考查电流的磁效应、电磁铁、电动机与电磁感应。A 正确：滑片左移使变阻器接入电阻变小，由欧姆定律 I=U/R 可知电流变大，电磁铁（通电螺线管）磁性随电流增大而增强，说明磁性强弱与电流大小有关。B 错误：电动机通电后线圈在磁场中受力转动，把电能转化为机械能；把机械能转化为电能、利用电磁感应原理的是发电机，此处原理与能量转化方向均被记反。C 错误：外力带动转轴转动时线圈做切割磁感线运动，产生感应电流使电流表指针偏转，这是电磁感应现象，此时装置相当于发电机，把机械能转化为电能，而非电能转化为机械能。D 错误：电磁铁磁性强弱既与电流大小有关，也与线圈匝数有关，说成只与匝数有关不全面。故选A。
4选择题
研学小组在"古代科技与电磁"主题活动中，对一台手摇发电机模型和一台小电动机模型进行观察和实验，记录如下：
① 手摇发电机：摇动手柄，使线圈在磁场中做切割磁感线运动，小灯泡发光；摇得越快，灯泡越亮。
② 小电动机：接通电源后线圈转动，断开电源线圈停止转动；改变电流方向，线圈转动方向改变。
③ 将小电动机的轴与手摇发电机的轴用皮带连接，用手摇发电机带动小电动机转动。
关于上述现象，下列说法中正确的是（ ）
- A. 手摇发电机是利用电流的磁效应工作的，把电能转化为机械能
- B. 小电动机是利用电磁感应原理工作的，工作时把机械能转化为电能
- C. 手摇发电机工作时把机械能转化为电能，小电动机工作时把电能转化为机械能
- D. 手摇发电机和小电动机的工作原理完全相同，只是能量转化方向不同
答案：C
解析：手摇发电机摇动时线圈切割磁感线产生感应电流，属于电磁感应现象，能量转化为机械能→电能；小电动机通电后线圈在磁场中受力转动，属于通电导体在磁场中受力，能量转化为电能→机械能。
A 项错误：发电机原理是电磁感应而非电流的磁效应，能量转化方向也写反了。
B 项错误：把电动机和发电机的原理、能量转化方向都搞反了，这正是本专题最典型的易错点。
D 项错误：两者原理不同——电动机是通电线圈在磁场中受力转动，发电机是电磁感应；说"原理完全相同"明显错误。
C 项表述正确，符合发电机与电动机的原理与能量转化关系。故选C。
5填空题
我国古代典籍《梦溪笔谈》中记载了人工磁化与指南针的制作方法。某校物理兴趣小组仿照古人做法，用一根钢针在磁体上摩擦制成小磁针，并设计了一台简易"电磁指南仪"用于研学展示。请完成下列问题：
（1）奥斯特实验证明，通电导体周围存在______，这是电流的______效应。
（2）小组将漆包线绕在铁钉上制成电磁铁，通电后铁钉能吸引大头针；断开电源后大头针落下，说明电磁铁的磁性有无可以由______来控制；若增大电路中的电流，电磁铁的磁性将______。
（3）若把该电磁铁接在电源电压为 6 V 的电路中，线圈电阻为 12 Ω，则通过电磁铁的电流为______A。
（4）小组又制作了一个用细线悬挂的矩形线圈，将线圈两端接在电源上，线圈在磁场中转动起来，此过程把______能转化为______能，这就是______（选填"电动机"或"发电机"）的工作原理。
答案：（1）磁场；磁。（2）通断电（或电流的有无）；增强。（3）由欧姆定律 I = U/R = 6 V ÷ 12 Ω = 0.5 A。（4）电；机械；电动机。
解析：（1）奥斯特实验的结论是通电导体周围存在磁场，即电流的磁效应，注意不要写成"电生磁"以外的表述。（2）电磁铁磁性有无由通断电控制，磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关，电流增大磁性增强。（3）直接用 I = U/R，易错点是把电阻单位或公式写反，写成 R = U/I 时数值代错。（4）电动机原理是通电线圈在磁场中受力转动，能量转化为电能→机械能，这是本专题最大易错点：学生常与发电机混淆。发电机是利用电磁感应，把机械能转化为电能，两者原理与能量转化方向恰好相反，务必分清。
6解答题
我国古代很早就利用磁石指示方向，制成了司南。后人又发明了指南针，并广泛用于航海。现代轮船上则使用电与磁结合的装置来驱动和控制。请结合所学知识回答下面的问题（g 取 10 N/kg）。
（1）司南静止时，长柄所指的方向大致为地理的南还是北？这说明地球本身是一个巨大的什么？
（2）奥斯特通过实验发现，通电导体周围存在磁场，这就是电流的磁效应。若将一枚小磁针放在水平放置的直导线正下方，当导线中通入由南向北的电流时，小磁针的 N 极将向哪个方向偏转？
（3）某船用电动机的线圈电阻为 2 Ω，正常工作时两端电压为 220 V，通过线圈的电流为 10 A。求：① 该电动机工作 1 min 消耗的电能；② 这段时间内线圈产生的热量；③ 电动机转化为机械能的功率，并说明该电动机工作时的能量转化情况。
（4）当轮船靠岸需要发电照明时，工作人员用柴油机带动发电机发电。请判断发电机的工作原理，并说明它工作时的能量转化方向。
答案：（1）司南长柄所指大致为地理的南（司南的长柄为 S 极，静止时指向地理南极附近）。这说明地球本身是一个巨大的磁体（地磁场）。
（2）用安培定则（右手螺旋定则）判断：右手握住导线，大拇指指向电流方向（由南向北），四指弯曲的方向即为磁感线环绕方向。在导线正下方，磁感线方向由东指向西，故小磁针 N 极将向西偏转。
（3）① 电动机工作时间 t = 1 min = 60 s，消耗的电能
W = UIt = 220 V × 10 A × 60 s = 1.32 × 10⁵ J。
② 线圈产生的热量
Q = I²Rt = (10 A)² × 2 Ω × 60 s = 1.2 × 10⁴ J。
③ 转化为机械能的能量
W机 = W − Q = 1.32 × 10⁵ J − 1.2 × 10⁴ J = 1.2 × 10⁵ J。
机械功率
P机 = W机 / t = 1.2 × 10⁵ J ÷ 60 s = 2000 W = 2 kW。
能量转化：电动机工作时将电能转化为机械能（同时因线圈有电阻，一部分电能转化为内能）。
（4）发电机利用电磁感应原理工作（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流）。能量转化方向为：机械能转化为电能。
解析：（1）易错点：误认为司南长柄指向地理北。磁体静止时 S 极指向地理南极附近，而司南长柄为 S 极，故指向南；同时不要把「地磁场」答成「磁场」以外的无关概念。
（2）易错点：安培定则使用时大拇指应指向电流方向而不是磁感线方向；导线下方与导线上方的磁场方向相反，本题问的是正下方，故 N 极向西偏转。
（3）易错点：① 时间要换算成秒（1 min = 60 s）；② 求热量必须用 Q = I²Rt，不能用 W = UIt（那会把全部电能当作热量）；③ 电动机不是纯电阻用电器，UIt 大于 I²Rt，机械能等于两者之差，不能直接用 W = U²t/R 或 I²Rt 求机械能；④ 能量转化方向不要写反：电动机是电能 → 机械能。
（4）易错点：混淆电动机与发电机原理。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动（电能 → 机械能），发电机利用电磁感应（机械能 → 电能）。本题中柴油机带动发电机，是机械能转化为电能。
7解答题
我国古代很早就发现了磁现象，战国时期的《吕氏春秋》中就有"慈石召铁"的记载，司南（用天然磁石琢成的勺形器具）更是我国古代辨别方向的重要发明。到了近代，奥斯特发现电流的磁效应，法拉第发现电磁感应，人类才真正把电与磁联系起来。
某科技馆展柜中有一台教学用小型手摇发电机模型与一台小电动机模型，说明牌上写着："手摇发电机带动小灯泡发光；给小电动机通电，电动机转动并带动小风车旋转。"已知：该手摇发电机模型内部线圈电阻为 2 Ω，匀速摇动手柄时，发电机输出电压为 6 V，外接小灯泡的电阻为 10 Ω（不计导线电阻）；小电动机两端电压为 3 V，正常工作时通过电动机的电流为 0.5 A。
（1）请写出司南能指南北是因为受到什么力的作用，并指出电流的磁效应是由哪位物理学家发现的。
（2）手摇发电机工作时，能量是如何转化的？其工作原理是什么？
（3）求手摇发电机工作时通过小灯泡的电流，以及小灯泡的实际电功率。
（4）小电动机正常工作 2 min，消耗的电能是多少？这些电能是否全部转化为机械能？请结合能量守恒定律说明理由。
答案：（1）司南静止时勺柄指向南方，是因为受到地磁场的作用（地球本身是一个巨大的磁体，司南这个磁体在地磁场中受到磁场力的作用而指示南北方向）。电流的磁效应是由丹麦物理学家奥斯特发现的。
（2）手摇发电机工作时，人摇动手柄做功，消耗机械能，线圈在磁场中做切割磁感线运动产生感应电流，使小灯泡发光，所以是机械能转化为电能（再转化为内能和光能）。其工作原理是电磁感应现象。
（3）由欧姆定律得通过小灯泡的电流：
I = U/R = 6 V ÷ 10 Ω = 0.6 A。
小灯泡的实际电功率：
P = UI = 6 V × 0.6 A = 3.6 W。
（4）t = 2 min = 120 s，电动机消耗的电能：
W = UIt = 3 V × 0.5 A × 120 s = 180 J。
这些电能不是全部转化为机械能。因为电动机线圈有电阻，电流通过线圈时会发热（Q = I²Rt > 0），一部分电能转化为内能，另一部分才转化为机械能；但电能与内能、机械能的总量保持不变，符合能量守恒定律。
解析：本题以司南、奥斯特、法拉第等传统文化与科学史典故为情境，综合考查地磁场、电流的磁效应、电磁感应、欧姆定律、电功率、电功及能量守恒。
（1）易错点：把司南指南北的原因答成"受到重力"或"受到摩擦力"；混淆奥斯特（电流的磁效应）与法拉第（电磁感应）的贡献。
（2）易错点：把发电机与电动机原理混淆，答成"通电线圈在磁场中受力转动"；能量转化方向记反，答成"电能转化为机械能"。发电机原理是电磁感应，机械能→电能。
（3）易错点：把线圈内阻 2 Ω 误当作外电路电阻代入计算。本题中灯泡与线圈串联时严格计算需用总电阻 12 Ω，但题目问的是"通过小灯泡的电流"，按说明牌给出的输出电压 6 V 与灯泡电阻 10 Ω 直接用欧姆定律即可，需读清题意。
（4）易错点：忘记把分钟换算成秒（2 min = 120 s）；答"电能全部转化为机械能"而忽略线圈发热；表述能量守恒时写成"某种能量不变"，正确说法是"能量的总量保持不变，但形式可以转化"。
8解答题
我国古代建筑中常在门后悬挂"门铃"，来客叩击或拉动绳索时铃声响起，提醒主人开门。某校科技社团受此启发，为学校旧仓库设计了一个"前门—后门"双路报警电路。
设计要求：仓库前门来人时，红灯亮、电铃响；后门来人时，绿灯亮、电铃响；红灯与绿灯互不影响（一盏灯损坏时另一盏仍能正常工作）；电铃无论哪个门来人都要响。
已知：电源电压为 6 V 且保持不变；红灯电阻 R₁ = 10 Ω，绿灯电阻 R₂ = 15 Ω，电铃电阻 R₀ = 5 Ω；前门开关为 S₁，后门开关为 S₂。
（1）请说明红灯与绿灯应串联还是并联，并说明电铃应接在干路还是支路，简述理由。
（2）当前门来人，仅闭合 S₁ 时，求通过电铃的电流和电铃两端的电压。
（3）若前后门同时来人，S₁、S₂ 都闭合，求此时干路中的总电流。
（4）小明同学建议把电铃改装为一个电磁铁装置：通电时电磁铁吸引衔铁敲铃。请说明电磁铁磁性强弱与哪些因素有关（写出两条），并指出电磁铁与永磁体相比的一个优点。
答案：（1）红灯与绿灯应并联。因为题目要求两盏灯互不影响、独立工作，只有并联电路中各支路用电器才能互不影响。电铃应接在干路。因为无论哪个门来电铃都要响，即电铃要被两个开关都能接通，故电铃接在干路上与电源串联，两个支路（S₁与红灯、S₂与绿灯）并联后再与电铃串联。
（2）仅闭合 S₁ 时，红灯与电铃串联接入电路：
总电阻 R = R₁ + R₀ = 10 Ω + 5 Ω = 15 Ω，
电路电流 I = U/R = 6 V ÷ 15 Ω = 0.4 A，
串联电路电流处处相等，故通过电铃的电流 I₀ = 0.4 A。
电铃两端电压 U₀ = I₀R₀ = 0.4 A × 5 Ω = 2 V。
（3）S₁、S₂ 都闭合时，红灯与绿灯并联后再与电铃串联：
并联部分电阻 R并 = R₁R₂/(R₁+R₂) = (10 Ω × 15 Ω) ÷ (10 Ω + 15 Ω) = 6 Ω，
总电阻 R总 = R并 + R₀ = 6 Ω + 5 Ω = 11 Ω，
干路电流 I总 = U/R总 = 6 V ÷ 11 Ω ≈ 0.55 A（约 0.55 A）。
（4）电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数有关（另外还与有无铁芯有关，任答两条即可）。电磁铁相比永磁体的优点：磁性有无可以通过通断电来控制（或磁性强弱可以通过电流大小来调节、磁极方向可以通过改变电流方向来改变），便于自动控制。
解析：本题以我国古代"门铃"典故为情境，综合考查串并联电路识别、电路设计、欧姆定律、电功率计算以及电磁铁（电流的磁效应）知识。
（1）易错点：把电铃与某一盏灯串联，导致只有一个门来电铃响；把红灯绿灯串联，违反"互不影响"的要求。判断依据是"独立工作→并联"，"都要响→干路"。
（2）易错点：把电源电压 6 V 直接当作电铃两端电压；忘记串联电路总电阻等于各电阻之和；误以为红灯与电铃并联。
（3）易错点：并联电阻计算时写成 R并 = R₁ + R₂ = 25 Ω（错），正确是倒数相加或 R₁R₂/(R₁+R₂)；把干路电流误算为两支路电流之和而忽略电铃在干路上的分压。本题需先求并联电阻再与电铃串联。
（4）易错点：只答"与电流有关"而漏答线圈匝数；把优点答成"磁性永远保持"，这恰恰是永磁体的特点。